【題目】如圖甲所示,真空室中電極K發(fā)出的電子(初速不計)經(jīng)電場加速后,由小孔P沿兩水平金屬板MN的中心線射入板間,加速電壓為U0,M、N板長為L,兩板相距.加在M、N兩板間電壓u隨時間t變化關(guān)系為uMN,如圖乙所示.把兩板間的電場看成勻強電場,忽略板外電場.在每個電子通過電場區(qū)域的極短時間內(nèi),電場可視作恒定.兩板右側(cè)放一記錄圓筒,筒左側(cè)邊緣與極板右端相距,筒繞其豎直軸勻速轉(zhuǎn)動,周期為T,筒的周長為s,筒上坐標(biāo)紙的高為,以t0時電子打到坐標(biāo)紙上的點作為xOy坐標(biāo)系的原點,豎直向上為y軸正方向.已知電子電荷量為e,質(zhì)量為m,重力忽略不計.

(1) 求穿過水平金屬板的電子在板間運動的時間t;

(2) 通過計算,在示意圖丙中畫出電子打到坐標(biāo)紙上的點形成的圖線;

(3) 為使從N板右端下邊緣飛出的電子打不到圓筒坐標(biāo)紙上,在M、N右側(cè)和圓筒左側(cè)區(qū)域加一垂直于紙面的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B應(yīng)滿足什么條件?

【答案】123①當(dāng)勻強磁場方向垂直于紙面向外時,應(yīng)滿足的條件 ;②當(dāng)勻強磁場方向垂直于紙面向里時,應(yīng)滿足的條件

【解析】試題分析:根據(jù)動能定理求出速度,再根據(jù)運動學(xué)公式求出時間;電子在板間運動的加速度為和偏轉(zhuǎn)位移,再根據(jù)電壓的變化畫出圖象;畫出粒子運動軌跡,根據(jù)幾何關(guān)系和洛倫茲力提供向心力相結(jié)合即可求出磁感應(yīng)強度所滿足的條件。

1)設(shè)電子經(jīng)加速電壓加速后的速度為v0,則

解得

2)電子在板間運動的加速度為:

能飛出的電子打到坐標(biāo)紙上的偏轉(zhuǎn)距離:

解得

設(shè)當(dāng)M、N兩板間電壓為U時,電子從水平金屬板右邊緣飛出,則

解得

故在一個周期中的時間內(nèi),電子打在M、N板上,畫出電子打到坐標(biāo)紙上的點形成的圖線如圖所示(正弦曲線的一部分)

3)設(shè)從N板右端下邊緣飛出時的電子速度與水平方向的夾角為θ,速度大小為v,則

,

解得

①當(dāng)勻強磁場方向垂直于紙面向外時,電子打不到圓筒坐標(biāo)紙上,磁場的磁感應(yīng)強度為B1,電子做圓周運動的軌道半徑為r1,則

根據(jù)幾何關(guān)系: ,

洛倫茲力提供向心力:

解得

應(yīng)滿足的條件

②當(dāng)勻強磁場方向垂直于紙面向里時,電子打不到圓筒坐標(biāo)紙上,磁場的磁感應(yīng)強度為B2,電子做圓周運動的軌道半徑為r2,則

根據(jù)幾何關(guān)系:

洛倫茲力提供向心力:

解得 ,

應(yīng)滿足的條件

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示,在空間存在范圍足夠大的水平勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B,在磁場中豎直固定兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌,磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向里,導(dǎo)軌間距為L,頂端接有阻值為R的電阻,導(dǎo)軌電阻不計。一根長度為L、質(zhì)量為m、電阻為r的水平金屬棒,以初速度v0從導(dǎo)軌上的MN處開始豎直向上運動,且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸,當(dāng)棒運動到MN下方h高度處剛好開始做勻速運動,重力加速度為g,不計空氣阻力。求:

⑴金屬棒從開始運動到剛好做勻速運動的過程中,電阻R上消耗的電能;

⑵金屬棒從開始運動到剛好做勻速運動所經(jīng)歷的時間;

從微觀角度看,金屬棒中的自由電荷所受的洛倫茲力在電磁感應(yīng)能量轉(zhuǎn)化中起著重要作用。請在圖乙中畫出金屬棒在勻速運動過程中,自由電子所受洛倫茲力的示意圖。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】用如圖甲所示的實驗裝置驗證組成的系統(tǒng)機械能守恒, 從高處由靜止開始下落, 上拖著的紙帶打出的一系列的點,對紙帶上的點跡進行測量,即可驗證機械能守恒定律.圖乙給出的是實驗中獲取的一條紙帶:0是打下的第一個點,每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點(圖中未標(biāo)出),計數(shù)點間的距離如圖乙所示.已知m1=50g、m2=150g,則(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

1)在紙帶上打下計數(shù)點5時的速度v5=_________m/s;

2)在打點05過程中系統(tǒng)功能的增加量△Ek=______J,系統(tǒng)勢能的減少量△Ep=______J(取當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?/span>);

