《帶電粒子在平行板電容器中的運動》試卷

..........學(xué)習(xí).資料.帶電粒子在平行板電容器中的運動總分值:班級： ： 考號： 一、單項選擇題〔共1小題〕肯定能使電子的偏轉(zhuǎn)角 變大的是〔 〕1．肯定能使電子的偏轉(zhuǎn)角 變大的是〔 〕1．如下圖，電子在電勢差為的加速電場中由靜止開頭運動，然后射入電勢差為的A．變大，變大B．變小，A．變大，變大B．變小，變大C．變大，變小D．變小，變小如下圖，平行金屬板A、B水平正對放置，分別帶等量異號電荷，一帶電微粒水平射入板間，在重力和電場力共同作用下運動，軌跡如圖中虛線所示，那么〔 〕微粒從M點運動到N點動能肯定增加微粒從M點運動到N點電勢能肯定增加微粒從M點運動到N點機械能可能增加D．假設(shè)微粒帶正電荷，則A板肯定帶正電荷三、計算題〔共3小題〕靶MN，現(xiàn)在A．B板上加上如圖乙所示的方波形電壓，電壓的正向值為，反向電壓值為如圖甲所示，水平放置的平行金屬板靶MN，現(xiàn)在A．B板上加上如圖乙所示的方波形電壓，電壓的正向值為，反向電壓值為，且每隔 變向1次?，F(xiàn)將質(zhì)量，且每隔 變向1次?，F(xiàn)將質(zhì)量為m的帶正電，且電荷量為q的粒子束從AB的中點O以平行于金屬板的方向射入，設(shè)粒子能全部打在靶上而且全部粒子在A．B間的飛行時〔1〕定性分析在〔1〕定性分析在時刻從O點進入的粒子，在垂直于金屬板的方向上的運動狀況。〔2〕在距靶MN的中心點多遠的圍有粒子擊中？〔3〕要使粒子能全部打在靶MN上，電壓的數(shù)值應(yīng)滿足什么條件？〔寫出、 、、 、 的關(guān)系即可〕方向的傳動，傳送帶速度V=，在PO的左側(cè)空間存在方向豎直向下的勻強電場．一質(zhì)如下圖，四分之一光滑絕緣圓弧軌道AP和水平絕緣傳送帶PC固定在同一豎直平面，圓弧軌道的圓心為O，半徑為R；P點離地高度也為R，傳送帶、 、 的關(guān)系即可〕方向的傳動，傳送帶速度V=，在PO的左側(cè)空間存在方向豎直向下的勻強電場．一質(zhì)量為m、電荷量為+q的小物體從圓弧頂點A由靜止開頭沿軌道下滑，恰好運動到C端后返回．物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ，不計物體經(jīng)過軌道與傳送帶連接處P時的機械能損失，重力加速度為g．求：物體由P點運動到C點過程，抑制摩擦力做功；勻強電場的場強E為多大；物體返回到圓弧軌道P點，物體對圓弧軌道的壓力大?。娐啡缦聢D，電源電動勢E＝28V，阻r＝2Ω，電阻R＝12Ω，R＝R＝4Ω，R＝81 2 4 3Ω，C為平行板電容器，其電容C＝3．0pF，虛線到兩極板距離相等，極板長l＝0．20m，兩極板的間距＝×m．求：假設(shè)開關(guān)S處于斷開狀態(tài)，R3上的電壓是多少？當(dāng)開關(guān)閉合后，R3上的電壓會變化，那么電容器上的電壓等于多少？假設(shè)開關(guān)S斷開時，有一帶電微粒沿虛線方向以v0＝2．0m/s的初速度射入C的電場中，剛好沿虛線勻速運動，問：當(dāng)開關(guān)S閉合后，此帶電微粒以一樣初速度沿虛線方向射入C的電場中，能否從C的電場中射出？(要求寫出計算和分析過程，g取10m/s2)四、解答題〔共5小題〕加速度為 ，當(dāng)它到達C板時速度恰為零．試求：如下圖，A、B、C為三塊水平放置的平行金屬板，板的厚度不計，間距均為d．A、B板中心有小孔，電路中三個電阻的阻值均為R，電源阻也為R．現(xiàn)有一滴質(zhì)量為m電荷量為q的帶正電液滴在距A板小孔正上方為d的加速度為 ，當(dāng)它到達C板時速度恰為零．