【精准解析】2021学年物理粤教版选修3-1课时分层作业6 示波器的奥秘

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2020-2021学年高中物理粤教版选修3-1 第一章电场第六节示波器的奥秘教学案

2020-2021学年高中物理粤教版选修3-1 第一章电场第六节示波器的奥秘教学案

第六节示波器的奥秘1。

带电粒子仅在电场力作用下加速时,可根据动能定理求速度。

2.带电粒子以速度v0垂直进入匀强电场时,如果仅受电场力,则做类平抛运动.3.示波管利用了带电粒子在电场中的加速和偏转原理。

一、带电粒子的加速如图1。

6。

1所示,质量为m,带正电q的粒子,在电场力作用下由静止开始从正极板向负极板运动的过程中.图1。

6­1(1)电场力对它做的功W=qU。

(2)带电粒子到达负极板速率为v,它的动能为E k=错误!mv2。

(3)根据动能定理可知,qU=错误!mv2,可解出v=错误!。

(4)带电粒子在非匀强电场中加速,上述结果仍适用.二、带电粒子的偏转带电粒子的初速度与电场方向垂直,粒子的运动类似物体的平抛运动,则它在垂直电场线方向上做匀速直线运动,在沿电场线方向上做初速为零的匀加速直线运动.三、示波器探秘1.结构如图1。

6。

2所示为示波管的结构图。

1.灯丝2。

阴极3。

控制极4。

第一阳极5。

第二阳极6.第三阳极 7。

竖直偏转系统 8.水平偏转系统 9。

荧光屏图1。

6。

22.原理(1)发射电子:灯丝通电后给阴极加热,使阴极发射电子。

(2)形成亮斑:电子经过电场加速聚焦后形成一很细的电子束射出,电子打在荧光屏上形成一个小亮斑。

(3)控制位置:亮斑在荧光屏上的位置可以通过调节竖直偏转极与水平偏转极上的电压大小来控制。

1.自主思考—-判一判(1)基本带电粒子在电场中不受重力.(×)(2)带电粒子仅在电场力作用下运动时,动能一定增加。

(×)(3)带电粒子在匀强电场中偏转时,其速度和加速度均不变.(×)(4)带电粒子在匀强电场中无论是直线加速还是偏转,均做匀变速运动。

(√)(5)示波管电子枪的作用是产生高速飞行的电子束,偏转电极的作用是使电子束发生偏转,打在荧光屏的不同位置。

(√)(6)示波管的荧光屏上显示的是电子的运动轨迹。

(×)2.合作探究——议一议(1)带电粒子在电场中运动时,什么情况下重力可以忽略?提示:①当带电粒子的重力远小于静电力时,粒子的重力就可以忽略。

物理粤教版选修3-1学案:知识导学 1-6-示波器的奥秘

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第六节示波器的奥秘问题探究示波器有什么样的奥秘能够将“电信号”转换为“光信号”,从而在荧光屏上直观地显示信号的强弱?自学导引1.常用电子示波器的内部核心部件是示波管,示波管由_____________、_____________和_____________组成.答案:电子枪偏转电极荧光屏2.若要调节荧光屏上亮斑的亮度,需要调节_____________、_____________等;若要上下移动荧光屏上的亮斑或图线,则应调节_____________;若要左右移动荧光屏上亮点或图线,则应调节_________________;若改变图线在水平方向上的范围,则应调节_____________;若改变图线在竖直方向上的范围,则应调节_____________.答案:辉度旋钮聚焦调节旋钮垂直位移旋钮水平位移旋钮X增益旋钮Y增益旋钮3.示波器并不神秘,它的基本原理是带电粒子在电场中的_____________和____________.答案:加速偏转疑难剖析示波器面板和操作方法【例1】如图1-6-1所示为示波器面板,屏上显示的是一亮度较低、线条较粗且模糊不清的波形.图1-6-1(1)若要增大显示波形的亮度,应调节______________旋钮;(2)若要使屏上波形线条变细且边缘清晰,应调节______________旋钮.(3)若要将波形曲线调至屏中央,应调节______________与______________旋钮.解析:(1)逆时针旋转辉度旋钮时,可降低屏上亮斑亮度;顺时针旋转辉度旋钮,可增强屏上亮斑的亮度.现要求调亮该波形线条,则应该顺时针旋转辉度旋钮.(2)旋转聚焦旋钮和辅助聚焦旋钮,二者配合使用可调节亮斑达到最小,图线线条清晰.(3)旋转垂直位移旋钮可调节亮斑的上下位置,旋转水平位移旋钮可调节亮斑左右位置.因此要将波形曲线调至中央,则要调节垂直位移旋钮和水平位移旋钮.答案:(1)辉度(2)聚焦(3)垂直位移水平位移正确运用动力学方法和功能关系解决带电粒子的加速和偏转问题【例2】如图162所示,离子发生器发射出一束质量为m、电荷量为q的离子,从静止经加速电压U1加速后,获得速度v0,并沿垂直于电场线方向射入两平行板中央,受偏转电压U2作用后,以速度v离开电场.已知平行板长为l,两板间距离为d,求:图1-6-2(1)v 0的大小;(2)离子在偏转电场中运动的时间t ;(3)离子在偏转电场中受到的电场力的大小F ;(4)离子在偏转电场中的加速度;(5)离子在离开偏转电场时的横向速度v y;(6)离子在离开偏转电场时的速度v 的大小;(7)离子在离开偏转电场时的横向偏移量y;(8)离子离开电场时的偏转角θ的正切值t a n θ.解析:(1)不管加速电场是不是匀强电场,W =qU都适用,所以由动能定理得: 20121mv qU =所以mqU v 102=. (2)由于偏转电场是匀强电场,所以离子的运动类似平抛运动.即水平方向做速度为v 0的匀速运动;竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动. 在水平方向102qU m l v l t ==. (3)dqU qE F d U E 22===. (4)m dqU m F a 2==. (5)121222mU q dl U qU m l md qU at v y =∙==. (6)1222221222024U m d U ql U qd v v v y +=+=. (7)1221222422121dU U l qU m l md qU at y =∙==(和带电粒子q 、m 无关,只取决于加速电场和偏转电场).(8)121120222tan dU lU qU m mU q d l U v v y=∙==θ(和带电粒子q 、m 无关,只取决于加速电压和偏转电压).温馨提示:该题只需要分清带电粒子在电场中的类型,是加速或者偏转,运用类平抛运动的知识进行分解.拓展迁移根据物理学动力学知识可知,物体的运动性质由其受力情况与运动初状态之间的关系决定.当物体所受到恒定的合外力与运动速度方向不共线时,则物体做匀变速曲线运动.此时可以将该曲线运动分解处理.而各方向上的分运动性质仅决定于各分运动方向上的力与速度之间的关系,因此匀变速曲线运动的各分运动之间在运动性质上互不影响,我们称之为运动具有独立性.示波管是示波器的核心部件,它由电子枪、偏转电极、荧光屏等组成.如图163所示,在示波管内部垂直地安装了两对电极,它们使通过其中的电子在水平方向、竖直方向分别发生偏转.在示波管的荧光屏上以荧光屏的中心为坐标原点,建立直角坐标系XOY.试根据运动的独立性规律思考:为了使电子枪射出的电子束在坐标系第Ⅰ象限内P点产生亮斑,那么示波管中的两对电极将应该加怎样的极性()①极板X应带正电②极板X′应带正电③极板Y应带正电极板Y′应带正电A.①③B.C.②③D.图1-6-3解析:电子在偏转电极区外做直线运动,在偏转电极区内做匀变速曲线运动.运用运动分解的方法处理电子在偏转电极区内所做的匀变速曲线运动.电子在分运动方向上所做的运动相互独立.为了使电子能到达荧光屏上第Ⅰ象限内,除沿中心线的运动外,电子水平方向还应向X 方向发生偏转,因此在电极XX′上应加由X到X′的电场,此时极板X带正电;为了使电子在竖直方向上沿Y方向发生偏转,在电极YY′上应加由Y到Y′的电场,此时Y极板带正电.答案:A。

粤教版物理选修3-1讲义:第1章 第6节 示波器的奥秘

粤教版物理选修3-1讲义:第1章 第6节 示波器的奥秘

第六节 示波器的奥秘掌握带电粒子在电场中加速、[先填空]1.基本粒子的受力特点:对于质量很小的基本粒子,如电子、质子等,虽然它们也会受到万有引力(重力)的作用,但万有引力(重力)一般远小于静电力,可以忽略.2.带电粒子加速问题的处理方法:利用动能定理分析.初速度为零的带电粒子,经过电势差为U 的电场加速后,qU =12m v 2,则v=2qU m. [再判断]1.带电粒子在电场中只能做加速运动.(×)2.处理带电粒子加速问题时,也可利用牛顿定律.(√)3.带电粒子在电场中加速时,不满足能量守恒.(×)[后思考]动能定理是分析带电粒子在电场中加速常用的方法,试想该方法适用于非匀强电场吗?【提示】 适用,由于W =qU 既用于匀强电场又适用于非匀强电场,故qU =12m v 2-12m v 20适用于任何电场.[合作探讨]如图1-6-1所示,两平行金属板间电压为U .板间距离为d .一质量为m ,带电量为q 的正离子在左板附近由静止释放.图1-6-1探讨1:正离子在两板间做什么规律的运动?加速度多大?【提示】 正离子在两板间做初速度为零的匀加速直线运动.加速度a =qU dm .探讨2:正离子到达负极板时的速度多大?【提示】 由qU =12m v 2可得v =2qU m .[核心点击]1.带电粒子的加速当带电粒子进入电场中时,在电场力的作用下做加速运动,电场力对带电粒子做正功,带电粒子的动能增加.示波器、电视机显像管中的电子枪就是利用电场对带电粒子进行加速的.2.处理方法(1)力和运动关系法——牛顿第二定律根据带电粒子受到的电场力,用牛顿第二定律求出加速度,结合运动学公式确定带电粒子的速度、时间和位移等.这种方法通常适用于受恒力作用下做匀变速运动的情况.(2)功能关系法——动能定理由粒子动能的变化量等于电场力做的功知:。

