《2022-2023學(xué)年高中物理 第1章 靜電場 第5節(jié) 勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系示波管原理練習(xí) 教科版選修3-1》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2022-2023學(xué)年高中物理 第1章 靜電場 第5節(jié) 勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系示波管原理練習(xí) 教科版選修3-1（8頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2022-2023學(xué)年高中物理 第1章 靜電場 第5節(jié) 勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系示波管原理練習(xí) 教科版選修3-11在勻強(qiáng)電場中，兩點(diǎn)間的電勢差等于場強(qiáng)與這兩點(diǎn)間沿電場線方向的距離的乘積，即UEd.公式也可寫成E.公式UEd或E中d必須是沿電場線方向的距離，且公式只適用勻強(qiáng)電場，對于非勻強(qiáng)電場可作定性分析2由公式E可以看出場強(qiáng)在數(shù)值上等于沿場強(qiáng)方向上每單位距離上的電勢差3對公式E的理解，下列說法正確的是()A此公式適用于計(jì)算任何電場中a、b兩點(diǎn)間的電勢差Ba點(diǎn)和b點(diǎn)間距離越大，則這兩點(diǎn)的電勢差越大C公式中的d是指a點(diǎn)和b點(diǎn)之間的距離D公式中的d是a、b兩個(gè)等勢面間的垂直距離答案D解析公式

2、E，僅適用于勻強(qiáng)電場，所以A錯(cuò)；公式中的d是指a、b兩點(diǎn)沿電場線方向的距離，即a、b兩等勢面之間的垂直距離所以B、C均錯(cuò)，D對4下列關(guān)于勻強(qiáng)電場中的場強(qiáng)和電勢差的關(guān)系，正確的說法是()A任意兩點(diǎn)間的電勢差，等于場強(qiáng)和這兩點(diǎn)間距離的乘積B沿電場線方向，任何相同距離上電勢降落必相等C電勢減小的方向必是場強(qiáng)方向D在相同距離的兩點(diǎn)上，電勢差大的，其場強(qiáng)也大答案B解析本題的關(guān)鍵是理解勻強(qiáng)電場中場強(qiáng)與電勢差的關(guān)系，公式E中，“d”是沿場強(qiáng)方向上兩點(diǎn)的距離，由此很容易判斷出A錯(cuò)；D錯(cuò)，B項(xiàng)正確場強(qiáng)的方向是電勢降低“最快的”方向而不是指電勢降低的方向，故C項(xiàng)錯(cuò)誤5.如圖1所示，在勻強(qiáng)電場E中，一帶電粒子q的初

3、速度v0恰與電場線方向相同，則帶電粒子q在開始運(yùn)動(dòng)后，將()圖1A沿電場線方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B沿電場線方向做變加速直線運(yùn)動(dòng)C沿電場線方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng)D偏離電場線方向做曲線運(yùn)動(dòng)答案C解析在勻強(qiáng)電場E中，帶電粒子所受電場力為恒力帶電粒子受到與運(yùn)動(dòng)方向相反的恒定的電場力作用，產(chǎn)生與運(yùn)動(dòng)方向相反的恒定的加速度，因此，帶電粒子q在開始運(yùn)動(dòng)后，將沿電場線做勻減速直線運(yùn)動(dòng)6兩平行金屬板相距為d，電勢差為U，一電子質(zhì)量為m，電荷量為e，從O點(diǎn)沿垂直于極板的方向射出，最遠(yuǎn)到達(dá)A點(diǎn)，然后返回，如圖2所示，OAh，此電子具有的初動(dòng)能是()圖2ABedUhCD答案D解析電子從O點(diǎn)到A點(diǎn)，因受電場力作用，速度逐漸

4、減小根據(jù)題意和圖示判斷，電子僅受電場力，不計(jì)重力這樣，我們可以用能量守恒定律來研究問題即mveUOA.因E，UOAEh，故mv.所以D正確7如圖3所示，帶電粒子進(jìn)入勻強(qiáng)電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)，U、d、L、m、q、v0已知請完成下列填空圖3(1)穿越時(shí)間：_.(2)末速度：_.(3)側(cè)向位移：_，對于不同的帶電粒子若以相同的速度射入，則y與_成正比；若以相同的動(dòng)能射入，則y與_成正比；若經(jīng)相同的電壓U0加速后射入，則y，與m、q無關(guān)，隨加速電壓的增大而_，隨偏轉(zhuǎn)電壓的增大而_(4)偏轉(zhuǎn)角正切：_(從電場出來時(shí)粒子速度方向的反向延長線必然過水平位移的_)答案(1)(2)(3)帶電粒子的比荷粒子的電荷量

