題目列表(包括答案和解析)
如圖甲所示,長為l、相距為d的兩塊正對的平行金屬板AB和CD與一電源相連(圖中未畫出電源),B、D為兩板的右端點。兩板間電壓的變化如圖乙所示。在金屬板B、D端的右側有一與金屬板垂直的熒光屏MN,熒光屏距B、D端的距離為l。質(zhì)量為m、電荷量為e的電子以相同的初速度v0從極板左邊中央沿平行極板的直線OO’連續(xù)不斷地射入。已知所有的電子均能夠從金屬板間射出,且每個電子在電場中運動的時間與電壓變化的周期相等。忽略極板邊緣處電場的影響,不計電子的重力以及電子之間的相互作用。求:
(1)t=0和t=T/2時刻進入兩板間的電子到達金屬板B、D端界面時偏離OO’的距離之比。
(2)兩板間電壓U0的最大值。
(3)電子在熒光屏上分布的最大范圍。
如圖甲所示,相隔一定距離的豎直邊界兩側為相同的勻強磁場區(qū),磁場方向垂直紙面向里,在邊界上固定兩長為L的平行金屬極板MN和PQ,兩極板中心各有一小孔S1、S2,兩極板間電壓的變化規(guī)律如圖乙所示,正反向電壓的大小均為U0,周期為T0.在t=0時刻將一個質(zhì)量為m、電荷量為-q(q>0)的粒子由S1靜止釋放,粒子在電場力的作用下向右運動,在t=時刻通過S2垂直于邊界進入右側磁場區(qū).(不計粒子重力,不考慮極板外的電場)
(1)求粒子到達S2時的速度大小v和極板間距d.
(2)為使粒子不與極板相撞,求磁感應強度的大小應滿足的條件.
(3)若已保證了粒子未與極板相撞,為使粒子在t=3T0時刻再次到達S2,且速度恰好為零,求該過程中粒子在磁場內(nèi)運動的時間和磁感應強度的大。
如圖甲所示,相隔一定距離的豎直邊界兩側為相同的勻強磁場區(qū),磁場方向垂直紙面向里,在邊界上固定兩長為L的平行金屬極板MN和PQ,兩極板中心各有一小孔S1、S2,兩極板間電壓的變化規(guī)律如圖乙所示,正反向電壓的大小均為U0,周期為T0.在t=0時刻將一個質(zhì)量為m、電荷量為-q(q>0)的粒子由S1靜止釋放,粒子在電場力的作用下向右運動,在t=時刻通過S2垂直于邊界進入右側磁場區(qū).(不計粒子重力,不考慮極板外的電場)
(1)求粒子到達S2時的速度大小v和極板間距d.
(2)為使粒子不與極板相撞,求磁感應強度的大小應滿足的條件.
(3)若已保證了粒子未與極板相撞,為使粒子在t=3T0時刻再次到達S2,且速度恰好為零,求該過程中粒子在磁場內(nèi)運動的時間和磁感應強度的大小.
一、1、C 2、A3、BD 4、D 5、AD 6、B 7、BCD 8、CD
二、實驗題:(18分)將答案填在題目的空白處,或者要畫圖連線。
9、(6分) C (每空3分)
10、(12分)①ABEF(4分)
②如圖所示(4分)
③隨著導體中的電流增大,溫度升高,電阻率增大,電阻增大(4分)
三、本大題共三小題共計54分.解答時請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟.只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計算的題.答案中必須明確寫出數(shù)值和單位
11、(16分)(1)設月球的質(zhì)量為M,衛(wèi)星的線速度為,則
① 2分
又
② 2分
由①②兩式得
③ 2分
(2)設衛(wèi)星在A點減速后的速度為
從A到B衛(wèi)星和月球系統(tǒng)的機械能守恒,所以
④ 2分
噴氣過程中衛(wèi)星系統(tǒng)的動量守恒,設噴射出氣體的質(zhì)量為,所以
⑤ 3分
由③、④、⑤式解得
⑥ 2分
(3)由O點出發(fā)在y軸負方向和反方向之間的有向線段都正確(不包括y軸負方向和
的反方向)
⑦ 3分
12、(18分)(1) 電荷在電場中做勻減速直線運動,設其在電場中運動的時間為,根據(jù)動量定理可知,
解得
(2分)
O點與直線MN之間的距離
(2分)
(2)當磁場垂直紙面向里時,
電荷運動的半徑
(1分)
周期
(1分)
當磁場垂直紙面向外時,
電荷運動的半徑
(1分)
周期
(2分)
根據(jù)電荷的運動情況可知,電荷到達擋板前運動的完整周期數(shù)為15個,即沿ON運動的距離S=15△d=
(2分)
解得 (2分)
故電荷運動的總時間
T=
=
(3分)
13、(20分)(1)設粒子經(jīng)過加速電場從小孔O2射出時的速度為v0,則依據(jù)動能定理
(1分)
當U=0時,粒子以速度v0進入磁場后做勻速圓周運動到達P2點,軌跡半徑R0=(2分)
由洛侖茲力公式和牛頓第二定律得 (1分)
解得帶電粒子的比荷=1.0´
(2)設粒子進入磁場時速度方向與O1O的夾角為θ,則速度大小 (2分)
粒子在磁場中做圓周運動的軌跡半徑
(1分)
由幾何關系得 (2分)
即Dx與θ無關,為定值。 (1分)
(3)由(2)可知,帶電粒子在平行金屬板a、b間的最大偏移量y= x2- x1=
帶電粒子進入平行金屬板a、b時的速度
v0==1.0´
設偏移量最大的帶電粒子離開平行金屬板a、b時的速度為v,由動能定理
(1分)
解得 v=m/s
所帶電粒子離開平行金屬板a、b時的速度偏轉角q=arccos=
(1分)
偏移量最大的在磁場中做圓周運動的軌跡對應的圓心角a= (1分)
在磁場中做圓周運動的時間t1=
(1分)
當電壓為零時進入磁場的帶電粒子在磁場中做圓周運動的時間t2= (1分)
帶電粒子在磁場中做圓周運動的周期
(1分)
所以,Dt= t1-t2==
=1.0 ´10-6 s (1分)
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