11版高中物理全程學習方略配套課件：1.5勻強電場中電勢差與電場強度的關系示波管原理（教科版選修31）

1、1.下列單位與V/m相當?shù)氖? )A.N/C B.C/N C.C/m D.J/(Cm)【解析】選A、D.各種單位之間的聯(lián)系可根據(jù)物理學中相關公式進行推導.電場強度E= 、E= ，因此電場強度的兩個單位V/m、N/C相當，A正確；根據(jù)功的公式W=Fs和場強公式E= 可推得單位J/(Cm)與V/m也相當，D正確.2.（2010榆林高二檢測）下列公式中，既適用于點電荷產(chǎn)生的靜電場，也適用于勻強電場的有( )場強E= 場強E= 場強E=電場力做功W=qUA. B. C. D.【解析】選D.場強E= 是場強定義式，適用于任何電場；E= 適用于勻強電場；E= 是點電荷場強的決定式，適用于真空中的點電荷；電

2、場力的功W=qU是定義式，適用于一切電場，故D正確，A、B、C錯誤.3.關于帶電粒子（不計重力）在勻強電場中的運動情況，下列說法中正確的是( )A.一定做勻變速運動B.不可能做勻減速運動C.一定做曲線運動D.可能做勻變速直線運動，不可能做勻變速曲線運動【解析】選A.帶電粒子在勻強電場中受恒定合外力（電場力）作用，一定做勻變速運動，初速度與合外力共線時，做直線運動，不共線時做曲線運動，A對，B、C、D錯.4.一臺正常工作的示波管，突然發(fā)現(xiàn)熒光屏上畫面的高度縮小，則產(chǎn)生故障的原因可能是( )A.加速電壓突然變大B.加速電壓突然變小C.偏轉(zhuǎn)電壓突然變大D.偏轉(zhuǎn)電壓突然變小【解析】選A、D.若加速電壓

3、為U1,偏轉(zhuǎn)電壓為U2，則在加速電場中qU1= ,在偏轉(zhuǎn)電場中a= ,L=v0t,y= ,所以 ，畫面高度縮小，說明粒子的最大偏轉(zhuǎn)位移減小，由上式分析可得,可能是加速電壓U1增大，也可能是偏轉(zhuǎn)電壓U2減小，A、D正確.5.如圖所示為一真空示波管，電子從燈絲K發(fā)出（初速度不計），經(jīng)燈絲與A板間的加速電壓U1加速，從A板中心孔沿中心線KO射出，然后進入兩塊平行金屬板M、N形成的偏轉(zhuǎn)電場中（偏轉(zhuǎn)電場可視為勻強電場），電子進入M、N間電場時的速度與電場方向垂直，電子經(jīng)過電場后打在熒光屏上的P點.已知加速電壓為U1，M、N兩板間的電壓為U2，兩板間的距離為d，板長為L1，板右端到熒光屏的距離為L2，電子

4、的質(zhì)量為m，電荷量為e.求：（1）電子穿過A板時的速度大?。唬?）電子從偏轉(zhuǎn)電場射出時的側(cè)移量.【解析】（1）設電子經(jīng)電壓U1加速后的速度為v0，根據(jù)動能定理得：eU1= ，解得：v0= .（2）電子以速度v0進入偏轉(zhuǎn)電場后，垂直于電場方向做勻速直線運動，沿電場方向做初速度為零的勻加速直線運動.設偏轉(zhuǎn)電場的電場強度為E，電子在偏轉(zhuǎn)電場運動的時間為t1，電子的加速度為a，離開偏轉(zhuǎn)電場時相對于原運動方向的側(cè)移量為y1，根據(jù)牛頓第二定律和運動學公式得：F=eE，E= ，答案：（1） （2）【典例1】（2010安徽高考）如圖所示，在xOy平面內(nèi)有一個以O為圓心、半徑R=0.1 m的圓，P為圓周上的一點

