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- 2021-05-26 发布
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100考点最新模拟题千题精练7-21
一.选择题
1.示波器是一种多功能电学仪器,由加速电场和偏转电场组成。如图所示,电子在电压为U1的电场中由静止开始加速,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,在满足电子能射出平行电场区域的条件下,下述情况一定能使电子偏转角度θ变大的是( )
A.U1变大,U2变大 B.U1变小,U2变大
C.U1变大,U2变小 D.U1变小,U2变小
【参考答案】B
2.(天津市河北区2015-2016学年度高三年级总复习质量检测(二)理科综合试卷物理部分)如图所示是示波器的原理示意图,电子经电压为的加速电场加速后,进入电压为的偏转电场,离开偏转电场后打在荧光屏上的P点。P点与O点的距离叫偏转距离。要提高示波器的灵敏度(即单位偏转电压引起的偏转距离),应采用下列办法中可行的是
A.提高加速电压
B.增加偏转极板a、b的长度
C.增大偏转极板与荧光屏的距离
D.减小偏转极板间的距离
【参考答案】BCD
考点:带电粒子在匀强电场中的运动
【名师点睛】首先要明白示波器的灵敏度是怎么决定的,示波器的灵敏度是有其能接受的信号范围决定的,范围越大代表灵敏度越高,故本题实质就是有哪些方法可以提高偏转量.写出偏转量的表达式,依据相关量,可以判定选项。
二.计算题
1.(9分).(2018北京海淀期末) 示波器的核心部件是示波管,其内部抽成真空,图17是它内部结构的简化原理图。它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成。炽热的金属丝可以连续发射电子,电子质量为m,电荷量为e。发射出的电子由静止经电压U1加速后,从金属板的小孔O射出,沿OO′进入偏转电场,经偏转电场后打在荧光屏上。偏转电场是由两个平行的相同金属极板M、N组成,已知极板的长度为l,两板间的距离为d,极板间电压为U2,偏转电场极板的右端到荧光屏的距离为L。不计电子受到的重力和电子之间的相互作用。
(1)求电子从小孔O穿出时的速度大小v0;
(2)求电子离开偏转电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y;
(3)若将极板M、N间所加的直流电压U2改为交变电压u=Umsint,电子穿过偏转电场的时间远小于交流电的周期T,且电子能全部打到荧光屏上,求电子打在荧光屏内范围的长度s。
(3)当交变电压为最大值Um时,设电子离开交变电场时沿y轴上的速度为,最大侧移量为ym;离开偏转电场后到达荧光屏的时间为t1,在这段时间内的侧移量为y1
则ym=,vym=amt=, , =……………1分
设电子打在荧光屏内范围的长度为s,则s=2(ym+y1)=(l+2L)…………………1分
说明:对第3问若直接用,没推导过程,即使结果正确,也要减1分。
2.(2017洛阳一模)示波器的主要结构可简化为:电子枪中的加速电场、两水平放置的平行金属板中的偏转电场和竖直放置的荧光屏组成,如图所示。若已知加速电场的电压为U1
。两平行金属板的板长、板间距离均为d,荧光屏距两平行金属板右侧的距离也为d。电子枪发射质量为m、电荷量为-e的电子,从两平行金属板的中央穿过,打在荧光屏的中点O。不计电子在进入加速电场时的速度及电子重力。若两金属板间只存在竖直方向的匀强电场,两板间的偏转电压为U2,电子会打在荧光屏上某点,该点距O点距离为d。求U1和U2的比值。
【答案】
【名师解析】
在电子加速过程中,由动能定理得
e U1=mv02,
电子进入偏转电场区做类平抛运动,如图所示。在此过程中,电子的水平位移:
d=v0t,
电子的加速度:a=,偏转电场的场强:E=
电子离开偏转电场时沿电场方向的位移:y=at2,
设电子离开偏转电场时速度的偏向角为θ,则:tanθ==
打在荧光屏上的亮点的位置距O点的距离:Y=y+d tanθ
由题意可知;Y=3d/2,
由以上各式联立解得:=。
3.如图所示,电子由静止开始经加速电场加速后,沿平行于板面的方向射入偏转电场,并从另一侧射出。已知电子质量为m,电荷量为e,加速电场电压为U0。偏转电场可看做匀强电场,极板间电压为U,极板长度为L,板间距为d。
(1)忽略电子所受重力,求电子射入偏转电场时初速度v0和从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离Δy;
(2)分析物理量的数量级,是解决物理问题的常用方法。在解决(1)问时忽略了电子所受重力,请利用下列数据分析说明其原因。已知U=2.0×102 V,d=4.0×10-2 m,m=9.1×10-31 kg,e=1.6×10-19 C,g=10 m/s2。
(3)极板间既有静电场也有重力场。电势反映了静电场各点的能的性质,请写出电势φ的定义式。类比电势的定义方法,在重力场中建立“重力势”φG的概念,并简要说明电势和“重力势”的共同特点。
(2)考虑电子所受重力和电场力的数量级,有
重力G=mg~10-29 N
电场力F=~10-15 N
由于F≫G,因此不需要考虑电子所受重力。
答案:(1) (2)(3)见解析
4.有一质量为M、长度为l的矩形绝缘板放在光滑的水平面上,另一质量为m、带电荷量的绝对值为q的物块(视为质点),以初速度v0从绝缘板的上表面的左端沿水平方向滑入,绝缘板所在空间有范围足够大的匀强电场,其场强大小E=,方向竖直向下,如图8所示。已知物块与绝缘板间的动摩擦因数恒定,物块运动到绝缘板的右端时恰好相对于绝缘板静止;若将匀强电场的方向改变为竖直向上,场强大小不变,且物块仍以原初速度从绝缘板左端的上表面滑入,结果两者相对静止时,物块未到达绝缘板的右端。求:
图8
(1)场强方向竖直向下时,物块在绝缘板上滑动的过程中,系统产生的热量;
(2)场强方向竖直向下时与竖直向上时,物块受到的支持力之比;
(3)场强方向竖直向上时,物块相对于绝缘板滑行的距离。
【名师解析】(1)场强方向向下时,根据动量守恒定律得
mv0=(M+m)v
所以v=v0
根据能量守恒定律得
热量Q=mv-(M+m)v2=
(3)两次产生的热量相等
μFN′l′=Q,μFNl=Q
所以l′=。
答案 (1) (2)1∶4 (3)
5.如图所示,空中有三个点电荷A、B、C.A和B所带电荷量为+Q,C所带电荷量为-Q,AB连线水平长度为L,C围绕A、B连线中心O在竖直面内做匀速圆周运动,OC之间的距离为,不计重力,静电力常量为k.求:
(1)电荷C做圆周运动的向心力;
(2)电荷C运动的角速度.
【名师解析】
F1、F2的合力F即为圆周运动的向心力,
由图可知,F=F1=2k,
向心力方向指向圆心O.
(2)根据圆周运动规律和牛顿第二定律
F=2k=mω2,
得ω= .
【参考答案】 (1)2k,向心力方向指向圆心O
(2)