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        1. 電子能量分析器主要由處于真空中的電子偏轉(zhuǎn)器和探測(cè)板組成.偏轉(zhuǎn)器是由兩個(gè)相互絕緣、半徑分別為RARB的同心金屬半球面AB構(gòu)成,AB為電勢(shì)值不等的等勢(shì)面,其過(guò)球心的截面如圖所示.一束電荷量為e、質(zhì)量為m的電子以不同的動(dòng)能從偏轉(zhuǎn)器左端M板正中間小孔垂直入射,進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)區(qū)域,最后到達(dá)偏轉(zhuǎn)器右端的探測(cè)板N,其中動(dòng)能為Ek0的電子沿等勢(shì)面C做勻速圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)N板的正中間.忽略電場(chǎng)的邊緣效應(yīng).

          (1)判斷半球面AB的電勢(shì)高低,并說(shuō)明理由;

          (2)求等勢(shì)面C所在處電場(chǎng)強(qiáng)度E的大。

          (3)若半球面A、B和等勢(shì)面C的電勢(shì)分別為φA、φBφC,則到達(dá)N板左、右邊緣處的電子,經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)前、后的動(dòng)能改變量ΔEkΔEk分別為多少?

          (4)比較|ΔEk||ΔEk|的大小,并說(shuō)明理由.

           

          【答案】

          1
          2
          3)對(duì)于到達(dá)N板左邊緣的電子,電場(chǎng)力做正功,動(dòng)能增加,有:
          對(duì)到達(dá)N板右邊緣的電子,電場(chǎng)力做負(fù)功,動(dòng)能減小,有
          4

          【解析】1)根據(jù)題中所述電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),可知,電場(chǎng)力指向球心,電場(chǎng)方向由B指向A。沿電場(chǎng)線電勢(shì)逐漸降低,B板電勢(shì)高于A板,即。
          2)電子在電場(chǎng)力作用下做圓周運(yùn)動(dòng),考慮到圓軌道上的電場(chǎng)強(qiáng)度E大小相同,有:
          ,電子動(dòng)能為=,其中半徑R=,根據(jù)向心力公式:Ee= 
          聯(lián)立得:.
          3)電子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只收電場(chǎng)力,根據(jù)動(dòng)能定理:
          對(duì)于到達(dá)N板左邊緣的電子,電場(chǎng)力做正功,動(dòng)能增加,有:
          對(duì)到達(dá)N板右邊緣的電子,電場(chǎng)力做負(fù)功,動(dòng)能減小,有
          4)由題意可知,電場(chǎng)線以O點(diǎn)為中心向外成輻射狀,且電場(chǎng)線越密場(chǎng)強(qiáng)越強(qiáng)。根據(jù)電場(chǎng)線特點(diǎn),
          等勢(shì)面BC之間的電場(chǎng)強(qiáng)度大于CA之間的電場(chǎng)強(qiáng)度,考慮到等勢(shì)面間距相等,有
           , 即:
          【點(diǎn)評(píng)】(1)電子所受電場(chǎng)力充當(dāng)圓周運(yùn)動(dòng)向心力,根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)規(guī)律,可判斷電場(chǎng)線方向,進(jìn)而可得兩點(diǎn)電勢(shì)高低。(2)電子所受電場(chǎng)力充當(dāng)圓周運(yùn)動(dòng)向心力,根據(jù)向心力公式可求解場(chǎng)強(qiáng)大小。(3)電子到達(dá)N板左邊緣的電子,電場(chǎng)力做正功,動(dòng)能增加;到達(dá)N板右邊緣的電子,電場(chǎng)力做負(fù)功,動(dòng)能減小。根據(jù)動(dòng)能定理可求解動(dòng)能變化量的大小。(4)電場(chǎng)線越密場(chǎng)強(qiáng)越強(qiáng),根據(jù)公式U=Ed可知,沿電場(chǎng)線方向,距離相同,場(chǎng)強(qiáng)越強(qiáng),兩點(diǎn)間電勢(shì)差越大,做功越多。
          【考點(diǎn)定位】本題考查了帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)等知識(shí),主要考查學(xué)生的分析綜合能力和應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問(wèn)題的能力,本題難度適中。

           

          練習(xí)冊(cè)系列答案
          相關(guān)習(xí)題

          科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

          (2013?浙江)“電子能量分析器”主要由處于真空中的電子偏轉(zhuǎn)器和探測(cè)板組成.偏轉(zhuǎn)器是由兩個(gè)相互絕緣、半徑分別為RA和RB的同心金屬半球面A和B構(gòu)成,A、B為電勢(shì)值不等的等勢(shì)面,其過(guò)球心的截面如圖所示.一束電荷量為e、質(zhì)量為m的電子以不同的動(dòng)能從偏轉(zhuǎn)器左端M的正中間小孔垂直入射,進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)區(qū)域,最后到達(dá)偏轉(zhuǎn)器右端的探測(cè)板N,其中動(dòng)能為Ek0的電子沿等勢(shì)面C做勻速圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)N板的正中間.忽略電場(chǎng)的邊緣效應(yīng).
          (1)判斷球面A、B的電勢(shì)高低,并說(shuō)明理由;
          (2)求等勢(shì)面C所在處電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小;
          (3)若半球面A、B和等勢(shì)面C的電勢(shì)分別為φA、φB和φC,則到達(dá)N板左、右邊緣處的電子,經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)前、后的動(dòng)能改變量△Ek左和△Ek右分別為多少?
          (4)比較|△Ek左|和|△Ek右|的大小,并說(shuō)明理由.

