粤教版物理选修3-1 课时训练：1.6 示波器的奥秘

课时训练6　示波器的奥秘
基础夯实
1.如图所示,空间中有一水平匀强电场,在竖直平面内有初速度为v0的带电微粒,沿图中虚线由A运动至B,其能量变化情况是(　　)
A.动能减小,重力势能增大,电势能减小
B.动能减小,重力势能增大,电势能增大
C.动能不变,重力势能增大,电势能减小
D.动能增大,重力势能增大,电势能减小
答案：B
解析：带电微粒受重力、电场力的作用,做直线运动,说明电场力、重力的合力方向与运动方向相反或相同.根据力的平行四边形定则,只有电场力水平向左,才能使电场力和重力的合力与运动方向在一条直线上,故电场力和重力都做负功.因此,重力势能和电势能都增大,动能减小,即B正确.
2.如图所示,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(　　)
A.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不变
答案：C
解析：由W=qU可知,改变两板间距离,v不变,但运动时间会变化.
3.如图所示,一个质子以速度v垂直电场方向飞入平行板电容器的两极板间的匀强电场中,它飞离匀强电场时的侧移量为d1,如果改换一个α粒子以速度2v垂直电场方向飞入该电场,飞离电场时的侧移量为d2,则d2应为(　　)(导学号51120137)
　　
　　　　　　　　　　　
A.d1
B.
C.
D.
答案：D
解析：带电粒子在电场中偏转的侧位移为y=at2=)2=,所以=8,D项正确.
4.下列粒子从初速度为零的状态经过电压为U的电场加速后,粒子速度最大的是(　　)
A.质子H)
B.氘核H)
C.氦核He)
D.钠离子(Na+)
答案：A
解析：由qU=mv2得v=,所以荷质比越大的带电粒子获得的速度越大,故A正确.
5.
如图所示为示波管中电子枪的原理示意图,示波管内被抽成真空,A为发射热电子的阴极,K为接在高电势点的加速阳极,A、K间电压为U.电子离开阴极时的速度可以忽略.电子经加速后从K的小孔中射出的速度大小为v.下面的说法中正确的是(　　)(导学号51120138)
A.如果A、K间距离减半而电压仍为U不变,则电子离开K时的速度变为2v
B.如果A、K间距离减半而电压仍为U不变,则电子离开K时的速度为
C.如果A、K间距离保持不变而电压减半,则电子离开K时的速度变为
D.如果A、K间距离保持不变而电压减半,则电子离开K时的速度为v
答案：D
解析：由动能定理qU=mv2得v=,带电粒子的速度v与成正比,与A、K间距离无关,故D正确.
6.
如图所示,两极板与电源相连接,电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场,且恰好从正极板边缘飞出,现在使电子射入速度变为原来的两倍,而电子仍从原来位置射入,且仍从正极板边缘飞出,则两极板间距离应变为原来的(　　)
A.2倍　　　B.4倍　　　C.　　　D.
答案：C
解析：第1次射入时初速度为v0,板间距为d,则有l=v0t,d=t2可得d=,当初速度v=2v0时,d'=,C项正确.
7.两平行金属板间有匀强电场,不同的带电粒子都以垂直于电场线方向飞入该电场,要使这些粒子经过匀强电场后有相同大小的偏转角,则它们应具备的条件是(不计重力作用)(　　)
A.有相同的初动能和相同的荷质比
B.有相同的初动能和相同的质量
C.有相同的初速度和相同的荷质比
D.只要有相同的荷质比就可以
答案：C
解析：
设金属板长为L,两板间电压为U,板间距为d,粒子进入电场时速度为v,在电场中运动时间为t=,在离开电场时沿电场线方向上的速度为vy,则vy=at=.
所以带电粒子离开电场时与原方向v的夹角θ,即偏转角,如图所示.
tan
θ=
显然A、B、D项错误,C正确.
能力提升
8.(多选)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.静止
答案：AD
解析：只在电场力的作用下,带电粒子受到的合外力为电场力,不为零,所以A、D肯定不对;当带电粒子在匀强电场中由静止释放后,带电粒子做匀加速直线运动,B对;当带电粒子垂直进入匀强电场后,带电粒子做类平抛运动,C对.
9.一个带正电的油滴从如图所示的匀强电场上方A点自由下落,油滴落入匀强电场后,能较准确地描述油滴运动轨迹的是下图中的(　　)(导学号51120139)
答案：B
解析：油滴从A点自由下落以一竖直速度进入电场,进入电场后受重力和电场力两恒力作用.如图,根据物体做曲线运动的条件,运动轨迹将向右弯曲,故选B.
10.
(多选)如图所示,有三个质量相等的小球,分别带正电、负电和不带电,以相同的水平速度由P点射入水平放置的平行金属板间,它们分别落在下板的A、B、C三处,已知两金属板的上板带负电荷,下板接地,下列判断正确的是(　　)(导学号51120140)
A.落在A、B、C三处的小球分别是带正电、不带电和带负电的
B.三小球在该电场中的加速度大小关系是aAC.三小球从进入电场至落到下板所用的时间相等
D.三小球到达下板时动能的大小关系是EkC答案：AB
解析：由受力方向可知,带负电的加速度大,运动时间短,水平方向位移小,故A、B正确.电场力对带负电的粒子做正功,其末动能最大,故D错.
11.如图所示,一束电子流在经U=5
000
V
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.若两板间距离d=1.0
cm,板长l=5.0
cm,那么,要使电子能从平行板间飞出,两个极板上最大能加多大电压 (导学号51120141)
答案：400
V
解析：在加速电压一定时,偏转电压U'越大,电子在极板间的偏转距离就越大,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=①
进入偏转电场,电子在平行于板面的方向上做匀速运动l=v0t②
在垂直于板面的方向做匀加速直线运动,加速度a=③
偏距y=at2④
能飞出的条件y≤⑤
解①~⑤式得
U'≤
V=4.0×102
V　
即要使电子能飞出,两极板间所加电压最大为400
V.
12.如图所示为真空示波管的示意图.电子从灯丝K发出(初速度不计),经灯丝与A板间的加速电压U1加速,从A板中心孔沿中心线KO射出,然后进入由两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场),电子进入偏转电场时的速度与电场方向垂直,电子经过偏转电场后打在荧光屏上的P点.已知M、N两板间的电压为U2,两板间的距离为d,板长为L1,板右端到荧光屏的距离为L2,电子质量为m,电荷量为e.求:(导学号51120142)
(1)电子穿过A板时的速度大小;
(2)电子从偏转电场射出时的侧移量;
(3)P点到O点的距离.
答案：(1)　(2)　(3)(2L2+L1)
解析：(1)设电子经电压U1加速后的速度为v0,根据动能定理得eU1=,解得v0=.
(2)电子以速度v0进入偏转电场后,垂直于电场线方向做匀速直线运动,沿电场线方向做初速度为零的匀加速直线运动.设偏转电场的电场强度为E,电子在偏转电场中运动的时间为t1,电子的加速度为a,离开偏转电场时的侧移量为y1,根据牛顿第二定律和运动学公式得F=eE,E=,F=ma,a=,t1=,y1=,
解得y1=.
(3)设电子离开偏转电场时沿电场方向的速度为vy,根据运动学公式得vy=at1,电子离开偏转电场后做匀速直线运动,设电子离开偏转电场后打在荧光屏上所用的时间为t2,电子打到荧光屏上的侧移量为y2,如图所示.
由t2=,y2=vyt2,
解得y2=
P到O点的距离为y=y1+y2=(2L2+L1).