2019年高考物理雙基突破--靜電感應(yīng)示波器（共2套含解析）與2019年高考物理雙基突破--帶電粒子在交變電場中的運(yùn)動（共2套有解析）

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2019 年高考物理雙基突破-- 靜電感應(yīng)示波器（共 2套含解析）與 2019 年高考物理雙基突破 --帶電粒子在交變電場中的運(yùn)動（共 2 套有解析）2019 年高考物理雙基突破--靜電感應(yīng)示波器（共 2套含解析）1．（多選）如圖所示，A、B 為兩個帶等量異號電荷的金屬球，將兩根不帶電的金屬棒 C、D 放在兩球之間，則下列敘述正確的是A．C 棒的電勢一定高于 D 棒的電勢B．在用導(dǎo)線將 C 棒的 x 端與 D 棒的 y 端連接的瞬間，將有從 y 流向 x 的電子流C．若將 B 球接地，B 所帶的負(fù)電荷全部流入大地D．若將 B 球接地，B 所帶的負(fù)電荷 還將保留一部分【答案】ABD【解析】由如圖所示的電場線方向可知 A、B、C、D 的電勢高低為φAφCφD φB。在用導(dǎo)線將 C 棒的 x 端與 D 棒的 y 端連接的瞬間，將有自由電子從電勢低的 D 棒流向電勢高的 C 棒，這時 C 與 D 已 通過導(dǎo)線連接為一個導(dǎo)體了，靜電平衡后，它們的電勢相等，C 的 x 端仍帶負(fù)電，D 的 y 端仍帶正電，而 C 的右端及 D 的左端均不帶電，即 C 右端的 正電荷與 D 左端的負(fù)電荷中和掉了。當(dāng)將 B 球接地時，一部分自由電子從低于大地電勢的 B 球流向大地，而另一部分電子受到 D 棒 y 端正電荷的吸引而保留在靠近 y 的近端處，如果把帶正電的 A 球移走，接地的 B 球上的負(fù)電荷才全部流入大地。故選項(xiàng)A、B、D 正確。5．某農(nóng)村小塑料場的高頻熱合機(jī)產(chǎn)生的電磁波頻率和電視信號頻率接近，由于該村尚未接通有線電視信號，空中的信號常常受到干擾，在電視熒屏上出現(xiàn)網(wǎng)狀條紋，影響正常收看。為了使電視機(jī)不受干擾，可采取的辦法是A．將電視機(jī)用一金屬籠子罩起來 B．將電視機(jī)用一金屬籠子罩起來，并將金屬籠子接地C．將高頻熱合機(jī)用一金屬籠子罩起來D．將高頻熱合機(jī)用一金屬籠子罩起來，并將金屬籠子接地【答案】D【解析】 為了使電視機(jī)能接收電磁波信號，但又不接收高頻熱合機(jī)產(chǎn)生的電磁波，應(yīng)將高頻熱合機(jī)產(chǎn)生的電磁波信號屏蔽，而接地金屬籠子具有屏蔽內(nèi)電場的作用，故選項(xiàng) D 正確。6．一個勻強(qiáng)電場的電場線分布如圖甲所示，把一個空心導(dǎo)體引入到該勻強(qiáng)電場后的電場線分布如圖乙。在電場中有 A、B、C、D 四個點(diǎn)，下面說法正確的是A．φA＝φB B．φB＝φC B．C．EA＝EB D．EB＝EC【答案】B7．將懸掛在細(xì)線上的帶正電的小球 A 放在不帶電的金 屬空心球 C 內(nèi)（不與球接觸），另有一個懸掛在細(xì)線上的帶負(fù)電的小球 B 向 C 靠近，如圖所示，于是有A．A 向左偏離豎直方向，B 向右偏離豎直方向B．A 的位置不變，B 向右偏離豎直方向C．A 向左偏離豎直方向，B 的位置不變D． A 和 B 的位置都不變【答案】B【解析】帶正電的小球 A 放 在不帶電的空心球 C 內(nèi)，由于靜 電感應(yīng)，空心球外殼帶正電，內(nèi)壁帶負(fù)電，因此 B 所在處有電場，所以 B 在電場力作用下向右偏靠近 C；由于空心球能屏蔽 B 球的電場，所以，A 所在處 場強(qiáng)為零，故 A球不受電場力，位置不變。 