【題目】用電子加速器產(chǎn)生的高能電子束照射可使一些物質(zhì)產(chǎn)生物理、化學(xué)和生物學(xué)效應(yīng),其中電子束焊接是發(fā)展最快、應(yīng)用最廣泛的一種電子束加工技術(shù)。電子束加工的特點(diǎn)是功率大,能在瞬間將能量傳給工件,而且電子束的能量和位置可以用電磁場(chǎng)精確和迅速地調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。圖甲是電子束加工工件的示意圖,電子槍產(chǎn)生熱電子后被高壓電源加速,經(jīng)聚焦系統(tǒng)會(huì)聚成很細(xì)的電子束,打在工件上產(chǎn)生高壓力和強(qiáng)能量,對(duì)工件進(jìn)行加工。圖乙是電子加速系統(tǒng),K是與金屬板M距離很近的燈絲,電源E1K加熱可以產(chǎn)生初速度不計(jì)的熱電子,N為金屬網(wǎng)M、N接在輸出電壓恒為U的高壓電源E2,M、N之間的電場(chǎng)近似為勻強(qiáng)電場(chǎng),系統(tǒng)放置在真空環(huán)境中,通過(guò)控制系統(tǒng)排走工件上的多余電子,保證N與工件之間無(wú)電壓,正常工作時(shí),若單位時(shí)間內(nèi)從K發(fā)出的電子數(shù)為n經(jīng)M、N之間的電場(chǎng)加速后大多數(shù)電子從金屬網(wǎng)的小孔射出,少部分電子打到金屬網(wǎng)絲上被吸收,從而形成回路電流,電流表的示數(shù)穩(wěn)定為I。已知電子的質(zhì)量為m、電量為e,不計(jì)電子所受的重力和電子之間的相互作用。

(1)求單位時(shí)間內(nèi)被金屬網(wǎng)N吸收的電子數(shù);

(2)若金屬網(wǎng)N吸收電子的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,試證明其發(fā)熱功率P=IU;

(3)a.電子在聚焦時(shí)運(yùn)動(dòng)方向改變很小,可認(rèn)為垂直打到工件上時(shí)的速度與從N中射出時(shí)的速度相同,并假設(shè)電子打在工件上被工件全部吸收不反彈求電子束打到工件表面時(shí)對(duì)工件的作用力大。徊⒄f(shuō)明為增大這個(gè)作用力,可采取的合理可行的措施(至少說(shuō)出兩種方法);

b.已知MN兩板間的距離為d,設(shè)在兩板之間與M相距x的空間內(nèi)(足夠小)電子數(shù)為,x的關(guān)系式。

【答案】(1) (2) (3)a. b.

【解析】(1) ,得

(2)根據(jù)動(dòng)能定理Ue=,△t時(shí)間內(nèi),電子總動(dòng)能為E=NEk= △tUe=UI△t,全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,

故發(fā)熱功率;

(3)a.根據(jù)動(dòng)能定理Ek= ,求得電子速度,

單位時(shí)間內(nèi)從N中射出的電子數(shù)為n-,

則△t時(shí)間內(nèi)打在工件上的電子數(shù)為(n-)△t,

根據(jù)動(dòng)量定理(n-)△t mv=F△t,

解得F=(n-)mv=(n-=

為增大作用力F,可增大燈絲的功率,增加單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的電子數(shù)n;也可以增大加速電壓U。

b.設(shè)電子從與M板相距x運(yùn)動(dòng)到x+△x的時(shí)間為t,由于△x 足夠小,可以認(rèn)為該過(guò)程內(nèi)電子速度不變,則, ,求得 ,

t時(shí)間內(nèi),從與M板相距x運(yùn)動(dòng)到x+△x的電子數(shù),△N=nt,

;

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:

