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题型:填空题
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填空题

氢原子H核和氦原子核He在同一匀强电场电场中由静止加速,通过相同位移时,它们的动能之比是______,所用时间之比是______.

正确答案

由题意知氢的原子核和氦的原子核的带电量之比=,质量之比=

原子核在匀强电场中由静止加速,根据动能定理有:

qEs=mv2-0

原子核获得的动能EK=qES

==

原子核在匀强电场中做初速度为0的匀加速直线运动满足:

at2=s⇒t=

∵a=

∴t=

所以氢和氦的原子核运动时间之比==×=×=

故答案为:1:2;1:

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题型:简答题
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简答题

如图所示是示波器的示意图,竖直偏转电极的极板长L1=4cm,板间距离d=1cm.板右端距离荧光屏L2=18cm,(水平偏转电极上不加电压,没有画出)电子沿中心线进入竖直偏转电场的速度是v=1.6×107m/s,电子电量e=1.6×10-19C,质量m=0.91×10-30kg.

(1)要使电子束不打在偏转电极上,加在竖直偏转电极上的最大偏转电压U不能超过多大?

(2)若在偏转电极上加u=27.3sin100πt (V)的交变电压,在荧光屏的竖直坐标轴上能观察到多长的线段?

正确答案

(1)运动的位移,d=at2

由牛顿第二定律,a=

匀速运动,t=

由以上三式,

解得:U=

代入数据,得 U=91V    ⑤

(2)偏转电压的最大值:U1=27.3V    ⑥

通过偏转极板后,在垂直极板方向上的最大偏转距离:y=a1t2=()2

设打在荧光屏上时,亮点距O'的距离为y',则:=

荧光屏上亮线的长度为:l=2y'⑨

代入数据,解得l=3cm    

答:(1)要使电子束不打在偏转电极上,加在竖直偏转电极上的最大偏转电压U不能超过91V;

(2)若在偏转电极上加u=27.3sin100πt (V)的交变电压,在荧光屏的竖直坐标轴上能观察到3cm的线段.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,坐标系xOy在竖直平面内,长为L的水平轨道AB光滑且绝缘,B点坐标为(0,L).有一质量为m、电荷量为+q的带电小球(可看成质点)被固定在A点.已知在第一象限内分布着互相垂直的匀强电场和匀强磁场,电场方向竖直向上,场强大小E2=,磁场为水平方向(在图中垂直纸面向外),磁感应强度大小为B;在第二象限内分布着沿x轴正向的水平匀强电场,场强大小E1=.现将带电小球由A点从静止释放,设小球所带的电量不变.试求:

(1)小球运动到B点的速度大小;

(2)小球第一次落地点与O点之间的距离;

(3)小球从开始运动到第一次落地所经历的时间.

正确答案

(1)小球从A到B的过程中,由动能定理得m=qE1L

所以小球运动到B的速度vB===

(2)小球在第一象限受到的电场力:qE2=mg,所以小球做匀速圆周运动,设半径为R,

由m=BqvB

得R===L

设图中C点为小球做圆周运动的圆心,它第一次的落地点为D点,则=R,

=-R=L-L=L

所以,落地点到O点的距离为===

(3)小球从A到B所需时间tAB===

小球做匀速圆周运动的周期为T=

由几何关系知∠BCD=120°,

小球从C到D所用的时间为tBD==

所以小球从开始运动到第一次落地所经历的时间为tAD=tAB+tBD=+=(2+)

答:(1)小球运动到B点的速度大小vB=

(2)小球第一次落地点与O点之间的距离

(3)小球从开始运动到第一次落地所经历的时间tAD=(2+)

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题型:简答题
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简答题

一带电量q=6.4×10-19C、质量m=1.6×10-25㎏的初速度为零的粒子,经电压U=200V的加速电场加速后,沿垂直于电场线方向进入E=1.0×103V/m均匀偏转电场.已知粒子在穿越偏转电场过程中沿场强方向的位移为5cm,不计粒子所受重力,求偏转电场的宽度和粒子穿越偏转电场过程中偏角的正切.

正确答案

带点粒子在加速电场中做匀加速直线运动,根据动能定理得:

mv02=Uq

解得:v0===4×104m/s

进入偏转电场后做类平抛运动,则

竖直方向有:a===4×109m/s2

y=at2=0.05m

解得:t=5×10-6s

所以偏转电场的宽度:l=v0t=4×104×5×10-6=0.2m

垂直于场强方向的速度:vy=at=2×104m/s

所以偏角的正切值为:tanθ==

答:偏转电场的宽度为0.2m;粒子穿越偏转电场过程中偏角的正切值为0.5.

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题型:简答题
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简答题

现代科学实验中常用的一种电子仪器叫示波器,它的核心部件是示波管,其工作原理如图所示,电量大小为e的电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动,然后射入电势差为U2的两块平行极板间的偏转电场中,入射方向跟极板平行,偏转电场的极板间距离为d,板长为L,整个装置处在真空中,电子重力可忽略,电子能射出平行板区.

(1)偏转电场中,若单位偏转电压引起的偏移距离叫示波管的灵敏度,请通过计算说明提高示波管的灵敏度的办法;

(2)求电子离开偏转电场时的动能大小.

正确答案

(1)在加速电场中,由动能定理得:

   eU1=mv02…①

设电子在偏转电场中运动时间为t.则有

    L=v0t…②

   y=at2…③

又a=…④

示波管的灵敏度η=…⑤

由①~⑤得η=

故提高示波管的灵敏度的办法有:增大L、减小U1、减小d

(2)由动能定理,得

  eU1+y=Ek-0  ⑥

将②③式代入⑥,得

  Ek=eU1+

答:

(1)提高示波管的灵敏度的办法有:增大L、减小U1、减小d.

(2)电子离开偏转电场时的动能大小是eU1+

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