第一章第六節(jié)示波器的奧秘

第頁(yè)第一章電場(chǎng)第六節(jié)示波器的奧秘A級(jí)抓基礎(chǔ)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．勻速直線運(yùn)動(dòng)B．勻加速直線運(yùn)動(dòng)C．勻變速曲線運(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運(yùn)動(dòng)．答案：A2．兩平行金屬板相距為d，電勢(shì)差為U，一電子質(zhì)量為m，電荷量為e，從O點(diǎn)沿垂直于極板的方向射出，最遠(yuǎn)到達(dá)A點(diǎn)，然后返回，如圖所示，OA＝h，此電子具有的初動(dòng)能是()A.eq\f(edh,U) B．edUhC.eq\f(eU,dh) D.eq\f(eUh,d)解析：由動(dòng)能定理：－Fs＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，所以－eEh＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，－eeq\f(U,d)h＝0－Ek0，所以Ek0＝eq\f(eUh,d).答案：D3．如圖所示，質(zhì)子(eq\o\al(1,1)H原子核)和α粒子(eq\o\al(4,2)He原子核)，以相同的初動(dòng)能垂直射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)(不計(jì)粒子重力)，則這兩個(gè)粒子射出電場(chǎng)時(shí)的側(cè)位移y之比為()A．1∶1 B．1∶2C．2∶1 D．1∶4解析：由y＝eq\f(1,2)eq\f(Eq,m)eq\f(L2,veq\o\al(2,0))和Ek0＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，得：y＝eq\f(EL2q,4Ek0)，可知y與q成正比，B正確．答案：B4.如圖所示，質(zhì)量相等的兩個(gè)帶電液滴1和2從水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中O點(diǎn)自由釋放后，分別抵達(dá)B、C兩點(diǎn)，若AB＝BC，則它們帶電荷量之比q1∶q2等于()A．1∶2 B．2∶1C．1∶eq\r(2) D.eq\r(2)∶1解析：豎直方向有h＝eq\f(1,2)gt2，水平方向有l(wèi)＝eq\f(qE,2m)t2，聯(lián)立可得q＝eq\f(mgl,Eh)，所以有eq\f(q1,q2)＝eq\f(2,1)，B對(duì)．答案：B5．(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)電壓突然變小答案：AD6.(多選)如圖所示，M、N是真空中的兩塊平行金屬板，質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，以初速度v0由小孔進(jìn)入電場(chǎng)，當(dāng)M、N間電壓為U時(shí)，粒子恰好能到達(dá)N板，如果要使這個(gè)帶電粒子到達(dá)M、N板間距的eq\f(1,2)后返回，下列措施中能滿足要求的是(不計(jì)帶電粒子的重力)()A．使初速度減為原來(lái)的eq\f(1,2)B．使M、N間電壓加倍C．使M、N間電壓提高到原來(lái)的4倍D．使初速度和M、N間電壓都減為原來(lái)的eq\f(1,2)解析：由qE·l＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，當(dāng)v0變?yōu)閑q\f(\r(2),2)v0時(shí)l變?yōu)閑q\f(l,2)；因?yàn)閝E＝qeq\f(U,d)，所以qE·l＝qeq\f(U,d)·l＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，通過(guò)分析知B、D選項(xiàng)正確．答案：BDB級(jí)提能力7．(多選)如圖所示，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()A．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，C錯(cuò)誤．答案：AB8．(多選)如圖所示，平行板電容器兩極板間的電場(chǎng)可看作是勻強(qiáng)電場(chǎng)，兩板水平放置，板間相距為d，一帶負(fù)電粒子從上板邊緣射入，沿直線從下板邊緣射出，粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m，下列說(shuō)法中正確的是()A．粒子的加速度為零B．粒子的電勢(shì)能減少3mgdC．兩板間的電勢(shì)差為eq\f(mgd,q)D．M板比N板電勢(shì)低解析：由題可知粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A對(duì)，又mg＝qE，則U＝eq\f(mgd,q)，故C對(duì)；粒子帶負(fù)電，電場(chǎng)力向上，則M板帶正電，N板帶負(fù)電，M板電勢(shì)比N板高，故D錯(cuò)．又由電場(chǎng)力做負(fù)功可知電勢(shì)能增加mgd.答案：AC9．(多選)如圖所示，電量和質(zhì)量都相同的帶正電粒子以不同的初速度通過(guò)A、B兩板間的加速電場(chǎng)后飛出，不計(jì)重力的作用，則()A．它們通過(guò)加速電場(chǎng)所需的時(shí)間相等B．它們通過(guò)加速電場(chǎng)過(guò)程中速度的增量相等C．它們通過(guò)加速電場(chǎng)過(guò)程中動(dòng)能的增量相等D．