罩 B 內(nèi)放有一個不帶電的驗(yàn)電器 C，如把一帶有正電荷的絕緣體 A 移近金屬網(wǎng)罩 B，則A．在 B 的內(nèi)表面帶正電荷，φB＝φC＝0B ．在 B 的右側(cè)外表面帶正電荷 C．驗(yàn)電器的金屬箔片將張開， φBE′B（4）AB 導(dǎo)體處于負(fù)電荷的電場中，其電勢低于大地的零電勢，負(fù)電荷要從AB 流向大地，則導(dǎo)體帶正電，與 A、B 哪端接地?zé)o關(guān)（5）A 端和 B 端等勢，電荷不沿導(dǎo)體移動，電荷不會中和21．如圖所示，絕緣開口空心金屬球殼 A 已帶電，今把驗(yàn)電器甲的小金屬球與A 的內(nèi)部用導(dǎo)線連接，用帶絕緣柄的金屬小球 B 與 A 內(nèi)壁接觸后再與驗(yàn)電器乙的小球接觸，甲、乙驗(yàn)電器離球殼 A 足夠遠(yuǎn)。那么甲驗(yàn)電器的箔片_______，乙驗(yàn)電器的箔片______ 。（填 “張開”或“不張開”）【答案】張開 不張開22．如圖所示，長為 L 的金屬桿原來不帶電，在距其左端 r 處放一個電荷量為q 的點(diǎn)電荷。問：（1）金屬桿中點(diǎn)處的場強(qiáng)為多少？（2）金屬桿上的感應(yīng)電荷在桿中點(diǎn) P 處產(chǎn)生的場強(qiáng)?！敬鸢浮浚?）0 （2）k 方向向左2019 年高考物理雙基突破--帶電粒子在交變電場中的運(yùn)動（共 2 套有解析）1．A、B 兩金屬板平行放置，在 t＝0 時刻將電子從 A 板附近由靜止釋放（電子的重力忽略不計(jì)）。分別在 A、B 兩板間加上右邊哪種電壓時，有可能使電子到不了 B 板【答案】B2．將如圖交變電壓加在平行板電容器 A、B 兩極板上，開始 B 板電勢比 A 板電勢高，這時有一個原來靜止的電子正處在兩板的中間，它在電場力作用下開始運(yùn)動，設(shè) A、B 兩極板的距離足夠大，下列說法正確的是A．電子一直向著 A 板運(yùn)動 B．電子一直向著 B 板運(yùn)動C．電子先向 A 運(yùn)動，然后返回向 B 板運(yùn)動，之后在 A、B 兩板間做周期性往復(fù)運(yùn)動D．電子先向 B 運(yùn)動，然后返回向 A 板運(yùn)動，之后在 A、B 兩板間做周期性往復(fù)運(yùn)動【答案】D【解析】根據(jù)交變電壓的變化規(guī)律，不難確定電子所受電場力的變化規(guī)律，從而作出電子的加速度 a、速度 v 隨時間變化的圖線，如圖所示，從圖中可知，電子在第一個 T4 內(nèi)做勻加速運(yùn)動，第二個 T4 內(nèi)做勻減速運(yùn)動，在這半個周期內(nèi)，因初始 B 板電勢高于 A 板電勢，所以電子向 B 板運(yùn)動，加速度大小為eUmd。在第三個 T4 內(nèi)做勻加速運(yùn)動，第四個 T4 內(nèi)做勻減速運(yùn)動，但在這半個周期內(nèi)運(yùn)動方向與前半個周期相反，向 A 板運(yùn)動，加速度大小為 eUmd，所以，電子做往復(fù)運(yùn)動，綜上分析正確選項(xiàng)應(yīng)為 D。7．如圖甲所示，真空室中電極 K 發(fā)出的電子（初速度不計(jì)）經(jīng)過電勢差為 U1的加速電場加速后，沿兩水平金屬板 C、D 間的中心線射入兩板間的偏轉(zhuǎn)電場，最后打在熒光屏上。