《粤教版物理选修3-1作业：第1章 电场 第6节》由会员分享，可在线阅读，更多相关《粤教版物理选修3-1作业：第1章 电场 第6节（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第六节第六节 示波器的奥秘示波器的奥秘1在如图 1 所示的电场中，把带正电的粒子由静止释放，带电粒子运动到负极板时所获得的速度可由公式 qU mv2求得，也可由牛顿定律和运动学公式求得12图 1 2. 如图 2 所示，在匀强电场 E 中，一带电粒子q 的初速度 v0恰与电场线方向相同， 则带电粒子q 在开始运动后，将( )图 2 A沿电场线方向做匀加速直线运动 B沿电场线方向做变加速直线运动 C沿电场线方向做匀减速直线运动 D偏离电场线方向做曲线运动 答案 C 解析 在匀强电场 E 中，带电粒子所受电场力为恒力带电粒子受到与运动方向相反的恒定的电场力作用，产生与运动方向相反的恒定的加速度，因此
2、，带电粒子q 在开始运动后，将沿电场线做匀减速直线运动3两平行金属板相距为 d，电势差为 U，一电子质量为 m，电荷量为 e，从 O 点沿垂 直于极板的方向射出，最远到达 A 点，然后返回，如图 3 所示，OAh，此电子具有的初 动能是( )图 3A. BedUh C. D.edhUeUdheUhd 答案 D 解析 电子从 O 点到 A 点，因受电场力作用，速度逐渐减小根据题意和图示判断，电子仅受电场力，不计重力这样，我们可以用能量守恒定律来研究问题即 mv eUOA.因122 0E ，UOAEh，故 mv .所以 D 正确UdUhd122 0eUhd4如图 4 所示，带电粒子进入匀强电场中做
3、类平抛运动，U、d、L、m、q、v0已 知请完成下列填空图 4 (1)穿越时间：_. (2)末速度：_. (3)侧向位移：_，对于不同的带电粒子若以相同的速度射入，则 y 与_ 成正比；若以相同的动能射入，则 y 与_成正比；若经相同的电压 U0加速后射入，则 y，与 m、q 无关，随加速电压的增大而_，随偏转电压的增大而UL24dU0 _ (4)偏转角的正切值：_(从电场出来时粒子速度方向的反向延长线必然 过水平位移的_)答案 (1) (2) (3)Lv0v2 0qULmdv02qUL22mdv2 0 带电粒子的比荷 粒子的电荷量 减小 增大(4) 中点qULmdv2 0解析 粒子从偏转电场
4、射出的偏转距离 y at2 ()2.作粒子速度的反向延长1212qUmdLv0线设交水平位移所在直线于 O 点，O 到右边缘距离为 x ，则 x .可知，粒子从ytan L2偏转电场中射出时，就好像从极板间的中央 处沿直线射出一样(经常直接用于计算中，可L2简化计算过程)5示波管的基本原理：电子在加速电场中被加速，在偏转电场中被偏转电子枪的作 用是：产生高速飞行的一束电子竖直偏转极上加的是待显示的信号电压，如果加在竖直 极板上的电压是随时间正弦变化的信号，水平加适当的偏转电压，荧光屏上就会显示出一 条正弦曲线【概念规律练概念规律练】 知识点一知识点一 带电粒子在电场中的直线运动带电粒子在电场中
5、的直线运动 1. 如图 5 所示，在点电荷Q 激发的电场中有 A、B 两点，将质子和 粒子分别从 A 点由静止释放到达 B 点时，它们的速度大小之比为多少？图 5 答案 12解析 设 A、B 两点间的电势差为 U，由动能定理得对质子： mHv qHU122 H对 粒子： mv qU122 所以.vHvqHmqmH1 42 121点评 电荷在匀强电场中做匀变速运动时可用动能定理和运动学公式求解，当电荷在电场中做变加速运动时，不能用运动学公式求解，但可用动能定理求解2一个电子(质量为 9.11031 kg，电荷量为 1.61019 C)以 v04107 m/s 的初速 度沿着匀强电场的电场线方向飞
6、入匀强电场，已知匀强电场的电场强度大小 E2105 N/C，不计重力，求： (1)电子在电场中运动的加速度大小； (2)电子进入电场的最大距离； (3)电子进入电场最大距离的一半时的动能 答案 (1)3.51016 m/s2 (2)2.29102 m (3)3.61016 J 解析 (1)电子沿着匀强电场的电场线方向飞入时，仅受电场力作用，且做匀减速直线运动，由牛顿第二定律，得qEma，即 a m/s23.51016 m/s2qEm1.6 1019 2 1059.1 1031(2)电子做匀减速直线运动由运动学公式得v 2as，即 s m2.29102 m.2 0v2 02a4 10722 3.
