選做題.在以下兩題中選擇一題完成.多做不加分
如圖所示,足夠長的矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿磁感應(yīng)強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場,現(xiàn)從ad邊的中心O點處,垂直磁場方向射入一速度為v0的帶正電粒子,v0與ad邊的夾角為30°.已知粒子質(zhì)量為m,帶電量為q,ad邊長為L,不計粒子的重力.
(1)求要使粒子能從ab邊射出磁場,v0的大小范圍.
(2)粒子在磁場中運動的最長時間是多少?在這種情況下,粒子將從什么范圍射出磁場?
19-B湯姆生用來測定電子的比荷(電子的電荷量與質(zhì)量之比)的實驗裝置如圖所示,真空管內(nèi)的陰極K發(fā)出的電子(不計初速、重力和電子間的相互作用)經(jīng)加速電壓加速后,穿過A′中心的小孔沿中心軸O1O的方向進入到兩塊水平正對放置的平行極板P和P'間的區(qū)域.當極板間不加偏轉(zhuǎn)電壓時,電子束打在熒光屏的中心O點處,形成了一個亮點;加上偏轉(zhuǎn)電壓U后,亮點偏離到O′點,(O′與O點的豎直間距為d,水平間距可忽略不計.此時,在P和P′間的區(qū)域,再加上一個方向垂直于紙面向里的勻強磁場.調(diào)節(jié)磁場的強弱,當磁感應(yīng)強度的大小為B時,亮點重新回到O點.已知極板水平方向的長度為L1,極板間距為b,極板右端到熒光屏的距離為L2(如圖所示).
(1)求打在熒光屏O點的電子速度的大。
(2)推導(dǎo)出電子的比荷的表達式
分析:A、(1)粒子速度越大,則軌道半徑越大,畫出軌跡圓與ab邊相切和與cd邊相切的兩種臨界情況進行分析即可;
(2)當粒子從ao間射出時,圓心角最大,所用時間最長,根據(jù)洛倫茲力提供向心力計算即可.
B、(1)電子受到的電場力與洛淪茲力平衡時,電子做勻速直線運動,亮點重新回復(fù)到中心O點,根據(jù)平衡條件列式即可;
(2)當極板間僅有偏轉(zhuǎn)電場時,電子先做類似平拋運動,然后做勻速直線運動,根據(jù)運動學(xué)公式列式計算出總的偏轉(zhuǎn)量即可求解.
解答:A、(1)畫出從O點射入磁場的粒子運動軌跡的動態(tài)圓,能夠從ab邊射出的粒子的臨界軌跡如圖所示;

軌跡與dc邊相切時,射到ab邊上的A點,此時軌跡圓心為O1,則軌道半徑r1=L,由qv0B=m
v2
r1
,得最大速度v0=
qBl
m

  軌跡與ab邊相切時,射到ab邊上的B點,此時軌跡圓心為O2,則軌道半徑r2=
L
3
,由qv0B=m
v2
r2
,得最小速度v0=
qBl
3m

  所以粒子能夠從ab邊射出的速度范圍為:
qBL
3m
v0
qBL
m

(2)當粒子從ad邊射出時,時間均相等,且為最長時間,因轉(zhuǎn)過的圓心角為300°,所以最長時間:tm=
5
6
T=
5πm
3qB
,射出的范圍為:OC=r2=
L
3

B.(1)當電子受到的電場力與洛淪茲力平衡時,電子做勻速直線運動,亮點重新回復(fù)到中心O點,設(shè)電子的速度為v,則  evB=eE
得  v=
E
B
即   v=
U
Bb

