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高中物理必修三 第十章 5 第二课时 带电粒子在电场中偏转的推论和示波管的原理同步练习
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第2课时 带电粒子在电场中偏转的推论和示波管的原理考点一 带电粒子在电场中的偏转1.(2023·成都市金牛区协同外语学校高二期中)如图所示,电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动,然后射入电势差为U2的两块水平的平行极板间的偏转电场中,入射方向跟极板平行。整个装置处在真空中,重力可忽略,在满足电子能射出平行板区域的条件下,下述四种情况中,一定能使电子的偏转角θ和偏转距离y变大的是( )A.U1变小、U2变大B.U1变小、U2变小C.U1变大、U2变大D.U1变大、U2变小2.(多选)(2022·汕头金山中学模拟考试)如图所示,竖直平面内,在边长为L的正方形ABCD区域内有电场强度大小为E的匀强电场,图中竖直平行的直线为匀强电场的电场线(方向未知)。一电荷量为q、质量为m的带负电粒子,从A点以某一初速度沿AB边、垂直电场方向进入电场,经过电场中的P点并从BC边上的Q点离开电场,带电粒子通过Q点的速度方向与水平方向的夹角为53°,已知∠PAD=60°,忽略空气的阻力,不考虑带电粒子受到的重力,取sin 53°=0.8,cos 53°=0.6。下列说法正确的是( )A.带电粒子从A点运动到Q点的过程中,静电力所做的功为eq \f(2qEL,3)B.带电粒子从A点运动到Q点的过程中,静电力所做的功为eq \f(qEL,3)C.带电粒子从A点运动到P点的时间为eq \r(\f(mL,qE))D.带电粒子从A点运动到P点的时间为3eq \r(\f(mL,qE))3.(多选)(2022·长治二中期中)如图所示,电子经电场加速后垂直于偏转电场方向射入偏转电场,若加速电压为U1,偏转电压为U2,偏转电场的极板长度与极板间的距离分别为L和d,y为电子离开偏转电场时的偏转距离,取“单位偏转电压引起的偏转距离”来描述示波管的灵敏度,即eq \f(y,U2)(该比值越大,则灵敏度越高),则下列方法中可以提高示波管的灵敏度的是( )A.减小U1 B.增大U1C.减小L D.减小d4.(2023·台山市第一中学高二期中)如图所示,有一电子(电荷量为e、质量为m)由静止开始经电压为U1的电场加速后,在两平行板正中央处垂直进入平行板间的匀强电场,并且恰能从下板右边缘飞出电场。两板间距为d,板长为l,不计电子重力。(1)求电子经过U1加速后获得的速度大小。(2)若U1=1 500 V,d=2.0 cm,l=5.0 cm,则两平行极板所加偏转电压U2为多大。(3)求电子经过下板右边缘时的动能大小。(答案用字母符号e、U1、U2表示,无需代入数据)考点二 示波管5.(2022·荆州中学期中)如图所示的示波管,当两偏转电极上所加电压为零时,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(图示坐标在O点,其中x轴与X、X′间的电场的电场强度方向平行,x轴正方向垂直于纸面向里,y轴与Y、Y′间的电场的电场强度方向平行)。若要电子打在图示坐标的第Ⅲ象限,则( )A.X、Y接电源的正极,X′、Y′接电源的负极B.X、Y′接电源的正极,X′、Y接电源的负极C.X′、Y接电源的正极,X、Y′接电源的负极D.X′、Y′接电源的正极,X、Y接电源的负极6.(2022·中山一中期末考试)如图所示,电子示波管由电子枪、竖直偏转电极YY′、水平偏转电极XX′和荧光屏组成,当电极YY′和XX′所加电压都为零时,电子枪射出的电子恰好打在荧光屏上的中心点即原点O上,下列说法正确的是( )A.当极板Y的电势高于Y′,极板X的电势低于X′时,电子将打在第一象限B.电子从发射到打到荧光屏的时间与偏转电极所加电压大小有关C.电子打到荧光屏时的动能与偏转电极所加电压大小有关D.电子通过XX′时的水平偏转量与YY′所加电压大小有关7.(多选)(2022·佛山一中期中)如图是加速电场与偏转电场的组合。当加速电压为U1、偏转电压为U2、偏转极板长为L、板间距离为d时,电子打在荧光屏上形成光斑P,则( )A.只增大d,偏转电场的电场强度增大B.只增大L,荧光屏上光斑P的位置不变C.只增大U1,电子穿越偏转电场的时间变短D.只增大U2,能使荧光屏上光斑P向上移动8.如图所示是示波管的原理图,它由电子枪、竖直偏转电极YY′、水平偏转电极XX′和荧光屏组成。电子枪发射的电子打在荧光屏上将出现亮斑,不加任何电压时,电子打在荧光屏中心。若亮斑移动很快,由于视觉暂留现象,能在荧光屏看到一条亮线。