【题目】用电子加速器产生的高能电子束照射可使一些物质产生物理、化学和生物学效应，其中电子束焊接是发展最快、应用最广泛的一种电子束加工技术。电子束加工的特点是功率大，能在瞬间将能量传给工件，而且电子束的能量和位置可以用电磁场精确和迅速地调节，实现计算机控制。图甲是电子束加工工件的示意图，电子枪产生热电子后被高压电源加速，经聚焦系统会聚成很细的电子束，打在工件上产生高压力和强能量，对工件进行加工。图乙是电子加速系统，K是与金属板M距离很近的灯丝，电源E1给K加热可以产生初速度不计的热电子，N为金属网，M、N接在输出电压恒为U的高压电源E2上，M、N之间的电场近似为匀强电场，系统放置在真空环境中，通过控制系统排走工件上的多余电子，保证N与工件之间无电压，正常工作时，若单位时间内从K发出的电子数为n，经M、N之间的电场加速后大多数电子从金属网的小孔射出，少部分电子打到金属网丝上被吸收，从而形成回路电流，电流表的示数稳定为I。已知电子的质量为m、电量为e，不计电子所受的重力和电子之间的相互作用。
(1)求单位时间内被金属网N吸收的电子数
;
(2)若金属网N吸收电子的动能全部转化为内能，试证明其发热功率P=IU;
(3)a.电子在聚焦时运动方向改变很小，可认为垂直打到工件上时的速度与从N中射出时的速度相同，并假设电子打在工件上被工件全部吸收不反弹。求电子束打到工件表面时对工件的作用力大小；并说明为增大这个作用力，可采取的合理可行的措施(至少说出两种方法);
b.已知MN两板间的距离为d,设在两板之间与M相距x到
的空间内(
足够小)电子数为
，求
与x的关系式。
【答案】(1) 
(2) 
(3)a. 
b. 
【解析】（1）
，得
；
（2）根据动能定理Ue=
，△t时间内，电子总动能为E总=NEk=
△tUe=UI△t，全部转化为内能，
故发热功率
；
（3）a．根据动能定理Ek= 
，求得电子速度
，
单位时间内从N中射出的电子数为n-
，
则△t时间内打在工件上的电子数为（n-
）△t，
根据动量定理（n-
）△t mv=F△t，
解得F=（n-
）mv=（n-
）
=
；
为增大作用力F，可增大灯丝的功率，增加单位时间内产生的电子数n；也可以增大加速电压U。
b．设电子从与M板相距x运动到x+△x的时间为t，由于△x 足够小，可以认为该过程内电子速度不变，则
， 
，求得
，
t时间内，从与M板相距x运动到x+△x的电子数，△N=nt，
故
；
提分百分百检测卷单元期末测试卷系列答案科目：高中物理 来源： 题型：
【题目】如图甲所示直线是一条电场线，A、B是该线上的两点。一正电荷由A点以一定初速度沿电场线从A运动到B，运动过程中的v-t图线如图乙所示，则下列说法中正确的是（ ）
A. 该电场是非匀强电场
B. A、B两点的电势相比一定是φA＜φB
C. A、B两点的场强大小相比一定是EA＜EB
D. 该电荷在两点的电势能大小相比一定是EpA＞EpB
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【题目】如图为一简谐横波在t=0 s时刻的波形图，P是平衡位置为x=1 m处的质点，此刻P点振动方向沿y轴正方向，并经过0.2 s完成了一次全振动；Q是平衡位置为x= 4 m处的质点。则________。
A．该波沿x轴正方向传播
B．t= 0.1 s时质点P的速度正在减小
C．t=0.05 s时，质点Q的加速度为0，速度为正向最大
D．从t=0.10 s到t=0.15 s，该波沿x轴传播的距离是2 m
E．从t=0.10 s到t=0.20 s，质点P通过的路程等于20 cm
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【题目】某实验小组要测量某一迭层电池的电动势（约为9V）和内电阻（小于1Ω）。可供选择的器材如下：
A．迭层电池的电动势（约为9V，内电阻小于1Ω）
B．电流表A（量程3A）
C．电压表V（量程为4V，内阻约为6kΩ）
D．电阻箱R1（0～99999.9Ω，额定功率小于10W）
E．电阻箱R2（0～9999.9Ω，额定功率小于10W）
F．定值电阻R0（阻值为1.0Ω）
G．滑动变阻器R（0～20Ω，额定电流2A）
H．开关S、导线若干
⑴小组同学根据上面提供的实验器材，需要把量程为4V的电压表接一固定的电阻（用电阻箱代替），改装成量程为12V的电压表，改装电压表量程的实验电路如图甲所示，则电阻箱应选 ____（填写器材前面的字母标号）。
⑵在⑴中为了使电阻箱取得合适阻值，小组同学按照下列步骤进行操作：
①把滑动变阻器滑片移到最右端，将电阻箱阻值调到0
②闭合开关S，把滑动变阻器滑片P滑到适当位置，使电压表读数为3 V
