如图所示,圆盒为电子发射器,D为绝缘外壳,整个装置处于真空中,半径为a的金属圆柱A可沿半径向外均匀发射速率为v的低能电子,M处是电子出射口;与A同轴放置的金属C的半径为b。不需要电子射出时,可用磁场将电子封闭在金属以内;若需要低能电子射出时,可撤去磁场,让电子直接射出;若需要高能电子,撤去磁场,并在A、C间加一径向电场,使其加速后射出。不考虑A、C的静电感应电荷对电子的作用和电子之间的相互作用,忽略电子所受重力和相对论效应,已知电子质量为m,电荷量为e。
(1)若需要速度为kv(k>1)的电子通过金属C发射出来,在A、C间所加电压U是多大?
(2)若A、C间不加电压,要使由A发射的电子不从金属C射出,可在金属内环形区域加垂直于圆盒平面向里的匀强磁场,求所加磁场磁感应强度B的最小值。
高二物理解答题简单题
如图所示,圆盒为电子发射器,D为绝缘外壳,整个装置处于真空中,半径为a的金属圆柱A可沿半径向外均匀发射速率为v的低能电子,M处是电子出射口;与A同轴放置的金属C的半径为b。不需要电子射出时,可用磁场将电子封闭在金属以内;若需要低能电子射出时,可撤去磁场,让电子直接射出;若需要高能电子,撤去磁场,并在A、C间加一径向电场,使其加速后射出。不考虑A、C的静电感应电荷对电子的作用和电子之间的相互作用,忽略电子所受重力和相对论效应,已知电子质量为m,电荷量为e。
(1)若需要速度为kv(k>1)的电子通过金属C发射出来,在A、C间所加电压U是多大?
(2)若A、C间不加电压,要使由A发射的电子不从金属C射出,可在金属内环形区域加垂直于圆盒平面向里的匀强磁场,求所加磁场磁感应强度B的最小值。
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有一装置如图所示,整个装置处于真空中,从阴极K发射出的电子通过第Ⅰ区域,从阳极小孔B射出进入由金属管构成的第Ⅱ区域,离开金属管后进入有一均匀磁场的第Ⅲ区域,磁场方向垂直于纸面向里,电子在哪个区域内可能发射电磁波( ).
A.只在第Ⅰ区域 B.只在第Ⅱ区域
C.只在第Ⅲ区域 D.只在第Ⅰ、Ⅲ区域
高二物理选择题中等难度题查看答案及解析
正电子发射计算机断层(PET)是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术,它为临床诊断和治疗提供全新的手段。PET所用回旋加速器示意如图所示,其中D1和D2是置于高真空中的两个中空半圆金属盒,两半圆盒间的缝隙距离为d,在左侧金属盒D1圆心处放有粒子源A,匀强磁场的磁感应强度为B。正电子质量为m,电荷量为q。若正电子从粒子源A进入加速电场时的初速度忽略不计,加速正电子时电压U的大小保持不变,不考虑正电子在电场内运动的过程中受磁场的影响,不计重力。求:
(1)正电子第一次被加速后的速度大小v1;
(2)正电子第n次加速后,在磁场中做圆周运动的半径r;
(3)若希望增加正电子离开加速器时的最大速度,请提出一种你认为可行的改进办法!
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如图,半径为a的内圆A是电子发射器,其金属圆周表圆各处可沿纸面内的任意方向发射速率为v的电子;外圆C为与A同心的金属网,半径为a。不考虑静电感应及电子的重力和电子间的相互作用,已知电子质量为m,电量为e。
(1)为使从C射出的电子速率达到3v,C、A间应加多大的电压U;
(2)C、A间不加电压,而加垂直于纸面向里的匀强磁场。
①若沿A径向射出的电子恰好不从C射出,求该电子第一次回到A时,在磁场中运动的时间t;
②为使所有电子都不从C射出,所加磁场磁感应强度B应多大。
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(15分)真空中有一半径为r的圆柱形匀强磁场区域,磁场方向垂直于纸面向里,Ox为过边界上O点的切线,如图所示,从O点在纸面内向各个方向发射速率均为v0的电子,设电子间相互作用忽略,且电子在磁场中偏转半径也为r.已知电子的电量为e,质量为m.
(1)圆柱形区域匀强磁场的磁感应强度大小为多少?
(2)速度方向与Ox方向夹角成90°的电子,在磁场中的运动时间为多少?
(3)在x轴上有一点p,距O点的距离为3r,要使从O点发射的速率均为v0的电子,从磁场边界出来后都能够汇聚到p点,请在图中虚线MN右侧添加一个匀强磁场,并说明磁感应强度大小和方向及分布情况。
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氢原子的能级图如图所示。一群处于量子数n=4的能态的氢原子,若向低能态跃迁,则:
(1)氢原子至多可发射几种频率的光子?
(2)氢原子由量子数n=4的能级跃迁到n=2的能级时辐射光子的能量是多少电子伏?
(3)用(2)中的光子照射下表中几种金属。发生光电效应时,逸出的光电子的初动能最大值为多少电子伏?
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氢原子能级图如图所示,氢原子质量为mH=1.67×10-27kg。设原来处于静止状态的大量激发态氢原子处于n=5的能级状态。
(1)求氢原子由高能级向低能级跃迁时,可能发射出多少种不同频率的光;
(2)若跃迁后光子沿某一方向飞出,且光子的动量可以用表示(h为普朗克常量,v为光子频率,c=3×108m/s),忽略氢原子的动能变化,求发生电子跃迁后氢原子的最大反冲速率。(保留三位有效数字)
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如图所示,一个理想边界为PQ、MV的足够大的匀强磁场区域,宽度为d,磁场方向垂直纸面向里。O点处有一体积可忽略的电子发射装置,能够在纸面所在平面内向磁场内各个方向连续、均匀地发射速度大小相等的电子,当电子发射速率为v0时,所有电子恰好都不能从MN边界射出磁场,则当电子发射速率为4v0时( )
A. 电子的运动半径为4d
B. 从MN边界射出的电子数占总电子数的三分之二
C. MN边界上有电子射出的总长度为2d
D. 电子在磁场中运动的最长时间为
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如图所示的装置放置在真空中,炽热的金属丝可以发射电子,金属丝和竖直金属板之间加一电压U1=2500V,发射出的电子被加速后成为高速电子,从金属板上的小孔S射出.装置右侧有两个相同的平行金属极板水平正对放置,板长l=6.0cm,相距d=2.0cm,两极板间加以电压U2=200V的偏转电场.从小孔S射出的电子沿平行于板面的方向由极板左端中间位置射入偏转电场,之后从偏转电场右侧射出.已知电子的比荷为=1.8×1011C/kg,设电子刚离开金属丝时的速度为0,忽略金属极板边缘对电场的影响,不计电子受到的重力.求:
(1)电子射入偏转电场时的速度v;
(2)电子射出偏转电场时在竖直方向上的侧移量y;
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(8分)(2014秋•太原期中)如图的装置放置在真空中,炽热的金属丝可以发射电子(初速为零),金属丝和竖直金属板之间加以电压U1,发射出的电子被加速后,从金属板上的小孔S射出.装置右侧有两个相同的平行金属极板水平正对放置,板长为l,相距为d,两极板间加以电压U2的偏转电场.从小孔S射出的电子恰能沿平行于板面的方向由极板左端中间位置射入偏转电场.已知电子的电荷量e,质量为m,忽略金属极板边缘对电场的影响,不计电子受到的重力.求:
(1)电子射入偏转电场时的速度;
(2)电子射出偏转电场时在竖直方向上的侧移量y.
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