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(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小。
(2)推导出电子的比荷的表达式
解析:(1)当电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时,电子做匀速直线运动,亮点重新回复到中心O点,设电子的速度为
,则
……①
得
……②
即
……③
(2)当极板间仅有偏转电场时,电子以速度
进入后,竖直方向作匀加速运动,加速度为
……④
电子在水平方向作匀速运动,在电场内的运动时间为
……⑤
这样,电子在电场中,竖直向上偏转的距离为
……⑥
离开电场时竖直向上的分速度为
……⑦
电子离开电场后做匀速直线运动,经t2时间到达荧光屏
……⑧
t2时间内向上运动的距离为
……⑨
这样,电子向上的总偏转距离为
……⑩
可解得
……11
例3(全国理综湖南卷19):一直升飞机停在南半球的地磁极上空。该处地磁场的方向竖直向上,磁感应强度为B。直升飞机螺旋桨叶片的长度为l,螺旋桨转动的频率为f,顺着地磁场的方向看螺旋桨,螺旋桨按顺时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为a,远轴端为b,如图2所示。如果忽略a到转轴中心线的距离,用E表示每个叶片中的感应电动势,则( )
A.E=πfl2B,且a点电势低于b点电势
B.E=2πfl2B,且a点电势低于b点电势
C.E=πfl2B,且a点电势高于b点电势
D.E=2πfl2B,且a点电势高于b点电势
解析:螺旋桨叶片旋转切割磁感线产生感应
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源的负极,b相当于电源的正极,即a点电势低
于b点电势。由于从
叶片上各点的速度大小按
的规律呈线性变化,由
。
综上分析可知,选项B正确。
例1(全国理综湖南卷14):现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上,若这些受激氢原子最后都回到基态,
则在此过程中发出的光子总
数是多少?假定处在量子数
为n的激发态的氢原子跃迁
到各较低能级的原子数都是
处在该激发态能级上的原子
总数的
。
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C.1200 D.24 00
解析:1200个氢原子按题设进
行跃迁发出光子的情况如图1所示,即发出光子的总数为N=2200个,故选项A正确。
例2(2004江苏物理10)若原子的某内层电子被电离形成空位,其它层的电子跃迁到该空位上时,会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出来,此电磁辐射就是原子的特征X射线.内层空位的产生有多种机制,其中的一种称为内转换,即原子中处于激发态的核跃迁回基态时,将跃迁时释放的能量交给某一内层电子,使此内层电子电离而形成空位(被电离的电子称为内转换电子).214Po的原子核从某一激发态回到基态时,可将能量E0=1.416MeV交给内层电子(如K、L、M层电子,K、L、M标记原子中最靠近核的三个电子层)使其电离.实验测得从214Po原子的K、L、M层电离出的电子的动能分别为EK=1.323MeV、EL=1.399MeV、EM=1.412MeV.则可能发射的特征X射线的能量为( )
A. 0.013MeV B. 0.017MeV C. 0.076MeV D. 0.093MeV
解析:214Po的原子核从某一激发态回到基态时,若将能量E0=1.416MeV交给K层电子时,使K层电子电离后形成空位,L层或M电子层跃迁到K层时发出X射线的能量分别为
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若将能量E0=1.416MeV交给L层电子时,使L层电子电离后形成空位,M电子层跃迁到L层时发出X射线的能量为
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故正确选项为A、C 。