7、5 1016所以电子进入电场的最大距离为 2.29102 m(3)当电子进入电场最大距离一半时，即电子在电场中运动 s 1.145102 m 时，s2设此时动能为 Ek，电场力做负功，由动能定理，得qEsEk mv ，所以122 0Ek mv qEs 9.11031(4107)2 J1.6101921051.145102 122 012J3.61016 J点评 由牛顿第二定律，结合匀变速直线运动的规律或动能定理求解知识点二知识点二 带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏转 3如图 6 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，现在使电子入
8、射速度变为原来的两倍，而电子仍从原位置射入， 且仍从正极板边缘飞出，则两极板的间距应变为原来的( )图 6A2 倍 B4 倍 C. D.1214 答案 C 解析 电子在两极板间做类平抛运动水平方向：lv0t，所以 t.lv0竖直方向：d at2t2，故 d2，即 d，故 C 正确12qU2mdqUl22mdv2 0qUl22mv2 01v04. 如图 7 所示，电子在电势差为 U1的电场中加速后，垂直进入电势差为 U2的偏转电 场，在满足电子能射出的条件下，下列四种情况中，一定能使电子的偏转角 变大的是( )图 7 AU1变大、U2变大BU1变小、U2变大 CU1变大、U2变小 DU1变小、U
9、2变小 答案 B解析 设电子经加速电场后获得的速度为 v0，由动能定理得 qU1 mv2 02设偏转电场的极板长为 L，则电子在偏转电场中运动时间 t Lv0电子在偏转电场中受电场力作用获得的加速度 a qU2md电子射出偏转电场时，平行于电场线的速度 vyat 由得 vyqU2Lmdv0所以，tan vyv0qU2Lmdv2 0式代入上式得tan ，所以 B 正确U2L2U1d点评 带电粒子垂直于电场线方向进入电场，在初速度方向做匀速直线运动，在垂直于初速度方向做初速度为零的匀加速直线运动，粒子的合运动为类平抛运动知识点三知识点三 示波管的原理示波管的原理 5如图 8 所示是示波管的原理图它
10、由电子枪、偏转电极(XX和 YY)、荧光屏组 成，管内抽成真空给电子枪通电后，如果在偏转电极 XX和 YY上都没有加电压，电 子束将打在荧光屏的中心 O 点，在那里产生一个亮斑下列说法错误的是( )图 8 A要想让亮斑沿 OY 向上移动，需在偏转电极 YY上加电压，且 Y比 Y 电势高 B要想让亮斑移到荧光屏的右上方，需在偏转电极 XX、YY上加电压，且 X 比 X电势高、Y 比 Y电势高 C要想在荧光屏上出现一条水平亮线，需在偏转电极 XX上加特定的周期性变化的 电压(扫描电压) D要想在荧光屏上出现一条正弦曲线，需在偏转电极 XX上加适当频率的扫描电压、 在偏转电极 YY上加按正弦规律变化
11、的电压 答案 A 解析 要想让亮斑沿 OY 向上移动，电子受力向 Y 方向，即电场方向为 YY，即 Y 电势高，A 项错误；要想让亮斑移到荧光屏的右上方，同理 Y 为高电势，X 为高电势才可，B 项正确；要想在荧光屏上出现一条水平亮线，说明电子只在 XX方向偏转，当然要在这个方向加扫描电压，C 项正确；要想在荧光屏上出现一条正弦曲线，就是水平与竖直方向都要有偏转电压，所以 D 项正确6. 如图 9 所示，是一个示波器工作原理图，电子经过加速后以速度 v0垂直进入偏转电 场，离开电场时偏转量是 h，两平行板间距离为 d，电势差为 U，板长为 l，每单位电压引 起的偏移量(h/U)叫示波器的灵敏度
12、若要提高其灵敏度，可采用下列办法中的( )图 9 A增大两极板间的电压 B尽可能使板长 l 做得短些 C尽可能使板间距离 d 减小些 D使电子入射速度 v0大些 答案 C 解析 本题是一个通过计算进行选择的问题因为 h at2(a，t)，所以， .12qUl22mdv2 0qUmdlv0hUql22mdv2 0要使灵敏度大些，选项中合乎要求的只有 C.【方法技巧练方法技巧练】 带电粒子在交变电场中运动问题的分析方法带电粒子在交变电场中运动问题的分析方法 7如图 10(a)所示，两个平行金属板 P、Q 竖直放置，两板间加上如图(b)所示的电 压t0 时，Q 板比 P 板电势高 5 V，此时在两板
13、的正中央 M 点放一个电子，速度为零， 电子在静电力作用下运动，使得电子的位置和速度随时间变化假设电子始终未与两板相 碰在 0ta，根据 y at2，可知：aaab.又因为 qaEmaaa，qbEmbab，所以， 故选项 C 正确12qamaqbmb 9(双选)如图 17 所示，一电子沿 x 轴正方向射入电场，在电场中的运动轨迹为 OCD，已知 O A ，电子过 C、D 两点时竖直方向的分速度为 vCy和 vDy；电子在 OC 段AB和 OD 段动能变化量分别为 Ek1和 Ek2，则( )图 17 AvCyvDy12 BvCyvDy14 CEk1Ek213 DEk1Ek214 答案 AD 10
14、. 如图 18 所示，静止的电子在加速电压为 U1的电场的作用下从 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 U2的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 18 A使 U2加倍 B使 U2变为原来的 4 倍 C使 U2变为原来的 1/5 倍 D使 U2变为原来的 1/2 倍 答案 A 解析 要使电子轨迹不变，则应使电子进入偏转电场后任一水平位移 x 所对应的偏转距离 y 保持不变由 y at2 ()2；qU1 mv 得 y.可见在 x、y 一1212qU2mdxv0qU2x22mv2 0d122 0U2x24U1d定时，U2
15、U1.11如图 19 所示，一平行板电容器板长 l4 cm，板间距离为 d3 cm，倾斜放置， 使板面与水平方向夹角 37，若两板间所加电压 U100 V，一带电荷量 q31010 C 的负电荷以 v00.5 m/s 的速度自 A 板左边缘水平进入电场，在电场中沿水平方向运动，并 恰好从 B 板右边缘水平飞出，则带电粒子从电场中飞出时的速度为多少？带电粒子的质量 为多少？(g 取 10 m/s2)图 19 答案 1 m/s 8108 kg 解析 带电粒子能沿直线运动，所受合力与运动方向在同一直线上，由此可知重力不可忽略，受力如图所示电场力在竖直方向上的分力与重力等值反向则带电粒子所受合力与电场力在水平方向上的分力相同即水平方向上 F合qEsin q s
