高中物理 1.6 示波器的奥秘每课一练 粤教版选修3-1

用心 爱心 专心1 1 61 6 示波器的奥秘示波器的奥秘 每课一练 粤教版选修每课一练 粤教版选修 3 13 1 一 单项选择题 1 如图 1 6 11 所示 从F处释放一个无初速的电子向B板方向运动 指出下列对电子运 动的描述中错误的是 设电源电动势为U 图 1 6 11 A 电子到达B板时的动能是Ue B 电子从B板到达C板动能变化量为零 C 电子到达D板时动能是 3Ue D 电子在A板和D板之间做往复运动 解析 电子在A B之间加速 电场力做功W Ue 在B C间无电场 做匀速运动 到 C D间电场反向 电子克服电场力做功 至D点速度刚好减至零 然后反向加速 在 D A之间往复运动 所以 C 错 答案 C 2 如图 1 6 12 所示 电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动 然后射入电势差 为U2的两块平行极板间的偏转匀强电场中 在满足电子能射出平行极板区的条件下 下述 四种情况中 一定能使电子的偏转角 变大的是 图 1 6 12 A U1变大 U2变大 B U1变小 U2变大 C U1变大 U2变小 D U1变小 U2变小 思路点拨 加速电场中被加速 偏转电场中被偏转做类平抛运动 解析 设电子经加速电场后获得的速度为v0 由动能定理得 qU1 mv2 0 2 设偏转电场的极板长为L 则电子在偏转电场中运动时间 用心 爱心 专心2 t L v0 电子在偏转电场中受电场力作用获得的加速度 a qU2 md 电子射出偏转电场时 平行于电场线的速度 vy at 由 得vy qU1L mdv0 所以 tan 式代入上式得 tan 所以 B 正确 vy v0 qU1l mdv2 0 U2L 2U1d 答案 B 3 如图 1 6 13 所示 有三个质量相等 分别带正电 负电和不带电的小球 从平行板电 场中的P点以相同的初速度垂直于E进入电场 它们分别落在A B C三点 图 1 6 13 A 落到A点的小球带正电 落到B点的小球不带电 落到C点的小球带负电 B 三小球在电场中运动的时间相等 C 三小球到达正极板时动能关系 EKA EKB EKC D 三小球在电场中运动的加速度关系 aA aB aC 解析 由图知A的射程最远 x v0t tA最大 又由h at2知aA最小 aC最大 所以 A 1 2 正确 B D 错误 由动能定理知 C 错 答案 A 4 如图 1 6 14 所示 有一带电粒子贴A板沿水平方向射入匀强电场 当偏转电压为U1时 带电粒子沿轨迹 从两板正中间飞出 当偏转电压为U2时 带电粒子沿轨迹 落到B板中 间 设两次射入电场的水平速度相同 则电压U1 U2之比为 图 1 6 14 A 1 8 B 1 4 用心 爱心 专心3 C 1 2 D 1 1 解析 当偏转电压为U1时 有d 2 同理 当偏转电压为U2时 有d 1 2 1 2 qU1 dm l v0 1 2 qU2 dm 2 两式相比可得U1 U2 1 8 l 2v0 答案 A 二 双项选择题 5 如图 1 6 15 所示 电子由静止开始从A板向B板运动 当到达B板时速度为v 保持 两板电压不变 则 图 1 6 15 A 当增大两板间距离时 v增大 B 当减小两板间距离时 v减小 C 当改变两板间距离时 v不变 D 当增大两板间距离时 电子在两板间运动的时间增大 解析 由动能定理得eU mv2 当改变两极板间距离时 v不变 故 C 选项正确 粒子做初 1 2 速度为零的匀加速直线运动 即t 当增大两板间距离时 电子在板间运 v d t v 2 d t 2d v 动时间增大 故 D 选项正确 答案 CD 6 竖直放置的平行金属板A B连接一恒定电压 两个电荷M和N以相同的速率分别从极 板A边缘和两板中间沿竖直方向进入板间电场 恰好从极板B边缘射出电场 如图 1 6 16 所示 不考虑电荷的重力和它们之间的相互作用 下列说法正确的是 图 1 6 16 A 两电荷的电荷量可能相等 B 两电荷在电场中运动的时间相等 用心 爱心 专心4 C 两电荷在电场中运动的加速度相等 D 两电荷离开电场时的动能相等 解析 带电粒子在电场中的类平抛运动可分解为沿电场方向的匀加速运动与垂直电场方向 的匀速直线运动两个分运动 所以两电荷在电场中的运动时间相等 B 对 又因为 d at2 a 因为偏转量d不同 故a一定不同 C 错 由a 因不知m的关系 1 2 qE m qE m q可能相等 也可能不相等 故 A 正确 当q相等时 电荷从进入到离开 电场力做的功 不同 由动能定理可知 两电荷离开电场时的动能不同 D 错 答案 AB 7 如图 1 6 17 所示 三块平行金属板a b c接在电动势 即电压 分别为E1 和E2的电 源上 已知E1 E2 在紧贴A孔右侧有一带负电的质点 不计重力 由静止释放后向右运 动 穿过B孔到达P点 再返回A孔 则 图 1 6 17 A 只将b板向右移一小段距离后 再由A孔释放该质点 质点仍运动到P点返回 B 只将b板右移稍长距离后 再释放该质点 质点能穿过C孔 C 只将b板右移一小段距离后 再释放该质点 质点将越过P点后返回 D 若将质点放在紧贴C孔左侧由静止释放 质点将能穿过A孔 解析 