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2019-2020年高二物理上學(xué)期 獨(dú)立作業(yè)（2） 一、選擇題：（每小題４分，共40分，請(qǐng)將每小題正確答案的字母填入答卷的表格內(nèi)） P 1、一平行板電容器中存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)沿豎直方向。兩個(gè)比荷（即粒子的電荷量與質(zhì)量之比）不同的帶正電的粒子a和b，從電容器邊緣的P點(diǎn)（如圖）以相同的水平速度射入兩平行板之間。測(cè)得a和b與電容器的撞擊點(diǎn)到入射點(diǎn)之間的水平距離之比為1∶2。若不計(jì)重力，則a和b的比荷之比是 （ ） A．1∶2 B．1∶1 C．2∶1 D．4∶1 2、如圖所示，實(shí)線是一簇未標(biāo)明方向的由點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)線，若帶電粒子q（|Q|>>|q|）由a運(yùn)動(dòng)到b，電場(chǎng)力做正功。已知在a、b兩點(diǎn)粒子所受電場(chǎng)力分別為Fa、Fb，則下列判斷正確的是 （ ） A．若Q為正電荷，則q帶正電，F(xiàn)a＞Fb B．若Q為正電荷，則q帶正電，F(xiàn)a＜Fb C．若Q為負(fù)電荷，則q帶正電，F(xiàn)a＞Fb D．若Q為負(fù)電荷，則q帶正電，F(xiàn)a＜Fb 3、電容器是一種常用的電子元件。對(duì)電容器認(rèn)識(shí)正確的是 （ ） A．電容器的電容表示其儲(chǔ)存電荷能力 B．電容器的電容與它所帶的電量成正比 C．電容器的電容與它兩極板間的電壓成正比 D．電容的常用單位有μF和pF，1 ΜF(xiàn)＝103 pF A D B C 4、勻強(qiáng)電場(chǎng)中的三點(diǎn)A、B、C是一個(gè)三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，AB的長(zhǎng)度為1 m，D為AB的中點(diǎn)，如圖所示。已知電場(chǎng)線的方向平行于ΔABC所在平面，A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)分別為14 V、6 V和2 V。設(shè)場(chǎng)強(qiáng)大小為E，一電量為110－6 C的正電荷從D點(diǎn)移到C點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功為W，則 （ ） A．W＝810－6 J，E＞8 V/m B．W＝610－6 J，E＞6 V/m C．W＝810－6 J，E≤8 V/m D．W＝610－6 J，E≤6 V/m E 球1 球2 5、兩個(gè)質(zhì)量相同的小球用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線連結(jié)，置于場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，小球1和小球2均帶正電，電量分別為q1和q2（q1＞q2）。將細(xì)線拉直并使之與電 場(chǎng)方向平行，如圖所示。若將兩小球同時(shí)從靜止?fàn)顟B(tài)釋放，則釋放 后細(xì)線中的張力T為（不計(jì)重力及兩小球間的庫侖力） （ ） A． B． a b c d 20 V 24 V 4 V C． D． 6、a、b、c、d是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的四個(gè)點(diǎn)，它們正好是一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn).電場(chǎng)線與矩形所在平面平行。已知a點(diǎn)的電勢(shì)為20 V，b點(diǎn)的電勢(shì)為24 V，d點(diǎn)的電勢(shì)為4 V，如圖，由此可知c點(diǎn)的電勢(shì)為 A．4 V B．8 V C．12 V D．24 V 7、如圖所示，固定在Q點(diǎn)的正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中有M、N兩點(diǎn)，已知＜。下列敘述正確的 是 （ ） ＋ Q M N A．若把一正的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn)，則電場(chǎng)力對(duì)該電荷做功， 電勢(shì)能減少 B．若把一正的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn)，則該電 荷克服電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能增加 C．