如图所示，用导电的金属丝吊着的一块金属板，与装有电子枪的电源相连，从电子枪发出的电子的初速度为零，用电压U将电子加速后，电子与金属板垂直碰撞．假设所有电子碰撞金

题型：不详难度：来源：

如图所示，用导电的金属丝吊着的一块金属板，与装有电子枪的电源相连，从电子枪发出的电子的初速度为零，用电压U将电子加速后，电子与金属板垂直碰撞．假设所有电子碰撞金属板之后，全部被金属板吸收，已知电子的电荷量和质量分别为-e （e＞0）和m．试求：
（1）从电子枪发出的1个电子在碰撞金属板过程中，动量变化的大小和方向；
（2）电子束形成的电流为I时，垂直作用于金属板表面的平均力F是多大？魔方格

答案

设电子加速后速度为v，则由
eU=

mv2①，
得v=

2eU

②
（1）电子碰撞金属板时，动量的改变△P=mv=

2meU

③
动量的改变的方向水平向左
（2）设t时间内有n个电子打到金属板上，则Q=It=ne ④
由冲量和动量变化的关系，有Ft=n△P ⑤
联立③④⑤得：F=

2meU

答：（1）从电子枪发出的1个电子在碰撞金属板过程中，动量变化的大小

2meU

和方向为水平向左；
（2）电子束形成的电流为I时，垂直作用于金属板表面的平均力F是：F=

2meU

．

举一反三

有一研究性学习小组研究了这样一个课题：人从高处跳下超过多大高度时容易造成骨折．他们查得这样一些资料；一般成人的胫骨的极限抗压强度为p=1.5×10⁸ Pa，胫骨的最小面积S=3.2×10^-4 m²．假若一个质量为50kg的人，从一定的高度直膝双足落地，落地时其重心又下降了约h=l.0×10^-2 m，请你估算一下：当这个高度H超过多少米时，就可能导致胫骨骨折（计算结果保留两位有效数字，取g=10m/s²）．

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如图所示，金属极板AB间有电场强度E=200N/CP的匀强电场，一带电量q=-2×10^-3C的小球开始时静止在电场中的点，靠近金属极板B处有一挡板S，小球与挡板S的距离x₁=5cm，与A板距离x₂=45cm，小球的重力不计．在电场力作用下小球向左运动，与挡板S相碰后电量减少到碰前的k倍，已知k=

，碰撞过程中小球的机械能没有损失．（已知：lg1.2=0.07918）
（1）求小球第一次到达挡板S时的动能；
（2）求小球第一次与挡板S相碰后向右运动的距离；
（3）小球与挡板S经过多少次碰撞后，才能运动到A板．魔方格

题型：南通模拟难度：| 查看答案

质子和中于是由更基本的粒子即所谓“夸克”组成的．两个强作用电荷相反（类似于正负电荷）的夸克在距离很近时几乎没有相互作用（称为“渐近自由”）；在距离较远时，它们之间就会出现很强的引力（导致所谓“夸克禁闭”）．作为一个简单的模型，设这样的两夸克之间的相互作用力F与它们之间的距离r的关系为：F=

0，0＜r＜r1

-F0，r1≤r≤r2

0，r＞r2

式中F₀为大于零的常量，负号表示引力．用U表示夸克间的势能，令U₀=F₀（r₂-r₁），取无穷远为势能零点．下列U-r图示中正确的是（　　）

A．

B．

C．

D．

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如图甲所示，真空中两水平放置的平行金属板C、D，上面分别开有正对的小孔O₁、O₂，金属板C、D接在正弦交流电源上，两板C、D间的电压Ucd随时间t变化的图象如图乙所示，t=0时刻开始，从小孔O₁处不断飘入质量 m=3.2×10^-25kg、电荷量q=1.6×10^-19 c的带正电的粒子（设飘入速度很小，可视为零），在D板外侧有以MN为边界的匀强磁场，与金属板相距d=10cm，匀强磁场的磁感应强度大小B=0.1T，方向如图甲所示，粒子的重力及粒子之间的相互作用力不计．平行金属板C、D之间的距离足够小，粒子在两板间的运动时间可以忽略不计，求：

魔方格

（1）带电粒子经小孔O₂进入磁场后能飞出磁场边界的最小速度为多大？
（2）从0到0.04末的时间内，哪些时刻飘入小孔O₁的粒子能穿过电场并飞出磁场边界？
（3）磁场边界有粒子射出的长度范围．（保留一位有效数字）

题型：静海县模拟难度：| 查看答案

如图甲是一种自由电子激光器的原理示意图．经电场加速后的高速电子束，射入上下排列着许多磁铁的管中．相邻两块磁铁的极性是相反的．电子在垂直于磁场的方向上摆动着前进，电子在摆动的过程中发射出光子．管子两端的反射镜（图中未画出）使光子来回反射，光子与自由电子发生相互作用，使光子能量不断增大，从而产生激光输出．
（1）若该激光器发射激光的功率为P=6.63×10 ⁹ W，激光的频率为υ=1.0×10¹⁶ Hz．则该激光器每秒发出多少个激光光子？（普朗克常量h=6.63×10^-34 J•s）
（2）若加速电压U=1.8×10 ⁴ V，取电子质量m=9×10^-31 kg，电子电荷量e=1.6×10^-19C．每对磁极间的磁场可看作匀强磁场，磁感应强度为B=9×10^-4 T．每个磁极的左右宽度为L=30cm，厚度为2L．忽略左右磁极间的缝隙距离，认为电子在磁场中运动的速度大小不变．电子经电场加速后，从上下磁极间缝隙的正中间垂直于磁场方向射入第1对磁极的磁场中，电子一共可通过几对磁极？在图乙的俯视图中，画出电子在磁场中运动轨迹的示意图（尺寸比图甲略有放大）．
魔方格

题型：西城区一模难度：| 查看答案