【題目】如圖(a)所示,真空室中電極 K 發(fā)出的電子(初速為零,不計重力)。經(jīng) U0=1000V 的加速電場后,由小孔S沿兩水平金屬板A、B 兩板間的中心線射入,A、B 板長 L=0.20m,相距 d=0.020m,加在 A、B 兩板間的電壓 U 隨時間 t 變化 U-t 圖線如圖(b)。設(shè) A、B 兩板間的電場可以看做是均勻的,且兩板外無電場。在每個電子通過電場區(qū)域的極短時間內(nèi),電場可視作恒定的。兩板右側(cè)放一記錄圓筒,筒的左側(cè)邊緣與極板右端距離 b=0.15m,筒繞其豎直軸勻速轉(zhuǎn)動,周期T=0.20s,筒的周長s=0.20m,筒能接收到通過 A、B 板的全部電子。
(1)電子在垂直 A、B 板方向的運動為勻加速直線運動對于恰能穿過 A、B 板的電子,在它通過時加在兩板間的電壓 UC 應(yīng)為多大?
(2)以 t=0 時(見圖 b,此時U=0)電子打到圓筒記錄紙上的點作為 xOy 坐標系的原點,并取 y 軸豎直向上,試計算電子打到記錄紙上的最高點的 x 坐標和 y 坐標。
(3)在給出的坐標紙上定量地畫出電子打到記錄紙上的點形成的圖線。
【答案】(1)20V;(2)(2cm,2.5cm)和(2cm,12cm);(3)如圖所示。
【解析】
(1)對于恰能穿過 A、B 板的電子,設(shè)v0為電子沿A、B板的中心線射入電場時的初速度,由動能定理得:
0…①
電子在中心線方向的運動為勻速運動,設(shè)電子穿過A、B板的時間為t0,則有:
…②
電子在垂直A.B板方向的運動為勻加速直線運動對于恰能穿過A、B板的電子,在它通過時加在兩板間的電壓Uc應(yīng)滿足:
…③
聯(lián)立①、②、③式解得:
UC=20V;④
(2)此電子從A、B板射出時沿y方向的分速度為:
…⑤
此后,此電子作勻速直線運動,它打在記錄紙上的點最高,設(shè)縱坐標為y,由圖(1)可得:…⑥
由以上各式解得:
y=0.025m=2.5cm…⑦
從題給的Ut圖線可知,加于兩板電壓U的周期T0=0.10秒,U的最大值Um=100伏,
因為UC<Um,在一個周期T0內(nèi),只有開始的一段時間間隔△t內(nèi)有電子通過A、B板:
…⑧
因為電子打在記錄紙上的最高點不止一個,根據(jù)題中關(guān)于坐標原點與起始記錄時刻的規(guī)定,第一個最高點的x坐標為:
…⑨
第二個最高點的x坐標為:
…⑩
第三個最高點的x坐標為:
…
由于記錄筒的周長為20cm,所以第三個最高點已與第一個最高點重合,
即電子打到記錄紙上的最高點只有兩個,它們的x坐標分別為(2cm,2.5cm)和(2cm,12cm);
(3)電子打到記錄紙上所形成的圖線,如圖所示。
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【題目】 如圖所示,在直角三角形AOC的三條邊為邊界的區(qū)域內(nèi)存在著磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,已知∠A=60°,邊AO的長度為a。現(xiàn)在O點放置一個可以向各個方向發(fā)射某種帶負電粒子的粒子源,已知粒子的比荷為 ,發(fā)射的速度大小都為v0,且滿足 .粒子發(fā)射的方向可由圖中速度與邊CO的夾角θ表示,不計重力作用,關(guān)于粒子進入磁場后的運動,正確的是( 。
A.以θ=0°和θ=60°飛入的粒子在磁場中的運動的時間相等
B.以θ<60°飛入的粒子均從AC邊出射
C.以θ>60°飛入的粒子,θ越大,在磁場中的運動的時間越大
D.在AC邊界上只有一半?yún)^(qū)域有粒子射出
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【題目】如圖所示,在磁感應(yīng)強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中有一粒子源,粒子源從O點在紙面內(nèi)均勻的向各個方向同時發(fā)射速率為v、比荷為k的帶正電的粒子, PQ是在紙面內(nèi)垂直磁場放置的厚度不計的擋板,擋板的P端與O點的連線與擋板垂直,距離為,且粒子打在擋板上會被吸收。不計帶電粒子的重力與粒子間的相互作用,磁場分布足夠大,求:
(1)為使最多的粒子打在擋板上,則擋板至少多長;
(2)若擋板足夠長,則打在擋板上的粒子在磁場中運動的最長時間差是多少;
(3)若擋板足夠長,則打在擋板上的粒子占所有粒子的比率。
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【題目】某小組利用如圖甲所示的裝置驗證牛頓第二定律。實驗中他們平衡了小車和木板間的摩擦力,還用天平測出小車的總質(zhì)量,同時用所掛鉤碼的總重力代替小車所受的牽引力F。
(1)掛鉤碼前,為了消除摩擦力的影響,應(yīng)調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度,直至向左輕推小車觀察到紙帶上___________。
(2)他們還在實驗時調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度,使牽引小車的細線與木板平行。這樣做的目的是________。
A.避免小車在運動過程中發(fā)生抖動
B.使打點計時器在紙帶上打出的點跡清晰