3)若同學(xué)作出的圖象如圖所示,則當(dāng)?shù)氐膶嶋H重力加速度g=__________m/s2

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,斜面體靜置在水平面上,斜面底端固定一擋板,輕彈簧一端連接在擋板上,彈簧原長時自由端在B點.一小物塊緊靠彈簧放置,在外力作用下將彈簧壓縮至A點.物塊由靜止釋放后,恰能沿粗糙斜面上滑至最高點C,然后下滑,最終停在斜面上,斜面體始終保持靜止.則(  )

A. 物塊最終會停在A、B之間的某位置

B. 物塊上滑過程速度最大的位置與下滑過程速度最大的位置相同

C. 整個運動過程中產(chǎn)生的內(nèi)能小于彈簧的最大彈性勢能

D. 物塊從A上滑到C過程中,地面對斜面體的摩擦力先減小再增大,然后不變

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,真空中有一個半徑為R的均勻透明介質(zhì)球,一細束激光沿直線AB傳播,在介質(zhì)球表面的B點經(jīng)折射進入球,入射角θ160°,在球面上另一點又一次經(jīng)折射后進人真空,此時激光的傳播方向相對于光線AB偏轉(zhuǎn)了60°.已知真空中的光速為c,求:

①介質(zhì)球的折射率n;

②激光在介質(zhì)球中傳播的時間t.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,水平傳送帶在電動機帶動下始終保持以速度v勻速運動,某時刻一質(zhì)量為m的物塊輕放在傳送帶的左端。在物塊放上傳送帶到物塊與傳送帶相對靜止的過程中,下列說法正確的是

A. 皮帶對物塊所做的功為

B. 物塊對皮帶所做的功為

C. 物塊與皮帶間由于摩擦而產(chǎn)生的熱量為

D. 由于傳送該物塊電動機需要多做的功為

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,豎直平面內(nèi)的四分之一圓弧軌道下端與水平桌面相切,小滑塊A靜止在圓弧軌道的最低點。小滑塊BA的右側(cè)l=3.0m處以初速度v0=5.0m/s向左運動,BA碰撞后結(jié)合為一個整體,并沿圓弧軌道向上滑動。已知圓弧軌道光滑,且足夠長;AB的質(zhì)量相等;B與桌面之間的動摩擦因數(shù)=0.15。取重力加速度g =10m/s2。求:

1)碰撞前瞬間B的速度大小v;

2)碰撞后瞬間AB整體的速度大小v;

3AB整體在圓弧軌道上所能到達的最大高度h。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一根長L=100 cm、一端封閉的細玻璃管開口向上豎直放置,管內(nèi)用h=25 cm長的水銀柱封閉了一段長L1=30 cm的空氣柱。大氣壓強P0=75 cmHg,玻璃管周圍環(huán)境溫度為27 ℃。求:

(ⅰ)若將玻璃管緩慢倒轉(zhuǎn)至開口豎直向下,玻璃管中氣柱將變成多長?

(ⅱ)若使玻璃管開口向下豎直放置,緩慢升高管內(nèi)氣體溫度,溫度最高升高到多少攝氏度時,管內(nèi)水銀不能溢出。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】圖甲是某同學(xué)設(shè)計的加速度傳感器的示意圖。在U型底座內(nèi)部放置一絕緣滑塊,滑塊兩側(cè)各連接一彈簧,兩彈簧的另一端分別連接在U型底座的側(cè)壁上。滑塊通過滑動觸頭與一阻值均勻的電阻AB相連。電阻AB及其滑動觸頭與另外的電路相連(圖中未畫出)。工作時將底座固定在被測物體上,使彈簧及電阻AB均與物體的運動方向平行。當(dāng)被測物體加速運動時,通過電路中儀表的讀數(shù)即可測得加速度的大小。彈簧始終在彈性限度內(nèi),各處摩擦均不計。

已知滑塊的質(zhì)量m = 0.60 kg,兩彈簧的勁度系數(shù)均為AB全長為l = 9.0 cm, 被測物體可能達到的最大加速度為am = 20 m/s2。

另有一直流電源,電動勢為E = 9.0 V、內(nèi)阻不計;一理想電壓表及開關(guān)、導(dǎo)線若干。

設(shè)計一電路,用電路中電壓表的示值反映加速度的大小。

該傳感器要求:

①當(dāng)加速度為零時,電壓表指針在表盤中央;

②當(dāng)物體向左以最大加速度加速運動時,電壓表示數(shù)為滿量程。

(1)請你在圖乙中完成該傳感器的電路原理圖________。

(2)當(dāng)加速度為零時,應(yīng)將滑動觸頭調(diào)在距電阻的A______cm處,電壓表量程為_______V。

(3)當(dāng)物體向左做減速運動,電壓表的示數(shù)為1.5 V,則此時被測物體的加速度大小為_______m/s2。

(4)如果在電壓表的刻度盤上標(biāo)刻對應(yīng)的加速度值,則該刻度應(yīng)當(dāng)是__________的。(選填均勻不均勻”)

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案