11版高中物理全程學(xué)習(xí)方略配套課件：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（教科版選修31）

1、1.下列單位與V/m相當(dāng)?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(xué)中相關(guān)公式進(jìn)行推導(dǎo).電場(chǎng)強(qiáng)度E= 、E= ，因此電場(chǎng)強(qiáng)度的兩個(gè)單位V/m、N/C相當(dāng)，A正確；根據(jù)功的公式W=Fs和場(chǎng)強(qiáng)公式E= 可推得單位J/(Cm)與V/m也相當(dāng)，D正確.2.（2010榆林高二檢測(cè)）下列公式中，既適用于點(diǎn)電荷產(chǎn)生的靜電場(chǎng)，也適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)的有( )場(chǎng)強(qiáng)E= 場(chǎng)強(qiáng)E= 場(chǎng)強(qiáng)E=電場(chǎng)力做功W=qUA. B. C. D.【解析】選D.場(chǎng)強(qiáng)E= 是場(chǎng)強(qiáng)定義式，適用于任何電場(chǎng)；E= 適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)；E= 是點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的決定式，適用于真空中的點(diǎn)電荷；電

2、場(chǎng)力的功W=qU是定義式，適用于一切電場(chǎng)，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤.3.關(guān)于帶電粒子（不計(jì)重力）在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況，下列說(shuō)法中正確的是( )A.一定做勻變速運(yùn)動(dòng)B.不可能做勻減速運(yùn)動(dòng)C.一定做曲線運(yùn)動(dòng)D.可能做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，不可能做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)【解析】選A.帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中受恒定合外力（電場(chǎng)力）作用，一定做勻變速運(yùn)動(dòng)，初速度與合外力共線時(shí)，做直線運(yùn)動(dòng)，不共線時(shí)做曲線運(yùn)動(dòng)，A對(duì)，B、C、D錯(cuò).4.一臺(tái)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(chǎng)中qU1= ,在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中a= ,L=v0t,y= ,所以 ，畫面高度縮小，說(shuō)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(jì)），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(jìn)入兩塊平行金屬板M、N形成的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中（偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)），電子進(jìn)入M、N間電場(chǎng)時(shí)的速度與電場(chǎng)方向垂直，電子經(jīng)過(guò)電場(chǎng)后打在熒光屏上的P點(diǎn).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(zhǎng)為L(zhǎng)1，板右端到熒光屏的距離為L(zhǎng)2，電子

4、的質(zhì)量為m，電荷量為e.求：（1）電子穿過(guò)A板時(shí)的速度大??；（2）電子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)射出時(shí)的側(cè)移量.【解析】（1）設(shè)電子經(jīng)電壓U1加速后的速度為v0，根據(jù)動(dòng)能定理得：eU1= ，解得：v0= .（2）電子以速度v0進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后，垂直于電場(chǎng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，沿電場(chǎng)方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng).設(shè)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E，電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1，電子的加速度為a，離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)相對(duì)于原運(yùn)動(dòng)方向的側(cè)移量為y1，根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)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(gè)以O(shè)為圓心、半徑R=0.1 m的圓，P為圓周上的一點(diǎn)

5、，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(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小E=100 V/m，則O、P兩點(diǎn)的電勢(shì)差可表示為( )OP=-10 sin (V)OP=10 sin (V)OP=-10 cos (V)OP=10 cos (V)【思路點(diǎn)撥】解答本題時(shí)可按以下思路分析：【自主解答】選A.由題圖可知?jiǎng)驈?qiáng)電場(chǎng)的方向是沿y軸負(fù)方向的.沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)是降低的，所以P點(diǎn)的電勢(shì)高于O點(diǎn)的電勢(shì)，O、P兩點(diǎn)的電勢(shì)差UOP為負(fù)值.根據(jù)電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系UOP=-Ed=-ER sin =-10sin (V),所以A正確.【變式訓(xùn)練】a、b、c、d是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的四個(gè)點(diǎn)，它們正好是一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn)

