如圖所示,真空中水平放置的平行金屬板C、D相距很近,上面分別開有小孔和
。平行金屬導(dǎo)軌P、Q水平放置,導(dǎo)軌的一端接有阻值為
的電阻R,金屬板C、D接在電阻R的兩端。導(dǎo)軌垂直放在磁感應(yīng)強(qiáng)度
的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)軌間距
,電阻為
的金屬桿AB緊貼著導(dǎo)軌沿平行導(dǎo)軌方向在磁場(chǎng)中做往復(fù)運(yùn)動(dòng),其速度圖象如圖所示,規(guī)定向右的方向?yàn)樗俣鹊恼较。?i>t = 0時(shí)刻開始,由C板小孔
處連續(xù)不斷地以垂直于C板方向飄入質(zhì)量為
、電荷量絕對(duì)值為
的正、負(fù)帶電粒子,設(shè)飄入的速率很小,可視為零。在D板外側(cè)有以MN為邊界、磁感應(yīng)強(qiáng)度
的勻強(qiáng)磁場(chǎng),MN處放有熒光屏(當(dāng)帶電粒子打在屏上時(shí)熒光粉會(huì)發(fā)光),MN與D相距
,B1的方向豎直向上,B2的方向垂直紙面向里。不計(jì)導(dǎo)軌的其它電阻、粒子的重力及其相互作用,且不計(jì)粒子在C、D兩板間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間.問:
(1)要使熒光粉發(fā)光,粒子從垂直飛入磁場(chǎng)
時(shí)的速率至少為多大?
(2)0~4s內(nèi)哪些時(shí)刻從處飄入的粒子能穿過電場(chǎng)并打在熒光屏上?
(3)熒光屏上發(fā)光亮線的總長(zhǎng)度是多少?
(1)至少為(2)在0.5s~1.5s和2.5s~3.5s時(shí)間內(nèi)從
處飄入的粒子能穿過電場(chǎng)并打在熒光屏上。(3)
(1)分析可知,粒子運(yùn)動(dòng)半徑r至少為d時(shí)才能打在熒光屏上,由(或
)------------------------------------------------2分
解得:------------------------------------------------------------------1分
即要使熒光粉發(fā)光,粒子從垂直飛入磁場(chǎng)
的速度至少為
(2)設(shè)C、D間的加速電壓至少為U時(shí),粒子從垂直飛入磁場(chǎng)
的速度為
,由動(dòng)能定理得:
--------------------------------------------------------------2分
解得:------------------------------------------------------------------------1分
設(shè)棒對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)速度為時(shí),C、D間的加速電壓為U。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得:
----------------------------------------------------------------------------------------2分
根據(jù)閉合電路的歐姆定律:--------------------------------------------1分
聯(lián)立解得:-----------------------------------------------------------------1分
由圖象分析可得:在0.5s~1.5s和2.5s~3.5s時(shí)間內(nèi)從處飄入的粒子能穿過電場(chǎng)并打在熒光屏上。--------------------------------------------------------------------------------1分
(3)對(duì)應(yīng)棒運(yùn)動(dòng)的最大速度,棒中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)最大,設(shè)為
,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有:
----------------------------------1分
C、D兩板間的最大電壓--------------------------1分
粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的最大速度為
----------------------------------------------------1分
在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大半徑為:
--------------------1分
如圖所示,根據(jù)幾何知識(shí),
-----------------------------------------------1分
在熒光屏左邊亮線的長(zhǎng)度為-------------1分
根據(jù)對(duì)稱性可知在右邊也有11.72cm的亮線,故熒光屏上發(fā)光亮線的總長(zhǎng)度為
-------------------------------------------------------------------------1分
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科目:高中物理 來源: 題型:
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(2012·鹽城高三第一次調(diào)研)如圖所示,真空中水平放置長(zhǎng)為L的平行金屬板,以兩板中間線為x軸,以垂直于極板且過極板右端為y軸建立坐標(biāo)系.在t=0時(shí),將圖中所示的電壓加在兩板上,與此同時(shí)持續(xù)不斷的電子沿x軸以速度v0飛入電場(chǎng),均能從兩板間飛出.關(guān)于電子穿過y軸的位置,正確的描述是( )
A.當(dāng)L≪v0T時(shí),電子從同一位置穿過,這個(gè)位置在y軸正方向某處
B.當(dāng)L≪v0T時(shí),電子從兩個(gè)不同位置穿過,一個(gè)在坐標(biāo)原點(diǎn),一個(gè)在y軸正方向某處
C.當(dāng)L=v0T時(shí),電子在一段區(qū)域穿過,這個(gè)區(qū)域在y軸正方向上從原點(diǎn)開始
D.當(dāng)L=v0T時(shí),電子在一段區(qū)域穿過,這個(gè)區(qū)域在y軸正方向上不包括原點(diǎn)在內(nèi)
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(2012·鹽城高三第一次調(diào)研)如圖所示,真空中水平放置長(zhǎng)為L的平行金屬板,以兩板中間線為x軸,以垂直于極板且過極板右端為y軸建立坐標(biāo)系.在t=0時(shí),將圖中所示的電壓加在兩板上,與此同時(shí)持續(xù)不斷的電子沿x軸以速度v0飛入電場(chǎng),均能從兩板間飛出.關(guān)于電子穿過y軸的位置,正確的描述是( )
A.當(dāng)L≪v0T時(shí),電子從同一位置穿過,這個(gè)位置在y軸正方向某處
B.當(dāng)L≪v0T時(shí),電子從兩個(gè)不同位置穿過,一個(gè)在坐標(biāo)原點(diǎn),一個(gè)在y軸正方向某處
C.當(dāng)L=v0T時(shí),電子在一段區(qū)域穿過,這個(gè)區(qū)域在y軸正方向上從原點(diǎn)開始
D.當(dāng)L=v0T時(shí),電子在一段區(qū)域穿過,這個(gè)區(qū)域在y軸正方向上不包括原點(diǎn)在內(nèi)
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