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          科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

           “電子能量分析器”主要由處于真空中的電子偏轉(zhuǎn)器和探測(cè)板組成。偏轉(zhuǎn)器是由兩個(gè)相互絕緣、半徑分別為RARB的同心金屬半球面AB構(gòu)成,A、B為電勢(shì)值不等的等勢(shì)面,其過(guò)球心的截面如圖所示。一束電荷量為e、質(zhì)量為m的電子以不同的動(dòng)能從偏轉(zhuǎn)器左端M的正中間小孔垂直入射,進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)區(qū)域,最后到達(dá)偏轉(zhuǎn)器右端的探測(cè)板N,其中動(dòng)能為Ek0的電子沿等勢(shì)面C做勻速圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)N板的正中間。忽略電場(chǎng)的邊緣效應(yīng)。

          (1)判斷半球面A、B的電勢(shì)高低,并說(shuō)明理由;

          (2)求等勢(shì)面C所在處電場(chǎng)強(qiáng)度E的大;

          (3)若半球面AB和等勢(shì)面C的電勢(shì)分別為φAφBφC,則到達(dá)N板左、右邊緣處的電子,經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)前、后的動(dòng)能改變量ΔEK和ΔEK分別為多少?

          (4)比較|ΔEK|和|ΔEK|的大小,并說(shuō)明理由。

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          科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

           “電子能量分析器”主要由處于真空中的電子偏轉(zhuǎn)器和探測(cè)板組成.偏轉(zhuǎn)器是由兩個(gè)相互絕緣、半徑分別為RA和RB的同心金屬半球面A和B構(gòu)成,A、B為電勢(shì)值不等的等勢(shì)面,其過(guò)球心的截面如圖所示.一束電荷量為e、質(zhì)量為m的電子以不同的動(dòng)能從偏轉(zhuǎn)器左端M的正中間小孔垂直入射,進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)區(qū)域,最后到達(dá)偏轉(zhuǎn)器右端的探測(cè)板N,其中動(dòng)能為Ek0的電子沿等勢(shì)面C做勻速圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)N板的正中間.忽略電場(chǎng)的邊緣效應(yīng).

          (1)判斷半球面A、B的電勢(shì)高低,并說(shuō)明理由;

          (2)求等勢(shì)面C所在處電場(chǎng)強(qiáng)度E的大;

          (3)若半球面A、B和等勢(shì)面C的電勢(shì)分別為A、B和C,到達(dá)N板左、右邊緣處的電子,經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后動(dòng)能如何改變?改變量的大小|ΔEK左|和|ΔEK右|分別為多少?

          (4)比較|ΔEK左|和|ΔEK右|的大小,并說(shuō)明理由.

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          科目:高中物理 來(lái)源:2013年全國(guó)普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試?yán)砜凭C合能力測(cè)試物理(浙江卷帶解析) 題型:計(jì)算題

          “電子能量分析器”主要由處于真空中的電子偏轉(zhuǎn)器和探測(cè)板組成。偏轉(zhuǎn)器是由兩個(gè)相互絕緣、半徑分別為RARB的同心圓金屬半球面AB構(gòu)成,A、B為電勢(shì)值不等的等勢(shì)面,其過(guò)球心的截面如圖所示。一束電荷量為e、質(zhì)量為m的電子以不同的動(dòng)能從偏轉(zhuǎn)器左端M的正中間小孔垂直入射,進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)區(qū)域,最后到達(dá)偏轉(zhuǎn)器右端的探測(cè)板N,其中動(dòng)能為Ek0的電子沿等勢(shì)面C做勻速圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)N板的正中間。忽略電場(chǎng)的邊緣效應(yīng)。

          (1)判斷球面A、B的電勢(shì)高低,并說(shuō)明理由;
          (2)求等勢(shì)面C所在處電場(chǎng)強(qiáng)度E的大。
          (3)若半球面A、B和等勢(shì)面C的電勢(shì)分別為φA、φBφC,則到達(dá)N板左、右邊緣處的電子,經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)前、后的動(dòng)能改變量ΔEK和ΔEK分別為多少?
          (4)比較|ΔEK|和|ΔEK|的大小,并說(shuō)明理由。

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