(2)當極板間僅有偏轉(zhuǎn)電場 時,電子以速度v進入后,豎直方向作勻加速運動,加速度為a=
eU
mb

電子在水平方向作勻速運動,在電場內(nèi)的運動時間為  t1=
L1
v

這樣,電子在電場中,豎直向上偏轉(zhuǎn)的距離為  d1=
1
2
a
t
2
1
=
e
L
2
1
U
2mv2b

離開電場時豎直向上的分速度為  v1=at1=
eL1U
mvb

電子離開電場后做勻速直線運動,經(jīng)t2時間到達熒光屏  t2=
L2
v

t2時間內(nèi)向上運動的距離為    d2=vt2=
eUL1L2
mv2b

這樣,電子向上的總偏轉(zhuǎn)距離為   d=d1+d2=
eU
mv2b
L1(L2+
L1
2
)

可解得  
e
m
=
Ud
B2bL1(L2+L1/2)
點評:本題第一小題關(guān)鍵找出兩個臨界情況的軌跡,然后根據(jù)洛倫茲力提供向心力列式求解;第二小題關(guān)鍵是運用運動的分解與合成的知識,結(jié)合運動學(xué)公式求解出總偏轉(zhuǎn)量.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

選做題(請從A、B和C三小題中選定兩小題作答,并在答題卡上把所選題目對應(yīng)字母后的方框涂滿涂黑.如都作答則按A、B兩小題評分.)
A.(選修模塊3-3)
(1)奧運祥云火炬的燃燒系統(tǒng)由燃氣罐(內(nèi)有液態(tài)丙烷)、穩(wěn)壓裝置和燃燒器三部分組成,當穩(wěn)壓閥打開以后,燃氣以氣態(tài)形式從氣罐里出來,經(jīng)過穩(wěn)壓閥后進入燃燒室進行燃燒.則以下說法中正確的是______.
A.燃氣由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程中要對外做功
B.燃氣由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程中分子的分子勢能減少
C.燃氣在燃燒室燃燒的過程中分子的分子勢能增加
D.燃氣在燃燒后釋放在周圍環(huán)境中的能量很容易被回收再利用
(2)對于一定質(zhì)量的理想氣體,下列說法正確的是______.
A.如果保持氣體的體積不變,溫度升高,壓強減小
B.如果保持氣體的體積不變,溫度升高,壓強增大
C.如果保持氣體的溫度不變,體積越小,壓強越大
D.如果保持氣體的壓強不變,溫度越高,體積越小
(3)某運動員吸一口氣,吸進400cm3的空氣,據(jù)此估算他所吸進的空氣分子的總數(shù)為______個.已知1mol氣體處于標準狀態(tài)時的體積是22.4L.(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)
B.(選修模塊3-4)
(1)在以下各種說法中,正確的是______.
A.四川汶川縣發(fā)生8.0級強烈地震,地震波是機械波,其中既有橫波也有縱波
B.相對論認為,真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的
C.如果測量到來自遙遠星系上某些元素發(fā)出的光波波長比地球上這些元素靜止時發(fā)光的波長長,這說明該星系正在遠離我們而去
D.照相機鏡頭采用鍍膜技術(shù)增加透射光,這是利用了光的衍射原理.
(2)一列橫波在x軸上傳播,圖1甲為t=0時的波動圖象,圖1乙為介質(zhì)中質(zhì)點P的振動圖象.該波的波長為______m,頻率為______Hz,波速為______m/s,傳播方向為______.
(3)如圖2所示,一單色光束a,以入射角i=60°從平行玻璃磚上表面O點入射.已知平行玻璃磚厚度為d=10cm,玻璃對該單色光的折射率為n=
3
.則光束從上表面進入玻璃磚的折射角為______,光在玻璃磚中的傳播的時間為______.
C.(選修模塊3-5)
(1)在光電效應(yīng)現(xiàn)象中,下列說法中正確的是______.
A.入射光的強度越大,光電子的最大初動能越大
B.光電子的最大初動能隨照射光的頻率增大而增大
C.對于任何一種金屬都存在一個“最大波長”,入射光的波長必須小于此波長,才能產(chǎn)生光電效應(yīng)
D.對于某種金屬,只要入射光的強度足夠大,就會發(fā)生光電效應(yīng)
(2)鈾(
 238
 92
U
)經(jīng)過α、β衰變形成穩(wěn)定的鉛(
 206
 82
U
),問在這一變化過程中,共轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子的中子數(shù)是______個.
(3)在橄欖球比賽中,一個95kg的橄欖球前鋒以5m/s的速度跑動,想穿越防守隊員到底線觸地得分.就在他剛要到底線時,迎面撞上了對方兩名均為75kg的隊員,一個速度為2m/s,另一個為4m/s,然后他們就扭在了一起.
①他們碰撞后的共同速率是______;
②在圖3,右面方框中標出碰撞后他們動量的方向,并說明這名前鋒能否得分:______.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

