（18分）下圖是湯姆孫用來(lái)測(cè)定電子比荷（電子的電荷量與質(zhì)量之比）的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)利用此裝置進(jìn)行了如下探索：

①真空管內(nèi)的陰極K發(fā)出的電子經(jīng)加速后，穿過(guò)A'中心的小孔沿中心線OP的方向進(jìn)入到兩塊水平正對(duì)放置的平行極板M和N間的區(qū)域。當(dāng)M和N間不加偏轉(zhuǎn)電壓時(shí)，電子束打在熒光屏的中心P點(diǎn)處，形成了一個(gè)亮點(diǎn)；

②在M和N間加上偏轉(zhuǎn)電壓U后，亮點(diǎn)偏離到P1點(diǎn)；

③在M和N之間再加上垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B時(shí)，電子在M、N間作勻速直線運(yùn)動(dòng)，亮點(diǎn)重新回到P點(diǎn)；

④撤去M和N間的偏轉(zhuǎn)電壓U，只保留磁場(chǎng)B，電子在M、N間作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，亮點(diǎn)偏離到P2點(diǎn)。若視熒光屏為平面，測(cè)得P、P2的距離為y。

已知M和N極板的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，間距為d，它們的右端到熒光屏中心P點(diǎn)的水平距離為L(zhǎng)2，不計(jì)電子所受的重力和電子間的相互作用。

（1）求電子在M、N間作勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大��；

（2）寫(xiě)出電子在M、N間作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑r與L1、L2及y之間的關(guān)系式；

（3）若已知電子在M、N間作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑r，求電子的比荷；

（4）根據(jù)該小組同學(xué)的探索，請(qǐng)?zhí)岢龉浪汶娮颖群傻钠渌桨讣靶枰獪y(cè)量的物理量。

（1）（2）（3）

（4）方案1：若忽略電子從陰極K發(fā)出的初速度，分析電子在探索①中O、A之間的加速運(yùn)動(dòng)，探索③中的勻速直線運(yùn)動(dòng)，可以求出電子的比荷，需測(cè)量O、A間的加速電壓

方案2：分析電子在探索②、③中的運(yùn)動(dòng)，可以求出電子的比荷，需測(cè)量P與P1之間的距離

【解析】

（1）電子在極板M、N間電場(chǎng)力與洛倫茲力的作用下沿中心軸線運(yùn)動(dòng)，受力平衡，設(shè)電子進(jìn)入極板間的速度為v，由平衡條件有

兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度

解得

（2）極板M、N間僅有勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，電子做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，射出磁場(chǎng)后電子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如圖所示

穿出磁場(chǎng)后在豎直方向上移動(dòng)的距離

解得

（3）電子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，洛倫茲力提供向心力

解得

（4）方案1：若忽略電子從陰極K發(fā)出的初速度，分析電子在探索①中O、A之間的加速運(yùn)動(dòng)，探索③中的勻速直線運(yùn)動(dòng)，可以求出電子的比荷，需測(cè)量O、A間的加速電壓

方案2：分析電子在探索②、③中的運(yùn)動(dòng)，可以求出電子的比荷，需測(cè)量P與P1之間的距離

（只要方案正確即可）

考點(diǎn)：本題考查帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

練習(xí)冊(cè)系列答案
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如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量相同的小球A和B，分別用細(xì)線懸在等高的O1、O2兩點(diǎn)，A球的懸線比B球的懸線長(zhǎng)，把兩球的懸線拉到水平后將小球無(wú)初速度的釋放，則經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)（以懸點(diǎn)所在水平面為零勢(shì)能面），下列說(shuō)法正確的是

A．A球的速度大于B球的速度

B．懸線對(duì)A球的拉力大于對(duì)B球的拉力

C．A球的向心加速度等于B球的向心加速度

D．A球的機(jī)械能大于B球的機(jī)械能

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如圖所示，絕緣光滑水平面上放置有不帶電的質(zhì)量為mA=2kg的滑塊A和質(zhì)量為mB=1kg，帶電荷量q=+5C的滑塊B。A、B之間夾有一壓縮的絕緣彈簧（與A、B不連接），彈簧儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能為Ep=12J。水平面與傳送帶最左端M相切，傳送帶的長(zhǎng)度L=2m，M點(diǎn)的右邊存在水平向右的場(chǎng)強(qiáng)為E=2V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng)，滑塊B與傳送帶的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2�，F(xiàn)在自由釋放A、B，B滑上傳送帶之前已經(jīng)與彈簧脫離，(g=10 m/s2)，求：