5、減小增大(4)中點(diǎn)解析粒子從偏轉(zhuǎn)電場射出的偏轉(zhuǎn)距離yat2()2.作粒子速度的反向延長線設(shè)交水平位移所在直線于O點(diǎn)，O到右邊緣距離x，則x.可知，粒子從偏轉(zhuǎn)電場中射出時(shí)，就好像從極板間的中央處沿直線射出一樣(經(jīng)常直接用于計(jì)算中，可簡化計(jì)算過程)【概念規(guī)律練】知識點(diǎn)一對公式UEd的理解1下列關(guān)于勻強(qiáng)電場中場強(qiáng)和電勢差的關(guān)系，正確的說法是()A任意兩點(diǎn)之間的電勢差，等于場強(qiáng)和這兩點(diǎn)間距離的乘積B在任何方向上，若兩點(diǎn)間距離相等，則它們之間電勢差就相等C沿著電場線方向，任何相同距離上的電勢降落必定相等D電勢降落的方向必定是電場強(qiáng)度的方向答案C解析勻強(qiáng)電場中電勢差與場強(qiáng)的關(guān)系UEd中的d是兩點(diǎn)沿電場線方

6、向的距離，并不是兩點(diǎn)間的距離，A錯(cuò)兩點(diǎn)距離相等，兩點(diǎn)沿電場線方向的距離不一定相等，B錯(cuò)由UEdELcos，可知C正確點(diǎn)評公式UEd中d可理解為電場中兩點(diǎn)等勢面之間的垂直距離，由此可得出一個(gè)結(jié)論：在勻強(qiáng)電場中，兩長度相等且相互平行的線段的端點(diǎn)間的電勢差相等2如圖4實(shí)線為某電場的電場線，虛線為等勢線，已知c為線段ab的中點(diǎn)，過a、b的等勢線的電勢分別為30V和10V則c點(diǎn)的電勢()圖4Ac20VBc20VCc20VDc的范圍無法確定答案C解析若該電場為勻強(qiáng)電場，則C點(diǎn)電勢應(yīng)為20V，但該電場ac段的場強(qiáng)大，所以相同距離上的電勢差也大，即ac段電勢降落的多，所以c20V，C正確點(diǎn)評對于非勻強(qiáng)電場，用

7、公式E可以定性分析某些問題例如等差等勢面E越大時(shí)，d越小因此可以斷定，等勢面越密的地方電場強(qiáng)度也越大知識點(diǎn)二利用UEd計(jì)算電勢差3.如圖5所示，A、B兩點(diǎn)相距10cm，E100V/m，AB與電場線方向的夾角120，求A、B兩點(diǎn)間的電勢差圖5答案5V解析A、B兩點(diǎn)在場強(qiáng)方向上的距離dAcos (180120)10cm5cm.由于B，則根據(jù)UEd得UABEd1005102V5V.4如圖6所示為一個(gè)勻強(qiáng)電場的三個(gè)等勢面A、B、C，相鄰兩等勢面之間距離為10cm，此電場的場強(qiáng)為3103V/m，若B為零電勢，求A、C的電勢圖6答案A300V，C300V或A300V，C300V解析由UEd可知，相鄰兩等勢

8、面間的電勢差的大?。簗UAB|UBC|Ed310310102V300V那么有兩種可能：(1)A300V，C300V；(2)A300V，C300V.點(diǎn)評求電場中某點(diǎn)電勢，可用該點(diǎn)與零電勢的電勢差來確定知識點(diǎn)三帶電粒子在電場中的直線運(yùn)動(dòng)5.如圖7所示，在點(diǎn)電荷Q激發(fā)的電場中有A、B兩點(diǎn)，將質(zhì)子和粒子分別從A點(diǎn)由靜止釋放到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，它們的速度大小之比為多少？圖7答案1解析設(shè)A、B兩點(diǎn)間的電勢差為U，由動(dòng)能定理得對質(zhì)子：mHvqHU對粒子：mvqU所以.點(diǎn)評電荷在勻強(qiáng)電場中做勻變速運(yùn)動(dòng)時(shí)可用動(dòng)能定理和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解，當(dāng)電荷在電場中做變加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，不能用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解，但可用動(dòng)能定理求解6一個(gè)電子(質(zhì)量

