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17.當(dāng)金屬的溫度升高到一定程度時(shí)就會(huì)向四周發(fā)射電子,這種電子叫熱電子,通常情況下,熱電子的初始速度可以忽略不計(jì).如圖所示,相距為L的兩塊平行金屬板M、N接在輸出電壓恒為U的高壓電源E2上,M、N之間的電場(chǎng)近似為勻強(qiáng)電場(chǎng),a、b、c、d是勻強(qiáng)電場(chǎng)中四個(gè)均勻分布的等勢(shì)面,K是與M板距離很近的燈絲,電源E1給K加熱從而產(chǎn)生熱電子.電源接通后,電流表的示數(shù)穩(wěn)定為I,已知電子的質(zhì)量為m、電量為e.求:
(1)電子達(dá)到N板瞬間的速度;
(2)電子從燈絲K出發(fā)達(dá)到N板所經(jīng)歷的時(shí)間;
(3)電路穩(wěn)定的某時(shí)刻,M、N之間運(yùn)動(dòng)的熱電子的總動(dòng)能;
(4)電路穩(wěn)定的某時(shí)刻,c、d兩個(gè)等勢(shì)面之間具有的電子數(shù).

分析 (1)根據(jù)動(dòng)能定理求出電子到達(dá)N板瞬間的速度大�。�
(2)通過牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出電子從燈絲K出發(fā)達(dá)到N板所經(jīng)歷的時(shí)間.
(3)在M、N之間運(yùn)動(dòng)的熱電子的總動(dòng)能應(yīng)等于t時(shí)間內(nèi)電流做功的12,結(jié)合功能關(guān)系求出電路穩(wěn)定的某時(shí)刻,M、N之間運(yùn)動(dòng)的熱電子的總動(dòng)能;
(4)分別求出電子從燈絲出發(fā)達(dá)到c和d的時(shí)間,從而結(jié)合n=Itdtce求出電路穩(wěn)定的某時(shí)刻,c、d兩個(gè)等勢(shì)面之間具有的電子數(shù).

解答 解:(1)動(dòng)能定理:eU=12mv2N0,
解出vN=2eUm                                                     
(2)牛頓定律:eUL=ma
解出a=eUmL
L=12at2
得:t=2La=2LeUmL=L2meU
(3)根據(jù)功能關(guān)系,在M、N之間運(yùn)動(dòng)的熱電子的總動(dòng)能應(yīng)等于t時(shí)間內(nèi)電流做功的12,即Ek=12UIt=12UIL2meU)=ILmU2e
(4)電子從燈絲出發(fā)達(dá)到c所經(jīng)歷的時(shí)間tC=2×3L5a=2×3L5eUmL=L6m5eU
電子從燈絲出發(fā)達(dá)到d所經(jīng)歷的時(shí)間tobo6zw7=2×4L5a=2×4L5eUmL=L8m5eU
c、d兩個(gè)等勢(shì)面之間的電子數(shù)n=Itdtce
將時(shí)間tdtc代入,求出:n=23ILe2m5eU
答:(1)電子達(dá)到N板瞬間的速度為2eUm
(2)電子從燈絲K出發(fā)達(dá)到N板所經(jīng)歷的時(shí)間為L2meU;
(3)電路穩(wěn)定的某時(shí)刻,M、N之間運(yùn)動(dòng)的熱電子的總動(dòng)能為ILmU2e
(4)電路穩(wěn)定的某時(shí)刻,c、d兩個(gè)等勢(shì)面之間具有的電子數(shù)為n23ILe2m5eU

點(diǎn)評(píng) 本題考查了動(dòng)能定理、牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的綜合運(yùn)用,關(guān)鍵要正確建立物理模型,依據(jù)相關(guān)物理規(guī)律求解.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

7.如圖所示,表面光滑的固定斜面頂端安裝一定滑輪,物塊A、B用輕繩連接并跨過滑輪(不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦).初始時(shí)刻,A、B處于同一高度并恰好靜止.剪斷輕繩后A下落、B沿斜面下滑,則從剪斷輕繩到物塊分別落地的過程中,兩物塊( �。�
A.速度的變化相同B.動(dòng)能的變化相同
C.重力勢(shì)能的變化相同D.重力的平均功率相同

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

8.關(guān)于科學(xué)家的貢獻(xiàn),下列描述中正確的是(  )
A.卡文迪什利用扭秤巧妙地測(cè)得靜電力常量k的數(shù)值
B.開普勒根據(jù)行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,提出了萬有引力定律
C.伽利略通過對(duì)斜面實(shí)驗(yàn)結(jié)論的合理外推,得出了自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律
D.法拉第根據(jù)小磁針在通電導(dǎo)線周圍的偏轉(zhuǎn),發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