它們通過(guò)加速電場(chǎng)過(guò)程中電勢(shì)能的減少量相等解析：粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做勻加速直線運(yùn)動(dòng)滿足：vt＋eq\f(1,2)at2＝d，又因?yàn)閍＝eq\f(qU,md)，由于電量和質(zhì)量都相同，故加速度相同，由于初速度不同，故時(shí)間不等，故A錯(cuò)誤．因?yàn)閹щ娏Ｗ拥碾姾闪肯嗟龋孰妶?chǎng)力做功相等W電＝qU，根據(jù)動(dòng)能定理，電場(chǎng)力做功等于動(dòng)能的增量，由W電＝Ek－Ek0，故它們通過(guò)加速電場(chǎng)過(guò)程中動(dòng)能的增量相等，即ΔE＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)相等，雖然質(zhì)量相等，但速度的增量不等，故B錯(cuò)誤、C正確．因?yàn)殡妶?chǎng)力W電＝qU一定，而電場(chǎng)力做功等于電勢(shì)能的減少量，故D正確．答案：CD10.如圖所示，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的兩塊平行極板間的偏轉(zhuǎn)勻強(qiáng)電場(chǎng)中．在滿足電子能射出平行極板區(qū)的條件下，下述四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角θ變大的是()A．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：設(shè)電子經(jīng)加速電場(chǎng)后獲得的速度為v0，由動(dòng)能定理得qU1＝eq\f(mveq\o\al(2,0),2)，①設(shè)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的極板長(zhǎng)為L(zhǎng)，則電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝eq\f(L,v0)，②電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中受電場(chǎng)力作用獲得的加速度a＝eq\f(qU2,md)，③電子射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)，平行于電場(chǎng)線的速度vy＝at，④由②③④得vy＝eq\f(qU2L,mdv0)，所以，tanθ＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(qU2L,mdveq\o\al(2,0))，①式代入上式得tanθ＝eq\f(U2L,2U1d)，所以選項(xiàng)B正確．答案：B11.如圖所示，兩塊相距為d，足夠長(zhǎng)的金屬板平行豎直放置，長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)絕緣線一端拴質(zhì)量為m的帶電小球，另一端固定在左板上某點(diǎn)，小球靜止時(shí)絕緣線與豎直方向的夾角為θ，如將絕緣線剪斷，問(wèn)：(1)小球?qū)⑷绾芜\(yùn)動(dòng)？(2)小球經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間打到金屬板上？解析：(1)剪斷線后，小球受重力、電場(chǎng)力的作用，合力為恒力，合力的方向沿線的伸長(zhǎng)方向(即與板成θ角)，所以小球?qū)⒀鼐€的伸長(zhǎng)方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，直至打到右側(cè)金屬板上．(2)由圖可知tanθ＝eq\f(qE,mg)＝eq\f(\f(qE,m),\f(mg,m))＝eq\f(a水平,g)，所以小球的水平分加速度a水平＝gtanθ，要打到金屬板上，水平位移x＝d－Lsinθ，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得x＝eq\f(1,2)at2，所以t＝eq\r(\f(2x,a))＝eq\r(\f(2（d－Lsinθ）,gtanθ)).答案：(1)沿線的伸長(zhǎng)方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)(2)eq\r(\f(2（d－Lsinθ）,gtanθ))12．如圖所示，水平放置的平行板電容器，與某一電源相連，它的極板長(zhǎng)L＝0.4m，兩板間距離d＝4×10－3m，有一束由相同帶電微粒組成的粒子流，以相同的速度v0從兩板中央平行極板射入，開(kāi)關(guān)S閉合前，兩板不帶電，由于重力作用微粒能落到下板的正中央，已知微粒質(zhì)量m＝4×10－5kg，電量q＝＋1×10－8C(g取10m/s(1)微粒入射速度v0為多少？(2)為使微粒能從平行板電容器的右邊射出電場(chǎng)，電容器的上板應(yīng)與電源的正極還是負(fù)極相連？所加的電壓U應(yīng)取什么范圍？解析：(1)由eq\f(L,2)＝v0t，eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)gt2，可解得：v0＝eq\f(L,2)eq\r(\f(g,d))＝10m/s.(2)電容器的上板應(yīng)接電源的負(fù)極．當(dāng)所加的電壓為U1時(shí)，微粒恰好從下板的右邊緣射出：eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)a1eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(L,v0)))eq\s\up12(2)，a1＝eq\f(mg－q\f(U1,d),m)，解得：