2019-2020年高中物理 2.5探究電子束在示波管中的運動自我小測 滬科版選修3-1.doc

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2019-2020年高中物理 2.5探究電子束在示波管中的運動自我小測 滬科版選修3-1 1一束帶電粒子以相同的速率從同一位置，垂直于電場方向飛入勻強電場中，所有粒子的運動軌跡都是一樣的，這說明所有粒子(　　) A．都具有相同的質量 B．都具有相同的電荷量 C．電荷量與質量之比都相同 D．都是同位素 2帶負電荷的粒子在某電場中僅受電場力作用，能分別完成以下兩種運動：①在電場線上運動，②在等勢面上做勻速圓周運動。該電場可能由(　　) A．一個帶正電荷的點電荷形成 B．一個帶負電荷的點電荷形成 C．兩個分立的帶等量負電荷的點電荷形成 D．一帶負電荷的點電荷與帶正電荷的無限大平板形成 3平行板間有如下圖所示周期變化的電壓。重力不計的帶電粒子靜止在平行板中央，從t＝0時刻開始將其釋放，運動過程無碰板情況，下圖中，能正確定性描述粒子運動的速度—時間圖像的是(　　) 4如下圖所示，在距離足夠大的平行金屬板A、B之間有一電子，在A、B之間加上圖乙所示規(guī)律的電壓，在t＝0時刻電子靜止且A板電勢比B板電勢高，則 (　　) A．電子在A、B兩板間做往復運動 B．在足夠長的時間內，電子一定會碰上A板 C．當t＝時，電子將回到出發(fā)點 D．當t＝時，電子的位移應該最大 5如下圖所示，A、B為平行金屬板，兩板相距為d，分別與電源兩極相連，兩板的中央各有一小孔M和N。今有一帶電質點，自A板上方相距為d的P點由靜止自由下落(P、M、N在同一豎直線上)，空氣阻力忽略不計，到達N孔時速度恰好為零，然后沿原路返回。若保持兩極板間的電壓不變，則(　　) A．把A板向上平移一小段距離，質點自P點自由下落后仍能返回 B．把A板向下平移一小段距離，質點自P點自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落 C．把B板向上平移一小段距離，質點自P點自由下落后仍能返回 D．把B板向下平移一小段距離，質點自P點自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落 6用示波器觀察頻率為900 Hz的正弦電壓信號，把該信號接入示波器Y輸入。 ①當屏幕上出現如圖所示的波形時，應調節(jié)______鈕。如果正弦波的正負半周均超出了屏幕的范圍，應調節(jié)______鈕或______鈕，或這兩個鈕配合使用，以使正弦波的整個波形出現在屏幕內。 ②如需要屏幕上正好出現一個完整的正弦波形，應將________鈕置于______位置，然后調節(jié)______鈕。 7一個電子以4.0107 m/s的初速度沿電場線方向射入電場強度為2.5104 N/C的勻強電場中，問：這個電子在電場中能前進多遠？用的時間是多少？這段距離上的電勢差是多少？ 8如圖所示，水平放置的A、B兩平行板相距h，上板A帶正電，現有質量為m、帶電荷量為＋q的小球在B板下方距離B板為H處，以初速v0豎直向上從B板小孔進入板間電場，欲使小球剛好打到A板，A、B間電勢差為多少？ 9兩個半徑均為R的圓形平板電極，平行正對放置，相距為d，極板間的電勢差為U，板間電場可以認為是均勻的。一個α粒子從正極板邊緣以某一初速度垂直于電場方向射入兩極板之間，到達負極板時恰好落在極板中心。 已知質子電荷量為e，質子和中子的質量均視為m，忽略重力和空氣阻力的影響，求： (1)極板間的電場強度E； (2)α粒子在極板間運動的加速度a； (3)α粒子的初速度v0。 10如下圖所示，邊長為L的正方形區(qū)域abcd內存在著勻強電場。電荷量為q、動能為Ek的帶電粒子從a點沿ab方向進入電場，不計重力。 (1)若粒子從c點離開電場，求電場強度的大小和粒子離開電場時的動能； (2)若粒子離開電場時動能為Ek′，則電場強度為多大？ 