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光电倍增管可将光信号转化为电信号并逐级放大,其前两个平行倍增极结构如图。当频率为...

光电倍增管可将光信号转化为电信号并逐级放大,其前两个平行倍增极结构如图。当频率为的入射光照射到第1倍增极的上表面MN时,极板上表面逸出大量速率不同、沿各个方向运动的光电子,空间加上垂直纸面的匀强磁场,可使从MN逸出的部分光电子打到第2倍增极的上表面PQ。已知第1倍增极金属的逸出功为W,两个倍增极长度均为d,水平间距为,竖直间距为,光电子电量为e、质量为m,普朗克常量为h,仅考虑光电子在纸面内运动且只受洛伦兹力作用。

1)求从MN上逸出的光电子的最大速率。

2)若以最大速率、方向垂直MN逸出的光电子可以全部到达PQ,求磁感应强度的大小和方向。

3)若保持(2)中的磁场不变,关闭光源后,发现仍有光电子持续击中PQ,求关闭光源后光电子持续击中PQ的时间。

 

(1) (2) ,垂直纸面向内 (3) 【解析】(1)由题可知入射光照射到第1倍增极上表面时发生光电效应 由爱因斯坦光电效应方程 解得:逸出的光电子的最大速率 (2)作出粒子在磁场中的运动轨迹图如图所示: 由图可知,从M点垂直向上射出的光电子经过磁场偏转恰好到达P点,圆心在N点 由几何关系得:偏转半径r=d 由牛顿第二定律得: 解得: 因光电子带负电,由偏转图象可知光电子向右偏转,由左手定则可知磁场方向为垂直纸面向内 (3)由于关闭光源前已有大量光电子在持续前往第2倍增极的路上,所以关闭光源后的一段时间,仍有光电子击中第2倍增极,因此“关闭光源后光电子持续击中PQ的时间”对应的是光电子从MN到达PQ的最长时间,最长时间对应的是轨迹圆心角最大的情况:当速率为最大时,对应的圆轨迹与PQ相切时圆心角最大;作出相应的运动轨迹如图所示: 由图可知,当最大速度对应的轨迹圆不能与PQ相切,故从N端以最大速率逸出并击中P端的光电子的圆弧轨迹圆心角最大,所对应的时间最长,因为OP=ON=r=d=NP,故是等边三角形,则 则光电子运动轨迹的圆心角为,运动的周期 故运动的最长时间为  
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高空杂技表演中,固定在同一悬点的两根长均为L的轻绳分别系着男、女演员,他们在同一竖直面内先后从不同高度相向无初速摆下,在最低点相拥后,恰能一起摆到男演员的出发点。已知男、女演员质量分别为Mm,女演员的出发点与最低点的高度差为,重力加速度为g不计空气阻力,男、女演员均视为质点。

1)求女演员刚摆到最低点时对绳的拉力大小。

2)若两人接着从男演员的出发点一起无初速摆下,到达最低点时男演员推开女演员,为了使女演员恰能回到其最初出发点,男演员应对女演员做多少功?

 

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某同学要把电压表改装成可直接测量压力的仪表,设计的电路如图(a)所示。实验器材如下:待改装电压表(量程0 ~ 3 V,可视为理想电压表),定值电阻R0,压敏电阻Rx,电源(4 V,内阻不计),开关S,导线。选用的压敏电阻阻值Rx随压力F变化的规律如图(b)。

(1)实验中随着压力F的增大,电压表的示数__________。(填“变大”“不变”或“变小”)

(2)为使改装后仪表的量程为0 ~ 160 N,且压力160 N对应电压表3 V刻度,则定值电阻阻值R0 __________Ω,压力0 N对应电压表__________V刻度。

(3)他发现这样改装后的仪表压力刻度分布不均匀,想进一步把(2)中的压力刻度改成均匀分布,应选用另一压敏电阻,其阻值Rx与压力F变化关系式为__________

 

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某同学利用图a装置测定滑块与桌面间的动摩擦因数。实验中,钩码通过轻绳拉着滑块在水平桌面上做直线运动,钩码着地后滑块继续运动,打点计时器在纸带上打下一系列的点。取钩码着地后滑块继续运动过程中对应的一段纸带,用刻度尺测出纸带上部分相邻计时点的间距如图b。已知交流电源频率为50 Hz,当地的重力加速度为9.80 m/s2。回答下列问题:

1)打点时纸带的________(填AB)端靠近滑块。

2)滑块与桌面间的动摩擦因数为________。(结果保留3位有效数字)

3)由实验测定的动摩擦因数________(填大于”“等于小于)真实值。

 

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如图, M、N两点处于同一水平面,OM、N连线的中点,过O点的竖直线上固定一根绝缘光滑细杆,杆上A、B两点关于O点对称。第一种情况,在M、N两点分别放置电量为+Q-Q的等量异种点电荷,套在杆上带正电的小金属环从A点无初速释放,运动到B点;第二种情况,在M、N两点分别放置电量为+Q的等量同种点电荷,该金属环仍从A点无初速释放,运动到B点。则两种情况中(    )

A. 金属环运动到B点的速度第一种情况较大

B. 金属环从A点运动到B点所用的时间第一种情况较短

C. 金属环从A点运动到B点的过程中,动能与重力势能之和均保持不变

D. 金属环从A点运动到B点的过程中(不含A、B两点),在杆上相同位置的速度第一种情况较大

 

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如右图,空间某区域内存在沿水平方向的匀强磁场,一正方形闭合金属线框自磁场上方某处释放后穿过磁场,整个过程线框平面始终竖直,线框边长小于磁场区域上下宽度。以线框刚进入磁场时为计时起点,下列描述线框所受安培力F随时间t变化关系的图中,可能正确的是

A.     B.     C.     D.

 

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