吉林省吉林市第一中学2020学年高二物理上学期 独立作业(2)

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吉林省吉林市第一中学2020学年高二物理上学期 独立作业(2)

物理独立作业(二) ‎ 一、选择题:(每小题4分,共40分,请将每小题正确答案的字母填入答卷的表格内)‎ P ‎1、一平行板电容器中存在匀强电场,电场沿竖直方向。两个比荷(即粒子的电荷量与质量之比)不同的带正电的粒子a和b,从电容器边缘的P点(如图)以相同的水平速度射入两平行板之间。测得a和b与电容器的撞击点到入射点之间的水平距离之比为1∶2。若不计重力,则a和b的比荷之比是 ( )‎ A.1∶2 B.1∶1‎ C.2∶1 D.4∶1‎ ‎2、如图所示,实线是一簇未标明方向的由点电荷Q产生的电场线,若带电粒子q(|Q|>>|q|)由a运动到b,电场力做正功。已知在a、b两点粒子所受电场力分别为Fa、Fb,则下列判断正确的是 ( )‎ A.若Q为正电荷,则q带正电,Fa>Fb B.若Q为正电荷,则q带正电,Fa<Fb C.若Q为负电荷,则q带正电,Fa>Fb D.若Q为负电荷,则q带正电,Fa<Fb ‎3、电容器是一种常用的电子元件。对电容器认识正确的是 ( )‎ A.电容器的电容表示其储存电荷能力 B.电容器的电容与它所带的电量成正比 C.电容器的电容与它两极板间的电压成正比 D.电容的常用单位有μF和pF,1 ΜF=103 pF A D B C ‎4、匀强电场中的三点A、B、C是一个三角形的三个顶点,AB的长度为‎1 m,D为AB的中点,如图所示。已知电场线的方向平行于ΔABC所在平面,A、B、C三点的电势分别为14 V、6 V和2 V。设场强大小为E,一电量为1×10-‎‎6 C 的正电荷从D点移到C点电场力所做的功为W,则 ( )‎ A.W=8×10-6 J,E>8 V/m B.W=6×10-6 J,E>6 V/m C.W=8×10-6 J,E≤8 V/m D.W=6×10-6 J,E≤6 V/m E 球1‎ 球2‎ ‎5、两个质量相同的小球用不可伸长的细线连结,置于场强为E的匀强电场中,小球1和小球2均带正电,电量分别为q1和q2(q1>q2)。将细线拉直并使之与电 场方向平行,如图所示。若将两小球同时从静止状态释放,则释放 后细线中的张力T为(不计重力及两小球间的库仑力) ( )‎ A. B.‎ a b c d ‎20 V ‎ ‎24 V ‎ ‎4 V ‎ C. D.‎ ‎6、a、b、c、d是匀强电场中的四个点,它们正好是一个矩形的四个顶点.电场线与矩形所在平面平行。已知a点的电势为20 V,b点的电势为24 V,d点的电势为4 V,如图,由此可知c点的电势为 A.4 V B.8 V C.12 V D.24 V ‎7、如图所示,固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点,已知<。下列叙述正确的 是 ( )‎ ‎+‎ Q M N A.若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点,则电场力对该电荷做功,‎ 电势能减少 B.若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点,则该电 荷克服电场力做功,电势能增加 C.若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点,则电场力对该电荷做功,‎ 电势能减少 D.若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点,再从N点沿不同路径移回到M点,则该电荷克服电场力做的功等于电场力对该电荷所做的动,电势能不变 ‎8、如图所示的匀强电场E的区域内,由A、B、C、D、A'、B'、C'、D'作为顶点构成一正方体空间,电场方向与面ABCD垂直。下列说法正确的是 ( )‎ A B C D E A/‎ B/‎ C/‎ D/‎ A.AD两点间电势差UAD与A A'两点间电势差UAA'‎ B.带正电的粒子从A点沿路径A→D→D'移到D'点,电场力做正功 C.带负电的粒子从A点沿路径A→D→D'移到D'点,电势能减小 D.带电的粒子从A点移到C'点,沿对角线A C'与沿路径A→B→B'→C'电场力做功相同 ‎9、一点电荷仅受电场力作用,由A点无初速释放,先后经过电场中的B点和C点。点电荷在A、B、C三点的电势能分别用EA、EB、EC表示,则EA、EB和EC间的关系可能是 ( )‎ A.EA>EB>EC B.EA<EB<EC C.EA<EC<EB D.EA>EC>EB ‎10、如图所示,某区域电场线左右对称分布,M、N为对称线上两点。下列说法正确的是( )‎ A.M点电势一定高于N点电势 B.M点场强一定大于N点场强 C.正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能 D.