(19分)如圖所示,電子顯像管由電子槍、加速電場、偏轉(zhuǎn)磁場及熒光屏組成。在加速電場右側(cè)有相距為d、長為l的兩平板,兩平板構(gòu)成的矩形區(qū)域內(nèi)存在方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,磁場的右邊界與熒光屏之間的距離也為d。熒光屏中點(diǎn)O與加速電極上兩小孔S1、S2位于兩板的中線上。從電子槍發(fā)射質(zhì)量為m、電荷量為 –e的電子,經(jīng)電壓為U0的加速電場后從小孔S2射出,經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后,最后打到熒光屏上。若,不計(jì)電子在進(jìn)入加速電場前的速度。

(1)求電子進(jìn)入磁場時(shí)的速度大;
(2)求電子到達(dá)熒光屏的位置與O點(diǎn)距離的最大值和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大。
(3)若撤去磁場,在原磁場區(qū)域加上間距仍為d的上、下極板構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)電極,加速電極右側(cè)與偏轉(zhuǎn)電極緊靠。為了使電子經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后到達(dá)熒光屏上的位置與經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)的最大值相同。在保持O與S2距離不變,允許改變板長的前提下,求所加偏轉(zhuǎn)電壓的最小值。
(1)(2)(3)
(1) 設(shè)電子經(jīng)電場加速后的速度大小為v0,由動(dòng)能定理得
               ①
            ②
(2) 電子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后,沿直線運(yùn)動(dòng)到熒光屏,電子偏轉(zhuǎn)的臨界狀態(tài)是恰好不撞在上板的右端,到達(dá)熒光屏的位置與O點(diǎn)距離即為最大值,如圖所示,

                          ③
                       ④
         ⑤
注意到 ,,聯(lián)立上式可得
              ⑥
       ⑦
(3)電子在電場中做曲線運(yùn)動(dòng),在電場外做勻速直線運(yùn)動(dòng)。對(duì)恰好能通過板右端點(diǎn)的電子在熒光屏上的位置離O點(diǎn)最大,且為的情況。

設(shè)極板長度為l´,有
       ⑧
其中
                 ⑨
                    ⑩
其中       11
                        12
      13
解得                  14
若增大l´, 則無論加多大電壓,電子在熒光屏上的偏移不能達(dá)到,當(dāng)減小l´,若保持電壓U不變,則電子在熒光屏上的偏移也不能達(dá)到,只有增大電壓才有可能實(shí)現(xiàn)。因此,要使電子在熒光屏上的偏移達(dá)到對(duì)應(yīng)電壓的最小值為
   
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練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(2011年紹興一中高三質(zhì)量檢測)如圖所示,用質(zhì)量為m、電阻為R的均勻?qū)Ь做成邊長為l的單匝正方形線框MNPQ,線框每一邊的電阻都相等.將線框置于光滑絕緣的水平面上.在線框的右側(cè)存在豎直方向的有界勻強(qiáng)磁場,磁場邊界間的距離為2l,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.在垂直MN邊的水平拉力作用下,線框以垂直磁場邊界的速度v勻速穿過磁場.在運(yùn)動(dòng)過程中線框平面水平,且MN邊與磁場的邊界平行.求:

(1)線框MN邊剛進(jìn)入磁場時(shí),線框中感應(yīng)電流的大;
(2)線框MN邊剛進(jìn)入磁場時(shí),M、N兩點(diǎn)間的電壓UMN;
(3)在線框從MN邊剛進(jìn)入磁場到PQ邊剛穿出磁場的過程中,水平拉力對(duì)線框所做的功W.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

高頻焊接是一種常用的焊接方法,如圖12(a)所示是焊接的原理示意圖.將半徑r=0.10 m的待焊接的環(huán)形金屬工件放在線圈中,然后在線圈中通以高頻變化電流,線圈產(chǎn)生垂直于工件所在平面勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直線圈所在平面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖(b)所示.工件非焊接部分單位長度上的電阻R0=1.0×103Ω·m1,焊縫處的接觸電阻為工件非焊接部分電阻的9倍.焊接的縫寬非常小,不計(jì)溫度變化對(duì)電阻的影響.求:
(1)0~2.0×102 s和2.0×102 s~3.0×102 s時(shí)間內(nèi)環(huán)形金屬工件中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)各是多大?
(2)0~2.0×102 s和2.0×102 s~3.0×102 s時(shí)間內(nèi)環(huán)形金屬工件中感應(yīng)電流的大小,并在圖(c)中定量畫出感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的i—t圖象(以逆時(shí)針方向電流為正).
(3)在t=0.30 s內(nèi)電流通過焊接處所產(chǎn)生的焦耳熱.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,將一條形磁鐵N極向下插入一閉合的螺線管中的過程中,螺線管中產(chǎn)生感應(yīng)電流,則下列說法正確的是(   )
A.螺線管的磁通量不變
B.電流表中無電流流過
C.電流表中有電流流過,方向由上向下
D.電流表中有電流流過,方向由下向上

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖甲所示,存在有界勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,方向分別垂直紙面向里和向外,磁場寬度均為L,在磁場區(qū)域的左側(cè)相距為L處,有一邊長為L的正方形導(dǎo)體線框,總電阻為R,且線框平面與磁場方向垂直. 現(xiàn)使線框以速度v勻速穿過磁場區(qū)域以初始位置為計(jì)時(shí)起點(diǎn),規(guī)定電流逆時(shí)針方向時(shí)的電流和電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)檎?i>B垂直紙面向里時(shí)為正,則以下關(guān)于線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、磁通量、感應(yīng)電流、和電功率的四個(gè)圖象描述不正確的     (   )

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

(2010·廣東卷)16. 如圖5所示,平行導(dǎo)軌間有一矩形的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,細(xì)金屬棒PQ沿導(dǎo)軌從MN處勻速運(yùn)動(dòng)到M’N’的過程中,棒上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E隨時(shí)間t變化的圖示,可能正確的是(   )

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,等腰直角三角形OPQ區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場,另有一等腰直角三角形導(dǎo)線框ABC以恒定的速度沿垂直于磁場方向穿過磁場,穿越過程中速度始終與AB邊垂直且保持AC平行于OQ。關(guān)于線框中的感應(yīng)電流,以下說法中正確的是(  )
A.開始進(jìn)入磁場時(shí)感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向
B.開始進(jìn)入磁場時(shí)感應(yīng)電流最大
C.開始穿出磁場時(shí)感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向
D.開始穿出磁場時(shí)感應(yīng)電流最大

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,金屬桿ab靜放在水平固定的“U”形金屬框上,整個(gè)裝置處于豎直向上的磁場中.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時(shí),桿ab總保持靜止,則 
A.桿中感應(yīng)電流方向是從b到a
B.桿中感應(yīng)電流大小保持不變
C.金屬桿所受安培力逐漸增大
D.金屬桿受三個(gè)力作用而保持平衡

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T的勻強(qiáng)磁場中,讓長為0.2m的導(dǎo)線垂直于磁場方向,導(dǎo)線做切割磁感線運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0.5V,則導(dǎo)線切割磁感線的速度為:
A.0.5m/SB.5m/SC.0.05m/SD.2.5m/s

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