【教育课件】粤教版高中物理1.6示波器的奥秘粤教版高中物理选修3-1课件.ppt

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知识点二 带电粒子在电场中偏转
如图所示,带电粒子以初速度 v0 垂直电场线进入匀强电 场,加速度 a=qmE=mqUd.
1.基本关系. vx=v0,x=v0t(初速度方向). vy=at,y=12at2(电场线方向).
3.推论. (1)粒子离开电场时的速度方向反向延长交于板长 l 的
正中央,根据 y tan
A.极板 X 的电势高于极板 X′ B.极板 X′的电势高于极板 X C.极板 Y 的电势高于极板 Y′ D.极板 Y′的电势高于极板 Y
分析:由亮斑位置可知电子偏转的打在偏向 X、Y 方向, 由电子所受电场力的方向确定电场的方向,再确定极板所带 的电性.
解析:电子受力方向与电场方向相反,因电子向 X 方 向偏转,则电场方向为 X 到 X′,则 X 带正电,即极板 X 的 电势高于极板 X′.同理可知 Y 带正电,即极板 Y 的电势高于 极板 Y′,故 A、C 正确,B、D 错误.故选 AC.
θ
=2l .
(2)位移方向与初速度方向间夹角的正切为速度偏转角
正切的12,根据 tan α =12tan θ .
2.导出关系. 粒子离开电场时的侧移位移:y=2qml2vU20d. 粒子离开电场时的偏转角:tan θ =vv0y=mqvlU02d. 粒子离开电场时位移与初速度夹角的正切:tan α =yl
D.以上说法均不正确
解析:由动能定理 qU=12mv2,v= 无关与加速电压有关.故选 C.
答案:C
2mqU,得 v 与距离
变式 训练
1.(多选)一个带正电的微粒放在电场中,场强的大小和 方向随时间变化的规律如图所示,带电微粒只在电场力的作 用下,在 t=0 时刻由静止释放,则下列说法中正确的是(BD)

物理粤教版选修3-1自我检测:1-6-示波器的奥秘 含解析 精品

物理粤教版选修3-1自我检测:1-6-示波器的奥秘 含解析 精品

自我检测1.在练习使用示波器时,在调节好示波器后,将“扫描范围”旋钮置于最低挡.若缓慢地逆时针旋转“扫描微调”旋钮,则屏上亮斑的扫描速度将____________,扫描频率将____________;若缓慢逆时针旋转“X 增益”旋钮,则扫描的幅度将______________.答案:减小 减小 增大2.关于带电粒子在匀强电场中的运动情况,下列说法正确的是( )A.一定是匀变速运动B.不可能做匀减速运动C.一定做曲线运动D.可能沿电场线方向运动答案: AD3.让原来静止的氢核(H 11)、氘核(H 21)和氚核(H 31)的混合物通过同一电场后,各种核将具有 ( )A.相同的速度B.相同的动能C.相同的动量D.以上物理量都不相同答案: B4.离子发动机飞船,其原理是用电压U 加速一价惰性气体离子,将它高速喷出后,飞船得到加速.在氦、氖、氩、氪、氙中选氙的理由是用同样电压加速,它喷出时( )A.速度大B.动量大C.动能大D.质量大答案: B5.平行金属板间有一匀强电场,不同的带电粒子都可以垂直于电场线方向射入该匀强电场(不计重力),要使这些粒子经过匀强电场后有相同的偏转角,则它们应具有( )A.相同的动能和相同的比荷(q /m )B.相同的动量和相同的比荷(q /m )C.相同的速度和相同的比荷(q /m )D.相同的比荷(q /m )答案: C6.三个质量相同,分别带有正电、负电、不带电的粒子A 、B 、C ,从水平放置的平行带电金属板左侧P 点以相同速度v 0垂直电场线方向射入匀强电场,分别落在带正电极板上不同的三点,如图1-6-4 所示,下面判断正确的是( )图1-6-4A.三个粒子在电场中运动的加速度大小关系为:a b >a c >a aB.三个粒子在电场中运动的时间相等C.三个粒子到达下极板时的动能关系为:E k A>E k B>E k CD.三个粒子所受到电场力大小关系为:F a=F b>F c答案: A7.如图1-6-5所示,一个质子以速度v垂直电场方向射入有界匀强电场中,它飞离电场区域时侧向位移为d1,如果改换使 α 粒子从同一位置以2v速度垂直电场方向射入,则它飞离有界电场时的侧向位移应为()图1-6-5A.d2=d1B.d2=d1/4C.d2=d1/8D.d2=d1/16答案: C8.一质量为4.0×10-15kg、电荷量为2.0×10-9C的带正电质点,以4.0×104m/s的速度垂直于电场方向从a点进入匀强电场区域,并从b点离开电场区域.离开电场时的速度为5.0×104 m/s,由此可知,电场中ab两点间电势差U ab=V;带电质点离开电场时的速度在电场方向的分量为m/s.(不计重力作用)答案: 9.0×102 3.0×1049.几种不同的离子都由静止开始经同一电场加速后,垂直电场方向射入同一偏转电场,已知它们在电场中的运动轨迹完全相同,则可以肯定,这几种离子的()A.电性相同B.电荷量相同C.比荷相同D.射出偏转电场时速度相同答案:A10.一价氢离子和二价氦离子的混合体,经同一加速电场加速后,垂直射入同一偏转电场中,偏转后均打在荧光屏上,则它们()A.同时到达屏上同一点B.先后到达屏上同一点C.同时到达屏上不同点D.先后到达屏上不同点答案: B11.如图1-6-6所示,a、b、c三点是匀强电场中的三个彼此相邻的等势面,一带电粒子从A点进入并穿过电场,其轨迹与等势面的相交点依次为A、B、C.若不计重力的作用,则 ()图1-6-6A.带电粒子在A点所受电场力方向竖直 向上B.a、b、c三个等势面的电势是φa>φb>φcC.带电粒子在穿过电场过程中动能一定增加D.带电粒子在由A到B的过程中动能变化大于由B到C过程中动能的变化答案: C12.如图1-6-7所示为电子加速、偏转装置示意图,初速度为零的电子经电压U1加速后,垂直进入偏转电场,离开电场时的侧移量是y,偏转电场的两板间距离为d,偏转电压为U2,板长为L,为了提高偏转的灵敏度(每单位偏转电压引起的偏转量)可采用下面哪些办法()图1-6-7A.增大偏转电压U2B.增大加速电压U1C.尽可能使板长L长一些D.尽可能使极板间距d小一些答案: CD13.如图1-6-8所示,平行金属板的上下极板分别带等量异种电荷,板长为L,一束速度相同的电子束由正中央P点垂直电场线方向进入电场,飞出电场时速度(v t)方向如图,现作速度(v t)的反向延长线交初速度(v0)方向延长线PM于O点,试分析计算O点的位置.图1-6-8答案: O点在PM的中点处14.如图1-6-9所示,静电分选的原理示意图,将磷酸盐和石英的混合颗粒由传送带送至两个竖直带电平行金属板上方中部,经电场区域下落,电场强度为5.0×105V/m,磷酸 盐颗粒带正电,石英颗粒带负电,这些颗粒带电率(颗粒所带电荷量与颗粒质量之比)均为1.0×10-5C/kg,如果要求两种颗粒经电场区域后至少分离10 cm,粒子在电场中通过的竖直距离至少应多少?(g取10 m/s2)图1-6-9答案: 0.1 m。