将电子从M点移动到N点,电场力做正功 二.实验与探究:(11小题5分、12小题15分共20分把答案填在相应的横线上或按题目要求作答.)‎ ‎11、‎ 由绝缘介质隔开的两个同轴的金属圆筒构成圆柱形电容器,如图所示。试根据你学到的有关平行板电容器的知识,推测影响圆柱形电容器电容的因素有 。‎ ‎12、带电粒子的比荷是一个重要的物理量。某中学物理兴趣小组设计了一个实验,探究电场和磁场对电子运动轨迹的影响,以求得电子的比荷,实验装置如图所示。‎ ‎①他们的主要实验步骤如下:‎ A.首先在两极板M‎1M2‎之间不加任何电场、磁场,开启阴极射线管电源,发射的电子从两极板中央通过,在荧幕的正中心处观察到一个亮点;‎ B.在M‎1M2‎两极板间加合适的电场:加极性如图所示的电压,并逐步调节增大,使荧幕上的亮点逐渐向荧幕下方偏移,直到荧幕上恰好看不见亮点为止,记下此时外加电压为U。请问本步骤目的是什么?‎ C.保持步骤B中的电压U不变,对M‎1M2‎区域加一个大小、方向合适的磁场B,使荧幕正中心重现亮点,试问外加磁场的方向如何?‎ ‎②根据上述实验步骤,同学们正确推算处电子的比荷与外加电场、磁场及其他相关量的关系为。一位同学说,这表明电子的比荷将由外加电压决定,外加电压越大则电子的比荷越大,你认为他的说法正确吗?为什么?‎ b a c d E ‎13、如图所示,边长为L的正方形区域abcd内存在着匀强电场。电量为q、动能为Ek的带电粒子从a点沿ab方向进入电场,不计重力。‎ ‎⑴若粒子从c点离开电场,求电场强度的大小和粒子离 开电场时的动能;‎ ‎⑵若粒子离开电场时动能为Ek/,则电场强度为多大?‎ ‎14、(16分)两个半径均为R的圆形平板电极,平行正对放置,相距为d,极板间的电势差为U,板间电场可以认为是均匀的。一个α粒子从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间,到达负极板时恰好落在极板中心。已知质子电荷为e,质子和中子的质量均视为m,忽略重力和空气阻力的影响,求:‎ ‎⑴极板间的电场强度E;‎ ‎⑵α粒子在极板间运动的加速度a;‎ ‎⑶α粒子的初速度v0。‎ ‎4q ‎-q A B d ‎15、如图所示,带电量分别为4q和-q的小球A、B固定在水平放置的光滑绝缘细杆上,相距为d。若杆上套一带电小环C,带电体A、B和C均可视为点电荷。求小环C的平衡位置。‎ ‎16、飞行时间质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子的荷质比q/m,如图1。带正电的离子经电压为U的电场加速后进入长度为L的真空管AB,可测得离子飞越 AB所用时间t1。改进以上方法,如图2,让离子飞越AB后进入场强为E(方向如图)的匀强电场区域BC,在电场的作用下离子返回B端,此时,测得离子从A出发后飞行的总时间t2,(不计离子重力)‎ ‎⑴忽略离子源中离子的初速度,①用t1计算荷质比;②用t2计算荷质比。‎ ‎⑵离子源中相同荷质比离子的初速度不尽相同,设两个荷质比都为q/m的离子在A端的速度分别为v和v/(v≠v/),在改进后的方法中,它们飞行的总时间通常不同,存在时间差Δt,可通过调节电场E使Δt=0。求此时E的大小。‎ L B A U O 真空管 离子源 图1‎ L B A U 真空管 离子源 图2‎ C ‎ E ‎ 独立作业(二)参考答案 一、选择题:‎ 题号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ ‎10‎ 答案 D A A A A B AD BD AD AC 二.实验与探究:‎ ‎11、S、R1、R2、ε(正对面积、板间距离、极板间的介质)‎ ‎12、①B.使电子刚好落在正极板的近荧光屏端边缘,利用已知量表达q/m.‎ C.垂直电场方向向外(垂直纸面向外)‎ ‎②说法不正确,电子的比荷是电子的固有参数 三.计算与简答:‎ ‎13、 ⑴由L=v0t得 所以:‎ qEL=Ekt-Ek 所以:Ekt=qEL+Ek=5Ek,‎ ‎⑵若粒子由bc边离开电场,则:‎ L=v0t Ek/-Ek=‎ 所以: ‎ 若粒子由cd边离开电场,则: qEL=Ek/-Ek 所以:‎ ‎14、⑴极间场强;‎ ‎⑵α粒子在极板间运动的加速度 ‎ ‎⑶由,得: ‎ ‎15、设C在AB连线的延长线上距离B为l处达到平衡,带电量为Q 由库仑定律得:‎ 有平衡条件得:‎ 解得:(舍去);‎ 所以平衡位置为:l=d ‎16、⑴ ①设离子带电量为q,质量为m,经电场加速后的速度为v,则 ‎2‎ 离子飞越真空管,在AB做匀速直线运动,则 L=vt1‎ 解得离子荷质比:‎ ‎②离子在匀强电场区域BC中做往返运动,设加速度为a,则:‎ qE=ma L2=‎ 解得离子荷质比:或 ‎(2)两离子初速度分别为v、v/,则 ‎ l′=+‎ Δt=t-t′=‎ 要使Δt=0,则须 所以:E= ‎
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