若把一負(fù)的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn)，則電場(chǎng)力對(duì)該電荷做功， 電勢(shì)能減少 D．若把一負(fù)的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn)，再從N點(diǎn)沿不同路徑移回到M點(diǎn)，則該電荷克服電場(chǎng)力做的功等于電場(chǎng)力對(duì)該電荷所做的動(dòng)，電勢(shì)能不變 8、如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)E的區(qū)域內(nèi)，由A、B、C、D、A＇、B＇、C＇、D＇作為頂點(diǎn)構(gòu)成一正方體空間，電場(chǎng)方向與面ABCD垂直。下列說法正確的是 （ ） A B C D E A/ B/ C/ D/ A．AD兩點(diǎn)間電勢(shì)差UAD與A A＇兩點(diǎn)間電勢(shì)差UAA＇ B．帶正電的粒子從A點(diǎn)沿路徑A→D→D＇移到D＇點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功 C．帶負(fù)電的粒子從A點(diǎn)沿路徑A→D→D＇移到D＇點(diǎn)，電勢(shì)能減小 D．帶電的粒子從A點(diǎn)移到C＇點(diǎn)，沿對(duì)角線A C＇與沿路徑A→B→B＇→C＇電場(chǎng)力做功相同 9、一點(diǎn)電荷僅受電場(chǎng)力作用，由A點(diǎn)無初速釋放，先后經(jīng)過電場(chǎng)中的B點(diǎn)和C點(diǎn)。點(diǎn)電荷在A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)能分別用EA、EB、EC表示，則EA、EB和EC間的關(guān)系可能是 （ ） A．EA＞EB＞EC B．EA＜EB＜EC C．EA＜EC＜EB D．EA＞EC＞EB 10、如圖所示，某區(qū)域電場(chǎng)線左右對(duì)稱分布，M、N為對(duì)稱線上兩點(diǎn)。下列說法正確的是（ ） A．M點(diǎn)電勢(shì)一定高于N點(diǎn)電勢(shì) B．M點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)一定大于N點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng) C．正電荷在M點(diǎn)的電勢(shì)能大于在N點(diǎn)的電勢(shì)能 D．將電子從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功 二．實(shí)驗(yàn)與探究：（11小題5分、12小題15分共20分把答案填在相應(yīng)的橫線上或按題目要求作答.） 11、由絕緣介質(zhì)隔開的兩個(gè)同軸的金屬圓筒構(gòu)成圓柱形電容器，如圖所示。試根據(jù)你學(xué)到的有關(guān)平行板電容器的知識(shí)，推測(cè)影響圓柱形電容器電容的因素有 。 12、帶電粒子的比荷是一個(gè)重要的物理量。某中學(xué)物理興趣小組設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，探究電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)電子運(yùn)動(dòng)軌跡的影響，以求得電子的比荷，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。 ①他們的主要實(shí)驗(yàn)步驟如下： A．首先在兩極板M1M2之間不加任何電場(chǎng)、磁場(chǎng)，開啟陰極射線管電源，發(fā)射的電子從兩極板中央通過，在熒幕的正中心處觀察到一個(gè)亮點(diǎn)； B．在M1M2兩極板間加合適的電場(chǎng)：加極性如圖所示的電壓，并逐步調(diào)節(jié)增大，使熒幕上的亮點(diǎn)逐漸向熒幕下方偏移，直到熒幕上恰好看不見亮點(diǎn)為止，記下此時(shí)外加電壓為U。請(qǐng)問本步驟目的是什么？ C．保持步驟B中的電壓U不變，對(duì)M1M2區(qū)域加一個(gè)大小、方向合適的磁場(chǎng)B，使熒幕正中心重現(xiàn)亮點(diǎn)，試問外加磁場(chǎng)的方向如何？ ②根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，同學(xué)們正確推算處電子的比荷與外加電場(chǎng)、磁場(chǎng)及其他相關(guān)量的關(guān)系為。一位同學(xué)說，這表明電子的比荷將由外加電壓決定，外加電壓越大則電子的比荷越大，你認(rèn)為他的說法正確嗎？為什么？ b a c d E 13、如圖所示，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)。