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1、課時·知能·訓練
(時間:40分鐘 滿分:100分)
一、單項選擇題(本題共5小題,每小題5分,共計25分.每小題只有一個選項符合題意.)
圖6-3-12
1.(2020·秦淮檢測)如圖6-3-12所示為一只“極距變化型電容式傳感器”的部分構件示意圖.當動極板和定極板之間的距離d變化時,電容C便發(fā)生變化,通過測量電容C的變化就可知道兩極板之間距離d的變化的情況.在下列圖中能正確反映C與d之間變化規(guī)律的圖象是( )
圖6-3-13
2.(2020·海門模擬)如圖6-3-13所示是測定液面高度h的電容式傳感器示意圖,E為電源,G為靈敏電流計,A為固定的導體芯,B為導體芯
2、外面的一層絕緣物質,C為導電液體.已知靈敏電流計指針偏轉方向與電流方向的關系為:電流從左邊接線柱流進電流計,指針向左偏.如果在導電液體的深度h發(fā)生變化時觀察到指針正向左偏轉,則( )
A.導體芯A所帶電量在增加,液體的深度h在增大
B.導體芯A所帶電量在減小,液體的深度h在增大
C.導體芯A所帶電量在增加,液體的深度h在減小
D.導體芯A所帶電量在減小,液體的深度h在減小
圖6-3-14
3.(2020·濟南模擬)如圖6-3-14所示,質子(H)和α粒子(He)以相同的初動能垂直射入偏轉電場(粒子不計重力),則這兩個粒子射出電場時的側位移y之比為( )
A.1∶1
3、 B.1∶2
C.2∶1 D.1∶4
4.(2020·廣東檢測)兩平行金屬板間有一勻強電場,不同的帶電粒子都以垂直于電場方向的初速度飛入該電場(不計粒子重力),要使這些粒子經(jīng)過電場后有相同大小的偏轉角,它們應具有的條件是( )
A.具有相同的動能和相同的比荷
B.具有相同的動量和相同的比荷
C.具有相同的初速度和相同的比荷
D.只有具有相同的比荷就可以
圖6-3-15
5.如圖6-3-15所示,在xOy豎直平面內存在著水平向右的勻強電場.有一帶正電的小球自坐標原點沿著y軸正方向以初速度v0拋出,運動軌跡最高點為M,與x軸交點為N,不計空氣阻力,則小
4、球( )
A.做勻加速運動
B.從O到M的過程動能增大
C.到M點時的動能為零
D.到N點時的動能大于mv
二、多項選擇題(本題共4小題,每小題7分,共計28分.每小題有多個選項符合題意.全部選對的得7分,選對但不全的得4分,錯選或不答的得0分.)
圖6-3-16
6.(2020·暨陽檢測)如圖6-3-16所示,質量相同的兩個帶電粒子P、Q以相同的速度沿垂直于電場方向射入兩平行板間的勻強電場中,P從兩極板正中央射入,Q從下極板邊緣處射入,它們最后打在同一點(重力不計),則從開始射入到打到上極板的過程中( )
A.它們運動的時間tQ=tP
B.它們運動的加速度aQ<aP
5、
C.它們所帶的電荷量之比qP∶qQ=1∶2
D.它們的動能增加量之比ΔEkP∶ΔEkQ=1∶2
7.如圖6-3-17所示,C為中間插有電介質的電容器,a和b為其兩極板,a板接地;P和Q為兩豎直放置的平行金屬板,在兩板間用絕緣線懸掛一帶電小球;P板與b板用導線相連,Q板接地.開始時懸線靜止在豎直方向,在b板帶電后,懸線偏轉了角度α.在以下方法中,能使懸線的偏角α變大的是( )
圖6-3-17
A.縮小a、b間的距離
B.加大a、b間的距離
C.取出a、 b兩極板間的電介質
D.換一塊形狀大小相同、介電常數(shù)更大的電介質
8.(2020·聊城模擬)如圖6-3-18所示為勻強
6、電場的電場強度E隨時間t變化的圖象.當t=0時,在此勻強電場中由靜止釋放一個帶電粒子,設帶電粒子只受電場力的作用,則下列說法中正確的是( )
圖6-3-18
A.帶電粒子將始終向同一個方向運動
B.2 s末帶電粒子回到原出發(fā)點
C.3 s末帶電粒子的速度為零
D.0~3 s內,電場力做的總功為零
9.(2020·天津模擬)示波器是一種常見的電學儀器,可以在熒光屏上顯示出被檢測的電壓隨時間變化的情況.電子經(jīng)電壓u1加速后進入偏轉電場.下列關于所加豎直偏轉電壓u2、水平偏轉電壓u3與熒光屏上所得的圖形的說法中正確的是( )
圖6-3-19
圖6-3-20
A.如果只在
7、u2上加上甲圖所示的電壓,則在熒光屏上看到的圖形如圖(a)所示
B.如果只在u3上加上乙圖所示的電壓,則在熒光屏上看到的圖形如圖(b)所示
C.如果同時在u2和u3上加上甲、乙所示的電壓,則在熒光屏上看到的圖形如圖(c)所示
D.如果同時在u2和u3上加上甲、乙所示的電壓,則在熒光屏上看到的圖形如圖(d)所示
三、非選擇題(本題共3小題,共47分.要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位.)
