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如图1所示为某仪器内部结构图,由O1处静止释放的电子经加速电压U1加速后沿横截面为正方形的金属盒中轴线O2O3射入金属盒,O2为金属盒左端面的中心,金属盒由上下两个水平放置、前后两个竖直放置,长为L1、宽为L的金属薄板组成(它们不相连),金属盒横截面如图2,距盒右端面L2处有一面积足够大并与O2O3相垂直的接收屏,屏中心为O,O1O2O3O在同一水平直线上.屏上所设直角坐标轴的X轴垂直纸面向外.仪器可在盒前、后两面及上、下两面加如图3所示的UXX′-t扫描电压及UYY′-t的正弦交流电压.设电子的质量为m,带电量为e,图中U、T均为已知量.设所有入射的电子均能到达屏,不计电子所受重力、电子间的相互作用及电子由静止释放到O2的运动时间.在每个电子通过电场的极短时间内,电场可视作恒定的.

(1)如仪器只提供UXX′-t扫描电压,请定性说明t=T/4时刻入射的电子在盒内及离盒后各做什么运动;
(2)如仪器只提供UXX′-t扫描电压,试计算t=T/4时刻入射的电子打在屏上的坐标;
(3)如果在盒内同时具有UXX′-t扫描电压和UYY′-t的正弦交流电压,请在答题卡上提供的坐标图上标出t=T/2至t=3T/2时间段入射的电子打在屏上所留下的痕迹示意图,其中坐标图上每单位长度为[不要求计算过程].
【答案】分析:(1)提供UXX′-t扫描电压,电场在XX′方向,电子进入磁场受电场力,电场力与速度方向垂直,做类平抛运动,出电场后,电子不受力,电子做匀速直线运动.
(2)求出时刻入射时,在XX′方向上的电势差,从而求出电场强度,根据牛顿第二定律求出该方向上的加速度,从而求出离开电场时的偏转位移,出电场后做匀速直线运动,将该运动分解为x轴方向和OO1方向,根据OO1方向求出运动的时间,从而求出x轴方向上的位移,两个位移之和即为打在屏上的横坐标.
(3)分析出在内在x轴方向和y轴方向偏移量与所加电压的关系,从而作出入射的电子打在屏上所留下的痕迹示意图.
解答:解:(1)在盒内做类平抛运动,离盒后做匀速直线运动.
(2)设离盒时x方向的侧移为x1,在盒内运动的时间为t1,离盒后到屏的运动时间为t2,最终打在屏上x坐标为x.

   a=
E=
  
x=x1+△x,又△x=a1t1t2
联立各式解得:x=
所以打在屏上的坐标为(,0)
(3)痕迹如图所示.
答:(1)在盒内做类平抛运动,离盒后做匀速直线运动.
(2)打在屏上的坐标为(,0)
(3)痕迹如图所示.
点评:解决本题的关键理清电子的运动过程,将电子的运动过程分解成x方向和y方向,通过电子的运动情况,结合牛顿定律和运动学公式求出偏移量.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

(1)如图1所示,某同学在做“研究匀变速直线运动”的实验中,由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10s,其中s1=5.12cm,s2=5.74cm,s3=6.14cm,s4=7.05cm,s5=7.68cm,s6=8.33cm、则打F点时小车的瞬时速度的大小是
0.80
0.80
m/s,加速度大小是
0.64
0.64
m/s2.(计算结果保留两位有效数字)

(2)有人说矿区的重力加速度偏大,某同学“用单摆测定重力加速度”的实验探究该问题.他用最小分度为毫米的米尺测得摆线的长度为800.0mm,用游标为10分度的卡尺测得摆球的直径如图2所示,摆球的直径为
20.2
20.2
mm.他把摆球从平衡位置拉开一个小角度由静止释放,使单摆在竖直平面内摆动,当摆动稳定后,在摆球通过平衡位置时启动秒表,并数下“0”,直到摆球第30次同向通过平衡位置时按停秒表,秒表读数如图3所示,读出所经历的时间t,则单摆的周期为
1.80
1.80
s,该实验测得当地的重力加速度为
9.86
9.86
m/s2.(保留3位有效数字)

(3)在测定金属电阻率的实验中,用伏安法测量一个约100Ω电阻丝,可用的仪器:电流表(量程0~30mA,内阻50Ω)、电压表(量程0~3V,内阻5kΩ)、滑动变阻器(最大阻值20Ω)、电源(电动势4V,内阻忽略不计)、开关和导线若干.
①请将你设计的实验电路图画在方框中.
②根据设计的电路图,将下图中的实物连接成实验用的电路.
③为了完成整个实验,除你在电路中已画出的器材外,还需要测量接入电路中的电阻丝长度l的仪器是
毫米刻度尺
毫米刻度尺
,测量电阻丝直径d的仪器是
螺旋测微器
螺旋测微器

④计算电阻率的公式是ρ=
πUd2
4IL
πUd2
4IL
.(用直接测量出的物理量表示)

