題目列表(包括答案和解析)
如圖甲所示,長為l、相距為d的兩塊正對的平行金屬板AB和CD與一電源相連(圖中未畫出電源),B、D為兩板的右端點(diǎn)。兩板間電壓的變化如圖乙所示。在金屬板B、D端的右側(cè)有一與金屬板垂直的熒光屏MN,熒光屏距B、D端的距離為l。質(zhì)量為m、電荷量為e的電子以相同的初速度v0從極板左邊中央沿平行極板的直線OO’連續(xù)不斷地射入。已知所有的電子均能夠從金屬板間射出,且每個(gè)電子在電場中運(yùn)動的時(shí)間與電壓變化的周期相等。忽略極板邊緣處電場的影響,不計(jì)電子的重力以及電子之間的相互作用。求:
(1)t=0和t=T/2時(shí)刻進(jìn)入兩板間的電子到達(dá)金屬板B、D端界面時(shí)偏離OO’的距離之比。
(2)兩板間電壓U0的最大值。
(3)電子在熒光屏上分布的最大范圍。
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如圖甲所示,相隔一定距離的豎直邊界兩側(cè)為相同的勻強(qiáng)磁場區(qū),磁場方向垂直紙面向里,在邊界上固定兩長為L的平行金屬極板MN和PQ,兩極板中心各有一小孔S1、S2,兩極板間電壓的變化規(guī)律如圖乙所示,正反向電壓的大小均為U0,周期為T0.在t=0時(shí)刻將一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為-q(q>0)的粒子由S1靜止釋放,粒子在電場力的作用下向右運(yùn)動,在t=
時(shí)刻通過S2垂直于邊界進(jìn)入右側(cè)磁場區(qū).(不計(jì)粒子重力,不考慮極板外的電場)![]()
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(1)求粒子到達(dá)S2時(shí)的速度大小v和極板間距d.
(2)為使粒子不與極板相撞,求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小應(yīng)滿足的條件.
(3)若已保證了粒子未與極板相撞,為使粒子在t=3T0時(shí)刻再次到達(dá)S2,且速度恰好為零,求該過程中粒子在磁場內(nèi)運(yùn)動的時(shí)間和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小.
如圖甲所示,相隔一定距離的豎直邊界兩側(cè)為相同的勻強(qiáng)磁場區(qū),磁場方向垂直紙面向里,在邊界上固定兩長為L的平行金屬極板MN和PQ,兩極板中心各有一小孔S1、S2,兩極板間電壓的變化規(guī)律如圖乙所示,正反向電壓的大小均為U0,周期為T0.在t=0時(shí)刻將一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為-q(q>0)的粒子由S1靜止釋放,粒子在電場力的作用下向右運(yùn)動,在t=
時(shí)刻通過S2垂直于邊界進(jìn)入右側(cè)磁場區(qū).(不計(jì)粒子重力,不考慮極板外的電場)
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(1)求粒子到達(dá)S2時(shí)的速度大小v和極板間距d.
(2)為使粒子不與極板相撞,求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小應(yīng)滿足的條件.
(3)若已保證了粒子未與極板相撞,為使粒子在t=3T0時(shí)刻再次到達(dá)S2,且速度恰好為零,求該過程中粒子在磁場內(nèi)運(yùn)動的時(shí)間和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大。
一、1、C 2、A3、BD 4、D 5、AD 6、B 7、BCD 8、CD
二、實(shí)驗(yàn)題:(18分)將答案填在題目的空白處,或者要畫圖連線。

9、(6分)
C (每空3分)
10、(12分)①ABEF(4分)
②如圖所示(4分)
③隨著導(dǎo)體中的電流增大,溫度升高,電阻率增大,電阻增大(4分)
三、本大題共三小題共計(jì)54分.解答時(shí)請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟.只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計(jì)算的題.答案中必須明確寫出數(shù)值和單位
11、(16分)(1)設(shè)月球的質(zhì)量為M,衛(wèi)星的線速度為
,則
① 2分
又
② 2分
由①②兩式得
③ 2分
(2)設(shè)衛(wèi)星在A點(diǎn)減速后的速度為
從A到B衛(wèi)星和月球系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,所以
④ 2分
噴氣過程中衛(wèi)星系統(tǒng)的動量守恒,設(shè)噴射出氣體的質(zhì)量為
,所以
⑤ 3分

由③、④、⑤式解得
⑥ 2分
(3)由O點(diǎn)出發(fā)在y軸負(fù)方向和
反方向之間的有向線段都正確(不包括y軸負(fù)方向和
的反方向)
⑦ 3分
12、(18分)(1) 電荷在電場中做勻減速直線運(yùn)動,設(shè)其在電場中運(yùn)動的時(shí)間為
,根據(jù)動量定理可知,
解得
(2分)
O點(diǎn)與直線MN之間的距離
(2分)
(2)當(dāng)磁場垂直紙面向里時(shí),
電荷運(yùn)動的半徑
(1分)
周期
(1分)
當(dāng)磁場垂直紙面向外時(shí),
電荷運(yùn)動的半徑
(1分)
周期
(2分)
根據(jù)電荷的運(yùn)動情況可知,電荷到達(dá)擋板前運(yùn)動的完整周期數(shù)為15個(gè),即沿ON運(yùn)動的距離S=15△d=
(2分)
解得
(2分)
故電荷運(yùn)動的總時(shí)間
T=
=
(3分)
13、(20分)(1)設(shè)粒子經(jīng)過加速電場從小孔O2射出時(shí)的速度為v0,則依據(jù)動能定理
(1分)
當(dāng)U=0時(shí),粒子以速度v0進(jìn)入磁場后做勻速圓周運(yùn)動到達(dá)P2點(diǎn),軌跡半徑R0=
(2分)
由洛侖茲力公式和牛頓第二定律得
(1分)
解得帶電粒子的比荷
=1.0´
(2)設(shè)粒子進(jìn)入磁場時(shí)速度方向與O1O的夾角為θ,則速度大小
(2分)
粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的軌跡半徑
(1分)
由幾何關(guān)系得
(2分)
即Dx與θ無關(guān),為定值。 (1分)
(3)由(2)可知,帶電粒子在平行金屬板a、b間的最大偏移量y= x2- x1=
帶電粒子進(jìn)入平行金屬板a、b時(shí)的速度
v0=
=1.0´
設(shè)偏移量最大的帶電粒子離開平行金屬板a、b時(shí)的速度為v,由動能定理
(1分)
解得 v=
m/s
所帶電粒子離開平行金屬板a、b時(shí)的速度偏轉(zhuǎn)角q=arccos
=
(1分)
偏移量最大的在磁場中做圓周運(yùn)動的軌跡對應(yīng)的圓心角a=
(1分)
在磁場中做圓周運(yùn)動的時(shí)間t1=
(1分)
當(dāng)電壓為零時(shí)進(jìn)入磁場的帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的時(shí)間t2=
(1分)
帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的周期
(1分)
所以,Dt= t1-t2=
=
=1.0 ´10-6 s (1分)
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