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如图(甲)所示为电视机中显像管的原理示意图,电子枪中的灯丝加热阴极而逸出电子,这些电子再经加速电场加速后,从O点进入偏转磁场中,经过偏转磁场后打到荧光屏MN上,使荧光屏发出荧光形成图象,不计逸出电子的初速度和重力.已知电子的质量为m、电荷量为e,加速电场的电压为U,偏转线圈产生的磁场分布在边长为l的正方形abcd区域内,磁场方向垂直纸面,且磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示.在每个周期内磁感应强度都是从-B0均匀变化到B0.磁场区域的左边界的中点与O点重合,ab边与OO′平行,右边界bc与荧光屏之间的距离为s.由于磁场区域较小,且电子运动的速度很大,所以在每个电子通过磁场区域的过程中,可认为磁感应强度不变,即为匀强磁场,不计电子之间的相互作用.

(1)求电子射出加速电场时的速度大小
(2)为使所有的电子都能从磁场的bc边射出,求偏转线圈产生磁场的磁感应强度的最大值B0
(3)荧光屏上亮线的最大长度是多少.
分析:(1)根据动能定理求出电子射出加速电场时的速度大小.
(2)根据几何关系求出临界状态下的半径的大小,结合洛伦兹力提供向心力求出磁感应强度的最大值.
(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动,出磁场做匀速直线运动,通过最大的偏转角,结合几何关系求出荧光屏上亮线的最大长度.
解答:解:(1)设电子射出电场的速度为v,则根据动能定理,对电子加速过程有
1
2
mv2=eU

解得v=
2eU
m

(2)当磁感应强度为B0或-B0时(垂直于纸面向外为正方向),
电子刚好从b点或c点射出,设此时圆周的半径为R1
如图所示,根据几何关系有:R2=l2+(R-
l
2
2
解得R=
5
4
L

电子在磁场中运动,洛仑兹力提供向心力,因此有:evB0=m
v2
R

解得B0=
4
5l
2mU
e

(3)根据几何关系可知,tanα=
4
3

设电子打在荧光屏上离O′点的最大距离为d,
d=
l
2
+s?tanα=
l
2
+
4
3
s

由于偏转磁场的方向随时间变化,根据对称性可知,荧光屏上的亮线最大长度为D=2d=l+
8
3
s

答:(1)电子射出加速电场时的速度大小为v=
2eU
m

(2)偏转线圈产生磁场的磁感应强度的最大值B0=
4
5l
2mU
e

(3)荧光屏上亮线的最大长度是l+
8
3
s
点评:考查电子受电场力做功,应用动能定理;电子在磁场中,做匀速圆周运动,运用牛顿第二定律求出半径表达式;同时运用几何关系来确定半径与已知长度的关系.
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

现已离不开电视、手机等电子产品,但这些产品生产过程中会产生含多种重金属离子的废水,这些废水是否达标也引起了人们的关注.某同学想测出学校附近一工厂排出废水的电阻率,以判断废水是否达到排放标准(一般工业废水电阻率的达标值为ρ≥200Ω?m).图甲为该同学所用盛水容器,其左、右两侧面为带有接线柱的金属薄板(电阻极小),其余四面由绝缘材料制成,容器内部长a=40cm,宽b=20cm,高c=10cm.他将水样注满容器后,进行以下操作:
(1)他先后用多用电表欧姆档的“×1k”、“×100”两个档位粗测水样的电阻值时,表盘上指针如图乙中所示,则所测水样的电阻约为
1800
1800
Ω.
(2)他从实验室中找到如下实验器材更精确地测量所取水样的电阻
A.电流表(量程5mA,电阻RA=800Ω)
B.电压表(量程15V,电阻RV约为10.0kΩ)
C.滑动变阻器(0~20Ω,额定电流1A)
D.电源(12V,内阻约10Ω)
E.开关一只、导线若干
请用笔线代替导线帮他在图丙中完成电路连接.

(3)正确连接电路后,这位同学闭合开关,测得一组U、I数据;再调节滑动变阻器,重复上述测量得出一系列数据如下表所示,请你在图丁的坐标系中作出U-I关系图线.
U/V 2.0 3.8 6.8 8.0 10.2 11.6
I/mA 0.73 1.36 2.20 2.89 3.66 4.15
(4)由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率为
136
136
Ω?m.据此可知,所测水样在电阻率这一指标上
不达标
不达标
(选填“达标”或“不达标”).