C、 D 兩板間的電勢差 UCD 隨時間變化的圖象如圖乙所示，設(shè) C、D 間的電場可看作勻強(qiáng)電場，且兩板外無電場。已知電子的質(zhì)量為 m、電荷量為 e（重力不計(jì)）， C、D 極板長為 l，板間距離為 d，偏轉(zhuǎn)電壓 U2，熒光屏距 C、D 右端的距離為 l6，所有電子都能通過偏轉(zhuǎn)電極。（1）求電子通過偏轉(zhuǎn)電場的時間 t0；（2）若 UCD 的周期 T＝t0，求熒光屏上電子能夠到達(dá)的區(qū)域的長度；（3）若 UCD 的周期 T＝2t0，求到達(dá)熒光屏上 O 點(diǎn)的電子的動能?！敬鸢浮浚?）lm2U1e（ 2）U2l24dU1（3）U1e＋eU22l236U1d2（2）當(dāng) T＝t0 時，電子在偏轉(zhuǎn)電場中沿豎直方向加速半個周期，減速半個周期，最終水平飛出時，電子在豎直方向的位移最大。t＝0 時刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場的電子向上側(cè)移距離最大值 y 上＝12?U2edm （t02 ）2×2＝U2l28dU1 同理得向下側(cè)移距離最大值 y 下＝12?U2edm （t02）2×2＝U2l28dU1所以電子能到達(dá)的區(qū)域長 Δy＝y(tǒng) 下＋y 上＝U2l24dU1。（3）當(dāng) T＝2t0 時，電子要到達(dá) O 點(diǎn)必須在豎直方向有先加速后減速再反向加速的過程，并且加速度大小相等，整個過程向上的位移和向下的位移大小相等。設(shè)向上加速時間為 Δt，加速度大小為 a，則在豎直方向上有 y 上＝12aΔt2×2 y 下＝12a （t0－2Δt ）2＋a （t0－2Δt）l6v0要到達(dá) O 點(diǎn)，y 上＝y(tǒng) 下聯(lián)立得 Δt＝t03所以到達(dá) O 點(diǎn)的電子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場時電場力做功 W＝12?m?[a（t0－2Δt）]2＝eU22l236U1d2電子從 K 到 O 過程由動能定理得 Ek＝U1e＋W＝U1e＋eU22l236U1d2。8．如圖甲所示，真空中相距 d＝5 cm 的兩塊平行金屬板 A、B 與電源連接（圖中未畫出），其中 B 板接地（電勢為零），A 板電勢變化的規(guī)律如圖乙所示。將一個質(zhì)量 m＝2.0×10－27kg 、電量 q＝＋1.6×10 －19C 的帶電粒子從緊鄰 B 板處釋放，不計(jì)重力。求：（1）在 t＝0 時刻釋放該帶電粒子，釋放瞬間粒子加速度的大??；（2）若 A 板電勢變化周期 T＝1.0×10－5 s，在 t＝0 時將帶電粒子從緊鄰 B板處無初速度釋放，粒子到達(dá) A 板時速度的大小；（3）A 板電勢變化頻率 f 滿足什么條件時，在 t＝T4 時從緊鄰 B 板處無初釋放該帶電粒子，粒子不能到達(dá) A 板？【答案】（1）4.0×109 m/s2（2）2.0×104 m/s（3）f＞52×104 Hz可以發(fā)現(xiàn)，位移大小與極板間的距離相等，故粒子在 t＝T2 時恰好到達(dá) A 板，由 v＝at解得 v＝2.0×104 m/s。（3）粒子在 T4～T2 向 A 板做勻加速運(yùn)動，在 T2～ 3T4 向 A 板做勻減速運(yùn)動，由運(yùn)動的對稱性可知，在 t＝3T4 時速度為零，故在 3T4～T 時間內(nèi)，粒子反向向 B 板加速運(yùn)動……粒子運(yùn)動時間 T 內(nèi)的運(yùn)動圖像，如圖所示。