题目内容
图1中B为电源,电动势,内阻不计。固定电阻,R2为光敏电阻。C为平行板电容器,虚线到两极板距离相等,极板长,两极板的间距。S为屏,与极板垂直,到极板的距离。P为一圆盘,由形状相同、透光率不同的三个扇形a、b和c构成,它可绕轴转动。当细光束通过扇形a、b、c照射光敏电阻R2时,R2的阻值分别为1000Ω、2000Ω、4500Ω。有一细电子束沿图中虚线以速度连续不断地射入C。已知电子电量,电子,电子质量。忽略细光束的宽度、电容器的充电放电时间及电子所受的重力。假设照在R2上的光强发生变化时R2阻值立即有相应的改变。(无法处理)
(1)设圆盘不转动,细光束通过b照射到R2上,求电子到达屏S上时,它离O点的距离y。(计算结果保留二位有效数字)。
(2)设转盘按图1中箭头方向匀速转动,每3秒转一圈。取光束照在a、b分界处时t=0,试在图2给出的坐标纸上,画出电子到达屏S上时,它离O点的距离y随时间t的变化图线(0-6s间)。要求在y轴上标出图线最高点与最低点的值。(不要求写出计算过程,只按画出的图线评分。)
(1)设圆盘不转动,细光束通过b照射到R2上,求电子到达屏S上时,它离O点的距离y。(计算结果保留二位有效数字)。
(2)设转盘按图1中箭头方向匀速转动,每3秒转一圈。取光束照在a、b分界处时t=0,试在图2给出的坐标纸上,画出电子到达屏S上时,它离O点的距离y随时间t的变化图线(0-6s间)。要求在y轴上标出图线最高点与最低点的值。(不要求写出计算过程,只按画出的图线评分。)
解:(1)设电容器C两析间的电压为U,电场强度大小为E,电子在极板间穿行时y方向上的加速度大小为a,穿过C的时间为t1,穿出时电子偏转的距离为y1
①, ②,eE=ma ③, ④, ⑤
由以上各式得 ⑥
代入数据得 ⑦
由此可见,电子可通过C
设电子从C穿出时,沿y方向的速度为v,穿出后到达屏S所经历的时间为t2,在此时间内电子在y方向移动的距离为y2
v1=at1 ⑧, ⑨,y2=v1t2 ⑩
由以上有关各式得
代入数据得y2=1.92×10-2 m
由题意y=y1+y2=2.4×10-2 m
(2)图“略”
①, ②,eE=ma ③, ④, ⑤
由以上各式得 ⑥
代入数据得 ⑦
由此可见,电子可通过C
设电子从C穿出时,沿y方向的速度为v,穿出后到达屏S所经历的时间为t2,在此时间内电子在y方向移动的距离为y2
v1=at1 ⑧, ⑨,y2=v1t2 ⑩
由以上有关各式得
代入数据得y2=1.92×10-2 m
由题意y=y1+y2=2.4×10-2 m
(2)图“略”
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