高中物理滬科版1第二章電場(chǎng)與示波器 學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)8

學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)(八)探究電子束在示波管中的運(yùn)動(dòng)(建議用時(shí)：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．一帶電粒子在電場(chǎng)中只受電場(chǎng)力作用時(shí)，它不可能出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是()A．勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) B．勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)C．勻變速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng) D．勻速圓周運(yùn)動(dòng)【解析】因?yàn)榱Ｗ又皇艿诫妶?chǎng)力的作用，所以不可能做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)．【答案】A2．如圖2-5-13所示，在P板附近有一電子由靜止開(kāi)始向Q板運(yùn)動(dòng)，則關(guān)于電子到達(dá)Q板時(shí)的速度，下列說(shuō)法正確的是()圖2-5-13A．兩板間距離越大，加速的時(shí)間就越長(zhǎng)，獲得的速度就越大B．兩板間距離越小，加速度就越大，獲得的速度就越大C．與兩板間距離無(wú)關(guān)，僅與加速電壓有關(guān)D．以上說(shuō)法均不正確【解析】電子由P到Q的過(guò)程中，靜電力做功，根據(jù)動(dòng)能定理eU＝eq\f(1,2)mv2，得v＝eq\r(\f(2eU,m))，速度大小與U有關(guān)，與兩板間距離無(wú)關(guān)．【答案】C3．(多選)一臺(tái)正常工作的示波管，突然發(fā)現(xiàn)熒光屏上畫(huà)面的高度縮小，則產(chǎn)生故障的原因可能是()A．加速電壓突然變大 B．加速電壓突然變小C．偏轉(zhuǎn)電壓突然變大 D．偏轉(zhuǎn)電壓突然變小【解析】畫(huà)面高度縮小，說(shuō)明電子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)射出時(shí)偏轉(zhuǎn)角θ減小，由qU0＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，tanθ＝eq\f(qU1l,mdv\o\al(2,0))得tanθ＝eq\f(U1l,2dU0)，則引起θ變小的原因可能是加速電壓U0偏大，或偏轉(zhuǎn)電壓U1偏?。敬鸢浮緼D4．如圖2-5-14所示，靜止的電子在加速電壓為U1的電場(chǎng)作用下從O經(jīng)P板的小孔射出，又垂直進(jìn)入平行金屬板間的電場(chǎng)，在偏轉(zhuǎn)電壓為U2的電場(chǎng)作用下偏轉(zhuǎn)一段距離．現(xiàn)使U1加倍，要想使電子的運(yùn)動(dòng)軌跡不發(fā)生變化，應(yīng)該()圖2-5-14A．使U2加倍B．使U2變?yōu)樵瓉?lái)的4倍C．使U2變?yōu)樵瓉?lái)的eq\r(2)倍D．使U2變?yōu)樵瓉?lái)的1/2倍【解析】帶電粒子經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，最終偏移量為y＝eq\f(l2U2,4dU1)，現(xiàn)使U1加倍，要想使電子的運(yùn)動(dòng)軌跡不發(fā)生變化，必須使U2加倍，選A.【答案】A5．在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，將質(zhì)子和α粒子由靜止釋放，若不計(jì)重力，當(dāng)它們獲得相同動(dòng)能時(shí)，質(zhì)子經(jīng)歷的時(shí)間t1和α粒子經(jīng)歷的時(shí)間t2之比為()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37930025】A．1∶1 B．1∶2C．2∶1 D．4∶1【解析】由動(dòng)能定理可知qEl＝Ek，又l＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(qE,2m)t2，解得t＝eq\r(\f(2mEk,q2E2))，可見(jiàn)，兩種粒子時(shí)間之比為1∶1，故A選項(xiàng)正確．【答案】A6．如圖2-5-15所示，電子在電勢(shì)差為U1的加速電場(chǎng)中由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，然后射入電勢(shì)差為U2的兩塊平行板間的電場(chǎng)中，入射方向跟極板平行，整個(gè)裝置處于真空中，重力可忽略．在滿(mǎn)足電子能射出平行板的條件下，下述四種情況中，一定能使電子的偏角φ變大的是()圖2-5-15A．U1變大，U2變大 B．U1變小，U2變大C．U1變大，U2變小 D．U1變小，U2變小【解析】偏轉(zhuǎn)角：tanφ＝eq\f(vy,vx)，vy＝at＝eq\f(qU2l,mdvx)，在加速電場(chǎng)中有：eq\f(1,2)mveq\o\al(2,x)＝qU1，vx＝eq\r(\f(2qU1,m))，故tanφ＝eq\f(U2l,2U1d)，所以B正確．【答案】B7．(多選)示波管是示波器的核心部件，它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，如圖2-5-16所示．如果在熒光屏上P點(diǎn)出現(xiàn)亮斑，那么示波管中的()圖2-5-16A．極板X(qián)應(yīng)帶正電 B．極板X(qián)′應(yīng)帶正電C．極板Y應(yīng)帶正電 D．極板Y′應(yīng)帶正電【解析】由題意可知，在XX′方向上向X方向偏轉(zhuǎn)，X帶正電，A對(duì)，B錯(cuò)；在YY′方向上向Y方向偏轉(zhuǎn)，Y帶正電，C對(duì)，D錯(cuò)．【答案】AC8．