5、，O、P兩點連線與x軸正方向的夾角為.若空間存在沿y軸負方向的勻強電場，場強大小E=100 V/m，則O、P兩點的電勢差可表示為( )OP=-10 sin (V)OP=10 sin (V)OP=-10 cos (V)OP=10 cos (V)【思路點撥】解答本題時可按以下思路分析：【自主解答】選A.由題圖可知勻強電場的方向是沿y軸負方向的.沿著電場線的方向電勢是降低的，所以P點的電勢高于O點的電勢，O、P兩點的電勢差UOP為負值.根據(jù)電勢差與場強的關系UOP=-Ed=-ER sin =-10sin (V),所以A正確.【變式訓練】a、b、c、d是勻強電場中的四個點，它們正好是一個矩形的四個頂點

6、.電場線與矩形所在平面平行.已知a點的電勢為 20 V，b點的電勢為24 V，d點的電勢為4 V，如圖所示，由此可知c點的電勢為( )A.4 V B.8 V C.12 V D.24 V【解析】選B.解法一：沿勻強電場中的電場線，電勢應均勻變化，如圖，連接bd兩點，并將連線五等分，則每一等分的兩端點間電勢差為4 V，則各點電勢如圖所示，連接a點與bd上20 V的點，連線為一條等勢線，根據(jù)勻強電場的等勢線相互平行的規(guī)律，過c點作等勢線的平行線，線上所有點的電勢應與c點電勢相等，用幾何關系證明得：該線過電勢為8 V的點，故c點電勢為8 V.解法二：由公式U=Ed可知，在勻強電場中相互平行的兩線段，端

7、點所對應的電勢差之比恰好等于兩線段長度之比.則由圖知abdc，必有Uab/Udc=ab/dc=1/1，故（20-24） V=（4- c） V，則 c=8 V.【典例2】如圖所示，電子由靜止開始從A板向B板運動，到達B板的速度為v,保持兩板間的電壓不變，則A.當減小兩板間的距離時，速度v增大B.當減小兩板間的距離時，速度v減小C.當減小兩板間的距離時，速度v不變D.當減小兩板間的距離時，電子在兩板間運動的時間變長【思路點撥】解答本題需把握以下三點：【標準解答】選C.由動能定理得eU= mv2，當改變兩極板間的距離時，U不變，v就不變，故選項A、B錯誤，C正確.粒子做初速度為零的勻加速直線運動，

8、即t= ，當d減小時，v不變，電子在兩極板間運動的時間變短，故選項D錯誤.【變式訓練】如圖所示，電量和質(zhì)量都相同的帶正電粒子以不同的初速度通過A、B兩板間的加速電場后飛出，不計重力的作用，則( )A.它們通過加速電場所需的時間相等B.它們通過加速電場過程中動能的增量相等C.它們通過加速電場過程中速度的增量相等D.它們通過加速電場過程中電勢能的減少量相等【解析】選B、D.由于電量和質(zhì)量相等，因此產(chǎn)生的加速度相等，初速度越大的帶電粒子經(jīng)過電場所用時間越短，A錯誤；加速時間越短，則速度的變化量越小, C錯誤；由于電場力做功W=qU與初速度及時間無關，因此電場力對各帶電粒子做功相等，則它們通過加速電場

9、的過程中電勢能的減少量相等，動能增加量也相等，B、D正確.【典例3】一束電子流在經(jīng)U=5 000 V的加速電場加速后,在距兩極板等距處垂直進入平行板間的勻強電場,如圖所示,若兩板間距d=1.0 cm,板長l=5.0 cm,那么,要使電子能從平行板間飛出,兩個極板上最多能加多大電壓?【思路點撥】求解此題應注意以下三點:【標準解答】設極板間電壓為U時,電子能飛離平行板間的偏轉(zhuǎn)電場.加速過程,由動能定理得: . 進入偏轉(zhuǎn)電場,電子在平行于板面的方向上做勻速運動:l=v0t. 在垂直于板面的方向做勻加速直線運動,加速度:a= , 偏轉(zhuǎn)距離:y= at2, 能飛出的條件為:y . 解式得:U V=400

10、 V.【變式訓練】當水平放置的兩極板間的電壓多大時，電子正好打在極板長度的正中央？【解析】設極板間電壓為U時,電子正好打在極板長度的正中央,則電子在偏轉(zhuǎn)電場中的運動時間 電子在垂直板方向的加速度 電子的偏移距離y= 聯(lián)立得U= V=1.6103 V.答案:1.6103 V【典例4】如圖所示，A、B、C、D是電場中的四個點，D是BC的中點，A、B、C構(gòu)成一直角三角形，AB=L，電場線與三角形所在的平面平行，已知A點的電勢為5 V，B點的電勢為-5 V，C點的電勢為15 V，據(jù)此可以判斷A.場強方向由C指向BB.場強方向垂直AD連線指向BC.場強大小 V/mD.場強大小 V/m【思路點撥】解答本題

