高中物理沪科版1第二章电场与示波器 学业分层测评8

学业分层测评(八)探究电子束在示波管中的运动(建议用时：45分钟)[学业达标]1．一带电粒子在电场中只受电场力作用时，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【解析】因为粒子只受到电场力的作用，所以不可能做匀速直线运动．【答案】A2．如图2­5­13所示，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，则关于电子到达Q板时的速度，下列说法正确的是()图2­5­13A．两板间距离越大，加速的时间就越长，获得的速度就越大B．两板间距离越小，加速度就越大，获得的速度就越大C．与两板间距离无关，仅与加速电压有关D．以上说法均不正确【解析】电子由P到Q的过程中，静电力做功，根据动能定理eU＝eq\f(1,2)mv2，得v＝eq\r(\f(2eU,m))，速度大小与U有关，与两板间距离无关．【答案】C3．(多选)一台正常工作的示波管，突然发现荧光屏上画面的高度缩小，则产生故障的原因可能是()A．加速电压突然变大 B．加速电压突然变小C．偏转电压突然变大 D．偏转电压突然变小【解析】画面高度缩小，说明电子从偏转电场射出时偏转角θ减小，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)，则引起θ变小的原因可能是加速电压U0偏大，或偏转电压U1偏小．【答案】AD4．如图2­5­14所示，静止的电子在加速电压为U1的电场作用下从O经P板的小孔射出，又垂直进入平行金属板间的电场，在偏转电压为U2的电场作用下偏转一段距离．现使U1加倍，要想使电子的运动轨迹不发生变化，应该()图2­5­14A．使U2加倍B．使U2变为原来的4倍C．使U2变为原来的eq\r(2)倍D．使U2变为原来的1/2倍【解析】带电粒子经过加速电场和偏转电场，最终偏移量为y＝eq\f(l2U2,4dU1)，现使U1加倍，要想使电子的运动轨迹不发生变化，必须使U2加倍，选A.【答案】A5．在匀强电场中，将质子和α粒子由静止释放，若不计重力，当它们获得相同动能时，质子经历的时间t1和α粒子经历的时间t2之比为()【导学号：37930025】A．1∶1 B．1∶2C．2∶1 D．4∶1【解析】由动能定理可知qEl＝Ek，又l＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(qE,2m)t2，解得t＝eq\r(\f(2mEk,q2E2))，可见，两种粒子时间之比为1∶1，故A选项正确．【答案】A6．如图2­5­15所示，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U2的两块平行板间的电场中，入射方向跟极板平行，整个装置处于真空中，重力可忽略．在满足电子能射出平行板的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏角φ变大的是()图2­5­15A．U1变大，U2变大 B．U1变小，U2变大C．U1变大，U2变小 D．U1变小，U2变小【解析】偏转角：tanφ＝eq\f(vy,vx)，vy＝at＝eq\f(qU2l,mdvx)，在加速电场中有：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正确．【答案】B7．(多选)示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图2­5­16所示．如果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的()图2­5­16A．极板X应带正电 B．极板X′应带正电C．极板Y应带正电 D．极板Y′应带正电【解析】由题意可知，在XX′方向上向X方向偏转，X带正电，A对，B错；在YY′方向上向Y方向偏转，Y带正电，C对，D错．【答案】AC8．如图2­5­17所示，质量为m、电量为e的电子，从A点以速度v0垂直场强方向射入匀强电场中，从B点射出电场时的速度方向与电场线成120°角，则A、B两点间的电势差是多少？图2­5­17【解析】电子在电场中做类平抛运动．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．(多选)如图2­5­18所示，电子由静止开始从A板向B板运动，当到达B板时速度为v，保持两板间电压不变，则()图2­5­18A．当增大两板间距离时，v也增大B．当减小两板间距离时，v增大C．当改变两板间距离时，v不变D．当增大两板间距离时，电子在两板间运动的时间延长【解析】由eq\f(1,2)mv2＝qU知，两板距离变大时v不变，故C项对，又由d＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(qU,2md)t2可知，t＝eq\r(\f(2m,qU))d，则增大板间距离d时，时间t延长，故D项对．【答案】CD10．(多选)如图2­5­19所示，有三个质量相等，分别带正电、负电和不带电小球，从平行板电场中的P点以相同的初速度垂直于E进入电场，它们分别落到A、B、C三点，则()图2­5­19A．落到A点的小球带正电，落到B点的小球不带电B．三小球在电场中运动的时间关系：tC<tB<tAC．三小球到达正极板时动能关系：EkA>EkB>EkCD．三小球在电场中运动的加速度关系：aA>aB>aC【解析】带负电的小球受到的合力为mg＋F电，带正电的小球受到的合力为mg－F电，不带电小球仅受重力mg，小球在板间运动时间t＝eq\f(x,v0)，所以tC<tB<tA，故B项正确；又y＝eq\f(1,2)at2，则aC>aB>aA，落在C点的小球带负电，落在A点的小球带正电，落在B点的小球不带电，故A项正确；因为电场对带负电的小球C做正功，对带正电的小球A做负功，所以落在板上动能的大小，EkC>EkB>EkA.【答案】AB11.(2023·临沂高二检测)如图2­5­20所示，两块竖直放置的平行金属板A、B，板间距离d＝0.04m，两板间的电压U＝400V，板间有一匀强电场．在A、B两板上端连线中点的正上方h＝1.25m的P点处有一带正电的小球，已知小球的质量m＝5×10－6kg，电荷量q＝5×10－10C．设A、B板的长度无限，g取10m/s求：带正电小球从P点开始由静止下落，经多长时间和金属板相碰．图2­5­20【解析】设小球从P到进入电场需时间t1，由h＝eq\f(1,2)gteq\o\al(2,1)得：t1＝eq\r(\f(2h,g))＝s设小球进入电场后运动时间为t2，则：qE＝maE＝eq\f(U,d)则小球水平方向的加速度为：a＝eq\f(qU,md)水平方向做匀加速运动，则有：eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)ateq\o\al(2,2)联立解得：t2＝s故总时间为：t＝t1＋t2＝＋s＝s.【答案】s12．(2023·汕尾高二检测)水平放置的两块平行金属板板长l＝5.0cm，两板间距d＝1.0cm，两板间电压为90V，且上板为正极板，一个电子沿水平方向以速度v0＝×107m/s，从两板中间射入，如图2­5­21所示，不计电子的重力，电子的质量为m＝×10－31kg、电荷量为e＝－×10图2­5­21(1)电子偏离金属板的侧位移是多少？(2)电子飞出电场时的速度大小是多少？(保留两位有效数字)(3)电子离开电场后，打在屏上的P点，若s＝10cm，求OP之长．【解析】(1)电子在电场中的加速度：a＝eq\f(Ue,md)，侧位移即竖直方向位移：y0＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(eUt2,2dm)，运动时间：t＝eq\f(l,v0)，代入数据解得：y0＝5×10－3m.(2)电子飞出电场时，水平分速度vx＝v0，竖直分速度：vy＝at＝eq\f(eUl,mdv0)＝4×106m/s.飞出电场时的速度为：v＝eq\r(v\o\al(2,x)