精英家教網(wǎng)如圖所示是湯姆生測量正電子比荷的實驗示意圖.在兩塊正對的水平放置的極板之間同時加一豎直向上磁感應強度為B的勻強磁場和豎直向下電場強度為E的勻強電場,磁場和電場的水平寬寬都為L,設(shè)場區(qū)的中心為O′,在與極板右端相距D處放一豎直屏S,在S上建立圖示的三維直角坐標系.O′O在x軸上,質(zhì)量為m,電荷量為q的正離子,以速度v沿x軸射入.
(1)求只有電場存在時,離子打在S上的坐標.
(2)只有磁場存在時,由于正離子偏轉(zhuǎn)角度較小,運動半徑較大,可以認為離子是從場區(qū)中心O′點沿直線射出的,求離子打在S上的坐標.
分析:(1)只有電場存在時,離子在y方向上受電場力,發(fā)生偏轉(zhuǎn),離開電場后粒子做勻速直線運動,寫出公式即可;
(2)只有磁場存在時,離子在z方向做勻速圓周運動,離開磁場后做勻速直線運動,寫出公式即可.
解答:精英家教網(wǎng)精英家教網(wǎng)解:(1)只有電場存在時,離子在y方向上受電場力,發(fā)生偏轉(zhuǎn),如圖所示,由幾何關(guān)系知:y=
1
2
?
qE
m
?(
L
v
)2+
qE
m
?
L
v
?
D
v
  ①
y=
qEL
2mv2
(2D+L)
  ②
故離子的坐標為[0,
qEL
2mv2
(2D+L)
,0]③
(2)只有磁場存在時,離子在z方向發(fā)生磁偏轉(zhuǎn)如圖所示,qvB=
mv2
r
,r=
mv
qB

由于θ較小,則tanθ=sinθ,由幾何關(guān)系,有
Z
D+
L
2
=
L
mv
qB
  ④解得Z=
qBL(2D+L)
2mv
  ⑤
故離子的坐標為[0,0,
qBL(2D+L)
2mv
]⑥
答:(1)只有電場存在時,離子打在S上的坐標[0,
qEL
2mv2
(2D+L)
,0].
(2)只有磁場存在時,離子打在S上的坐標[0,0,
qBL(2D+L)
2mv
].
點評:該題的情景類似于示波管的原理,要注意粒子在前一半路程上偏轉(zhuǎn),后一半路程是勻速直線運動即可.
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

A.選修3-3
(1)有以下說法:其中正確的是
AEF
AEF

A.“用油膜法估測分子的大小”實驗中油酸分子直徑等于純油酸體積除以相應油酸膜的面積
B.理想氣體在體積不變的情況下,壓強p與熱力學溫度T成正比
C.氣體分子的平均動能越大,氣體的壓強就越大
D.物理性質(zhì)各向同性的一定是非晶體
E.液體的表面張力是由于液體分子間的相互作用引起的
F.控制液面上方飽和汽的體積不變,升高溫度,則達到動態(tài)平衡后該飽和汽的質(zhì)量增大,密度增大,壓強也增大
G.讓一小球沿碗的圓弧型內(nèi)壁來回滾動,小球的運動是可逆過程
(2)如圖甲所示,用面積為S的活塞在汽缸內(nèi)封閉著一定質(zhì)量的空氣,活塞上放一砝碼,活塞和砝碼的總質(zhì)量為m,現(xiàn)對汽缸緩緩加熱使汽缸內(nèi)的空氣溫度從TI升高到T2,且空氣柱的高度增加了△l,已知加熱時氣體吸收的熱量為Q,外界大氣壓強為p0,問此過程中被封閉氣體的內(nèi)能變化了多少?請在下面的圖乙的V-T圖上大致作出該過程的圖象(包括在圖象上標出過程的方向).
(3)一只氣球內(nèi)氣體的體積為2L,密度為3kg/m3,平均摩爾質(zhì)量為15g/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023mol-1,試估算這個氣球內(nèi)氣體的分子個數(shù).
B.(選修模塊3-4)
(1)下列說法中正確的是
BD
BD

A.交通警通過發(fā)射超聲波測量車速,利用了波的干涉原理
B.電磁波的頻率越高,它所能攜帶的信息量就越大,所以激光可以比無線電波傳遞更多的信息
C.單縫衍射中,縫越寬,條紋越亮,衍射現(xiàn)象也越明顯
D.地面上測得靜止的直桿長為L,則在沿桿方向高速飛行火箭中的人測得桿長應小于L
(2)如圖所示,一彈簧振子在MN間沿光滑水平桿做簡諧運動,坐標原點O為平衡位置,MN=8cm.從小球經(jīng)過圖中N點時開始計時,到第一次經(jīng)過O點的時間為0.2s,則小球的振動周期為
0.8
0.8
s,振動方程的表達式為x=
4cos
5πt
2
4cos
5πt
2
cm;
(3)一列簡諧橫波在t=0時刻的波形如圖所示,質(zhì)點P此時刻沿-y運動,經(jīng)過0.1s第一次到達平衡位置,波速為5m/s,那么:
①該波沿
-x
-x
(選填“+x”或“-x”)方向傳播;
②圖中Q點(坐標為x=7.5m的點)的振動方程y=
5cos
5πt
3
5cos
5πt
3
cm;
③P點的橫坐標為x=
2.5
2.5
m.
C.選修3-5
(1)下列說法中正確的是
BC
BC

