高中物理粵教版1第一章電場(chǎng)第06節(jié)示波器的奧秘 2023版第1章第6節(jié)示波器的奧秘

第六節(jié)示波器的奧秘學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)脈絡(luò)1.掌握帶電粒子在電場(chǎng)中的加速、偏轉(zhuǎn)規(guī)律并分析其加速度、速度和位移等物理量的變化．(重點(diǎn))2．掌握帶電粒子在電場(chǎng)中加速、偏轉(zhuǎn)時(shí)的能量轉(zhuǎn)化．(重點(diǎn)、難點(diǎn))3．了解示波器的工作原理，體會(huì)靜電場(chǎng)知識(shí)對(duì)科學(xué)技術(shù)的影響.帶電粒子的加速eq\a\vs4\al([先填空])1．基本粒子的受力特點(diǎn)：對(duì)于質(zhì)量很小的基本粒子，如電子、質(zhì)子等，雖然它們也會(huì)受到萬(wàn)有引力(重力)的作用，但萬(wàn)有引力(重力)一般遠(yuǎn)小于靜電力，可以忽略．2．帶電粒子加速問(wèn)題的處理方法：利用動(dòng)能定理分析．初速度為零的帶電粒子，經(jīng)過(guò)電勢(shì)差為U的電場(chǎng)加速后，qU＝eq\f(1,2)mv2，則v＝eq\r(\f(2qU,m)).eq\a\vs4\al([再判斷])1．帶電粒子在電場(chǎng)中只能做加速運(yùn)動(dòng)．(×)2．處理帶電粒子加速問(wèn)題時(shí)，也可利用牛頓定律．(√)3．帶電粒子在電場(chǎng)中加速時(shí)，不滿(mǎn)足能量守恒．(×)eq\a\vs4\al([后思考])動(dòng)能定理是分析帶電粒子在電場(chǎng)中加速常用的方法，試想該方法適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng)嗎？【提示】適用，由于W＝qU既用于勻強(qiáng)電場(chǎng)又適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng)，故qU＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)適用于任何電場(chǎng)．eq\a\vs4\al([合作探討])如圖1-6-1所示，兩平行金屬板間電壓為U.板間距離為d.一質(zhì)量為m，帶電量為q的正離子在左板附近由靜止釋放．圖1-6-1探討1：正離子在兩板間做什么規(guī)律的運(yùn)動(dòng)？加速度多大？【提示】正離子在兩板間做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．加速度a＝eq\f(qU,dm).探討2：正離子到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度多大？【提示】由qU＝eq\f(1,2)mv2可得v＝eq\r(\f(2qU,m)).eq\a\vs4\al([核心點(diǎn)擊])1．帶電粒子的加速當(dāng)帶電粒子進(jìn)入電場(chǎng)中時(shí)，在電場(chǎng)力的作用下做加速運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做正功，帶電粒子的動(dòng)能增加．示波器、電視機(jī)顯像管中的電子槍就是利用電場(chǎng)對(duì)帶電粒子進(jìn)行加速的．2．處理方法(1)力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系法——牛頓第二定律根據(jù)帶電粒子受到的電場(chǎng)力，用牛頓第二定律求出加速度，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定帶電粒子的速度、時(shí)間和位移等．這種方法通常適用于受恒力作用下做勻變速運(yùn)動(dòng)的情況．(2)功能關(guān)系法——?jiǎng)幽芏ɡ碛闪Ｗ觿?dòng)能的變化量等于電場(chǎng)力做的功知：eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝qU，v＝eq\r(v\o\al(2,0)＋\f(2qU,m))；若粒子的初速度為零，則v＝eq\r(\f(2qU,m)).這種方法既適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，也適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng)．1．下列粒子從初速度為零的狀態(tài)經(jīng)過(guò)電壓為U的電場(chǎng)加速后，粒子速度最大的是()A．質(zhì)子 B．氘核C．氦核 D．鈉離子【解析】由qU＝eq\f(1,2)mv2，v＝eq\r(\f(2qU,m))，所以比荷eq\f(q,m)大的速度大，A正確．【答案】A2．(多選)如圖1-6-2所示，電量和質(zhì)量都相同的兩帶正電粒子以不同的初速度通過(guò)A、B兩板間的加速電場(chǎng)后飛出，不計(jì)重力的作用，則()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：62032023】圖1-6-2A．初速度大的粒子通過(guò)加速電場(chǎng)所需的時(shí)間短B．