摘要:17.如图3-106所示为测量某种离子的荷质比的装置.让中性气体分子进入电离室A.在那里被电离成离子.这些离子从电离室的小孔飘出.从缝S1进入加速电场被加速.然后让离子从缝S2垂直进入匀强磁场.最后打在底片上的P点.已知加速电压为U.磁场的磁感应强度为B.缝S2与P之间的距离为a.离子从缝S1进入电场时的速度不计.求该离子的荷质比q/m. 18.示波器是一种多功能电学仪器.可以在荧光屏上显示出被检测的电压波形.它的工作原理等效成下列情况:真空室中电极K发出电子.经过电压为U1的加速电场后.由小孔S沿水平金属板A.B间的中心线射入板中.板长L.相距为d,在两板间加上如图乙所示的正弦交变电压.前半个周期内B板的电势高于A板的电势.电场全部集中在两板之间.且分布均匀.在每个电子通过极板的极短时间内.电场视作恒定的.在两极板右侧且与极板右端相距D处有一个与两板中心线垂直的荧光屏.中心线正好与屏上坐标原点相交.当第一个电子到达坐标原点O时.使屏以速度v沿-x方向运动.每经过一定的时间后.在一个极短时间内它又跳回到初始位置.然后重新做同样的匀速运动.(已知电子的质量为m.带电量为e.不计电子重力)求: 图3-107 (1)电子进入AB板时的初速度, (2)要使所有的电子都能打在荧光屏上.图乙中电压的最大值U0需满足什么条件? (3)要使荧光屏上始终显示一个完整的波形.荧光屏必须每隔多长时间回到初始位置?计算这个波形的峰值和长度.在如图3-107丙所示的x-y坐标系中画出这个波形.
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在真空中,半径为r=3×10-2 m 的圆形区域内有匀强磁场,方向如图3-2-2 所示,磁感应强度B=0.2 T,一个带正电的粒子,以初速度v0=106 m /s从磁场边界上直径ab的一端a射入磁场,已知该粒子的比荷=108 C /kg,不计粒子重力,则:
图
(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径是多少?
(2)若要使粒子飞离磁场时有最大偏转角,求入射时v0方向与ab的夹角θ及粒子的最大偏转角α.
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已知电子的质量m=9.1×10-31 kg ,电荷量e=1.6×10-19 C ,它以初速度v0=3.0×106 m /s 沿着与场强垂直的方向射入宽度l=6.0×10-2 m 的匀强电场中,场强大小为E=2×103 N/C,方向如图18-1-9 所示.求:
图
(1)电子在电场中的运动时间;
(2)电子射离电场时速度的大小和方向;
(3)电子飞离电场时发生的侧移量y.
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如图15-7-8 所示,真空室内存在匀强磁场,磁场方向垂直于图中纸面向里,磁感应强度的大小B=0.60 T.磁场内有一块平面感光直板ab,板面与磁场方向平行.在距ab的距离为t=16 cm 处,有一个点状的α放射源S,它向各个方向发射α粒子,α粒子的速度都是v=3.0×106 m /s.已知α粒子的电荷与质量之比=5.0×107 C /kg.现只考虑在图纸平面中运动的α粒子,求ab上被α粒子打中的区域的长度.(α粒子带正电)
图
一组太空人乘坐太空穿梭机,去修理位于离地球表面6.0×105 m的圆形轨道上的哈勃太空望远镜H.机组人员使穿梭机S进入与H相同的轨道并关闭助推火箭,而望远镜则在穿梭机前方数千米处.如图5-4-5所示,设G为引力常量而M为地球质量(已知地球半径为6.4×106 m).
图5-4-5
(1)在穿梭机内,一质量为70 kg的太空人的视重是多少?
(2)计算轨道上的重力加速度及穿梭机在轨道上的速率和周期.
(3)穿梭机须首先进入半径较小的轨道,才有较大的角速度追上望远镜,试判断穿梭机要进入较低轨道时应在原轨道上加速还是减速.说明理由.
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如图11-4-15所示,电子源每秒钟发射2.5×1015个电子,电子以v0=8.0×106 m/s的速度穿过P板上的A孔,从M、N两平行板正中央进入两板间,速度方向平行于板M且垂直于两极板间的匀强磁场,两极板MN间电压始终为UMN=80.0 V,两极板间距离d=1.00×10-3 m.电子在板M、N间做匀加速直线运动后进入C、D两平行板组成的已充电的电容器中,电容器电容为8.0×10-8 F,电子打到D板后就留到D板上.在t1=0时刻,D板电势较C板的电势高818 V,在t2=T时刻,开始有电子打到M板上,已知电子质量M=9.1×10-31 kg,电荷量e=1.6×10-19 C,两板C、P均接地,电子间不会发生碰撞(忽略电子所受的重力):求:
图11-4-15
(1)两极板MN间匀强磁场的磁感应强度B;
(2)T时刻打到M板上每个电子的动能Ek(以eV为单位);
(3)最终到达D板的电子数n;
(4)在CD间的电压变化为600 V时刻,每个电子作用到D板的冲量I.
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