高三物理解答题中等难度题
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图为汤姆生在1897年测量阴极射线(电子)的比荷时所用实验装置的示意图。K为阴极,A1和A2为连接在一起的中心空透的阳极,电子从阴极发出后被电场加速,只有运动方向与A1和A2的狭缝方向相同的电子才能通过,电子被加速后沿00’方向垂直进人方向互相垂直的电场、磁场的叠加区域。磁场方向垂直纸面向里,电场极板水平放置,电子在电场力和磁场力的共同作用下发生偏转。已知圆形磁场的半径为r,圆心为C。
某校物理实验小组的同学们利用该装置,进行了以下探究测量:
第一步:调节两种场的强弱。当电场强度的大小为E,磁感应强度的大小为B时,使得电子恰好能够在复合场区域内沿直线运动。
第二步:撤去电场,保持磁场和电子的速度不变,使电子只在磁场力的作用下发生偏转,打在荧屏上出现一个亮点P,通过推算得到电子的偏转角为α(CP与OO′下之间的夹角)。求:(1)电子在复合场中沿直线向右飞行的速度;
(2)电子的比荷;
(3)有位同学提出了该装置的改造方案,把球形荧屏改成平面荧屏,并画出了如图18的示意图。已知电场平行金属板长度为L1, 金属板右则到荧屏垂直距离为L2。实验方案的第一步不变,可求出电子在复合场中沿直线向右飞行的速度。第二步撤去磁场,保持电场和电子的速度不变,使电子只在电场力的作用下发生偏转,打在荧屏上出现一个亮点P,通过屏上刻度可直接读出电子偏离屏中心点的距离。同样可求出电子的比荷。
请你判断这一方案是否可行?并说明相应的理由。
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(18分)下图为汤姆生在1897年测量阴极射线(电子)的荷质比时所用实验装置的示意图。K为阴极,A1和A2为连接在一起的中心空透的阳极,电子从阴检发出后被电场加速,只有运动方向与A1和A2的狭缝方向相同的电子才能通过,电子被加速后沿方向垂直进入方向互相垂直的电场、磁场的叠加区域。磁场方向垂直纸面向里,电场极板水平放置,电子在电场力和磁场力的共同作用下发生偏转。已知圆形磁场的半径为R,圆心为C。
某校物理实验小组的同学们利用该装置,进行了以下探究测量:
首先他们调节两种场强的大小:当电场强度的大小为E,磁感应强度的大小为B时,使得电子恰好能够在复合场区域内沿直线运动;然后撤去电场,保持磁场和电子的速度不变,使电子只在磁场力的作用下发生偏转,打要荧屏上出现一个亮点P,通过推算得到电子的偏转角为α(即:之间的夹角)。若可以忽略电子在阴极K处的初速度,则:
(1)电子在复合场中沿直线向右飞行的速度为多大?
(2)电子的比荷为多大?
(3)利用上述已知条件,你还能再求出一个其它的量吗?若能,请指出这个量的名称。
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1897年,汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定,它的本质是带负电的粒子流并求出了这种粒子的比荷,图为汤姆孙测电子比荷的装置示意图。在真空玻璃管内,阴极K发出的电子经阳极A与阴极K之间的高电压加速后,形成细细的一束电子流,沿图示方向进入两极板C、D间的区域。若两极板C、D间无电压,电子将打在荧光屏上的O点,若在两极板间施加电压U,则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P点;若再在极板间施加磁感应强度大小为B的匀强磁场,则电子在荧光屏上产生的光点又回到O点,已知极板的长度L1=5.00cm,C、D间的距离d=1.50cm,极板的右端到荧光屏的距离L2=10.00cm,U=200V,B=6.3×10-4T,P点到O点的距离Y=3.0cm。求:
(1)判断所加磁场的方向;
(2)电子经加速后射入极板C、D的速度v;
(3)电子的比荷(结果保留三位有效数字)。
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1897年,汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定,它的本质是带负电的粒子流并求出了这种粒子的比荷,图为汤姆孙测电子比荷的装置示意图。在真空玻璃管内,阴极K发出的电子经阳极A与阴极K之间的高电压加速后,形成细细的一束电子流,沿图示方向进入两极板C、D间的区域。若两极板C、D间无电压,电子将打在荧光屏上的O点,若在两极板间施加电压U,则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P点;若再在极板间施加磁感应强度大小为B的匀强磁场,则电子在荧光屏上产生的光点又回到O点,已知极板的长度L=5.00cm,C、D间的距离d=1.50cm,极板的右端到荧光屏的距离D=10.00cm,U=200V,B=6.3×10-4T,P点到O点的距离Y=3.0cm。求:
(1)判断所加磁场的方向;
(2)电子经加速后射入极板C、D的速度v;
(3)电子的比荷 (结果保留三位有效数字)。
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(18分)下图是汤姆孙用来测定电子比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置示意图,某实验小组的同学利用此装置进行了如下探索:
①真空管内的阴极K发出的电子经加速后,穿过A'中心的小孔沿中心线OP的方向进入到两块水平正对放置的平行极板M和N间的区域。当M和N间不加偏转电压时,电子束打在荧光屏的中心P点处,形成了一个亮点;
②在M和N间加上偏转电压U后,亮点偏离到P1点;
③在M和N之间再加上垂直于纸面向外的匀强磁场,调节磁场的强弱,当磁感应强度的大小为B时,电子在M、N间作匀速直线运动,亮点重新回到P点;
④撤去M和N间的偏转电压U,只保留磁场B,电子在M、N间作匀速圆周运动,亮点偏离到P2点。若视荧光屏为平面,测得P、P2的距离为y。
已知M和N极板的长度为L1,间距为d,它们的右端到荧光屏中心P点的水平距离为L2,不计电子所受的重力和电子间的相互作用。
(1)求电子在M、N间作匀速直线运动时的速度大小;
(2)写出电子在M、N间作匀速圆周运动的轨迹半径r与L1、L2及y之间的关系式;
(3)若已知电子在M、N间作匀速圆周运动的轨迹半径r,求电子的比荷;
(4)根据该小组同学的探索,请提出估算电子比荷的其他方案及需要测量的物理量。
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高三物理填空题中等难度题查看答案及解析
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1897年英国物理学家汤姆生发现了电子并被称为“电子之父”,下列关于电子的说法正确的是( )
A.汤姆生通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论,并求出了阴极射线的比荷
B.汤姆生通过对光电效应的研究,发现了电子
C.电子的质量无法测定
D.汤姆生通过对不同材料的阴极发出的射线做研究,并研究光电效应等现象,说明电子是原子的组成部分,是比原子更基本的物质单元
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