（課堂設(shè)計(jì)）高中物理 1-5勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系　示波管原理基礎(chǔ)鞏固試題 教科版選修3-1

一、單項(xiàng)選擇題1．下列說法正確的是()A．勻強(qiáng)電場(chǎng)中各處場(chǎng)強(qiáng)相等，電勢(shì)也相等B．等勢(shì)體各點(diǎn)電勢(shì)相等，場(chǎng)強(qiáng)也相等C．沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)一定越來越低D．電勢(shì)降低的方向就是電場(chǎng)線的方向答案：C2．如圖1－5－13所示，實(shí)線表示電場(chǎng)線，虛線表示等勢(shì)線，a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為φa＝－50V，φb＝－20V，則a、b連線的中點(diǎn)c的電勢(shì)φc應(yīng)為()圖1－5－13A．φc＝－35VB．φc>－35VC．φc<－35VD．無法判定解析：由題圖可知，這是一個(gè)非勻強(qiáng)電場(chǎng)，且Eb<Ea，若此電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)，則φc＝－35V．而此電場(chǎng)中Eb<Ec<Ea，即從b到c的過程中每單位距離上的電勢(shì)降低要比從c到a的過程中每單位距離上的電勢(shì)降低慢，故φc>－35V．因而正確答案為B.答案：B3.如圖1－5－14所示，在電場(chǎng)強(qiáng)度E＝2×103V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有三點(diǎn)A、M和B，AM＝4cm，MB＝3cm，AB＝5cm，且AM邊平行于電場(chǎng)線，把一電荷量q＝2×10－9C的正電荷從B移動(dòng)到M點(diǎn)，再從M點(diǎn)移動(dòng)到A點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為()圖1－5－14A．0.16×10－6JB．0.12×10－6JC．－0.16×10－6JD．－0.12×10－6J解析：B、M在同一等勢(shì)面上，電荷由B到M電場(chǎng)力不做功．由M到A電場(chǎng)力做負(fù)功．W＝qU＝q·Ed＝2×10－9×2×103×4×10－2J＝0.16×10－6J．即電場(chǎng)力做功為：－0.16×10－6J.答案：C4.兩平行金屬板相距為d，電勢(shì)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1－5－15所示，eq\x\to(OA)＝h，此電子具有的初動(dòng)能是()圖1－5－15A.eq\f(edh,U) B．edUhC.eq\f(eU,dh) D.eq\f(eUh,d)解析：電子從O點(diǎn)到A點(diǎn)，因受電場(chǎng)力作用，速度逐漸減小．根據(jù)題意和圖示判斷，電子僅受電場(chǎng)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eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eUOA.因?yàn)镋＝eq\f(U,d)，UOA＝Eh＝eq\f(Uh,d)，故eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(eUh,d).答案：D5．如圖1－5－16所示，有三個(gè)質(zhì)量相等，分別帶正電、負(fù)電和不帶電的小球，從平行板電場(chǎng)中的P點(diǎn)以相同的初速度垂直于E進(jìn)入電場(chǎng)，它們分別落在A、B、C三點(diǎn)()圖1－5－16A．落到A點(diǎn)的小球帶正電，落到B點(diǎn)的小球不帶電，落到C點(diǎn)的小球帶負(fù)電B．三小球在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等C．三小球到達(dá)正極板時(shí)動(dòng)能關(guān)系：EkA>EkB>EkCD．三小球在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度關(guān)系：aA>aB>aC解析：由圖知A的射程最遠(yuǎn)，x＝v0t，tA最大，又由h＝eq\f(1,2)at2知aA最小，aC最大，所以A正確．B、D錯(cuò)誤，由動(dòng)能定理知C錯(cuò)．答案：A二、多項(xiàng)選擇題6.如圖1－5－17所示，電子由靜止開始從A板向B板運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)B板時(shí)速度為v，保持兩板電壓不變，則()圖1－5－17A．當(dāng)增大兩板間距離時(shí)，v增大B．當(dāng)減小兩板間距離時(shí)，v減小C．當(dāng)改變兩板間距離時(shí)，v不變D．當(dāng)增大兩板間距離時(shí)，電子在兩板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間增大解析：由動(dòng)能定理得eU＝eq\f(1,2)mv2.