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【题目】下图是汤姆孙用来测定电子比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置示意图,某实验小组的同学利用此装置进行了如下探索:

①真空管内的阴极K发出的电子经加速后,穿过A'中心的小孔沿中心线OP的方向进入到两块水平正对放置的平行极板MN间的区域.当MN间不加偏转电压时,电子束打在荧光屏的中心P点处,形成了一个亮点;

②在MN间加上偏转电压U后,亮点偏离到P1点;

③在MN之间再加上垂直于纸面向外的匀强磁场,调节磁场的强弱,当磁感应强度的大小为B时,电子在MN间作匀速直线运动,亮点重新回到P点;

④撤去MN间的偏转电压U,只保留磁场B,电子在MN间作匀速圆周运动,亮点偏离到P2点.若视荧光屏为平面,测得PP2的距离为y

已知MN极板的长度为L1,间距为d,它们的右端到荧光屏中心P点的水平距离为L2,不计电子所受的重力和电子间的相互作用.

1)求电子在MN间作匀速直线运动时的速度大小;

2)写出电子在MN间作匀速圆周运动的轨迹半径rL1L2y之间的关系式;

3)若已知电子在MN间作匀速圆周运动的轨迹半径r,求电子的比荷;

4)根据该小组同学的探索,请提出估算电子比荷的其他方案及需要测量的物理量.

【答案】123

4)方案1:若忽略电子从阴极K发出的初速度,分析电子在探索①中OA之间的加速运动,探索③中的匀速直线运动,可以求出电子的比荷,需测量OA间的加速电压

方案2:分析电子在探索②、③中的运动,可以求出电子的比荷,需测量PP1之间的距离

【解析】

1)电子在极板MN间电场力与洛伦兹力的作用下沿中心轴线运动,受力平衡,设电子进入极板间的速度为v,由平衡条件有

两极板间电场强度

解得

2)极板MN间仅有匀强磁场时,电子做半径为r的匀速圆周运动,射出磁场后电子做匀速直线运动,如图所示

穿出磁场后在竖直方向上移动的距离

解得

3)电子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r,洛伦兹力提供向心力

解得

4)方案1:若忽略电子从阴极K发出的初速度,分析电子在探索①中OA之间的加速运动,探索③中的匀速直线运动,可以求出电子的比荷,需测量OA间的加速电压

方案2:分析电子在探索②、③中的运动,可以求出电子的比荷,需测量PP1之间的距离。

练习册系列答案
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【题目】下列四幅图涉及到不同的物理知识,其中说法正确的是(

A. 图甲:普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念,成功解释了光电效应

B. 图乙:玻尔理论指出氢原子能级是分立的,所以原子发射光子的频率是不连续的

C. 图丙:卢瑟福通过分析粒子散射实验结果,发现了质子和中子

D. 图丁:根据电子束通过铝箔后的衍射图样,可以说明电子具有粒子性

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【题目】一列简谐横波在某均匀介质中沿x轴传播,从处的质点a开始振动时计时,图甲为t0时刻的波形图,且质点a正沿y轴正方向运动,图乙为质点a的振动图象,以下说法正确的是(  )

A.该波的频率为2.5Hz

B.该波的传播速度为200m/s

C.该波是沿x轴负方向传播的

D.t0时刻起,abc三质点中b最先回到平衡位置

E.t0时刻起,经0.015s质点a回到平衡位置

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【题目】根据德布罗意理论,电子也具有波粒二象性,其波长,其中h为普朗克常量,p为电子的动量。在某次实验时用高压加速电子束,然后垂直射到双缝上,在双缝后的光屏上得到了干涉条纹,但条纹间距很小。下面的方法中一定能使条纹间距变大的是(  )

A.降低加速电子的电压,同时减小双缝间的距离

B.降低加速电子的电压,同时加大双缝间的距离

C.减小双缝间的距离,同时使光屏靠近双缝

D.加大双缝间的距离,同时使光屏靠近双缝

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【题目】利用万有引力定律可以测量天体的质量.

1)测地球的质量

英国物理学家卡文迪许,在实验室里巧妙地利用扭秤装置,比较精确地测量出了引力常量的数值,他把自己的实验说成是称量地球的质量.已知地球表面重力加速度为g,地球半径为R,引力常量为G.若忽略地球自转的影响,求地球的质量.

2)测双星系统的总质量

所谓双星系统,是指在相互间引力的作用下,绕连线上某点O做匀速圆周运动的两个星球AB,如图所示.已知AB间距离为LABO点运动的周期均为T,引力常量为G,求AB的总质量.

3)测月球的质量

若忽略其它星球的影响,可以将月球和地球看成双星系统.已知月球的公转周期为T1,月球、地球球心间的距离为L1.你还可以利用(1)、(2)中提供的信息,求月球的质量.

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【题目】如图,在第一象限存在匀强磁场,磁感应强度方向垂直于纸面(xy平面)向外;在第四象限存在匀强电场,方向沿x轴负向。在y轴正半轴上某点以与x轴正向平行、大小为v0的速度发射出一带正电荷的粒子,该粒子在(d,0)点沿垂直于x轴的方向进人电场。不计重力。若该粒子离开电场时速度方向与y轴负方向的夹角为θ,求

(1)电场强度大小与磁感应强度大小的比值;

(2)该粒子在电场中运动的时间。

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【题目】在研究两个共点力合成的实验中得到如图所示的合力 F 与两个分力的夹角θ的关系图

1两个分力大小各是多少?

2此合力的变化范围是多少

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【题目】下列说法正确的是(  )

A.按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能增大,原子总能量增大

B.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应

C.的半衰期为24天,4g经过24天将衰变2g,再经过24天将全部衰变完毕

D.一个质子和一个中子结合成一个氘核时释放能量,表明此过程出现了质量亏损

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A.自由中子的衰变是β衰变,X是负电子

B.20个自由中子,半小时后一定剩下5个中子未发生衰变

C.衰变过程遵守动量守恒定律

D.衰变过程有质量亏损,所以能量不守恒

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同步练习册答案
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