③然后保持滑片P不动，调节电阻箱阻值为适当值，使电压表读数为_______V
④保持电压表和电阻箱串联，撤去其它线路，即得量程为12V的电压表。
⑶小组同学用上述扩大量程后的电压表（表盘没变），利用如图乙所示实验电路来测量迭层电池的电动势和内电阻。改变滑动变阻器R的阻值，得到多组电压表示数U和对应的电流表示数I，并作出U—I图象如图丙所示，根据图象可求出此电池的电动势为___V，内电阻为____Ω。
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【题目】基于人的指纹具有终身不变性和唯一性的特点，发明了指纹识别技术。目前许多国产手机都有指纹解锁功能，常用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示。指纹的凸起部分叫“嵴”，凹下部分叫“峪”。传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和正对的皮肤表面部分形成大量的小电容器，这样在嵴处和峪处形成的电容器的电容大小不同。此时传感器给所有的电容器充电后达到某一电压值，然后电容器放电，电容值小的电容器放电较快，根据放电快慢的不同，就可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹图像数据。根据文中信息，下列说法正确的是 （ ）
A. 在峪处形成的电容器电容较大
B. 充电后在嵴处形成的电容器的电荷量大
C. 在峪处形成的电容器放电较慢
D. 潮湿的手指头对指纹识别绝对没有影响
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【题目】如图所示，MN为半圆形玻璃砖的对称轴．O为玻璃砖圆心，某同学在与MN平行的直线上插上两根大头针P1、P2，在MN上插大头针P3，从P3一侧透过玻璃砖观察P1、P2的像，调整P3位置使P3能同时挡住P1、P2的像，确定了的P3位置如图所示，他测得玻璃砖直径D＝8 cm，P1、P2连线与MN之间的距离d1＝2 cm，P3到O的距离d2＝6.92 cm。取
＝1.73。求该玻璃砖的折射率。
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【题目】如图所示区域内存在匀强磁场，磁场的边界由x轴和y＝2sin（
x）曲线围成(x≤2 m)，现把一边长L＝2 m的正方形单匝线框以水平速度v＝10 m/s匀速地拉过该磁场区，磁场区的磁感应强度为0.4 T，线框电阻R＝0.5 Ω，不计一切摩擦阻力，则( )
A. 水平拉力F的最大值为8 N
B. 拉力F的最大功率为12.8 W
C. 拉力F要做25.6 J的功才能让线框通过此磁场区
D. 拉力F要做12.8 J的功才能让线框通过此磁场区
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【题目】竖直平面内存在着如图甲所示管道，虚线左侧管道水平，虚线右侧管道是半径R=1m的半圆形，管道截面是不闭合的圆，管道半圆形部分处在竖直向上的匀强电场中，电场强度E=4×103V/m。小球a、b、c的半径略小于管道内径，b、c球用长
的绝缘细轻杆连接，开始时c静止于管道水平部分右端P点处，在M点处的a球在水平推力F的作用下由静止向右运动，当F减到零时恰好与b发生了弹性碰撞，F-t的变化图像如图乙所示，且满足
。已知三个小球均可看做质点且ma=0.25kg，mb=0.2kg，mc=0.05kg，小球c带q=5×10-4C的正电荷，其他小球不带电，不计一切摩擦，g=10m/s2，求
(1)小球a与b发生碰撞时的速度v0；
(2)小球c运动到Q点时的速度v；
(3)从小球c开始运动到速度减为零的过程中，小球c电势能的增加量。
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【题目】如图甲所示，静止在水平面上的等边三角形金属闭合线框，匝数n=10，总电阻
，边长L=0.3m，处在两个半径均为r=0.1m的圆形匀强磁场中，线框顶点与右侧圆心重合，线框底边与左侧圆直径重合，磁感应强度
垂直水平面向外， 
垂直水平面向里， 
随时间t的变化如图乙所示，线框一直处于静止状态，计算过程中近似取
。下列说法正确的是（ ）
A. t=0时刻穿过线框的磁通量为0.5Wb
B. t=0.2s时刻线框中感应电动势为1.5V
C. 
内通过线框横截面的电荷量为0.18C
D. 线框具有向左的运动趋势
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