高三物理解答题中等难度题
高三物理解答题中等难度题查看答案及解析
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如图所示为示波管的结构原理图,加热的阴极K发出的电子(初速度可忽略不计)经电势差为U0的AB两金属板间的加速电场加速后,从一对水平放置的平行正对带电金属板的左端中心点沿中心轴线射入金属板间(垂直于荧光屏M),两金属板间偏转电场的电势差为U,电子经偏转电场偏转后打在右侧竖直的荧光屏M上。整个装置处在真空中,加速电场与偏转电场均视为匀强电场,忽略电子之间的相互作用力,不考虑相对论效应。已知电子的质量为m,电荷量为e;加速电场的金属板AB间距离为d0;偏转电场的金属板长为L1,板间距离为d,其右端到荧光屏M的水平距离为L2。
(1)电子所受重力可忽略不计,求:
①电子从加速电场射入偏转电场时的速度大小v0;
②电子打在荧光屏上的位置与O点的竖直距离y;
③在偏转电场中,若单位电压引起的偏转距离称为示波管的灵敏度,该值越大表示示波管的灵敏度越高。在示波管结构确定的情况下,为了提高示波管的灵敏度,请分析说明可采取的措施。
(2)在解决一些实际问题时,为了简化问题,常忽略一些影响相对较小的量,这对最终的计算结果并没有太大的影响,因此这种处理是合理的。如计算电子在加速电场中的末速度v0时,可以忽略电子所受的重力。请利用下列数据分析说明为什么这样处理是合理的。已知U0=125V,d0=2.0×10-2m,m=9.0×10-31kg,e=1.6×10-19C,重力加速度g=10m/s2。
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如图所示为示波管的结构原理图,加热的阴极K发出的电子(初速度可忽略不计)经电势差为U0的AB两金属板间的加速电场加速后,从一对水平放置的平行正对带电金属板的左端中心O′点沿中心轴线O′O射入金属板间(O′O垂直于荧光屏M),两金属板间偏转电场的电势差为U,电子经偏转电场偏转后打在右侧竖直的荧光屏M上。整个装置处在真空中,加速电场与偏转电场均视为匀强电场,忽略电子之间的相互作用力,不考虑相对论效应。已知电子的质量为m,电荷量为e;加速电场的金属板AB间距离为d0;偏转电场的金属板长为L1,板间距离为d,其右端到荧光屏M的水平距离为L2。
(1)电子所受重力可忽略不计,求:
①电子飞出偏转电场时的偏转距离(侧移距离)y;
②电子飞出偏转电场时偏转角的正切tanθ;
③电子打在荧光屏上时的动能Ek,并说明此动能与加速电场对电子做功的大小关系;
④若偏转电场的电压为U,电子打在荧光屏上的位置与O点的竖直距离Y,其中单位偏转电压引起的偏转量Y/U称为示波管的灵敏度。在示波器结构确定的情况下,为了提高示波管的灵敏度,请分析说明可采取哪些措施。
(2)在解决一些实际问题时,为了简化问题,常忽略一些影响相对较小的量,这对最终的计算结果并没有太大的影响,因此这种处理是合理的。在本题所述的物理情景中,若已知U0=125V,U=80V,d0=2.0×10-2m,d=1.0×10-2m,L1=1.0×10-2m,L2=0.10m,m=9.0×10-31kg,e=1.6×10-19C,重力加速度g=10m/s2。请利用这些数据分析说明下列过程中忽略电子所受重力是合理的。
①对于电子在偏转电场中的运动;
②对于电子在离开偏转电场后的运动。
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如图所示,真空室中速度v0=1.6×107 m/s的电子束,连续地沿两水平金属板中心线OO′射入,已知极板长l=4 cm,板间距离d=1 cm,板右端距离荧光屏PQ为L=18 cm.电子电荷量q=-1.6×10-19 C,质量m=0.91×10-30 kg.若在电极ab上加u=220sin 100πt V的交变电压,在荧光屏的竖直坐标轴y上能观测到多长的线段?(设极板间的电场是均匀的,两板外无电场,荧光屏足够大)
高三物理计算题困难题查看答案及解析
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两块水平平行放置的导体板如图 (甲)所示,大量电子(质量m、电量e)由静止开始,经电压为U0的电场加速后,连续不断地沿平行板的方向从两板正中间射入两板之间。当两板均不带电时,这些电子通过两板之间的时间为3t0;当在两板间加如图 (乙)所示的周期为2t0,幅值恒为U0的周期性电压时,恰好能使所有电子均从两板间通过。问:
⑴这些电子通过两板之间后,侧向位移(沿垂直于两板方向上的位移)的最大值和最小值分别是多少?
⑵侧向位移分别为最大值和最小值的情况下,电子在刚穿出两板之间时的动能之比为多少?
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两块水平平行放置的导体板如图 (甲)所示,大量电子(质量m、电量e)由静止开始,经电压为U0的电场加速后,连续不断地沿平行板的方向从两板正中间射入两板之间。当两板均不带电时,这些电子通过两板之间的时间为3t0;当在两板间加如图 (乙)所示的周期为2t0,幅值恒为U0的周期性电压时,恰好能使所有电子均从两板间通过。问:
⑴这些电子通过两板之间后,侧向位移(沿垂直于两板方向上的位移)的最大值和最小值分别是多少?
⑵侧向位移分别为最大值和最小值的情况下,电子在刚穿出两板之间时的动能之比为多少?
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