初速度小的粒子通過(guò)加速電場(chǎng)過(guò)程中動(dòng)能的增量大C．兩者通過(guò)加速電場(chǎng)過(guò)程中速度的增量一定相等D．兩者通過(guò)加速電場(chǎng)過(guò)程中電勢(shì)能的減少量一定相等【解析】在電場(chǎng)中，兩粒子的加速度相同，由d＝v0t＋eq\f(1,2)at2知，速度大的用的時(shí)間短，A對(duì)，由動(dòng)能定理，ΔEk＝W＝qU相同，B錯(cuò)，由Δv＝at知初速度小的時(shí)間長(zhǎng)，Δv大C錯(cuò)，電勢(shì)能的減小量等于電場(chǎng)力的功，－ΔEp＝W＝qU，相同，D對(duì)．【答案】AD3.反射式速調(diào)管是常用的微波器件之一，它利用電子團(tuán)在電場(chǎng)中的振蕩來(lái)產(chǎn)生微波，其振蕩原理與下述過(guò)程類(lèi)似．如圖1-6-3所示，在虛線MN兩側(cè)分別存在著方向相反的兩個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，一帶電微粒從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始，在電場(chǎng)力作用下沿直線在A、B兩點(diǎn)間往返運(yùn)動(dòng)．已知電場(chǎng)強(qiáng)度的大小分別是E1＝×103N/C和E2＝×103N/C，方向如圖所示，帶電微粒質(zhì)量m＝×10－20kg，帶電量q＝－×10－9C，A點(diǎn)距虛線MN的距離d1＝圖1-6-3(1)B點(diǎn)距虛線MN的距離d2；(2)帶電微粒從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間t.【解析】(1)帶電微粒由A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中，由動(dòng)能定理有qE1d1－qE2d2＝0得d2＝eq\f(E1,E2)d1＝cm.(2)設(shè)微粒在虛線MN兩側(cè)的加速度大小分別為a1、a2，由牛頓第二定律有qE1＝ma1qE2＝ma2設(shè)微粒在虛線MN兩側(cè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分別為t1和t2，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有d1＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,1)d2＝eq\f(1,2)a2teq\o\al(2,2)t＝t1＋t2聯(lián)立方程解得t＝×10－8s.【答案】(1)cm(2)×10－8s分析帶電粒子加速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的兩點(diǎn)提醒(1)對(duì)于勻強(qiáng)電場(chǎng)雖然用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)和功能觀點(diǎn)均可求解，但運(yùn)用功能觀點(diǎn)列式更簡(jiǎn)單，故應(yīng)優(yōu)先選用功能觀點(diǎn)．(2)若電場(chǎng)為非勻強(qiáng)電場(chǎng)，帶電粒子做變加速直線運(yùn)動(dòng)，不能通過(guò)牛頓運(yùn)動(dòng)定律途徑求解．注意W＝qU對(duì)一切電場(chǎng)適用，因此從能量的觀點(diǎn)入手，由動(dòng)能定理來(lái)求解．帶電粒子的偏轉(zhuǎn)(垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng))eq\a\vs4\al([先填空])1．運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(1)垂直電場(chǎng)方向：不受力，做勻速直線運(yùn)動(dòng)．(2)沿著電場(chǎng)方向：受恒定的電場(chǎng)力，做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．2．運(yùn)動(dòng)規(guī)律eq\a\vs4\al([再判斷])1．帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中一定做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)．(×)2．帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)，粒子做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)．(√)3．偏轉(zhuǎn)距離與粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)中的初動(dòng)能成反比．(√)eq\a\vs4\al([后思考])帶電粒子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋的條件是什么？