分析 (1)根據(jù)動(dòng)能定理求出電子射出加速電場時(shí)的速度大;
(2)根據(jù)幾何關(guān)系求出臨界狀態(tài)下的半徑的大小,結(jié)合洛倫茲力提供向心力求出磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值.
(3)粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),出磁場做勻速直線運(yùn)動(dòng),通過最大的偏轉(zhuǎn)角,結(jié)合幾何關(guān)系求出熒光屏上亮線的最大長度.
解答 解:(1)設(shè)電子射出電場的速度為v,則根據(jù)動(dòng)能定理,對電子的加速過程有$\frac{1}{2}m{v^2}=eU$
解得$v=\sqrt{\frac{2eU}{m}}$
(2)當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0或-B0時(shí)(垂直于紙面向外為正方向),
電子剛好從b點(diǎn)或c點(diǎn)射出,設(shè)此時(shí)圓周的半徑為R1.
如圖所示,根據(jù)幾何關(guān)系有:R2=l2+(R-$\frac{l}{2}$)2
解得R=$\frac{5}{4}L$
電子在磁場中運(yùn)動(dòng),洛侖茲力提供向心力,因此有:$ev{B_0}=m\frac{v^2}{R}$,
解得${B_0}=\frac{4}{5l}\sqrt{\frac{2mU}{e}}$
(3)電子從偏轉(zhuǎn)磁場射出后做勻速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)它恰好從b點(diǎn)射出時(shí),對應(yīng)屏幕上的亮點(diǎn)離O′最遠(yuǎn).
根據(jù)幾何關(guān)系可知,$tanα=\frac{4}{3}$
設(shè)電子打在熒光屏上離O′點(diǎn)的最大距離為d,
則$d=\frac{l}{2}+s•tanα=\frac{l}{2}+\frac{4}{3}s$
由于偏轉(zhuǎn)磁場的方向隨時(shí)間變化,根據(jù)對稱性可知,熒光屏上的亮線最大長度為$D=2d=l+\frac{8}{3}s$
答:(1)電子射出電場時(shí)的速度大小為$\sqrt{\frac{2eU}{m}}$.
(2)為使所有的電子都能從磁場的bc邊射出,偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值$\frac{5}{4}L$.
(3)熒光屏上亮線的最大長度是$\frac{l}{2}$+$\frac{4}{3}$s.
點(diǎn)評 本題考查電子受電場力做功和帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律; 要注意在電場中應(yīng)用動(dòng)能定理;而電子在磁場中,做勻速圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)用牛頓第二定律求出半徑表達(dá)式;同時(shí)運(yùn)用幾何關(guān)系來確定半徑與已知長度的關(guān)系.
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | A點(diǎn)的電勢為100 V | B. | 電荷沿軌跡②運(yùn)動(dòng) | ||
C. | 電場強(qiáng)度方向向左 | D. | 電荷在A點(diǎn)的電勢能為2 J |
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 靜電力與重力大小相等 | |
B. | 粒子運(yùn)動(dòng)的水平位移大小等于豎直位移大小 | |
C. | 靜電力所做的功一定等于重力所做的功 | |
D. | 電勢能的減少量一定等于重力勢能的增加量 |
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 在不需要考慮物體本身的大小和形狀時(shí),用質(zhì)點(diǎn)來代替物體的方法運(yùn)用了建立物理模型法 | |
B. | 根據(jù)速度的定義式v=$\frac{△x}{△t}$,當(dāng)△t趨近于零時(shí),就可以表示物體在t時(shí)刻的瞬時(shí)速度,該定義運(yùn)用了微元法 | |
C. | 在實(shí)驗(yàn)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí),運(yùn)用了科學(xué)假設(shè)法 | |
D. | 在推導(dǎo)勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移公式時(shí),把整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程等分成很多小段,然后將各小段位移相加,運(yùn)用了極限思想法 |
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
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