电场力对带电粒子做功只与电势差和带电粒子电荷量有关 b板移动时 a b间的 电势差没有变 由动能定理得 带电粒子被电场加速运动到b板时的速度不变 若将b板 移到P点 但由于b c间的电势差不变 且E1 E2 故不可能穿过C孔 只能在b c板 间的某一点速度减为零后再返回A孔 若将带电粒子在C点释放 无论a b c板是否平 移一小段距离 只要各板不相互接触 则b c板间电场对带粒子做的正功 一定大于 a b板间电场对带电粒子做的负功 带电粒子运动到A孔时的动能不为零 一定会穿越A 孔 答案 CD 8 如图 1 6 18 所示 M N是竖直放置的两平行金属板 分别带等量异种电荷 两极间产 生一个水平向右的匀强电场 场强为E 一质量为m 电量为 q的微粒 以初速度v0竖直 向上从两极正中间的A点射入匀强电场中 微粒垂直打到N极上的C点 已知AB BC 不 计空气阻力 则可知 用心 爱心 专心5 图 1 6 18 A 微粒在电场中作抛物线运动 B 微粒打到C点时的速率与射入电场时的速率相等 C MN板间的电势差为 2mv q 2 0 D MN板间的电势差为Ev 2g 2 0 解析 由题意可知 微粒受水平向右的电场力qE和竖直向下的重力mg作用 合力与v0不 共线 所以微粒做抛物线运动 A 正确 因AB BC 即 t t可见vC v0 故 B 项 v0 2 vc 2 正确 由q mgh 0 h 得U 故 C 项错误 又由mg qE得q 代入 U 2 v2 0 2y mv2 0 q mg E U 得U 故 D 项错误 mv2 0 q Ev2 0 g 答案 AB 9 图 1 6 19 为一个示波器工作原理的示意图 电子经电压为U1的加速电场后以速度v0垂 直进入偏转电场 离开电场时的偏转量是h 两平行板间的距离为d 电势差U2 板长L 为了提高示波管的灵敏度 每单位电压引起的偏转量h U2 可采取的方法是 图 1 6 19 A 增大两板间电势差U2 B 尽可能使板长L长些 C 尽可能使板间距离d小一些 D 使加速电压U1升高一些 解析 电子的运动过程可分为两个阶段 即加速和偏转 1 加速 eU1 mv 1 22 0 2 偏转 L v0t h at2 t2 1 2 eU2 2md 综合得 因此要提高灵敏度则需要 增大L或减小U1或减小d 故答案应选 h U2 L2 4U1d B C 用心 爱心 专心6 答案 BC 三 非选择题 10 如图 1 6 20 所示 在距地面一定高度的位置以初速度v0向右水平抛出一个质量为m 电荷量为q的带负电小球 小球的落地点与抛出点之间有一段相应的水平距离 水平射程 若在空间加上一竖直方向的匀强电场 使小球的水平射程变为原来的 求此电场的场强 1 2 大小和方向 图 1 6 20 解析 不加电场时小球在空间运动的时间为t 水平射程为x x v0t 下落高度h gt2 1 2 加电场后小球在空间的运动时间为t 小球运动的加速度为a x v0t h at 2 1 2 1 2 由以上各式 得 a 4g 则场强方向只能竖直向上 根据牛顿第二定律 mg qE ma 联立解得 所以E 3mg q 方向竖直向上 答案 方向竖直向上 3mg q 11 如图 1 6 21 所示 边长为L的正方形区域abcd内存在着匀强电场 电荷量为q 动 能为Ek的带电粒子从a点沿ab方向进入电场 不计重力 图 1 6 21 1 若粒子从c点离开电场 求电场强度的大小和粒子离开电场时的动能 用心 爱心 专心7 2 若粒子离开电场时动能为Ek 则电场强度为多大 解析 1 粒子在电场中做类平抛运动 在垂直于电场方向 L v0t 在平行于电场方向 L at2 1 2 qEt2 2m qEL2 2mv2 0 所以E 4Ek qL qEL Ekt Ek 则Ekt qEL Ek 5Ek 2 若粒子由bc边离开电场 则L v0t vy t qE m qEL mv0 由动能定理得 Ek Ek mv 1 22y q2E2L2 4Ek E 2Ek Ek Ek qL 若粒子由cd边离开电场 由动能定理得 qEL Ek Ek 所以E Ek Ek qL 答案 1 5Ek 4Ek qL 2 粒子由bc边离开电场时 E 2Ek Ek Ek qL 粒子由cd边离开电场时 E Ek Ek qL 12 如图 1 6 22 所示 水平放置的两平行金属板 板长为 10 cm 两板相距 2 cm 一束电 子以v0 4 0 107 m s 的初速度从两板中央水平射入板间 然后从板间飞出射到距板右端 L为 45 cm 宽D为 20 cm 的荧光屏上 不计电子重力 荧光屏中点在两板间的中央线上 电子质量m 0 9 10 30 kg 电荷量e 1 6 10 19 C 求 图 1 6 22 1 电子飞入两板前所经历的加速电场的电压 用心 爱心 专心8 2 为了使点电荷能射中荧光屏所有位置 两板间所加电压的取值范围 解析 1 设加速电场的电压为U1 由动能定理可得eU1 mv 0 1 22 0 化简得U1 代入数据得U1 4 50 103 V mv2 0 2e 2 如下图所示 设电子飞出偏转电场时速度为v1 和水平方向的夹角为 偏转电压为 U2 偏转位移为y 则 y at2 2 tan 1 2 U2e 2dm l v0 vy v0 U2el dmv2 0 y l 2 由此看出