（课堂设计）高中物理 2.5 探究电子束在示波管中的运动同步精练 沪科版选修3-1

第5课时探究电子束在示波管中的运动1.氘核(电荷量为＋e，质量为2m)和氚核(电荷量为＋e、质量为3m)经相同电压加速后，垂直偏转电场方向进入同一匀强电场．飞出电场时，运动方向的偏转角的正切值之比为(已知原子核所受的重力可忽略不计)A．1∶2 B．2∶1 C．1∶1 D．1∶4答案：C2.如图2－5－9所示，M、N是真空中的两块平行金属板．质量为m，电荷量为q的带电粒子，以初速度v0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子恰好能达到N板．如果要使这个带电粒子到达M、N板间距的1/2后返回，下列措施中能满足要求的是(不计带电粒子的重力) ()图2－5－9图2－5－9B．使M、N间电压加倍C．使M、N间电压提高到原来的4倍D．使初速度和M、N间电压都减为原来的1/2解析：由题意知，带电粒子在电场中做减速运动，在粒子恰好能到达N板时，由动能定理可得：－qU＝－eq\f(1,2)mv02.要使粒子到达两极板中间后返回，设此时两极板间电压为U1，粒子的初速度为v1，则由动能定理可得：－qeq\f(U1,2)＝－eq\f(1,2)mv12.联立两方程得：eq\f(U1,2U)＝eq\f(v12,v02).可见，选项B、D均符合等式的要求，本题的答案为B、D项．答案：BD图2－5－103.如图2－5－10所示，从静止出发的电子经加速电场加速后，进入偏转电场．若加速电压为U1、偏转电压为U2，要使电子在电场中的偏移距离y增大为原来的2倍(在保证电子不会打到极板上的前提下)，可选用的方法有 图2－5－10A．使U1减小为原来的1/2B．使U2增大为原来的2倍C．使偏转电场极板长度增大为原来的2倍D．使偏转电场极板的间距减小为原来的1/2答案：ABD图2－5－114.平行金属板A、B分别带等量异种电荷，A板带正电荷，B板带负电荷，a、b两个带正电荷的粒子，以相同的速率先后垂直于电场线从同一点进入两金属板间的匀强电场中，并分别打在B板上的a′、b′两点，如图2－5－11所示，若不计重力，则 图2－5－11A．a粒子的带电荷量一定大于b粒子的带电荷量B．a粒子的质量一定小于b粒子的质量C．a粒子的带电荷量与质量之比一定大于b粒子的带电荷量与质量之比D．a粒子的带电荷量与质量之比一定小于b粒子的带电荷量与质量之比答案：C图2－5－125．如图2－5－12所示，场强为E的水平方向匀强电场中，有一质量为m，电量为＋q的微粒在外力作用下，从A点竖直向上运动到B点且速度不变，若AB长为h，则在这一过程中外力的大小及外力做功为图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：D6．一个初动能为Ek的电子，垂直电场线飞入平行板电容器中，飞出电容器的动能为2Ek，如果此电子的初速度增至原来的2倍，则它飞出电容器的动能变为 ()A．4Ek B．8Ek C．4.5Ek D．4.25Ek答案：D图2－5－137.平行板间有如图2－5－13所示周期变化的电压．重力不计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，下图中，能正确定性描述粒子运动的速度—时间图像的是 图2－5－13解析：0～eq\f(T,2)时间内粒子做初速度为零的匀加速直线运动.eq\f(T,2)～T时间内做加速度恒定的匀减速直线运动，由对称性可知，在T时速度减为零．此后周期性重复，故A对．答案：A8．在匀强电场中，同一条电场线上有A、B两点，有两个带电粒子先后由静止从A点出发并通过B点．若两粒子的质量之比为2∶1，电荷量之比为4∶1，忽略它们所受重力，则它们由A点运动到B点所用时间之比为 ()A．1∶eq\r(2) B.eq\r(2)∶1C．1∶2 D．2∶1答案：A图2－5－149．如图2－5－14，光滑水平面上有一边长为l的正方形区域处在场强为E的匀强电场中，电场方向与正方形一边平行，一质量为m、带电荷量为q的小球由某一边的中点，以垂直于该边的水平初速度v0进入该正方形区域，当小球再次运动到该正方形区域的边缘时，具有的动能可能为 图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：如题图所示，如果电场方向是AB方向，则电场力可以做正功，也可以做负功，做负功时有可能使其动能变为零，故选项A正确．如果电场的方向是AC方向，带电小球到达AB或CD时，电场力做功为qEl/2，故选项B可能是正确的．如果带电小球回到同一个边界上，即回到等势面上，电场力不做功，故选项C是正确的．D是无论如何也不可能的．答案：ABC10．在一次使用示波器的过程中，某同学欲按要求先在荧光屏上调出亮斑，为此，他进行了如下操作：首先将辉度旋钮逆时针转到底，竖直位移和水平位移旋钮转到某位置，将衰减调节旋钮置于1000挡，扫描范围旋钮置于“外X”挡，然后打开电源开关(指示灯亮)，过2min后，顺时针旋转辉度调节旋钮，结果屏上始终无亮斑出现(示波器完好)．那么，他应再调节下列哪个旋钮才有可能在屏上出现亮斑 ()A．竖直位移旋钮 B．水平位移旋钮C．聚焦调节旋钮 D．辅助聚焦旋钮答案：AB11．如图2－5－15(a)所示，两块平行金属板，相距为d，加上如图2－5－15(b)所示的方波形电压，电压的最大值为Um，周期为T.现有一离子束，其中每个粒子的带电荷量为q，从两板左端与两板等距处的O点，沿与板平行的直线OO′方向连续地射入．设粒子通过平行板所用的时间为T(和电压变化的周期相同)，且已知所有的粒子最后都可以通过平行板间的空间而打在右端的靶子上，试求粒子最后打在靶上的位置范围(即与O的最大距离与最小距离，重力的影响不计)．(a)(b)图2－5－15解析：画出粒子的速度—时间图像可知，在t＝0、T、2T、3T、…时刻入射的粒子将有最大的侧位移：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)、…时刻入射的粒子将有最小的侧位移：ymin＝eq\f(1,2)a(eq\f(T,2))2＝eq\f(qUmT2,8md).答案：见解析图2－5－1612.一束电子流在经U＝5000V的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如图2－5－16所示．若两板间距离d＝1.0cm，板长l＝5.0cm图2－5－16解析：在加速电压一定时，偏转电压U′越大，电子在极板间的偏移的距离就越大，当偏转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出时，两板间的偏转电压即为题目要求的最大电压．加速过程中，由动能定理得eU＝eq\f(1,2)mv02 ①进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速直线运动：l＝v0t ②在垂直于板面的方向做匀加速直线运动，加速度a＝eq\f(F,m)＝eq\f(eU′,dm) ③偏移的距离