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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

现已离不开电视、手机等电子产品,但这些产品生产过程中会产生含多种重金属离子的废水,这些废水是否达标也引起了人们的关注.某同学想测出学校附近一工厂排出废水的电阻率,以判断废水是否达到排放标准(一般工业废水电阻率的达标值为ρ≥200Ω?m).图甲为该同学所用盛水容器,其左、右两侧面为带有接线柱的金属薄板(电阻极小),其余四面由绝缘材料制成,容器内部长a=40cm,宽b=20cm,高c=10cm.他将水样注满容器后,进行以下操作:

(1)他先后用多用电表欧姆档的“×1k”、“×100”两个档位粗测水样的电阻值时,表盘上指针如图乙中所示,则所测水样的电阻约为
1800
1800
Ω.
(2)他从实验室中找到如下实验器材更精确地测量所取水样的电阻:
A.电流表(量程5mA,电阻RA=800Ω)
B.电压表(量程15V,电阻RV约为10.0kΩ)
C.滑动变阻器(0~20Ω,额定电流1A)
D.电源(12V,内阻约10Ω)
E.开关一只、导线若干
请用笔线代替导线帮他在图丙中完成电路连接.
(3)正确连接电路后,这位同学闭合开关,测得一组U、I数据;再调节滑动变阻器,重复上述测量得出一系列数据如下表所示,请你在图丁的坐标系中作出U-I关系图线.
U/V 2.0 3.8 6.8 8.0 10.2 11.6
I/mA 0.73 1.36 2.20 2.89 3.66 4.15
(4)由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率为
136
136
Ω?m.据此可知,所测水样在电阻率这一指标上
不达标
不达标
(选填“达标”或“不达标”).

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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

Ⅰ.气垫导轨工作时,空气从导轨表面的小孔喷出,在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层,使滑块不与导轨表面直接接触,故滑块运动时受到的阻力大大减小,可以忽略不计.为了探究做功与物体动能之间的关系,在气垫导轨上放置一带有遮光片的滑块,滑块的一端与轻弹簧相接,弹簧另一端固定在气垫导轨的一端,将一光电门P固定在气垫导轨底座上适当位置(如图1),使弹簧处于自然状态时,滑块上的遮光片刚好位于光电门的挡光位置,与光电门相连的光电计时器可记录遮光片通过光电门时的挡光时间.实验步骤如下:精英家教网
①用游标卡尺测量遮光片的宽度d;
②在气垫导轨上适当位置标记一点A(图中未标出,AP间距离远大于d),将滑块从A点由静止释放.由光电计时器读出滑块第一次通过光电门时遮光片的挡光时间t;
③利用所测数据求出滑块第一次通过光电门时的速度V;
④更换劲度系数不同而自然长度相同的弹簧重复实验步骤②③,记录弹簧劲度系数及相应的速度V,如下表所示:
弹簧劲度系数 k 2k 3k 4k 5k 6k
V (m/s) 0.71 1.00 1.22 1.41 1.58 1.73
V2 (m2/s2 0.50 1.00 1.49 1.99 2.49 2.99
V3 (m3/s3 0.36 1.00 1.82 2.80 3.94 5.18
(1)测量遮光片的宽度时游标卡尺读数如图2所示,读得d=
 
m;
(2)用测量的物理量表示遮光片通过光电门时滑块的速度的表达式V=
 

(3)已知滑块从A点运动到光电门P处的过程中,弹簧对滑块做的功与弹簧的劲度系数成正比,根据表中记录的数据,可得出合力对滑块做的功W与滑块通过光电门时的速度V的关系是
 

Ⅱ.现已离不开电视、手机等电子产品,但这些产品生产过程中会产生含多种重金属离子的废水,这些废水是否达标也引起了人们的关注.某同学想测出学校附近一工厂排出废水的电阻率,以判断废水是否达到排放标准(一般工业废水电阻率的达标值为ρ≥200Ω?m).图甲为该同学所用盛水容器,其左、右两侧面为带有接线柱的金属薄板(电阻极小),其余四面由绝缘材料制成,容器内部长a=40cm,宽b=20cm,高c=10cm.他将水样注满容器后,进行以下操作:精英家教网
(1)他先后用多用电表欧姆档的“×1k”、“×100”两个档位粗测水样的电阻值时,表盘上指针如图乙中所示,则所测水样的电阻约为
 
