【备战2022】高考物理选择题专项练习集：示波管 示波器及其应用(成都专栏)

这是一份【备战2022】高考物理选择题专项练习集：示波管 示波器及其应用(成都专栏)，共16页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题（共21小题；共84分）
1. 如图，让一价氦离子和二价氦离子的混合物飘入 S1 由静止开始经电压为 U 的加速度电场加速，然后从小孔 S2 垂直进入匀强磁场发生偏转，最后打在底片上的不同地方，从底片上获得在磁场中运动轨迹的直径分别为 D1，D2，则 D1:D2 应为
A. 2:1B. 1:2C. 2:1D. 1:2

2. 如图所示，平行板电容器上极板带正电，从上极板的端点 A 释放一个带电荷量为 +Q（Q>0）的粒子，粒子重力不计，以水平初速度 v0 向右射出，当它的水平速度与竖直速度的大小之比为 1:2 时，恰好从下极板的端点 B 射出，则 d 与 L 之比为
A. 1:1B. 2:1C. 1:2D. 1:3

3. 如图所示，一对平行金属板水平放置，板间电压为 U1。一个电子沿 MN 以初速度 v1 从两板的左侧射入，经过时间 t1 从右侧射出。若板间电压变为 U2，另一个电子也沿 MN 以初速度 v2 从两板的左侧射入，经过时间 t2 从右侧射出。不计电子的重力，MN 平行于金属板。若要使 t2A. U2>U1B. U2v1D. v2
4. 如图所示是示波器的原理示意图，电子经电压为 U1 的加速电场加速后，进入电压为 U2 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 U2 引起的偏转距离），下列办法中不可行的是
A. 提高加速电压 U1B. 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

5. 如图所示，电场中一个带电粒子只在电场力作用下，以一定的初速度由 A 点运动到 B 点，图中实线为电场线，虚线为粒子运动轨迹，下列说法正确的是
A. 粒子带正电
B. 粒子在 A 点的加速度大于在 B 点的加速度
C. 运动过程中，粒子的电势能不断增加
D. 运动过程中，粒子的动能不断增加

6. 如图，A 、 B 是匀强电场中的两点，若在 A 点释放一初速为零的电子，电子仅在电场力作用下沿电场线从 A 运动到 B，设其电势能与动能之和为 ɛ，则 ɛ 随时间 t 变化的关系是
A. B.
C. D.

7. 如图所示，实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹，粒子先经过点，再经过 N 点。下列说法中正确的是
A. 粒子带负电
B. 粒子在 M 点的动能大于在 N 点的动能
C. 粒子从 M 点到 N 点电场力做正功
D. 粒子在 M 点受到的电场力大于在 N 点受到的电场力

8. 如图所示，带等量异号电荷的两平行金属板在真空中水平放置，M 、 N 为板间同一电场线上的两点。一带电粒子（不计重力）以速度 vM 经过 M 点向下运动，一段时间后返回，以速度 vN 经过 N 点向上运动，全过程未与下板接触，则
A. 粒子一定带正电
B. 电场线方向一定竖直向上
C. M 点的电势一定比 N 点的高
D. 粒子在 N 点的电势能一定比在 M 点的大

9. 如图，场强大小为 E 、方向竖直向下的匀强电场中有一矩形区域 abcd，水平边 ab 长为 s，竖直边 ad 长为 h。质量均为 m 、带电量分别为 +q 和 −q 的两粒子，由 a 、 c 两点先后沿 ab 和 cd 方向以速率 v0 进入矩形区（两粒子不同时出现在电场中）。不计重力。若两粒子轨迹恰好相切，则 v0 等于
A. s22qEmhB. s2qEmhC. s42qEmhD. s4qEmh

10. 图中的实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹。粒子先经过 a 点，再经过 b 点，可以判定
A. 粒子带负电
B. a 点的电势低于 b 点的电势
C. 粒子在 a 点的加速度大于在 b 点的加速度
D. 粒子在 a 点的电势能大于在 b 点的电势能

11. 回旋加速器是加速带电粒子的装置，如图所示，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个半径为 R 的 D 形金属盒，两盒间宽为 d 的狭缝中形成变化的电场，电压为 U；两 D 形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场 B 中，一电子利用其加速，则下列说法中正确的是 。
A. 电子获得的最大速度为 2eBRm
B. 电子获得的最大动能为 e2B2R22m
C. 电子的加速时间为 2BdRU
D. 增大 D 形金属盒的半径，电子获得的最大动能减小

