(16分)如圖甲所示,熱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,偏轉(zhuǎn)電場板間距離L=8cm,極板長為2L,下極板接地,偏轉(zhuǎn)電場極板右端到熒光屏的距離也是2L,在兩極板間接有一交變電壓,電壓變化周期T=4s,上極板的電勢隨時間變化的圖象如圖乙所示,大量電子從偏轉(zhuǎn)電場中央持續(xù)射入,穿過平行板的時間都極短,可以認為電子穿過平行板的過程中電壓是不變的。

⑴求電子進入偏轉(zhuǎn)電場時的速度v0(用電子比荷、加速電壓U0表示);
⑵在電勢變化的每個周期內(nèi)熒光屏?xí)霈F(xiàn)“黑屏”現(xiàn)象,即無電子擊中屏幕,求每個周期內(nèi)的“黑屏”時間有多長;
⑶求熒光屏上有電子打到的區(qū)間的長度。

⑴v0⑵t=1s;

解析試題分析:⑴根據(jù)題意可知,電子進入偏轉(zhuǎn)電場時的速度即為電子出加速電場時的速度,根據(jù)動能定理有:eU0-0
解得電子進入偏轉(zhuǎn)電場時的速度為:v0
⑵電子射出偏轉(zhuǎn)電場后做勻速直線運動至熒光屏,由圖甲可知,只要電子能射出偏轉(zhuǎn)電場,即可打到熒光屏上,因此當電子在偏轉(zhuǎn)電場中側(cè)移量大于L/2時,電子將打在偏轉(zhuǎn)電場的極板上,致使出現(xiàn)“黑屏”現(xiàn)象,設(shè)電子剛好能射出電場時的偏轉(zhuǎn)電壓為Um,則有:
解得:Um=0.5U0
結(jié)合圖乙可知,在偏轉(zhuǎn)電壓u=0.8U0~0.5U0之間變化時,進入偏轉(zhuǎn)電場的電子無法射出偏轉(zhuǎn)電場打到光屏上,因此每個周期時間內(nèi)熒光屏出現(xiàn)“黑屏”的時間為:t==1s
⑶設(shè)電子射出偏轉(zhuǎn)電場時的側(cè)移量為y,打在熒光屏上的位置到O的距離為Y,如下圖所示,由圖中幾何關(guān)系有:=3

當電子向上偏轉(zhuǎn)時,在屏上出現(xiàn)的最大距離為:Y1=3×=12cm
當電子向下偏轉(zhuǎn)時,在屏上出現(xiàn)的最大距離為:Y2=3××=9.6cm
所以熒光屏上有電子打到的區(qū)間的長度為:l=Y(jié)1+Y2=21.6cm
考點:本題主要考查了帶電粒子在電場中的加速與偏轉(zhuǎn)問題,屬于中檔題。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(18分)如圖所示,兩平行金屬板A、B長l=8cm,兩板間距離d=8cm,B板比A板電勢高300V,即UBA=300V.一帶正電的粒子電量q=10-10­C,質(zhì)量m=10-20­kg,從R點沿電場中心線垂直電場線飛入電場,初速度v0=2×106m/s,粒子飛出平行板電場后經(jīng)過無場區(qū)域后,進入界面為MN、PQ間勻強磁場區(qū)域,從磁場的PQ邊界出來后剛好打在中心線上離PQ邊界4L/3處的S點上.已知MN邊界與平行板的右端相距為L,兩界面MN、PQ相距為L,且L=12cm.求(粒子重力不計)

(1)粒子射出平行板時的速度大小v;
(2)粒子進入界面MN時偏離中心線RO的距離多遠?
(3)畫出粒子運動的軌跡,并求勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大小.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(11分) 如圖所示,一個質(zhì)量為 m=2.0×10-11 kg,電荷量 q=+1.0×10-5 C 的帶電微粒(重力忽略不計),從靜止開始經(jīng) U1=100 V 電壓加速后,水平進入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場,偏轉(zhuǎn)電場的電壓 U2=100 V.金屬板長L=20 cm,兩板間距d=10cm.

求:(1)微粒進入偏轉(zhuǎn)電場時的速度 v0 大;
(2)微粒射出偏轉(zhuǎn)電場時的偏轉(zhuǎn)角θ.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(16分)如圖所示,直角坐標系xoy位于豎直平面內(nèi),在?m≤x≤0的區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強度大小B = 4.0×10-4T、方向垂直于紙面向里的條形勻強磁場,其左邊界與x軸交于P點;在x>0的區(qū)域內(nèi)有電場強度大小E = 4N/C、方向沿y軸正方向的條形勻強電場,其寬度d = 2m。一質(zhì)量m = 6.4×10-27kg、電荷量q =?-3.2×10?19C的帶電粒子從P點以速度v = 4×104m/s,沿與x軸正方向成α=60°角射入磁場,經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)最終通過x軸上的Q點(圖中未標出),不計粒子重力。求:

⑴帶電粒子在磁場中運動時間;
⑵當電場左邊界與y軸重合時Q點的橫坐標;
⑶若只改變上述電場強度的大小,要求帶電粒子仍能通過Q點,討論此電場左邊界的橫坐標x′與電場強度的大小E′的函數(shù)關(guān)系。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖所示,ABCD是一個正方形的勻強磁場區(qū)域,由靜止開始經(jīng)相同電壓加速后的甲、乙兩種帶電粒子,分別從A、B兩點射入磁場,結(jié)果均從C點射出,則它們的速率v︰v為多大?,它們通過該磁場所用的時間t︰t為多大?

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖(甲)所示,在一個點電荷Q的電場中,Ox坐標軸與它的一條電場線重合,坐標軸上A、B兩點的坐標分別為2.0m和5.0m.放在A、B兩點的試探電荷a、b受到的電場力方向都跟x軸的正方向相同,電場力的大小跟試探電荷所帶電量的關(guān)系圖象分別如圖(乙)中直線a、b所示,放在A點的電荷帶正電,放在B點的電荷帶負電。

(1)求B點的電場強度的大小和方向.
(2)試判斷點電荷Q的電性,并說明理由.
(3)求點電荷Q的位置坐標.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

實驗表明,熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子.如圖所示,設(shè)射出的電子速度為零,經(jīng)加速電壓U1加速后進入偏轉(zhuǎn)電場.偏轉(zhuǎn)電極長L1,相距d, 豎直放置的熒光屏距金屬板右端為L2.若在偏轉(zhuǎn)電極間加電壓U2時,光點偏離中線,打在熒光屏的P點。已知,電子的質(zhì)量是m,電量為e ,電子重力不計。求:

(1)電子離開加速電場時的速度.
(2)電子離開偏轉(zhuǎn)電場時偏轉(zhuǎn)角的正切值.
(3) 熒光屏上op距離.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(12分)如圖,真空中有兩個點電荷,分別固定在x=0和x="6" cm的位置上。靜電力常量k=9.0×109N·m2/C2

(1)x坐標軸上電場強度為0的位置坐標是什么?
(2)坐標軸上x=3cm處場強的大小和方向?

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖所示,水平放置的平行板電容器,兩板間距為d=8cm,板長為L=25cm,接在直流電源上,有一帶電液滴以υ0=0.5m/s的初速度從板間的正中央水平射入,恰好做勻速直線運動,當它運動到P處時迅速將下板向上提起cm,液滴剛好從金屬板末端飛出,求:

(1)將下板向上提起后,液滴的加速度大;
(2)液滴從射入電場開始計時,勻速運動到P點所用時間為多少? (g取10m/s2
(本題10分,每小題5分)

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