摘要:如图甲所示.质量和电荷量均相同的带正电的粒子连续从小孔O1进入电压U0=50V的加速电场区.加速后由小孔O2沿竖直放置的平行金属板ab中心线射入金属板间的匀强电场区.然后再进入平行金属板a.b下面的匀强磁场区.最后打到感光片上.已知平行金属板a.b间的距离d=0.15 m.两板间的电压U随时间t变化的随时间变化的U-t图线图线如图乙所示.且a板电势高于b板电势.磁场的上边界MN与金属板ab下端相平.且与O1.O2连线垂直.交点为O.磁场沿水平方向.且与a.b板间的电场方向垂直.磁感应强度B=1.0×10-2 T.带电粒子在匀强磁场区运动.最后打在沿MN水平放置的感光片上.打在感光片上形成一条亮线P1P2.P1到O点的距离x1=0.15 m.P2到O点的距离 x2=0.20 m.电场区可认为只存在于金属板间.带电粒子通过电场区的时间极短.可以认为粒子在这一运动过程中平行金属板a.b间的电压不变.不计粒子受到的重力和粒子间的相互作用力.(1)已知t=0时刻进入平行金属板a.b间的带电粒子打在感光片上的P2点.求带电粒子的比荷q/m,(2)对任何时刻射入平行金属板a.b间的带电粒子.证明其射入磁场时的入射点和打到感光片上的位置之间的距离Dx为定值,

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一、1、C 2、A3、BD 4、D 5、AD 6、B 7、BCD 8、CD

二、实验题:(18分)将答案填在题目的空白处,或者要画图连线。

9、(6分)  C (每空3分)

10、(12分)①ABEF(4分)

②如图所示(4分)

 ③随着导体中的电流增大,温度升高,电阻率增大,电阻增大(4分)

三、本大题共三小题共计54分.解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题.答案中必须明确写出数值和单位

11、(16分)(1)设月球的质量为M,卫星的线速度为,则

             ① 2分

                    ② 2分

由①②两式得

                     ③ 2分

(2)设卫星在A点减速后的速度为

从A到B卫星和月球系统的机械能守恒,所以

              ④ 2分

喷气过程中卫星系统的动量守恒,设喷射出气体的质量为,所以

     ⑤ 3分

由③、④、⑤式解得

    ⑥ 2分

(3)由O点出发在y轴负方向和反方向之间的有向线段都正确(不包括y轴负方向和的反方向)                              ⑦  3分

 

12、(18分)(1) 电荷在电场中做匀减速直线运动,设其在电场中运动的时间为,根据动量定理可知,

解得                   (2分)

O点与直线MN之间的距离             (2分)

(2)当磁场垂直纸面向里时,

  电荷运动的半径               (1分)

  周期                          (1分)

当磁场垂直纸面向外时,

   电荷运动的半径                 (1分)

         周期                 (2分)

根据电荷的运动情况可知,电荷到达挡板前运动的完整周期数为15个,即沿ON运动的距离S=15△d=60cm,最后8cm的距离如图所示,

        (2分)

解得    (2分)

故电荷运动的总时间

       T=

          =             (3分)

13、(20分)(1)设粒子经过加速电场从小孔O2射出时的速度为v0,则依据动能定理    

                  (1分)

当U=0时,粒子以速度v0进入磁场后做匀速圆周运动到达P2点,轨迹半径R0=(2分)

由洛仑兹力公式和牛顿第二定律得                        (1分)

解得带电粒子的比荷=1.0´108 C/kg                          (2分)

(2)设粒子进入磁场时速度方向与O1O的夹角为θ,则速度大小 (2分)

粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径  (1分)

由几何关系得                    (2分)

即Dx与θ无关,为定值。                            (1分)                    

 

 

 

 

(3)由(2)可知,带电粒子在平行金属板a、b间的最大偏移量y= x2- x1=0.05 m,对应的偏转电压U=50 V                                                  (1分)

