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2018-2019物理新课堂同步选修3-1粤教版:课时分层作业6 示波器的奥秘

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        课时分层作业(六) 示波器的奥秘

                             [基础达标练]
                              (15 分钟 48  分)

     选择题(共    8 小题,每小题      6 分)
     1.一带电粒子在电场中只受到电场力作用时,它不可能出现的运动状态是
 (  )
     A.匀速直线运动                      B.匀加速直线运动
     C.匀变速曲线运动                     D.匀速圆周运动
     A [只在电场力的作用下,说明电荷受到的合外力的大小为电场力,不为
 零,则粒子做变速运动.所以选项               A 不可能;当电荷在匀强电场中由静止释放
 后,电荷做匀加速直线运动,选项               B 可能;当电荷垂直进入匀强电场后,电荷
做类平抛运动,选项          C 可能;正电荷周围的负电荷只在电场力作用下且电场力
恰好充当向心力时,可以做匀速圆周运动,选项                      D 可能.]

     2.一电子以初速度        v0 沿垂直于场强方向射入两平行金属板间的匀强电场
 中,现减小两板间的电压,则电子穿越两平行板所需的时间(  )
     A.随电压的减小而减小
     B.随电压的减小而增大
     C.与电压无关
     D.随两板间距离的增大而减小
     C [因粒子在水平方向做匀速直线运动,极板长度和粒子初速度都未变化,

        l
 故由  t=v0知  C 选项正确.]
     3. (多选)如图    1­6­14 所示,电荷量和质量都相同的带正电粒子以不同的初
速度通过     A、B  两极板间的加速电场后飞出,不计重力的作用,则(  )
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                                 图  1­6­14
     A.它们通过加速电场所需的时间相等
     B.它们通过加速电场过程中动能的增量相等
     C.它们通过加速电场过程中速度的增量相等
     D.它们通过加速电场过程中电势能的减少量相等
     BD [由于电荷量和质量相等,因此产生的加速度相等,初速度越大的带
 电粒子经过电场所需的时间越短,A               错误;加速时间越短,则速度的变化量越
 小,C  错误;由于电场力做功与初速度及时间无关,因此电场力对各带电粒子
 做功相等,则它们通过加速电场的过程中电势能的减少量相等,动能的增加量
 也相等,B、D      正确.]

     4.如图  1­6­15 所示,在点电荷+Q       激发的电场中有        A、B  两点,将质子和
 α 粒子分别从     A 点由静止释放到达        B 点时,它们的速度大小之比为(  ) 
                                                  【导学号:52592035】


                                 图  1­6­15
     A.1∶2                         B.2∶1

     C. 2∶1                        D.1∶   2
     C [质子和    α 粒子都带正电,从        A 点释放将受静电力作用加速运动到               B 点,

                                                    1

 设 A、B  两点间的电势差为        U,由动能定理可知,对质子:2mHvH2=qHU,
               1

     对 α 粒子:2mαvα2=qαU.

         vH  qHmα    1 × 4
     所以vα=   qαmH=   2 × 1= 2∶1.]
     5.如图   1­6­16 所示,电子由静止开始从          A 板向   B 板运动,到达      B 板的速

度为   v,保持两板间的电压不变,则(  )


                                 图  1­6­16

     A.当减小两板间的距离时,速度              v 增大
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     B.当减小两板间的距离时,速度              v 减小
     C.当减小两板间的距离时,速度              v 不变
     D.当减小两板间的距离时,电子在两板间运动的时间变长
                         1
     C [由动能定理得       eU=2mv2,当改变两极板间的距离时,U               不变,v    就不
                                                                   d
 变,故选项     A、B  错误,C    正确.粒子做初速度为零的匀加速直线运动,v=t,
 v d       2d
 2=t,即   t= v ,当 d 减小时,v    不变,电子在两极板间运动的时间变短,故选
 项 D 错误.]

     6.如图  1­6­17 所示,a、b   两个带正电的粒子,以相同的速度先后垂直于电
 场线从同一点进入平行板间的匀强电场后,a                   粒子打在     B 板的  a′点,b  粒子打在
 B 板的  b′点,若不计重力,则(  )


                                 图  1­6­17
     A.a 的电荷量一定大于         b 的电荷量
     B.b 的质量一定大于        a 的质量
     C.a 的比荷一定大于        b 的比荷
     D.b 的比荷一定大于        a 的比荷

                                      1 qE x          2mh      2hma
                                                       qE      Eqa
     C [粒子在电场中做类平抛运动,h=2·              m (v0)2得:x=v0     .由 v0    mb.]
     7.如图   1­6­18 所示的示波管,当两偏转电极            XX′、YY′电压为零时,电子
枪发射的电子经加速电场加速后会打在荧光屏上的正中间(图示坐标系的                                O 点,
其中   x 轴与  XX′电场的场强方向重合,x          轴正方向垂直于纸面向里,y             轴与  YY′电
场的场强方向重合,y          轴正方向竖直向上).若要电子打在图示坐标系的第Ⅲ象
限,则(  )
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                                 图  1­6­18