【提示】(1)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)．(2)帶電粒子必須以初速度v0垂直于電場(chǎng)線方向進(jìn)入電場(chǎng)．eq\a\vs4\al([合作探討])探討1：大量帶電粒子，質(zhì)量不同，帶電量相同，以相同的速度垂直電場(chǎng)進(jìn)入并穿過(guò)同一個(gè)電場(chǎng)，它們的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同嗎？運(yùn)動(dòng)軌跡相同嗎？【提示】在水平方向上做勻速運(yùn)動(dòng)，由l＝v0t知運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同．由y＝eq\f(ql2U,2mv\o\al(2,0)d)可知，v0和q相同時(shí)，若m不同，則y不同，故軌跡不同．探討2：質(zhì)子eq\o\al(1,1)H和α粒子eq\o\al(4,2)He由靜止經(jīng)同一電場(chǎng)加速后再垂直進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，它們離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)偏移量相同嗎？為什么？【提示】相同．若加速電場(chǎng)的電壓為U0，有qU0＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)①偏移量y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)eq\f(qU,md)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(l,v0)))2②①②聯(lián)立，得y＝eq\f(Ul2,4U0d).即偏移量與m、q均無(wú)關(guān)．eq\a\vs4\al([核心點(diǎn)擊])1．基本關(guān)系eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(vx＝v0x＝v0t初速度方向,vy＝aty＝\f(1,2)at2電場(chǎng)線方向))2．導(dǎo)出關(guān)系粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的側(cè)向位移為y＝eq\f(ql2U,2mv\o\al(2,0)d)粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角的正切值tanθ＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(qlU,mv\o\al(2,0)d)粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)位移與初速度夾角的正切值tanα＝eq\f(y,l)＝eq\f(qUl,2mv\o\al(2,0)d).3．幾個(gè)推論(1)粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出時(shí)，其速度反向延長(zhǎng)線與初速度方向延長(zhǎng)線交于一點(diǎn)，此點(diǎn)平分沿初速度方向的位移．(2)位移方向與初速度方向間夾角的正切值為速度偏轉(zhuǎn)角正切值的eq\f(1,2)，即tanα＝eq\f(1,2)tanθ.(3)以相同的初速度進(jìn)入同一個(gè)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的帶電粒子，不論m、q是否相同，只要q/m相同，即荷質(zhì)比相同，則偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角θ相同．(4)若以相同的初動(dòng)能Ek0進(jìn)入同一個(gè)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，只要q相同，不論m是否相同，則偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角θ相同．(5)不同的帶電粒子經(jīng)同一加速電場(chǎng)加速后(即加速電壓U相同)，進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，則偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角θ相同．4．一束正離子以相同的速率從同一位置，垂直于電場(chǎng)方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，所有離子的軌跡都是一樣的，這說(shuō)明所有離子()A．都具有相同的質(zhì)量 B．都具有相同的電量C．具有相同的比荷 D．都是同一元素的同位素【解析】軌跡相同的含義為：偏轉(zhuǎn)位移、偏轉(zhuǎn)角度相同，即這些離子通過(guò)電場(chǎng)時(shí)軌跡不分叉，y＝eq\f(UqL2,2dmv\o\al(2,0))，tanθ＝eq\f(v⊥,v0)＝eq\f(UqL,dmv\o\al(2,0))，所以這些離子只要有相同的比荷，軌跡便相同，故只有C正確．【答案】C5.