（19分）為了獲得一束速度大小確定且方向平行的電子流，某人設(shè)計(jì)了一種實(shí)驗(yàn)裝置，其截面圖如題9圖所示。其中EABCD為一接地的金屬外殼。在A處有一粒子源，可以同時(shí)向平行于紙面的各個(gè)方向射出大量的速率不等的電子。忽略電子間的相互作用力，這些電子進(jìn)入一垂直于紙面向里的圓形區(qū)域勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，僅有一部分能進(jìn)入右側(cè)的速度選擇器MNPQ。已知圓形磁場(chǎng)半徑為R；速度選擇器的MN和PQ板都足夠長(zhǎng)，板間電場(chǎng)強(qiáng)度為E（圖中未畫(huà)出電場(chǎng)線），勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面向里大小為B2，電子的電荷量大小為e，質(zhì)量為m。調(diào)節(jié)圓形區(qū)域磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小，直到有電子從速度選擇器右側(cè)射出。求：
（1）速度選擇器的MN板帶正電還是負(fù)電？能從速度選擇器右側(cè)射出的電子的速度
大小、方向如何？
（2）是否所有從粒子源A處射出并進(jìn)入磁場(chǎng)的速度大小為（1）問(wèn)中的電子，最終都能從速度選擇器右側(cè)射出？若能，請(qǐng)簡(jiǎn)要證明，并求出圓形磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大��；若不能，請(qǐng)說(shuō)明理由。（不考慮電子“擦”到金屬板的情形以及金屬板附近的邊界效應(yīng)）
（3）在最終能通過(guò)速度選擇器的電子中，從圓形區(qū)域磁場(chǎng)出射時(shí)距AE為
的電子在圓形磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)了多長(zhǎng)時(shí)間？
（1）MN板帶正電；
，方向平行于MN向右（2）能，
（3）
【解析】
試題分析：（1）對(duì)電子分析知，受向上的電場(chǎng)力，故MN板帶正電 （2分）
在速度選擇器中：
（2分）
得：，方向平行于MN向右
（2分）
（2）所有以速度
進(jìn)入磁場(chǎng)的電子，都能從速度選擇器右側(cè)射出 （2分）
如圖為從圓形磁場(chǎng)右側(cè)圓弧上任意一點(diǎn)F向右射出速度大小為的電子運(yùn)動(dòng)軌跡。
由幾何知識(shí)易證得：
，
則平行四邊形
為菱形，
（2分）
即所有向右平行于MN射出磁場(chǎng)的電子，做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑都等于圓形磁場(chǎng)區(qū)域的半徑。只要速度大小為，其圓周運(yùn)動(dòng)的半徑就等于磁場(chǎng)區(qū)域半徑，都能向右射出磁場(chǎng)，并最終通過(guò)速度選擇器。（2分）
，
（2分）
（3）如圖，
由幾何關(guān)系： 
，
，
（2分）
，
（3分）
考點(diǎn)：本題考查了帶電粒子在磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)、勻速直線運(yùn)動(dòng)。
| 年級(jí) | 高中課程 | 年級(jí) | 初中課程 |
| 高一 | 高一免費(fèi)課程推薦！ | 初一 | 初一免費(fèi)課程推薦！ |
| 高二 | 高二免費(fèi)課程推薦！ | 初二 | 初二免費(fèi)課程推薦！ |
| 高三 | 高三免費(fèi)課程推薦！ | 初三 | 初三免費(fèi)課程推薦！ |
科目：高中物理 來(lái)源： 題型：
（2013?重慶二模）為了獲得一束速度大小確定且方向平行的電子流，某人設(shè)計(jì)了一種實(shí)驗(yàn)裝置，其截面圖如圖所示．其中EABCD為一接地的金屬外殼．在A處有一粒子源，可以同時(shí)向平行于紙面的各個(gè)方向射出大量的速率不等的電子．忽略電子間的相互作用力，這些電子進(jìn)入一垂直于紙面向里的圓形區(qū)域勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，僅有一部分能進(jìn)入右側(cè)的速度選擇器MNPQ．已知圓形磁場(chǎng)半徑為R；速度選擇器的MN和PQ板都足夠長(zhǎng)，板間電場(chǎng)強(qiáng)度為E（圖中未畫(huà)出電場(chǎng)線），勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面向里大小為B2，電子的電荷量大小為e，質(zhì)量為m．調(diào)節(jié)圓形區(qū)域磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小，直到有電子從速度選擇器右側(cè)射出．求：| R | 2 |
查看答案和解析>>
科目：高中物理 來(lái)源： 題型：
在一個(gè)真空室內(nèi)，一束非常準(zhǔn)直的Na-23原子束（通過(guò)樣品在1 000 K高溫下蒸發(fā)而獲得，原子做熱運(yùn)動(dòng)的速率近似為v0=1 000 m/s),受一束激光的正面照射，如圖15-2-3 所示.設(shè)原子處在基態(tài)，運(yùn)動(dòng)方向與激光光子的運(yùn)動(dòng)方向相反，選好激光頻率使光子能量E等于鈉原子第一激發(fā)態(tài)與基態(tài)間能量差，原子就能吸收它而發(fā)生躍遷，躍遷后原子的速度為v1，隨后該原子發(fā)射光子并回到基態(tài).設(shè)所發(fā)射光子的運(yùn)動(dòng)方向與速度v0的方向總是相同的，此時(shí)原子的速度為v2,接著重復(fù)上述過(guò)程，直到原子的速度減小到零.