11如下圖所示，一條長為L的細線，上端固定，下端拴一個質量為m的帶電小球。將它置于一勻強電場中，場強大小為E，水平向右，已知當細線離開豎直位置的偏角為α時，小球處于平衡狀態(tài)。 (1)小球帶何種電荷？電荷量是多少？ (2)如果使細線的偏角由α增大到φ，然后由靜止釋放，則φ應為多大，才能使細線達到豎直位置時，小球的速度剛好為零？ (3)如果將小球向左方拉成水平，此時線被拉直，那么放手后小球將做怎樣的運動？小球開始運動后經多長時間線又被拉直？ 參考答案 1解析：根據y＝()2，軌跡相同，v0相同，則一定相同。 答案：C 2解析：庫侖力提供圓周運動的向心力，粒子帶負電荷，故中心電荷必為正點電荷，由正點電荷的電場線特點，可知也能夠使負電荷在電場線上運動。帶負電荷的粒子能做勻速圓周運動。故A正確。 答案：A 3解析：0～時間內粒子做初速度為零的勻加速直線運動?！玊時間內做加速度恒定的勻減速直線運動，由對稱性可知，在T時速度減為零。此后周期性重復，故A對。 答案：A 4解析：電子所受重力可以忽略不計，電子在0～時間內受向上的恒定靜電力作用，應向A板做初速度為零的勻加速直線運動，時刻末速度達到最大?！玊時間內電子受到一指向B板的靜電力作用，開始做勻減速直線運動，但速度方向仍向上，T時刻末速度變?yōu)榱?。接下來又重復上述過程，電子始終朝A板運動，方向不變，足夠長時間后，電子一定能到達A板。故正確答案是B。 答案：B 5解析：把A板向上平移一小段距離，或把A板向下平移一小段距離，P到B的總距離不變，A、B間的電壓不變，帶電質點下落過程中重力做正功，克服電場力做的數值不變，因此還能返回，A對B錯；把B板向上平移一小段距離，重力的功將不足以用來克服電場力功，粒子下落不到N就能返回，C對；把B板向下平移一小段距離重力做的功將大于克服電場力做的功，因此能穿過N孔繼續(xù)下落，D對。 答案：ACD 6答案：(1)豎直位移或↑↓　衰減或衰減調節(jié)　Y增益　(2)掃描范圍　1 k擋位　掃描微調 7解析：電子在電場中做勻變速直線運動，由牛頓第二定律得電子的加速度 a＝eE/m① 電子在電場中前進的時間t＝v0/a ② 電子在電場中前進的距離s＝at2/2③ 由①②③解得s＝0.182 m，t＝9.110－9 s 這段距離上的電勢差U＝Es＝4.55103 V。 答案：0.182 m　9.110－9 s　4.55103 V 8解析：對小球運動的全過程根據動能定理列式， 全過程有重力和電場力做功， －mg(H＋h)－qUAB＝0－mv/2 UAB＝m[v－2g(H＋h)]/2q。 答案：m[v－2g(H＋h)]/2q 9解：(1)極板間場強E＝。 (2)α粒子電荷量為2e，質量為4m，所受電場力： F＝2eE＝， α粒子在極板間運動的加速度a＝＝。 (3)由d＝at2，得t＝＝2d， v0＝＝。 本題主要考查牛頓第二定律及帶電粒子的類平拋運動。為應對學生已形成的矩形平行極板的思維定式，特引入圓形極板模型來設置“陷阱”，難度中等。 10解：(1)L＝v0t，L＝＝，所以E＝，qEL＝Ekt－Ek，所以Ekt＝qEL＋Ek＝5Ek。 (2)若粒子由bc邊離開電場，L＝v0t，vy＝＝，Ek′－Ek＝mv＝＝。所以E＝。若粒子由cd邊離開電場，qEL＝Ek′－Ek，所以E＝。 11解：(1)小球受力如圖所示，由力的平衡知小球帶正電，且 Fsinα＝qE， Fcosα＝mg， 解得q＝。 (2)小球從細線偏角φ的位置運動到豎直位置時，拉力F不做功，重力做正功，靜電力做負功，由動能定理得 mgL(1－cosφ)－EqLsinφ＝0， 即＝。 又q＝，化簡得tan＝tanα， 故φ＝2α。 (3)線被拉直放手后小球受力如圖所示。由于小球所受重力、靜電力均為恒力且由靜止釋放，故小球將沿合力方向做初速度為零的勻加速直線運動。當線被拉直時，小球運動的位移為s＝2Lsinα。 由上圖得F合＝。 由牛頓第二定律F合＝ma得小球的加速度 a＝＝。 又由s＝at2得t＝，化簡得t＝。