11、需把握以下兩點：【標準解答】選B、D.根據(jù)B、C點的電勢可以確定其中點D的電勢為5 V，A、D的連線為一條等勢線，電場線與等勢面垂直，且由高等勢面指向低等勢面，故場強方向垂直AD連線指向B，A錯誤，B正確；勻強電場的場強E= ，其中UAB=10 V,d=Lcos30,解得E= V/m,C錯誤，D正確.1.(2010全國高考)關于靜電場，下列結(jié)論普遍成立的是( )A.電場強度大的地方電勢高，電場強度小的地方電勢低B.電場中任意兩點之間的電勢差只與這兩點的場強有關C.在正電荷或負電荷產(chǎn)生的靜電場中，場強方向都指向電勢降低最快的方向D.將正點電荷從場強為零的一點移動到場強為零的另一點，電場力做功為零

12、【解析】選C.在正電荷的電場中，離正電荷近，電場強度大，電勢高，離正電荷遠，電場強度小，電勢低；而在負電荷的電場中，離負電荷近，電場強度大，電勢低，離負電荷遠，電場強度小，電勢高，錯誤；電勢差的大小取決于電場線方向上兩點間距離和電場強度，所以B錯誤；沿電場方向電勢降低，而且速度最快，正確；場強為零，電勢不一定為零，電場中肯定存在場強都為零、電勢又不相等的兩個點，在這樣的兩個點之間移動電荷，電場力將做功，所以錯誤.2.（2010泰安高二檢測）示波管是示波器的核心部件，它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，如圖所示.如果在熒光屏上P點出現(xiàn)亮斑，那么示波管中的( )A.極板X應帶正電B.極板X應帶正電C

13、.極板Y應帶正電D.極板Y應帶正電【解析】A、C.由題意電子偏到XOY的區(qū)域，則在偏轉(zhuǎn)電極YY上應向右上運動，故Y板帶正電，C正確，D錯誤；在偏轉(zhuǎn)電極XX上應向右方運動，故X板帶正電，A正確，B錯誤.3.（2010江蘇高考）空間有一沿x軸對稱分布的電場，其電場強度E隨x變化的圖像如圖所示.下列說法中正確的是( )點的電勢最低2點的電勢最高1和-x1兩點的電勢相等1和x3兩點的電勢相等【解析】選C.在x0的區(qū)域內(nèi)存在沿x軸指向正方向的電場，在xsBsA,且s=v0t,因v0相同，故tCtBtA,選項A錯；在豎直方向H= at2且相等，所以aAaBaC ,故B正確；因而落在C處的粒子帶正電，落在B

14、處的粒子不帶電，落在A處的粒子帶負電，故D錯；由動能定理，三種粒子到達正極板時動能EkAEkBEkC,故C錯.7.一束質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子以平行于兩極板的速度v0進入勻強電場.如圖所示.如果兩極板間電壓為U，兩極板間的距離為d，板長為L.設粒子束不會擊中極板，則粒子從進入電場到飛出極板時電勢能的變化量為多少？（粒子的重力忽略不計）【解析】水平方向粒子做勻速運動，則運動時間 豎直方向粒子做勻加速運動，則側(cè)移量y= at2 且 由得則電場力做功W=qEy=q由動能定理得電勢能減少了 答案：減少了 8.如圖所示,在一塊足夠大的鉛板A的右側(cè)固定著一小塊放射源P,P向各個方向放射出電子,速率為107 m/s.在A板右方距A為2 cm處放置一個與A平行的金屬板B,在B、A之間加上直流電壓.板間的勻強電場場強E=3.64104 N/C,方向水平向左.已知電子質(zhì)量m=9.110-31 kg、電荷量e=1.610-19 C,求電子打在B板上的范圍.【解析】電子離開放射源后做勻變速運動.初速度垂直板的電子直接沿電場線運動到