物理3-1粤教版1.6示波器的奥秘学案1

物理3-1粤教版1.6示波器的奥秘学案1

物理3-1粤教版1.6示波器的奥秘学案1【一】带电粒子的加速两平行金属板间的电压为U ,板间是一匀强电场,设有一带正电荷q 、质量为m 的带电粒子从正极板开始向负极板运动,由于电场力做____功,带电粒子被______速,依照动能定理,________等于电场力的功W ,即________=W =qU ,带电粒子到达负极板时的速度v =________.答案正加动能的增量12mv 22qUm 【二】带电粒子的偏转带电粒子的电荷量为q ,质量为m ,以初速度v 0垂直电场线射入两极板间的匀强电场、板长为l 、板间距为d ,两极板间的电势差为U.1、粒子在v 0的方向上做________直线运动,穿越两极板的时间t =________.2、粒子在垂直于v 0的方向上做初速度为________的____________运动,加速度为: a =Fm =________. 粒子离开电场时在电场方向上偏离原射入方向的距离y =12at 2=________. 3、穿出电场时竖直方向上的分速度v y =at =______.合速度与水平方向的夹角θ=tan -1v y v 0=tan -1________.答案1.匀速l v 02.零匀加速直线qU dm ql 22dmv 20U3.ql dmv 0U qldmv 20U 【三】示波器探秘示波器的核心部件是________,它是一种阴极射线管,玻璃管内抽成真空,它采纳________的方式发射电子、答案示波管热电子发射【一】带电粒子的加速[问题情境]带电粒子在电场中受电场力作用,我们能够利用电场来操纵粒子,使它加速或偏转、直线加速器确实是在真空金属管中加上高频交变电场使带电粒子获得高能的装置(如图1所示),它能关心人们更深入地认识微观世界、你明白它的加速原理吗?图11、带电粒子在电场中受哪些力作用?重力能够忽略吗?2、带电粒子被加速的原理是什么?3、处理带电粒子加速问题的一般方法是什么?答案1.电场力、重力因重力远小于电场力因此能够忽略 2、电场力做正功,粒子动能增加 3、动能定理 [要点提炼]1、带电粒子:质量特别小的带电体,如电子、质子、α粒子、离子等,处理问题时它们的重力通常忽略不计(因重力远小于电场力)、2、带电微粒:质量较大的带电体,如液滴、油滴、尘埃、小球等,处理问题时重力不能忽略、3、粒子初速度为零且仅在电场力作用下运动,因此电场力做的正功等于__________,即W =qU =12mv 2得v =____________.答案3.粒子动能的增加量2qUm[问题延伸]假设用来加速粒子的电场是非匀强电场,粒子获得的末速度仍然是v =2qUm 吗?答案仍然是、非匀强电场中电场力做的功仍然是W =qU ,因此仍然有qU =12mv 20,故v =2qUm (非匀强电场中,W =qE ·d 不能用了) 【二】带电粒子的偏转 [问题情境]1.带电粒子以初速度为v 0垂直电场方向射入匀强电场,不计重力作用,它的受力有什么特点?2、它的运动规律与什么运动相似?3、推导粒子离开电场时沿垂直于极板方向的偏移量和偏转的角度、 答案1.粒子仅受与v 0垂直的电场力作用、2、粒子的运动与平抛运动类似,轨迹为抛物线、3、见课本推导过程、 [要点提炼]1、处理方法:应用运动的合成与分解知识分析处理,一般将类平抛运动分解为:沿初速度方向的________运动和沿电场力方向做初速度为______运动、2、差不多关系:⎩⎪⎨⎪⎧v x =v 0 x =v 0t 初速度方向v y =at y =12at 2电场线方向3、导出关系:(1)粒子在电场中运动的时间t =________.(2)粒子的加速度为a =Fm =________.(3)穿出电场时在竖直方向上的位移y =12at 2=________. (4)穿出电场时竖直方向上的分速度v y =at =________________________________________________________________________.(5)粒子穿出电场时合速度与水平方向的夹角θ=tan -1v y v 0=tan -1________. 答案1.匀速直线初速度为零的匀加速直线3、(1)l v 0(2)Uq dm (3)ql 22dmv 20U(4)ql dmv 0U(5)qldmv 20U 【三】示波器探秘示波器的核心部件是示波管,观看示波管的结构,思考示波管中各个组件的作用? 答案课本“示波管结构图”中序号1-6为加速系统,其作用是使从阴极出射的电子在电场中加速;7为竖直偏转系统,其作用是使粒子在竖直方向上偏转;8是水平偏转系统,其作用是使粒子在水平方向上偏转;9是荧光屏,其作用是显示粒子的位置(或图象)、例1如图2所示,在点电荷+Q 激发的电场中有A 、B 两点,将质子和α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2解析质子和α粒子基本上正离子,从A 点释放将受电场力作用加速运动到B 点,设A 、B 两点间的电势差为U ,由动能定理有:对质子:12m H v 2H =q H U ,对α粒子:12m αv 2α=q αU.因此v Hv α=q H m αq αm H =1×42×1=21.答案2∶1点拨(1)要明白质子和α粒子是怎么样的粒子,q H =e ,q α=2e ,m H =m ,m α=4m ;(2)该电场为非匀强电场,带电粒子在A 、B 间的运动为变加速运动,不可能通过力和加速度的途径解出该题,但注意到电场力做功W =qU 这一关系对匀强电场和非匀强电场都适用,因此从能量的角度入手,由动能定理来解该题特别方便、变式训练1如图3所示,电子由静止开始从A 板向B 板运动,到达B 板的速度为v ,保持两板间的电压不变,那么()图3A 、当增大两板间的距离时,速度v 增大B 、当减小两板间的距离时,速度v 减小C 、当减小两板间的距离时,速度v 不变D 、当减小两板间的距离时,电子在两板间运动的时间增大 答案C解析由动能定理得eU =12mv 2.当改变两板间的距离时,U 不变,v 就不变,故A 、B 项错误,C 项正确;粒子做初速度为零的匀加速直线运动,v =d t ,v 2=d t ,即t =2dv ,当d 减小时,电子在板间运动的时间变小,故D 选项不正确、例2一束电子流在经U =5000V 的加速电场加速后,在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场,如图4所示、假设两板间距d =1.0cm ,板长l =5.0cm ,那么,要使电子能从平行板间飞出,两个极板上最多能加多大电压?图4解析设极板间电压为U ′时,电子能飞出平行板间的偏转电场、加速过程,由动能定理得:eU =12mv 20.①进入偏转电场,电子在平行于板面的方向上做匀速运动:l =v 0t.②在垂直于板面的方向做匀加速直线运动,加速度:a =F m =eU ′dm ,③偏转距离:y =12at 2,④能飞出的条件为:y ≤d2.⑤解①②③④⑤式得:U ′≤2Ud 2l 2=2×5 000×10-225×10-22V =400V . 答案400V变式训练2试证明:粒子从偏转电场射出时,其速度v 的反向延长线过水平位移的中点、答案作粒子速度的反向延长线,设交于O 点,O 点与电场边缘的距离为x ,那么x =ytan θ=qUl 22dmv 20·dmv 20qUl =l 2,即粒子从偏转电场射出时,其速度v 的反向延长线过水平位移的中点,如下图、【即学即练】1、以下粒子从静止状态通过电压为U 的电场加速后,速度最大的是()A 、质子(11H )B 、氘核(21H )C 、α粒子(42He )D 、钠离子(Na +) 答案A解析经加速电场加速后的速度为v =2qUm ,比荷大的粒子加速后的速度大、2、如图5所示,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,如下图,OA =h ,此电子具有的初动能是()图5A .edh UB 、edUhC .eU dhD .eUh d 答案D解析从功能关系方面考虑,电子从O 点到A 点,因电场力作用,速度逐渐减小,依照题意和图示判断,电子仅受电场力,不计重力,如此,我们能够用动能定理来研究问题12mv 20=eU OA .因为E =U d ,U OA =Eh =Uh d ,故12mv 20=eUhd ,因此D 正确、3、有一束正离子,以相同速率从同一位置进入带电平行板电容器的匀强电场中,所有离子的运动轨迹一样,说明所有离子()A 、具有相同的质量B 、具有相同的电荷量C 、具有相同的比荷D 、属于同一元素的同位素 答案C解析轨迹相同说明偏转角相同,tan θ=v y v x =qUlmdv 20,因为速度相同,因此只要电荷的比荷相同,电荷的运动轨迹就相同,易错之处是只考虑其中一种因素的妨碍、4.长为L 的平行金属板电容器,两板间形成匀强电场,一个带电荷量为+q ,质量为m的带电粒子,以初速度v 0紧贴上极板沿垂直于电场线方向射入匀强电场中,刚好从下极板边缘射出,且射出时速度方向恰好与下板成30°角,如图6所示,求匀强电场的场强大小和两极板间的距离、图6答案3mv 203qL 36L解析由题意知tan θ= v ⊥v 0① v ⊥=at ② a =qE m ③t =L v 0④由①②③④得E =mv 20tan θqL[ 将θ=30°代入得:E =3mv 203qL由题意知两板间距离d 等于竖直方向的偏转量y ,那么d =y =12at 2=12qE m (Lv 0)2 将E 代入得d =36L.。

【精准解析】高中物理粤教版选修3-1教师用书:第1章+第6节 示波器的奥秘+Word版含解析

【精准解析】高中物理粤教版选修3-1教师用书:第1章+第6节 示波器的奥秘+Word版含解析

(3)粒子在水平方向的速度始终为 v0.
[解析] (1)加速过程,由动能定理得 eU1=12mv20

进入偏转电场,电子在平行于极板的方向上做匀速运动,
L1=v0t

在垂直于极板的方向上做匀加速直线运动,加速度为
-6-
a=F=eU2

m dm
偏移距离 y=1at2

2
由①②③④得 y=U2L21 4dU1
A. 2qU m
B.v0+
2qU m
C. v20+2mqU
D. v20-2mqU
C [由动能定理得 qU=12mv2-12mv20,解得 v= v20+2mqU,选项 C 正确.]
带电粒子在匀强电场中的偏转问题 1.基本规律
速度:vx=v0 (1)初速度方向
位移:x=v0t
速度:vy=at=mqUd·vl0
①若带电粒子的初速度为零,则它的末动能 12mv2=qU,末速度 v=
2qU. m
②若粒子的初速度为 v0,则 qU=12mv2-12mv20,末速度 v=
v20+2mqU.
[跟进训练] 1.如图所示,M 和 N 是匀强电场中的两个等势面,相距为 d,电势差为 U,
-4-
一质量为 m(不计重力)、电荷量为-q 的粒子,以速度 v0 通过等势面 M 射入两等 势面之间,则该粒子穿过等势面 N 的速度应是( )
A.1∶1,2∶3 C.1∶1,3∶4
B.2∶1,3∶2 D.4∶3,2∶1
D [粒子在水平方向上做匀速直线运动 x=v0t,由于初速度相同,xA∶xB=
2∶1,所以
tA∶tB=2∶1,竖直方向上粒子做匀加速直线运动
y=1at2,且 2