選做題.在以下兩題中選擇一題完成.多做不加分
如圖所示,足夠長的矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿磁感應(yīng)強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場,現(xiàn)從ad邊的中心O點處,垂直磁場方向射入一速度為v0的帶正電粒子,v0與ad邊的夾角為30°.已知粒子質(zhì)量為m,帶電量為q,ad邊長為L,不計粒子的重力.
(1)求要使粒子能從ab邊射出磁場,v0的大小范圍.
(2)粒子在磁場中運動的最長時間是多少?在這種情況下,粒子將從什么范圍射出磁場?
19-B湯姆生用來測定電子的比荷(電子的電荷量與質(zhì)量之比)的實驗裝置如圖所示,真空管內(nèi)的陰極K發(fā)出的電子(不計初速、重力和電子間的相互作用)經(jīng)加速電壓加速后,穿過A′中心的小孔沿中心軸O1O的方向進入到兩塊水平正對放置的平行極板P和P'間的區(qū)域.當極板間不加偏轉(zhuǎn)電壓時,電子束打在熒光屏的中心O點處,形成了一個亮點;加上偏轉(zhuǎn)電壓U后,亮點偏離到O′點,(O′與O點的豎直間距為d,水平間距可忽略不計.此時,在P和P′間的區(qū)域,再加上一個方向垂直于紙面向里的勻強磁場.調(diào)節(jié)磁場的強弱,當磁感應(yīng)強度的大小為B時,亮點重新回到O點.已知極板水平方向的長度為L1,極板間距為b,極板右端到熒光屏的距離為L2(如圖所示).
(1)求打在熒光屏O點的電子速度的大小.
(2)推導(dǎo)出電子的比荷的表達式

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科目:高中物理 來源:2012-2013學(xué)年江蘇省淮安市漣水中學(xué)高三(上)第二次調(diào)研物理試卷(解析版) 題型:解答題