一束電子流在經(jīng)U＝5000V的加速電場(chǎng)加速后，在距兩極板等距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖1-6-4所示，若兩板間距d＝1.0cm，板長(zhǎng)l＝5.0cm，那么，要使電子能從平行板間飛出，兩個(gè)極板上最多能加多大電壓？圖1-6-4【解析】設(shè)極板間電壓為U′時(shí)，電子能飛離平行板間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)．加速過(guò)程，由動(dòng)能定量得：eU＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0).①進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，電子在平行于板面的方向上做勻速運(yùn)動(dòng)：l＝v0t. ②在垂直于板面的方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度：a＝eq\f(F,m)＝eq\f(eU′,dm)， ③偏轉(zhuǎn)距離：y＝eq\f(1,2)at2， ④能飛出的條件為：y≤eq\f(d,2). ⑤解①②③④⑤式得：U′≤eq\f(2Ud2,l2)＝eq\f(2×5000×10－22,5×10－22)V＝400V.【答案】400V分析粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的三種思維方法1．力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：分析帶電體的受力情況，確定帶電體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)軌跡，從力和運(yùn)動(dòng)的角度進(jìn)行分析．2．分解的思想：把曲線運(yùn)動(dòng)分解為兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析．3．功能關(guān)系：利用動(dòng)能定理或能量守恒分析求解．示波器探秘eq\a\vs4\al([先填空])1．構(gòu)造示波管是示波器的核心部件，外部是一個(gè)抽成真空的玻璃殼，內(nèi)部主要由電子槍(發(fā)射電子的燈絲、加速電極組成)、偏轉(zhuǎn)電極(由一對(duì)X偏轉(zhuǎn)電極板和一對(duì)Y偏轉(zhuǎn)電極板組成)和熒光屏組成，如圖1-6-5所示．圖1-6-52．原理(1)掃描電壓：XX′偏轉(zhuǎn)電極接入的是由儀器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓．(2)燈絲被電源加熱后，出現(xiàn)熱電子發(fā)射，發(fā)射出來(lái)的電子經(jīng)加速電場(chǎng)加速后，以很大的速度進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，如在Y偏轉(zhuǎn)板上加一個(gè)信號(hào)電壓，在X偏轉(zhuǎn)板上加一掃描電壓，在熒光屏上就會(huì)出現(xiàn)按Y偏轉(zhuǎn)電壓規(guī)律變化的可視圖象．eq\a\vs4\al([再判斷])1．示波器是帶電粒子加速和偏轉(zhuǎn)的綜合應(yīng)用．(√)2．電視機(jī)光屏越大，則偏轉(zhuǎn)電壓對(duì)應(yīng)也較大．(√)3．示波管熒光屏上顯示的是電子運(yùn)動(dòng)的軌道．(×)eq\a\vs4\al([后思考])當(dāng)示波管的偏轉(zhuǎn)電極沒(méi)有加電壓時(shí)，電子束將打在熒光屏什么位置？【提示】偏轉(zhuǎn)電極不加電壓，電子束沿直線運(yùn)動(dòng)，打在熒光屏中心，形成一個(gè)亮斑．eq\a\vs4\al([合作探討])探討：一臺(tái)正常工作的示波管，突然發(fā)現(xiàn)熒光屏上畫(huà)面的高度縮小了，試分析產(chǎn)生故障的原因【提示】可能是加速電壓偏大或偏轉(zhuǎn)電壓減小引起的．eq\a\vs4\al([核心點(diǎn)擊])1．示波管是一個(gè)重要實(shí)例，在處理這類(lèi)實(shí)際問(wèn)題時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)重要結(jié)論：(1)初速為零的不同帶電粒子，經(jīng)過(guò)同一加速電場(chǎng)、偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，打在同一屏上時(shí)的偏轉(zhuǎn)角、偏轉(zhuǎn)位移相同．(2)初速為零的帶電粒子經(jīng)同一加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后，偏轉(zhuǎn)角φ偏轉(zhuǎn)位移y與偏轉(zhuǎn)電壓U2成正比，與加速電壓U1成反比，而與帶電粒子的電荷量和質(zhì)量無(wú)關(guān)．(3)在結(jié)論(1)的條件下，不同的帶電粒子都像是從l/2處沿射出速度方向沿直線射出一樣，當(dāng)電性相同時(shí)，在光屏上只產(chǎn)生一個(gè)亮點(diǎn)，當(dāng)電性相反時(shí)，在光屏上產(chǎn)生兩個(gè)中心對(duì)稱(chēng)的亮點(diǎn)．