粒子向 A 板運(yùn)動可能的最大位移 xmax＝2×12a（ ）2＝116aT2。要求粒子不能到達(dá) A 板，有 x＜d 。結(jié)合 f＝1T，解得 f＞ a16d，代入數(shù)據(jù)解得 f＞52×104 Hz。9．如圖甲所示，水平放置的平行金屬板 AB 間的距離 d＝0.1 m，板長 L＝0.3 m，在金屬板的左端豎直放置一帶有小孔的擋板，小孔恰好位于 AB 板的正中間。距金屬板右端 x＝0.5 m 處豎直放置一足夠大的熒光屏?，F(xiàn)在 AB 板間加如圖乙所示的方波形電壓，已知 U0＝1.0×102 V。在擋板的左側(cè)，有大量帶正電的相同粒子以平行于金屬板方向的速度持續(xù)射向擋板，粒子的質(zhì)量m＝1.0×10－7 kg，電荷量 q＝1.0×10－2 C，速度大小均為 v0＝1.0×104 m/s。帶電粒子的重力不計(jì)。求：（1）在 t＝0 時刻進(jìn)入的粒子射出電場時豎直方向的速度；（2）熒光屏上出現(xiàn)的光帶長度；（3）若撤去擋板，同時將粒子的速度均變?yōu)?v＝2.0×104 m/s，則熒光屏上出現(xiàn)的光帶又為多長?！敬鸢浮浚?）103 m/s（2）4.0×10－2 m（3 ）0.15 m射出電場時豎直方向的速度 v＝a×23T－a×13T＝103 m/s。（2）無論何時進(jìn)入電場，粒子射出電場時的速度均相同。偏轉(zhuǎn)最大的粒子偏轉(zhuǎn)量 d1′＝12a（ ）2＋23aT?13T－12a（13T）2＝3.5×10－2 m反方向最大偏轉(zhuǎn)量 d2′＝ 12a（13T）2＋13aT?23T－12a（ ）2＝0.5×10－2 m形成光帶的總長度 l＝d1′＋d2′ ＝4.0×10－2 m。（3）帶電粒子在電場中運(yùn)動的時間變?yōu)?T2，打在熒光屏上的范圍如圖所示。d1＝ aT2?xv＝3.75×10－ 2 m d2＝aT6?xv＝1.25×10－2 m形成的光帶長度 l＝d1＋d＋d2＝0.15 m。10．如圖甲，A、B 為兩塊平行金屬板，極板間電壓為 UAB＝1125V，兩板中央各有小孔 O 和 O′?，F(xiàn)有足夠多的電子源源不斷地從小孔 O 由靜止進(jìn)入A、B 之間。在 B 板右側(cè)，平行金屬板 M、N 長 L1＝4×10－2m，板間距離d＝4×10－3m，在距離 M、N 右側(cè)邊緣 L2＝0.1 m 處有一熒光屏 P，當(dāng)M、N 之間未加電壓時電子沿 M 板的下邊沿穿過，打在熒光屏上的 O″點(diǎn)并發(fā)出熒光。現(xiàn)在金屬板 M、N 之間加一個如圖乙所示的變化電壓 u，在 t＝0 時刻，M 板電勢低于 N 板電勢。已知電子質(zhì)量為 me＝9.0×10－31 kg，電荷量為 e＝1.6×10 －19 C。（1）每個電子從 B 板上的小孔 O′射出時的速度為多大？（2）電子打在熒光屏上的范圍是多少？（3）打在熒光屏上的電子的最大動能是多少？