【題目】如圖甲所示直線是一條電場(chǎng)線,AB是該線上的兩點(diǎn)。一正電荷由A點(diǎn)以一定初速度沿電場(chǎng)線從A運(yùn)動(dòng)到B,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的v-t圖線如圖乙所示,則下列說(shuō)法中正確的是( )

A. 該電場(chǎng)是非勻強(qiáng)電場(chǎng)

B. A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)相比一定是φAφB

C. AB兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相比一定是EAEB

D. 該電荷在兩點(diǎn)的電勢(shì)能大小相比一定是EpAEpB

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖為一簡(jiǎn)諧橫波在t=0 s時(shí)刻的波形圖,P是平衡位置為x=1 m處的質(zhì)點(diǎn),此刻P點(diǎn)振動(dòng)方向沿y軸正方向,并經(jīng)過(guò)0.2 s完成了一次全振動(dòng);Q是平衡位置為x= 4 m處的質(zhì)點(diǎn)。則________。

A.該波沿x軸正方向傳播

Bt= 0.1 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P的速度正在減小

Ct=0.05 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)Q的加速度為0,速度為正向最大

D.從t=0.10 st=0.15 s,該波沿x軸傳播的距離是2 m

E.從t=0.10 st=0.20 s,質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程等于20 cm

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組要測(cè)量某一迭層電池的電動(dòng)勢(shì)(約為9V)和內(nèi)電阻(小于)?晒┻x擇的器材如下:

A.迭層電池的電動(dòng)勢(shì)(約為9V,內(nèi)電阻小于1Ω)

B.電流表A(量程3A)

C.電壓表V(量程為4V,內(nèi)阻約為6kΩ)

D.電阻箱R1(0~99999.9Ω,額定功率小于10W)

E.電阻箱R2(0~9999.9Ω,額定功率小于10W)

F.定值電阻R0(阻值為1.0Ω)

G.滑動(dòng)變阻器R(0~20Ω,額定電流2A)

H.開(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線若干

⑴小組同學(xué)根據(jù)上面提供的實(shí)驗(yàn)器材,需要把量程為4V的電壓表接一固定的電阻(用電阻箱代替),改裝成量程為12V的電壓表,改裝電壓表量程的實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示,則電阻箱應(yīng)選 ____(填寫(xiě)器材前面的字母標(biāo)號(hào))。

⑵在⑴中為了使電阻箱取得合適阻值,小組同學(xué)按照下列步驟進(jìn)行操作:

①把滑動(dòng)變阻器滑片移到最右端,將電阻箱阻值調(diào)到0

②閉合開(kāi)關(guān)S,把滑動(dòng)變阻器滑片P滑到適當(dāng)位置,使電壓表讀數(shù)為3 V

③然后保持滑片P不動(dòng),調(diào)節(jié)電阻箱阻值為適當(dāng)值,使電壓表讀數(shù)為_______V

④保持電壓表和電阻箱串聯(lián),撤去其它線路,即得量程為12V的電壓表。

⑶小組同學(xué)用上述擴(kuò)大量程后的電壓表(表盤(pán)沒(méi)變),利用如圖乙所示實(shí)驗(yàn)電路來(lái)測(cè)量迭層電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。改變滑動(dòng)變阻器R的阻值,得到多組電壓表示數(shù)U和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)I,并作出UI圖象如圖丙所示,根據(jù)圖象可求出此電池的電動(dòng)勢(shì)為___V,內(nèi)電阻為____Ω。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】基于人的指紋具有終身不變性和唯一性的特點(diǎn),發(fā)明了指紋識(shí)別技術(shù)。目前許多國(guó)產(chǎn)手機(jī)都有指紋解鎖功能,常用的指紋識(shí)別傳感器是電容式傳感器,如圖所示。指紋的凸起部分叫,凹下部分叫。傳感器上有大量面積相同的小極板,當(dāng)手指貼在傳感器上時(shí),這些小極板和正對(duì)的皮膚表面部分形成大量的小電容器,這樣在嵴處和峪處形成的電容器的電容大小不同。此時(shí)傳感器給所有的電容器充電后達(dá)到某一電壓值,然后電容器放電,電容值小的電容器放電較快,根據(jù)放電快慢的不同,就可以探測(cè)到嵴和峪的位置,從而形成指紋圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)文中信息,下列說(shuō)法正確的是 ( )