2．示波管實(shí)際工作時(shí)，豎直偏轉(zhuǎn)板和水平偏轉(zhuǎn)板都要加一定的電壓，一般加在XX′電極上的電壓是掃描電壓，它使電子束做橫向(面向熒光屏而言)的水平勻速掃描，在YY′電極加的是要研究的信號(hào)電壓，它使電子束隨信號(hào)電壓的變化在縱向做豎直方向的掃描，若兩者周期相同，在熒光屏上就會(huì)顯示出隨時(shí)間而變化的信號(hào)電壓波形．顯然這個(gè)波形是電子束同時(shí)參與兩個(gè)相互垂直的分運(yùn)動(dòng)合成的結(jié)果，信號(hào)電壓與掃描電壓也是兩個(gè)不同的電壓．6．(多選)示波管是示波器的核心部件，它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，如圖1-6-6所示．如果在熒光屏上P點(diǎn)出現(xiàn)亮斑，那么示波管中的()圖1-6-6A．極板X(qián)應(yīng)帶正電 B．極板X(qián)′應(yīng)帶正電C．極板Y應(yīng)帶正電 D．極板Y′應(yīng)帶正電【解析】由題意電子偏到XOY的區(qū)域，則在偏轉(zhuǎn)電極YY′上應(yīng)向右上運(yùn)動(dòng)，故Y板帶正電，C正確，D錯(cuò)誤；在偏轉(zhuǎn)電極XX′上應(yīng)向右運(yùn)動(dòng)，故X板帶正電，A正確，B錯(cuò)誤．【答案】AC7.如圖1-6-7所示是一個(gè)說(shuō)明示波管工作的部分原理圖，電子經(jīng)加速后以速度v0垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)量為h，兩平行板間距為d，電壓為U，板長(zhǎng)為L(zhǎng)，每單位電壓引起的偏轉(zhuǎn)量(eq\f(h,U))叫做示波管的靈敏度，為了提高靈敏度，可采用的辦法是()圖1-6-7A．增加兩板間的電勢(shì)差UB．盡可能縮短板長(zhǎng)LC．盡可能減小板距dD．使電子的入射速度v0大些【解析】垂直極板方向上電子做勻加速運(yùn)動(dòng)，故有h＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(qUL2,2mdv\o\al(2,0))，則eq\f(h,U)＝eq\f(qL2,2mdv\o\al(2,0))，可知，只有C選項(xiàng)正確．故正確答案為C.【答案】C學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)(六)示波器的奧秘(建議用時(shí)：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．一帶電粒子在電場(chǎng)中只受到電場(chǎng)力作用時(shí)，它不可能出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是()A．勻速直線運(yùn)動(dòng) B．勻加速直線運(yùn)動(dòng)C．勻變速曲線運(yùn)動(dòng) D．勻速圓周運(yùn)動(dòng)【解析】只在電場(chǎng)力的作用下，說(shuō)明電荷受到的合外力的大小為電場(chǎng)力，不為零，則粒子做變速運(yùn)動(dòng)．所以選項(xiàng)A不可能；當(dāng)電荷在勻強(qiáng)電場(chǎng)中由靜止釋放后，電荷做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B可能；當(dāng)電荷垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)后，電荷做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C可能；正電荷周?chē)呢?fù)電荷只在電場(chǎng)力作用下且電場(chǎng)力恰好充當(dāng)向心力時(shí)，可以做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D可能．【答案】A2．帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)(除電場(chǎng)力外不計(jì)其他力的作用)下列說(shuō)法中正確的是()A．電勢(shì)能增加，動(dòng)能增加B．電勢(shì)能減小，動(dòng)能增加C．電勢(shì)能和動(dòng)能都不變D．上述結(jié)論都不正確【解析】在帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)過(guò)程中，電場(chǎng)力對(duì)粒子做正功，根據(jù)動(dòng)能定理，粒子的動(dòng)能增加，根據(jù)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系，電勢(shì)能減小，選項(xiàng)B正確．【答案】B3．一電子以初速度v0沿垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向射入兩平行金屬板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，現(xiàn)減小兩板間的電壓，則電子穿越兩平行板所需的時(shí)間()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：62032114】A．