2017北京一模二模物理试题分类--电场

中央民族大学附属中学第1页共14页2017北京一模二模试题分类--电场（2017西城二）15．某静电场的电场线分布如图所示，P、Q为该电场中的两点。下列说法正确的是A．P点场强大于Q点场强B．P点电势低于Q点电势C．将电子从P点移动到Q点，电场力做正功D．将电子从P点移动到Q点，其电势能增大17．在静电场中的某点由静止释放一个带正电的粒子，粒子仅在电场力作用下沿直线运动，其加速度随时间变化的规律如图所示。下列判断正确的是A．电场中各点的电场强度均相同B．电场中各点的电势均相等C．带电粒子所受电场力逐渐减小D．带电粒子具有的电势能逐渐减小（2017朝阳一）17．如图所示，平行板电容器上极板MN与下极板PQ水平放置，一带电液滴从下极板P点射入，恰好沿直线从上极板N点射出。下列说法正确的是A．该电容器上极板一定带负电B．液滴从P点到N点的过程中速度增加C．液滴从P点到N点的过程中电势能减少D．液滴从P点以原速度射入时，若再加一垂直纸面向内的匀强磁场，则液滴可能做匀速直线运动（2017丰台一）17．质量不同、电荷量相同的粒子，不计重力，垂直于电场线射入同一个匀强电场。若它们离开电场时速度方向改变的角度相同，则它们在进入电场前必然具有相同的A．速度B．动量C．动能D．动量或动能均可以（2017石景山一）20．如图所示，一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连，极板水平放置，极板间距为d；在下极板上叠放一厚度为l的金属板，其上部空间有一带电粒子P静止在电容器中。当把金属板从电容器中快速抽出后，粒子P开始运动。重力加速度为g。粒子运动的加速度为A．lgdB．dlgdC．lgdlD．dgdl（2017石景山一）18．如图所示，在正点电荷Q的电场中有M、N、P、F四点，M、N、P为直角三角形的三个顶点，F为MN的中点，30M。M、N、P、F四点处的电势分别用M、N、p、F表示。已知MN，PF，点电荷Q在M、N、P三点所在平面内，则PldMNPFPMNQOat-+中央民族大学附属中学第2页共14页A．点电荷Q一定在MP的中点B．连接PF的线段一定在同一等势面上C．P大于MD．将正试探电荷从P点搬运到N点，电场力做负功（2017海淀二）23．（18分）如图9所示，真空玻璃管内，加热的阴极K发出的电子（初速度可忽略不计）经阳极A与阴极K之间的电压U1形成的加速电场加速后，从阳极A的小孔射出，由水平放置的平行正对偏转极板M、N的左端中点以平行于极板的方向射入两极板之间的区域。若M、N两极板间无电压，电子将沿水平直线打在荧光屏上的O点；若在M、N两极板间加电压U2，形成平行纸面的偏转电场，则电子将打在荧光屏上的P点；若在M、N极板间加电压U2的同时，再加方向垂直纸面的匀强磁场，则电子将能重新打在荧光屏上的O点。已知电子质量为m，电荷量为e，M、N两极板长均为L1、两极板间距离为d，极板右端到荧光屏的距离为L2。（1）忽略电子所受重力及它们之间的相互作用力，求：①电子从阳极A小孔射出时速度v0的大小；②电子重新打在荧光屏上O点时，所加匀强磁场的磁感应强度B的大小。（2）在解决一些实际问题时，为了简化问题，常忽略一些影响相对较小的量，这对最终的计算结果并没有太大的影响，因此这种处理是合理的。如在计算电子打在荧光屏上的位置时，对于电子离开M、N板间的偏转电场后运动到荧光屏的过程，可以忽略电子所受的重力。请利用下列数据分析说明为什么这样处理是合理的。已知U2=2.0×102V，d=4.0×10-2m，m=9.1×10-31kg，e=1.6×10-19C，L1=5.0×10-2m，L2=0.10m，重力加速度g=10m/s2。23．