现在加上频率较高的偏转电压,则下列说法正确的是( )A.如果只在偏转电极YY′上加上如图乙所示U=Umsin ωt的电压,能在荧光屏上看到一条水平的亮线B.如果只在偏转电极XX′上加上如图甲所示的电压,能在荧光屏上看到一条倾斜的亮线C.如果在偏转电极YY′上加上如图乙所示的U=Umsin ωt电压,同时在偏转电极XX′上加上图甲所示的电压,能在荧光屏上看到一条正弦曲线,可能如图丙所示D.如果在偏转电极YY′上加上如图乙所示U=Umsin ωt的电压,同时在偏转电极XX′上加上图甲所示的电压,能在荧光屏上看到一条正弦曲线,可能如图丁所示9.(多选)(2023·成都市高二期中)如图,氕(eq \o\al(1,1)H)、氘(eq \o\al(2,1)H)、氚(eq \o\al(3,1)H)和氦(eq \o\al(4,2)He)的原子核由静止开始经同一加速电场加速后,又经同一匀强电场偏转,最后打在荧光屏上。下列说法正确的是( )A.四种原子核飞出加速电场时的速度相同B.四种原子核在偏转电场中的偏转距离y相同C.四种原子核飞出偏转电场时的动能相同D.四种原子核打在荧光屏的同一位置上10.(多选)(2022·茂名市高二期末)示波器是一种多功能电学仪器,它是由加速电场和偏转电场组成的。如图所示,不同的带负电粒子(不计重力)在电压为U1的加速电场中从O点由静止开始加速,从M孔水平射出,然后射入电压为U2的平行金属板间的电场中,入射方向与极板平行,在满足带负电粒子能射出平行板电场区域的条件下,则( )A.若粒子的电荷量q相等,则带负电粒子在加速电场的加速度大小相等B.若比荷eq \f(q,m)相等,则带负电粒子从M孔射出的速率相等C.若电荷量q相等,则带负电粒子射出偏转电场时的动能相等D.比荷eq \f(q,m)不同的带负电粒子射出偏转电场时的偏转角度θ相同11.(2022·洪洞县第二中学高二阶段练习)如图所示,虚线MN左侧有一电场强度为E1=E的匀强电场,在两条平行的虚线MN和PQ之间存在着宽为L、电场强度为E2=2E的匀强电场,在虚线PQ右侧距PQ为L处有一与电场E2平行的屏。现将一电子(电荷量为e,质量为m,重力不计)无初速度地放入电场E1中的A点,最后电子打在右侧的屏上,A点到MN的距离为eq \f(L,2),AO连线与屏垂直,垂足为O,求:(1)电子到MN的速度大小;(2)电子从释放到打到屏上所用的时间;(3)电子刚射出电场E2时的速度方向与AO连线夹角θ的正切值tan θ;(4)电子打到屏上的点P′(图中未画出)到点O的距离x。
第2课时 带电粒子在电场中偏转的推论和示波管的原理考点一 带电粒子在电场中的偏转1.(2023·成都市金牛区协同外语学校高二期中)如图所示,电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动,然后射入电势差为U2的两块水平的平行极板间的偏转电场中,入射方向跟极板平行。整个装置处在真空中,重力可忽略,在满足电子能射出平行板区域的条件下,下述四种情况中,一定能使电子的偏转角θ和偏转距离y变大的是( )A.U1变小、U2变大B.U1变小、U2变小C.U1变大、U2变大D.U1变大、U2变小2.(多选)(2022·汕头金山中学模拟考试)如图所示,竖直平面内,在边长为L的正方形ABCD区域内有电场强度大小为E的匀强电场,图中竖直平行的直线为匀强电场的电场线(方向未知)。一电荷量为q、质量为m的带负电粒子,从A点以某一初速度沿AB边、垂直电场方向进入电场,经过电场中的P点并从BC边上的Q点离开电场,带电粒子通过Q点的速度方向与水平方向的夹角为53°,已知∠PAD=60°,忽略空气的阻力,不考虑带电粒子受到的重力,取sin 53°=0.8,cos 53°=0.6。下列说法正确的是( )A.带电粒子从A点运动到Q点的过程中,静电力所做的功为eq \f(2qEL,3)B.带电粒子从A点运动到Q点的过程中,静电力所做的功为eq \f(qEL,3)C.带电粒子从A点运动到P点的时间为eq \r(\f(mL,qE))D.带电粒子从A点运动到P点的时间为3eq \r(\f(mL,qE))3.(多选)(2022·长治二中期中)如图所示,电子经电场加速后垂直于偏转电场方向射入偏转电场,若加速电压为U1,偏转电压为U2,偏转电场的极板长度与极板间的距离分别为L和d,y为电子离开偏转电场时的偏转距离,取“单位偏转电压引起的偏转距离”来描述示波管的灵敏度,即eq \f(y,U2)(该比值越大,则灵敏度越高),则下列方法中可以提高示波管的灵敏度的是( )A.减小U1 B.增大U1C.减小L D.减小d4.(2023·台山市第一中学高二期中)如图所示,有一电子(电荷量为e、质量为m)由静止开始经电压为U1的电场加速后,在两平行板正中央处垂直进入平行板间的匀强电场,并且恰能从下板右边缘飞出电场。