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5.如圖所示,若電子由陰極飛出時的初速度忽略不計,電子發(fā)射裝置的加速電壓為U0.電容器板長和板間距離均為L=10cm,下極板接地.電容器右端到熒光屏的距離也是L=10cm.在電容器兩極板間接一交變電壓,上極板的電勢隨時間變化的圖象如圖所示.每個電子穿過兩極板的時間極短,可以認為電壓是不變的,求:

(1)在t=0.06s時刻,電子打在熒光屏上的何處?
(2)熒光屏上有電子打到的區(qū)間有多長?
(3)屏上的亮點如何移動?

分析 (1)由圖象得到t=0.06s時的偏轉(zhuǎn)電壓,根據(jù)粒子在電場中加速再經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場做類平拋運動,根據(jù)偏轉(zhuǎn)電壓求出電子在電場中的加速度,根據(jù)類平拋運動求解即可;
(2)根據(jù)電子在偏轉(zhuǎn)電場中運動,根據(jù)類平拋運動知識電子離開偏轉(zhuǎn)電場時的最大偏轉(zhuǎn)距離為L2,由此根據(jù)類平拋求出從極板邊緣飛出的電子的偏轉(zhuǎn)電壓,根據(jù)幾何知識求解打在屏上的電子區(qū)間.
(3)由亮點的偏轉(zhuǎn)范圍可得其運動情況.

解答 解:(1)由圖知t=0.06s時偏轉(zhuǎn)電壓為1.8U0,設(shè)電子質(zhì)量為m,電荷量為e
電子在加速電場中加速得到的速度為v:eU0=12mv2------①
得電子進入偏轉(zhuǎn)電場時的速度:v=2eU0m--------②
進入偏轉(zhuǎn)電場,電子在電場力作用下產(chǎn)生的加速度:a=eUmL----③,
電子在偏轉(zhuǎn)電場中運動時間:t=Lv--------④
所以電子偏轉(zhuǎn)距離:y=12at2-------⑤
由以上式可得:y=4.5cm
設(shè)電子打在屏上的偏離o點的距離為Y,則因為粒子離開偏轉(zhuǎn)電場速度的反向延長線經(jīng)過偏轉(zhuǎn)極板中軸線的中點,根據(jù)相似三角形得:
yY=0.5L0.5L+L                       
代入數(shù)據(jù)解得:Y=13.5cm.
故打在屏上的點距O點13.5cm.
(2)設(shè)偏轉(zhuǎn)電壓為U1時,剛好打在板上有:L2=y=12at2=12eU1dmlv2=U1L4U0
可得:U1=2U0
可見電子的最大側(cè)移為0.5L,從偏轉(zhuǎn)電場中射出好像從電場中點射出,由幾何知識得:如圖
設(shè)打在屏上的最遠點的偏轉(zhuǎn)距離為y1  則:y10.5L=0.5L+L0.5L 
求得:y1=15cm

  所以熒光屏上電子能打到的區(qū)間長為:2y1=3L=30cm.
(3)亮點做上下直線運動
答:(1)在t=0.06s時刻,電子打在熒光屏上的Y=13.5cm;
   (2)熒光屏上有電子打到的區(qū)間有30cm.
   (3)亮點做上下直線運動

點評 本題關(guān)鍵抓住電子經(jīng)加速電場加速后,在偏轉(zhuǎn)電場中做類平拋運動,能根據(jù)類平拋運動知識求解相關(guān)問題,靈活運用運動的合成與分解是關(guān)鍵.

練習(xí)冊系列答案
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7.在水中同一深度有紅綠兩個點光源,在水面上方去觀察,以下說法正確的是(  )
A.在水面上看,紅光源深些B.在水面上看,綠光源深些
C.在水面上看,紅光水面透光面積小D.在水中綠光的速率小些

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8.如圖所示,將楔木塊放在光滑水平面上靠墻邊處并用手固定,然后在木塊和墻面之間放入一個小球,球的下緣離地面高度為H,木塊的傾角為θ,球和木塊質(zhì)量相等,一切接觸面均光滑,放手讓小球和木塊同時由靜止開始運動,求球著地時球和木塊的速度.

