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如圖甲所示，B為電源，電動勢E=75V，內阻不計．R1為固定電阻，R2為光敏電阻．C為平行板電容器，虛線OO′到兩極板距離相等，極板長l=6.0×10-2m，兩極板的間距d=1.0×10-2m．P為一圓盤，由形狀相同、透光率不同的兩個半圓形透光片a和b構成，它繞AA′軸按圖中箭頭方向勻速轉動．當細光束通過不同的透光片照射光敏電阻R2時，R2的阻值不同．有一細電子束沿OO′以速度v0=2.0×107m/s連續(xù)不斷地射入平行板電容器C，電子發(fā)生偏轉．平行板電容器右端有一接收屏S，電子打到屏上的位置與OO′的距離記為y．當光束剛開始通過透光片a照射R2時取t=0，隨著圓盤轉動，y隨時間t變化的關系如圖乙所示．忽略細光束的寬度，忽略電容器的充、放電時間以及電子所受的重力．假設照在R2上的光強發(fā)生改變時R2阻值立即有相應的改變．
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（1）求圓盤P勻速轉動的角速度ω；
（2）已知電子的電荷量e=1.6×10-19C，電子的質量m=9×10-31kg．當細光束通過透光片a照射光敏電阻R2時，R2的阻值為1000Ω，當細光束通過透光片b照射光敏電阻R2時，R2的阻值小于1000Ω．
Ⅰ．定值電阻R1的阻值；
Ⅱ．光束通過透光片b照射R2時，R2的阻值應滿足什么條件？
分析：1、根據乙圖可知周期T，再根據角速度與周期的關系ω=
2π
T
，代入豎直可知圓盤P勻速轉動的角速度．
2、電子在電場中做類平拋運動，運用牛頓第二定律、運動學公式，結合分解的方法可以得到電子偏轉距離的表達式，進一步計算出電容器兩極板之間的電壓．因為直接電流不能通過電容器，故電容器兩端的電壓與R1兩端的電壓相等，由R1和R2串聯(lián)，可以根據閉合電路歐姆定律求得R1的阻值．
3、電子剛好射不出電容器時，此時R2的阻值為最大，設為根據上述思路計算出最大值R0即可．
解答：解：（1）由題意可知，圓盤轉動的周期T=4s，則其角速度ω=
2π
T
=
π
2
rad/s
（2）Ⅰ．電容器的電壓U1=
R1
R1+R2
E----①
設電子在電容器中運動的時間為t，則在沿極板方向有l(wèi)=v0t--②
在垂直于極板方向y=
1
2
?
eU
md
?t2--③
聯(lián)立①②③，代入y=2×10-3m及其他數(shù)據可得R1=500Ω
Ⅱ．設R2的阻值為R0時，電子剛好射不出電容器，此時y0=
d
2
=5.0×10-3m，電容器兩極板間的電壓為U0．
同上有：U0=
R1
R1+R0
E----④
水平方向勻速運動l=v0t----⑤
豎直方向勻加速運動y0=
1
2
?
eU0
md
?t2----⑥
聯(lián)立④⑤⑥，代入數(shù)據可得R0=100Ω
所以R2的阻值應滿足的條件是R2≤100Ω
答：（1）圓盤P勻速轉動的角速度ω為
π
2
rad/s；
（2）Ⅰ．定值電阻R1的阻值為5000Ω；Ⅱ．光束通過透光片b照射R2時，R2的阻值應R2≤100Ω．
點評：本題著重考查帶電粒子在電場中的偏轉問題，弄清什么力使粒子產生加速度，在求整個偏轉的過程中，要注意情況討論粒子的運動形式，根據需要分步討論計算．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，上端為S極、下端為N極，把一個圓形玻璃皿放入磁場中，玻璃皿的中心放一個圓柱形電極P，沿邊緣內壁放一個圓環(huán)形電極Q，然后在玻璃中放入含正、負離子的導電溶液．圖2是俯視圖，若將電極與電源相連，則溶液中離子的運動情況是（　�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（1）為了用彈簧測力計測定兩木塊A和B間的動摩擦因數(shù)μ，兩同學分別設計了如圖所示的甲、乙實驗方案．
①為了用某一彈簧測力計的示數(shù)表示A和B之間的滑動摩擦力大小，你認為
甲
甲
方案更合理．
②若A和B的重力分別為10.0N和20.0N．當A被拉動時，彈簧測力計a示數(shù)為6.0N，b示數(shù)為11.0N，c示數(shù)為4.0N，則A、B間的動摩擦因數(shù)為
0.30
0.30
．

（2）甲同學采用如圖甲所示的電路測定電源的電動勢和內電阻．提供的器材：電壓表（0～3V）、電流表（0～0.6A）及滑動變阻器R、電鍵S、導線．實驗電路如圖甲所示．

