14.示波器是一种多功能电学仪器,可以在荧光屏上显示出被检测的电压波形。它的工作原理等效成下列情况:如图甲所示,真空室中电极K发出电子(初速不计),经过电压为U 1的加速电场后,由小孔S沿水平金属板A、B间的中心线射入板中。板长L,相距为d,在两板间加上如图乙所示的正弦交变电压,前半个周期内B板的电势高于A板的电势,电场全部集中在两板之间,且分布均匀。在每个电子通过极板的极短时间内,电场视作恒定的。在两极板右侧且与极板右侧相距D处有一个与两板中心线垂直的荧光屏,中心线正好与屏上坐标原点相交。当第一个电子到达坐标原点O时,使屏以速度v沿 –x方向运动,每经过一定的时间后,在一个极短时间内它又跳回初始位置,然后重新做同样的匀速运动。(已知电子的质量为m,带电量为e,不计电子的重力)求:
(1)电子进入AB板时的初速度;
(2)要使所有的电子都能打在荧光屏上,图乙中电压的最大值U 0需满足什么条件?
(3)要使荧光屏上始终显示一个完整的波形,荧光屏必须每隔多长时间回到初始位置?计算这个波形的峰值和长度。在图丙所示的x – y坐标系中画出这个波形。
甲
乙 丙
13.解析: 因为线圈被匀速拉出,所以:F拉=F安
E感=Bl2v
q =I t =
13.如图,长L1、宽L2的矩形线圈电阻为R,处于磁感应强度为B的匀强磁场边缘,线圈平面与磁感线垂直。将线圈以速度v向右匀速拉出磁场的过程中,求:
(1)拉力大小F;
(2)线圈中产生的热量Q;
(3)通过线圈某一截面的电荷量q。
12.解析:(1)粒子若直线前进,应加一竖直向上的匀强磁场
由
(2)如果加一个垂直纸面向里、大小为的匀强磁场,粒子在垂直于磁场的平面内的分运动是匀速圆周运动(见图),在荧光屏上
有 R为圆的半径,圆弧所对的圆心角
粒子在电场方向上作匀加速运动,加速度a=qE/m,粒子在磁场中运动时间
粒子在电场中的横向位移,即x方向上的位移
所以
12.如图甲所示,在图的右侧MN为一竖直放置的荧光屏,O点为它的中点,OO’与荧光屏垂直,且长度为L,在MN的左侧空间存在着一宽度也为L、方向垂直纸面向里的匀强电场,场强大小为E.乙图是从右边去看荧光屏得到的平面图,在荧光屏上以O点为原点建立如图乙所示的直角坐标系.一细束质量为m、电荷量为q的带正电的粒子以相同的初速度v0从O’点沿OO’方向射入电场区域.粒子的重力和粒子间的相互作用都忽略不计.
(1)若再在MN左侧空间加一个宽度也为L的匀强磁场,使得荧光屏上的亮点恰好位于原点O处,求这个磁场的磁感应强度B的大小和方向;
(2)如果磁场的磁感应强度B的大小保持不变,但把方向变为与电场方向相同,则荧光屏上的亮点位于图乙中的A点,已知A点的纵坐标y=L,求A点横坐标的数值(最后结果用L和其他常数表示)。
11.解析:(1)设小球运动到C处vc为最大值,此时OC与竖直方向夹角为,由动能定理得:.而故有.
当时.动能有最大值,vc也有最大值为,。
(2)设小球在最高点的速度为v0,到达C的对称点D点的速度为vd,由动能定理知:,以代入,可得:。
11.如图所示,纸面内半径为R的光滑绝缘竖直环上,套有一电量为q的带正电的小球,在水平正交的匀强电场和匀强磁场中.已知小球所受电场力与重力的大小相等.磁场的磁感强度为B.则
(1) 在环顶端处无初速释放小球,小球的运动过程中所受的最大磁场力.
(2) 若要小球能在竖直圆环上做完整的圆周运动,在顶端释放时初速必须满足什么条件?
10.解析:(1)Eq=mg,知液滴带负电,q=mg/E,,,顺时针方向转动,最高点在A点.(2)设半径为3R的速率为v1,则,知,由动量守恒,,得v2=-v.则其半径为.
10.一带电液滴在如图所示的正交的匀强电场和匀强磁场中运动.已知电场强度为E,竖直向下;磁感强度为B,垂直纸面向内.此液滴在垂直于磁场的竖直平面内做匀速圆周运动,轨道半径为R.问:
(1)液滴运动速率多大?方向如何?
(2)若液滴运动到最低点A时分裂成两个相同的液滴,其中一个在原运行方向上作匀速圆周运动,半径变为3R,圆周最低点也是A,则另一液滴将如何运动?
9.解析:(1)因为两带电小球都在复合场中做匀速圆周运动,故必有qE=mg,由电场方向可知,两小球都带负电荷………………………①
……………②
………………③
,所以………④
(2)由题意可知,两带电小球的绕行方向都相同……………⑤
由 得 ………⑥
由题意,所以……⑦
(3)由于两带电小球在P处相碰,切向合外力为零,故两带电小球在处的切向动量守恒。由……⑧
得………⑨
………⑩
所以……⑾
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