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5.如圖所示,一不可伸長的輕繩上懸掛于O點,下端系一個質(zhì)量為m的小球,小球靜止在豎直方向時,與固定在水平面上半徑為R的14光滑圓弧軌道接觸且無擠壓,現(xiàn)將小球拉到A點(保持繩繃直)由靜止釋放,當(dāng)它經(jīng)過B點時繩恰好被拉斷,小球沿該點切線方向水平拋出落在水平地面上的P點,圓弧軌道的圓心O′與OB在同一豎直線上,已知繩長L=R,O′P=2R,重力加速度為g,不計空氣阻力,求:
(1)繩被拉斷的瞬間小球的速度;
(2)輕繩所受的最大拉力的大�。�

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12.如圖所示,固定與水平面上的光滑金屬架CDEF處在豎直向下磁感應(yīng)強度為B0的勻強磁場中,金屬架寬為L,金屬棒MN與金屬框架接觸良好,金屬棒的電阻為R,其余部分電阻不計.
(1)若金屬棒沿框架以恒定速度v向右作勻速運動,經(jīng)過時間t,整個回路產(chǎn)生的熱量是多少.
(2)從t=0時刻開始,磁場的磁感應(yīng)強度均勻增加,與此同時在金屬棒MN上施加一個水平力F0,可使金屬棒MN剛好靜止,此后電流恒定,金屬棒MN一直不動,維持棒靜止的力不再是F0.若MN的位置恰好使MDEN構(gòu)成邊長為L的正方形,請推導(dǎo)出磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的函數(shù)關(guān)系式,并在給定的坐標系中粗略作出磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的關(guān)系圖象.

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10.圖中實線是一簇未標明方向的由點電荷產(chǎn)生的電場線,虛線是某一帶電粒子通過該電場區(qū)域時的運動軌跡,a、b是軌跡上的兩點.若帶電粒子在運動中只受電場力作用,根據(jù)此圖可作出正確判斷的是( �。�
A.帶電粒子所帶電荷的符號
B.帶電粒子在a、b兩點的受力方向
C.帶電粒子在a、b兩點的速度何處較大
D.帶電粒子在a、b兩點的電勢能何處較大

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17.中國首次太空授課活動于2013年6月20日上午10時許舉行,神舟十號航天員在天宮一號開展基礎(chǔ)物理實驗,為全國青少年進行太空授課.其中女航天員王亞平利用“質(zhì)量測量儀”在太空測出了指令長聶海勝的質(zhì)量.
(1)簡述為何不能用托盤天平直接測質(zhì)量物體處于完全失重狀態(tài)
(2)如圖所示“太空質(zhì)量測量儀”,輕桿穿過光滑限位孔,左端通過一個“彈簧-凸輪”機構(gòu),能夠產(chǎn)生一個恒定的力F=128N,右端固定有質(zhì)量為m=6kg的圓盤支架.首先將指令長固定在支架上,然后把支架拉到指定位置,穩(wěn)定后開始測量,拉力使他回到了初始位置.光柵測速系統(tǒng)測出力F作用時間△t=0.5s,這段時間輕桿位移x=0.2m.由上可知聶海勝的質(zhì)量M=74 kg.

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14.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=6V,電源內(nèi)阻r=1Ω,電阻R=3Ω,重物質(zhì)量m=0.10kg,當(dāng)將重物固定時,電壓表的示數(shù)為5V,當(dāng)重物不固定,且電動機最后以穩(wěn)定的速度勻速提升重物時,電壓表的示數(shù)為5.5V,
求:(1)電動機的內(nèi)阻;
(2)重物勻速上升時電動機的輸入功率;
(3)重物勻速上升的速度大�。ú挥嬆Σ�,g取10m/s2).

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15.一帶負電的粒子(重力不計),進入磁場中,下列關(guān)于磁場方向、速度方向及帶電粒子所受的洛倫茲力方向標示正確的是( �。�
A.B.C.D.

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