19.電視機的顯像管中,電子束的偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實現(xiàn)的.電子束經(jīng)過電壓為U的加速電場后,進入一圓形勻強磁場區(qū)(加速前速度為零),如圖所示,磁場方向垂直于圓面.磁場區(qū)的圓心為O,半徑為r.當(dāng)不加磁場時,電子束將通過O點打到屏幕的中心M點,當(dāng)在圓形區(qū)間加勻強磁場時,電子束偏轉(zhuǎn)一已知角度θ射到屏幕邊緣P點,已知電子的質(zhì)量為m,電量為e,求:
(1)磁場的磁感應(yīng)強度B大小及方向;
(2)電子在磁場中的運動時間.

分析 (1)根據(jù)動能定理求解電子經(jīng)過電壓為U的加速電場后,離開電場時的速度大小.電子在磁場中由洛倫茲力提供向心力而做圓周運動,由左手定則判斷磁感應(yīng)強度的方向,電子射出磁場后做勻速直線運動,由幾何關(guān)系可得電子射出磁場是的偏向角,由牛頓第二定律結(jié)合幾何關(guān)系可得勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大。
(2)根據(jù)粒子在磁場中轉(zhuǎn)過的圓心角與粒子做圓周運動的周期公式可以求出粒子的運動時間.

解答 解:(1)電子在磁場中沿圓弧ab運動,如圖所示,圓心為C點,半徑設(shè)為R,
電子進入磁場時的速度為v,m、e分別表示電子的質(zhì)量和電量,由動能定理得:
eU=$\frac{1}{2}$mv2-0,
解得:v=$\sqrt{\frac{2eU}{m}}$,
由圖可知電子向上偏轉(zhuǎn),由左手定則可知,磁場方向應(yīng)垂直紙面向外,電子在磁場中做勻速圓周運動,洛倫茲力提供向心力,由牛頓第二定律得:
evB=m$\frac{{v}^{2}}{R}$,
由幾何知識得:tan$\frac{θ}{2}$=$\frac{r}{R}$,
解得:B=$\frac{1}{r}$$\sqrt{\frac{2mU}{e}}$tan$\frac{θ}{2}$;
(2)電子在磁場中做圓周運動的周期:T=$\frac{2πm}{eB}$=$\frac{2πr}{tan\frac{θ}{2}}$$\sqrt{\frac{m}{2eU}}$,
電子在磁場中的運動時間:t=$\frac{θ}{2π}$T=$\frac{θr}{tan\frac{θ}{2}}$$\sqrt{\frac{m}{2eU}}$;
答:(1)磁場的磁感應(yīng)強度B大小為:$\frac{1}{r}$$\sqrt{\frac{2mU}{e}}$tan$\frac{θ}{2}$,方向:垂直于紙面向外;
(2)電子在磁場中的運動時間為:$\frac{θr}{tan\frac{θ}{2}}$$\sqrt{\frac{m}{2eU}}$.

點評 本題考查了電子在磁場中的運動,分析清楚電子運動過程、作出電子運動軌跡是解題的關(guān)鍵,應(yīng)用動能定理與牛頓第二定律可以解題,解題時注意幾何知識的應(yīng)用.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

9.如圖,質(zhì)量為4kg的物體靜止在水平面上.現(xiàn)用大小為40N,與水平方向夾角為37°的斜向上的力拉物體,使物體沿水平面做勻加速運動.(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)若水平面光滑,物體的加速度是多大?
(2)若物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.5,物體的加速度是多大?

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

10.用伏安法測量某一電阻Rx阻值,已知Rx阻值約為10Ω,現(xiàn)有實驗器材如下:
(a)電流表A1(量程0~0.2A,內(nèi)阻0.2Ω)
(b)電流表A2(量程0~60mA,內(nèi)阻3Ω)
(c)電壓表V1(量程0~3V,內(nèi)阻3kΩ)
(d)電壓表V2(量程0~15V,內(nèi)阻15kΩ)
(e)滑動變阻器R1(0~20Ω,額定電流1A)
(f)蓄電池(電動勢為6V)、開關(guān)、導(dǎo)線
(1)為了較準(zhǔn)確測量Rx阻值,電壓表、電流表分別應(yīng)選V1、A1
(2)畫出實驗電路圖.

