2018年高中物理 第1章 靜電場(chǎng) 1.14 帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)習(xí)題 新人教版選修3-1.doc
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帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn) (答題時(shí)間:30分鐘) 1. 如圖所示,A板發(fā)出的電子經(jīng)加速后,水平射入水平放置的兩平行金屬板間,金屬板間所加的電壓為U。電子最終打在熒光屏P上,關(guān)于電子的運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法中正確的是( ) A. 滑動(dòng)觸頭向右移動(dòng)時(shí),電子打在P上的位置上升 B. 滑動(dòng)觸頭向左移動(dòng)時(shí),電子打在P上的位置上升 C. 電壓U增大時(shí),電子從發(fā)出到打在P上的時(shí)間不變 D. 電壓U增大時(shí),電子打在P上的速度大小不變 2. 如圖所示,燈絲發(fā)熱后發(fā)出的電子經(jīng)加速電場(chǎng)后,進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),若加速電壓為,偏轉(zhuǎn)電壓為,要使電子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)量變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,可選用的方法有(設(shè)電子不落到極板上)( ) A. 只使變?yōu)樵瓉?lái)的 B. 只使變?yōu)樵瓉?lái)的 C. 只使偏轉(zhuǎn)電極的長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)的倍 D. 只使偏轉(zhuǎn)電極間的距離增加為原來(lái)的2倍 3. 如圖所示,質(zhì)子()和氘核()同時(shí)從靜止開(kāi)始,經(jīng)同一加速電場(chǎng)加速后,垂直射入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中,偏轉(zhuǎn)后打在同一熒光屏幕上,不計(jì)重力,則它們( ) A. 在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度相同 B. 能到達(dá)屏幕上同一點(diǎn) C. 從發(fā)出到到達(dá)屏幕的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同 D. 到達(dá)屏幕時(shí)的速度相同 4. 如圖所示,質(zhì)子、氘核和粒子都沿平行金屬板中心線方向射入兩板間,板內(nèi)存在勻強(qiáng)電場(chǎng),粒子從板間射出后都能打在熒光屏上。下列說(shuō)法中正確的是( ) A. 若它們射入電場(chǎng)時(shí)的速度相等,在熒光屏上將出現(xiàn)3個(gè)亮點(diǎn) B. 若它們射入電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)量相等,在熒光屏上將只出現(xiàn)2個(gè)亮點(diǎn) C. 若它們射入電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能相等,在熒光屏上將只出現(xiàn)1個(gè)亮點(diǎn) D. 若它們是由同一個(gè)電場(chǎng)從靜止加速后射入此偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的,在熒光屏上將只出現(xiàn)1個(gè)亮點(diǎn) 5. 如圖所示,兩平行金屬板間有一勻強(qiáng)電場(chǎng),板長(zhǎng)為L(zhǎng),板間距離為d,在距板右端L處有一豎直放置的光屏M.一電荷量為q、質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)從兩板中央射入板間,最后垂直打在M屏上,則下列結(jié)論正確的是( ) A. 板間的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為mg/q B. 板間的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為2mg/q C. 質(zhì)點(diǎn)在板間運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)能的增加量等于電場(chǎng)力做的功 D. 質(zhì)點(diǎn)在板間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間等于它從板的右端運(yùn)動(dòng)到光屏的時(shí)間 6. 如圖所示,一電子槍發(fā)射出的電子(初速度很小,可視為零)進(jìn)入加速電場(chǎng)加速后,垂直射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),射出后偏轉(zhuǎn)位移為y,要使偏轉(zhuǎn)位移增大,下列哪些措施是可行的(不考慮電子射出時(shí)碰到偏轉(zhuǎn)電極板的情況)( ) A.增大偏轉(zhuǎn)電壓U B.增大加速電壓U0 C.增大偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的極板間距離d D.