题目内容

在图甲所示的装置中，粒子源A产生的初速度为零、比荷为的正粒子沿轴线进入一系列共轴且长度依次增加的金属圆筒，奇数和偶数筒分别连接在图乙所示的周期为T、最大值为U0的矩形波电源两端，t=0时刻粒子进入第一个电场加速，粒子在每个筒内做匀速直线运动的时间等于T，在相邻两筒之间被电场加速（加速时间不计）。粒子离开最后一个圆筒后垂直于竖直边界OE进入磁感应强度为B的匀强磁场，最后从OF边射出。（不计粒子所受重力）
(1)求粒子在第n个筒内的速率及第n个筒的长度；
(2)若有N个金属筒，求粒子在磁场中做圆周运动的半径；
(3)若比荷为的粒子垂直于OF边射出，要使比荷为的粒子也能垂直于OF边从同一点S以相同速度射出，求 此时所加电源电压最大值U'以及磁感应强度的大小B'。
解：
(1)设粒子在第n个筒内的速度为vn，根据动能定理解得
设第n个筒的长度为Ln，Ln=；
(2)设粒子在磁场中做圆周运动的半径为R，根据
有；
(3)要使比荷为的粒子加速后也获得vN的速度，设比荷为的粒子的加速电压为U'
则
解得
设比荷为的粒子在磁场中做圆周运动的半径为R'，要使比荷为的粒子在磁场中同样在S点射出有
解得。
练习册系列答案
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在图甲所示的装置中，K为一金属板，A为金属电极，都密封在真空的玻璃管中，W为由石英片封盖的窗口，单色光可通过石英片射到金属板K上，E为输出电压可调的直流电流，其负极与电极A相连，A是电流表，实验发现，当用某种频率的单色光照射K时，K会发出电子（光电效应），这时，即使A、K之间的电压等于零，回路中也有电流．当A的电势低于K时，而且当A比K的电势低到某一值Uc时，电流消失，Uc称为截止电压，当改变照射光的频率ν，截止电压Uc也将随之改变，其关系如图乙所示，如果某次实验我们测出了画出这条图线所需的一系列数据，又知道了电子电量，则（　　）
（2007?南京二模）将力传感器连接到计算机上就可以测量迅速变化的力的大小．在图甲所示的装置中，可视为质点的小滑块沿固定的光滑半球形容器内壁在竖直平面的AB之间往复运动，OA、OB与竖直方向之间的夹角相等且都为θ（θ＜10°）．某次实验，用力传感器测得滑块对器壁的压力大小F随时间t变化的曲线如图乙所示，图中t=0时，滑块从A点开始运动．试根据力学规律和题中（包括图中）所给出的信息．求：

（1）压力大小F随时间t变化的周期与小滑块运动的周期之比；
（2）容器的半径和小滑块的质量；
（3）小滑块运动过程中的最大动能．
（g取10m/s2）

（15分）将力传感器连接到计算机上就可以测量迅速变化的力的大小。在图甲所示的装置中，可视为质点的小滑块沿固定的光滑半球形容器内壁在竖直平面的之间往复运动，、与竖直方向之间的夹角相等且都为（<10°）。某次实验，用力传感器测得滑块对器壁的压力大小随时间变化的曲线如图乙所示，图中=0时，滑块从点开始运动。试根据力学规律和题中（包括图中）所给出的信息。（取10m/s2）求：

（1）压力大小随时间变化的周期与小滑块运动的周期之比；

（2）容器的半径和小滑块的质量；

（3）小滑块运动过程中的最大动能。

将测力传感器连接到计算机上就可以测量迅速变化的力的大小。在图甲所示的装置中，可视为质点的小滑块沿固定的光滑半球形容器内壁在竖直平面的之间往复运动，、与竖直方向之间的夹角相等且都为（<10°）。某次实验，用测力传感器测得滑块对器壁的压力大小随时间变化的曲线如图乙所示，图中=0时，滑块从点开始运动。试根据力学规律和题中（包括图中）所给出的信息。求：

（1）压力大小随时间变化的周期与小滑块运动的周期之比；

（2）容器的半径和小滑块的质量；

（3）小滑块运动过程中的最大动能。（取10m/s2）

图甲                                 图乙

在图甲所示的装置中，K为一金属板，A为金属电极，都密封在真空的玻璃管中，W为由石英片封盖的窗口，单色光可通过石英片射到金属板K上，E为输出电压可调的直流电流，其负极与电极A相连，A是电流表，实验发现，当用某种频率的单色光照射K时，K会发出电子（光电效应），这时，即使A、K之间的电压等于零，回路中也有电流．当A的电势低于K时，而且当A比K的电势低到某一值Uc时，电流消失，Uc称为截止电压，当改变照射光的频率，截止电压Uc也将随之改变，其关系如图乙所示，如果某次实验我们测出了画出这条图线所需的一系列数据，又知道了电子电量，则

A.可得该金属的极限频率     B.可求得该金属的逸出功

C.可求得普朗克常量         D.可求得电子的质量                

 

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