（18分）（1）①对于电子在加速电场中的加速过程，根据动能定理有eU1=21mv02…………………………………………………………………………（3分）解得v0=meU12……………………………………………………………………（1分）②加磁场后，电子沿水平方向以v0做匀速直线运动，所受合力为零………………（2分）即eU2/d=ev0B…………………………………………………………………………（2分）解得B=122eUmdU…………………………………………………………………（2分）（2）电子通过偏转电场的时间t1=L1/v0……………………………………………（1分）电子离开偏转电场时沿垂直偏转极板方向的速度分量vy=ayt1=210eULdmv…………（2分）电子离开偏转电场到荧光屏的运动时间t2=L2/v0…………………………………（1分）若不计重力，电子离开偏转电场到荧光屏的过程中，沿垂直偏转极板方向的位移y1=vyt2=20212dmvLLeU………………………………………………………………………（1分）若考虑到重力的作用，则电子离开偏转电场到荧光屏的过程中，沿垂直偏转极板方向的位移y2=vyt2+21gt22=20212dmvLLeU+21g2022vL………………………………………………（1分）由于重力影响，电子离开偏转电场到荧光屏的过程中，沿垂直偏转极板方向位移增加量为Δy=y2-y1=21g2022vLL1图9L2KAMNOP中央民族大学附属中学第3页共14页由于重力的影响，电子离开偏转电场到荧光屏的过程中，沿垂直偏转极板方向位移的增加量与忽略电子所受重力时的位移的比值12212LeUdmgLyy≈10-14……………………………………………………（1分）即重力对电子打在荧光屏上的位置影响非常小，所以计算电子偏转量时可以忽略电子所受的重力。………………………………………………………………………………（1分）23A．（18分）如图9所示，真空玻璃管内，加热的阴极K发出的电子（初速度可忽略不计）经阳极A与阴极K之间的电压形成的加速电场加速后，从阳极A小孔射出，由水平放置的平行正对偏转极板M、N的左端中点以平行于极板的方向射入两极板之间的区域。若M、N两极板间无电压，电子将沿水平直线打在荧光屏上的O点；若在两偏转极板间加电压U2，形成平行纸面方向的偏转电场，则电子将打在荧光屏上的P点；若再在极板间加方向与纸面垂直、磁感应强度为B的匀强磁场，则电子将能重新打在荧光屏上的O点。已知电子质量为m，电荷量为e，M、N两偏转极板长均为L1、两板间距离为d，偏转极板右端到荧光屏的距离为L2。（1）求阳极A与阴极K之间所加的加速电压U1的大小；（2）求荧光屏上的P点与O点间沿垂直偏转极板方向的距离；（3）示波器中的示波管与图9所示的装置类似，在示波器中用电子打在荧光屏上的位置P点与荧光屏中心O点沿垂直偏转极板方向的距离，跟此时偏转极板间所加电压U2的比值，表示示波器的灵敏度，试讨论阳极A与阴极K之间所加的加速电压U1对灵敏度的影响。23A．（1）22222mUedB；（2）21122()2LedBLLmU；（3）灵敏度与U1成反比。23B．有一种电荷控制式喷墨打印机的打印头的结构简图如图13所示。其中墨盒可以喷出半径为10-5m的墨汁微粒，此微粒经过带电室时被带上负电，带电的多少由计算机按字体笔画高低位置输入信号加以控制。带电后的微粒以一定的初速度进入偏转电场，带电微粒经过偏转电场发生偏转后，打到纸上，显示出字符。无信号输入时，墨汁微粒不带电，径直通过偏转板而注入回流槽流回墨盒。设偏转板长1.6cm，两板间的距离为0.50cm，偏转板的右端距纸3.2cm。若一个墨汁微粒的质量为1.6×10-11kg，以40m/s的初速度垂直于电场方向进入偏转电场，两偏转板间的电压是8.0×102V，此打印机的打印头运动一次可打印的字迹的高度为4.00mm，所打印字迹的下边缘与墨汁微粒不带电沿直线打到位置的距离为2.00mm。（1）试分析完成上述打印过程中有信号输入时墨汁微粒通过带电室所带电荷量的情况。（2）为了使打在纸上的字迹缩小，请你提出一个可行的方法。23B．