高中物理必修配套资料第一章第5节 匀强电场中电势差与电场强度的关系示波管原理

第一章静电场

第5节匀强电场中电势差与电场强度的关

系示波管原理

[课时作业]

一、单项选择题

1.如图所示,a、b、c、d、e五点在一条直线上,b、c两点间

的距离等于d、e两点间的距离,在a点固定放置一个点电

荷,带电荷量为＋Q,已知在＋Q的电场中b、c两点间的电势差为U,将另一个点电荷＋q从d点移动到e点的过程中,下列说法正确的是()

A.静电力做功qU

B.克服静电力做功qU

C.静电力做功大于qU

D.静电力做功小于qU

解析：点电荷周围的电场线是直线.由电场线的分布特点可知,离点电荷越远,场强越弱,即d、e处的场强小于b、c处的场强,结合电场强度与电势差的关系,可以定性判断出U de＜U bc,所以W de＜qU.又因为静电力方向和点电荷移动方向相同,故静电力做正功,故选D.

答案：D

2.下列对关系式U ab＝Ed的理解,正确的是()

A.式中的d是a、b两点间的距离

B.a、b两点间距离越大,电势差越大

C.d是a、b两个等势面的距离

D.此式适用于任何电场

解析：公式U ab＝Ed只适用于匀强电场,其中d为沿电场强度方向上的距离,故选项C正确.

答案：C

3.电子以初速度v0沿垂直场强方向射入两平行金属板中间的匀强电场中,现增大两板间的电压,但仍能使电子穿过该电场.则电子穿越平行板间的电场所需时间()

A.随电压的增大而减小

B.随电压的增大而增大

C.与电压的增大无关

D.不能判定是否与电压增大有关

解析：设板长为l,则电子穿越电场的时间t＝

l

v0,与两极板间电压无关.

答案：C

4.在质子(11H)、α粒子(42He)、钠离子(Na＋)三个粒子中分别从静止状态经过电压为U的同一电场加速后,获得动能最大的是()

A.质子(11H)

B.α粒子(42He)

C.钠离子(Na＋)

D.都相同

解析：由qU＝1

2m v

2－0得U相同,α粒子带2个单位的正电荷,电荷量最大,所以α

粒子获得的动能最大,故选项B正确.

答案：B

5.如图所示,场强为E的匀强电场中有A、B、C三点,且AB＝BC＝d,则()

A.U AB＝

3

2U BC

B.U AB＝1

2U BC

C.U AC＝3U AB

D.U AC＝3U BC

解析：由U＝Ed可求出U BC＝Ed cos 60°＝1

2Ed,U AB＝Ed＝2U BC,U AC＝U AB＋U BC＝

3

2U AB＝3U BC,故选项D正确.

答案：D

6.如图,一个带正电的小球从一定的高度下落一段距离后以一定的初速度垂直进入水平方向的匀强电场,下列四个选项中能正确描述粒子在电场中运动轨迹的是()

解析：小球受重力、电场力作用,合力方向向右偏下,又由于初速度方向竖直向下,小球的运动轨迹向合力一侧偏转,所以选项C正确.

答案：C

二、多项选择题

7.关于电场强度的单位,下列正确的是()

A.N/C

B.N·C

C.m/V

D.V/m

解析：根据电场强度的定义式E＝F

q,知E的单位是N/C.由电势差与电场强度的关

系E＝U AB

d知,E的单位是V/m,1 N/C＝1 V/m.

答案：AD

8.在场强为E＝1.0×102 V/m的匀强电场中,有相距d＝2.0×10－2 m的a、b两点,则a、b两点间的电势差可能为()

A.1.0 V

B.2.0 V

C.3.0 V

D.4.0 V

解析：由U＝Ed可知当d最大时,U最大,代入数值可得U最大值为2.0 V；当a、b位于同一等势面上时,U ab＝0,则最小值为零,故A、B可能,C、D不可能.

答案：AB

9.三个α粒子从同一地点沿同一方向垂直飞入偏转

电场,出现了如图所示的运动轨迹,由此可判断()

A.在B飞离电场的同时,A刚好打在负极板上

B.B和C同时飞离电场

C.进入电场时,C的速度最大,A的速度最小

D.动能的增加值C最小,A和B一样大

解析：由题意知,三个α粒子在电场中的加速度相同,A和B有相同的偏转位移y,

由公式y＝1

2at

2得,A和B在电场中运动时间相同,由公式v0＝

x

t得v B>v A,由y＝

1

2

at 2,y B >y C 知t B ＞t C ,又由v 0＝x

t 知v C >v B ,故三个粒子进入电场时的初速度大小关系为v C >v B >v A ,故A 、C 正确,B 错误；由题图知,三个粒子的偏转位移大小关系为y A ＝y B >y C ,由动能定理可知,三个粒子的动能增加值为C 最小,A 和B 一样大,D 正确. 答案：ACD

10.一台正常工作的示波管,突然发现荧光屏上画面的高度缩小,则产生故障的原因可能是( ) A.加速电压突然变大 B.加速电压突然变小 C.偏转电压突然变大

D.偏转电压突然变小

解析：画面高度缩小,说明电子从偏转电场射出时偏转角θ减小,由qU 0＝1

2m v 20,tan θ＝qU 1l md v 20

得tan θ＝U 1l

2dU 0

,则引起θ变小的原因可能是加速电压U 0变大,或偏转电压

U 1变小. 答案：AD 三、非选择题

11.一束电子从静止开始经加速电压U 1加速后,以水平速度射入水平放置的两平行金属板中间,如图所示,金属板长为l ,两板距离为d ,竖直放置的荧光屏距金属板右端为L .若在两金属板间加电压U 2时,电子打在荧光屏上的P 点,求O 、P 间的距离.

解析：电子经U 1的电场加速后,由动能定理可得 eU 1＝m v 20

2①

电子以v 0的速度进入U 2的电场并偏转 t ＝l v 0

②

E ＝U 2d ③ a ＝eE m ④ v ⊥＝at ⑤

由①②③④⑤得射出极板的偏转角θ的正切值