試求：〔2〕電源電動勢的大小 ；〔1〕液滴從P處到達C〔2〕電源電動勢的大小 ；〔3〕液滴通過B板中心小孔時的速度大小。有一電子槍，能夠持續(xù)均勻地放射出電子，電子的初速度為 ，質(zhì)量為m，電量為-e有一電子槍，能夠持續(xù)均勻地放射出電子，電子的初速度為 ，質(zhì)量為m，電量為-e，在AB兩板之間加上圖乙所示的交變電壓，其中0<k<1，；緊靠B板的偏轉(zhuǎn)電場電壓也等于U也等于U0，板長為L，兩板間距為d，距偏轉(zhuǎn)極板右端 處垂直放置很大的熒光屏PQ。不試求在0—kT與kT-T時間射出B板電子的速度各多大？〔結(jié)果用U0、e、m表示〕在0—T時間，熒光屏上有兩個位置會發(fā)光，試求這兩個發(fā)光點之間的距離?！步Y(jié)果用L、d表示，〕撤去偏轉(zhuǎn)電場及熒光屏，當(dāng)k取恰當(dāng)?shù)臄?shù)值時，使在0—T時間通過了電容器B板的全部電子，能在某一時刻形成均勻分布的一段電子束，求k值。，R如下圖，在a、b兩端有直流恒壓電源，輸出電壓恒為U =40，Rab 2d=0．04m、板長l=10cm的兩水平放置的平行金屬板，板間電場視為勻強電場。閉合開關(guān)01，將質(zhì)量為m=1．6×10-6kg、帶電量q=3．2×10-8C的微粒以初速度v=0．5m/s沿兩板中線水平射入板間。當(dāng)滑動變阻器接入電路的阻值為15Ω時，微粒恰好沿中線勻速運動，通0．5AR=2Ω，取g=10m/s2。試問：01輸出電壓為Uab是多大？在上述條件下，電動機的輸出功率和電源的輸出功率？為使微粒不打在金屬板上，R2兩端的電壓應(yīng)滿足什么條件？示波器是一種用途格外廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖像，便于人們爭論各種電現(xiàn)象的變化過程。如下圖，圖①是示波管的原理圖，它是由電子槍、加速電場、豎直偏轉(zhuǎn)電極YY′、水平偏轉(zhuǎn)電極XX′和熒光屏等組成。電子槍放射的電子打在熒光屏上將消滅亮點。假設(shè)亮點很快移動，由于視覺暫留，能在熒光屏上看到一條亮線。質(zhì)量為m電荷量為e的電子，從靜止開頭在加速電場中加速。加速電壓為U1，豎直偏轉(zhuǎn)電極YY′之間的電壓為U2，YY′之間的距離為d，電極極板的長和寬均為L，水平偏轉(zhuǎn)電極XX′兩極板間電壓為0。假設(shè)電子被加速后沿垂直于偏轉(zhuǎn)電場的方向射入電場，并最終能打到熒光屏上。①電子進入偏轉(zhuǎn)電場時的速度大小；②電子打到熒光屏上時的動能大?。患僭O(shè)只在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上如圖②所示的電壓，試在答題卡的圖①上畫出在熒光屏所能觀看到的亮線的外形。假設(shè)在偏轉(zhuǎn)電極YY′加上Uy=Umsinωt的電壓，同時在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上圖②所示的電壓，試在答題卡的圖②上畫出所觀看到的亮線的外形。假設(shè)在此根底上將掃描圍的頻率值減小到原來的一半，在答題卡的圖③中畫出此時的圖像。如下圖，從電子槍射出的電子束〔初速度不計〕經(jīng)電壓U=2OOOV加速后，從一對金12屬板Y和Y’正中間平行金屬板射入，電子束穿過兩板空隙后最終垂直打在熒光屏上的O點。假設(shè)現(xiàn)在用一輸出電壓為U=160V的穩(wěn)壓電源與金屬板YY’連接，在YY’間產(chǎn)生勻強電場，使得電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)。