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(20分)如图1所示,真空室中电极K发出的电子(初速不计)经过U0=1000V的加速电场后,由小孔S沿两水平金属板A、B间的中心线射入。A、B板长l=0.20m,相距d=0.020m,加在A、B两板间的电压u随时间t变化的u-t图线如图2所示。设A、B间的电场可看作是均匀的,且两板外无电场。在每个电子通过电场区域的极短时间内,电场可视作恒定的。两板右侧放一记录圆筒,筒在左侧边缘与极板右端距离b=0.15m,筒绕其竖直轴匀速转动,周期T=0.20s,筒的周长s=0.20m,筒能接收到通过A、B板的全部电子。

(1)以t=0时(见图2,此时u=0)电子打到圆筒记录纸上的点作为xy坐标系的原点,并取y轴竖直向上。试计算电子打到记录纸上的最高点的y坐标和x坐标。(不计重力作用)

(2)在给出的坐标纸(图3)上定量地画出电子打到记录纸上的点形成的图线。

 

(1)y=2.5厘米;x1=2厘米,x2=12厘米

(2)

解析:(1)计算电子打到记录纸上的最高点的坐标设v0为电子沿A、B板的中心线射入

电场时的初速度,则                  ①

电子在中心线方向的运动为匀速运动,设电子穿过A、B板的时间为t0,则

l=v0t0                                                                                                         

图(1)

电子在垂直A、B板方向的运动为匀加速直线运动.对于恰能穿过A、B板的电子,在它通过时加在两板间的电压uc应满足

                ③

联立①、②、③式解得

此电子从A、B板射出时沿y方向的分速度为                     ④

此后,此电子作匀速直线运动,它打在记录纸上的点最高,设纵坐标为y,由图(1)可得

                 ⑤

由以上各式解得            ⑥

从题给的u-t图线可知,加于两板电压u的周期T0=0.10秒,u的最大值um=100伏,因为uC<um,在一个周期T0内,只有开始的一段时间间隔△t内有电子通过A、B板

                  ⑦

因为电子打在记录纸上的最高点不止一个,根据题中关于坐标原点与起始记录时刻的规定,第一个最高点的x坐标为

           ⑧

第二个最高点的x坐标为

       ⑨

第三个最高点的x坐标为

由于记录筒的周长为20厘米,所以第三个最高点已与第一个最高点重合,即电子打到记录纸上的最高点只有两个,它们的x坐标分别由⑧和⑨表示

(2)电子打到记录纸上所形成的图线,如图(2)所示.

评分标准:本题20分.

第(1)问18分,①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨式各2分。

第(2)问2分,有任何错误都不给这2分。

 

 

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:

(1)某同学用如图1所示的装置测定重力加速度,打点计时器使用交流电频率为50Hz,打出的纸带如图2所示,由纸带所示数据可算出实验时打下点5时重物的速率为
1.49
1.49
m/s,加速度为
9.4
9.4
m/s2

(2)某企业于2013年1月研制成功一种新材料做成的电阻丝,其电阻稳定性非常优良,几乎不随温度发生改变.工程技术员为了准确测定它的电阻率,进行了如下的测量.
①用螺旋测微器测量其直径如图3所示,则d=
0.850
0.850
mm;
②用20分度的游标卡尺测量其长度如图4所示,则L=
3.075
3.075
cm;

用伏安法测量电阻丝的电阻(约8KΩ),并要多次测量求其平均值,供选用的器材有:
电源E(电动势为4V);
电压表V(量程为3V,内阻约为2KΩ)
电流表A1(量程为0.5mA,内阻约为1Ω)
电流表A2(量程为0.6A,内阻约为10Ω)
滑动变阻器R(最大阻值为20Ω)
开关、导线若干.
③根据工程技术人员所设计的电路,电流表应选
A1
A1

④在图5中将选用的器材连成符合要求的实验电路(不得改动图中已画出部分连线).

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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

(1)某同学利用如图1所示的实验装置来“验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒”.
①请完善以下实验步骤:
a.用游标卡尺测遮光条的宽度,多次测量取平均值L;
b.实验时,先接通气源,再调节气垫导轨,使导轨处于水平位置;
c.将滑块从图示位置由静止释放,读出遮光条通过光电门的时间△t;
d.计算出滑块通过光电门的速度v=
 
(用上述测量出的物理量表示).
②实验中还需要测量的物理量有:钩码的质量m、
 

 
(用文字说明和相应字母表示).
③本实验通过比较
 
 
,在实验误差允许的范围内相等(用测量的物理量符号表示),从而验证了系统的机械能守恒.
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(2)某同学想测量某导电溶液的电阻率,先在一根均匀的长玻璃管两端各装了一个电极(接触电阻不计),两电极相距L=0.700m,其间充满待测的导电溶液.用如下器材进行测量:
电压表(量程l5V,内阻约30kΩ);     电流表(量程300μA,内约50Ω);
滑动变阻器(10Ω,1A);              电池组(电动势E=12V,内阻r=6Ω);
单刀单掷开关一个、导线若干.
下表是测量通过管中导电液柱的电流及两端电压的实验数据.实验中用20分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径,结果如图3所示.
U/V 0 1.0 3.0 5.0 7.0 9.0 11.0
I/μA 0 22 65 109 155 175 240
根据以上所述请回答下面的问题:
①玻璃管内径d=
 
mm.
②请在图2中补画出未连接的导线.
③根据表数据在图4坐标中已描点,请作出U-I图象,由图象求出电阻R=
 
Ω(结果保留2位有效数字).
④计算该导电溶液的电阻率表达式是:ρ=
 
 (用R、d、L表示).

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科目:高中物理 来源: 题型:

(1)在“长度的测量”实验中,调整20分度游标卡尺两测脚间距离,主尺和游标的位置如图1所示.此时卡尺两测脚间狭缝宽度为
0.60
0.60
 mm.
(2)在做《测定金属的电阻率》的实验中,若待测电阻丝的电阻约为5Ω,要求测量结果尽量准确,备有以下器材:
A.电池组(3V、内阻lΩ)
B.电流表(0~3A,内阻0.0125Ω)
C.电流表(0~0.6A,内阻0.125Ω)
D.电压表(0~3V,内阻4kΩ)
E.电压表(0-15V,内阻15kΩ)
F.滑动变阻器(0-20Ω,允许最大电流l A)
G.滑动变阻器(0~2000Ω,允许最大电流0.3A)
H.开关、导线
①.上述器材中应选用的是
ACDFGH
ACDFGH
.(只填写字母代号)
②.某同学采用了图2所示的部分电路测量电阻,则测量值比真实值偏
 (选填“大”或“小”).
③.根据测量数据得到的伏安特性曲线如图3所示,图中MN段向上弯曲的主要原因是
时间长电阻发热,温度升高,电阻增大
时间长电阻发热,温度升高,电阻增大

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科目:高中物理 来源: 题型:

某同学要测量一新材料制成的圆柱体的电阻率P,部分步骤如下:
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(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图1所示,由图可知其长度为
 
cm;
(2)用螺旋测微器测量其直径如图2所示,由图可知其直径为
 
mm;
(3)用多用电表欧姆档的“×l0”倍率,按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表盘的示数如图3所示,则该电阻的阻值约为
 
Ω.

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