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如图所示是测定光电效应产生的光电子荷质比的简要实验原理图。两块平行板相距为d,其中N为金属板,受紫外线照射后将发射出沿不同方向运动的光电子形成电流,从而引起电流计指针偏转。若调节R逐渐增大板间电压,可以发现电流逐渐减小,当电压表示数为U是,电流恰好为零,切断开关,在MN间加上垂直与纸面的匀强磁场,逐渐增大磁感应强度,也能使电流为零。当磁感应强度为B时,电流恰好为零。求光电子的荷质比e/m。
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电流恰好为零,表明从N板发出电子不能达到M板
接通S,光电子从金属板N发出向M运动过程中,电场力做负功。设从N发出的光电子的最大处速度为
v
,电压表示数为U时,电流恰好为零,则有Ue=
mv
2
,切断开关,在M N间加上垂直于纸面的匀强磁场,则光电子在板间做圆周运动,其运动规律为
Bqv
=
,其中,平行于极板方向射出的电子向上的距离最大,即当
d
=2
r
时,光电子恰好不能达到M板,电流恰好为零。
综合上述各式得
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(1)指出哪个区域是电场、哪个区域是磁场以及电场和磁场的方向;
(2)求电场强度的大小;
(3)求电荷第三次经过
x
轴的位置。
如图甲是一种自由电子激光器的原理示意图。经电场加速后的高速电子束,射入上下排列着许多磁铁的管中。相邻两块磁铁的极性是相反的。电子在垂直于磁场的方向上摆动着前进,电子在摆动的过程中发射出光子。管子两端的反射镜(图中未画出)使光子来回反射,光子与自由电子发生相互作用,使光子能量不断增大,从而产生激光输出。
(1)若该激光器发射激光的功率为
P
= 6.63×10
9
W,激光的频率为
υ
= 1.0×10
16
Hz。则该激光器每秒发出多少个激光光子?(普朗克常量
= 6.63×10
-
34
J·s)
(2)若加速电压
U
=1.8×10
4
V,取电子质量
= 9×10
-
31
kg,电子电荷量
e
=1.6×10
-
19
C。每对磁极间的磁场可看作匀强磁场,磁感应强度为
B
= 9×10
-
4
T。每个磁极的左右宽度为
L
="30" cm,厚度为2
L
。忽略左右磁极间的缝隙距离,认为电子在磁场中运动的速度大小不变。电子经电场加速后,从上下磁极间缝隙的正中间垂直于磁场方向射入第1对磁极的磁场中,电子一共可通过几对磁极?在图乙的俯视图中,画出电子在磁场中运动轨迹的示意图(尺寸比图甲略有放大)。
如图所示,建立
xOy
坐标系,两平行极板
P
、
Q
垂直于
y
轴且关于
x
轴对称,极板长度和板间距均为
l
,两板间电压大小为
U
;第一、四象限有磁感应强度为
B
的匀强磁场,方向垂直于
xOy
平面向里。位于极板左侧的粒子源沿
x
轴向右发射一个质量为
m
、电量为+
q
、重力不计的带电粒子,带电粒子恰好经极板边缘射入磁场。上述
m
、
q
、
l
、
U
、
B
为已知量。(不考虑极边缘的影响)。求
(1)粒子从粒子源射出时的速度大小。
(2)带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期。
如图所示,在Y轴右边,有一方向垂直于XOY平面向里的匀强磁场,直线x=d为其右边界,磁感应强度为B;在Y轴的左边为一沿+Y方向的匀强电场,直线x=-d为其左边界,电场强度为E。两个带正电的相同的粒子以同样的速率从O点分别沿X轴正方向和负方向射入磁场和电场,当它们离开磁场和电场时,速度方向均发生了θ角的偏转,不计粒子的重力,试求粒子从O点射入时速度的大小
如图所示,O
xyz
坐标系的y轴竖直向上,坐标系所在的空间存在匀强电场和匀强磁场,电场方向与
x
轴平行。从y轴上的M点(0,H,0)无初速度释放一个质量为m,电荷量为q的带负电的小球,它落在
xz
平面上的N (
l
,0,b)点(
l
>0,b>O).若撤去磁场则小球落在
xz
平面上的P(
l
,0,0)点.已知重力加速度大小为g.
(1)已知匀强磁场方向与某个坐标轴平行,请确定其可能的具体方向;
(2)求出电场强度的大小;
(3)求出小球落至N点时的速率.
如图所示,空间分布着图示的匀强电场E(宽为L)和匀强磁场B,一带电粒子质量为m,电量为q,(不计重力)从A点由静止释放后经电场加速后进入磁场,穿过中间磁场进入右边磁场后能按某一路径再返回A点而重复前述过程.求中间磁场的宽度d和粒子的运动周期(虚线为磁场分界线,并不表示有什么障碍物)
如图所示,带负电的液滴以速度v垂直射入方向一致的水平匀强磁场和匀强电场区域,则液滴可能做( )
A.匀速直线运动
B.匀变速直线运动
C.匀变速曲线运动
D.匀速圆周运动
、如图所示的两平行金属板间存在着匀强电场和匀强磁场(磁场未画出).金属板长为L,一带电粒子从两板正中沿平行于金属板的方向,以初速v
0
射入,粒子的质量为m,电量为q,电场强度大小为E,方向如图.
(1)要使带电粒子沿直线通过场区,磁感强度的方向和大小如何?
(2)这时撤去电场而保留磁场,如果带电粒子不会与金属板相撞,而是从右侧飞离场区,那么带电粒子通过场区的过程中,将偏移多大距离?
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