高中物理第1章电场第6节示波器的奥秘学业分层测评粤教版选修3_1

高中物理第1章电场第6节示波器的奥秘学业分层测评粤教版选修3_1

示波器的奥秘(建议用时:45分钟)[学业达标]1.一带电粒子在电场中只受到电场力作用时,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.匀速圆周运动【解析】只在电场力的作用下,说明电荷受到的合外力的大小为电场力,不为零,则粒子做变速运动.所以选项A不可能;当电荷在匀强电场中由静止释放后,电荷做匀加速直线运动,选项B可能;当电荷垂直进入匀强电场后,电荷做类平抛运动,选项C可能;正电荷周围的负电荷只在电场力作用下且电场力恰好充当向心力时,可以做匀速圆周运动,选项D可能.【答案】 A2.带电粒子垂直进入匀强电场中偏转时(除电场力外不计其他力的作用)下列说法中正确的是( )A.电势能增加,动能增加B.电势能减小,动能增加C.电势能和动能都不变D.上述结论都不正确【解析】在带电粒子垂直进入匀强电场偏转过程中,电场力对粒子做正功,根据动能定理,粒子的动能增加,根据电场力做功与电势能的关系,电势能减小,选项B正确.【答案】 B3.(多选)一个带正电的微粒放在电场中,场强的大小和方向随时间变化的规律如图1­6­8所示.带电微粒只在电场力的作用下,由静止开始运动,则下列说法中正确的是( )图1­6­8A.微粒在0~1 s内的加速度与1~2 s内的加速度相同B.微粒将沿着一条直线运动C.微粒做往复运动D.微粒在第1 s内的位移与第3 s内的位移相同【解析】带正电的微粒在电场中,第1 s内加速运动,第2 s内减速至零,故B、D对.【答案】 BD4.如图1­6­9所示,质量为m 、带电荷量为q 的粒子以初速度v 0从A 点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中,粒子通过电场中B 点时,速率v B =2v 0,方向与电场的方向一致,则A 、B 两点的电势差为( ) 【导学号:30800011】图1­6­9A.mv 202qB.3mv 2qC.2mv 2qD.3mv 202q【解析】 粒子在竖直方向做匀减速直线运动,有:2gh =v 20,电场力做正功、重力做负功,使粒子的动能由mv 202变为2mv 20,则根据动能定理有:Uq -mgh =2mv 20-12mv 20,联立解得A 、B 两点间的电势差为2mv 2q,应选C.【答案】 C5.喷墨打印机的简化模型如图1­6­10所示.重力可忽略的墨汁微滴,经带电室带负电后,以速度v 垂直匀强电场飞入极板间,最终打在纸上.则微滴在极板间电场中( )图1­6­10A .向负极板偏转B .电势能逐渐增大C .运动轨迹是抛物线D .运动轨迹与带电量无关【解析】 由于微滴带负电,其所受电场力指向正极板,故微滴在电场中向正极板偏转,A 项错误.微滴在电场中所受电场力做正功,电势能减小,B 项错误.由于极板间电场是匀强电场,电场力不变,故微滴在电场中做匀变速曲线运动,并且轨迹为抛物线,C 项正确.带电量影响电场力及加速度大小,运动轨迹与加速度大小有关,故D 项错误.【答案】 C6.质量为m 的物块,带正电q ,开始时让它静止在倾角α=60°的固定光滑绝缘斜面顶端,整个装置放在水平方向、大小为E =3mg /q 的匀强电场中,如图1­6­11所示,斜面高为H ,释放物块后,物块落地的速度大小为( )图1­6­11A.+3gHB .2gHC .22gHD.52gH 【解析】 由动能定理得mgH +qU =12mv 2,而U =E ·H tan α=mgHq ,故物块落地时的速度大小v =2gH ,B 正确.【答案】 B7. (多选)如图1­6­12,平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度,两极板与一直流电源相连.若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器,则在此过程中,该粒子( )图1­6­12A .所受重力与电场力平衡B .电势能逐渐增加C .动能逐渐增加D .做匀变速直线运动【解析】 带电粒子在平行板电容器之间受到两个力的作用,一是重力mg ,方向竖直向下,二是电场力F =Eq ,方向垂直于极板向上.因二力均为恒力,已知带电粒子做直线运动,所以此二力的合力一定在粒子运动的直线轨迹上,根据牛顿第二定律可知,该粒子做匀减速直线运动,选项D 正确,选项A 、C 错误;从粒子运动的方向和电场力的方向可判断出,电场力对粒子做负功,粒子的电势能增加,选项B 正确.【答案】 BD8.在空间有正方向水平向右、大小按如图1­6­13所示的图线变化的电场,位于电场中A 点的电子在t =0时速度为零,在t =1 s 时,电子离开A 点的距离大小为l .那么在t =2 s时,电子将处在( )图1­6­13A .A 点B .A 点左方l 处C .A 点右方2l 处D .A 点左方2l 处【解析】 粒子在第1 s 内做初速度为零的匀加速运动,第2 s 内做末速度为零的匀减速运动,加速度大小相等,由于电子带负电,故向左方运动,距离A 点为2l ,故选D.【答案】 D[能力提升]9.(多选)如图1­6­14所示,带正电的粒子以一定的初速度v 0沿两板的中线进入水平放置的平行金属板内,恰好沿下板的边缘飞出,已知板长为L ,平行板间距离为d ,板间电压为U ,带电粒子的电荷量为q ,粒子通过平行板的时间为t ,则(不计粒子的重力)( )图1­6­14A .在前t 2时间内,电场力对粒子做的功为Uq4B .在后t 2时间内,电场力对粒子做的功为3Uq8C .在粒子下落前d 4和后d 4的过程中,电场力做功之比为1∶2D .在粒子下落前d4和后d4的过程中,电场力做功之比为1∶1 【解析】 粒子在电场中做类平抛运动的加速度为a =Eq m =Uqdm,t 时间内加速度方向上的位移y =12at 2=d 2,前t 2加速度方向上的位移y 1=12a .t 24=d 8,后t2加速度方向上的位移y 2=y-y 1=38d .由公式W =F ·l 可知前t 2、后t 2、前d 4、后d 4电场力做的功分别为W 1=18qU ,W 2=38qU ,W 3=14qU ,W 4=14qU .【答案】 BD10.如图1­6­15所示,边长为L 的正方形区域abcd 内存在着匀强电场.质量为m ,电荷量为q 的带电粒子以速度v 0从a 点进入电场,恰好从c 点离开电场,离开时速度为v ,不计重力,求电场强度大小.图1­6­15【解析】 从a 点到c 点静电力做功W =qEL 根据动能定理得W =12mv 2-12mv 20所以qEL =12mv 2-12mv 20场强大小E =m v 2-v2qL .【答案】m v 2-v2qL11.如图1­6­16所示,带负电的小球静止在水平放置的平行板电容器两板间,距下板0.8 cm.两板间的电势差为300 V .如果两板间电势差减小到60 V ,则带电小球运动到极板上需多长时间?图1­6­16【解析】 取带电小球为研究对象,设它带电荷量为q ,则带电小球受重力mg 和电场力qE 的作用.当U 1=300 V 时,小球平衡:mg =q U 1d①当U 2=60 V 时,带电小球向下极板做匀加速直线运动:mg -qU 2d=ma ②又h =12at 2③由①②③得:t =2U 1h U 1-U 2g=2×0.8×10-2×300-s =4.5×10-2s.【答案】 4.5×10-2s12.如图1­6­17所示,在一块足够大的铅板A 的右侧固定着一小块放射源P ,P 向各个方向放射出电子,速率为107m/s.在A 板右方距A 为2 cm 处放置一个与A 平行的金属板B ,在B 、A 之间加上直流电压.板间的匀强电场场强E =3.64×104N/C ,方向水平向左.已知电子质量m =9.1×10-31kg 、电荷量e =1.6×10-19C ,求电子打在B 板上的范围.图1­6­17【解析】 电子离开放射源后做匀变速运动.初速度垂直板的电子直接沿电场线运动到B 板的O 点.其他电子打在以O 点为中心的周围某一位置.设初速度与板平行的电子打在B 板上的N 点,且距O 点最远.电子竖直方向上的分运动ON =v 0t ① 水平方向上的分运动d =12.eE m t 2②将v 0=107m/s ,e =1.6×10-19C ,m =9.1×10-31kg ,E =3.64×104N/C ,d =2×10-2m 代入①②求得ON =2.5×10-2m =2.5 cm.即电子打在B 板上的范围是以O 为圆心,以2.5 cm 为半径的圆面. 【答案】 以O 为圆心,以2.5 cm 为半径的圆面.。