9、為9.11031kg，電荷量為1.61019C)以v04107m/s的初速度沿著勻強(qiáng)電場的電場線方向飛入勻強(qiáng)電場，已知?jiǎng)驈?qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小E2105N/C，不計(jì)重力，求：(1)電子在電場中運(yùn)動(dòng)的加速度；(2)電子進(jìn)入電場的最大距離；(3)電子進(jìn)入電場最大距離的一半時(shí)的動(dòng)能答案(1)3.51016 m/s2(2)2.28102 m(3)3.61016 J點(diǎn)評由牛頓第二定律，結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律或動(dòng)能定理求解知識點(diǎn)四帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)7.如圖8所示，電子在電勢差為U1的電場中加速后，垂直進(jìn)入電勢差為U2的偏轉(zhuǎn)電場，在滿足電子能射出的條件下，下列四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是()

10、圖8AU1變大、U2變大BU1變小、U2變大CU1變大、U2變小DU1變小、U2變小答案B解析設(shè)電子經(jīng)加速電場后獲得的速度為v0，由動(dòng)能定理得qU1設(shè)偏轉(zhuǎn)電場的極板長為L，則電子在偏轉(zhuǎn)電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t電子在偏轉(zhuǎn)電場中受電場力作用獲得的加速度a電子射出偏轉(zhuǎn)電場時(shí)，平行于電場線的速度vyat由得vy所以，tan式代入上式得tan，所以B正確點(diǎn)評帶電粒子垂直于電場線方向進(jìn)入電場，在初速度方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在垂直于初速度方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，粒子的合運(yùn)動(dòng)為類平拋運(yùn)動(dòng)【方法技巧練】一、用作圖法確定電場方向8下列圖中，a、b、c是勻強(qiáng)電場中的三個(gè)點(diǎn)，各點(diǎn)電勢a10V，b2V，c6V，a、b、

11、c三點(diǎn)在同一平面上，圖中電場強(qiáng)度的方向表示正確的是()答案D解析由題意可知：直線ab的中點(diǎn)的電勢為6V，與c點(diǎn)等勢，故應(yīng)按D圖進(jìn)行求解，電場的方向則由電勢高處指向電勢低處，D圖表示正確二、用等分法確定勻強(qiáng)電場的電勢9圖9中，A、B、C、D是勻強(qiáng)電場中一正方形的四個(gè)頂點(diǎn)已知A、B、C三點(diǎn)的電勢分別為A15V，B3V，C3V，求D點(diǎn)的電勢D.圖9答案9V解析由題意知A、C間電勢差為18V，連接A、C，并將AC線段等分為三等份，如下圖，則有E9V，F(xiàn)3V，顯然B、F兩點(diǎn)等電勢，D、E兩點(diǎn)等電勢，電勢為9V.方法總結(jié)在勻強(qiáng)電場中，兩長度相等且相互平行的線段的兩端點(diǎn)的電勢差相等，因此同一直線上相等長度的

12、線段的電勢差亦相等三、帶電粒子在交變電場中運(yùn)動(dòng)問題的分析方法10如圖10(a)所示，兩個(gè)平行金屬板P、Q豎直放置，兩板間加上如圖(b)所示的電壓t0時(shí)，Q板比P板電勢高5V，此時(shí)在兩板的正中央M點(diǎn)放一個(gè)電子，速度為零，電子在靜電力作用下運(yùn)動(dòng)，使得電子的位置和速度隨時(shí)間變化假設(shè)電子始終未與兩板相碰在0t81010s的時(shí)間內(nèi)，這個(gè)電子處于M點(diǎn)的右側(cè)、速度方向向左且大小逐漸減小的時(shí)間是()圖10A0t21010sB21010st41010sC41010st61010sD61010st81010s答案D解析0過程中電子向右做加速運(yùn)動(dòng)；過程中電子向右減速運(yùn)動(dòng)，過程中電子向左加速，T過程中電子向左減速，D

13、滿足條件方法總結(jié)解決帶電粒子在交變電場中運(yùn)動(dòng)問題的關(guān)鍵是弄清電場方向和粒子所受電場力的方向，進(jìn)而確定加速度方向和速度的變化情況1下列靜電學(xué)公式中，F(xiàn)、q、E、U、r和d分別表示電場力、電荷量、場強(qiáng)、電勢差及距離，F(xiàn)k，Ek，E，UEd，有關(guān)四個(gè)公式的說法中正確的是()A它們都只對點(diǎn)電荷或點(diǎn)電荷的電場成立B只對點(diǎn)電荷或點(diǎn)電荷電場成立，對任何電場都成立C只對點(diǎn)電荷成立，對任何電場成立，只對勻強(qiáng)電場成立D只對點(diǎn)電荷成立，對任何電場成立答案C2在一個(gè)勻強(qiáng)電場中有a、b兩點(diǎn)，相距為d，電場強(qiáng)度為E，把一個(gè)電荷量為q的負(fù)電荷由a移到b點(diǎn)時(shí)，電場力對電荷做正功W，以下說法正確的是()Aa點(diǎn)電勢比b點(diǎn)電勢低B