假設(shè)取電子質(zhì)量為9×10-31kg，YY’兩板間距d=2.4cm，板長l=6.0cm，板的末端到熒光屏的距離L=12cm，整個裝置處于真空中，不考慮重力的影響，試答復(fù)以下問題：2電子束射入金屬板YY’時速度為多大？加上電壓U2后電子束打到熒光屏上的位置到O點的距離為多少？假設(shè)兩金屬板YY’間的距離d可以隨便調(diào)整〔保證電子束仍從兩板正中間射入〕，其它條件都不變，試求電子束打到熒光屏上的位置到O點距離的取值圍。答案局部試題解析：設(shè)電子被加速后獲得初速為v0試題解析：設(shè)電子被加速后獲得初速為v0，則由動能定理得：，設(shè)極板長為l，則電子在電場中偏轉(zhuǎn)所用時間：，；電子射出偏轉(zhuǎn)電場時，平行于電場方向的速度：vy=at，可得：，故肯定能使電子的偏轉(zhuǎn)角 變大的是U變小，U速度：vy=at，可得：，故肯定能使電子的偏轉(zhuǎn)角 變大的是U變考點：帶電粒子在勻強電場中的運動試題解析：以帶電微粒為爭論對象分析受力可知，微粒同時受到重力和電場力作用，由其運動軌跡的彎曲方向僅可推斷出重力與電場力合力向下，而電場力方向可能豎直向上，亦可能豎直向下，故微粒從M點運動到N點合力做正功，其動能增大，機械能可能增加，A板帶可AC正確。應(yīng)選AC答案：AC所以：在P所以：在P點有牛頓其次定律：A返回PP的速度為：〔3〕要使粒子能全部打在靶上，必需滿足，解得：?？键c：帶電粒子在勻強電場中的運動運動的合成與分解牛頓運動定律、牛頓定律的應(yīng)用試題解析：〔1〕在 時刻從O點進入的粒子，所受的電場力先向下后向上，則粒子先向下勻加速運動，再向下勻減速運動?！?〕要使粒子能全部打在靶上，必需滿足，解得：?！?〕當(dāng)粒子在時刻進入電場中時，粒子將打在 點下方最遠點，離 最遠距離為：當(dāng)粒子在點．時刻進入電場時，將打在 點上方最遠所以在距靶MN的中心點到 有粒子擊中。答案：〔1〕先向下勻加速運動，再向下勻減速運動；〔答案：〔1〕先向下勻加速運動，再向下勻減速運動；〔2〕到〔3〕f試題解析：〔1〕物體由P點運動到C點過程，由W=f?Sff=μN，N=mg可得W=μmgLf解得：〔3〕物體從A到P由動能定理：從解得：〔3〕物體從A到P由動能定理：解得路端電壓為U＝〔3〕設(shè)微粒質(zhì)量為解得路端電壓為U＝〔3〕設(shè)微粒質(zhì)量為m，電量為q，當(dāng)開關(guān)S斷開時有：電容器上的電壓等于電阻R3兩端電壓為當(dāng)開關(guān)S閉合后，設(shè)微粒加速度為a則間的電勢差為，依據(jù)動能定理，帶電液滴從開頭下落到C板的過程中，有，解得由牛頓第三定律，物體對圓弧軌道的壓力大小FN′=由牛頓第三定律，物體對圓弧軌道的壓力大小FN′=答案：〔1〕；〔2〕；〔3〕試題解析：〔1〕S斷開時，電阻R3兩端電壓為U3＝＝16V〔2〕S閉合后，外阻為R＝＝6Ω設(shè)微粒能從C的電場中射出，則水平方向：t＝豎直方向：設(shè)微粒能從C的電場中射出，則水平方向：t＝豎直方向：由以上各式求得：y＝6．25×103m＞答案：〔1〕16V；〔2〕14V；〔3〕不能?？键c：帶電粒子在勻強電場中的運動閉合電路的歐姆定律程中其電勢能增加，增加的電勢能為〔2〕依據(jù)閉合電路的歐姆定律，電路中的電流大小為間的電勢差為試題解析：〔1〕依據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律〔或動能定理〕可知，液滴從P處到達C程中其電勢能增加，增加的電勢能為〔2〕依據(jù)閉合電路的歐姆定律，電路中的電流大小為間的電勢差為有，聯(lián)立解得：由③④⑥⑦得⑧即⑨電子打在熒光屏上的位置P1到屏中心的距離為，由幾何關(guān)系可知，有，聯(lián)立解得：由③④⑥⑦得⑧即⑨電子打在熒光屏上的位置P1到屏中心的距離為，由幾何關(guān)系可知，在偏轉(zhuǎn)電場中，kT—T時間射出B板的電子的運動時間⑩側(cè)移量??