用磁聚焦法测比荷的装置如图所示。在真空玻璃管中装有热阴极K和带有小孔的阳极A，在A、K之间加上电压U后，不断地有电子从阴极K由静止加速到达阳极A，并从小孔射出。 - 高中物理试题 - 超级试练试题库

题目

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用磁聚焦法测比荷的装置如图所示。在真空玻璃管中装有热阴极K和带有小孔的阳极A，在A、K之间加上电压U后，不断地有电子从阴极K由静止加速到达阳极A，并从小孔射出。接着电子进入平行板电容器C，电容器两极板间加有不大的交变电场，使不同时刻通过的电子发生不同程度的偏转；电容器C和荧光屏S之间加一水平向右的均匀磁场，电容器和荧光屏间的距离为L，电子经过磁场后打在荧光屏上，将磁场的磁感应强度从零开始缓慢增大到为B时，荧光屏上的光点的锐度最大（这时荧光屏S上的亮斑最小）。
（1）若平行板电容器C的板长为

，求电子经过电容器和磁场区域的时间之比；
（2）用U、B、L表示出电子的比荷；
（3）在磁场区域再加一匀强电场，其电场强度的大小为

，方向与磁场方向相反，若保持Ｕ、L和磁场方向不变，调节磁场的磁感应强度大小，仍使电子在荧光屏上聚焦，则磁感应强度大小满足的条件是什么？

答案

解：（1）因为电子在电场和磁场中沿水平方向做匀速直线运动，所以时间之比为1：4
（2）

电子在磁场中运动的轨迹为螺旋线，水平速度均相同，圆周运动的周期也相同，要使得锐度最大则应满足：

联立解得

（3）在K、A间，

设打在S上的水平方向速度为v"

设电子在复合场中的时间为t，电子在复合场中沿水平方向做匀加速运动

要使得锐度最大则应满足：

（n=1、2、3……）
解得：

（n=1、2、3……）

核心考点

试题【用磁聚焦法测比荷的装置如图所示。在真空玻璃管中装有热阴极K和带有小孔的阳极A，在A、K之间加上电压U后，不断地有电子从阴极K由静止加速到达阳极A，并从小孔射出。】；主要考察你对粒子在复合场中运动等知识点的理解。[详细]

举一反三

如图甲所示，一个绝缘倾斜直轨道固定在竖直面内，轨道的AB部分粗糙，BF部分光滑。整个空间存在着竖直方向的周期性变化的匀强电场，电场强度随时间的变化规律如图乙所示，t=0时电场方向竖直向下。在虚线的右侧存在着垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为

。现有一个质量为m，电量为q的带正电的物体（可以视为质点），在t=0时从A点静止释放，物体与轨道间的动摩擦因数为μ，t=2s时刻，物体滑动到B点。在B点以后的运动过程中，物体没有离开磁场区域，物体在轨道上BC段的运动时间为1s，在轨道上CD段的运动时间也为1s。（物体所受到的洛伦兹力小于2mgcosθ）
（1）由于轨道倾角未知，一位同学拿到了量角器，将其测出，记为θ。在AB阶段，由此可以计算出物块滑动到B时的速度，请你帮他完成此次计算，并定性说明物体在AB阶段做何种运动？
（2）另一位同学并未使用量角器，而是用直尺测出了BC以及CD的长度，记为S₁，S₂，同样可以得到轨道倾角θ，请你帮他完成此次计算。（计算出θ的三角函数值即可）
（3）观察物体在D点以后的运动过程中，发现它并未沿着斜面运动，而且物块刚好水平打在H点处的挡板（高度可以忽略）上停下，斜面倾角θ已知，求F点与H点的间距L，并在图甲中画出物体全程的运动轨迹。

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如图甲所示，宽度为d的竖直狭长区域内（边界为L₁、L₂），存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场（如图乙所示），电场强度的大小为E₀，E>0表示电场方向竖直向上。t＝0时，一带正电、质量为m的尘埃从左边界上的N₁点以水平速度v射入该区域，沿直线运动到Q点后，做一次完整的圆周运动，再沿直线运动到右边界上的N₂点。Q为线段N₁N₂的中点，重力加速度为g。上述d、E₀、m、v、g为已知量。
（1）求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小；
（2）求电场变化的周期T；
（3）改变宽度d，使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域，求T的最小值。

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如图，空间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向为y轴正方向，磁场方向垂直于xy平面（纸面）向外，电场和磁场都可以随意加上或撤除，重新加上的电场或磁场与撤除前的一样。一带正电荷的粒子从P（x＝0，y＝h）点以一定的速度平行于x轴正方向入射。这时若只有磁场，粒子将做半径为R₀的圆周运动；若同时存在电场和磁场，粒子恰好做直线运动。现在，只加电场，当粒子从P点运动到x＝R₀平面（图中虚线所示）时，立即撤除电场同时加上磁场，粒子继续运动，其轨迹与x轴交于M点，不计重力。已知h=6cm，R₀=10cm，求：　　
（1）粒子到达x＝R₀平面时速度方向与x轴的夹角以及粒子到x轴的距离；　　
（2）M点的横坐标x_M。

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如图，直线MN上方有平行于纸面且与MN成45°的有界匀强电场，电场强度大小未知；MN下方为方向垂直于纸面向里的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B。今从MN上的O点向磁场中射入一个速度大小为v、方向与MN成45°角的带正电粒子，该粒子在磁场中运动时的轨道半径为R。若该粒子从O点出发记为第一次经过直线MN，而第五次经过直线MN时恰好又通过O点。不计粒子的重力。求：
（1）电场强度的大小；
（2）该粒子再次从O点进入磁场后，运动轨道的半径；
（3）该粒子从O点出发到再次回到O点所需的时间。

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在水平光滑的绝缘桌面内建立如图所示的直角坐标系，第Ⅰ、Ⅱ象限有方向垂直桌面的匀强磁场。第Ⅲ、Ⅳ象限有大小为E的匀强电场，方向与x轴成45°。现把一个质量为m，电量为q的正电荷从坐标为（0，－b）的M点处由静止释放，电荷以一定的速度第一次经x轴进入磁场区域。经过一段时间，从坐标原点O再次回到电场区域。求：
（1）电荷第一次经x轴进入磁场时的速度；
（2）磁感应强度的大小；
（3）粒子从M到O运动时间。

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