6、.電場(chǎng)線與矩形所在平面平行.已知a點(diǎn)的電勢(shì)為 20 V，b點(diǎn)的電勢(shì)為24 V，d點(diǎn)的電勢(shì)為4 V，如圖所示，由此可知c點(diǎn)的電勢(shì)為( )A.4 V B.8 V C.12 V D.24 V【解析】選B.解法一：沿勻強(qiáng)電場(chǎng)中的電場(chǎng)線，電勢(shì)應(yīng)均勻變化，如圖，連接bd兩點(diǎn)，并將連線五等分，則每一等分的兩端點(diǎn)間電勢(shì)差為4 V，則各點(diǎn)電勢(shì)如圖所示，連接a點(diǎn)與bd上20 V的點(diǎn)，連線為一條等勢(shì)線，根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)線相互平行的規(guī)律，過(guò)c點(diǎn)作等勢(shì)線的平行線，線上所有點(diǎn)的電勢(shì)應(yīng)與c點(diǎn)電勢(shì)相等，用幾何關(guān)系證明得：該線過(guò)電勢(shì)為8 V的點(diǎn)，故c點(diǎn)電勢(shì)為8 V.解法二：由公式U=Ed可知，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中相互平行的兩線段，端

7、點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電勢(shì)差之比恰好等于兩線段長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)，到達(dá)B板的速度為v,保持兩板間的電壓不變，則A.當(dāng)減小兩板間的距離時(shí)，速度v增大B.當(dāng)減小兩板間的距離時(shí)，速度v減小C.當(dāng)減小兩板間的距離時(shí)，速度v不變D.當(dāng)減小兩板間的距離時(shí)，電子在兩板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變長(zhǎng)【思路點(diǎn)撥】解答本題需把握以下三點(diǎn)：【標(biāo)準(zhǔn)解答】選C.由動(dòng)能定理得eU= mv2，當(dāng)改變兩極板間的距離時(shí)，U不變，v就不變，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，C正確.粒子做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，

8、即t= ，當(dāng)d減小時(shí)，v不變，電子在兩極板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變短，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.【變式訓(xùn)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(guò)A、B兩板間的加速電場(chǎng)后飛出，不計(jì)重力的作用，則( )A.它們通過(guò)加速電場(chǎng)所需的時(shí)間相等B.它們通過(guò)加速電場(chǎng)過(guò)程中動(dòng)能的增量相等C.它們通過(guò)加速電場(chǎng)過(guò)程中速度的增量相等D.它們通過(guò)加速電場(chǎng)過(guò)程中電勢(shì)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(guò)電場(chǎng)所用時(shí)間越短，A錯(cuò)誤；加速時(shí)間越短，則速度的變化量越小, C錯(cuò)誤；由于電場(chǎng)力做功W=qU與初速度及時(shí)間無(wú)關(guān)，因此電場(chǎng)力對(duì)各帶電粒子做功相等，則它們通過(guò)加速電場(chǎng)

9、的過(guò)程中電勢(shì)能的減少量相等，動(dòng)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(chǎng)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),如圖所示,若兩板間距d=1.0 cm,板長(zhǎng)l=5.0 cm,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?【思路點(diǎn)撥】求解此題應(yīng)注意以下三點(diǎn):【標(biāo)準(zhǔn)解答】設(shè)極板間電壓為U時(shí),電子能飛離平行板間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng).加速過(guò)程,由動(dòng)能定理得: . 進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),電子在平行于板面的方向上做勻速運(yùn)動(dòng):l=v0t. 在垂直于板面的方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),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(xùn)練】當(dāng)水平放置的兩極板間的電壓多大時(shí)，電子正好打在極板長(zhǎng)度的正中央？【解析】設(shè)極板間電壓為U時(shí),電子正好打在極板長(zhǎng)度的正中央,則電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)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(chǎng)中的四個(gè)點(diǎn)，D是BC的中點(diǎn)，A、B、C構(gòu)成一直角三角形，AB=L，電場(chǎng)線與三角形所在的平面平行，已知A點(diǎn)的電勢(shì)為5 V，B點(diǎn)的電勢(shì)為-5 V，C點(diǎn)的電勢(shì)為15 V，據(jù)此可以判斷A.場(chǎng)強(qiáng)方向由C指向BB.場(chǎng)強(qiáng)方向垂直AD連線指向BC.場(chǎng)強(qiáng)大小 V/mD.場(chǎng)強(qiáng)大小 V/m【思路點(diǎn)撥】解答本題