高中物理课时作业6示波器的奥秘含解析粤教版选修311116177

高中物理课时作业6示波器的奥秘含解析粤教版选修311116177

高中物理课时作业6示波器的奥秘含解析粤教版选修311116177(时间:40分钟 分值:100分)[基础达标练]一、选择题(本题共6小题,每小题6分)1.(多选)如图所示,一带电小球以速度v 0水平射入接入电路中的平行板电容器中,并沿直线打在屏上O 点,若仅将平行板电容器上极板平行上移一些后,让带电小球再次从原位置水平射入并能打在屏上,其他条件不变,两次相比较,则再次射入的带电小球( )A .将打在O 点的下方B .将打在O 点的上方C .穿过平行板电容器的时间将增加D .到达屏上时的动能将增加AD [由题意可知,要考虑小球的重力,第一种情况重力与电场力平衡;U 不变,若仅将平行板电容器上极板平行上移一些后,极板间的距离d 变大,场强变小,电场力变小,重力与电场力的合力向下,带电小球将打在O 点的下方.由于水平方向运动性质不变,故时间不变;而由于第二种情况合力做正功,故小球的动能将增加.]2.平行板间有如图所示周期变化的电压.不计重力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.如图中,能正确定性描述粒子运动的速度图象的是( )A [粒子在第一个T 2内,做匀加速直线运动,T 2时刻速度最大,在第二个T2内,电场反向,粒子做匀减速直线运动,到T 时刻速度为零,以后粒子的运动要重复这个过程.]3.如图所示,在点电荷+Q 激发的电场中有A 、B 两点,将质子和α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( )A .1∶2B .2∶1C .2∶1D .1∶ 2C [质子和α粒子都带正电,从A 点释放将受静电力作用加速运动到B 点,设A 、B 两点间的电势差为U ,由动能定理可知,对质子:12m H v 2H =q H U ,对α粒子:12m αv 2α=q αU .所以v Hv α=q H m αq αm H =1×42×1=2∶1.] 4.如图所示,一价氢离子(H +)和二价氦离子(He 2+)的混合体,经同一加速电场加速后,垂直射入同一偏转电场中,偏转后,打在同一荧光屏上,则它们( )A .同时到达屏上同一点B .先后到达屏上同一点C .同时到达屏上不同点D .先后到达屏上不同点B [一价氢离子(H +)和二价氦离子(He 2+)的比荷不同,由qU =12mv 2可知经过加速电场获得的末速度不同,因此在加速电场及偏转电场中的运动时间均不同,但在偏转电场中偏转距离y =12at 2=U 2L 24U 1d相同,所以会打在同一点,B 正确.]5.如图所示的示波管,当两偏转电极XX ′、YY ′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(图示坐标系的O 点,其中x 轴与XX ′电场的场强方向重合,x 轴正方向垂直于纸面向里,y 轴与YY ′电场的场强方向重合,y 轴正方向竖直向上).若要电子打在图示坐标系的第Ⅲ象限,则( )A .X 、Y 极接电源的正极,X ′、Y ′接电源的负极B .X 、Y ′极接电源的正极,X ′、Y ′接电源的负极C .X ′、Y 极接电源的正极,X 、Y ′接电源的负极D .X ′、Y ′极接电源的正极,X 、Y 接电源的负极D [若要使电子打在题图所示坐标系的第Ⅲ象限,电子在x 轴上向负方向偏转,则应使X ′接正极,X 接负极;电子在y 轴上也向负方向偏转,则应使Y ′接正极,Y 接负极,所以选项D 正确.]6.喷墨打印机的简化模型如图所示.重力可忽略的墨汁微滴,经带电室带负电后,以速度v 垂直匀强电场飞入极板间,最终打在纸上.则微滴在极板间电场中( )A .向负极板偏转B .电势能逐渐增大C .运动轨迹是抛物线D .运动轨迹与带电量无关C [由于微滴带负电,其所受电场力指向正极板,故微滴在电场中向正极板偏转,A 项错误.微滴在电场中所受电场力做正功,电势能减小,B 项错误.由于极板间电场是匀强电场,电场力不变,故微滴在电场中做匀变速曲线运动,并且轨迹为抛物线,C 项正确.带电量影响电场力及加速度大小,运动轨迹与加速度大小有关,故D 项错误.]二、非选择题(14分)7.如图所示,有一电子(电荷量为e )经电压U 0由静止加速后,进入两块间距为d 、电压为U 的平行金属板间.若电子从两板正中间垂直电场方向射入,且正好能穿过电场,求:(1)金属板AB 的长度; (2)电子穿出电场时的动能.[解析] (1)设电子飞离加速电场时的速度为v 0,由动能定理得eU 0=12mv 2① 设金属板AB 的长度为L ,电子偏转时间t =L v 0② 电子在偏转电场中产生偏转加速度a =eU md③ 电子在电场中偏转y =12d =12at2④由①②③④得:L =d2U 0U.(2)设电子穿出电场时的动能为E k ,根据动能定理E k =eU 0+e U 2=e ⎝ ⎛⎭⎪⎫U 0+U 2.[答案] (1)d2U 0U (2)e ⎝⎛⎭⎪⎫U 0+U 2[能力提升练]一、选择题(本题共4小题,每小题6分)1.在空间有正方向水平向右、大小按如图所示的图线变化的电场,位于电场中A 点的电子在t =0时速度为零,在t =1 s 时,电子离开A 点的距离大小为l .那么在t =2 s 时,电子将处在( )A .A 点B .A 点左方l 处C .A 点右方2l 处D .A 点左方2l 处D [粒子在第1 s 内做初速度为零的匀加速运动,第2 s 内做末速度为零的匀减速运动,加速度大小相等,由于电子带负电,故向左方运动,距离A 点为2l ,故选D.]2.真空中的某装置如图所示,现有质子、氘核和α粒子都从O 点由静止释放,经过相同加速电场和偏转电场,射出后都打在同一个与OO ′垂直的荧光屏上,使荧光屏上出现亮点(已知质子、氘核和α粒子质量之比为1∶2∶4,电量之比为1∶1∶2,重力不计).下列说法中正确的是( )A .三种粒子在偏转电场中运动时间之比为2∶1∶1B .三种粒子射出偏转电场时的速度相同C .在荧光屏上将只出现1个亮点D .偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1∶2∶2C [由U 1q =12mv 20,得v 1∶v 2∶v 3=2∶1∶1,再由t =lv 0可得t 1∶t 2∶t 3=1∶2∶2,A 错误;由y =U 0ql 22dmv 20=U 0l 24dU 1可知,三种粒子从偏转电场同一点射出,且速度方向相同,故一定打在屏上的同一点,C 正确;由12mv 2=U 1q +U 0dqy 可得v =(2U 1+2U 0d y )q m ,因qm不同,故三种粒子射出偏转电场的速度不相同,B 错误;由偏转电场对三种粒子做的功为W 电=U 0dqy 可知,W 电1∶W 电2∶W 电3=1∶1∶2,D 错误.]3.如图所示,在竖直放置间距为d 的平行板电容器中,存在电场强度为E 的匀强电场,有一质量为m ,电荷量为+q 的点电荷从两极板正中间处静止释放,重力加速度为g ,则点电荷运动到负极板的过程( )A .加速度大小为a =Eq m+g B .所需的时间为t =dm qEC .下降的高度为y =d2D .电场力所做的功为W =EqdB [点电荷受到重力、电场力,合力F =(qE )2+(mg )2;根据牛顿第二定律有a =(qE )2+(mg )2m,故A 错误;根据运动独立性,水平方向点电荷的运动时间为t ,水平方向上的加速度a =qE m ,根据位移公式可得d 2=12·qE m t 2,化简得t =mdqE,故B 正确;竖直方向做自由落体运动,下降高度h =12gt 2=mgd 2qE ,故C 错误;电荷运动位移为d2,故电场力做功W=qEd2,故D 错误.]4.如图所示,矩形区域PQNM 内存在平行于纸面的匀强电场,一质量为m =2.0×10-11kg 、电荷量为q =1.0×10-5C 的带正电粒子(重力不计)从a 点以v 1=1×104m/s 的初速度垂直于PQ 进入电场,最终从MN 边界的b 点以与水平边界MN 成30°角斜向右上方的方向射出,射出电场时的速度v 2=2×104m/s ,已知MP =20 cm 、MN =80 cm ,取a 点电势为零,如果以a 点为坐标原点O ,沿PQ 方向建立x 轴,则粒子从a 点运动到b 点的过程中,电场的电场强度E 、电势φ、粒子的速度v 、电势能E p 随x 的变化图象正确的是( )D [匀强电场中场强处处相同,则知E ­x 图象是平行于x 轴的直线,故A 错误.φ ­x 的斜率等于场强E ,粒子从a 点运动到b 点的过程中,电势降低,则知φ ­x 图象是向下倾斜的直线,故B 错误.根据动能定理得qEx =12mv 2-12mv 21,得v =v 21+2qExm,可知v ­x 图象是曲线,故C 错误.取a 点电势为零,粒子从a 点运动到b 点的过程中,动能的增加量为ΔE k =12mv 22-12mv 21,解得ΔE k =3×10-3 J ,电势能减少量为ΔE p =ΔE k =3×10-3J ,所以粒子到达b 点时的电势能为-3×10-3J .竖直方向有MP =v 1t ,水平方向有x =v 22-v 212t ,联立解得x=17.32 cm.根据电场力做功多少电势能减少多少,可得,E p =-qEx ,因此,E p ­x 图象是位于第四象限过原点的向下倾斜的直线,故D 正确.]二、非选择题(26分)5.(12分)如图所示,A 、B 为两块足够大的相距为d 的平行金属板,接在电压为U 的电源上.在A 板的中央P 点放置一个电子发射源.可以向各个方向释放电子.设电子的质量为m 、电荷量为e ,射出的初速度为v .求电子打在板上的区域面积.(不计电子的重力)[解析] 打在最边缘的电子,其初速度方向平行于金属板,在电场中做类平抛运动,在垂直于电场方向做匀速运动,即r =vt在平行电场方向做初速度为零的匀加速运动,即d =12at 2电子在平行电场方向上的加速度a =eE m =eUmd电子打在B 板上的区域面积S =πr 2由以上几式得S =2πmv 2d2eU.[答案]2πmv 2d2eU6.(14分)如图所示为一真空示波管的示意图,电子从灯丝K 发出(初速度可忽略不计),经灯丝与A 板间的电压U 1加速,从A 板中心孔沿中心线KO 射出,然后进入两块平行金属板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M 、N 间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U 2,两板间的距离为d ,板长为L ,电子的质量为m ,电荷量为e ,不计电子受到的重力及它们之间的相互作用力.求:(1)电子穿过A 板时速度的大小. (2)电子从偏转电场射出时的偏移量.(3)若要使电子打在荧光屏上P 点的上方,可采取哪些措施?[解析] (1)设电子经电压U 1加速后的速度为v 0,由动能定理得eU 1=12mv 20-0解得v 0=2eU 1m.(2)电子以速度v 0进入偏转电场后,垂直于电场方向做匀速直线运动,沿电场方向做初速度为0的匀加速直线运动.由牛顿第二定律和运动学公式有t =L v 0,F =ma ,F =eE ,E =U 2d ,y =12at 2 解得偏移量y =U 2L 24U 1d.(3)由y =U 2L 24U 1d可知,减小U 1或增大U 2均可使y 增大,从而使电子打在P 点的上方.[答案] (1)2eU 1m (2)U 2L 24U 1d(3)减小加速电压U 1或增大偏转电压U 2。

物理粤教版选修3-1课后训练:第一章第六节示波器的奥秘含解析

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示波器的奥秘练习一、单项选择题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v 0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 .动能增加,重力势能增大,电势能减小2.一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 .匀速圆周运动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,如图所示,OA h =,此电子具有的初动能是( ).A .edh U B .edUh C .eU dh D .eUhd4.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d 1,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d 2,则d 2应为( ).A .d 1B .d 1/4C .d 1/16D .d 1/85.图(a)为示波管的原理图.如果在电极YY ′之间所加的电压按图(b )所示的规律变化,在电极XX ′之间所加的电压按图(c)所示的规律变化,则在荧光屏上会看到的图形是( ).图(a )图(b)图(c)6.一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().二、非选择题7.一束电子流在经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,如图所示.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?8.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:(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.参考答案1.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.答案:A 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 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;原子核周围的电子只在电场力的作用下做匀速圆周运动,D 对.3.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2012OA mv eU =.因U E d =,U OA =Eh =Uh d,故2012eUhmv d=.所以D 正确. 4.答案:D 解析:带电粒子在电场中偏转的侧位移为22220011=222qU l qUl y at md v mv d⎛⎫==⎪⎝⎭,所以2112222112=8d q m v d m v q =⨯,D 项正确. 5.答案:B 解析:0时刻,在YY ′方向上位移为零,在XX ′方向上位移为负的最大值;在t 1时刻,在YY ′方向上位移为零,在XX ′方向上位移为零;在t 1/2时刻,在YY ′方向上位移为正的最大值,故B 图正确.6.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 .7.答案:400 V解析:在加速电压一定时,偏转电压U ′越大,电子在极板间的偏距就越大,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2012eU mv =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 =v 0t ② 在垂直于板面的方向做匀加速直线运动,加速度F eU a m dm'==③偏距21=2y at ④能飞出的条件2dy ≤⑤解①~⑤式得222222225000(1.010) V (5.010)Ud U l --⨯⨯⨯'≤=⨯=4。