14、a、b兩點(diǎn)電勢差大小為UEdCa、b兩點(diǎn)電勢差大小為UD該電荷在b點(diǎn)電勢能較a點(diǎn)大答案AC3.如圖11所示，在電場中任意取一條電場線，電場線上的a、b兩點(diǎn)相距為d，則()圖11Aa點(diǎn)場強(qiáng)一定大于b點(diǎn)的場強(qiáng)Ba點(diǎn)的電勢一定高于b點(diǎn)的電勢Ca、b兩點(diǎn)間的電勢差一定等于Ed(E為a點(diǎn)的場強(qiáng))Da、b兩點(diǎn)間的電勢差等于單位正電荷由a點(diǎn)沿任意路徑移動(dòng)到b點(diǎn)的過程中電場力所做的功答案BD解析沿場強(qiáng)方向電勢降低，B項(xiàng)對；場強(qiáng)方向不能表示場強(qiáng)大小，A項(xiàng)錯(cuò)；C項(xiàng)錯(cuò)是因?yàn)榇穗妶霾灰欢ㄊ莿驈?qiáng)電場；D項(xiàng)是電勢差的定義，正確4.如圖12所示的勻強(qiáng)電場E的區(qū)域內(nèi)，由A、B、C、D、A、B、C、D作為頂點(diǎn)構(gòu)成一正方體空間，

15、電場方向與面ABCD垂直下列說法正確的是()圖12AAD兩點(diǎn)間電勢差UAD與AA兩點(diǎn)間電勢差UAA相等B. 帶正電的粒子從A點(diǎn)沿路徑ADD移到D點(diǎn)，電場力做正功C.帶負(fù)電的粒了從A點(diǎn)沿路徑ADD移到D點(diǎn)，電場勢能減少D.同一帶電粒子從A點(diǎn)移到C點(diǎn)，沿對角線AC與沿ABBC電場力做功相同答案BD5.如圖13所示，在xOy平面內(nèi)有一個(gè)以O(shè)為圓心、半徑R0.1m的圓，P為圓周上的一點(diǎn)，O、P兩點(diǎn)連線與x軸正方向的夾角為.若空間存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小E100V/m，則O、P兩點(diǎn)的電勢差可表示為()圖13AUOP10sin V BUOP10sin VCUOP10cos V DUOP10co

16、s V答案A解析在勻強(qiáng)電場中，UOPERsin 10sin V，故A對6.如圖14所示，在P板附近有一電子由靜止開始向Q板運(yùn)動(dòng)，則關(guān)于電子到達(dá)Q板時(shí)的速度，下列說法正確的是()圖14A兩板間距離越大，加速的時(shí)間就越長，獲得的速度就越大B兩板間距離越小，加速度就越大，獲得的速度就越大C與兩板間距離無關(guān)，僅與加速電壓有關(guān)D以上說法均不正確答案C解析電子由P到Q的過程中，靜電力做功，根據(jù)動(dòng)能定理eUmv2，得v，速度大小與U有關(guān)，與兩板間距離無關(guān)7.a、b、c、d是勻強(qiáng)電場中的四個(gè)點(diǎn)，它們正好是一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn)電場線與矩形所在的平面平行已知a點(diǎn)的電勢是20V，b點(diǎn)的電勢是24V，d點(diǎn)的電勢是4V，

17、如圖15所示由此可知，c點(diǎn)的電勢為()圖15A4VB8VC12VD24V答案B解析沿勻強(qiáng)電場中的直線，電勢應(yīng)均勻變化，如右圖所示，連接b、d兩點(diǎn)，并將連線五等分，則每一等份的兩端點(diǎn)電勢差為4V，各點(diǎn)電勢如圖所示，連接a點(diǎn)與bd上20V的點(diǎn)，連線為一條等勢線，根據(jù)勻強(qiáng)電場的等勢線相互平行的規(guī)律，過c點(diǎn)作等勢線的平行線，線上所有點(diǎn)電勢應(yīng)與c點(diǎn)電勢相等，用幾何關(guān)系證明得：該線過電勢為8V的點(diǎn)，故c點(diǎn)的電勢為8V.8.如圖16所示，有一帶電粒子貼著A板沿水平方向射入勻強(qiáng)電場，當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為U1時(shí)，帶電粒子沿軌跡從兩板正中間飛出；當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為U2時(shí)，帶電粒子沿軌跡落到B板中間；設(shè)粒子兩次射入電場的水平速度

