2020-2021高二物理粤教版3-1课时分层作业6示波器的奥秘含解析

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精2020-2021学年高二物理粤教版选修3-1课时分层作业6示波器的奥秘含解析课时分层作业(六)示波器的奥秘(时间：40分钟分值:100分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分）1．(多选)如图所示，一带电小球以速度v0水平射入接入电路中的平行板电容器中，并沿直线打在屏上O点，若仅将平行板电容器上极板平行上移一些后，让带电小球再次从原位置水平射入并能打在屏上，其他条件不变,两次相比较，则再次射入的带电小球()A．将打在O点的下方B．将打在O点的上方C．穿过平行板电容器的时间将增加D．到达屏上时的动能将增加AD［由题意可知，要考虑小球的重力,第一种情况重力与电场力平衡；U不变，若仅将平行板电容器上极板平行上移一些后，极板间的距离d变大,场强变小，电场力变小,重力与电场力的合力向下，带电小球将打在O点的下方．由于水平方向运动性质不变，故时间不变；而由于第二种情况合力做正功，故小球的动能将增加．］2．平行板间有如图所示周期变化的电压．不计重力的带电粒子静止在平行板中央，从t＝0时刻开始将其释放，运动过程无碰板情况．如图中,能正确定性描述粒子运动的速度图象的是（）A[粒子在第一个eq\f(T,2)内，做匀加速直线运动，eq\f（T,2）时刻速度最大，在第二个eq\f（T，2)内，电场反向,粒子做匀减速直线运动,到T时刻速度为零，以后粒子的运动要重复这个过程．]3．如图所示,竖直放置的两平行板间的匀强电场的电场强度恒定，从负极板处由静止释放一个电子（不计重力）,设其到达正极板时的速度为v1,加速度为a1.若将两极板间的距离增大为原来的2倍，再从负极板处由静止释放一个电子,设其到达正极板时的速度为v2，加速度为a2，则（）A．a1∶a2＝1∶1，v1∶v2＝1∶2B．a1∶a2＝2∶1，v1∶v2＝1∶2C．a1∶a2＝2∶1，v1∶v2＝eq\r（2)∶1D．a1∶a2＝1∶1，v1∶v2＝1∶eq\r（2)D[因场强不变，电子在电场中受到的电场力不变,故a1∶a2＝1∶1，由动能定理得eU＝eq\f（1,2)mv2,v＝eq\r(\f（2eU，m）),因两极板间的距离增大为原来的2倍，由U＝Ed知,电势差U增大为原来的2倍,故v1∶v2＝1∶eq\r(2)，故D正确．]4．如图所示，一价氢离子（H＋）和二价氦离子(He2＋)的混合体，经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后,打在同一荧光屏上，则它们（)A．同时到达屏上同一点 B．先后到达屏上同一点C．同时到达屏上不同点 D．先后到达屏上不同点B[一价氢离子（H＋)和二价氦离子(He2＋)的比荷不同，由qU＝eq\f（1，2）mv2可知经过加速电场获得的末速度不同，因此在加速电场及偏转电场中的运动时间均不同,但在偏转电场中偏转距离y＝eq\f（1,2）at2＝eq\f(U2L2，4U1d）相同,所以会打在同一点,B正确．］5．如图所示的示波管，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()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．］6．如图所示，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()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C［粒子在电场中做类平抛运动，由h＝eq\f(1，2)eq\f(qE,m）(eq\f(x,v0））2得x＝v0eq\r(\f(2mh，qE））.由v0eq\r(\f(2hma，Eqa)）＜v0eq\r（\f(2hmb，Eqb）)得eq\f（qa，ma)＞eq\f（qb,mb)，故选C。］二、非选择题(14分）7。如图所示,有一电子（电荷量为e）经电压U0由静止加速后,进入两块间距为d、电压为U的平行金属板间．若电子从两板正中间垂直电场方向射入,且正好能穿过电场，求：(1)金属板AB的长度；(2)电子穿出电场时的动能．［解析］（1)设电子飞离加速电场时的速度为v0，由动能定理得eU0＝eq\f（1，2)mveq\o\al(\s\up1（2)，\s\do1（0）) ①设金属板AB的长度为L，电子偏转时间t＝eq\f（L,v0) ②电子在偏转电场中产生偏转加速度a＝eq\f(eU，md） ③电子在电场中偏转y＝eq\f（1,2）d＝eq\f(1,2)at2 ④由①②③④得：L＝deq\r(\f(2U0,U）).（2）设电子穿出电场时的动能为Ek，根据动能定理Ek＝eU0＋eeq\f(U，2)＝eeq\b\lc\(\rc\）(\a\vs4\al\co1(U0＋\f(U,2）)).[答案]（1)deq\r(\f（2U0，U）)(2）eeq\b\lc\（\rc\）（\a\vs4\al\co1（U0＋\f（U，2）））一、选择题（本题共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＝1s时，电子离开A点的距离大小为l。