专题7.21-示波器-2019年高考物理100考点最新模拟题千题精练(解析版)

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】B2.（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1U的加速电场加速后，进入电压为2U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2U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1UB．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2t，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ymv，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=214mUlUd，vym=amt=0mUeldmv,01vLt,11tvyym=214mUlUd……………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12UU。【答案】12【名师解析】在电子加速过程中，由动能定理得eU1=12mv02，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=eEm，偏转电场的场强：E=2Ud电子离开偏转电场时沿电场方向的位移：y=12at2，设电子离开偏转电场时速度的偏向角为θ，则：tanθ=0yvv=0atv打在荧光屏上的亮点的位置距O点的距离：Y=y+dtanθ由题意可知;Y=3d/2,由以上各式联立解得：12UU=12。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＝2.0×102V，d＝4.0×10－2m，m＝9.1×10－31kg，e＝1.6×10－19C，g＝10m/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～10－29N电场力F＝eUd～10－15N由于F≫G，因此不需要考虑电子所受重力。答案：(1)2eU0mUL24U0d(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＝3mg5q，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＝mM＋mv0根据能量守恒定律得热量Q＝12mv20－12(M＋m)v2＝mMv202（M＋m）(3)两次产生的热量相等μFN′l′＝Q，μFNl＝Q所以l′＝l4。答案(1)mMv202（M＋m）(2)1∶4(3)l45.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L2，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＝2F1＝22kQ2L2，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＝22kQ2L2＝mω2L2，得ω＝2QL2kmL.【参考答案】(1)22kQ2L2，向心力方向指向圆心O(2)2QL2kmL