即?電子打在熒光屏上的位置P2到屏中心的距離為，由幾何關(guān)系可知，答案：(1)答案：(1)增加的電勢能為(2)(3)為 ，kT—T時間通過B板電子的速度 ，據(jù)動能定理有，試題解析：試題分析：〔1〕電子經(jīng)過AB為 ，kT—T時間通過B板電子的速度 ，據(jù)動能定理有，①且③①且③由①②③解得④由①②③解得④在偏轉(zhuǎn)電場中，0—kT在偏轉(zhuǎn)電場中，0—kT時間射出B板的電子的運動時間⑥側(cè)移量⑦兩個發(fā)光點之間的距離?形成均勻分布的一段電子束，即前后兩段電子束的長度相等。兩個發(fā)光點之間的距離?第一段電子束的長度?其次段電子束的長度?且??答案：〔1〕，；〔2〕；〔3〕 。1考點：帶電粒子在勻強電場中的運動電功率和焦耳定律試題解析：(1)有qU/d=mg ①1U=20V12滑動變阻器兩端電壓U=I 2總

--------②滑I =I+I=1A ③總 1 2電源電壓：U=U+U=35V1 2(2)P=P

-I2R=UI-I2R=17W ④電子打到熒光屏上時的動能為：總 1 1電子打到熒光屏上時的動能為：電 總(3)因上極板帶正電，故粒子帶負電粒子穿過板的時間t==0電 總(3)因上極板帶正電，故粒子帶負電粒子穿過板的時間t==0．2s---⑥當(dāng)粒子剛從下極板穿出時：--------⑦同理有：而：E=聯(lián)立解得：U =22V ⑨而：E=聯(lián)立解得：U =18V-----⑧故R2兩端的電壓應(yīng)滿足的條件是：18V＜U2＜22V ⑩答案：〔1〕35V〔2同理有：而：E=聯(lián)立解得：U =22V ⑨而：E=聯(lián)立解得：U =18V-----⑧考點：帶電粒子在勻強電場中的運動示波管則有：試題解析：〔1〕①設(shè)電子經(jīng)電子槍加速后進入偏轉(zhuǎn)電極YY′的速度為v0，則有：解出：則有：a=；L=v0ty= at2即電子在電場中的偏轉(zhuǎn)距離為：y=解出：則有：a=；L=v0ty= at2即電子在電場中的偏轉(zhuǎn)距離為：y=U2=在水平軸上：代入數(shù)據(jù)解得：；〔2〕電子穿過偏轉(zhuǎn)電極過程中，在沿初速度方向做勻速直線運動有在沿電場方向受力為依據(jù)勻強電場性質(zhì)依據(jù)牛頓其次定律依據(jù)勻變速直線運動規(guī)律，在出偏轉(zhuǎn)電場時其在電場方向位移為聯(lián)立以上方程可推得：此時在電場方向上的分速度為：出電場后電子做直線運動最終打在熒光屏上，距離O點的距離設(shè)為 ，依據(jù)幾何關(guān)系可得在水平軸上：代入數(shù)據(jù)解得：；〔2〕電子穿過偏轉(zhuǎn)電極過程中，在沿初速度方向做勻速直線運動有在沿電場方向受力為依據(jù)勻強電場性質(zhì)依據(jù)牛頓其次定律依據(jù)勻變速直線運動規(guī)律，在出偏轉(zhuǎn)電場時其在電場方向位移為聯(lián)立以上方程可推得：此時在電場方向上的分速度為：出電場后電子做直線運動最終打在熒光屏上，距離O點的距離設(shè)為 ，依據(jù)幾何關(guān)系可得〔3〕y方向的掃描電壓與x方向的偏轉(zhuǎn)電壓的頻率一樣，所以消滅的亮線只有一個周期的外形；假設(shè)y方向的掃