带电粒子进入平行金属板a、b时的速度

v0==1.0´105 m/s

设偏移量最大的带电粒子离开平行金属板a、b时的速度为v,由动能定理

                                  (1分)

解得      v=m/s                                                

所带电粒子离开平行金属板a、b时的速度偏转角q=arccos=        (1分)

偏移量最大的在磁场中做圆周运动的轨迹对应的圆心角a=           (1分)

在磁场中做圆周运动的时间t1=                                  (1分)

当电压为零时进入磁场的带电粒子在磁场中做圆周运动的时间t2=    (1分)

 

带电粒子在磁场中做圆周运动的周期                 (1分) 

所以,Dt= t1-t2===1.0 ´10-6 s                            (1分)

 

 

 

 

 

 

如图甲所示,质量和电荷量均相同的带正电的粒子连续从小孔O1进入电压U0=50V的加速电场区(初速度可忽略不计),加速后由小孔O2沿竖直放置的平行金属板ab中心线射入金属板间的匀强电场区,然后再进入平行金属板a、b下面的匀强磁场区,最后打到感光片上.已知平行金属板a、b间的距离d=0.15m,两板间的电压U随时间t变化的随时间变化的U-t图线图线如图乙所示,且a板电势高于b板电势.磁场的上边界MN与金属板ab下端相平,且与O1、O2连线垂直,交点为O,磁场沿水平方向,且与a、b板间的电场方向垂直,磁感应强度B=1.0×10-2 T.带电粒子在匀强磁场区运动,最后打在沿MN水平放置的感光片上,打在感光片上形成一条亮线P1P2,P1到O点的距离x1=0.15m,P2到O点的距离 x2=0.20m.电场区可认为只存在于金属板间,带电粒子通过电场区的时间极短,可以认为粒子在这一运动过程中平行金属板a、b间的电压不变,不计粒子受到的重力和粒子间的相互作用力.
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(1)已知t=0时刻进入平行金属板a、b间的带电粒子打在感光片上的P2点,求带电粒子的比荷q/m;(保留两位有效数字)
(2)对任何时刻射入平行金属板a、b间的带电粒子,证明其射入磁场时的入射点和打到感光片上的位置之间的距离△x为定值;
(3)设打到P1点的带电粒子在磁场中运动的时间为t1,打到P2点的带电粒子在磁场中运动的时间为t2,则两时间之差(△t=t1-t2)为多大?(保留两位有效数字)
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如图甲所示,质量和电荷量均相同的带正电的粒子连续从小孔O1进入电压U=50V的加速电场区(初速度可忽略不计),加速后由小孔O2沿竖直放置的平行金属板ab中心线射入金属板间的匀强电场区,然后再进入平行金属板a、b下面的匀强磁场区,最后打到感光片上.已知平行金属板a、b间的距离d=0.15m,两板间的电压U随时间t变化的随时间变化的U-t图线图线如图乙所示,且a板电势高于b板电势.磁场的上边界MN与金属板ab下端相平,且与O1、O2连线垂直,交点为O,磁场沿水平方向,且与a、b板间的电场方向垂直,磁感应强度B=1.0×10-2 T.带电粒子在匀强磁场区运动,最后打在沿MN水平放置的感光片上,打在感光片上形成一条亮线P1P2,P1到O点的距离x1=0.15m,P2到O点的距离 x2=0.20m.电场区可认为只存在于金属板间,带电粒子通过电场区的时间极短,可以认为粒子在这一运动过程中平行金属板a、b间的电压不变,不计粒子受到的重力和粒子间的相互作用力.

(1)已知t=0时刻进入平行金属板a、b间的带电粒子打在感光片上的P2点,求带电粒子的比荷q/m;(保留两位有效数字)
(2)对任何时刻射入平行金属板a、b间的带电粒子,证明其射入磁场时的入射点和打到感光片上的位置之间的距离△x为定值;
(3)设打到P1点的带电粒子在磁场中运动的时间为t1,打到P2点的带电粒子在磁场中运动的时间为t2,则两时间之差(△t=t1-t2)为多大?(保留两位有效数字)
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