①連好電路后，當該同學閉合電鍵S，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)不為0．檢查各接線柱均未接錯，接觸良好，且電路未發(fā)生短路；他用多用電表的電壓檔檢查電路，把兩表筆分別接bc和、de時，示數(shù)均為0，把兩表筆接cd時，示數(shù)與電壓表示數(shù)相同，由此可推斷故障是
滑動變阻器斷路
滑動變阻器斷路
．
I/A 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60
U/V 2.93 2.87 2.85 2.77 2.75 2.70
②排除故障后，該同學順利完成實驗數(shù)據的測量，如下表所示．并根據數(shù)據在空白的坐標紙上，作出乙圖所示的U-I圖線，該圖存在多處不妥之處，請指出．（能指出兩處不妥之處的該小題得滿分）．
Ⅰ．U軸坐標起點選取不當；
Ⅰ．U軸坐標起點選取不當；
；
Ⅱ．U，I軸沒有標記用何單位；Ⅲ．沒有把不在直線上的點均勻分布直線兩側；
Ⅱ．U，I軸沒有標記用何單位；Ⅲ．沒有把不在直線上的點均勻分布直線兩側；
．
③為了在實驗中保護電流表和調節(jié)電阻時電壓表、電流表的示數(shù)變化均明顯，乙同學對甲同學的實驗進行改進，設計了如圖丙所示的電路，丙電路中電阻R0應該選取下列備選電阻的哪一個？（用字母表示）．答
B
B

A.1Ω     B.5Ω    C.10Ω    D.20Ω
若乙同學用圖丙的實驗電路進行實驗，只測得兩組數(shù)據為I1、U1，I2、U2．則該電源內電阻r=
U1-U2
I2-I1
-R0
U1-U2
I2-I1
-R0
（請用物理量的字母表示）

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，為了測定小車沿斜面下滑過程中克服阻力做的功，某同學設計下面的實驗．

實驗器材：電磁打點計時器、斜面、小車、米尺、天平、紙帶．
實驗中的部分操作步驟如下；
A．將電磁打點計時器固定在斜面上某處，讓紙帶穿過限位孔，再把套在軸上的復寫紙片壓在紙帶上面，其一端固定在小車上，如圖甲所示．
B．接通電源，待打點穩(wěn)定后再由靜止釋放小車，使之沿斜面下滑．
C．多次重復上述操作，選取一條點跡清晰的紙帶進行測量．
（1）已知打點計時器使用的交變電流頻率為50Hz，圖乙是打出的紙帶的一段，相鄰兩計數(shù)點間還有四個計時點未畫出．由紙帶數(shù)據可知，打點計時器打紙帶上B點時小車的速度vB=
0.15
0.15
m/s，打紙帶上E點時小車的速度vE=
0.33
0.33
m/s．（保留兩位有效數(shù)字）
（2）為了測出打點計時器打紙帶上B點到打紙帶上E點過程中小車克服阻力做的功，還需測量的物理量有
小車的質量m、斜面的長度l、斜面的高度h
小車的質量m、斜面的長度l、斜面的高度h
．
（3）用測得量及速度vB、vE表示克服阻力做功的計算式為WBE=
mg
h
l
?
.
BE
-
1
2
m(
v
2
E
-
v
2
B
)
mg
h
l
?
.
BE
-
1
2
m(
v
2
E
-
v
2
B
)
．

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科目：高中物理 來源： 題型：

    如圖甲所示，B為電源，電動勢E=75V，內阻不計。R1為固定電阻，R2為光敏電阻。C為平行板電容器，虛線OO′到兩極板距離相等，極板長l=6.0×10-2m，兩極板的間距d=1.0×10-2m。P為一圓盤，由形狀相同、透光率不同的兩個半圓形透光片a和b構成，它繞AA′軸按圖中箭頭方向勻速轉動。當細光束通過不同的透光片照射光敏電阻R2時，R2的阻值不同。有一細電子束沿OO′以速度v0=2.0×107m/s連續(xù)不斷地射入平行板電容器C，電子發(fā)生偏轉。平行板電容器右端有一接收屏S，電子打到屏上的位置與OO′的距離記為y。當光束剛開始通過透光片a照射R2時取t=0，隨著圓盤轉動，y隨時間t變化的關系如圖乙所示。忽略細光束的寬度，忽略電容器的充、放電時間以及電子所受的重力。假設照在R2上的光強發(fā)生改變時R2阻值立即有相應的改變。

   （1）求圓盤P勻速轉動的角速度ω；

   （2）已知電子的電荷量e=1.6×10-19C，電子的質量m=9×10-31kg。當細光束通過透光片a照射光敏電阻R2時，R2的阻值為1000Ω，當細光束通過透光片b照射光敏電阻R2時，R2的阻值小于1000Ω。

Ⅰ．定值電阻R1的阻值；

Ⅱ．光束通過透光片b照射R2時，R2的阻值應滿足什么條件？

  圖甲

     圖乙

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