题目内容

图1中B为电源，电动势ε=27V，内阻不计．固定电阻R1=500Ω，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l1=8.0×10-2 m，两极板的间距d=1.0×10-2m．S为屏，与极板垂直，到极板的距离l2=0.16m．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AA′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v=8.0×106m/s连续不断地射入C．已知电子电量e=1.6×10-19C，电子质量m=9×10-31kg．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．
（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．）

【答案】分析：（1）由电路图可知，两电阻串联，电容器与R1并联，则电容器两端的电势差即为R1两端的电压；由闭合电路欧姆定律可求得电势差，可求得粒子的偏转加速度，由水平距离可求得时间，则由位移公式可求得偏转位移，判断粒子能否飞出极板，若能飞出，飞出后粒子做匀速直线运动，由运动的合成与分解知识可求得粒子在竖直方向上的分量，则可求得粒子在竖直方向总的偏转位移；
（2）因（1）问中得出了在电场中偏转位移及在电场之外部分偏转位移的表达式，故将R1的不同值代入，即可求得最后的偏转位移，则可得出位移图象．
解答：解：（1）设电容器C两板间的电压为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
y1=4.8×10-3m   （7）
由此可见y1＜，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方向移动的距离为了y2
v=at1     （8）（9）
y2=vt2    （10）
由以上有关各式得
y2=（11）代入数据得
y2=1.92×10-2m   （12）
由题意y=y1+y2=2.4×10-2m  （ 13）
（2）由式6可求得在a和c时粒子在电场中的偏转位移，则可知当光照a时，电子打在极板上，无粒子打在屏中；
当光照在c上时，由式6、11和13可求得粒子在屏上偏转的距离，故答案如图所示．

点评：本题中因第二问中的计算全是重复第一小问的过程，故不要求再列出计算过程，只要能将第一问中的结果用电阻表示出来，则只需代入数据即可求出；因此我们在物理学习中要注意中间尽量不要代入数据，应是根据公式解出最后的表达式后再代数计算．
练习册系列答案
相关题目
（一） 一组同学在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，用正确的操作方法，测定了6组摆长L和周期T的对应值．为了求出当地的重力加速度g，4位同学提出了4种不同的处理方法：
A．从测定的6组对应值中任意选取1组，用公式g=
4π2L 
T2
求出g作为测量值．
B．先分别求出6个L值的平均值
.
L
 和6个T值的平均值
.
T
，再用公式g=4π2 
.
L
.
T
2
求出g作为测量值．
C．先分别用6组L．T的对应值，用公式g=4π2L/T2求出6个对应的g值，再求这6个的平均值作为测量值．
D．在坐标纸上作出T2-L图象，从图中计算出图线的斜率k，根据g=
π2
k
求出g作为测量值．
你认为以上4种方法中，错误的是哪一种
B
B
 （填代号即可），其余正确方法中，偶然误差最小的是
D
D
（填代号即可）
（二）某兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率，进行了如下实验：
①用天平测出电动小车的质量为0.4kg；
②将电动小车．纸带和打点计时器按如图甲所示安装；
③接通打点计时器（其打点时间间隔为0.02s）；
④使电动小车以额定功率加速运动，达到最大速度一段时间后关闭小车电源，待小车静止时再关闭打点计时器（设小车在整个过程中所受的阻力恒定）．
在上述过程中，打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图乙所示．
请你分析纸带数据，回答下列问题：
①该电动小车运动的最大速度为
1.50
1.50
m/s；
②该电动小车的额定功率为
1.20
1.20
W．
（1）用游标为20分度的卡尺测量其长度如图1，由图1可知其长度为
50.15
50.15
mm；用螺旋测微器测量其直径如图，由图1可知其直径为
4.700
4.700
mm；

（2）在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所用电源频率为50HZ，当地重力加速度的值为9.80m/s2，测得所用重物的质量为1.00kg．甲、乙、丙三学生分别用同一装置打出三条纸带，量出各纸带上第1、2两点间的距离分别为0.12cm，0.19cm和0.25cm，可见操作上有错误的是学生
丙
丙
，错误操作
是先放开纸带后接通电源
是先放开纸带后接通电源
．
若按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得连续三点A，B，C到第一个点的距离如图2所示（相邻计数点时间间隔为0.02s），从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量是△EP=
0.94
0.94
，此过程中物体动能的增加量是△EK
0.84
0.84
（取g=9.8m/s2）；
（3）如图3所示气垫是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在轨道上，滑块在轨道上的运动可视为没有摩擦．我们可以用带竖直挡板C和D的气垫轨道以及滑块A和B来验证动量守恒定律，实验装置如图所示（弹簧的长度忽略不计），采用的实验步骤如下：
a．调整气垫轨道，使导轨处于水平；
b．在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上；
c．按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块A、B运动时间的计数器开始工作，当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时，记下滑块A、B分别到达挡板C、D的运动时间t1和t2；
d．用刻度尺测出滑块A的左端至C挡板的距离L1、滑块B的右端到D挡板的距离L2．
①试验中还应测量的物理量是
滑块A、B的质量mA、mB．
滑块A、B的质量mA、mB．
；
②利用上述过程测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是
mA
L1
t1
=mB
L2
t2
，
mA
L1
t1
=mB
L2
t2
，
；
③利用上述实验数据导出的被压缩弹簧的弹性势能的表达式是
1
2
mA(
L1
t1
)2+
1
2
mB(
L2
t2
)2，
1
2
mA(
L1
t1
)2+
1
2
mB(
L2
t2
)2，
．
（1）某同学用游标为20分度的卡尺测量一薄金属圆板的直径D，用螺旋测微器测量其厚度d，示数如图所示．由图可读出D=
50.80
50.80
mm，d=
3.774
3.774
mm．
（2）用图甲所示的实验装置做“研究平抛物体的运动”实验．
①对于实验的操作要求，下列说法正确的是
AD
AD