【答案】（1）2×107 m/s（2）范圍為從 O″向下 0.012 m 內(nèi)（3）1.8×10－16 J（2）當(dāng) u＝22.5V 時，電子經(jīng)過 M、N 板向下的偏移量最大，為y1＝12?eumd? （ ）2 ＝12×1.6×10－19×22.59.0×10 －31×4×10 －3×（ ）2m＝2×10－3 my1＜d，說明所有的電子都可以飛出平行金屬板 M、N ，此時電子在豎直方向的速度大小為vy＝eumd?L1v0＝1.6×10－19×22.59.0×10 －31×4×10－3×4×10－22×107 m/s＝2×106 m/s，電子射出金屬板 M、N 后到達(dá)熒光屏 P 的時間為 t2＝L2v0＝0.12×107 s＝5×10－9 s電子射出金屬板 M、N 后到達(dá)熒光屏 P 的偏移量為y2＝vyt2＝2×106×5×10－9 m＝0.01 m電子打在熒光屏 P 上的最大偏移量為 y＝y(tǒng)1 ＋y2 ＝0.012 m，即范圍為從 O″向下 0.012 m 內(nèi)。（3）當(dāng) u＝22.5 V 時，電子飛出電場的動能最大Ek＝12m（v02＋vy2 ）＝ 12×9.0×10－31×[ （2×107）2＋（2×106）2]J≈1.8×10－ 16 J或由動能定理得 Ek＝e （UAB+ ）＝1.6×10－19×（1125＋11.25）J≈1.8×10－ 16 J。11．如圖甲，極板 A、B 間電壓為 U0，極板 C、D 間距為 d，熒光屏到 C、D板右端的距離等于 C、D 板的板長。A 板 O 處的放射源連續(xù)無初速地釋放質(zhì)量為 m、電荷量為＋q 的粒子，經(jīng)電場加速后，沿極板 C、D 的中心線射向熒光屏（熒光屏足夠 大且與中心線垂直），當(dāng) C、D 板間未加電壓時，粒子通過兩板間的時間為 t0；當(dāng) C、D 板間加上如圖乙所示電壓（圖中電壓 U1 已知）時，粒子均能從 C、D 兩板間飛出，不計(jì)粒子的重力及相互間的作用。求：（1）C 、D 板的長度 L；（2）粒子從 C、D 板間飛出時垂直于極板方向偏移的最大距離；（3）粒子打在熒光屏上區(qū)域的長度?！敬鸢浮浚?）t02qU0m（2）qU1t022md （3）3qU1t022md（2）粒子從 nt0（n＝0、2、4…… ）時刻進(jìn)入 C、D 間，偏移距離最大，粒子做類平拋運(yùn)動，偏移距離 y＝12at02，加速度 a＝qU1md，得：y ＝qU1t022md。（3）粒子在 C、D 間偏轉(zhuǎn)距離最大時打在熒光屏上的位置距中心線最遠(yuǎn)，從C、D 板飛出時的偏轉(zhuǎn)角 tan θ＝vyv0 ，vy ＝at0 ，打在熒光屏上的位置距中心線最遠(yuǎn)距離， s＝y(tǒng)＋ Ltan θ。粒子打在熒光屏上區(qū)域的長度 Δs＝s＝3qU1t022md 。12．真空室中有如圖甲所示的裝置，電極 K 持續(xù)發(fā)出的電子（初速不計(jì)）經(jīng)過電場加速后，從小孔 O 沿水平放置的偏轉(zhuǎn)極板 M、N 的中心軸線 OO′射入。M、N 板長均為 L，間距為 d，偏轉(zhuǎn)極板右邊緣到熒光屏 P（足夠大）的距離為S。M 、N 兩板間的電壓 UMN 隨時間 t 變化的圖線如圖乙所示。調(diào)節(jié)加速電場的電壓，使得每個電子通過偏轉(zhuǎn)極板 M、N 間的時間等于圖乙中 電壓 UMN的變化周期 T。已知電子的質(zhì)量、電荷量分別為 m、e ，不計(jì)電子重力。（1）求加速電場的電壓 U1；（2）欲使不同時刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場的電子都能打到熒光屏 P 上，求圖乙中電壓U2 的范圍；（3）證明在（2 ）問條件下電子打在熒光屏上形成亮線的長度與距離 S 無關(guān)?！