5.匀强电场中电势差与电场强度的关系示波管原理

成长 成长须立志高远 成才 成才须笃学诚行 成功 成功须恒心毅力 课堂反馈课堂反馈 1 1 1 如图所示 电子由静止开始从 A 板向 B 板运动 当到达 B 板时速度为 v 保持两 板间电压不变 则 CD A 当增大两板间距离时 v 也增大 B 当减小两板间距离时 v 增大 C 当改变两板间距离时 v 不变 D 当增大两板间距离时 电子在两板间运动的时间延 长 2 下列带电粒子经过电压为 U 的电压加速后 如果它们的 初速度均为 0 则获得速度最大的粒子是 A A 质子 B 氚核 C 氦核 D 钠离子 Na 3 静止在太空中的飞行器上有一种装置 它利用电场加速带电粒子形成向外发射的高速电 子流 从而对飞行器产生反冲力 使其获得加速度 已知飞行器质量为 M 发射的是 2 价 氧离子 发射离子的功率恒为 P 加速的电压为 U 每个氧离子的质量为 m 单位电荷的 电荷量为 e 不计发射氧离子后飞行器质量的变化 求 1 射出的氧离子速度 2 每秒钟射出的氧离子数 离子速度远大于飞行器的速度 分析时可认为飞行器始终 静止不动 1 2 2 m eU eU P 2 4 如图所示 一个电子 质量为 m 电荷量为 e 以初速度 v0沿着匀强电场的电场线方向飞 入匀强电场 已知匀强电场的场强大小为 E 不计重力 问 1 电子在电场中运动的加速度 2 电子进入电场的最大距离 3 电子进入电场最大距离的一半时的动能 1 2 3 m eE eE mv 2 2 0 4 2 0 mv 成长 成长须立志高远 成才 成才须笃学诚行 成功 成功须恒心毅力 课堂反馈课堂反馈 2 2 1 如图所示 两极板与电源相连接 电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场 且恰 好从正极板边缘飞出 现在使电子入射速度变为原来的两倍 而电子 仍从原位置射入 且仍从正极板边缘飞出 则两极板的间距应变为原 来的 C A 2 倍 B 4 倍 C 0 5 倍 D 0 25 倍 2 电子从负极板的边缘垂直进入匀强电场 恰好从正极板边缘飞出 如图所示 现在保持两极板间的电压不变 使两极板间的距离变 为原来的 2 倍 电子的入射方向及位臀不变 且要电子仍从正极 板边缘飞出 则电子入射的初速度大小应为原来的 B A B C D 2 2 2 2 1 2 3 真空中有一束电子流 以速度 v 沿着跟电场强度方向垂 直 自 O 点进入匀强电场 如图所示 若以 O 为坐标原点 x 轴垂直于电场方向 y 轴平行于电场方向 在 x 轴上取 OA AB BC 分别自 A B C 点作与 y 轴平行的线跟电子流 的径迹交于 M N P 三点 那么 1 电子流经 M N P 三点时 沿 x 轴方向的分速度之比为 1 1 1 2 沿 y 轴的分速度之比为 1 2 3 3 电子流每经过相等时间的动能增量之比为 1 3 5 4 如图所示 电子具有 100 eV 的动能 从 A 点垂直于电场 线飞入匀强电场中 当从 D 点飞出电场时 速度方向跟电场强 度方向成 1 500角 则 A B 两点之间的电势差 UAB 300V V 5 如图所示 A B 为两块足够大的平行金属板 两板间距离为 d 接在电压为 U 的电源 上 在 A 板上的中央 P 点处放置一个电子放射源 可以向各个方向释放电子 设电子的质 量 m 电荷量为 e 射出的初速度为 v 求电子打在 B 板上区域的面积 eU dmv 22 2 6 如图所示一质量为 m 带电荷量为 q 的小球从距地面高 h 处以一定初速度水平抛出 在距抛出点水平距离 处 有一根管口比小球直径略大的竖直细管 管上口距地面 h 2 为l 使小球能无碰撞地通过管子 可在管子上方的整个区域里加一个场强方向水平向左的匀强 电场 求 1 小球的初速度 v0 成长 成长须立志高远 成才 成才须笃学诚行 成功 成功须恒心毅力 2 电场强度 E 