24.(20分)如图所示装置由加速电场、偏转电场和偏转磁场组成。偏转电场处在加有电压的相距为d的两块水平平行放置的导体板之间，匀强磁场水平宽度为l，竖直宽度足够大，处在偏转电场的右边，如图甲所示。大量电子(其重力不计)由静止开始，经加速电场加速后，连续不断地沿平行板的方向从两板正中间射入偏转电场。当两板没有加电压时，这些电子通过两板之间的时间为2t0，当在两板间加上如图乙所示的周期为2t0、幅值恒为U0的电压时，所有电子均能通过电场，穿过磁场，最后打在竖直放置的荧光屏上(已知电子的质量为m、电荷量为e)。求：

(1)如果电子在t=0时刻进入偏转电场，求它离开偏转电场时的侧向位移大小;

(2)通过计算说明，所有通过偏转电场的电子的偏向角(电子离开偏转电场的速度方向与进入电场速度方向的夹角)都相同。

(3)要使电子能垂直打在荧光屏上，匀强磁场的磁感应强度为多少?

理综物理部分参考答案

13.D   14.C   15.A   16.C    17.B   18.A  19.A   20.D

21.(1)(6分)

①8.95       (2分)

②1.56         (2分)

③5.2×10-7      (2分)

(2)(12分)①   (3分)

②图像如图(2分)。 x=0.005s  (2分)

=      (2分)

③     x=      (2分)

④偏小    (1分)

22.(16分)解：(1)(5分)物块从A点运动到B点的过程中，由机械能守恒得

(3分)

解得：                       (2分)

(2)(5分)物块从B至C做匀速直线运动

∴               (2分)

物块通过圆形轨道最低点C时，做圆周运动，由牛顿第二定律有：

(2分)

∴                            (1分)

(3)(6分)设物块能从C点运动到D点，由动能定理得：

(2分)

解得：                      (1分)

物块做圆周运动，通过圆形轨道的最高点的最小速度设为vD1，由牛顿第二定律得：

(1分)

(1分)

可知物块能通过圆形轨道的最高点。          (1分)

23.(18分)解：(1)(5分)对于滑块M和物块m组成的系统，物块沿轨道滑下的过程中，水平方向动量守恒，物块滑出时，有           (3分)

滑块M的速度 (1分)，方向向右。(1分)

(2)(5分)物块滑下的过程中，物块的重力势能，转化为系统的动能和内能，有

(3分)

解得               (2分)

(3)(8分)物块以速度v0冲上轨道，初速度越大，冲上圆弧轨道的高度越大。若物块刚能达到最高点，两者有相同的速度V1，此为物块不会越过滑块的最大初速度。对于M和m组成的系统，水平方向动量守恒，有   (3分)

相互作用过程中，系统的总动能减小，转化为内能和重力势能，有

(3分)

解得 (1分)

要使物块m不会越过滑块，其初速度     (1分)

24.(20分)

解：(1)(8分)在t=0时刻，电子进入偏转电场，Ox方向(水平向右为正)做匀速直线运动。(2分)

Oy方向(竖直向上为正)在0-t0时间内受电场力作用做匀加速运动， (2分)

在t0-2t0时间内做匀速直线运动，速度 (2分)

侧向位移

得 　　　　      (2分)

(2)(6分)设电子以初速度v0=vx进入偏转电场，在偏转电场中受电场力作用而加速。不管电子是何时进入偏转电场，在它穿过电场的2t0时间内，其Oy方向的加速度或者是 (电压为U0时)，或者是0(电压为0时)。   (2分)

，它在Oy方向上速度增加量都为 。(2分)

因此所有电子离开偏转电场时的Oy方向的分速度都相等为 ;Ox方向的分速度都为v0=vx，所有电子离开偏转电场的偏向角都相同。(2分)

(3)(6分)设电子从偏转电场中射出时的偏向角为 ，电子进入匀强磁场后做圆周运动垂直打在荧光屏上，如图所示。电子在磁场中运动的半径：   (2分)

设电子从偏转电场中出来时的速度为vt，则电子从偏转电场中射出时的偏向角为：    (1分)

电子进入磁场后做圆周运动，其半径  (1分)

由上述四式可得： 。(2分)

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