敬鸢浮浚?）mL22eT2（2 ）U2≤4md23eT2（3）見解析（2）t＝0 時刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場的電子，先作類平拋運(yùn)動，后做勻速直線運(yùn)動，射出電場時沿垂直平板面方向偏移的距離 y 最大。y1＝12×eU2md（T2）2 y2＝2y1 y1＋y2≤d2得 U2≤4md23eT2。（3）對滿足（2 ）問條件下任意確定的 U2，不同時刻射出偏轉(zhuǎn)電場的電子沿垂直于極板方向的速度均為 vy＝qU2T2md電子速度偏轉(zhuǎn)角的正切值均為 tan α＝qU2T2mdv0＝qU2T22mdL電子射出偏轉(zhuǎn)電場時的偏轉(zhuǎn)角度均相同， 即速度方向相同不同時刻射出偏轉(zhuǎn)電場的電子沿垂直于極板方向的側(cè)移距離可能不同，側(cè)移距離的最大值與最小值之差 Δy＝eU2md （T2）2， Δy 與 U2 有關(guān)。因電子射出時速度方向相同，所以在屏上形成亮線的長度等于 Δy，可知，屏上形成亮線的長度與 P 到極板 M、N 右邊緣的距離 S 無關(guān)。13．制備納米薄膜裝置的工作電極可簡化為真空中間距為 d 的兩平行極板，如圖甲所示。加在極板 A、B 間的電壓 UAB 作周期性變化，其正向電壓為 U0，反向電壓為－ kU0（k1），電壓變化的周期為 2t，如圖乙所示。在 t＝0 時，極板 B 附近的一個電子，質(zhì)量為 m、電荷量為 e，受電場作用由靜止開始運(yùn)動。若整個運(yùn)動過程中，電子未碰到極板 A，且不考慮重力作用。若 k＝54 ，電子在 0～ 2t 時間內(nèi)不能到達(dá)極板 A，求 d 應(yīng)滿足的條件?！敬鸢浮縟 9eU0t210m14．在如圖甲所示的平面坐標(biāo)系內(nèi)，有三個不同的靜電場：第一象限內(nèi)有位于O 點(diǎn)且電荷量為 Q 的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場 E1，第二象限內(nèi)有水平向右的勻強(qiáng)電場 E2，第四象限內(nèi)有方向水平、大小按圖乙所示規(guī)律變化的電場 E3，E3 以水平向右為 正方向，變化周期 T＝4mx30kQq。一質(zhì)量為 m、電荷量為＋q 的離子從（?x0， x0）點(diǎn)由靜止釋放，進(jìn)入第一象限后恰能繞 O 點(diǎn)做圓周運(yùn)動。以離子經(jīng)過 x 軸時為計(jì)時起點(diǎn)，已知靜電力常量為 k，不計(jì)離子重力。求：（1）離子剛進(jìn)入第四象 限時的速度；（2）E2 的大??；（3）當(dāng) t＝T2 時，離子的速度；（4）當(dāng) t＝nT 時，離子的坐標(biāo)?！敬鸢浮浚?）kQqmx0 （2 ）kQ2x20 （3 ）2kQqmx0（4）[ （n＋1）x0，－2nx0]（3）離子進(jìn)入第四象限后，在水平方向上，有 v 水平＝at＝qE3m×T2，得 v 水平＝kQqmx0＝v0，v 合＝v20 ＋v2 水平＝2v0＝2kQqmx0 ，方向與水平方向成 45°角斜向右下。（4）離子在第四象限中運(yùn)動時，y 方向上做勻速直線運(yùn)動，x 方向上前半個周期向右勻加速運(yùn)動，后半個周期向右勻減速運(yùn)動直到速度為 0；每半個周期向右前進(jìn) v 水平 2?T2，每個周期前進(jìn) x0，x＝x0＋nx0，y ＝－v0nT＝－2nx0故 t＝nT 時，離子的坐標(biāo)為[（n＋1）x0 ，－2nx0]