【題目】示波器中的示波管對電子的偏轉是電偏轉,電視機中的顯像管對電子的偏轉是磁偏轉。小明同學對這兩種偏轉進行了定量的研究并做了對比,已知電子的質量為m、電荷量為e,在研究的過程中空氣阻力和電子所受重力均可忽略不計。

(1)如圖甲所示,水平放置的偏轉極板的長度為l,板間距為d,極板間的偏轉電壓為U,在兩極板間形成勻強電場。極板右端到豎直熒光屏MN的距離為b,熒光屏MN與兩極板間的中心線O1O1′垂直。電子以水平初速度v0從兩極板左端沿兩極板間的中心線射入,忽略極板間勻強電場的邊緣效應,求電子打到熒光屏上時沿垂直于極板板面方向偏移的距離;

(2)如圖乙所示,圓心為O2、半徑為r的水平圓形區(qū)域中有垂直紙面向里、磁感應強度為B的勻強磁場,與磁場區(qū)域右側邊緣的最短距離為LO2'處有一豎直放置的熒光屏PQ,熒光屏PQ與O2O2'連線垂直。今有一電子以水平初速度v0從左側沿O2O2'方向射入磁場,飛出磁場區(qū)域時其運動方向的偏轉角度為α(未知)。請求出的表達式;

(3)對比第(1)、(2)問中這兩種偏轉,請從運動情況、受力情況、能量變化情況等角度簡要說明這兩種偏轉的不同點是什么?(至少說出兩點)

【答案】(1)(2)(3)見解析。

【解析】

試題分析:(1)設電子在偏轉電場運動的加速度為a,時間為t,

離開偏轉電場時的偏移距離為y,根據(jù)運動學公式有:

根據(jù)牛頓第二定律有:

電子在電場中的運動時間:

聯(lián)立解得:

電子飛出偏轉電場時,其速度的反向延長線通過偏轉電場的中心,

設電子打在屏上距O1′的最大距離為,則由幾何關系可知:

將y代入解得

(2)由牛頓第二定律和洛倫茲力公式得 解得

由如圖所示的幾何關系得,粒子在磁場中一段圓弧軌跡所對應的圓心角與偏轉角相等,均為

則:

(3)不同點有:①電子運動類型不同:在電場中電子是勻變速曲線運動,在磁場中電子是勻速圓周運動

②電子受力情況不同:在電場中電子受到的電場力是恒力,在磁場中電子受到的洛倫茲力是大小不變、方向不斷變化的變力

③電子速度變化情況不同:在電場中電子速度的大小和方向都發(fā)生變化,在磁場中電子速度的大小不改變,僅方向發(fā)生變化

④電子運動方向的偏轉角范圍不同:在電場中電子運動方向的偏轉角度一定小于90,在磁場中電子運動方向的偏轉角度可能大于90

⑤電子受力做功不同:在電場中電子所受的電場力做正功,在磁場中電子所受的洛倫茲力不做功

⑥電子能量變化情況不同:在電場中電場力做正功,電子動能增加,在磁場中洛倫茲力不做功,電子動能不變(答對一條給2分,最多給4分)

練習冊系列答案
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【題目】如圖所示,在水平光滑桌面上放有m1 和m2兩個小物塊,它們中間有細線連接。已知m1=3kg,m2=2kg,連接它們的細線最大能承受6N的拉力,F(xiàn)用水平外力F1向左拉m1或用水平外力F2向右拉m2,為保持細線不斷,則

AF1的最大值為10N

B F1的最大值為15N

CF2的最大值為10N

DF2的最大值為15N

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【題目】關于彈性形變,下列說法正確的是(  )
A.物體在力的作用下形狀或體積發(fā)生改變,叫彈性形變
B.物體在外力停止作用后,能夠恢復原來形狀的形變叫彈性形變
C.若兩物體接觸,就一定能發(fā)生形變
D.兩物體相互接觸,一定有彈力產(chǎn)生

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【題目】如圖所示,一理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為2200匝和110匝,將原線圈接在輸出電壓u=220sin100πtV)的交流電源兩端。副線圈上只接有一個電阻R,與原線圈串聯(lián)的理想交流電流表的示數(shù)為020A。下列說法中正確的是