11、需把握以下兩點(diǎn)：【標(biāo)準(zhǔn)解答】選B、D.根據(jù)B、C點(diǎn)的電勢(shì)可以確定其中點(diǎn)D的電勢(shì)為5 V，A、D的連線為一條等勢(shì)線，電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直，且由高等勢(shì)面指向低等勢(shì)面，故場(chǎng)強(qiáng)方向垂直AD連線指向B，A錯(cuò)誤，B正確；勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E= ，其中UAB=10 V,d=Lcos30,解得E= V/m,C錯(cuò)誤，D正確.1.(2010全國(guó)高考)關(guān)于靜電場(chǎng)，下列結(jié)論普遍成立的是( )A.電場(chǎng)強(qiáng)度大的地方電勢(shì)高，電場(chǎng)強(qiáng)度小的地方電勢(shì)低B.電場(chǎng)中任意兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差只與這兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)有關(guān)C.在正電荷或負(fù)電荷產(chǎn)生的靜電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)方向都指向電勢(shì)降低最快的方向D.將正點(diǎn)電荷從場(chǎng)強(qiáng)為零的一點(diǎn)移動(dòng)到場(chǎng)強(qiáng)為零的另一點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為零

12、【解析】選C.在正電荷的電場(chǎng)中，離正電荷近，電場(chǎng)強(qiáng)度大，電勢(shì)高，離正電荷遠(yuǎn)，電場(chǎng)強(qiáng)度小，電勢(shì)低；而在負(fù)電荷的電場(chǎng)中，離負(fù)電荷近，電場(chǎng)強(qiáng)度大，電勢(shì)低，離負(fù)電荷遠(yuǎn)，電場(chǎng)強(qiáng)度小，電勢(shì)高，錯(cuò)誤；電勢(shì)差的大小取決于電場(chǎng)線方向上兩點(diǎn)間距離和電場(chǎng)強(qiáng)度，所以B錯(cuò)誤；沿電場(chǎng)方向電勢(shì)降低，而且速度最快，正確；場(chǎng)強(qiáng)為零，電勢(shì)不一定為零，電場(chǎng)中肯定存在場(chǎng)強(qiáng)都為零、電勢(shì)又不相等的兩個(gè)點(diǎn)，在這樣的兩個(gè)點(diǎn)之間移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力將做功，所以錯(cuò)誤.2.（2010泰安高二檢測(cè)）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(diǎn)出現(xiàn)亮斑，那么示波管中的( )A.極板X應(yīng)帶正電B.極板X應(yīng)帶正電C

13、.極板Y應(yīng)帶正電D.極板Y應(yīng)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(yīng)向右上運(yùn)動(dòng)，故Y板帶正電，C正確，D錯(cuò)誤；在偏轉(zhuǎn)電極XX上應(yīng)向右方運(yùn)動(dòng)，故X板帶正電，A正確，B錯(cuò)誤.3.（2010江蘇高考）空間有一沿x軸對(duì)稱分布的電場(chǎng)，其電場(chǎng)強(qiáng)度E隨x變化的圖像如圖所示.下列說(shuō)法中正確的是( )點(diǎn)的電勢(shì)最低2點(diǎn)的電勢(shì)最高1和-x1兩點(diǎn)的電勢(shì)相等1和x3兩點(diǎn)的電勢(shì)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(chǎng)，在xsBsA,且s=v0t,因v0相同，故tCtBtA,選項(xiàng)A錯(cuò)；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(fù)電，故D錯(cuò)；由動(dòng)能定理，三種粒子到達(dá)正極板時(shí)動(dòng)能EkAEkBEkC,故C錯(cuò).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(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng).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(zhǎng)為L(zhǎng).設(shè)粒子束不會(huì)擊中極板，則粒子從進(jìn)入電場(chǎng)到飛出極板時(shí)電勢(shì)能的變化量為多少？（粒子的重力忽略不計(jì)）【解析】水平方向粒子做勻速運(yùn)動(dòng)，則運(yùn)動(dòng)時(shí)間 豎直方向粒子做勻加速運(yùn)動(dòng)，則側(cè)移量y= at2 且 由得則電場(chǎng)力做功W=qEy=q由動(dòng)能定理得電勢(shì)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(gè)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(gè)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(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)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(yùn)動(dòng).初速度垂直板的電子直接沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到