题目内容

如图所示,在沿水平方向的匀强电场中有一固定点O,用一根长度为L=0.40m的绝缘细线把质量为m=0.20kg,带有正电荷的金属小球悬挂在O点,电荷量q = 0.5C小球静止在B点时,细线与竖直方向的夹角为θ=37°.现将小球拉至位置A使细线水平后由静止释放,求:
(1)匀强电场的场强大小;
(2)小球通过最低点C时细线对小球的拉力大小.
(取g = 10m/s2,sin37°=0.60,cos37°=0.80)
(1)取小球为研究对象,静止时
 = tanθ                  
解得:E=3N/C                ②
(2)小球从A到C的运动过程由动能定理得:
mgL –EqL = mv2              ③
到达最低点时竖直方向由牛顿第二定律得:
FT-mg = m                  ④
解得:FT =" 3mg-2qE" =" 3N          " ⑤
评分标准:①③④每式2分,其余每式l分
练习册系列答案
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(18分)
示波管是示波器的核心部分,它主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成,如图14甲所示。电子枪具有释放电子并使电子聚集成束以及加速的作用;偏转系统使电子束发生偏转;电子束打在荧光屏上形成光迹。这三部分均封装于真空玻璃壳中。已知电子的电荷量=1.6×10C,质量=0.91×10kg,电子所受重力及电子之间的相互作用力均可忽略不计,不考虑相对论效应。
(1)电子枪的三级加速可简化为如图14乙所示的加速电场,若从阴极逸出电子的初速度可忽略不计,要使电子被加速后的动能达到16×10J,求加速电压为多大;
(2)电子被加速后进入偏转系统,若只考虑电子沿Y(竖直)方向的偏转情况,偏转系统可以简化为如图14丙所示的偏转电场。偏转电极的极板长=4.0cm,两板间距离=1.0cm,极板右端与荧光屏的距离=18cm,当在偏转电极上加的正弦交变电压时,如果电子进入偏转电场的初速度,求电子打在荧光屏上产生亮线的最大长度;
(3)如图14甲所示,电子枪中灯丝用来加热阴极,使阴极发射电子。控制栅极的电势比阴极的电势低,调节阴极与控制栅极之间的电压,可控制通过栅极电子的数量。现要使打在荧光屏上电子的数量增加,应如何调节阴极与控制栅极之间的电压。电子枪中三个阳极除了对电子加速外,还共同完成对电子的聚焦作用,其中聚焦电场可简化为如图14丁所示的电场,图中的虚线是该电场的等势线。请简要说明聚焦电场如何实现对电子的聚焦作用。

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