江西省五市九校协作体2023届第一次联考物理答案

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1.如图所示为洛伦兹力演示仪的结构示意图，用洛伦兹力演示仪可以观察电子在磁场中的运动径迹。励磁线圈通电后可以产生垂直于纸面的匀强磁场，励磁线圈中的电流越大，产生的磁场越强。其中电子经电子枪中的加速电场加速后水平向左沿垂直于磁场的方向射人磁场。下列关于实验现象和分析正确的是A.仅增大励磁线圈中的电流，电子束径迹的半径变大B.仅升高电子枪加速电场的电压，电子束径迹的半径变大C.仅使电子枪加速电压增加到原来的2倍，电子束径迹的半径也增加到原来的2倍D.要使电子形成如图所示的运动径迹，励磁线圈应通以沿（垂直于纸面向里方向观察）逆时针方向的电流【答案】B【解析】电子经电子枪中的加速电场加速，由动能定理可知U=2m,电子在匀强电场中做匀速圆周运动，洛v6m0。伦兹力提供向心力，则有eBu。=m,,r=eB B,仅增大励磁线图中的电流，磁感应强度B增大，电子束径迹的半径变小，A错误；仅升高电子枪加速电场的电压U,电子束径迹的半径r变大，B正确；仅使电子枪加速电压增加到原来的2倍，则电子束径迹的半径增加到原来的，√2倍，C错误；若励磁线圈通以沿逆时针方向的电流，由安培定则可知，产生的磁场方向向外，由左手定则可知，电子射入磁场时所受的洛伦兹力向下，电子运动的径迹不可能是题图所示，D错误。

*如图所示为一研究导体棒在磁场中运动的装置。两平行光滑金属导轨倾角为30°，导轨间距为d=1m。导轨上端通过单刀双掷开关可以分别与1、2相连，其中1连接光电管，2连接一个电容为C=0.25F的电容器。两平行导轨间存在垂直于轨道平面向上的匀强有界磁场，磁感应强度大小为B=1T,磁场宽度为DE=1m。现利用光电管把光信号转换为电信号，A和K分别是光电管的阳极和阴极，电源电压为U。用发光功率为P的激光器发出频率为y的光全部照射在K上，开关与1接通，回路中形成电流。已知阴极K材料的逸出功为W。,普朗克常量为h,电子电荷量为。初始时导体棒恰好能静止在磁场上边缘D处，导体棒垂直导轨放置，各处电阻均不计，取g=10m/s2.(1)求光电子到达A极时的最大动能Em(答案用字母表示)。(2)假设每个入射的光子会产生1个光电子，所有的光电子都能到达A极，激光器发光功率P=13.26W,y=6.4×1014Hz、h=6.63×10-4J·s、e=1.6×10-19C,求导体棒的质量m。(3)把开关快速扳到位置2，导体棒向下运动起来，在运动过程中始终与导轨垂直，求导体棒运动到E处时的速度大小。激光束真空【答案】(1)Ue hv-W。(2)1kg(3)2√2m/s【解析】(1)根据光电效应方程可知hv一W。=Eo逸出的电子在电场中加速向A极运动，根据动能定理得Ue=Ekm一Eo联立解得Ekm=Ue十hy一Wo(2)设每秒钟到达K极的光子数量为n,则nhy=P每秒钟逸出光电子个数为n个，则回路的电流I==ne解得I=Pehv由平衡条件知，初始时刻mg sin 0=BId解得m=1kg(3)开关拨向2后，导体棒开始在磁场中运动，当速度为)时，由牛顿第二定律得mg sin 0-BId =ma1=4g△tq=CU△g=C·△U△U=Bd·△y△Ua=△t解得a=4m/s2所以导体棒从D到E处做初速度为零的匀加速运动ve=√2aL=2√2m/s