將發(fā)射電子改成發(fā)射負(fù)離子 7. 初速度為0的電子經(jīng)電壓U1加速后,垂直射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的偏移量是Y,偏轉(zhuǎn)板間距為d,偏轉(zhuǎn)電壓為U2,板長(zhǎng)為L(zhǎng),為了提高偏轉(zhuǎn)的靈敏度(每單位偏轉(zhuǎn)電壓引起的偏移量即Y/ U2),可采用下列哪些辦法( ) A. 增大偏轉(zhuǎn)電壓U2 B. 盡可能使板長(zhǎng)L短一些 C. 盡可能使d小一些 D. 使加速電壓U1小一些 8. 如圖所示,質(zhì)量為m=1g、帶電荷量為q=210-6C的帶電微粒從偏轉(zhuǎn)極板A、B中間的位置以v0=10m/s的初速度垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入長(zhǎng)為L(zhǎng)=20cm、距離為d=10cm的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),出電場(chǎng)后落在距偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)x=40cm的擋板上,微粒的落點(diǎn)P離開(kāi)初速度方向延長(zhǎng)線的距離為y2=20cm,不考慮重力的影響。求: (1)加在A、B兩板上的偏轉(zhuǎn)電壓UAB; (2)粒子擊中擋板時(shí)的動(dòng)能Ek; (3)改變偏轉(zhuǎn)電壓UAB,則當(dāng)UAB為多少時(shí),微粒落點(diǎn)P離開(kāi)初速度延長(zhǎng)線的距離最大?最大距離是多少? 9. 如圖所示為兩組平行板金屬板,一組豎直放置,一組水平放置,今有一質(zhì)量為m的電子靜止在豎直放置的平行金屬板的A點(diǎn),經(jīng)電壓U0加速后通過(guò)B點(diǎn)進(jìn)入兩板間距為d、電壓為U的水平放置的平行金屬板間,若電子從兩塊水平放置的平行板的正中間射入,且最后電子剛好能從右側(cè)的兩塊平行金屬板穿出,A、B分別為兩塊豎直板的中點(diǎn), 求:(1)電子通過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度大?。? (2)右側(cè)平行金屬板的長(zhǎng)度; (3)電子穿出右側(cè)平行金屬板時(shí)的動(dòng)能。 1. BC 解析:由題意知,電子在加速電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí):,得:;電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng),加速度大小,偏轉(zhuǎn)位移為;垂直電場(chǎng)方向:,故?;瑒?dòng)觸頭向右移動(dòng)時(shí),U1變大,y變小,因?yàn)殡娮酉蛏掀D(zhuǎn),故在屏上的位置下降,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;滑動(dòng)觸頭向左移動(dòng)時(shí),U1變小,y變大,在屏上的位置上升,選項(xiàng)B正確;偏轉(zhuǎn)電壓增大時(shí),電子在垂直電場(chǎng)方向的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變,選項(xiàng)C正確;電子打在P上的動(dòng)能,故U增大時(shí),vP變大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 2. BC 解析:電子在電場(chǎng)中加速,由動(dòng)能定理有qU1=,電子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn),加速度a=,由側(cè)移距離公式得y=, 故BC正確;U2變?yōu)樵瓉?lái)的倍時(shí)側(cè)移距離也會(huì)變?yōu)樵瓉?lái)的倍,故A錯(cuò)誤;偏轉(zhuǎn)電極間的距離增加為原來(lái)的2倍,側(cè)移距離會(huì)變?yōu)樵瓉?lái)的倍,故D錯(cuò)誤。 3. B 解析:粒子在電場(chǎng)中加速時(shí):,經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)射出時(shí)的偏轉(zhuǎn)角:,與粒子的電荷量及質(zhì)量無(wú)關(guān),故兩粒子都能到達(dá)屏幕上同一點(diǎn),選項(xiàng)B正確;在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度,故兩粒子的加速度不同,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由可知,粒子離開(kāi)加速電場(chǎng),進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的速度v0不同,在加速電場(chǎng)和在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的平均速度不同,故從發(fā)出到到達(dá)屏幕的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不相同,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;粒子離開(kāi)電場(chǎng)的速度即為到達(dá)屏幕的速度,即 ,故兩粒子到達(dá)屏幕時(shí)的速度不相同,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;故選B。 