圖15-2-3
（1）吸收與發(fā)射光子的總次數(shù)為多少？
（2）原子停留在激發(fā)態(tài)上的時(shí)間稱(chēng)為原子在這種狀態(tài)下的壽命，大小約為10-8 s.忽略每次吸收與發(fā)射光子的時(shí)間，按上述方式，原子初速度v0減小到零，共需多長(zhǎng)時(shí)間？該時(shí)間內(nèi)原子共走過(guò)的路程為多少？（E=3.36×10-19 J，鈉原子的質(zhì)量m=3.84×10-26 kg,NA=6.0×1023 mol-1,c=3.0×108 m/s）
查看答案和解析>>
科目：高中物理 來(lái)源： 題型：
在一個(gè)真空室內(nèi)，一束非常直的Na—23原子束(通過(guò)樣品在1 000 K高溫下蒸發(fā)而獲得，原子做熱運(yùn)動(dòng)的速率近似為v0=1
(1)求吸收和發(fā)射光子的總次數(shù)為多少?
(2)原子停留在激發(fā)態(tài)上的時(shí)間稱(chēng)為原子在這種狀態(tài)下的壽命，大小約為τ=10-8 s。忽略每次吸收和發(fā)射光子的時(shí)間，按上述方式，原子初速度v0減小到零，共需多長(zhǎng)時(shí)間?該時(shí)間內(nèi)原子總共走過(guò)的路程約為多少?(E=3.36×10-19 J，鈉原子的質(zhì)量m=3.84×10
查看答案和解析>>
科目：高中物理 來(lái)源： 題型：
原子在不停地做熱運(yùn)動(dòng)，為了能高精度地研究孤立原子的性質(zhì)，必須使它們幾乎靜止下來(lái)并能在一個(gè)很小的空間區(qū)域停留一段時(shí)間，例如納米技術(shù)中需要移動(dòng)或修補(bǔ)分子.科學(xué)家已發(fā)明了一種稱(chēng)為“激光制冷”的技術(shù)，原理如下：
在一個(gè)真空室內(nèi)，一束非常準(zhǔn)直的Na-23原子束（通過(guò)樣品在1 000 K高溫下蒸發(fā)而獲得，原子做熱運(yùn)動(dòng)的速率近似為v0=1 000 m/s),受一束激光的正面照射，如圖15-2-3 所示.設(shè)原子處在基態(tài)，運(yùn)動(dòng)方向與激光光子的運(yùn)動(dòng)方向相反，選好激光頻率使光子能量E等于鈉原子第一激發(fā)態(tài)與基態(tài)間能量差，原子就能吸收它而發(fā)生躍遷，躍遷后原子的速度為v1，隨后該原子發(fā)射光子并回到基態(tài).設(shè)所發(fā)射光子的運(yùn)動(dòng)方向與速度v0的方向總是相同的，此時(shí)原子的速度為v2,接著重復(fù)上述過(guò)程，直到原子的速度減小到零.
圖15-2-3
（1）吸收與發(fā)射光子的總次數(shù)為多少？
（2）原子停留在激發(fā)態(tài)上的時(shí)間稱(chēng)為原子在這種狀態(tài)下的壽命，大小約為10-8 s.忽略每次吸收與發(fā)射光子的時(shí)間，按上述方式，原子初速度v0減小到零，共需多長(zhǎng)時(shí)間？該時(shí)間內(nèi)原子共走過(guò)的路程為多少？（E=3.36×10-19 J，鈉原子的質(zhì)量m=3.84×10-26 kg,NA=6.0×1023 mol-1,c=3.0×108 m/s）
查看答案和解析>>
百度致信 - 練習(xí)冊(cè)列表 - 試題列表
湖北省互聯(lián)網(wǎng)違法和不良信息舉報(bào)平臺(tái) | 網(wǎng)上有害信息舉報(bào)專(zhuān)區(qū) | 電信詐騙舉報(bào)專(zhuān)區(qū) | 涉歷史虛無(wú)主義有害信息舉報(bào)專(zhuān)區(qū) | 涉企侵權(quán)舉報(bào)專(zhuān)區(qū)
違法和不良信息舉報(bào)電話：027-86699610 舉報(bào)郵箱：58377363@163.com