隨電壓的減小而減小B．隨電壓的減小而增大C．與電壓無(wú)關(guān)D．隨兩板間距離的增大而減小【解析】因粒子在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，極板長(zhǎng)度和粒子初速度都未變化，故由t＝eq\f(l,v0)知C選項(xiàng)正確．【答案】C4．如圖1-6-8所示，電子由靜止開(kāi)始從A板向B板運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B板的速度為v，保持兩板間的電壓不變，則()圖1-6-8A．當(dāng)減小兩板間的距離時(shí)，速度v增大B．當(dāng)減小兩板間的距離時(shí)，速度v減小C．當(dāng)減小兩板間的距離時(shí)，速度v不變D．當(dāng)減小兩板間的距離時(shí)，電子在兩板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變長(zhǎng)【解析】由動(dòng)能定理得eU＝eq\f(1,2)mv2，當(dāng)改變兩極板間的距離時(shí)，U不變，v就不變，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，C正確．粒子做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，eq\x\to(v)＝eq\f(d,t)，eq\f(v,2)＝eq\f(d,t)，即t＝eq\f(2d,v)，當(dāng)d減小時(shí)，v不變，電子在兩極板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變短，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．【答案】C5.噴墨打印機(jī)的簡(jiǎn)化模型如圖1-6-9所示．重力可忽略的墨汁微滴，經(jīng)帶電室?guī)ж?fù)電后，以速度v垂直勻強(qiáng)電場(chǎng)飛入極板間，最終打在紙上．則微滴在極板間電場(chǎng)中()圖1-6-9A．向負(fù)極板偏轉(zhuǎn)B．電勢(shì)能逐漸增大C．運(yùn)動(dòng)軌跡是拋物線D．運(yùn)動(dòng)軌跡與帶電量無(wú)關(guān)【解析】由于微滴帶負(fù)電，其所受電場(chǎng)力指向正極板，故微滴在電場(chǎng)中向正極板偏轉(zhuǎn)，A項(xiàng)錯(cuò)誤．微滴在電場(chǎng)中所受電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，B項(xiàng)錯(cuò)誤．由于極板間電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)力不變，故微滴在電場(chǎng)中做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，并且軌跡為拋物線，C項(xiàng)正確．帶電量影響電場(chǎng)力及加速度大小，運(yùn)動(dòng)軌跡與加速度大小有關(guān)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．【答案】C6.質(zhì)量為m的物塊，帶正電q，開(kāi)始時(shí)讓它靜止在傾角α＝60°的固定光滑絕緣斜面頂端，整個(gè)裝置放在水平方向、大小為E＝eq\f(\r(3)mg,q)的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，如圖1-6-10所示，斜面高為H，釋放物塊后，物塊落地的速度大小為()圖1-6-10\r(2＋\r(3)gH) B．2eq\r(gH)C．2eq\r(2gH) \r(\f(5,2)gH)【解析】由動(dòng)能定理得mgH＋qU＝eq\f(1,2)mv2，而U＝E·eq\f(H,tanα)＝eq\f(mgH,q)，故物塊落地時(shí)的速度大小v＝2eq\r(gH)，B正確．【答案】B7.(多選)如圖1-6-11，平行板電容器的兩個(gè)極板與水平地面成一角度，兩極板與一直流電源相連．若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線通過(guò)電容器，則在此過(guò)程中，該粒子()圖1-6-11A．所受重力與電場(chǎng)力平衡B．電勢(shì)能逐漸增加C．動(dòng)能逐漸增加D．做勻變速直線運(yùn)動(dòng)【解析】帶電粒子在平行板電容器之間受到兩個(gè)力的作用，一是重力mg，方向豎直向下，二是電場(chǎng)力F＝Eq，方向垂直于極板向上．因二力均為恒力，已知帶電粒子做直線運(yùn)動(dòng)，所以此二力的合力一定在粒子運(yùn)動(dòng)的直線軌跡上，根據(jù)牛頓第二定律可知，該粒子做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；從粒子運(yùn)動(dòng)的方向和電場(chǎng)力的方向可判斷出，電場(chǎng)力對(duì)粒子做負(fù)功，粒子的電勢(shì)能增加，選項(xiàng)B正確．