【題目】如圖所示，圓盒為電子發(fā)射器，M處是電子出射口。其正視截面如圖所示，D為絕緣外殼，整個裝置處于真空中，半徑為R的金屬圓柱的圓心A處有一離子源，可沿半徑向外均勻發(fā)射速率為v的低能電子，與金屬圓柱同軸放置的金屬網(wǎng)C的半徑為3R。不需要電子射出時，可用磁場將電子封閉在金屬網(wǎng)以內(nèi)；若需要低能電子射出時，可撤去磁場，讓電子直接射出；若需要高能電子，撤去磁場，并在金屬圓柱A和金屬網(wǎng)C間加一徑向電場，使其加速后射出。不考慮金屬圓柱A和金屬網(wǎng)C的靜電感應(yīng)電荷對電子的作用和電子之間的相互作用，忽略電子的重力，已知電子質(zhì)量為m，電荷最為e。

(1)若需要速度為3v的電子通過金屬網(wǎng)C發(fā)射出來，在金屬圓柱A和金屬網(wǎng)C間所加電壓U是多大；

(2)若金屬圓柱A和金屬網(wǎng)C間不加電壓，要使由金屬圓柱A發(fā)射的電子不從金屬網(wǎng)C射出，可在金屬網(wǎng)內(nèi)環(huán)形區(qū)域加垂直于圓盒平面向外的勻強磁場，則所加磁場磁感應(yīng)強度B應(yīng)滿足什么條件。

【答案】（1） （2）

【解析】

（1）電子經(jīng)AC間的電場加速時，由動能定理得：eU＝m(3v)2mv2
所需加速電壓為：U＝

（2）電子在AC間磁場中做勻速圓周運動，其軌跡圓與金屬網(wǎng)相切時，磁感應(yīng)強度B有最小值。設(shè)此軌跡圓的半徑為r，則有：Bev＝m
由幾何關(guān)系得：（3R-r）2=r2+R2
解得：r＝R
最小磁感應(yīng)強度為：B＝

則所加磁場磁感應(yīng)強度B應(yīng)滿足：

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】圖甲為一列簡諧橫波在t＝0 s時刻的波形圖，P是平衡位置為x＝1 m處的質(zhì)點，Q是平衡位置為x＝4 m處的質(zhì)點，圖乙為質(zhì)點Q的振動圖像，則下列說法正確的是__________

A. 該波的周期是0.10 s

B. 該波的傳播速度是40 m/s

C. 該波沿x軸的正方向傳播

D. t＝0.10 s時，質(zhì)點Q的速度方向向下

E. 從t＝0 s到t＝0.15 s，質(zhì)點P通過的路程為30 cm

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【題目】如圖所示，間距為d的平行導(dǎo)軌A2A3、C2C3所在平面與水平面的夾角θ=30°，其下端連接阻值為R的電阻，處于磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場中，水平臺面所在區(qū)域無磁場。長為d、質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒靜止在光滑水平臺面ACC1A1上，在大小為mg(g為重力加速度大小)、方向水平向左的恒力作用下做勻加速運動，經(jīng)時間t后撤去恒力，導(dǎo)體棒恰好運動至左邊緣A1C1，然后從左邊緣A1C1飛出臺面，并恰好沿A2A3方向落到A2C2處，沿導(dǎo)軌下滑時間t后開始做勻速運動。導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上運動時始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，除了電阻R外的其他電阻、一切摩擦均不計。求：

(1)導(dǎo)體棒到達A1C1處時的速度大小v0以及A2C2與臺面ACC1A1間的高度差h；

(2)導(dǎo)體棒勻速運動的速度大小v以及導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上變速滑行的過程中通過導(dǎo)體棒某一橫截面的總電荷量q。

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【題目】有兩段電阻絲,材料相同,長度也相同,它們的橫截面的直徑之比為dA:dB=1:2,把它們串聯(lián)在電路中,則下列說法正確的是( )

A. 它們的電阻之比RA:RB=4:1

B. 通過它們的電流之比IA:IB=1:1

C. 電子在兩段電阻絲中定向移動速度大小之比vA:vB=1:4

D. 兩段電阻絲中的電場強度大小之比EA:EB=1:4

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【題目】如圖所示，電磁炮是一種新型的兵器，其射程甚至可達數(shù)百公里，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過常規(guī)炮彈。它的主要原理如圖乙所示，當(dāng)彈體中通以強電流時，彈體在強大的磁場力作用下加速前進，最后從炮口高速射出。設(shè)兩軌道間距離為d=0.10m，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B=40T，電流恒定，I=2000A，軌道長度為L=20m，炮彈的質(zhì)量為m=20g，忽略一切阻力。求：

(1)彈體的加速度大小；

(2)彈體最終獲得的速度大小；

(3)磁場力對彈體的最大功率。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】有關(guān)圓周運動的基本模型，下列說法正確的是（　�。�

A. 如圖a，汽車通過拱橋的最高點處于超重狀態(tài)

B. 如圖b所示是兩個圓錐擺，增大θ，但保持圓錐的高度不變，則圓錐擺的角速度不變

C. 如圖c，同一小球在光滑而固定的圓錐筒內(nèi)的A、B位置先后分別做勻速圓周運動，則在A、B兩位置小球的角速度相等

D. 如圖c，同一小球在光滑而固定的圓錐筒內(nèi)的A、B位置先后分別做勻速圓周運動，則在A、B兩位置所受筒壁的支持力大小相等

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，一個帶電油滴從O點以初速度v0向右上方射入無限大的勻強電場E中，v0的方向與E方向成α角．現(xiàn)測得油滴到達運動軌跡的最高點P時速度大小仍為v0，則下列說法正確的是（ ）

A. P點可能在O點的右上方

B. P點可能在O點的左上方

C. 到達最高點P時，重力和電場力對油滴做功的功率都為0

D. 從拋出到最高點的過程中，油滴電勢能的減少量一定等于重力勢能的增加量

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，光滑的圓柱體放在豎直墻和擋板之間，當(dāng)擋板與豎直墻之間的夾角α緩慢發(fā)生變化時，以下分析正確的是（　�。�

A. 當(dāng)α角增大時，圓柱體對木板的壓力加大

B. 當(dāng)α角減小時，圓柱體所受合力加大

C. 當(dāng)α角增大時，墻對圓柱體的彈力加大

D. 當(dāng)α角減小時，圓柱體對木板的壓力加大

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，在空間中取直角坐標(biāo)系Oxy，在第一象限內(nèi)平行于y軸的虛線MN與y軸距離為d，從y軸到MN之間的區(qū)域充滿一個沿y軸正方向的勻強電場，場強大小為E。靜止的電子經(jīng)過另一個電勢差為U的電場加速后，從y軸上的A點以平行于x軸的方向射入第一象限區(qū)域，A點坐標(biāo)為（0，h）。已知電子的電量為e，質(zhì)量為m，加速電場的電勢差U＞，電子的重力忽略不計，求：

（1）電子從A點進入電場到離開該電場區(qū)域所經(jīng)歷的時間t和離開電場區(qū)域時的速度v；

（2）電子經(jīng)過x軸時離坐標(biāo)原點O的距離l。

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