（1）5.0×10-13C≤q≤1.5×10-12C（2）墨汁微粒在打在纸上时沿竖直方向的侧移量202)2(mdvLlqUlY。当打印机制成成品后，关于极板的l、L、d均为定值，欲使Y减小，可以采取的措施有：减小墨汁微粒所带的电荷量；减小偏转电压；增大墨汁微粒的质量；增大墨汁微粒的喷出速度。L1图9L2KAMNOP图13信号输入带电室回流槽墨盒纸偏转板至墨盒中央民族大学附属中学第4页共14页（回答“减小极板长度，减小偏转极板到纸之间的距离，增加两极板间距”也可以）（2017海淀二）24．（20分）光电效应现象中逸出的光电子的最大初动能不容易直接测量，可以利用转换测量量的方法进行测量。（1）如图10所示为研究某光电管发生光电效应的电路图，当用频率为ν的光照射金属阴极K时，通过调节光电管两端电压U，测量对应的光电流强度I，绘制了如图11所示的I-U图象。根据图象求光电子的最大初动能Ekm和金属K的逸出功W。已知电子所带电荷量为e，图象中Uc、Im、入射光的频率ν及普朗克常量h均为已知量。（2）有研究者设计了如下的测量光电子最大初动能的方法。研究装置如图12所示，真空中放置的两个平行正对金属板可以作为光电转换装置。用频率一定的细激光束照射A板中心O，板中心O点附近将有大量的电子吸收光子的能量而逸出。B板上涂有特殊材料，当电子打在B板上时会在落点处留有可观察的痕迹。若认为所有逸出的电子都以同样大小的速度从O点逸出，且沿各个不同的方向均匀分布，金属板的正对面积足够大（保证所有逸出的电子都不会射出两极板所围的区域），光照条件保持不变。已知A、B两极板间的距离为d，电子所带电荷量为e，电子所受重力及它们之间的相互作用力均可忽略不计。①通过外接可调稳压电源给A、B两极板间加上一定的电压，A板接电源的负极，由O点逸出的电子打在B板上的最大区域范围为一个圆形，且圆形的半径随A、B两极板间的电压变化而改变。通过实验测出了一系列A、B两极板间的电压值U与对应的电子打在B板上的最大圆形区域半径r的值，并画出了如图13所示的r2-1/U图象，测得图线的斜率为k。请根据图象，通过分析计算，求出电子从A板逸出时的初动能；②若将A板换为另一种金属材料，且将其与可调稳压电源的正极连接，B板与该电源的负极连接，当两极板间电压为U0时，电子打在B板上的最大区域范围仍为一个圆，测得圆的半径为R。改变两极板间的电压大小，发现电子打在B板上的范围也在发生相应的变化。为使B板上没有电子落点的痕迹，试通过计算分析两金属板间的电压需满足什么条件？24．（20分）（1）由题中图11可知，光电效应的反向截止电压为Uc，根据动能定理可得，光电子的最大初动能Ekm=eUc………………………………………………………………（3分）根据爱因斯坦光电效应方程可知，金属K的逸出功W=hν-eUc…………………（3分）（2）①打在电子分布区域边缘的电子，其初速度方向平行于A板表面，做匀变速曲线（类平抛）运动。…………………………………………………………………………（1分）设两板间的电压为U，电子的质量为m，初速度为v0，在两板间运动的加速度大小为a1，飞行时间为t1，则根据牛顿定律有：1eUadm……………………………………（1分）对于垂直于极板方向的运动有21112dat………………………………………（1分）电子分布圆形区域的半径为r=v0t1…………………………………………………（1分）图12BAOIUO图11Im-Ucr2O图131UAVKA图10电源中央民族大学附属中学第5页共14页联立上述三式可解得2220412drmveU……………………………………………（2分）即22k41dEreU，所以r2-1/U图象中的2k4dEke………………………（1分）因此初动能k24keEd……………………………………………………………（1分）②电子在两极板间运动的加速度02eUadm设打在落点区域边缘的电子从O点向出时沿垂直极板的方向的速度为vy，平行极板方向的速度为vx，电子在两极板间运动的时间为t2