2024_2025学年高中物理第2章电场与示波器5探究电子束在示波管中的运动训练含解析沪科版选修3_1.docxVIP

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探究电子束在示波管中的运动

A组

1.下列粒子从初速度为零的状态经过电压为U的电场加速后,粒子速度最大的是()

A.质子 B.氘核

C.α粒子 D.钠离子Na+

解析:由qU=12mv02得

答案:A

2.如图所示,质子(11H)和α粒子(24He)以相同的初动能垂直射入偏转电场(粒子不计重力),则这两个粒子射出电场时的侧位移

A.1∶1 B.1∶2 C.2∶1 D.1∶4

解析:由y=12EqmL2v02和Ek0=1

答案:B

3.如图所示是一个示波管工作的原理图,电子经过加速后以速度v0垂直进入偏转电场,离开电场时偏转量是h,两平行板间距离为d,电势差为U,板长为l,每单位电压引起的偏移量(hU)叫示波管的灵敏度。若要提高其灵敏度,可采纳下列哪种方法(

A.增大两极板间的电压

B.尽可能使板长l做得短些

C.尽可能使板间距离d减小些

D.使电子入射速度v0大些

解析:竖直方向上电子做匀加速运动,有h=12at2=qUl22md

答案:C

4.

(多选)如图所示,M、N是真空中的两块平行金属板。质量为m、电荷量为q的带电粒子,以初速度v0由小孔进入电场,当M、N间电压为U时,粒子恰好能达到N板。假如要使这个带电粒子到达M、N板间距的12后返回,下列措施中能满意要求的是(不计带电粒子的重力)(

A.使初速度减为原来的1

B.使M、N间电压加倍

C.使M、N间电压提高到原来的4倍

D.使初速度和M、N间电压都减为原来的1

解析:由题意知,带电粒子在电场中做减速运动,在粒子恰好能到达N板时,由动能定理可得-qU=-1

要使粒子到达两极板中间后返回,设此时两极板间电压为U1,粒子的初速度为v1,则由动能定理可得

-qU12

联立两方程得U

可见,选项B、D均符合等式的要求。

答案:BD

5.如图所示,质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中,P从两极板正中心射入,Q从下极板边缘处射入,它们最终打在同一点(重力不计),则从起先射入到打到上板的过程中()

A.它们运动的时间tQtP

B.它们运动的加速度aQaP

C.它们的电荷量之比qP∶qQ=1∶2

D.它们的动能增加量之比ΔEkP∶ΔEkQ=1∶2

解析:设P、Q两粒子的初速度是v0,加速度分别是aP和aQ,粒子P到上极板的距离是h2,它们类平抛的水平距离为l。则对P,由l=v0tP,h2=12aPtP2,得到aP=hv02l2,同理对Q,l=v0tQ,h=12aQtQ2,得到aQ=2hv02l2。同时可见tP=tQ,aQ=2aP,而aP=qPEm,aQ=qQEm,可见,

答案:C

6.平行板间有图甲的周期性改变的电压。重力不计的带电粒子静止在平行板中心,从t=0时刻起先将其释放,运动过程中无碰板状况。在图乙的图像中,能正确定性描述粒子运动的速度图像的是()

甲

乙

解析:0~T2时间内粒子做初速度为零的匀加速直线运动,T2~T时间内做匀减速直线运动,由对称性可知,在

答案:A

7.(多选)一个质量为m、电荷量为+q的小球以初速度v0水平抛出,在小球经过的竖直平面内,存在着若干个如图所示的无电场区和有志向上下边界的匀强电场区,两区域相互间隔、竖直高度相等,电场区水平方向无限长,已知每一电场区的电场强度大小相等、方向均竖直向上,不计空气阻力,下列说法中正确的是()

A.小球在水平方向始终做匀速直线运动

B.若电场强度大小等于mgq

C.若电场强度大小等于2mg

D.无论电场强度大小如何,小球通过全部无电场区的时间均相同

解析:无论在竖直方向上如何运动,小球在水平方向上不受力,做匀速直线运动;假如电场强度等于mgq,则小球在通过每一个电场区时在竖直方向上都做匀速直线运动,但是在无电场区是做加速运动,所以进入每一个电场区时在竖直方向上的速度渐渐增加,通过时间渐渐变短;假如电场强度的大小等于2

答案:AC

8.如图所示,带负电的小球静止在水平放置的平行板电容器两板间,距下板0.8cm,两板间的电势差为300V,假如两板间电势差减小到60V,则带电小球运动到极板上需多长时间?

解析:取带电小球为探讨对象,设其质量为m、电荷量为q,带电小球受重力mg和向上的静电力qE的作用。

当U1=300V时,小球平衡:mg=qU

当U2=60V时,重力大于静电力,带电小球向下板做匀加速直线运动,由牛顿其次定律得

mg-qU2

又h=12at

由以上各式化简得t=2

代入数据得t=4.5×10-2s。

答案:4.5×10-2s

B组

1.一平行板电容器的两个极板水平放置,两极板间有一电荷量不变的小油滴,油滴在极板间运动时所受到的空气阻力的大小与其速率成正比。若两极板间的电压为零,经