18、相同，則兩次偏轉(zhuǎn)電壓之比為()圖16AU1U218BU1U214CU1U212DU1U211答案A解析由yat2得：U，所以U，可知A項(xiàng)正確9如圖17所示的示波管，當(dāng)兩偏轉(zhuǎn)電極XX、YY電壓為零時(shí)，電子槍發(fā)射的電子經(jīng)加速電場加速后會(huì)打在熒光屏上的正中間(圖示坐標(biāo)的O點(diǎn)，其中x軸與XX電場的場強(qiáng)方向重合，x軸正方向垂直于紙面向里，y軸與YY電場的場強(qiáng)方向重合)若要電子打在圖示坐標(biāo)的第象限，則()圖17AX、Y極接電源的正極，X、Y接電源的負(fù)極BX、Y極接電源的正極，X、Y接電源的負(fù)極CX、Y極接電源的正極，X、Y接電源的負(fù)極DX、Y極接電源的正極，X、Y接電源的負(fù)極答案D解析若要使電子打在圖示坐

19、標(biāo)的第象限，電子在x軸上向負(fù)方向偏轉(zhuǎn)，則應(yīng)使X接正極，X接負(fù)極；電子在y軸上也向負(fù)方向偏轉(zhuǎn)，則應(yīng)使Y接正極，Y接負(fù)極，所以選項(xiàng)D正確10.A、B、C為勻強(qiáng)電場中的三點(diǎn)，如圖18，A6V，B2V，C2V，試畫出勻強(qiáng)電場過A點(diǎn)的一條電場線(作圖過程要體現(xiàn)依據(jù)痕跡)圖18答案見解析解析由于BC2V，所以B、C連線即為等勢面，根據(jù)電場線與等勢面垂直，過A點(diǎn)作BC的垂線，然后再依據(jù)電場線的方向指向電勢降低的方向，便可最終確定過A點(diǎn)的電場線的位置及方向如圖下所示11.如圖19所示平行金屬帶電極板A、B間可看成勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)E1.2102V/m，極板間距離d5cm，電場中C和D點(diǎn)分別到A、B兩板的距離均為0

20、.5cm，B板接地，則：圖19(1)C和D兩點(diǎn)的電勢、兩點(diǎn)間電勢差各為多少？（2）將點(diǎn)電荷q2102C從C點(diǎn)勻速移到D點(diǎn)時(shí)外力做多少功？答案(1)5.4V0.6V4.8V(2)9.6102J解析(1)因正極板接地，故板間各點(diǎn)電勢均小于零，則UBD、UBC均大于零，由UEd得UBDEdBD1.21020.5102V0.6V，即D0.6V由于dCB5cm0.5cm4.5cm4.5102cm，所以UCBEdCB1.21024.5102V5.4VC所以UCDCD5.4V(0.6V)4.8V.(2)因?yàn)閯蛩僖苿?dòng)，外力所做的功等于電場力所做的功W外|qUCD|21024.8J9.6102J12如圖20所示

21、，A為粒子源，在A和極板B間的加速電壓為U1，在兩水平放置的平行帶電板C、D間的電壓為U2，現(xiàn)設(shè)有質(zhì)量為m，電荷量為q的質(zhì)子初速度為零，從A被加速電壓U1加速后水平進(jìn)入豎直方向的勻強(qiáng)電場，平行帶電板的極板的長度為L，兩板間的距離為d，不計(jì)帶電粒子的重力，求：圖20(1)帶電粒子在射出B板時(shí)的速度；(2)帶電粒子在C、D極板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(3)帶電粒子飛出C、D電場時(shí)在豎直方向上發(fā)生的位移y.答案(1)(2)L(3)解析(1)帶電粒子由A到B，設(shè)到B板的速度為v根據(jù)動(dòng)能定理：WEk2Ek1U1qmv2/2，v(2)粒子進(jìn)入C、D電場后水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則Lvt，tL/vL.(3)粒子在豎直方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為Eqma，EU2/d，所以a.粒子進(jìn)入C、D電場在豎直方向發(fā)生的位移yat2(L)2.