如圖2-5-17所示，質(zhì)量為m、電量為e的電子，從A點(diǎn)以速度v0垂直場(chǎng)強(qiáng)方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，從B點(diǎn)射出電場(chǎng)時(shí)的速度方向與電場(chǎng)線(xiàn)成120°角，則A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是多少？圖2-5-17【解析】電子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)．vy＝v0tan(θ－90°)，eU＝mveq\o\al(2,y)/2.得U＝mveq\o\al(2,0)/6e.【答案】mveq\o\al(2,0)/6e[能力提升]9．(多選)如圖2-5-18所示，電子由靜止開(kāi)始從A板向B板運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)B板時(shí)速度為v，保持兩板間電壓不變，則()圖2-5-18A．當(dāng)增大兩板間距離時(shí)，v也增大B．當(dāng)減小兩板間距離時(shí)，v增大C．當(dāng)改變兩板間距離時(shí)，v不變D．當(dāng)增大兩板間距離時(shí)，電子在兩板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間延長(zhǎng)【解析】由eq\f(1,2)mv2＝qU知，兩板距離變大時(shí)v不變，故C項(xiàng)對(duì)，又由d＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(qU,2md)t2可知，t＝eq\r(\f(2m,qU))d，則增大板間距離d時(shí)，時(shí)間t延長(zhǎng)，故D項(xiàng)對(duì)．【答案】CD10．(多選)如圖2-5-19所示，有三個(gè)質(zhì)量相等，分別帶正電、負(fù)電和不帶電小球，從平行板電場(chǎng)中的P點(diǎn)以相同的初速度垂直于E進(jìn)入電場(chǎng)，它們分別落到A、B、C三點(diǎn)，則()圖2-5-19A．落到A點(diǎn)的小球帶正電，落到B點(diǎn)的小球不帶電B．三小球在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間關(guān)系：tC<tB<tAC．三小球到達(dá)正極板時(shí)動(dòng)能關(guān)系：EkA>EkB>EkCD．三小球在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度關(guān)系：aA>aB>aC【解析】帶負(fù)電的小球受到的合力為mg＋F電，帶正電的小球受到的合力為mg－F電，不帶電小球僅受重力mg，小球在板間運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝eq\f(x,v0)，所以tC<tB<tA，故B項(xiàng)正確；又y＝eq\f(1,2)at2，則aC>aB>aA，落在C點(diǎn)的小球帶負(fù)電，落在A點(diǎn)的小球帶正電，落在B點(diǎn)的小球不帶電，故A項(xiàng)正確；因?yàn)殡妶?chǎng)對(duì)帶負(fù)電的小球C做正功，對(duì)帶正電的小球A做負(fù)功，所以落在板上動(dòng)能的大小，EkC>EkB>EkA.【答案】AB11.(2023·臨沂高二檢測(cè))如圖2-5-20所示，兩塊豎直放置的平行金屬板A、B，板間距離d＝0.04m，兩板間的電壓U＝400V，板間有一勻強(qiáng)電場(chǎng)．在A、B兩板上端連線(xiàn)中點(diǎn)的正上方h＝1.25m的P點(diǎn)處有一帶正電的小球，已知小球的質(zhì)量m＝5×10－6kg，電荷量q＝5×10－10C．設(shè)A、B板的長(zhǎng)度無(wú)限，g取10m/s求：帶正電小球從P點(diǎn)開(kāi)始由靜止下落，經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間和金屬板相碰．圖2-5-20【解析】設(shè)小球從P到進(jìn)入電場(chǎng)需時(shí)間t1，由h＝eq\f(1,2)gteq\o\al(2,1)得：t1＝eq\r(\f(2h,g))＝s設(shè)小球進(jìn)入電場(chǎng)后運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2，則：qE＝maE＝eq\f(U,d)則小球水平方向的加速度為：a＝eq\f(qU,md)水平方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，則有：eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)ateq\o\al(2,2)聯(lián)立解得：t2＝s故總時(shí)間為：t＝t1＋t2＝＋s＝s.【答案】s12．(2023·汕尾高二檢測(cè))水平放置的兩塊平行金屬板板長(zhǎng)l＝5.0cm，兩板間距d＝1.0cm，兩板間電壓為90V，且上板為正極板，一個(gè)電子沿水平方向以速度v0＝×107m/s，從兩板中間射入，如圖2-5-21所示，不計(jì)電子的重力，電子的質(zhì)量為m＝×10－31kg、電荷量為e＝－×10圖2-5-21(1)電子偏離金屬板的側(cè)位移是多少？(2)電子飛出電場(chǎng)時(shí)的速度大小是多少？(保留兩位有效數(shù)字)(3)電子離開(kāi)電場(chǎng)后，打在屏上的P點(diǎn)，若s＝10cm，求OP之長(zhǎng)．【解析】(1)電子在電場(chǎng)中的加速度：a＝eq\f(Ue,md)，側(cè)位移即豎直方向位移：y0＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(eUt2,2dm)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間：t＝eq\f(l,v0)，代入數(shù)據(jù)解得：y0＝5×10－3m.(2)電子飛出電場(chǎng)時(shí)，水平分速度vx＝v0，豎直分速度：vy＝at＝eq\f(eUl,mdv0)＝4×106m/s.飛出電場(chǎng)時(shí)的速度為：v＝eq\r(v\o\al(2,x)