12. 如图所示，一质量为 m 、电荷量为 q（q>0）的粒子以速度 v0 从 MN 连线上的 P 点水平向右射入大小为 E 、方向竖直向下的匀强电场中。已知 MN 与水平方向成 45∘ 角，粒子的重力可以忽略，则粒子到达 MN 连线上的某点时
A. 所用时间为 mv0qE
B. 速度大小为 3v0
C. 与 P 点的距离为 22mv02qE
D. 速度方向与竖直方向的夹角为 30∘

13. 初速度为零的 α 粒子和质子经过相同的加速电场后，垂直进入同一匀强磁场中做匀速圆周运动。已知 α 粒子和质子的质量之比 mα∶mH=4∶1，电荷量之比 qα∶qH=2∶1。则它们在磁场中做圆周运动的半径之比为
A. 2∶1B. 1∶2C. 2∶1D. 1∶2

14. 一带电粒子仅在电场力作用下从 A 点开始以 −v0 做直线运动，其 v−t 图象如图所示。粒子在 t0 时刻运动到 B 点，3t0 时刻运动到 C 点，以下判断正确的是
A. A 、 B 、 C 三点的电势关系为 φB>φA>φC
B. A 、 B 、 C 三点的场强大小关系为 EC>EB>EA
C. 粒子从 A 点经 B 点运动到 C 点，电势能先增加后减少
D. 粒子从 A 点经 B 点运动到 C 点，电场力先做正功后做负功

15. 两个固定的等量异号点电荷所产生电场的等势面如图中虚线所示，一带负电的粒子从 A 点沿图示方向射入电场，仅在静电力的作用下穿越电场区域，最后离开电场，则粒子在电场中
A. 做曲线运动，电势能先变小后变大B. 做曲线运动，电势能先变大后变小
C. 做直线运动，电势能先变大后变小D. 做直线运动，电势能不变

16. 两个固定的等量异种点电荷所形成电场的等势面如图中虚线所示，一带电粒子以某一速度从图中 a 点进入电场，其运动轨迹为图中实线所示，若粒子只受静电力作用，则下列关于带电粒子的判断正确的是
A. 粒子带正电
B. b 点和 d 点的电场强度相同
C. 粒子的动能先减小后增大
D. 粒子在 a 点的电势能大于在 c 点的电势能

17. 如图所示，图中虚线为某静电场中的等差等势线，实线为某带电粒子在该静电场中运动的轨迹， a 、 b 、 c 为粒子的运动轨迹与等势线的交点，粒子只受电场力作用，则下列说法正确的是
A. 粒子一定带正电
B. 粒子在 a 点和在 c 点的加速度相同
C. 粒子在 a 、 c 之间运动过程中的动能先减小后增大
D. 粒子在 a 点的电势能比在 b 点时的电势能大

18. 如图所示，实线为方向未知的三条电场线，a 、 b 两带电粒子从电场中的 O 点以相同的初速度飞出。仅在电场力作用下，两粒子的运动轨迹如图中虚线所示，则
A. a 一定带正电，b 一定带负电B. a 加速度增大，b 加速度减小
C. a 电势能减小，b 电势能增大D. a 和 b 的动能一定都增大

19. 在空间 O 点固定带正电的点电荷 Q，其电场的电场线如图所示，在其电场中的 A 点有一个带电粒子 q（重力不计）。若给带电粒子一个垂直于 OA 方向的初速度 v0，在只受电场力的作用下，以下说法中正确的是
A. 若 q 为负电荷，则 q 一定做圆周运动
B. 若 q 为负电荷，则 q 可能做匀变速曲线运动
C. 若 q 为正电荷，则 q 一定做远离 O 点的变加速曲线运动
D. 若 q 为正电荷，则 q 的电势能可能增大

20. 如图所示，虚线是某静电场的一簇等势线，边上标有电势的值，一带电粒子只在电场力作用下恰能沿图中的实线从 A 经过 B 运动到 C，下列判断正确的是
A. 粒子一定带负电
B. A 处场强大于 C 处场强
C. 粒子在 A 处电势能大于在 C 处电势能
D. 粒子从 A 到 B 电场力所做的功大于从 B 到 C 电场力所做的功