2021-2022高二物理粤教版选修3-1 课时作业:1.6 示波器的奥秘 Word版含解析

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第六节 示波器的奇特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 =12m v 2求得,也可由牛顿定律和运动学公式求得.图12. 如图2所示,在匀强电场E 中,一带电粒子-q 的初速度v 0恰与电场线方向相同,则带电粒子-q 在开头运动后,将( )图2A .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,带电粒子-q 在开头运动后,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,OA =h ,此电子具有的初动能是( )图3 A.edh U B .edUh C.eU dh D.eUh d 答案 D解析 电子从O 点到A 点,因受电场力作用,速度渐渐减小.依据题意和图示推断,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争辩问题.即12m v 20=eU OA .因E =U d ,U OA =Eh =Uh d ,故12m v 20=eUhd .所以D 正确.4.如图4所示,带电粒子进入匀强电场中做类平抛运动,U 、d 、L 、m 、q 、v 0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U 0加速后射入,则y =UL 24dU 0,与m 、q 无关,随加速电压的增大而________,随偏转电压的增大而________.(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定过水平位移的________).答案 (1)L v 0 (2) v 20+(qUL md v 0)2 (3)qUL 22md v 20带电粒子的比荷 粒子的电荷量 减小 增大 (4)qUL md v 20中点 解析 粒子从偏转电场射出的偏转距离y =12at 2=12·qU md ·(Lv 0)2.作粒子速度的反向延长线.设交水平位移所在直线于O 点,O 到右边缘距离为x ,则x =y tan θ=L2.可知,粒子从偏转电场中射出时,就好像从极板间的中心L2处沿直线射出一样(经常直接用于计算中,可简化计算过程).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,假如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】学问点一 带电粒子在电场中的直线运动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α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2∶1解析 设A 、B 两点间的电势差为U ,由动能定理得对质子:12m H v 2H =q H U 对α粒子:12m αv 2α=q αU 所以v H v α=q H m αq αm H =1×42×1=21.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9.1×10-31 kg ,电荷量为1.6×10-19 C)以v 0=4×107 m/s 的初速度沿着匀强电场的电场线方向飞入匀强电场,已知匀强电场的电场强度大小E =2×105 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)3.5×1016 m/s 2 (2)2.29×10-2 m(3)3.6×10-16 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,由牛顿其次定律,得qE =ma ,即a =qE m =1.6×10-19×2×1059.1×10-31 m/s 2=3.5×1016 m/s 2(2)电子做匀减速直线运动.由运动学公式得v 20=2as ,即s =v 202a =(4×107)22×3.5×1016 m =2.29×10-2 m.所以电子进入电场的最大距离为2.29×10-2 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 ′=s2=1.145×10-2 m 时,设此时动能为E k ,电场力做负功,由动能定理,得-qEs ′=E k -12m v 20,所以E k =12m v 20-qEs ′=12×9.1×10-31×(4×107)2 J -1.6×10-19×2×105×1.145×10-2 J =3.6×10-16 J点评 由牛顿其次定律,结合匀变速直线运动的规律或动能定理求解.学问点二 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6A .2倍B .4倍 C.12 D.14答案 C解析 电子在两极板间做类平抛运动.水平方向:l =v 0t ,所以t =lv 0.竖直方向:d =12at 2=qU 2md t 2=qUl 22md v 20,故d 2=qUl 22m v 20,即d ∝1v 0,故C 正确. 4. 如图7所示,电子在电势差为U 1的电场中加速后,垂直进入电势差为U 2的偏转电场,在满足电子能射出的条件下,下列四种状况中,肯定能使电子的偏转角θ变大的是( )图7A .U 1变大、U 2变大B .U 1变小、U 2变大C .U 1变大、U 2变小D .U 1变小、U 2变小 答案 B解析 设电子经加速电场后获得的速度为v 0,由动能定理得qU 1=m v 202 ①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 =Lv 0②电子在偏转电场中受电场力作用获得的加速度a =qU 2md ③电子射出偏转电场时,平行于电场线的速度v y =at ④由②③④得v y =qU 2Lmd v 0所以,tan θ=v y v 0=qU 2Lmd v 20①式代入上式得tan θ=U 2L2U 1d,所以B 正确.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.学问点三 示波管的原理 5.如图8所示是示波管的原理图.它由电子枪、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,假如在偏转电极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8A .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 .要想在荧光屏上消灭一条水平亮线,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 .要想在荧光屏上消灭一条正弦曲线,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;要想在荧光屏上消灭一条水平亮线,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;要想在荧光屏上消灭一条正弦曲线,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v 0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.若要提高其灵敏度,可接受下列方法中的( )图9A .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v 0大些 答案 C解析 本题是一个通过计算进行选择的问题.由于h =12at 2=qUl 22md v 20(a =qU md ,t =l v 0),所以,h U =ql 22md v 20.要使灵敏度大些,选项中合乎要求的只有C.【方法技巧练】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.t =0时,Q 板比P 板电势高5 V ,此时在两板的正中心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0<t <8×10-10 s 的时间内,这个电子处于M 点的右侧、速度方向向左且大小渐渐减小的时间是( )。

粤教版高中物理选修3-1:示波器的奥秘

粤教版高中物理选修3-1:示波器的奥秘

课堂总结
两类题目的分析处理方法:
一、粒子运动方向与电场力方向在同一直线上时,利
用:动能定理 或者运动学公式。
qU

1 2
mv末2

1 2
mv初2
v2 2ad a F qU
m md
二、带 电场
电时粒,子类以似速于度平v抛o 运垂动直的于分电析场处线理方,向
飞 应
入 用
匀强 运动
的合成和分解的知识求解。
探究二:带电粒子在电场中的偏转
情景设置
思考:1.带电粒子在水平方向的 受力及初速如何?
2.带电粒子在竖直方向的
F
受力及初速如何?
m, V0
q
3.带电粒子在水平及竖直 方向的分运动情况如何?
L
U
F qE q U
类平抛运动 A.如果带电粒子只受电场力
B.初速方向与匀强电场方向垂直
a qU d
归纳小结

由于电场力做功与场强是否匀强无关, 与运动路径也无关,所以在处理电场对 带电粒子的加速问题时,一般都是利用
动能定理进行处理。
探究一:带电粒子在电场中的加速
拓展知识
是否考虑带电粒子或物体的重力要根据具 体情况而定,一般说来: (1)基本粒子:如电子、质子、粒子、 离子等带电粒子除有说明或有明确的暗示 以外,一般都不考虑重力(但并不忽略质 量)。 (2)带电颗粒:如液谪、油滴、尘埃、 小球、微粒等,除有说明或有明确的暗示 外,一般都不能忽略重力。
1.理解带电粒子在匀强电场中加速和偏 转的原理; 2.能用带电粒子在电场中运动的规律, 分析解决实际问题; 3.了解示波管的构造和原理。
重点:带电粒子在电场中的加速和偏转 难点:带电粒子的偏转

优化方案高中物理1.6示波器的奥秘课时作业(含解析)粤教版选修31

优化方案高中物理1.6示波器的奥秘课时作业(含解析)粤教版选修31

示波器的奥秘一、单项选择题1.一带电粒子在电场中只受到电场力作用时,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 .匀速圆周运动解析:选A.只在电场力的作用下,说明电荷受到的合外力的大小为电场力,不为零,则粒子做变速运动,所以选项A 不可能;当电荷在匀强电场中由静止释放后,电荷做匀加速直线运动,选项B 可能;当电荷垂直进入匀强电场后,电荷做类平抛运动,选项C 可能;正电荷周围的负电荷只受电场力作用下且电场力恰好充当向心力时,可以做匀速圆周运动,选项D 可能.2.如图所示,在xOy 平面上第Ⅰ象限内有平行于y 轴的有界匀强电场,方向如图.y 轴上一点P 的坐标为(0,y 0),有一电子垂直于y 轴以初速度v 0从P 点射入电场中,当匀强电场的场强为E 时,电子从A 点射出,A 点坐标为(x A ,0),则A 点速度v A 的反向延长线与速度v 0的延长线交点坐标为( )A .(0,y 0)B.⎝ ⎛⎭⎪⎫x A3,y 0 C.⎝ ⎛⎭⎪⎫12x A ,y 0D .(x A ,y 0)解析:选C.电子离开电场时,其速度v A 的反向延长线与速度v 0的延长线交点的横坐标一定为12x A .3.如图所示,质子(11H)和α粒子(42He),以相同的初动能垂直射入偏转电场(粒子不计重力),则这两个粒子射出电场时的侧位移y 之比为( )A .1∶1B .1∶2C .2∶1D .1∶4解析:选B.由y =12Eq m L 2v 20和E k0=12mv 20,得:y =EL 2q 4E k0可知,y 与q 成正比,故选B.4.两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 .有相同的动能和相同的比荷B .有相同的速度和相同的比荷C .只要有相同的比荷就可以D .无法确定解析:选B.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 =L v,在离开电场时沿电场线方向上的速度为v y ,则v y =at =qU md ·L v.所以设带电粒子离开电场时与原速度方向的夹角为θ,即偏转角,如图所示.tan θ=v y v =qUL mdv 2,要使θ相同,只需要qm相同即可,选B.5.如图所示,氕、氘、氚的原子核自初速度为零经同一电场加速后,又经同一匀强电场偏转,最后打在荧光屏上,那么( )A.经过加速电场过程,电场力对氚核做的功最多B.经过偏转电场过程,电场力对三种原子核做的功一样多C.三种原子核打在屏上时的速度一样大D.三种原子核打在屏上的位置不同解析:选B.同一加速电场、同一偏转电场,三种粒子带电荷量相同,在同一加速电场中电场力对它们做的功都相同,在同一偏转电场中电场力对它们做的功也相同,A错,B对;由于质量不同,所以打在屏上的速度不同,C错;再根据偏转距离公式或偏转角公式y=l2U24dU1,tan θ=lU22dU1知偏转距离或偏转角与带电粒子无关,D错.6.如图所示,有一带电粒子贴着A板沿水平方向射入匀强电场,当偏转电压为U1时,带电粒子沿①轨迹从两板正中间飞出;当偏转电压为U2时,带电粒子沿②轨迹落到B板中间;设粒子两次射入电场的水平速度相同,则两次偏转电压之比为( )A.U1∶U2=1∶8 B.U1∶U2=1∶4C.U1∶U2=1∶2 D.U1∶U2=1∶1解析:选A.由t=xv0知前后两种情况下运动的时间比为t1∶t2=2∶1,由于y=12qUmdt2,2y1=y2,所以U1∶U2=1∶8,A选项正确.二、双项选择题7.如图所示,电量和质量都相同的带正电粒子以不同的初速度通过A、B两板间的加速电场后飞出,不计重力的作用,则( )A.它们通过加速电场所需的时间相等B.它们通过加速电场过程中动能的增量相等C.它们通过加速电场过程中速度的增量相等D.它们通过加速电场过程中电势能的减少量相等解析:选BD.由于电量和质量都相等,因此产生的加速度相等,初速度越大的带电粒子经过电场所用时间越短,加速时间越短,则速度的变化量越小;由于电场力做功W=qU与初速度及时间无关,因此电场力对各带电粒子做功相等,则它们通过加速电场过程中电势能的减少量相等,动能增加量也相等.8.(·肇庆市高二质检)如图所示,示波管是示波器的核心部件,它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成.如果在荧光屏上P点出现亮斑,那么示波管中的( )A.极板X应带正电B.极板X′应带正电C.极板Y应带正电D.极板Y′应带正电解析:选AC.由图可以判断电子要向X方向和Y方向偏转,所以极板X、Y应带正电,极板X′、Y′应带负电,选项A、C正确,B、D错误.9.(·烟台高二检测)如图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.若要提高其灵敏度,可采用的办法是( )A .增大两极板间的电压B .尽可能使板长l 做得长些C .尽可能使板间距离d 减小些D .使电子入射速度v 0大些解析:选BC.偏移量h =12at 2=qUl 22mdv 20,故灵敏度h U =ql22mdv 20,可见B 、C 项正确. ☆10.如图所示,M 、N 是竖直放置的两平行金属板,分别带等量异种电荷,两极间产生一个水平向右的匀强电场,场强为E ,一质量为m 、电量为+q 的微粒,以初速度v 0竖直向上从两极板正中间的A 点射入匀强电场中,微粒垂直打到N 板上的C 点.已知AB =BC .不计空气阻力,则可知( )A .微粒在电场中作抛物线运动B .微粒打到C 点时的速率与射入电场时的速率相等 C .MN 板间的电势差为2mv 2qD .MN 板间的电势差为Ev 22g解析:选AB.由题意可知,微粒受水平向右的电场力qE 和竖直向下的重力mg 作用,合力与v 0不共线,所以微粒做抛物线运动,A 正确;因AB =BC ,即v 02·t =v C2·t 可见v C =v 0.故B 项正确;由q ·U 2=12mv 2C ,得U =mv 2C q =mv 20q ,故C 项错误;又由mg =qE 得q =mgE,代入U=mv 20q 得U =Ev 2g,故D 项错误. 三、非选择题11.如图所示,电子以v 0沿与电场线垂直的方向从A 点飞进匀强电场,并从另一端B 沿与场强方向成150°角飞出,则A 、B 两点电势差是多少?(设电子电荷量为e 、质量为m )解析:由题图知电子在B 点的速度v =2v 0由A →B 用动能定理得eU =12m (v 2-v 20)解得U =3mv 202e .答案:3mv 202e12.如图所示,边长为L =0.8 m 的正方形ABCD 区域内存在竖直方向的匀强电场,一带负电的粒子从A 点沿AB 方向以初速v 0=2×105m/s 射入电场,最后从C 点离开电场.已知带电粒子的荷质比为q m=1×108C/kg ,不计粒子重力.(1)试判断电场强度的方向;(2)粒子从A 点飞到C 点所用的时间t ; (3)电场强度E 的大小.解析:(1)带负电粒子向上偏转,说明所受电场力竖直向上,所以电场强度方向竖直向下.(2)粒子做类平抛运动,沿AB 方向做匀速直线运动: L =v 0t所以粒子从A 点飞到C 点所用的时间:t =L v 0=0.82×105 s =4×10-6s. (3)沿AD 方向,小球做匀加速直线运动:L =12at 2根据牛顿第二定律:qE =ma代入数值,解得:E =2mv 20qL=1×103N/C.答案:(1)竖直向下 (2)4×10-6 s (3)1×103N/C。