4. D 解析:,,,,聯(lián)立整理解得,,y=。射入速度相等,氘核和粒子比荷相等,出現(xiàn)兩個(gè)亮點(diǎn),A錯(cuò)誤;動(dòng)量相等,q/v各不相同,出現(xiàn)3個(gè)兩點(diǎn),B錯(cuò)誤;動(dòng)能相等,質(zhì)子和氘核電量相等,打在同一點(diǎn),出現(xiàn)兩個(gè)亮點(diǎn),C錯(cuò)誤;由同一個(gè)電場(chǎng)從靜止加速后射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),偏移量與比荷無(wú)關(guān),D正確。故選D。 5. BD 解析:由題意知,質(zhì)點(diǎn)先在電場(chǎng)和重力場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng),要垂直打在M屏上,離開(kāi)電場(chǎng)后,質(zhì)點(diǎn)一定打在屏的P點(diǎn)上方,做斜上拋運(yùn)動(dòng)。質(zhì)點(diǎn)從離開(kāi)電場(chǎng)后到垂直打在M屏上的過(guò)程是平拋運(yùn)動(dòng)的逆運(yùn)動(dòng)。質(zhì)點(diǎn)先在水平放置的兩平行金屬板間做類平拋運(yùn)動(dòng),要垂直打在M屏上,離開(kāi)電場(chǎng)后,質(zhì)點(diǎn)一定打在屏的P點(diǎn)上方,做斜上拋運(yùn)動(dòng)。否則,質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)電場(chǎng)后軌跡向下彎曲,質(zhì)點(diǎn)不可能垂直打在M板上。質(zhì)點(diǎn)在板間類平拋運(yùn)動(dòng)和離開(kāi)電場(chǎng)后的斜上拋運(yùn)動(dòng),質(zhì)點(diǎn)垂直打在M板上時(shí)速度也水平,則質(zhì)點(diǎn)做類平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡與斜上拋運(yùn)動(dòng)的軌跡具有中心對(duì)稱性,軌跡如圖中虛線所示,加速度大小相等,方向相反,根據(jù)牛頓第二定律得到,qE-mg=mg,E=。A錯(cuò)誤,B正確;水平方向都不受外力,都做勻速直線運(yùn)動(dòng),速度都等于v,而且v方向水平,質(zhì)點(diǎn)在板間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間等于它從板的右端運(yùn)動(dòng)到光屏的時(shí)間,D正確;質(zhì)點(diǎn)在板間運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)能的增加量等于電場(chǎng)力和重力做功之和,C錯(cuò)誤。故選BD。 6. A 解析:電子經(jīng)加速電場(chǎng)加速后的速度為v,則由動(dòng)能定理: 所以電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)速度的大小為:,電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后的偏轉(zhuǎn)的位移 。可見(jiàn),要增大y,可行的方法有:增大偏轉(zhuǎn)電壓U,減小加速電壓U0,或減小偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)極板間距離d,與粒子的電性和質(zhì)量無(wú)關(guān)。故A正確。 7. CD 解析:電子經(jīng)過(guò)加速電壓后,根據(jù)動(dòng)能定理有:,在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中,電子在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng) ,故有:,在豎直方向上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度為,偏移量,靈敏度,與偏轉(zhuǎn)電壓無(wú)關(guān),應(yīng)使L長(zhǎng)一些,d小一些,小一些,故AB錯(cuò)誤,CD正確。 8. 解:(1)微粒的軌跡如圖所示,由類平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)有: ,,且 解之:UAB=104V (2)粒子剛射出電場(chǎng)時(shí)(或),,離開(kāi)電場(chǎng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng),故 (3)當(dāng)時(shí),偏轉(zhuǎn)距離達(dá)到最大 則,解得UAB=1.25104V 此時(shí)由,解得y2=25cm 9. 解:(1)電子在AB之間做加速運(yùn)動(dòng),由得: (2)由,可得: (3)由動(dòng)能定理得:,所以電子穿出右側(cè)平行金屬板時(shí)的動(dòng)能:。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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