圖6-3-21
10.(14分)如圖6-3-21所示,有一電子(電荷量為e)經(jīng)電壓U0加速后,進入兩塊間距為d、電壓為U的平行金屬板間.若電子從兩板正中間垂直電場方向射入,且正
8、好能穿過電場,求:
(1)金屬板AB的長度;
(2)電子穿出電場時的動能.
11.(2020·梁豐檢測)(16分)如圖6-3-22所示,兩塊平行金屬板M、N豎直放置,兩板間的電勢差U=1.5×103 V,現(xiàn)將一質量m=1×10-2 kg、電荷量q=4×10-5 C的帶電小球從兩板上方的A點以v0=4 m/s的初速度水平拋出,之后小球恰好從靠近M板上端處進入兩板間,沿直線運動碰到N板上的B點.已知A點距兩板上端的高度h=0.2 m,不計空氣阻力,取g=10 m/s2,求:
圖6-3-22
(1)M、N兩板間的距離d.
(2)小球到達B點時的動能Ek.
12.(2020·鞍山模擬
9、)(17分)在場強為E=100 V/m的豎直向下的勻強電場中有一塊水平放置的足夠大的接地金屬板,在金屬板的正上方,高為h=0.8 m處有一個小的放射源放在一端開口的鉛盒內,如圖6-3-23所示.放射源以v0=200 m/s的初速度向水平面以下各個方向均勻地釋放質量為m=2×10-15 kg、電荷量為q=+10-12 C的帶電粒子.粒子最后落在金屬板上.不計粒子重力,試求:
圖6-3-23
(1)粒子下落過程中電場力做的功;
(2)粒子打在金屬板上時的動能;
(3)計算落在金屬板上的粒子圖形的面積大?。?結果保留兩位有效數(shù)字)
答案及解析
1.【解析】 由平行板電容器電容的決
10、定式C=εrS/(4πkd)可知,電容C與極板之間距離d成反比,在第一象限反比例函數(shù)圖象是一條雙曲線,所以A正確.
【答案】 A
2.【解析】 電流計指針向左偏轉,說明流過電流計G的電流由左→右,則導體芯A所帶電量在減小,由Q=CU可知,導體芯A與液體形成的電容器的電容減小,則液體的深度h在減小,故D正確.
【答案】 D
3.【解析】 由y=和Ek0=mv,得:y=可知,y與q成正比,B正確.
【答案】 B
4.【解析】 設帶電粒子的質量為m,帶電荷量為q,進入電場時的初速度為v0,飛出電場時的速度為vt,vt與v0的夾角為θ.平行金屬板的長度為L,板間的距離為d,電壓為U.最后得
11、到帶電粒子飛出平行板時vt的偏轉角θ的表達式:
tan θ==.由這個表達式可知,要保持θ不變,只有C項正確.