當(dāng)改變兩極板間距離時(shí)，v不變，故C選項(xiàng)正確．粒子做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)eq\x\to(v)＝eq\f(d,t)，eq\f(v,2)＝eq\f(d,t)，即t＝eq\f(2d,v)，當(dāng)增大兩板間距離時(shí)，電子在板間運(yùn)動(dòng)時(shí)間增大，故D選項(xiàng)正確．答案：CD7.豎直放置的平行金屬板A、B連接一恒定電壓，兩個(gè)電荷M和N以相同的速率分別從極板A邊緣和兩板中間沿豎直方向進(jìn)入板間電場(chǎng)，恰好從極板B邊緣射出電場(chǎng)，如圖1－5－18所示，不考慮電荷的重力和它們之間的相互作用，下列說法正確的是()圖1－5－18A．兩電荷的電量可能相等B．兩電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等C．兩電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度相等D．兩電荷離開電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能相等解析：帶電粒子在電場(chǎng)中的類平拋運(yùn)動(dòng)可分解為沿電場(chǎng)方向的勻加速運(yùn)動(dòng)與垂直電場(chǎng)方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)，所以兩電荷在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，B項(xiàng)對(duì)．又因?yàn)閐＝eq\f(1,2)at2，a＝eq\f(qE,m)，因?yàn)槠D(zhuǎn)量d不同，故a一定不同，C項(xiàng)錯(cuò)．由a＝eq\f(qE,m)，因不知m的關(guān)系，q可能相等，也可能不相等，故A項(xiàng)正確．當(dāng)q相等時(shí)，電荷從進(jìn)入到離開，電場(chǎng)力做的功不同，由動(dòng)能定理可知，兩電荷離開電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能不同，D項(xiàng)錯(cuò)．答案：AB8.如圖1－5－19所示，三塊平行金屬板a、b、c接在電動(dòng)勢(shì)(即電壓)分別為E1和E2的電源上，已知E1<E2，在緊貼A孔右側(cè)有一帶負(fù)電的質(zhì)點(diǎn)(不計(jì)重力)，由靜止釋放后向右運(yùn)動(dòng)，穿過B孔到達(dá)P點(diǎn)，再返回A孔，則()圖1－5－19A．只將b板向右移一小段距離后，再由A孔釋放該質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)仍運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)返回B．只將b板右移稍長(zhǎng)距離后，再釋放該質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)能穿過C孔C．只將b板右移一小段距離后，再釋放該質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)將越過P點(diǎn)后返回D．若將質(zhì)點(diǎn)放在緊貼C孔左側(cè)由靜止釋放，質(zhì)點(diǎn)將能穿過A孔解析：電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做功只與電勢(shì)差和帶電粒子電荷量有關(guān)．b板移動(dòng)時(shí)，a、b間的電勢(shì)差沒有變，由動(dòng)能定理得，帶電粒子被電場(chǎng)加速運(yùn)動(dòng)到b板時(shí)的速度不變．若將b板移到P點(diǎn)，但由于b、c間的電勢(shì)差不變，且E1<E2，故不可能穿過C孔，只能在b、c板間的某一點(diǎn)速度減為零后再返回A孔．若將帶電粒子在C點(diǎn)釋放，無論a、b、c板是否平移一小段距離，只要各板不相互接觸，則b、c板間電場(chǎng)對(duì)帶電粒子做的正功，一定大于a、b板間電場(chǎng)對(duì)帶電粒子做的負(fù)功，帶電粒子運(yùn)動(dòng)到A孔時(shí)的動(dòng)能不為零，一定會(huì)穿越A孔．答案：CD9.圖1－5－20為一個(gè)示波器工作原理的示意圖，電子經(jīng)電壓為U1的加速電場(chǎng)后以速度v0垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，離開電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)量是h，兩平行板間的距離為d，電勢(shì)差U2，板長(zhǎng)L，為了提高示波管的靈敏度(每單位電壓引起的偏轉(zhuǎn)量h/U2)可采取的方法是()圖1－5－20A．增大兩板間電勢(shì)差U2B．盡可能使板長(zhǎng)L長(zhǎng)些C．盡可能使板間距離d小一些D．