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選做題.在以下兩題中選擇一題完成.多做不加分
如圖所示,足夠長的矩形區域abcd內充滿磁感應強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場,現從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(電子的電荷量與質量之比)的實驗裝置如圖所示,真空管內的陰極K發出的電子(不計初速、重力和電子間的相互作用)經加速電壓加速后,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'間的區域.當極板間不加偏轉電壓時,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′間的區域,再加上一個方向垂直于紙面向里的勻強磁場.調節磁場的強弱,當磁感應強度的大小為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)推導出電子的比荷的表達式

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A、(1)畫出從O點射入磁場的粒子運動軌跡的動態圓,能夠從ab邊射出的粒子的臨界軌跡如圖所示;

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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,亮點重新回復到中心O點,設電子的速度為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,在電場內的運動時間為  t1=
L1
v

這樣,電子在電場中,豎直向上偏轉的距離為  d1=
1
2
a
t21
=
e
L21
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t2時間到達熒光屏  t2=
L2
v

t2時間內向上運動的距離為    d2=vt2=
eUL1L2
mv2b

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

可解得  
e
m
=
Ud
B2bL1(L2+L1/2)
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

選做題.在以下兩題中選擇一題完成.多做不加分
如圖所示,足夠長的矩形區域abcd內充滿磁感應強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場,現從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(電子的電荷量與質量之比)的實驗裝置如圖所示,真空管內的陰極K發出的電子(不計初速、重力和電子間的相互作用)經加速電壓加速后,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'間的區域.當極板間不加偏轉電壓時,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′間的區域,再加上一個方向垂直于紙面向里的勻強磁場.調節磁場的強弱,當磁感應強度的大小為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)推導出電子的比荷的表達式

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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由燃氣罐(內有液態丙烷)、穩壓裝置和燃燒器三部分組成,當穩壓閥打開以后,燃氣以氣態形式從氣罐里出來,經過穩壓閥后進入燃燒室進行燃燒.則以下說法中正確的是______.
A.燃氣由液態變為氣態的過程中要對外做功
B.燃氣由液態變為氣態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境中的能量很容易被回收再利用
(2)對于一定質量的理想氣體,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,據此估算他所吸進的空氣分子的總數為______個.已知1mol氣體處于標準狀態時的體積是22.4L.(結果保留一位有效數字)
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出的光波波長比地球上這些元素靜止時發光的波長長,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乙為介質中質點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)在光電效應現象中,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,才能產生光電效應
D.對于某種金屬,只要入射光的強度足夠大,就會發生光電效應
(2)鈾(
 238
 92
U
)經過α、β衰變形成穩定的鉛(
 206
 82
U
),問在這一變化過程中,共轉變為質子的中子數是______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:2012-2013學年江蘇省淮安市漣水中學高三(上)第二次調研物理試卷(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由燃氣罐(內有液態丙烷)、穩壓裝置和燃燒器三部分組成,當穩壓閥打開以后,燃氣以氣態形式從氣罐里出來,經過穩壓閥后進入燃燒室進行燃燒.則以下說法中正確的是______.
A.燃氣由液態變為氣態的過程中要對外做功
B.燃氣由液態變為氣態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境中的能量很容易被回收再利用
(2)對于一定質量的理想氣體,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,據此估算他所吸進的空氣分子的總數為______個.已知1mol氣體處于標準狀態時的體積是22.4L.(結果保留一位有效數字)
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出的光波波長比地球上這些元素靜止時發光的波長長,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乙為介質中質點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)在光電效應現象中,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,才能產生光電效應
D.對于某種金屬,只要入射光的強度足夠大,就會發生光電效應
(2)鈾()經過α、β衰變形成穩定的鉛(),問在這一變化過程中,共轉變為質子的中子數是______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)(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,足夠長的矩形區域abcd內充滿磁感應強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場,現從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(電子的電荷量與質量之比)的實驗裝置如圖所示,真空管內的陰極K發出的電子(不計初速、重力和電子間的相互作用)經加速電壓加速后,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'間的區域.當極板間不加偏轉電壓時,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′間的區域,再加上一個方向垂直于紙面向里的勻強磁場.調節磁場的強弱,當磁感應強度的大小為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)推導出電子的比荷的表達式

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