21. 如图所示，虚线 a 、 b 、 c 代表电场中的三条电场线，实线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P 、 R 、 Q 是这条轨迹上的三点，由此可知
A. 带电粒子在 R 点时的速度大于在 Q 点时的速度
B. 带电粒子在 P 点时的电势能比在 Q 点时的电势能大
C. 带电粒子在 R 点时的动能与电势能之和比在 Q 点时的小，比在 P 点时的大
D. 带电粒子在 R 点时的加速度小于在 Q 点时的加速度

二、双项选择题（共9小题；共36分）
22. 如图所示为一种获得高能粒子的装置，环形区域内存在垂直纸面向外、大小可调节的均匀磁场，质量为 m 、电荷量为 +q 的粒子在环中做半径为 R 的圆周运动，A 、 B 为两块中心开有小孔的极板，原来电势都为零，每当粒子顺时针飞经 A 板时，A 板电势升高为 U，B 板电势仍保持为零，粒子在两板间电场中得到加速，每当粒子离开 B 板时，A 板电势又降为零，粒子在电场中一次次加速下动能不断增大，而绕行半径不变，以下说法正确的是
A. 粒子从 A 板小孔处由静止开始在电场力作用下加速，绕行 n 圈后回到 A 板时获得的总动能为 nqU
B. 在粒子绕行的整个过程中，A 板电势可以始终保持为 +U
C. 在粒子绕行的整个过程中，每一圈的周期相同
D. 为使粒子始终保持在半径为 R 的圆轨道上运动，磁场必须周期性递增，则粒子绕行第 n 圈时的磁感应强度为 1R2nmUq

23. A 、 B 是一条电场线上的两个点，一带电的微粒仅在静电力作用下以一定的初速度从 A 点沿电场线运动到 B 点，加速度增大。则此电场的电场线分布可能是
A. B.
C. D.

24. 喷墨打印机的简化模型如图所示，重力可忽略的墨汁微滴，经带电室带负电后，以速度 v 垂直匀强电场飞入极板间，最终打在纸上，则微滴在极板间电场中
A. 运动轨迹与所带电荷量无关
B. 运动时间与匀强电场无关
C. 减小板间电场强度可使纸上的字体缩小一些
D. 增大墨滴带电量可使纸上的字体缩小一些

25. 以煤作燃料的工厂、电站，每天排岀的烟气带走大量的煤粉，不仅浪费燃料，而且严重地污染环境，利用静电除尘可以消除烟气中的煤粉。下图为静电除尘的原理示意图，除尘器由金属管 A 和悬挂在管中的金属丝 B 组成，A 和 B 分别接到高压电源的两极，它们之间有很强的电场，空气中的气体分子被强电场电离成为电子和正离子。正离子被吸引到 B 上，得到电子，又成为分子。电子在向正极运动的过程中，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，吸附到正极上，最后在重力作用下，落入下面的漏斗中。有关这一物理情境下列说法正确的是
A. 空气分子在距离金属丝 B 越近的地方越容易被电离
B. 带上负电的煤粉在向 A 运动的过程中做匀变速运动
C. 带上负电的煤粉在向 A 运动的过程中其运动轨迹为拋物线
D. 带上负电的煤粉在向 A 运动的过程中其电势能增大

26. 静电场中，一带电粒子仅在电场力的作用下自 M 点由静止开始运动，N 为粒子运动轨迹上的另外一点，则
A. 运动过程中，粒子的速度大小可能先增大后减小
B. 在 M 、 N 两点间，粒子的轨迹一定与某条电场线重合
C. 粒子在 M 点的电势能不低于其在 N 点的电势能
D. 粒子在 N 点所受电场力的方向一定与粒子轨迹在该点的切线平行

27. 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 由 a 运动到 b，运动轨迹如虚线所示。则下列判断正确的是
A. 若 Q 为正电荷，则 q 带正电，做加速度减小的加速运动，电势能减小
B. 若 Q 为正电荷，则 q 带负电，做加速度减小的减速运动，电势能增大
C. 若 Q 为负电荷，则 q 带正电，做加速度减小的减速运动，电势能增大
D. 若 Q 为负电荷，则 q 带正电，做加速度增大的减速运动，电势能减小

28. 如图所示，直线是由点电荷产生的电场线，曲线是某一带粒子通过电场区域是的运动轨迹。a 、 b 是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受电场力的作用，则下列判断正确的是
A. 带电粒子在 a 点的速度比 b 处小
B. 带电粒子在 a 点的加速度比 b 处大
C. 若粒子从 a 运动到 b，则粒子带负电
D. 若粒子从 a 运动到 b，则电势能增加