     A.X、Y   极接电源的正极,X′、Y′接电源的负极
     B.X、Y′极接电源的正极,X′、Y′接电源的负极
     C.X′、Y  极接电源的正极,X、Y′接电源的负极
     D.X′、Y′极接电源的正极,X、Y           接电源的负极
     D [若要使电子打在题图所示坐标系的第Ⅲ象限,电子在                        x 轴上向负方向
 偏转,则应使      X′接正极,X    接负极;电子在        y 轴上也向负方向偏转,则应使
 Y′接正极,Y    接负极,所以选项        D 正确.]

     8.喷墨打印机的简化模型如图            1­6­19 所示.重力可忽略的墨汁微滴,经带

电室带负电后,以速度           v 垂直匀强电场飞入极板间,最终打在纸上.则微滴在
极板间电场中(  ) 
                                                  【导学号:52592036】


                                 图  1­6­19
     A.向负极板偏转
     B.电势能逐渐增大
     C.运动轨迹是抛物线
     D.运动轨迹与带电量无关
     C [由于微滴带负电,其所受电场力指向正极板,故微滴在电场中向正极
 板偏转,A    项错误.微滴在电场中所受电场力做正功,电势能减小,B                          项错
 误.由于极板间电场是匀强电场,电场力不变,故微滴在电场中做匀变速曲线
 运动,并且轨迹为抛物线,C            项正确.带电量影响电场力及加速度大小,运动
 轨迹与加速度大小有关,故            D 项错误.]

                               [能力提升练]
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                             (25 分钟 52  分)

    一、选择题(共      4 小题,每小题      6 分)
    1.在空间有正方向水平向右、大小按如图                 1­6­20 所示的图线变化的电场,
位于电场中     A 点的电子在     t=0 时速度为零,在        t=1 s 时,电子离开      A 点的距离
大小为   l.那么在   t=2 s 时,电子将处在(  )


                                图  1­6­20
    A.A  点                        B.A  点左方    l 处
    C.A  点右方   2l 处               D.A  点左方    2l 处
    D [粒子在第     1 s 内做初速度为零的匀加速运动,第               2 s 内做末速度为零的
匀减速运动,加速度大小相等,由于电子带负电,故向左方运动,距离                               A 点为
2l,故选   D.]

    2.如图  1­6­21 所示,有一带电粒子(不计重力)贴着             A 板沿水平方向射入匀

强电场,当偏转电压为          U1 时,带电粒子沿①轨迹从两板正中间飞出;当偏转电

压为  U2 时,带电粒子沿②轨迹落到            B 板中间;设粒子两次射入电场的水平速度
相同,则两次偏转电压之比为(  )


                                图  1­6­21

    A.U1∶U2=1∶8                   B.U1∶U2=1∶4

    C.U1∶U2=1∶2                   D.U1∶U2=1∶1
    A [设带电粒子的质量为          m,带电量为      q,A、B   板的长度为     L,板间距离

        d 1     1 qU1 L

为 d.则:2=2a1t21=2· md (v0)2
       1    1 qU2 L

    d=2a2t2=2· md (2v0)2

    解以上两式得      U1∶U2=1∶8,A     正确.]
    3.(多选)如图    1­6­22 所示,有三个质量相等,分别带正电、负电和不带电
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 的质点,由两水平极板正中,以相同的初速度                    v0 先后垂直匀强电场射入,并分
 别落在负极板上甲、乙、丙三处,可以判定(  )


                                 图  1­6­22

     A.甲处质点带正电,乙处质点不带电,丙处质点带负电
     B.三个质点在电场中的运动时间相等

     C.三个质点在电场中的加速度             a 甲>a 乙>a 丙

     D.三个质点到达负极的动能            E 丙>E 乙>E  甲

     AC [由于水平位移        x=v0t,且  x 甲a 乙>a 丙,C 对;甲、乙、丙三处质点
 的受力如图所示:


     故甲、乙、丙三处质点的带电情况分别是正电、不带电和负电,A                            对;根

                                        1

 据动能定理,对甲处质点           mg·y+W  电=E  甲-2mv20,同理对乙和丙处质点
            1                     1

 mg·y=E 乙-2mv20,mg·y-W′电=E     丙-2mv20,所以    E 甲>E 乙>E 丙,D  错.]