A.X射線是處于激發(fā)態(tài)的原子核輻射出的方向與線圈中電流流向相同k
B.一群處于n=3能級激發(fā)態(tài)的氫原子,自發(fā)躍遷時能發(fā)出3種不同頻率的光
C.放射性元素發(fā)生一次β衰變,原子序數(shù)增加1
D.235U的半衰期約為7億年,隨地球環(huán)境的變化,半衰期可能變短
(2)下列敘述中不符合物理學史的是
BCD
BCD

A.麥克斯韋提出了光的電磁說
B.愛因斯坦為解釋光的干涉現(xiàn)象提出了光子說
C.湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子,并首先提出原子的核式結(jié)構(gòu)模型
D.貝克勒爾通過對天然放射性的研究,發(fā)現(xiàn)了放射性元素釙(Pa)和鐳(Ra)
(3)兩磁鐵各固定放在一輛小車上,小車能在水平面上無摩擦地沿同一直線運動.已知甲車和磁鐵的總質(zhì)量為0.5kg,乙車和磁鐵的總質(zhì)量為1.0kg.兩磁鐵的N極相對.推動一下,使兩車相向運動.某時刻甲的速率為2m/s,乙的速率為3m/s,方向與甲相反.兩車運動過程中始終未相碰,則兩車最近時,乙的速度為多大?

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)1897年湯姆生通過對陰極射線的研究,發(fā)現(xiàn)了電子,從而使人們認識到原子是可分的.湯姆生當年用來測定電子比荷(電荷量e與質(zhì)量m之比)的實驗裝置如圖所示,真空玻璃管內(nèi)C、D為平行板電容器的兩極,圓形陰影區(qū)域內(nèi)可由管外電磁鐵產(chǎn)生一垂直紙面的勻強磁場,圓形區(qū)域的圓心位于C、D中心線的中點,直徑與C、D的長度相等.已知極板C、D的長度為L1,C、D間的距離為d,極板右端到熒光屏的距離為L2.由K發(fā)出的電子,經(jīng)A與K之間的高電壓加速后,形成一束很細的電子流,電子流沿C、D中心線進入板間區(qū)域.若C、D間無電壓,則電子將打在熒光屏上的O點;若在C、D間加上電壓U,則電子將打在熒光屏上的P點,P點到O點的距離為h;若再在圓形區(qū)域內(nèi)加一方向垂直于紙面向外、磁感應強度為B的勻強磁場,則電子又打在熒光屏上的O點.不計重力影響.
(1)求電子打在熒光屏O點時速度的大。
(2)推導出電子比荷的表達式.
(3)利用這個裝置,還可以采取什么方法測量電子的比荷?

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科目:高中物理 來源:濰坊模擬 題型:問答題

如圖所示是湯姆生測量正電子比荷的實驗示意圖.在兩塊正對的水平放置的極板之間同時加一豎直向上磁感應強度為B的勻強磁場和豎直向下電場強度為E的勻強電場,磁場和電場的水平寬寬都為L,設(shè)場區(qū)的中心為O′,在與極板右端相距D處放一豎直屏S,在S上建立圖示的三維直角坐標系.O′O在x軸上,質(zhì)量為m,電荷量為q的正離子,以速度v沿x軸射入.
(1)求只有電場存在時,離子打在S上的坐標.
(2)只有磁場存在時,由于正離子偏轉(zhuǎn)角度較小,運動半徑較大,可以認為離子是從場區(qū)中心O′點沿直線射出的,求離子打在S上的坐標.
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科目:高中物理 來源:2005年山東省濰坊市高三級統(tǒng)考物理試卷(解析版) 題型:解答題

如圖所示是湯姆生測量正電子比荷的實驗示意圖.在兩塊正對的水平放置的極板之間同時加一豎直向上磁感應強度為B的勻強磁場和豎直向下電場強度為E的勻強電場,磁場和電場的水平寬寬都為L,設(shè)場區(qū)的中心為O′,在與極板右端相距D處放一豎直屏S,在S上建立圖示的三維直角坐標系.O′O在x軸上,質(zhì)量為m,電荷量為q的正離子,以速度v沿x軸射入.
(1)求只有電場存在時,離子打在S上的坐標.
(2)只有磁場存在時,由于正離子偏轉(zhuǎn)角度較小,運動半徑較大,可以認為離子是從場區(qū)中心O′點沿直線射出的,求離子打在S上的坐標.

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