的大小 3 小球落地时的动能 Ek 1 2 E 3 h q lv2 0 qh mgl2 mghEk 课后检测课后检测 1 1 1 一个不计重力的带电微粒 进入匀强电场没有发生偏转 则该微粒的 D A 运动速度必然增大 B 运动速度必然减小 C 运动速度可能不变 D 运动加速度肯定不为零 2 如图所示 一个带负电的油滴以初速 v0从 P 点倾斜向上进入水 平方向的匀强电场中 若油滴达最高点时速度大小仍为 v0 则油滴 最高点的位置 A A P 点的左上方 B P 点的右上方 C P 点的正上方 D 上述情况都可能 3 在匀强电场中 同一条电场线上有 A B 两点 有两个带电粒子先后由静止从 A 点出 发并通过 B 点 若两粒子的质量之比为 2 1 电荷量之比为 4 1 忽略它们所受重力 则它们由 A 点运动到 B 点所用时间之比为 A A 1 B 1 C 1 2 D 2 122 4 电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根通过油滴 实验测出的 油滴实验的原理如图所示 两块水平放置的 平行金属板与电源连接 上 下板分别带正 负电荷 油 滴从喷雾器喷出后 由于摩擦而带电 油滴进入上板中央 小孔后落到匀强电场中 通过显微镜可以观察到油滴的运 动情况 两金属板间的距离为 d 忽略空气对油滴的浮力 和阻力 1 调节两金属板间的电势 u 当 u U0时 使得某个质量为 m1的油滴恰好做匀速运动 该 油滴所带电荷量 q 为多少 2 若油滴进入电场时的速度可以忽略 当两金属板间的电势差 u U 时 观察到某个质量为 m2的油滴进入电场后做匀加速运动 经过时间 t 运动到下极板 求此油滴所带电荷量 Q 1 2 0 1 U gdm q 2 2 2 t d g U dm Q 5 如图所示 水平轨道与直径为 d 0 8m 的半圆轨道相接 半圆轨道的两端点 A B 连线 是一条竖直线 整个装置处于方向水平向右 大小为 103V m 的匀强电场中 一小球质量 m 0 5kg 带有 q 5 10 3C 电量的正电荷 在电场力作用下由静止开始运动 不计一切摩擦 g 10m s2 1 若它运动的起点离 A 为 L 它恰能到达轨道最高点 B 求小球在 B 点的速度和 L 的 值 成长 成长须立志高远 成才 成才须笃学诚行 成功 成功须恒心毅力 2 若它运动起点离 A 为 L 2 6m 且它运动到 B 点时电场消失 它继续运动直到落地 求落地点与 B 点的距离 解 1 因小球恰能到 B 点 则在 B 点有 1 分 1 分 2 2 d mv mg B m s2 2 gd vB 小球运动到 B 的过程 由动能定理 1 分 1 分 2 2 1 B mvmgdqEL m1 4 5 2 1 2 qE mgd qE mgdmv L B 2 小球离开 B 点 电场消失 小球做平抛运动 设落地点距 B 点距离为 s 由动能 定理小球从静止运动到 B 有 2 分 2 2 1 B vmmgdLqE m s24 22 m mgdLqE vB 2 2 1 gtd s4 0 2 g d tm2 5 8 tvx B m4 2 22 xds 课后检测课后检测 2 2 1 一束带电粒子以相同的速率从同一位置 垂直于电场方向飞入匀强电场中 所有粒子的 运动轨迹都是一样的 这说明所有粒子 C A 都具有相同的质量 B 都具有相同的电荷量 C 电荷量与质量之比都相同 D 都是同位素 2 有三个质量相等的小球 分别带正电 负电和不带电 以相同的水平速度由 P 点射入 水平放置的平行金属板间 它们分别落在下板的 A B C 三处 已知两金属板的上板带负电荷 下板接 地 如图所示 下列判断正确的是 AB A 落在 A B C 三处的小球分别是带正电 不带电 和带负电的 B 三小球在该电场中的加速度大小关系是 aA aB aC C 三小球从进入电场至落到下板所用的时间相等 D 三小球到达下板时动能的大小关系是 