A. 變壓器副線圈中電流的有效值為001A

B. 電阻R兩端電壓的有效值為11V

C. 電阻R的電功率為44 W

D. 穿過變壓器鐵芯的磁通量變化率的最大值為Wb/s

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【題目】某種粒子加速器的設計方案如圖19所示,M、N為兩塊垂直于紙面旋轉放置的圓形正對平行金屬板,兩金屬板中心均有小孔(孔的直徑大小可忽略不計),板間距離為h。兩板間接一直流電源,每當粒子進入M板的小孔時,控制兩板的電勢差為U,粒子得到加速,當粒子離開N板時,兩板的電勢差立刻變?yōu)榱。兩金屬板外部存在著上、下兩個范圍足夠大且有理想平面邊界的勻強磁場,上方磁場的下邊界cd與金屬板M在同一水平面上,下方磁場的上邊界ef與金屬板N在同一水平面上,兩磁場平行邊界間的距離也為h,磁場方向垂直紙面向里,磁感應強度為B。在兩平行金屬板右側形成與金屬板間距離一樣為h的無電場、無磁場的狹縫區(qū)域。一質量為m、電荷量為q的帶正電粒子從M板小孔處無初速度釋放,粒子在MN板間被加速,粒子離開N板后進入下方磁場中運動。若空氣阻力、粒子所受的重力以及粒子在運動過程中產(chǎn)生的電磁輻射均可忽略不計,不考慮相對論效應、兩金屬板間電場的邊緣效應以及電場變化對于外部磁場和粒子運動的影響。

(1)為使帶電粒子經(jīng)過電場加速后不打到金屬板上,請說明圓形金屬板的半徑R應滿足什么條件;

(2)在ef邊界上的P點放置一個目標靶,P點到N板小孔O的距離為s時,粒子恰好可以擊中目標靶。對于擊中目標靶的粒子,求:

其進入電場的次數(shù)n;

②其在電場中運動的總時間與在磁場中運動的總時間之比。

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【題目】如圖所示,ab、cd是兩根在同一豎直平面內的直導線,在兩導線中央懸掛一個小磁針,靜止時在同一豎直平面內.當兩導線中通以大小相等的電流時,小磁針N極向紙里面轉動,則兩導線中的電流方向(  )

A. 一定都是向上

B. 一定都是向下

C. ab中電流向下,cd中電流向上

D. ab中電流向上,cd中電流向下

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【題目】“用DIS研究加速度與力的關系”的實驗裝置如圖a所示。實驗中通過增加鉤碼的數(shù)量,多次測量,可得小車運動的加速度a和所受拉力F的關系圖象。他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗,得到了兩條a-F圖線,如圖b所示。

1圖線______是在軌道右側抬高成為斜面情況下得到的;選填“a”或“b”

2在軌道水平時小車運動的阻力f =__________;

3)(單選b中,拉力F較大時,a-F圖線明顯彎曲,產(chǎn)生誤差。為消除此誤差可采取的措施是________。

A調整軌道的傾角,在未掛鉤碼時使小車能在軌道上勻速運動。

B在鉤碼與細繩之間接入一力傳感器,用力傳感器讀數(shù)代替鉤碼的重力。

C更換實驗中使用的鉤碼規(guī)格,采用質量較小的鉤碼進行上述實驗。

D在增加鉤碼數(shù)量的同時在小車上增加砝碼,使鉤碼的總質量始終遠小于小車的總質量。

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【題目】利用電動機通過如圖所示的電路提升重物,已知電源電動勢E=6 V,電源內阻r=1 Ω,電動機內阻r0=2Ω,電阻R=3 Ω,重物質量m=0.10 kg.當電動機以穩(wěn)定的速度勻速提升重物時,電壓表的示數(shù)為U=5.5 V。不計空氣阻力和摩擦,取g= 10 m/s2。求:

(1)電源內電壓U1

(2)重物勻速上升時的速度v。

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【題目】如圖為洛倫茲力演示儀的結構圖勵磁線圈產(chǎn)生的勻強磁場方向垂直紙面向外,電子束由電子槍產(chǎn)生,其速度方向與磁場方向垂直電子速度大小可通過電子槍的加速電壓來控制,磁場強弱可通過勵磁線圈的電流來調節(jié)下列說法正確的是

A僅增大勵磁線圈的電流,電子束徑跡的半徑變大

B僅提高電子槍的加速電壓,電子束徑跡的半徑變大

C僅增大勵磁線圈的電流,電子做圓周運動的周期將變大

D僅提高電子槍的加速電壓,電子做圓周運動的周期將變大

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