两板间距为d,板长为l,不计电子重力。(1)求电子经过U1加速后获得的速度大小。(2)若U1=1 500 V,d=2.0 cm,l=5.0 cm,则两平行极板所加偏转电压U2为多大。(3)求电子经过下板右边缘时的动能大小。(答案用字母符号e、U1、U2表示,无需代入数据)考点二 示波管5.(2022·荆州中学期中)如图所示的示波管,当两偏转电极上所加电压为零时,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(图示坐标在O点,其中x轴与X、X′间的电场的电场强度方向平行,x轴正方向垂直于纸面向里,y轴与Y、Y′间的电场的电场强度方向平行)。若要电子打在图示坐标的第Ⅲ象限,则( )A.X、Y接电源的正极,X′、Y′接电源的负极B.X、Y′接电源的正极,X′、Y接电源的负极C.X′、Y接电源的正极,X、Y′接电源的负极D.X′、Y′接电源的正极,X、Y接电源的负极6.(2022·中山一中期末考试)如图所示,电子示波管由电子枪、竖直偏转电极YY′、水平偏转电极XX′和荧光屏组成,当电极YY′和XX′所加电压都为零时,电子枪射出的电子恰好打在荧光屏上的中心点即原点O上,下列说法正确的是( )A.当极板Y的电势高于Y′,极板X的电势低于X′时,电子将打在第一象限B.电子从发射到打到荧光屏的时间与偏转电极所加电压大小有关C.电子打到荧光屏时的动能与偏转电极所加电压大小有关D.电子通过XX′时的水平偏转量与YY′所加电压大小有关7.(多选)(2022·佛山一中期中)如图是加速电场与偏转电场的组合。当加速电压为U1、偏转电压为U2、偏转极板长为L、板间距离为d时,电子打在荧光屏上形成光斑P,则( )A.只增大d,偏转电场的电场强度增大B.只增大L,荧光屏上光斑P的位置不变C.只增大U1,电子穿越偏转电场的时间变短D.只增大U2,能使荧光屏上光斑P向上移动8.如图所示是示波管的原理图,它由电子枪、竖直偏转电极YY′、水平偏转电极XX′和荧光屏组成。电子枪发射的电子打在荧光屏上将出现亮斑,不加任何电压时,电子打在荧光屏中心。若亮斑移动很快,由于视觉暂留现象,能在荧光屏看到一条亮线。现在加上频率较高的偏转电压,则下列说法正确的是( )A.如果只在偏转电极YY′上加上如图乙所示U=Umsin ωt的电压,能在荧光屏上看到一条水平的亮线B.如果只在偏转电极XX′上加上如图甲所示的电压,能在荧光屏上看到一条倾斜的亮线C.如果在偏转电极YY′上加上如图乙所示的U=Umsin ωt电压,同时在偏转电极XX′上加上图甲所示的电压,能在荧光屏上看到一条正弦曲线,可能如图丙所示D.如果在偏转电极YY′上加上如图乙所示U=Umsin ωt的电压,同时在偏转电极XX′上加上图甲所示的电压,能在荧光屏上看到一条正弦曲线,可能如图丁所示9.(多选)(2023·成都市高二期中)如图,氕(eq \o\al(1,1)H)、氘(eq \o\al(2,1)H)、氚(eq \o\al(3,1)H)和氦(eq \o\al(4,2)He)的原子核由静止开始经同一加速电场加速后,又经同一匀强电场偏转,最后打在荧光屏上。下列说法正确的是( )A.四种原子核飞出加速电场时的速度相同B.四种原子核在偏转电场中的偏转距离y相同C.四种原子核飞出偏转电场时的动能相同D.四种原子核打在荧光屏的同一位置上10.(多选)(2022·茂名市高二期末)示波器是一种多功能电学仪器,它是由加速电场和偏转电场组成的。如图所示,不同的带负电粒子(不计重力)在电压为U1的加速电场中从O点由静止开始加速,从M孔水平射出,然后射入电压为U2的平行金属板间的电场中,入射方向与极板平行,在满足带负电粒子能射出平行板电场区域的条件下,则( )A.若粒子的电荷量q相等,则带负电粒子在加速电场的加速度大小相等B.若比荷eq \f(q,m)相等,则带负电粒子从M孔射出的速率相等C.若电荷量q相等,则带负电粒子射出偏转电场时的动能相等D.比荷eq \f(q,m)不同的带负电粒子射出偏转电场时的偏转角度θ相同11.(2022·洪洞县第二中学高二阶段练习)如图所示,虚线MN左侧有一电场强度为E1=E的匀强电场,在两条平行的虚线MN和PQ之间存在着宽为L、电场强度为E2=2E的匀强电场,在虚线PQ右侧距PQ为L处有一与电场E2平行的屏。现将一电子(电荷量为e,质量为m,重力不计)无初速度地放入电场E1中的A点,最后电子打在右侧的屏上,A点到MN的距离为eq \f(L,2),AO连线与屏垂直,垂足为O,求:(1)电子到MN的速度大小;(2)电子从释放到打到屏上所用的时间;(3)电子刚射出电场E2时的速度方向与AO连线夹角θ的正切值tan θ;(4)电子打到屏上的点P′(图中未画出)到点O的距离x。
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