5.如圖所示,質(zhì)量為m=0.3kg、邊長為d=10cm的均質(zhì)等邊三角形導(dǎo)線框ABC,在A處用細(xì)線豎直懸掛于長度為L=30cm的輕桿的左端,輕桿的右端通過彈簧連接在地面上,離桿左端10cm處有一固定的轉(zhuǎn)軸O.現(xiàn)垂直于ABC施加一個(gè)水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=10-2T.在導(dǎo)線框中通以逆時(shí)針方向、大小為I=1A的電流,輕桿處于水平狀態(tài),則此時(shí)AB邊所受安培力的大小為0.001N,彈簧對(duì)桿的拉力為1.5N.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

12.在“使用DIS系統(tǒng)測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中.

(1)滑動(dòng)變阻器有兩個(gè)可供選擇:變阻器A(20Ω,3A),變阻器B(500Ω,0.2A).實(shí)驗(yàn)中,變阻器選擇A較為合適(選填“A”或“B”).
(2)圖中已經(jīng)連接部分電路,請(qǐng)將電路補(bǔ)畫完整.
(3)根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)作出U-I圖象如圖(乙)所示,由圖象可以得出電池的電動(dòng)勢(shì)E=1.48V,內(nèi)電阻r=0.8Ω.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

2.分子間同時(shí)存在引力和斥力,當(dāng)分子間距減小時(shí),分子間( �。�
A.引力增加,斥力減小B.引力增加,斥力增加
C.引力減小,斥力減小D.引力減小,斥力增加

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

9.特戰(zhàn)隊(duì)員在進(jìn)行素質(zhì)訓(xùn)練時(shí),抓住一端固定在同一水平高度的不同位置的繩索,從高度一定的平臺(tái)由水平狀態(tài)無初速開始下擺,如圖所示,在到達(dá)豎直狀態(tài)時(shí)放開繩索,特戰(zhàn)隊(duì)員水平拋出直到落地.不計(jì)繩索質(zhì)量和空氣阻力,特戰(zhàn)隊(duì)員可看成質(zhì)點(diǎn).下列說法正確的是( �。�
A.繩索越長,特戰(zhàn)隊(duì)員落地時(shí)的水平位移越大
B.繩索越長,特戰(zhàn)隊(duì)員落地時(shí)的速度越大
C.繩索越長,特戰(zhàn)隊(duì)員落地時(shí)的水平方向速度越大
D.繩索越長,特戰(zhàn)隊(duì)員落地時(shí)的豎直方向速度越大

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

6.如圖甲是學(xué)校某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)的測(cè)未知電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的原理圖,圖中R0選用是阻值為6Ω的定值電阻,電流表的內(nèi)阻rA=1.5Ω,電源E0選用是電動(dòng)勢(shì)為6V的電源,待測(cè)電源Ex的電動(dòng)勢(shì)約為約為2.0V左右.
(1)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過程中的具體操作步驟如下;A、按原理圖甲接好電流,閉合開關(guān)前,應(yīng)將滑動(dòng)變阻器R1和R2的滑動(dòng)頭P分別滑到b和d端(選填“a、b、c、d”)B、閉合開關(guān)S1和S2,配合調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1和R2,使電流表A的示數(shù)變小,直到最后示數(shù)為零,讀出此時(shí)電壓表的示數(shù),如圖乙所示.C、保持S1閉合,斷開S2,此時(shí)電流表的示數(shù)如圖丙所示.D、斷開電路,整理實(shí)驗(yàn)器材.
(2)在該實(shí)驗(yàn)中,這個(gè)同學(xué)測(cè)得的電源電動(dòng)勢(shì)Ex=2.0V,電源內(nèi)阻rx=0.5Ω.
(3)在該實(shí)驗(yàn)中,為了便于實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié),所使用的兩個(gè)滑動(dòng)變阻器R1,R2分別起到粗調(diào)和細(xì)調(diào)作用,由于實(shí)驗(yàn)所選用的滑動(dòng)變阻器R1阻值范圍是0~50Ω,所選用的滑動(dòng)變阻器R2阻值范圍是0~5Ω,則在閉合開關(guān)S1和S2后,應(yīng)先調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1(選填R1或R2),滑動(dòng)變阻器R2(選填R1和R2)起到細(xì)調(diào)的作用.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

7.如圖所示,電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r的電源與三個(gè)燈泡和三個(gè)電阻相接,電阻R1>r,合上開關(guān)S1和S2時(shí),三個(gè)燈泡都能正常工作,如果斷開S2,則下列表述正確的是( �。�
A.L1變暗B.電源輸出功率變大
C.電源輸出功率變小D.電源的輸出效率變大

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