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）

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＝ ‎