A. 在峪處形成的電容器電容較大

B. 充電后在嵴處形成的電容器的電荷量大

C. 在峪處形成的電容器放電較慢

D. 潮濕的手指頭對(duì)指紋識(shí)別絕對(duì)沒(méi)有影響

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,MN為半圓形玻璃磚的對(duì)稱軸.O為玻璃磚圓心,某同學(xué)在與MN平行的直線上插上兩根大頭針P1、P2,在MN上插大頭針P3,從P3一側(cè)透過(guò)玻璃磚觀察P1、P2的像,調(diào)整P3位置使P3能同時(shí)擋住P1、P2的像,確定了的P3位置如圖所示,他測(cè)得玻璃磚直徑D=8 cm,P1、P2連線與MN之間的距離d1=2 cm,P3到O的距離d2=6.92 cm。取=1.73。求該玻璃磚的折射率。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的邊界由x軸和y=2sin(x)曲線圍成(x≤2 m),現(xiàn)把一邊長(zhǎng)L=2 m的正方形單匝線框以水平速度v=10 m/s勻速地拉過(guò)該磁場(chǎng)區(qū),磁場(chǎng)區(qū)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.4 T,線框電阻R=0.5 Ω,不計(jì)一切摩擦阻力,則(  )

A. 水平拉力F的最大值為8 N

B. 拉力F的最大功率為12.8 W

C. 拉力F要做25.6 J的功才能讓線框通過(guò)此磁場(chǎng)區(qū)

D. 拉力F要做12.8 J的功才能讓線框通過(guò)此磁場(chǎng)區(qū)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】豎直平面內(nèi)存在著如圖甲所示管道,虛線左側(cè)管道水平,虛線右側(cè)管道是半徑R=1m的半圓形,管道截面是不閉合的圓,管道半圓形部分處在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度E=4×103V/m。小球a、b、c的半徑略小于管道內(nèi)徑,b、c球用長(zhǎng)的絕緣細(xì)輕桿連接,開(kāi)始時(shí)c靜止于管道水平部分右端P點(diǎn)處,在M點(diǎn)處的a球在水平推力F的作用下由靜止向右運(yùn)動(dòng),當(dāng)F減到零時(shí)恰好與b發(fā)生了彈性碰撞,F-t的變化圖像如圖乙所示,且滿足。已知三個(gè)小球均可看做質(zhì)點(diǎn)且ma=0.25kg,mb=0.2kg,mc=0.05kg,小球cq=5×10-4C的正電荷,其他小球不帶電,不計(jì)一切摩擦,g=10m/s2,求

(1)小球ab發(fā)生碰撞時(shí)的速度v0;

(2)小球c運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)時(shí)的速度v;

(3)從小球c開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到速度減為零的過(guò)程中,小球c電勢(shì)能的增加量。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖甲所示,靜止在水平面上的等邊三角形金屬閉合線框,匝數(shù)n=10,總電阻,邊長(zhǎng)L=0.3m,處在兩個(gè)半徑均為r=0.1m的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線框頂點(diǎn)與右側(cè)圓心重合,線框底邊與左側(cè)圓直徑重合,磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直水平面向外, 垂直水平面向里, 隨時(shí)間t的變化如圖乙所示,線框一直處于靜止?fàn)顟B(tài),計(jì)算過(guò)程中近似取。下列說(shuō)法正確的是(

A. t=0時(shí)刻穿過(guò)線框的磁通量為0.5Wb

B. t=0.2s時(shí)刻線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為1.5V

C. 內(nèi)通過(guò)線框橫截面的電荷量為0.18C

D. 線框具有向左的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)

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