【答案】 C
5.【解析】 帶正電的小球自坐標原點沿著y軸正方向以初速度v0拋出后受到恒定的合力作用做勻變速運動,在運動開始的一段時間內合力與速度的夾角為鈍角,速度減小,A、B都錯;小球自坐標原點到M點,y方向在重力作用下做速度減小到零的勻變速運動,x方向在電場力作用下做初速度為零的勻加速運動,所以到M點時的動能不為零,C錯;由動能定理有:qEx=mv-mv>0,D正確.
【答案】 D
6.【解析】 設P、Q兩粒子的初速度為v0,加速度分別為aP和aQ,粒子P到上極板的距離
12、是h/2,它們做類平拋運動的水平距離為l.則對P,由l=v0tP,=aPt,得到aP=;同理對Q,l=v0tQ,h=aQt,得到aQ=.由此可見tP=tQ,aQ=2aP,而aP=,aQ=,所以qP∶qQ=1∶2.由動能定理,它們的動能增加量之比ΔEkP∶ΔEkQ=maP∶maQh=1∶4.綜上所述,A、C項正確.
【答案】 AC
7.【解析】 已知電容器C帶電量不變,a、Q兩板均接地,電勢為零,b、P兩板電勢相等.當ab間距離縮小時,電容器C的電容變大,電壓U變?。?
b、P兩板電勢減小,即P、Q間電壓減小,電場強度E減小,懸線偏角α減小,所以A錯誤,B正確.取出a、b兩極板間電介質時,
13、電容器C的電容變小,電壓U變大,懸線偏角α增大,所以C正確.當換一塊電介常數(shù)更大的電介質時,電容器C的電容變大,電壓U變小,懸線偏角α減小,所以D錯誤.
【答案】 BC
8.【解析】 設第1 s內粒子的加速度為a1,第2 s內的加速度為a2,由a=可知,a2=2a1,可見,粒子第1 s內向負方向運動,第1.5 s時粒子的速度為零,然后向正方向運動,至第3 s末回到原出發(fā)點,粒子的速度為0,由動能定理可知,此過程中電場力做功為零,綜上所述,可知C、D正確.
【答案】 CD
9.【解析】 如果只在AB上加上圖甲所示的電壓,電子將在豎直方向偏轉,故A正確;如果只在CD上加上圖乙所示的電壓,則
14、電子將在水平方向上偏轉,故B正確;如果同時在AB和CD上加上甲、乙所示的電壓,則t=0時,向x軸負方向轉偏位移最大,之后電子豎直方向上,先向上偏再向下偏,在T內豎直方向電子振動一個周期,形成一個完整的波形,故C錯誤,D正確.
【答案】 ABD
10.【解析】 (1)設電子飛離加速電場時的速度為v0,由動能定理得eU0=mv①
設金屬板AB的長度為L,電子偏轉時間t=②
電子在偏轉電場中產(chǎn)生偏轉加速度a=③
電子在電場中偏轉y=d=at2④
由①②③④得:L=d .
(2)設電子穿過電場時的動能為Ek,根據(jù)動能定理
Ek=eU0+e=e(U0+).
【答案】 (1)d (2)
15、e(U0+)
11.【解析】 (1)小球進入電場區(qū)域前做平拋運動,豎直方向上
v=2gh
解得vy=2 m/s
進入電場后做直線運動,滿足=
解得d=0.3 m.
(2)從A到B的過程中,應用動能定理得
mg(h+L)+qU=Ek-mv
其中==
解得Ek=0.175 J.
【答案】 (1)0.3 m (2)0.175 J
12.【解析】 (1)粒子在下落過程中電場力做的功
W=Eqh=100×10-12×0.8 J=8×10-11 J.
(2)粒子在整個運動過程中僅有電場力做功,由動能定理得W=Ek2-Ek1
Ek2=8×10-11 J+2×10-15×2002/2 J=1.2×10-10 J.
(3)粒子落在金屬板上的范圍是一個圓.設此圓的半徑為r,只有當粒子的初速度與電場的方向垂直時粒子落在該圓的邊緣上,由運動學公式得h=at2=t2
代入數(shù)據(jù)求得t≈5.66×10-3 s
圓半徑r=v0t≈1.13 m
圓面積S=πr2≈4.0 m2.
【答案】 (1)8×10-11 J (2)1.2×10-10 J (3)4.0 m2