EKC EKB EKA 3 氘核 电荷量为 e 质量为2m 和氚核 电荷量为 e 质量为3m 经相同电压加速后 垂直 偏转电场方向进入同一匀强电场 飞出电场时 运动方向的偏转角的正切值之比为 不计 原子核所受的重力 C A 1 2 B 2 1 C 1 1 D 1 4 成长 成长须立志高远 成才 成才须笃学诚行 成功 成功须恒心毅力 4 如图所示 从静止出发的电子经加速电场加速后 进入偏转 电场 若加速电压为U1 偏转电压为U2 要使电子在电场中的 偏移距离y增大为原来的2倍 在保证电子不会打到极板上的前提 下 可选用的方法有 ABD A 使U1减小为原来的1 2 B 使U2增大为原来的2倍 C 使偏转电场极板长度增大为原来的2倍 D 使偏转电场极板的间距减小为原来的1 2 5 如图所示是某示波管的示意图 如果在水平放置的偏转电极上加一个电压 则电子束将 被偏转 每单位电压引起的偏转距离叫示波管的灵敏度 下面这些措施中对提高示波管的 灵敏度有用的是 AC A 尽可能把偏转极板L做得长一点 B 尽可能把偏转极板L做得短一点 C 尽可能把偏转极板间的距离d做得小一点 D 将电子枪的加速电压提高 6 一个初动能为Ek的电子 垂直电场线飞入平行板电容器中 飞出电容器的动能为2Ek 如果此电子的初速度增至原来的2倍 则它飞出电容器的动能变为 D A 4Ek B 8Ek C 4 5Ek D 4 25Ek 7 如图所示的真空管中 质量为 m 电量为 e 的电子从灯丝 发出 经过电压 加速后沿中心线射入相距为 d 的两平行金 属板 间的匀强电场中 通过电场后打到荧光屏上 设 间电压为 板长为 l1 平行金属板右端到荧光 屏的距离为 l 求 电子离开匀强电场时的速度与进入时速度间的夹角 电子打到荧光屏上的位置偏离屏中心距离 解析 电子在真空管中的运动过分为三段 从 发出在电压 作用下的加速运动 进入平行金属板 间的匀强电场中做类平抛运动 飞离匀 强电场到荧光屏间的匀速直线运动 解 设电子经电压 加速后的速度为 v1 根据动能定 理有 2 11 2 1 mveU 电子进入 间的匀强电场中 在水平方向以 v1的速度做匀速直线运动 竖直方向受 电场力的作用做初速度为零的加速运动 其加速度为 dm eU m eE a 2 电子通过匀强电场的时间 1 1 v l t 电子离开匀强电场时竖直方向的速度 vy为 1 12 mdv leU atvy 成长 成长须立志高远 成才 成才须笃学诚行 成功 成功须恒心毅力 电子离开电场时速度 v2与进入电场时的速度 v1夹角为 如图 则 dU lU mdv leU v v tg y 1 12 2 1 12 1 2 dU lU arctg 1 12 2 电子通过匀强电场时偏离中心线的位移 dU lU v l dm eU aty 1 2 12 2 1 2 122 1 42 1 2 1 电子离开电场后 做匀速直线运动射到荧光屏上 竖直方向的位移 dU llU tgly 1 212 22 2 电子打到荧光屏上时 偏离中心线的距离为 2 2 2 1 1 12 21 l l dU lU yyy 8 如图 a 平行金属板 A 和 B 间的距离为 d 现在 A B 板上加上如图 b 所示的方波 形电压 t 0 时 A 板比 B 板的电势高 电压的正向值为 U0 反向值也为 U0 现有由质量为 m 的带正电且电荷量为 q 的粒子组成的粒子束 从 AB 的中点 O 以平行于金属板方向 OO 的速度 v0 0 3 3 qu T dm 射入 所有粒子在 AB 间的飞行时间均为 T 不计重力影响 求 1 粒子飞出电场时的速度 2 粒子飞出电场时位置离 O 点的距离范围 解析 1 打出粒子的速度都是相同的 在沿电场线方向速度大小为 00 33 y u qu qTT v dmdm 所以打出速度大小为 图 成长 成长须立志高远 成才 成才须笃学诚行 成功 成功须恒心毅力 2 2 22 000 0 32