29. 两个等量同种电荷固定于光滑水平面上，其连线的中垂线上有 A 、 B 、 C 三点，如图所示。一个电荷量为 2 C 、质量为 1 kg 的小物块从该水平面内的 C 点静止释放，其运动的 v−t 图象如图所示，其中 B 点处为整条图线切线斜率最大的位置（图中标出了该切线）。则下列说法正确的是
A. 由 C 到 A 的过程中，电势逐渐升高
B. A 、 B 两点电势差 UAB=−5 V
C. 由 C 到 A 的过程中，物块的电势能先减小后变大
D. B 为中垂线上电场强度最大的点，其电场强度 E=1 V/m

30. 某电场的部分电场线如图中实线所示，A 、 B 是一带电粒子仅在电场力作用下运动轨迹（图中虚线）上的两点，下列说法中正确的是
A. 粒子一定是从 B 点向 A 点运动
B. 电场中 A 点的电势低于 B 点的电势
C. 粒子在 A 点的电势能小于它在 B 点的电势能
D. 粒子在 A 点的加速度小于它在 B 点的加速度
答案
第一部分
1. A
【解析】离子在电场中加速：Uq=12mv2，解得 v=2Uqm；
在磁场中偏转，qvB=mv2R，R=mvqB=1B2Umq，D=2R；
可知 D1:D2=1q1:1q2=2:1，故A正确。
2. A
【解析】设粒子从 A 到 B 的时间为 t，粒子在 B 点时，竖直方向的分速度为 vy，由类平抛运动的规律可得 L=v0t，d=vy2t，又 v0:vy=1:2，可得 d:L=1:1，选项A正确，B、C、D错误。
3. C
【解析】电子在金属板间运动，只受电场力作用，那么，电子做类平抛运动，电子在 MN 方向做匀速运动；金属板板长不变，故初速度越大，运动时间越短；那么，要使 t2v1，故C正确，ABD错误。
4. A
5. C
6. A
7. C
【解析】带电粒子的轨迹向下弯曲，则带电粒子所受的电场力沿电场线切线向下，则知带电粒子带正电，故A错误；
粒子由 M 点运动到 N 点，相当于顺着电场线的方向运动，粒子带正电，电场力做正功，动能增大，速度也增大，故B错误，C正确；
电场线的疏密表示场强大小，由图知粒子在 M 点的场强小于 N 点的场强，粒子在 M 点受到的电场力小于在 N 点受到的电场力，故D错误。
8. D
【解析】由带电粒子未与下板接触，可知粒子向下做的是减速运动，故电场力向上；因粒子的电性与电场的方向都不知道，所以两个都不能判定，故ABC错误；粒子由 M 到 N 电场力做负功，动能减少，电势能增加，故 M 点的电势能小于 N 点的电势能，故D正确。
9. B
【解析】粒子轨迹恰好相切，由对称性可知，切点为矩形的几何中心，由 h2=12qEmt2，s2=v0t 可得，v0=s2qEmh。
10. D
11. B
【解析】电子离开回旋加速器时满足 evB=mvm2R，解得最大速度 vm=eBRm，最大动能 Ekm=12mvm2=e2B2R22m，A不符合题意，B符合题意；电子在狭缝中运动的加速度为 a=Uemd，加速时间为 t1=vma=dBRU，C不符合题意；由上述分析可知增大 D 形金属盒的半径，电子获得的最大动能增大，D不符合题意。
12. C
【解析】粒子在电场中做类平抛运动，水平方向 x=v0t，竖直方向 y=12Eqmt2，
由 tan45∘=yx 可得 t=2mv0Eq，
故A错误；
由于 vy=Eqmt=2v0，
故粒子速度大小为 v=v02+vy2=5v0，
故B错误；
由几何关系可知，到 P 点的距离为 L=2v0t=22mv02Eq，
故C正确；
由于平抛推论可知，tanα=2tanβ，可知速度正切 tanα=2tan45∘=2>tan60∘，
可知速度方向与竖直方向的夹角小于 30∘，故D错误。
13. A
14. C
15. A
16. C
【解析】根据两个固定的等量异种点电荷所形成电场的等势面的特点可得，该图中的等势面中，正电荷在上方，负电荷在下方；从粒子运动轨迹看出，轨迹向上弯曲，可知带电粒子受到了向上的力的作用，所以粒子带负电，故A错误；
在电场中等势面与电场线是垂直的，由图可知，b 、 d 两点弯曲的方向不同，则过 b 、 d 两点，与 −5 V 的等势面垂直的电场线的方向是不同的，所以 b 、 d 两点电场强度是不同的，故B错误；
