（課堂設(shè)計）高中物理 2.5 探究電子束在示波管中的運動同步精練 滬科版選修3-1

第5課時探究電子束在示波管中的運動1.氘核(電荷量為＋e，質(zhì)量為2m)和氚核(電荷量為＋e、質(zhì)量為3m)經(jīng)相同電壓加速后，垂直偏轉(zhuǎn)電場方向進(jìn)入同一勻強電場．飛出電場時，運動方向的偏轉(zhuǎn)角的正切值之比為(已知原子核所受的重力可忽略不計)A．1∶2 B．2∶1 C．1∶1 D．1∶4答案：C2.如圖2－5－9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，當(dāng)M、N間電壓為U時，粒子恰好能達(dá)到N板．如果要使這個帶電粒子到達(dá)M、N板間距的1/2后返回，下列措施中能滿足要求的是(不計帶電粒子的重力) ()圖2－5－9圖2－5－9B．使M、N間電壓加倍C．使M、N間電壓提高到原來的4倍D．使初速度和M、N間電壓都減為原來的1/2解析：由題意知，帶電粒子在電場中做減速運動，在粒子恰好能到達(dá)N板時，由動能定理可得：－qU＝－eq\f(1,2)mv02.要使粒子到達(dá)兩極板中間后返回，設(shè)此時兩極板間電壓為U1，粒子的初速度為v1，則由動能定理可得：－qeq\f(U1,2)＝－eq\f(1,2)mv12.聯(lián)立兩方程得：eq\f(U1,2U)＝eq\f(v12,v02).可見，選項B、D均符合等式的要求，本題的答案為B、D項．答案：BD圖2－5－103.如圖2－5－10所示，從靜止出發(fā)的電子經(jīng)加速電場加速后，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場．若加速電壓為U1、偏轉(zhuǎn)電壓為U2，要使電子在電場中的偏移距離y增大為原來的2倍(在保證電子不會打到極板上的前提下)，可選用的方法有 圖2－5－10A．使U1減小為原來的1/2B．使U2增大為原來的2倍C．使偏轉(zhuǎn)電場極板長度增大為原來的2倍D．使偏轉(zhuǎn)電場極板的間距減小為原來的1/2答案：ABD圖2－5－114.平行金屬板A、B分別帶等量異種電荷，A板帶正電荷，B板帶負(fù)電荷，a、b兩個帶正電荷的粒子，以相同的速率先后垂直于電場線從同一點進(jìn)入兩金屬板間的勻強電場中，并分別打在B板上的a′、b′兩點，如圖2－5－11所示，若不計重力，則 圖2－5－11A．a(chǎn)粒子的帶電荷量一定大于b粒子的帶電荷量B．a(chǎn)粒子的質(zhì)量一定小于b粒子的質(zhì)量C．a(chǎn)粒子的帶電荷量與質(zhì)量之比一定大于b粒子的帶電荷量與質(zhì)量之比D．a(chǎn)粒子的帶電荷量與質(zhì)量之比一定小于b粒子的帶電荷量與質(zhì)量之比答案：C圖2－5－125．如圖2－5－12所示，場強為E的水平方向勻強電場中，有一質(zhì)量為m，電量為＋q的微粒在外力作用下，從A點豎直向上運動到B點且速度不變，若AB長為h，則在這一過程中外力的大小及外力做功為圖2－5－12A．mg、mgh B．mg＋qE，mghC.eq\r(m2g2＋q2E2)，eq\r(m2g2＋q2E2h)D.eq\r(m2g2＋q2E2)，mgh答案：D6．一個初動能為Ek的電子，垂直電場線飛入平行板電容器中，飛出電容器的動能為2Ek，如果此電子的初速度增至原來的2倍，則它飛出電容器的動能變?yōu)? ()A．4Ek B．8Ek C．4.5Ek D．4.25Ek答案：D圖2－5－137.平行板間有如圖2－5－13所示周期變化的電壓．重力不計的帶電粒子靜止在平行板中央，從t＝0時刻開始將其釋放，運動過程無碰板情況，下圖中，能正確定性描述粒子運動的速度—時間圖像的是 圖2－5－13解析：0～eq\f(T,2)時間內(nèi)粒子做初速度為零的勻加速直線運動.eq\f(T,2)～T時間內(nèi)做加速度恒定的勻減速直線運動，由對稱性可知，在T時速度減為零．此后周期性重復(fù)，故A對．答案：A8．在勻強電場中，同一條電場線上有A、B兩點，有兩個帶電粒子先后由靜止從A點出發(fā)并通過B點．