2022-2021学年高二物理粤教版选修3-1 1.6 示波器的奥秘 课件(30张)

2022-2021学年高二物理粤教版选修3-1 1.6 示波器的奥秘 课件(30张)

L2U 2
4dU 1
F
-q v0
a qU 2 md
m t= L
2qU 1
u1
速偏度转偏量转和角带的电正粒切子值q、:m无关,
t只an 取α=决vv于y0加速U电d2 L场和2偏mqU转˙1电场2qmU 1
LU2 2dU 1
------
l
vy
α
y v0
v v 0 = 2qu1
m
y u2L
q
d 2mu1
离开电场时偏移量: 离开电场时偏转角:
qUt md
qUl
mdv
=
01
at
2
2 vy
tan α=
v0
qUl 2 2mdv 0 2
qUl mdv 0 2
l
s
x2 y2
vy
v
α
y v0
例题2: 一电子水平射入如图所示的电场中,射入时的速度V0=3.0X107m/s. 两极板的长度为L=6.0cm,相距d=2cm,极板间电压U=200V.求电子离开电
初速度v0。从A点垂直进入电场,该带电粒子 水平方向匀速运动,有: l sinθ =v0t
恰好能经过B点.不考虑带电粒子的重力大 竖直方向做初速度为零的匀加速运
小.
动,有
(1)根据你学过的物理学规律和题中所给的信 息,对反映电场本身性质的物理量(例如电场
l cos θ 1 at2 2
方向),你能作出哪些定性判断或求得哪些定 量结果?
你答对了吗?
示波器探秘
1、示波器的作用: 观察电信号随时间变化的情况
2、示波管的结构: 由电子枪、偏转电极和荧光屏组成
3、示波管的原理
产生高速 飞行的 电子束

最新精选高中物理选修3-1第06节 示波器的奥秘粤教版习题精选第二十三篇

最新精选高中物理选修3-1第06节 示波器的奥秘粤教版习题精选第二十三篇

最新精选高中物理选修3-1第06节示波器的奥秘粤教版习题精选第二十三篇第1题【单选题】电视机的显像管中,电子束的偏转是用磁偏转技术实现的.电子束经过加速电场后,进入一圆形匀强磁场区,磁场方向垂直于圆面.不加磁场时,电子束将通过磁场中心O点而打到屏幕上的中心M,加磁场后电子束偏转到P点外侧.现要使电子束偏转回到P点,可行的办法是( )A、增大加速电压B、增加偏转磁场的磁感应强度C、将圆形磁场区域向屏幕远离些D、将圆形磁场的半径增大些【答案】:【解析】:第2题【单选题】一个示波管,放在一通电直导线的上方,现发现示波管中的电子束向下偏转,如图所示,则此通电直导线的放置位置和电流方向为( )A、直导线如图所示位置放置,电流从B流向AB、直导线垂直于纸面放置,电流流向纸内C、直导线如图所示位置放置,电流从A流向BD、直导线垂直于纸面放置,电流流向纸外【答案】:【解析】:第3题【单选题】图为示波管的原理图,如果在电极YY′之间所加的电压按图甲所示的规律变化,在电极XX′之间所加的电压按图乙所示的规律变化,则在荧光屏上会看到的图形是( )A、B、C、D、【答案】:【解析】:第4题【单选题】图甲为示波管的原理图。

如果在电极YY′之间所加的电压按图乙所示的规律变化,在电极XX′之间所加的电压按图丙所示的规律变化,则在荧光屏上会看到的图形是图A、B、C、D中的( )A、B、C、D、【答案】:【解析】:第5题【单选题】示波管的内部结构如图1所示,如果在电极YY′之间加上图2(a)所示的电压,在XX′之间加上图2 (b)所示电压,荧光屏上会出现的波形是( )A、B、C、D、【答案】:【解析】:第6题【单选题】高中物理的学习让我们了解到了很多领域中的物理学知识的技术应用,请判断下列说法正确的是( )A、示波管的工作原理是利用磁场实现对带电粒子偏转运动的控制B、电视机中的显像管是利用磁场实现对带电粒子偏转运动的控制C、提高回旋加速器中交流电压的峰值可以增大带电粒子的回旋周期D、从速度选择器中沿直线射出的带电粒子一定是同种电荷【答案】:【解析】:第7题【多选题】如图是示波管的原理图,它由电子枪、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Y Y′上都没有加电压,电子束将打在荧光屏的中心O点.如果在荧光屏上P点出现亮斑,那么示波管中的( )A、极板X应带正电B、极板X′应带正电C、极板Y应带正电D、极板Y′应带正电【答案】:【解析】:第8题【多选题】如图所示,利用示波器观察亮斑在竖直方向的偏移时,下列做法正确的是( )A、示波器的扫描范围应置于“外X”挡B、“DC”、“AC”开关应置于“AC”位置C、当亮斑如图乙所示在A位置时,将图中滑动变阻器滑动触头向左移动,则A点下移D、改变图甲电池的极性,图乙的亮斑将向下偏移【答案】:【解析】:第9题【多选题】示波管是示波器的核心部件,它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成,如图所示.如果电子打在荧光屏上,在P点出现一个稳定的亮斑,那么示波管中的( )A、极板Y应带正电B、极板Y′应带正电C、极板X应带正电D、极板X′应带正电【答案】:【解析】:如图示波器是一种常见的电学仪器,可以在荧光屏上显示出被检测的电压随时间的变化情况.电子经电压U1加速后进入偏转电场.下列关于所加竖直偏转电压U2、水平偏转电压U3与荧光屏上所得的图形的说法中正确的是( )A、如果只在U2上加上图甲所示的电压,则在屏上看到的图形如图a所示y轴上的一段亮线B、如果只在U3上加上图乙所示的电压,则在屏上看到的图形如图b所示x轴上的一段亮线C、如果同时在U2和U3上加上甲、乙所示的电压,则在屏上看到的图形如图c所示D、如果同时在U2和U3上加上甲、乙所示的电压,则在屏上看到的图形如图d所示【答案】:【解析】:一束初速度不计的电子在经U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,如图所示,若板间距离d,板长l,偏转电极边缘到荧光屏的距离为D,偏转电场只存在于两个偏转电极之间.已知电子质量为m,电荷量为e,求:要使电子能从平行板间飞出,两个极板上最多能加多大电压?电子最远能够打到离荧光屏上中心O点多远处?【答案】:【解析】:第12题【综合题】如图所示,质量为m带电量为+q的带电粒子(不计重力),从左极板处由静止开始经电压为U的加速电场加速后,经小孔O1进入宽为L的场区,再经宽为有误L的无场区打到荧光屏上.O2是荧光屏的中心,连线O1O2与荧光屏垂直.第一次在宽为L整个区域加入电场强度大小为E、方向垂直O1O2竖直向下的匀强电场;第二次在宽为L区域加入宽度均为有误L的匀强磁场,磁感应强度大小相同、方向垂直纸面且相反.两种情况下带电粒子打到荧光屏的同一点.求:带电粒子刚出小孔O1时的速度大小;加匀强电场时,带电粒子打到荧光屏上的点到O2的距离d;左右两部分磁场的方向和磁感应强度B的大小.【答案】:【解析】:第13题【综合题】如图所示为一真空示波管的示意图,电子从灯丝K发出(初速度可忽略不计),经灯丝与A板间的电压U1加速,从A板中心孔沿中心线KO射出,然后进入两块平行金属板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M、N间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L,板的右端到荧光屏的距离为b,不计电子受到的重力及它们之间的相互作用力.若电子的质量为m,电荷量大小为e,求电子穿过A板时速度的大小;若电子的电量和质量未知,则电子打在荧光屏上的点P到荧光屏中心的距离Yop为多少?若电子的电量为e,则电子打到荧光屏上的动能为多少?【答案】:【解析】:第14题【综合题】如图所示是示波管的原理示意图,电子从灯丝发射出来经电压为U1的电场加速后,通过加速极板A 上的小孔O1射出,沿中心线O1O2垂直射入MN间的偏转电场,偏转电场的电压为U2 ,经过偏转电场的右端P1点离开偏转电场,然后打在垂直于O1O2放置的荧光屏上的P2点。