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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

(2010?于都县模拟)(1)实验室中有下列几个长度测量仪器:①米尺、②10分度游标卡尺、③20分度游标卡尺、④50分度游标卡尺、⑤螺旋测微器.一个同学用其中一种仪器测量某工件的长度为8.116cm,则他所使用的仪器为
 (填仪器序号)

(2)如图1所示为一多用电表的表盘示意图,选择开关已经旋到R×10Ω的电阻挡位上,这种情况下该欧姆表的总内阻R=
150
150
Ω.有一位同学实验时发现该表内所用的5号锌锰干电池(标称电动势1.5V)已旧,随手将刚充好电的5号镍氢电池(电动势为1.2V)换上,选择开关不变,经过调整后测量一未知电阻Rx的阻值,发现表针恰好指在表盘的正中间,则该电阻Rx的准确值应为:
D
D

(A)15Ω     (B)150Ω    (C)12Ω   (D)120Ω
(3)发光二极管(LED)近年来被人们誉为是本世纪的新型光源.有一些手灯就是用几个发光二极管并联后作为光源使用的,其发光效率很高.它在正常工作时,正向压降约3.2V,电流在15mA左右.现取这样一只发光二极管(电路符号表示),要测量它的伏安特性,另提供有下列的实验器材:电源E(电动势为4V,内阻不计);滑线变阻器R0(阻值0-20Ω);毫安表(量程20mA,有内阻);数字万用表(电压挡有五个量程:分别为0.2V、2V、20V、200V,2000V,内阻很大);开关一只;导线若干.
要求:(Ⅰ)在图2方框内画出能测定其伏安特性的电路原理图,并在图上注明电压表挡所选量程.
(Ⅱ)某实验员通过实验已得出了图3所示的U-I特性曲线图.接着,他又用该二极管、电源E和另一只固定电阻R等组成图4所示的电路,当闭合开关S时,发现二极管发出微弱白光,立即用万用表的电压挡测得电阻R两端的电压为1.0V,由此可以判定电阻R的阻值大约为
154
154
Ω.

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图1所示为某仪器内部结构图,由O1处静止释放的电子经加速电压U1加速后沿横截面为正方形的金属盒中轴线O2O3射入金属盒,O2为金属盒左端面的中心,金属盒由上下两个水平放置、前后两个竖直放置,长为L1、宽为L0的金属薄板组成(它们不相连),金属盒横截面如图2,距盒右端面L2处有一面积足够大并与O2O3相垂直的接收屏,屏中心为O,O1O2O3O在同一水平直线上.屏上所设直角坐标轴的X轴垂直纸面向外.仪器可在盒前、后两面及上、下两面加如图3所示的UXX′-t扫描电压及UYY′-t的正弦交流电压.设电子的质量为m,带电量为e,图中U0、T均为已知量.设所有入射的电子均能到达屏,不计电子所受重力、电子间的相互作用及电子由静止释放到O2的运动时间.在每个电子通过电场的极短时间内,电场可视作恒定的.

(1)如仪器只提供UXX′-t扫描电压,请定性说明t=T/4时刻入射的电子在盒内及离盒后各做什么运动;
(2)如仪器只提供UXX′-t扫描电压,试计算t=T/4时刻入射的电子打在屏上的坐标;
(3)如果在盒内同时具有UXX′-t扫描电压和UYY′-t的正弦交流电压,请在答题卡上提供的坐标图上标出t=T/2至t=3T/2时间段入射的电子打在屏上所留下的痕迹示意图,其中坐标图上每单位长度为
L1(L1+2L2)U08L0U1
[不要求计算过程].

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2006?宿迁模拟)如图a所示为某一同学测量一量程为3V的直流电压表的内电阻RV的电路图,其中RV的电阻约为几千欧,具体实验步骤如下:
①把滑线变阻器的滑动片P滑到N端,将电阻箱R0的阻值调到零;
②闭合电键S,调节滑线变阻器的阻值,使电压表的示数为3.0V;
③再调节电阻箱R0,使电压表的示数为1.5V,读出此时电阻箱R0的阻值;
④断开电键S,整理好仪器.
(1)现有电阻箱:A(0~999.9Ω,0.8A),电阻箱B(0~9999Ω,0.2A);直流电源:E1(2V,内阻不计),E2(6V,内阻不计).
其中电阻箱应选用
B
B
(填“A”或“B”),直流电源应选用
E
 
2
E
 
2
(填“E1”或“E2”);

(2)请根据图a,在图b中用笔画线代替导线,连接好实物电路;
(3)为了提高实验精确度,所选用的滑线变阻器R的最大阻值应
远小于
远小于
电阻箱R0的最大阻值.(填“远大于”或“远小于”);
(4)若在此实验中读出的电阻箱R0的阻值为3200Ω,则此电压表的内阻的测量值为
3200
3200
Ω,由于系统误差的存在,测量值比真实值
偏大
偏大
(填“偏大”或“偏小”).

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