若兩粒子的質(zhì)量之比為2∶1，電荷量之比為4∶1，忽略它們所受重力，則它們由A點運動到B點所用時間之比為 ()A．1∶eq\r(2) B.eq\r(2)∶1C．1∶2 D．2∶1答案：A圖2－5－149．如圖2－5－14，光滑水平面上有一邊長為l的正方形區(qū)域處在場強為E的勻強電場中，電場方向與正方形一邊平行，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球由某一邊的中點，以垂直于該邊的水平初速度v0進(jìn)入該正方形區(qū)域，當(dāng)小球再次運動到該正方形區(qū)域的邊緣時，具有的動能可能為 圖2－5－14A．0 B.eq\f(1,2)mv02＋eq\f(1,2)qElC.eq\f(1,2)mv02 D.eq\f(1,2)mv02＋eq\f(2,3)qEl解析：如題圖所示，如果電場方向是AB方向，則電場力可以做正功，也可以做負(fù)功，做負(fù)功時有可能使其動能變?yōu)榱?，故選項A正確．如果電場的方向是AC方向，帶電小球到達(dá)AB或CD時，電場力做功為qEl/2，故選項B可能是正確的．如果帶電小球回到同一個邊界上，即回到等勢面上，電場力不做功，故選項C是正確的．D是無論如何也不可能的．答案：ABC10．在一次使用示波器的過程中，某同學(xué)欲按要求先在熒光屏上調(diào)出亮斑，為此，他進(jìn)行了如下操作：首先將輝度旋鈕逆時針轉(zhuǎn)到底，豎直位移和水平位移旋鈕轉(zhuǎn)到某位置，將衰減調(diào)節(jié)旋鈕置于1000擋，掃描范圍旋鈕置于“外X”擋，然后打開電源開關(guān)(指示燈亮)，過2min后，順時針旋轉(zhuǎn)輝度調(diào)節(jié)旋鈕，結(jié)果屏上始終無亮斑出現(xiàn)(示波器完好)．那么，他應(yīng)再調(diào)節(jié)下列哪個旋鈕才有可能在屏上出現(xiàn)亮斑 ()A．豎直位移旋鈕 B．水平位移旋鈕C．聚焦調(diào)節(jié)旋鈕 D．輔助聚焦旋鈕答案：AB11．如圖2－5－15(a)所示，兩塊平行金屬板，相距為d，加上如圖2－5－15(b)所示的方波形電壓，電壓的最大值為Um，周期為T.現(xiàn)有一離子束，其中每個粒子的帶電荷量為q，從兩板左端與兩板等距處的O點，沿與板平行的直線OO′方向連續(xù)地射入．設(shè)粒子通過平行板所用的時間為T(和電壓變化的周期相同)，且已知所有的粒子最后都可以通過平行板間的空間而打在右端的靶子上，試求粒子最后打在靶上的位置范圍(即與O的最大距離與最小距離，重力的影響不計)．(a)(b)圖2－5－15解析：畫出粒子的速度—時間圖像可知，在t＝0、T、2T、3T、…時刻入射的粒子將有最大的側(cè)位移：ymax＝eq\f(1,2)a(eq\f(T,2))2＋a·eq\f(T,2)·eq\f(T,2)＝eq\f(3qUmT2,8md).在t＝eq\f(T,2)、eq\f(3T,2)、eq\f(5T,2)、…時刻入射的粒子將有最小的側(cè)位移：ymin＝eq\f(1,2)a(eq\f(T,2))2＝eq\f(qUmT2,8md).答案：見解析圖2－5－1612.一束電子流在經(jīng)U＝5000V的加速電壓加速后，在距兩極板等距離處垂直進(jìn)入平行板間的勻強電場，如圖2－5－16所示．若兩板間距離d＝1.0cm，板長l＝5.0cm圖2－5－16解析：在加速電壓一定時，偏轉(zhuǎn)電壓U′越大，電子在極板間的偏移的距離就越大，當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓大到使電子剛好擦著極板的邊緣飛出時，兩板間的偏轉(zhuǎn)電壓即為題目要求的最大電壓．加速過程中，由動能定理得eU＝eq\f(1,2)mv02 ①進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，電子在平行于板面的方向上做勻速直線運動：l＝v0t ②在垂直于板面的方向做勻加速直線運動，加速度a＝eq\f(F,m)＝eq\f(eU′,dm) ③偏移的距離