C.保證小車最終能夠做勻速直線運動
D.使細線拉力等于小車受到的合力
(3)如表記錄了小車質(zhì)量一定時,牽引力大小F與對應(yīng)的加速度a的幾組數(shù)據(jù),請在圖丙的坐標中描點作出a—F圖線________________。
鉤碼個數(shù) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
F/N | 0.49 | 0.98 | 1.47 | 1.96 | 2.45 |
a/m·s-2 | 0.92 | 1.68 | 2.32 | 2.88 | 3.32 |
(4)實驗中畫出的a—F圖線與理論計算的圖線(圖中已畫出)有明顯偏差,其原因主要是_______________________。
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【題目】如圖所示,一理想變壓器原線圈串聯(lián)電流表后與正弦式交流電源相連,副線圈與定值電阻、及光敏電阻相連。已知當光照強度增加時,的電阻值減小,電表均為理想電表,F(xiàn)保持電源輸出電壓不變,增加光照強度,則下列說法正確的是( )
A.電流表示數(shù)不變B.電壓表示數(shù)增大
C.定值電阻消耗的功率增大D.定值電阻消耗的功率增大
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【題目】如圖所示,傳送帶與水平面間的夾角θ=37,沿順時針勻速轉(zhuǎn)動.現(xiàn)把質(zhì)量m=50kg的米袋輕輕放在底端A,并輸送到頂端B,A、B間的距離L=20m.可以認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,取重力加速度g=10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8.
(1)要使米袋能夠被輸送到傳送帶頂端,米袋與傳送帶間動摩擦因數(shù)應(yīng)滿足什么條件?
(2)若米袋與傳送帶間動摩擦因數(shù)μ=0.8,且米袋一直向上做勻加速直線運動,則米袋到達傳送帶頂端B時的速度vB多大?
(3)若米袋與傳送帶間動摩擦因數(shù)μ=0.8,改變傳送帶的速度大小v,可以調(diào)節(jié)米袋到達傳送帶頂端B的時間t,試寫出t隨v變化的關(guān)系式.
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【題目】如圖所示,兩條平行虛線之間存在勻強磁場,虛線間的距離為l,磁場方向垂直紙面向里。abcd是位于紙面內(nèi)、金屬硬導(dǎo)線形成的單匝梯形閉合線圈,ad與bc間的距離也為l。t = 0時刻,bc邊與磁場區(qū)域邊界重合。線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場區(qū)域邊界的方向穿過磁場區(qū)域,規(guī)定a→b→c→d→a的感應(yīng)電流方向為正,bc邊所受安培力F安水平向右為正方向。則在線圈穿越磁場區(qū)域的過程中,感應(yīng)電動勢e、感應(yīng)電流i、bc兩點間的電勢差Ubc、bc邊所受的安培力F安 隨時間t變化的圖線可能正確的是( 。
A.B.
C.D.
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【題目】當把一滴用酒精稀釋過的油酸滴在水面上時,油酸就在水面上散開,油酸分子會在水面上形成單分子層油膜。某實驗小組同學(xué)要通過“油膜法”實驗估算油酸分子的直徑數(shù)量級,他們按照教材上的步驟進行了下面的實驗:
(1)將體積為amL的純油酸滴入到酒精中,配置成了體積為bmL的油酸酒精溶液,則該溶液的濃度為________×100%。
(2)用滴管將配制好的油酸酒精溶液逐滴的滴入到量筒中,當?shù)稳肓?/span>N滴溶液時,通過量筒讀出這些液體的體積為V mL,則一滴溶液的體積為________mL。
(3)用滴管將一滴油酸酒精溶液滴入事先準備好的淺水盤中,形成單分子油膜,待油酸薄膜穩(wěn)定后,將薄膜輪廓描繪在坐標紙上,如圖所示。已知坐標紙上每個小方格均為正方形,其邊長為1cm。根據(jù)“數(shù)格法”(即超過半格記為1格,小于半格直接舍去),可知該油膜的面積為S = __m2。(結(jié)果僅保留一位有效數(shù)字)
(4)最終,根據(jù)油膜法原理可以求得油酸分子直徑的數(shù)量級。
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【題目】如圖所示,在光滑水平面上存在兩個磁感應(yīng)強度大小均為B,方向相反的有界勻強磁場,寬度均為L。質(zhì)量為m、電阻為R、邊長為L的正方形線框,在恒定的外力作用下,向右運動,某時刻以速度v0進入磁場,恰好做勻速直線運動,若經(jīng)過t0時間,線框ab邊到達CD與EF中間位置時,線框又恰好做勻速運動,則下列說法正確的是( 。
A.線框所受恒力大小為
B.當線框ab邊剛越過CD邊界時,線框的加速度大小為
C.線框ab邊到達CD與EF中間位置時,速度大小為
D.t0時間內(nèi)線框中產(chǎn)生的焦耳熱為
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