選做題(請從A、B和C三小題中選定兩小題作答,并在答題卡上把所選題目對應(yīng)字母后的方框涂滿涂黑.如都作答則按A、B兩小題評分.)
A.(選修模塊3-3)
(1)奧運祥云火炬的燃燒系統(tǒng)由燃氣罐(內(nèi)有液態(tài)丙烷)、穩(wěn)壓裝置和燃燒器三部分組成,當穩(wěn)壓閥打開以后,燃氣以氣態(tài)形式從氣罐里出來,經(jīng)過穩(wěn)壓閥后進入燃燒室進行燃燒.則以下說法中正確的是______.
A.燃氣由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程中要對外做功
B.燃氣由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程中分子的分子勢能減少
C.燃氣在燃燒室燃燒的過程中分子的分子勢能增加
D.燃氣在燃燒后釋放在周圍環(huán)境中的能量很容易被回收再利用
(2)對于一定質(zhì)量的理想氣體,下列說法正確的是______.
A.如果保持氣體的體積不變,溫度升高,壓強減小
B.如果保持氣體的體積不變,溫度升高,壓強增大
C.如果保持氣體的溫度不變,體積越小,壓強越大
D.如果保持氣體的壓強不變,溫度越高,體積越小
(3)某運動員吸一口氣,吸進400cm3的空氣,據(jù)此估算他所吸進的空氣分子的總數(shù)為______個.已知1mol氣體處于標準狀態(tài)時的體積是22.4L.(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)
B.(選修模塊3-4)
(1)在以下各種說法中,正確的是______.
A.四川汶川縣發(fā)生8.0級強烈地震,地震波是機械波,其中既有橫波也有縱波
B.相對論認為,真空中的光速在不同慣性參考系中都是相同的
C.如果測量到來自遙遠星系上某些元素發(fā)出的光波波長比地球上這些元素靜止時發(fā)光的波長長,這說明該星系正在遠離我們而去
D.照相機鏡頭采用鍍膜技術(shù)增加透射光,這是利用了光的衍射原理.
(2)一列橫波在x軸上傳播,圖1甲為t=0時的波動圖象,圖1乙為介質(zhì)中質(zhì)點P的振動圖象.該波的波長為______m,頻率為______Hz,波速為______m/s,傳播方向為______.
(3)如圖2所示,一單色光束a,以入射角i=60°從平行玻璃磚上表面O點入射.已知平行玻璃磚厚度為d=10cm,玻璃對該單色光的折射率為n=.則光束從上表面進入玻璃磚的折射角為______,光在玻璃磚中的傳播的時間為______.
C.(選修模塊3-5)
(1)在光電效應(yīng)現(xiàn)象中,下列說法中正確的是______.
A.入射光的強度越大,光電子的最大初動能越大
B.光電子的最大初動能隨照射光的頻率增大而增大
C.對于任何一種金屬都存在一個“最大波長”,入射光的波長必須小于此波長,才能產(chǎn)生光電效應(yīng)
D.對于某種金屬,只要入射光的強度足夠大,就會發(fā)生光電效應(yīng)
(2)鈾()經(jīng)過α、β衰變形成穩(wěn)定的鉛(),問在這一變化過程中,共轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子的中子數(shù)是______個.
(3)在橄欖球比賽中,一個95kg的橄欖球前鋒以5m/s的速度跑動,想穿越防守隊員到底線觸地得分.就在他剛要到底線時,迎面撞上了對方兩名均為75kg的隊員,一個速度為2m/s,另一個為4m/s,然后他們就扭在了一起.
①他們碰撞后的共同速率是______;
②在圖3,右面方框中標出碰撞后他們動量的方向,并說明這名前鋒能否得分:______.

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科目:高中物理 來源:《第2章 磁場》2007年單元測試卷(蘇苑高級中學(xué))(解析版) 題型:解答題

選做題.在以下兩題中選擇一題完成.多做不加分
如圖所示,足夠長的矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿磁感應(yīng)強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場,現(xiàn)從ad邊的中心O點處,垂直磁場方向射入一速度為v的帶正電粒子,v與ad邊的夾角為30°.已知粒子質(zhì)量為m,帶電量為q,ad邊長為L,不計粒子的重力.
(1)求要使粒子能從ab邊射出磁場,v的大小范圍.
(2)粒子在磁場中運動的最長時間是多少?在這種情況下,粒子將從什么范圍射出磁場?
19-B湯姆生用來測定電子的比荷(電子的電荷量與質(zhì)量之比)的實驗裝置如圖所示,真空管內(nèi)的陰極K發(fā)出的電子(不計初速、重力和電子間的相互作用)經(jīng)加速電壓加速后,穿過A′中心的小孔沿中心軸O1O的方向進入到兩塊水平正對放置的平行極板P和P'間的區(qū)域.當極板間不加偏轉(zhuǎn)電壓時,電子束打在熒光屏的中心O點處,形成了一個亮點;加上偏轉(zhuǎn)電壓U后,亮點偏離到O′點,(O′與O點的豎直間距為d,水平間距可忽略不計.此時,在P和P′間的區(qū)域,再加上一個方向垂直于紙面向里的勻強磁場.調(diào)節(jié)磁場的強弱,當磁感應(yīng)強度的大小為B時,亮點重新回到O點.已知極板水平方向的長度為L1,極板間距為b,極板右端到熒光屏的距離為L2(如圖所示).
(1)求打在熒光屏O點的電子速度的大小.
(2)推導(dǎo)出電子的比荷的表達式

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