（1）滑塊A、B脫離彈簧時(shí)A、B的速度大�。�

（2）若傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，試討論滑塊B運(yùn)動(dòng)到傳送帶N端的動(dòng)能Ek與傳送帶的速度v的關(guān)系。

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科目：高中物理 來(lái)源：2014-2015學(xué)年福建省畢業(yè)班4月質(zhì)量檢查物理卷（解析版） 題型：計(jì)算題

如圖，兩根長(zhǎng)均為2L的圓柱形絕緣細(xì)管，用很短的一段內(nèi)壁光滑的彎管平滑連接成管道ABC，管道固定于豎直平面內(nèi)，其中 AC沿水平方向，。一柔軟勻質(zhì)絕緣細(xì)繩置于管道AB內(nèi)，細(xì)繩的右端剛好繞過(guò)管道B處連接一小球（直徑略小于管道內(nèi)徑），系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知繩和小球的質(zhì)量均為m、與細(xì)管的動(dòng)摩擦因數(shù)均；細(xì)繩長(zhǎng)L,小球帶電量為＋q，整個(gè)系統(tǒng)置于豎直向下、場(chǎng)強(qiáng)的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，重力加速度為g�，F(xiàn)對(duì)小球施加一沿BC管道向下的拉力。

（1）當(dāng)小球滑動(dòng)時(shí)，拉力大小為F，求此時(shí)小球的加速度大小a；

（2）求小球從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到下滑過(guò)程，系統(tǒng)改變的勢(shì)能△E；

（3）拉力至少需對(duì)小球做多少功，才能使整條細(xì)繩離開(kāi)管口C?

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科目：高中物理 來(lái)源：2014-2015學(xué)年福建省畢業(yè)班4月質(zhì)量檢查物理卷（解析版） 題型：選擇題

2014年10月，“嫦娥五號(hào)試驗(yàn)器”成功發(fā)射，標(biāo)志著我國(guó)探月三期工程進(jìn)人關(guān)鍵階段。假設(shè)試驗(yàn)器在距月球表面h處繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期為T(mén)，向心加速度大小為a，引力常量為G，由此可求得月球質(zhì)量為

A. B. C. D.

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科目：高中物理 來(lái)源：2014-2015學(xué)年北京市石景山區(qū)高三一模物理卷（解析版） 題型：選擇題

平直公路上有一臺(tái)固定的超聲波測(cè)速儀，汽車(chē)向測(cè)速儀做直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)兩者相距355m時(shí)，測(cè)速儀發(fā)出超聲波，同時(shí)汽車(chē)由于緊急情況剎車(chē)，當(dāng)測(cè)速儀接收到反射回來(lái)的超聲波信號(hào)時(shí)，汽車(chē)恰好停止，此時(shí)測(cè)速儀與汽車(chē)相距335m，已知超聲波的聲速為340m/s。汽車(chē)剎車(chē)的加速度大小為

A．20m/s2 B．10m/s2 C．5m/s2 D．無(wú)法確定

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科目：高中物理 來(lái)源：2014-2015學(xué)年北京市豐臺(tái)區(qū)高三3月統(tǒng)一練習(xí)（一模）物理卷（解析版） 題型：計(jì)算題