A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下
B．斜槽轨道必须光滑
C．斜槽轨道末端可以不水平
D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些
E．为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来
②根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹．部分运动轨迹如图乙所示．图中水平方向与竖直方向每小格的长度均为l，P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点，P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等．若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运动，重力加速度为g．可求出小球从P1运动到P2所用的时间为
2
l
g
2
l
g
，小球抛出后的水平速度为
3
gl
3
gl
．
⑤
（3）兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率，进行了如下实验：
①用天平测出电动小车的质量为0.4kg；
②将电动小车、纸带和打点计时器按如图1所示安装；
③接通打点计时器（其打点周期为0.02s）；
④使电动小车以额定功率加速运动，达到最大速度一段时间后关闭小车电源，待小车静时再关闭打点计时器（设小车在整个过程中小车所受的阻力恒定）．
在上述过程中，打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图2所示．请你分析纸带数据，回答下列问题（计算结果取三位有效数字）：
（1）该电动小车运动的最大速度为
1.50
1.50
m/s；
（2）该电动小车被关闭电源后加速度大小为
2.00
2.00
m/s2；
（3）该电动小车的额定功率为
1.20
1.20
W．
（2013?泸州一模）（1）估测手上抛石块所做的功
已知将一个物体竖直向上抛出，如果忽略空气阻力，物体向上运动到最高点的时间与从最高点落回到抛出点经历的时间相等．如果用手急速竖直向上抛出小石块时，估测手对石块所做的功．
a．需要的测量仪器是
天平
天平
和
秒表
秒表
．
b．需要测量的物理量是：
物体的质量m
物体的质量m
，
物体从抛出到落回抛出点的总时间t
物体从抛出到落回抛出点的总时间t
．
c．手对石块所做功的表达式为W=
1
8
m
g
2
 
t
2
 
1
8
m
g
2
 
t
2
 
．
（2）测某一小型电动机的内阻R
如图1所示，在铁架台上端固定一小型直流电动机，下端固定一打点计时器．电动机连接的电路如图2所示，已知电源电动势为E，内阻为r，保护电阻为R0，电动机上系一细绳，绳上连接一个物体，物体下栓一纸带，纸带通过打点计时器并打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，算出物体匀速运动的速度，g取10m/s2

①按图所示安装好实验装置，在实验过程中，打点计时器的两个限位孔要在竖直方向上．
②使用电火花打点计时器（所用交流电的频率为50Hz），正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图3所示，每个记数点间还有4个点未画出．则物体运动的速度v=
0.26
0.26
m/s．
③要测出小型电动机的内阻，还必须要测出
物体质量m
物体质量m
 和
电流表的示数I
电流表的示数I
．（请写出物理量和相应的字母）
④小型电动机的内阻R=
EI
-I
2
 
(r+
R
 
0
)-mgv
I
2
 
EI
-I
2
 
(r+
R
 
0
)-mgv
I
2
 
（用题中所给已知量和所测量的字母表示）．
（1）某兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率，进行了如下实验：
①用天平测出电动小车的质量为0.4kg；
②将电动小车、纸带和打点计时器按如图1甲所示安装；
③接通打点计时器（其打点周期为0.02s）；
④使电动小车以额定功率加速运动，达到最大速度一段时间后关闭小车电源，待小车静止时再关闭打点计时器（设小车在整个过程中小车所受的阻力恒定）．
在上述过程中，打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图1乙所示．
请你分析纸带数据，回答下列问题：
A．该电动小车运动的最大速度为
 
m/s；
B．该电动小车的额定功率为
 
W．
（2）利用如图2所示电路测量一量程为300mV的电压表的内阻Rv，Rv约为300Ω．某同学的实验步骤如下：
①按电路图正确连接好电路，把滑动变阻器R的滑片P滑到a端，闭合电键S2，并将电阻箱R0的阻值调到较大；
②闭合电键S1，调节滑动变阻器滑片的位置，使电压表的指针指到满刻度；
③保持电键S1闭合和滑动变阻器滑片P的位置不变，断开电键S2，调整电阻箱R0的阻值大小，使电压表的指针指到满刻度的一半；读出此时电阻箱R0的阻值，即等于电压表内阻Rv．
实验所提供的器材除待测电压表、电阻箱（最大阻值999.9Ω）、电池（电动势约1.5V，内阻可忽略不计）、导线和电键之外，还有如下可供选择的实验器材：
A．滑动变阻器：最大阻值150Ω
B．滑动变阻器：最大阻值10Ω
C．定值电阻：阻值约20Ω
D．定值电阻：阻值约200Ω
根据以上设计的实验方法，回答下列问题：
①为了使测量比较精确，从可供选择的实验器材中，滑动变阻器R应选用
 
．定值电阻R′应选用
 
（填序号）
②对于上述测量方法，从实验原理分析可知，在测量无误的情况下，实际测出的电压表内阻的测量值R测
 
真实值RV（填“大于”、“小于”或“等于”），且在其他条件不变的情况下，若Rv越大，其测量值R测的误差就越
 
（填“大”或“小”）．
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