那么在t＝2s时，电子将处在（)A．A点 B．A点左方l处C．A点右方2l处 D．A点左方2D［粒子在第1s内做初速度为零的匀加速运动,第2s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．真空中的某装置如图所示,现有质子、氘核和α粒子都从O点由静止释放，经过相同加速电场和偏转电场，射出后都打在同一个与OO′垂直的荧光屏上，使荧光屏上出现亮点（已知质子、氘核和α粒子质量之比为1∶2∶4，电量之比为1∶1∶2，重力不计).下列说法中正确的是（）A．三种粒子在偏转电场中运动时间之比为2∶1∶1B．三种粒子射出偏转电场时的速度相同C．在荧光屏上将只出现1个亮点D．偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1∶2∶2C[由U1q＝eq\f(1，2）mveq\o\al（\s\up1(2）,\s\do1（0))，得v1∶v2∶v3＝eq\r（2）∶1∶1，再由t＝eq\f（l，v0)可得t1∶t2∶t3＝1∶eq\r（2）∶eq\r（2)，A错误；由y＝eq\f(U0ql2，2dmveq\o\al(\s\up1(2)，\s\do1（0))）＝eq\f(U0l2,4dU1)可知,三种粒子从偏转电场同一点射出,且速度方向相同，故一定打在屏上的同一点,C正确;由eq\f（1,2)mv2＝U1q＋eq\f(U0,d）qy可得v＝eq\r(（2U1＋\f(2U0,d)y）\f（q,m)），因eq\f(q，m)不同，故三种粒子射出偏转电场的速度不相同，B错误；由偏转电场对三种粒子做的功为W电＝eq\f(U0，d）qy可知,W电1∶W电2∶W电3＝1∶1∶2，D错误．]3．如图甲所示，某示波器在偏转电极XX′、YY′上不加偏转电压时光斑位于屏幕中心．现给偏转电极XX′（水平方向)、YY′（竖直方向)分别加上如图乙、丙所示的偏转电压,则在光屏上将会看到的图形是下列哪一个（圆为荧光屏，虚线为光屏坐标)(）ABCDD［由题图乙可知，XX′间加逐渐增大的电压,则电子将向X方向偏转；由题图丙可知，YY′间加正向恒定的电压，则电子将向Y方向偏转,并向Y方向偏转的距离相同，故答案为D.]4．如图所示,一重力不计的带电粒子以初速度v0射入水平放置、距离为d的两平行金属板间，射入方向沿两极板的中心线．当极板间所加电压为U1时,粒子落在A板上的P点．如果将带电粒子的初速度变为2v0，同时将A板向上移动eq\f（d,2）后，使粒子由原入射点射入后仍落在P点，则极板间所加电压U2为()A．U2＝3U1 B．U2＝6U1C．U2＝8U1 D．U2＝12U1D[板间距离为d，射入速度为v0，板间电压为U1时,在电场中有eq\f(d,2)＝eq\f(1，2)at2，a＝eq\f（qU1,md),t＝eq\f（x,v0）,解得U1＝eq\f(md2veq\o\al（\s\up1(2)，\s\do1(0）），qx2）；A板上移eq\f(d，2)，射入速度为2v0，板间电压为U2时,在电场中有d＝eq\f（1，2）a′t′2,a′＝eq\f（2qU2,3md)，t′＝eq\f（x，2v0)，解得U2＝eq\f（12md2veq\o\al（\s\up1(2），\s\do1(0)）,qx2)，即U2＝12U1,故选D。]二、非选择题(26分）5。(12分）如图所示，A、B为两块足够大的相距为d的平行金属板，接在电压为U的电源上．在A板的中央P点放置一个电子发射源．可以向各个方向释放电子．设电子的质量为m、电荷量为e，射出的初速度为v。求电子打在板上的区域面积．(不计电子的重力)[解析］打在最边缘的电子，其初速度方向平行于金属板，在电场中做类平抛运动，在垂直于电场方向做匀速运动，即r＝vt在平行电场方向做初速度为零的匀加速运动,即d＝eq\f(1,2）at2电子在平行电场方向上的加速度a＝eq\f（eE,m)＝eq\f（eU，md）电子打在B板上的区域面积S＝πr2由以上几式得S＝eq\f（2πmv2d2,eU)。[答案］eq\f（2πmv2d2,eU)6．(14分）一群速率不同的一价离子从A、B两平行极板正中央水平射入如图所示的偏转电场，离子的初动能为Ek，A、B两极板间电压为U，间距为d,C为竖直放置并与A、B间隙正对的金属挡板，屏MN足够大．若A、B极板长为L，C到极板右端的距离也为L，C的长为d.不考虑离子所受重力，元电荷为e.（1）写出离子射出A、B极板时的偏转距离y的表达式；(2）问初动能范围是多少的离子才能打到屏MN上？[解析］（1)设离子的质量为m，初速度为v0，则离子在偏转电场中的加速度a＝eq\f(eU，md)离子射出电场的时间t＝eq\f(L,v0)射出电场时的偏转距离y＝eq\f(1,2）at2解得y＝eq\f（eUL2，2dmveq\o\al(\s\up1(2)，\s\do1（0）)）而Ek＝eq\f(1,2）mveq\o\al（\s\up1(2），\s\do1（0)），则y＝eq\f(eUL2，4dEk）.（2）离子射出电场时的竖直分速度vy＝at射出电场时的偏转角的正切值tanφ＝eq\f(vy,v0）故tanφ＝eq\f(eUL，mveq\o\al（\s\up1(2),\s\do1（0)）d)离