     4.(多选)如图    1­6­23 所示,带正电的粒子以一定的初速度                v0 沿两板的中线
进入水平放置的平行金属板内,恰好沿下板的边缘飞出,已知板长为                               L,平行
板间距离为      d,板间电压为      U,带电粒子的电荷量为           q,粒子通过平行板的时间
为  t,则(不计粒子的重力)(  ) 
                                                  【导学号:52592037】


                                 图  1­6­23
               中国现代教育网    www.30edu.com  全国最大教师交流平台

           t                            Uq
    A.在前2时间内,电场力对粒子做的功为                 4
           t                            3Uq
    B.在后2时间内,电场力对粒子做的功为                  8
                   d    d
    C.在粒子下落前4和后4的过程中,电场力做功之比为                      1∶2
                   d    d
    D.在粒子下落前4和后4的过程中,电场力做功之比为                      1∶1
                                              Eq  Uq
    BD [粒子在电场中做类平抛运动的加速度为                  a=  m =dm,t 时间内加速度
               1    d    t                      1 t2 d    t
                 2
方向上的位移      y=2at =2,前2加速度方向上的位移            y1=2a· 4 =8,后2加速度方
                    3                     t   t    d    d

向上的位移     y2=y-y1=8d.由公式     W=F·l 可知前2、后2、前4、后4电场力做的
            1         3         1        1

功分别为    W1=8qU,W2=8qU,W3=4qU,W4=4qU.]
    二、非选择题(2      小题,共    28 分)
    5. (14 分)如图  1­6­24 所示,阴极    A 受热后向右侧空间发射电子,电子质量

为 m,电荷量为      e,电子的初速率有从         0 到 v 的各种可能值,且各个方向都
有.与   A 极相距   l 的地方有荧光屏       B,电子击中荧光屏时便会发光.若在                A 和
B 之间的空间里加一个水平向左、与荧光屏面垂直的匀强电场,电场强度为
E,求  B 上受电子轰击后的发光面积.


                                图  1­6­24
    【解析】 阴极       A 受热后发射电子,这些电子沿各个方向

射向右边匀强电场区域,且初速率从                0 到 v 各种可能值都
有.取两个极端情况如图所示.

    沿极板竖直向上且速率为           v 的电子,受到向右的电场力作
用做类平抛运动打到荧光屏上的              P 点.

    竖直方向上     y=vt,
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                  1 Ee
     水平方向上     l=2· m t2.

              2ml
     解得  y=v  Ee .
     沿极板竖直向下且速率为           v 的电子,受到向右的电场力作用做类平抛运动
 打到荧光屏上的       Q 点,同理可得

          2ml
     y′=v Ee .
                                     2mlv2π
     故在荧光屏     B 上的发光面积      S=y2π=   Ee  .
               2mlv2π
     【答案】       Ee
     6.(14 分)如图   1­6­25 所示为真空示波管的示意图,电子从灯丝                 K 发出(初

速度不计),经灯丝与          A 板间的加速电压       U1 加速,从    A 板中心孔沿中心线
KO  射出,然后进入由两块平行金属板               M、N   形成的偏转电场中(偏转电场可视
为匀强电场),电子进入偏转电场时的速度与电场方向垂直,电子经过偏转电场

后打在荧光屏上的         P 点.已知    M、N   两板间的电压为       U2,两板间的距离为         d,

板长为    L1,板右端到荧光屏的距离为            L2,电子质量为       m,电荷量为      e.求:


                                 图  1­6­25

     (1)电子穿过   A 板时的速度大小;
     (2)电子从偏转电场射出时的侧移量;
     (3)P 点到 O 点的距离.

     【解析】 (1)设电子经电压          U1 加速后的速度为       v0,根据动能定理得        eU1=

 1            2eU1
               m
 2mv20解得 v0=     .

     (2)电子以速度    v0 进入偏转电场后,垂直于电场方向做匀速直线运动,沿电
 场方向做初速度为零的匀加速直线运动.设偏转电场的电场强度为                             E,电子在

 偏转电场中运动的时间为           t1,电子的加速度为        a,离开偏转电场时的侧移量为

 y1,根据牛顿第二定律和运动学公式得
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     F=eE

        U2
     E= d
     F=ma

        L1

     t1=v0
        1

     y1=2at21
             U2L21

     解得  y1=4U1d.

     (3)设电子离开偏转电场时沿电场方向的速度为                  vy,根据运动学公式得         vy=

at1,电子离开偏转电场后做匀速直线运动,设电子离开偏转电场后打在荧光屏

上所用的时间为        t2,电子打到荧光屏上的侧移量为              y2,如图所示.


          L2

     有 t2=v0,y2=vyt2
             U2L1L2

     解得  y2=  2dU1
     P 点到  O 点的距离为

               2L2+L1 U2L1

     y=y1+y2=      4U1d    .

                  2eU1    U2L21    2L2+L1 U2L1
     【答案】 (1)      m  (2)4U1d (3)     4U1d
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