使加速電壓U1升高一些解析：電子的運(yùn)動(dòng)過程可分為兩個(gè)階段，即加速和偏轉(zhuǎn)．(1)加速：eU1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)(2)偏轉(zhuǎn)：L＝v0t，h＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(eU2,2md)t2綜合得：eq\f(h,U2)＝eq\f(L2,4U1d)，因此要提高靈敏度則需要：增大L或減小U1或減小d，故答案應(yīng)選B、C兩項(xiàng)．答案：BC三、非選擇題10.如圖1－5－21所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有a、b、c三點(diǎn)，eq\x\to(ab)＝5cm，eq\x\to(bc)＝12cm，其中ab沿電場(chǎng)方向，bc和電場(chǎng)方向成60°角．一個(gè)電荷量為q＝4×10－8C的正電荷從a移到b，靜電力做功為W1＝1.2×10－7J．求：圖1－5－21(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E.(2)電荷從b移到c，靜電力做的功W2.(3)a、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uac.解析：(1)設(shè)a、b間距離為d，由題設(shè)條件有W1＝qUab＝qEd，所以E＝eq\f(W1,qd)＝eq\f(1.2×10－7,4×10－8×5×10－2)V/m＝60V/m.(2)W2＝qEeq\x\to(bc)·cos60°＝4×10－8×60×12×10－2×0.5J＝1.44×10－7J.(3)電荷從a移到c靜電力做功：W＝W1＋W2，又W＝qUac，所以Uac＝eq\f(W1＋W2,q)＝eq\f(1.2×10－7＋1.44×10－7,4×10－8)V＝6.6V.答案：(1)60V/m(2)1.44×10－7J(3)6.6V11.如圖1－5－22所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形區(qū)域abcd內(nèi)存在著勻強(qiáng)電場(chǎng)．電荷量為q、動(dòng)能為Ek的帶電粒子從a點(diǎn)沿ab方向進(jìn)入電場(chǎng)，不計(jì)重力．圖1－5－22(1)若粒子從c點(diǎn)離開電場(chǎng)，求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和粒子離開電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能．(2)若粒子離開電場(chǎng)時(shí)動(dòng)能為Ek′，則電場(chǎng)強(qiáng)度為多大？解析：(1)粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，在垂直于電場(chǎng)方向：L＝v0t在平行于電場(chǎng)方向：L＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(qEt2,2m)＝eq\f(qEL2,2mv\o\al(2,0))所以E＝eq\f(4Ek,qL)，qEL＝Ekt－Ek則Ekt＝qEL＋Ek＝5Ek.(2)若粒子由bc邊離開電場(chǎng)，則L＝v0tvy＝eq\f(qE,m)t＝eq\f(qEL,mv0)由動(dòng)能定理得：Ek′－Ek＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)m(v2－veq\o\al(2,0))＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,y)＝eq\f(q2E2L2,4Ek)E＝eq\f(2\a\vs4\al(\r(\o(\s\up7(),\s\do5(EkEk′－Ek)))),qL)若粒子由cd邊離開電場(chǎng)，由動(dòng)能定理得qEL＝Ek′－Ek所以E＝eq\f(Ek′－Ek,qL).答案：(1)eq\f(4Ek,qL)5Ek(2)粒子由bc邊離開電場(chǎng)時(shí)，E＝eq\f(2\a\vs4\al(\r(\o(\s\up7(),\s\do5(EkEk′－Ek)))),qL)粒子由cd邊離開電場(chǎng)時(shí)，E＝eq\f(Ek′－Ek,qL)12.一束電子流在經(jīng)U＝5000V的加速電壓加速后，在距兩極板等距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖1－5－23所示，若兩板間距d＝1.0cm，板長(zhǎng)l＝5.0cm，那么，要使電子能從平行板間飛出，兩個(gè)極板上最多能加多大電壓？圖1－5－23解析：在加速電壓一定時(shí)，偏轉(zhuǎn)電壓U越大，電子在極板間的偏距就越大．當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓大到使電子剛好擦著極板的邊緣飛出，此時(shí)的偏轉(zhuǎn)電壓，即為題中要求的最大電壓．加速過程，由動(dòng)能定理得：eU＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0