【答案】BD8.在空間有正方向水平向右、大小按如圖1-6-12所示的圖線變化的電場(chǎng)，位于電場(chǎng)中A點(diǎn)的電子在t＝0時(shí)速度為零，在t＝1s時(shí)，電子離開(kāi)A點(diǎn)的距離大小為l.那么在t＝2s時(shí)，電子將處在()圖1-6-12A．A點(diǎn) B．A點(diǎn)左方l處C．A點(diǎn)右方2l處 D．A點(diǎn)左方2【解析】粒子在第1s內(nèi)做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，第2s內(nèi)做末速度為零的勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小相等，由于電子帶負(fù)電，故向左方運(yùn)動(dòng)，距離A點(diǎn)為2l，故選D.【答案】D[能力提升]9．(多選)如圖1-6-13所示，帶正電的粒子以一定的初速度v0沿兩板的中線進(jìn)入水平放置的平行金屬板內(nèi)，恰好沿下板的邊緣飛出，已知板長(zhǎng)為L(zhǎng)，平行板間距離為d，板間電壓為U，帶電粒子的電荷量為q，粒子通過(guò)平行板的時(shí)間為t，則(不計(jì)粒子的重力)()圖1-6-13A．在前eq\f(t,2)時(shí)間內(nèi)，電場(chǎng)力對(duì)粒子做的功為eq\f(Uq,4)B．在后eq\f(t,2)時(shí)間內(nèi)，電場(chǎng)力對(duì)粒子做的功為eq\f(3Uq,8)C．在粒子下落前eq\f(d,4)和后eq\f(d,4)的過(guò)程中，電場(chǎng)力做功之比為1∶2D．在粒子下落前eq\f(d,4)和后eq\f(d,4)的過(guò)程中，電場(chǎng)力做功之比為1∶1【解析】粒子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)的加速度為a＝eq\f(Eq,m)＝eq\f(Uq,dm)，t時(shí)間內(nèi)加速度方向上的位移y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(d,2)，前eq\f(t,2)加速度方向上的位移y1＝eq\f(1,2)\f(t2,4)＝eq\f(d,8)，后eq\f(t,2)加速度方向上的位移y2＝y(tǒng)－y1＝eq\f(3,8)d.由公式W＝F·l可知前eq\f(t,2)、后eq\f(t,2)、前eq\f(d,4)、后eq\f(d,4)電場(chǎng)力做的功分別為W1＝eq\f(1,8)qU，W2＝eq\f(3,8)qU，W3＝eq\f(1,4)qU，W4＝eq\f(1,4)qU.【答案】BD10．如圖1-6-14所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形區(qū)域abcd內(nèi)存在著勻強(qiáng)電場(chǎng)．質(zhì)量為m，電荷量為q的帶電粒子以速度v0從a點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)，恰好從c點(diǎn)離開(kāi)電場(chǎng)，離開(kāi)時(shí)速度為v，不計(jì)重力，求電場(chǎng)強(qiáng)度大?。畧D1-6-14【解析】從a點(diǎn)到c點(diǎn)靜電力做功W＝qEL根據(jù)動(dòng)能定理得W＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mv20所以qEL＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mv20場(chǎng)強(qiáng)大小E＝eq\f(mv2－v20,2qL).【答案】eq\f(mv2－v20,2qL)11．如圖1-6-15所示為真空示波管的示意圖，電子從燈絲K發(fā)出(初速度不計(jì))，經(jīng)燈絲與A板間的加速電壓U1加速，從A板中心孔沿中心線KO射出，然后進(jìn)入由兩塊平行金屬板M、N形成的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中(偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng))，電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度與電場(chǎng)方向垂直，電子經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后打在熒光屏上的P點(diǎn)．已知M、N兩板間的電壓為U2，兩板間的距離為d，板長(zhǎng)為L(zhǎng)1，板右端到熒光屏的距離為L(zhǎng)2，電子質(zhì)量為m，電荷量為e.求：圖1-6-15(1)電子穿過(guò)A板時(shí)的速度大??；(2)電子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)射出時(shí)的側(cè)移量；(3)P點(diǎn)到O點(diǎn)的距離．【解析】(1)設(shè)電子經(jīng)電壓U1加速后的速度為v0，根據(jù)動(dòng)