粒子从 a→b→c 过程中，电场力做负功，c→d→e 过程中，电场力做正功。粒子在静电场中电场力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，动能先减小后增大，故C正确；
粒子从 a→b→c 过程中，电场力做负功，电势能增大，D错误。
17. D
18. D
【解析】由运动轨迹如图可知，a 、 b 做曲线运动，由于电场线方向未知，故 a 、 b 电性不能确定，故A错误；
根据 a 、 b 两粒子做曲线运动轨迹弯曲程度及电场线的疏密可知，b 所处的电场线变密，电场强度变强，所受的电场力在增大，加速度在增大；a 所处的电场线变疏，电场强度变弱，所受的电场力在减小，加速度在减小，故B错误；
根据图知 a 、 b 两粒子的电场力、速度的夹角为锐角，电场力对电荷做正功，电势能减小，动能增加，故C错误；故D正确。
19. C
20. B
21. A
第二部分
22. A， D
【解析】A选项：粒子在电场中做匀加速直线运动，对全过程列出动能定理可得：绕行 n 圈后回到 A 板时获得的总动能为：Ek总=nqU，故A正确；
B选项：在粒子绕行的整个过程中，若 A 板电势始终保持为 +U，粒子再次经过电场时所受电场力方向与运动方向相反，粒子被减速，就不能持续加速，故B错误；
C选项：粒子始终做半径为 R 的匀速圆周运动，由于粒子经过电场后其速度 v 变大，根据周期公式 T=2πRv 可得，粒子的运动周期 T 变小，故C错误；
D选项：设粒子在电场中加速 n 圈后的速度大小为 vn，根据动能定理有：nqU=12mvn2−0。解得：vn=2nqUm，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有：qvnBn=mvn2R。解得：Bn=1R2nmUq，故D正确。
23. A， D
24. B， C
【解析】选项A：由侧向位移 y=12at2=qE2mLv2，可知运动轨迹与带电量有关，故A错误；
B选项：微滴在电场中做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，运动时间 t=Lv，与电场强度无关，故B正确；
C选项：由侧向位移 y=12at2=qE2mLv2，可知减小板间电场强度，侧向位移变小，纸上的字体缩小，故C正确；
D选项：由侧向位移 y=12at2=qE2mLv2，可知增大墨滴带电量可使纸上的字体放大一些，故D错误；
故选BC。
25. A， C
【解析】俯视该装置如下图：
依题：越靠近 B，电场线越密集，电场越强，空气越容易被电离，故A正确；
在向 A 运动过程中，电场在减弱，因而加速度在减小，故作变加速运动，故B错误；
运动过程中，由 B 可知：水平方向加速度减小，竖直加速度不变，所以总的加速度时刻在变，因而轨迹为拋物线，故C正确；
该过程中，电场力作正功，电势能减小，故D错误。
26. A， C
27. B， C
【解析】由于电场力平行于电场线，再由曲线运动受力指向凹侧，可知电荷 q 受力向左与 Q 之间为引力，即 Q 与 q 是异种电荷，故A错误；
带电粒子由 a 到 b 过程受力与运动方向夹角为钝角，所以电场力做负功，粒子动能减小，速度减小，电热能增大；电场线疏密可表示电场强度大小，所以 Ea>Eb，加速度 a=F合m=Eqm，所以 aa28. B， D
29. B， D
【解析】据两个等量的同种正电荷，其连线中垂线上电场强度方向由 O 点沿中垂线指向外侧，故由 C 点到 A 点的过程中电势逐渐减小，故选项A错误；
根据 v−t 图可知 A 、 B 两点的速度，再根据动能定理得电场力做的功：WAB=12mB2−12mvA2=−10 J，故 A 、 B 两点的电势差 UAB=WABq=−5 V，故选项B正确；
由 C 点到 A 点的过程中，根据 v−t 图可知带电粒子的速度增大，电场力做正功，电势能减小，故选项C错误；
根据 v−t 图可知带电粒子在 B 点的加速度最大为 a=ΔvΔt=2 m/s2，所受的电场力最大为 2 N，根据 E=Fq 知 B 点的场强最大为 1 N/C，故选项D正确。
30. B， C