變化的磁場(chǎng)可以激發(fā)感生電場(chǎng)，電子感應(yīng)加速器就是利用感生電場(chǎng)使電子加速的設(shè)備。它的基本原理如圖所示，上、下為兩個(gè)電磁鐵，磁極之間有一個(gè)環(huán)形真空室，電子在真空室內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。電磁鐵線圈電流的大小、方向可以變化，在兩極間產(chǎn)生一個(gè)由中心向外逐漸減弱、而且變化的磁場(chǎng)，這個(gè)變化的磁場(chǎng)又在真空室內(nèi)激發(fā)感生電場(chǎng)，其電場(chǎng)線是在同一平面內(nèi)的一系列同心圓，產(chǎn)生的感生電場(chǎng)使電子加速。圖1中上部分為側(cè)視圖、下部分為俯視圖。已知電子質(zhì)量為m、電荷量為e，初速度為零，電子圓形軌道的半徑為R。穿過(guò)電子圓形軌道面積的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖2所示，在t0 時(shí)刻后，電子軌道處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，電子加速過(guò)程中忽略相對(duì)論效應(yīng)。

（1）求在t0 時(shí)刻后，電子運(yùn)動(dòng)的速度大�。�

（2）求電子在整個(gè)加速過(guò)程中運(yùn)動(dòng)的圈數(shù)；

（3）電子在半徑不變的圓形軌道上加速是電子感應(yīng)加速器關(guān)鍵技術(shù)要求。試求電子加速過(guò)程中電子軌道處的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律。

當(dāng)磁場(chǎng)分布不均勻時(shí)，可認(rèn)為穿過(guò)一定面積的磁通量與面積的比值為平均磁感應(yīng)強(qiáng)度 。請(qǐng)進(jìn)一步說(shuō)明在電子加速過(guò)程中，某一確定時(shí)刻電子軌道處的磁感應(yīng)強(qiáng)度與電子軌道內(nèi)的平均磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系。

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某同學(xué)利用單擺測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?/p>

①實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)提供的器材有：鐵架臺(tái)、夾子、秒表、游標(biāo)卡尺。除此之外，還需要的器材有________。

A．長(zhǎng)度約為1m的細(xì)線

B．長(zhǎng)度約為30cm的細(xì)線

C．直徑約為2cm的鋼球

D．直徑約為2cm的木球

E．最小刻度為1cm的直尺

F．最小刻度為1mm的直尺

②該同學(xué)在測(cè)量單擺的周期時(shí)，他用秒表記下了單擺做50次全振動(dòng)的時(shí)間，如圖乙所示，秒表的讀數(shù)為_(kāi)_______s。

乙 丙

③該同學(xué)經(jīng)測(cè)量得到6組擺長(zhǎng)L和對(duì)應(yīng)的周期T，畫(huà)出L-T2圖線，然后在圖線上選取A、B兩個(gè)點(diǎn)，坐標(biāo)如圖丙所示。則當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊谋磉_(dá)式g=________。處理完數(shù)據(jù)后，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)在計(jì)算擺長(zhǎng)時(shí)用的是擺線長(zhǎng)度而未計(jì)入小球的半徑，這樣________（選填“影響”或“不影響”）重力加速度的計(jì)算。

④該同學(xué)做完實(shí)驗(yàn)后，為使重力加速度的測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確，他認(rèn)為：

A．在擺球運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，必須保證懸點(diǎn)固定

B．?dāng)[線偏離平衡位置的角度不能太大

C．用精度更高的游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球的直徑

D．測(cè)量周期時(shí)應(yīng)該從擺球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)

其中合理的有_________。

⑤該同學(xué)在做完實(shí)驗(yàn)后，繼續(xù)思考測(cè)量重力加速度的其它方法。請(qǐng)你展開(kāi)想像的翅膀，再設(shè)計(jì)一個(gè)方案測(cè)量重力加速度。（簡(jiǎn)要說(shuō)明需要的器材以及測(cè)量方法）

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科目：高中物理 來(lái)源：2014-2015學(xué)年安徽省合肥市高三第二次教學(xué)質(zhì)量檢測(cè)物理卷（解析版） 題型：選擇題

如圖所示，I、II區(qū)域是寬度L均為0.5m的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B=1T，方向相反，一邊長(zhǎng)L=0.5m、質(zhì)量m=0.1kg、電阻R=0.5Ω的正方形金屬線框abcd的ab邊緊靠磁場(chǎng)邊緣，在外力F的作用下向右勻速運(yùn)動(dòng)穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，速度v0=10m/s。在線框穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)的過(guò)程中，外力F所做的功為

A．5J B．7.5J C．10J D．15J

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