電量為q、動(dòng)能為Ek的帶電粒子從a點(diǎn)沿ab方向進(jìn)入電場(chǎng)，不計(jì)重力。 ⑴若粒子從c點(diǎn)離開電場(chǎng)，求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和粒子離 開電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能； ⑵若粒子離開電場(chǎng)時(shí)動(dòng)能為Ek／，則電場(chǎng)強(qiáng)度為多大？ 14、（16分）兩個(gè)半徑均為R的圓形平板電極，平行正對(duì)放置，相距為d，極板間的電勢(shì)差為U，板間電場(chǎng)可以認(rèn)為是均勻的。一個(gè)α粒子從正極板邊緣以某一初速度垂直于電場(chǎng)方向射入兩極板之間，到達(dá)負(fù)極板時(shí)恰好落在極板中心。已知質(zhì)子電荷為e，質(zhì)子和中子的質(zhì)量均視為m，忽略重力和空氣阻力的影響，求： ⑴極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E； ⑵α粒子在極板間運(yùn)動(dòng)的加速度a； ⑶α粒子的初速度v0。 4q －q A B d 15、如圖所示，帶電量分別為4q和－q的小球A、B固定在水平放置的光滑絕緣細(xì)桿上，相距為d。若桿上套一帶電小環(huán)C，帶電體A、B和C均可視為點(diǎn)電荷。求小環(huán)C的平衡位置。 16、飛行時(shí)間質(zhì)譜儀可通過測(cè)量離子飛行時(shí)間得到離子的荷質(zhì)比q/m，如圖1。帶正電的離子經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速后進(jìn)入長(zhǎng)度為L(zhǎng)的真空管AB，可測(cè)得離子飛越AB所用時(shí)間t1。改進(jìn)以上方法，如圖2，讓離子飛越AB后進(jìn)入場(chǎng)強(qiáng)為E（方向如圖）的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域BC，在電場(chǎng)的作用下離子返回B端，此時(shí)，測(cè)得離子從A出發(fā)后飛行的總時(shí)間t2，（不計(jì)離子重力） ⑴忽略離子源中離子的初速度，①用t1計(jì)算荷質(zhì)比；②用t2計(jì)算荷質(zhì)比。 ⑵離子源中相同荷質(zhì)比離子的初速度不盡相同，設(shè)兩個(gè)荷質(zhì)比都為q/m的離子在A端的速度分別為v和v/（v≠v/），在改進(jìn)后的方法中，它們飛行的總時(shí)間通常不同，存在時(shí)間差Δt，可通過調(diào)節(jié)電場(chǎng)E使Δt＝0。求此時(shí)E的大小。 L B A U O 真空管 離子源 圖1 L B A U 真空管 離子源 圖2 C E 獨(dú)立作業(yè)（二）參考答案 一、選擇題： 題號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D A A A A B AD BD AD AC 二．實(shí)驗(yàn)與探究： 11、S、R1、R2、ε（正對(duì)面積、板間距離、極板間的介質(zhì)） 12、①B．使電子剛好落在正極板的近熒光屏端邊緣，利用已知量表達(dá)q/m. C．垂直電場(chǎng)方向向外（垂直紙面向外） ②說法不正確，電子的比荷是電子的固有參數(shù) 三．計(jì)算與簡(jiǎn)答： 13、 ⑴由L＝v0t得 所以： qEL＝Ekt－Ek 所以：Ekt＝qEL＋Ek＝5Ek， ⑵若粒子由bc邊離開電場(chǎng)，則： L＝v0t Ek／－Ek＝ 所以： 若粒子由cd邊離開電場(chǎng)，則： qEL＝Ek/－Ek 所以： 14、⑴極間場(chǎng)強(qiáng)； ⑵α粒子在極板間運(yùn)動(dòng)的加速度 ⑶由，得： 15、設(shè)C在AB連線的延長(zhǎng)線上距離B為l處達(dá)到平衡，帶電量為Q 由庫侖定律得： 有平衡條件得： 解得：（舍去）； 所以平衡位置為：l＝d 16、⑴ ①設(shè)離子帶電量為q，質(zhì)量為m，經(jīng)電場(chǎng)加速后的速度為v，則 2 離子飛越真空管，在AB做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則 L＝vt1 解得離子荷質(zhì)比： ②離子在勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域BC中做往返運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為a，則： qE＝ma L2＝ 解得離子荷質(zhì)比：或 (2)兩離子初速度分別為v、v/，則 l′＝＋ Δt＝t－t′＝ 要使Δt＝0，則須 所以：E＝