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Ek=12mv20,则
y=eUL2. 4dEk
(2)离子射出电场时的竖直分速度 vy=at
射出电场时的偏转角的正切值 tan φ=vy v0
故 tan φ= eUL mv20d
离子射出电场后做匀速直线运动
要使离子打在屏 MN 上,需满足 y<d 2
且 L tan φ+y>d2,所以e2UdL22<Ek<3e2Ud2L2.
2 4U1d 5.如图所示的示波管,当两偏转电极 XX′、YY′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(图示坐标系的 O 点,其中 x 轴与 XX′电场的场强方向重合,x 轴正方向垂直于纸面向里,y 轴与 YY′电场的场强方向 重合,y 轴正方向竖直向上).若要电子打在图示坐标系的第Ⅲ象限,则( )
C.A 点右方 2l 处
D.A 点左方 2l 处
D [粒子在第 1 s 内做初速度为零的匀加速运动,第 2 s 内做末速度为零的匀 减速运动,加速度大小相等,由于电子带负电,故向左方运动,距离 A 点为 2l, 故选 D.]
2.真空中的某装置如图所示,现有质子、氘核和α粒子都从 O 点由静止释放,
经过相同加速电场和偏转电场,射出后都打在同一个与 OO′垂直的荧光屏上,使
[答案]
(1)y=UeL2 4dEk
(2)e2UdL22<Ek<3e2Ud2L2
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课时分层作业(六) 示波器的奥秘
(时间:40 分钟 分值:100 分)
一、选择题(本题共 6 小题,每小题 6 分) 1.(多选)如图所示,一带电小球以速度 v0 水平射入接入电路中的平行板电容 器中,并沿直线打在屏上 O 点,若仅将平行板电容器上极板平行上移一些后,让 带电小球再次从原位置水平射入并能打在屏上,其他条件不变,两次相比较,则 再次射入的带电小球( )
二、非选择题(14 分)
7.如图所示,有一电子(电荷量为 e)经电压 U0 由静止加速后,进入两块间距为
d、电压为 U 的平行金属板间.若电子从两板正中间垂直电场方向射入,且正好能
穿过电场,求:
(1)金属板 AB 的长度;
(2)电子穿出电场时的动能.
[解析] (1)设电子飞离加速电场时的速度为 v0,由动能定理得 eU0=12mv20
A.a 的电荷量一定大于 b 的电荷量
B.b 的质量一定大于 a 的质量
C.a 的比荷一定大于 b 的比荷
D.b 的比荷一定大于 a 的比荷
C
[粒子在电场中做类平抛运动,由
h=1qE( x )2 2 m v0

x = v0
2mh . 由 qE
v0
-3-
2Ehqmaa<v0
2hmb得 qa > qb ,故选 C.] Eqb ma mb
在平行电场方向做初速度为零的匀加速运动,即 d=1at2 2
电子在平行电场方向上的加速度 a=eE=eU m md
电子打在 B 板上的区域面积 S=πr2 由以上几式得 S=2πmv2d2.
eU [答案] 2πmv2d2
eU 6.(14 分)一群速率不同的一价离子从 A、B 两平行极板正中央水平射入如图 所示的偏转电场,离子的初动能为 Ek,A、B 两极板间电压为 U,间距为 d,C 为 竖直放置并与 A、B 间隙正对的金属挡板,屏 MN 足够大.若 A、B 极板长为 L, C 到极板右端的距离也为 L,C 的长为 d.不考虑离子所受重力,元电荷为 e.

设金属板 AB 的长度为 L,电子偏转时间 t= L

v0
电子在偏转电场中产生偏转加速度 a=eU

md
电子在电场中偏转 y=1d=1at2

22
由①②③④得:L=d 2U0. U
(2)设电子穿出电场时的动能为 Ek,根据动能定理
Ek=eU0+eU2 =e U0+U2 .
[答案] (1)d
2U0
(2)e
荧光屏上出现亮点(已知质子、氘核和α粒子质量之比为 1∶2∶4,电量之比为
1∶1∶2,重力不计).下列说法中正确的是( )
A.三种粒子在偏转电场中运动时间之比为 2∶1∶1
B.三种粒子射出偏转电场时的速度相同
C.在荧光屏上将只出现 1 个亮点
D.偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为 1∶2∶2
C
[由 U1q=12mv20,得 v1∶v2∶v3=
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(1)写出离子射出 A、B 极板时的偏转距离 y 的表达式; (2)问初动能范围是多少的离子才能打到屏 MN 上?
[解析] (1)设离子的质量为 m,初速度为 v0,则离子在偏转电场中的加速度 a
=eU md
离子射出电场的时间 t= L v0
射出电场时的偏转距离 y=1at2 2
解得 y= eUL2 2dmv20
D [因场强不变,电子在电场中受到的电场力不变,故 a1∶a2=1∶1,由动
能定理得 eU=12mv2,v=
2eU,因两极板间的距离增大为原来的 2 倍,由 U= m
Ed 知,电势差 U 增大为原来的 2 倍,故 v1∶v2=1∶ 2,故 D 正确.]
4.如图所示,一价氢离子(H+)和二价氦离子(He2+)的混合体,经同一加速电 场加速后,垂直射入同一偏转电场中,偏转后,打在同一荧光屏上,则它们( )
A
B
C
D
D [由题图乙可知,XX′间加逐渐增大的电压,则电子将向 X 方向偏转;由
题图丙可知,YY′间加正向恒定的电压,则电子将向 Y 方向偏转,并向 Y 方向偏
转的距离相同,故答案为 D.]
4.如图所示,一重力不计的带电粒子以初速度 v0 射入水平放置、距离为 d
的两平行金属板间,射入方向沿两极板的中心线.当极板间所加电压为 U1 时,粒
A.同时到达屏上同一点
B.先后到达屏上同一点
C.同时到达屏上不同点
D.先后到达屏上不同点
B [一价氢离子(H+)和二价氦离子(He2+)的比荷不同,由 qU=12mv2 可知经过
-2-
加速电场获得的末速度不同,因此在加速电场及偏转电场中的运动时间均不同, 但在偏转电场中偏转距离 y=1at2=U2L2相同,所以会打在同一点,B 正确.]
U0+U 2
U
一、选择题(本题共 4 小题,每小题 6 分) 1.在空间有正方向水平向右、大小按如图所示的图线变化的电场,位于电场中 A 点的电子在 t=0 时速度为零,在 t=1 s 时,电子离开 A 点的距离大小为 l.那么
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在 t=2 s 时,电子将处在( )
A.A 点
B.A 点左方 l 处
A.将打在 O 点的下方 B.将打在 O 点的上方 C.穿过平行板电容器的时间将增加 D.到达屏上时的动能将增加 AD [由题意可知,要考虑小球的重力,第一种情况重力与电场力平衡;U 不 变,若仅将平行板电容器上极板平行上移一些后,极板间的距离 d 变大,场强变 小,电场力变小,重力与电场力的合力向下,带电小球将打在 O 点的下方.由于 水平方向运动性质不变,故时间不变;而由于第二种情况合力做正功,故小球的 动能将增加.] 2.平行板间有如图所示周期变化的电压.不计重力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.如图中,能正确定性描 述粒子运动的速度图象的是( )
-1-
A [粒子在第一个T内,做匀加速直线运动,T时刻速度最大,在第二个T内,
2
2
2
பைடு நூலகம்
电场反向,粒子做匀减速直线运动,到 T 时刻速度为零,以后粒子的运动要重复
这个过程.]
3.如图所示,竖直放置的两平行板间的匀强电场的电场强度恒定,从负极板
处由静止释放一个电子(不计重力),设其到达正极板时的速度为 v1,加速度为 a1.
A.X、Y 极接电源的正极,X′、Y′接电源的负极 B.X、Y′极接电源的正极,X′、Y′接电源的负极 C.X′、Y 极接电源的正极,X、Y′接电源的负极 D.X′、Y′极接电源的正极,X、Y 接电源的负极 D [若要使电子打在题图所示坐标系的第Ⅲ象限,电子在 x 轴上向负方向偏 转,则应使 X′接正极,X 接负极;电子在 y 轴上也向负方向偏转,则应使 Y′接正 极,Y 接负极,所以选项 D 正确.] 6.如图所示,a、b 两个带正电的粒子,以相同的速度先后垂直于电场线从同 一点进入平行板间的匀强电场后,a 粒子打在 B 板的 a′点,b 粒子打在 B 板的 b′ 点,若不计重力,则( )
错误;由偏转电场对三种粒子做的功为
W
电=U0qy d
可知,W

1∶W

2∶W

3=
1∶1∶2,D 错误.]
-5-
3.如图甲所示,某示波器在偏转电极 XX′、YY′上不加偏转电压时光斑位于 屏幕中心.现给偏转电极 XX′(水平方向)、YY′(竖直方向)分别加上如图乙、丙所示 的偏转电压,则在光屏上将会看到的图形是下列哪一个(圆为荧光屏,虚线为光屏 坐标)( )
若将两极板间的距离增大为原来的 2 倍,再从负极板处由静止释放一个电子,设
其到达正极板时的速度为 v2,加速度为 a2,则( )
A.a1∶a2=1∶1,v1∶v2=1∶2
B.a1∶a2=2∶1,v1∶v2=1∶2
C.a1∶a2=2∶1,v1∶v2= 2∶1
D.a1∶a2=1∶1,v1∶v2=1∶ 2
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a=qU1,t= x ,解得
md
v0
U1=md2v20;A qx2
板上移d,射入速度为 2
2v0,板间电压为
U2
时,
在电场中有
d=1a′t′2,a′=2qU2,t′= x ,解得
2
3md
2v0
U2=12md2v20,即 qx2
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