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

7.在“研究兩個共點力合成“的實驗中得到如圖所示的合力F與兩個分力的夾角的關(guān)系圖.問:
(1)兩個分力的大小各是2+$\sqrt{6}$N、$\sqrt{6}$N
(2)合力的變化范圍是2N≤F≤2+2$\sqrt{6}$N.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

14.如圖所示,細(xì)繩AB和BC共同吊起一個重10N的物體,AC和BC垂直,繩AC與墻面夾角為60°,求出輕繩AC和BC的張力大。

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

5.①在利用打點計時器和小車來做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗時,下列說法中正確的是A
A.連接砝碼盤和小車的細(xì)繩應(yīng)跟長木板保持平行
B.平衡摩擦力時,應(yīng)先將砝碼盤及砝碼通過定滑輪拴在小車上
C.在改變小車中砝碼質(zhì)量后,需重新平衡摩擦
D.小車釋放前應(yīng)靠近打點計時器,且應(yīng)先放小車再通電源

②若小車質(zhì)量M=400g,改變托盤及砝碼的m進行多次實驗,以下m的取值合適的是C
A.m=5kg                               B.m=800g
C.m=40g                               D.m=400g
③圖2為某次實驗得到的紙帶,根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為3.2 m/s2.(保留兩位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

12.某實驗小組應(yīng)用如圖所示裝置“探究加速度與物體受力的關(guān)系”,已知小車的質(zhì)量為M,砝碼及砝碼盤的總質(zhì)量為m,所使用的打點計時器所接的交流電的頻率為50Hz.實驗步驟如下:
A.按圖所示安裝好實驗裝置,其中與定滑輪及彈簧測力計相連的細(xì)線豎直;
B.調(diào)節(jié)長木板的傾角,輕推小車后,使小車能沿長木板向下勻速運動;
C.掛上砝碼盤,接通電源后,再放開小車,打出一條紙帶,由紙帶求出小車的加速度;
D.改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量,重復(fù)步驟C,求得小車在不同合力作用下的加速度.

根據(jù)以上實驗過程,回答以下問題:
(1)對于上述實驗,下列說法正確的是C.
A.小車的加速度與砝碼盤的加速度大小相等
B.實驗過程中砝碼盤處于超重狀態(tài)
C.與小車相連的輕繩與長木板一定要平行
D.彈簧測力計的讀數(shù)應(yīng)為砝碼和砝碼盤總重力的一半
E.砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
(2)由本實驗得到的數(shù)據(jù)作出小車的加速度a與彈簧測力計的示數(shù)F的關(guān)系圖象,與本實驗相符合的是A.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

9.某同學(xué)用如圖1所示的裝置探究小車加速度與合外力的關(guān)系.圖中小車A左端連接一紙帶并穿過打點計時器B的限位孔,右端用一輕繩繞過滑輪系于拉力傳感器C的下端,A、B置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上.不計繩與滑輪的摩擦及滑輪的質(zhì)量.實驗時,先接通電源再釋放小車,打點計時器在紙帶上打下一系列點.該同學(xué)在保證小車A質(zhì)量不變的情況下,通過改變P的質(zhì)量來改變小車A所受的外力,由傳感器和紙帶測得的拉力F和加速度a數(shù)據(jù)如下表所示.

次數(shù)12345
F/N0.100.180.260.300.40
a/(m•s-20.080.220.370.59
(1)第4次實驗得到的紙帶如圖2所示,O、A、B、C和D是紙帶上的五個計數(shù)點,每兩個相鄰點間有四個點沒有畫出,A、B、C、D四點到O點的距離如圖.打點計時器電源頻率為50Hz.根據(jù)紙帶上數(shù)據(jù)計算出小車加速度a為0.43m/s2
(2)在實驗中,不需要(選填“需要”或“不需要”)滿足重物P的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車A的質(zhì)量.
(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù),在圖3所示坐標(biāo)系中做出小車加速度a與力F的關(guān)系圖象.
(4)根據(jù)圖象推測,實驗操作中重要的疏漏是沒有平衡摩擦力或者摩擦力平衡不足.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

10.如圖所示為“單聚焦質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)圖”,氣體分子或液體﹑固體的蒸氣分子進入樣品室后受到具有一定能量的高速電子流轟擊﹐分子變成帶正電荷的陽離子﹐稱為分子離子.加速器的作用使離子加速﹐正離子加速進入質(zhì)量分析器,質(zhì)量分析器中的扇形勻強磁場將其按質(zhì)荷比大小不同進行分離.分離后的離子先后進入檢測器,檢測器得到離子信號,放大器將信號放大并記錄在讀出裝置上.下列關(guān)于該質(zhì)譜儀的說法正確的是( 。
A.加速電壓越大則分子離子的轉(zhuǎn)動半徑越小
B.扇形磁場的磁場越強則分子離子的轉(zhuǎn)動半徑越大
C.若真空泵未能將磁場區(qū)域的空氣吸光,則分子離子的轉(zhuǎn)動半徑越來越小
D.氕氘氚同位素中氕的轉(zhuǎn)動半徑最大

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同步練習(xí)冊答案