Ω.
(2)他从实验室中找到如下实验器材更精确地测量所取水样的电阻:
A.电流表(量程5mA,电阻RA=800Ω)
B.电压表(量程15V,电阻RV约为10.0kΩ)
C.滑动变阻器(0~20Ω,额定电流1A)
D.电源(12V,内阻约10Ω)
E.开关一只、导线若干
请用笔线代替导线帮他在图丙中完成电路连接.
(3)正确连接电路后,这位同学闭合开关,测得一组U、I数据;再调节滑动变阻器,重复上述测量得出一系列数据如下表所示,请你在图丁的坐标系中作出U-I关系图线.
U/V 2.0 3.8 6.8 8.0 10.2 11.6
I/mA 0.73 1.36 2.20 2.89 3.66 4.15
(4)由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率为
 
Ω?m.据此可知,所测水样在电阻率这一指标上
 
(选填“达标”或“不达标”).

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科目:高中物理 来源:宿迁市2010年高三年级模拟试卷(三) 题型:填空题

 现已离不开电视、手机等电子产品,但这些产品生产过程中会产生含多种重金属离子的废水,这些废水是否达标也引起了人们的关注.某同学想测出学校附近一工厂排出废水的电阻率,以判断废水是否达到排放标准(一般工业废水电阻率的达标值为≥200Ω·m).图甲为该同学所用盛水容器,其左、右两侧面为带有接线柱的金属薄板(电阻极小),其余四面由绝缘材料制成,容器内部长a=40cm,宽b=20cm,高c=10cm.他将水样注满容器后,进行以下操作:

⑴他先后用多用电表欧姆档的“×1k”、“×100”两个档位粗测水样的电阻值时,表盘上指针如图乙中所示,则所测水样的电阻约为  ▲  Ω.

 

 

 

⑵他从实验室中找到如下实验器材更精确地测量所

取水样的电阻:

   A.电流表(量程5mA,电阻RA =800Ω)

   B.电压表(量程15V,电阻RV约为10.0kΩ)

C.滑动变阻器(0~20Ω,额定电流1A)

D.电源(12V,内阻约10Ω)

E.开关一只、导线若干

请用笔线代替导线帮他在图丙中完成电路连接.

⑶正确连接电路后,这位同学闭合开关,测得一组UI数据;再调节滑动变阻器,重复上述测量得出一系列数据如下表所示,请你在图丁的坐标系中作出U-I关系图线.

U/V

2.0

3.8

6.8

8.0

10.2

11.6

I/mA

0.73

1.36

2.20

2.89

3.66

4.15

 

 

⑷由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率为  ▲   Ω·m.据此可知,所测水样在电阻率这一指标上  ▲  (选填“达标”或“不达标”).

 

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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

现已离不开电视、手机等电子产品,但这些产品生产过程中会产生含多种重金属离子的废水,这些废水是否达标也引起了人们的关注.某同学想测出学校附近一工厂排出废水的电阻率,以判断废水是否达到排放标准(一般工业废水电阻率的达标值为≥200Ω·m).图甲为该同学所用盛水容器,其左、右两侧面为带有接线柱的金属薄板(电阻极小),其余四面由绝缘材料制成,容器内部长a=40cm,宽b=20cm,高c=10cm.他将水样注满容器后,进行以下操作:⑴他先后用多用电表欧姆档的“×1k”、“× 100”两个档位粗测水样的电阻值时,表盘上指针如图乙中所示,则所测水样的电阻约为   Ω.

⑵他从实验室中找到如下实验器材更精确地测量所

取水样的电阻:

   A.电流表(量程5mA,电阻RA =800Ω)

   B.电压表(量程15V,电阻RV约为10.0kΩ)

C.滑动变阻器(0~20Ω,额定电流1A)

D.电源(12V,内阻约10Ω)

E.开关一只、导线若干

请用笔线代替导线帮他在图丙中完成电路连接.

⑶正确连接电路后,这位同学闭合开关,测得一组UI数据;再调节滑动变阻器,重复上述测量得出一系列数据如下表所示,请你在图丁的坐标系中作出U-I关系图线.

U/V

2.0

3.8

6.8

8.0

10.2

11.6

I/mA

0.73

1.36

2.20

2.89

3.66

4.15

⑷由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率为   Ω·m.据此可知,所测水样在电阻率这一指标上     (选填“达标”或“不达标”).

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