11版高中物理全程学习方略配套课件：1.5匀强电场中电势差与电场强度的关系示波管原理（教科版选修31）

1、1.下列单位与V/m相当的是( )A.N/C B.C/N C.C/m D.J/(Cm)【解析】选A、D.各种单位之间的联系可根据物理学中相关公式进行推导.电场强度E= 、E= ，因此电场强度的两个单位V/m、N/C相当，A正确；根据功的公式W=Fs和场强公式E= 可推得单位J/(Cm)与V/m也相当，D正确.2.（2010榆林高二检测）下列公式中，既适用于点电荷产生的静电场，也适用于匀强电场的有( )场强E= 场强E= 场强E=电场力做功W=qUA. B. C. D.【解析】选D.场强E= 是场强定义式，适用于任何电场；E= 适用于匀强电场；E= 是点电荷场强的决定式，适用于真空中的点电荷；电

2、场力的功W=qU是定义式，适用于一切电场，故D正确，A、B、C错误.3.关于带电粒子（不计重力）在匀强电场中的运动情况，下列说法中正确的是( )A.一定做匀变速运动B.不可能做匀减速运动C.一定做曲线运动D.可能做匀变速直线运动，不可能做匀变速曲线运动【解析】选A.带电粒子在匀强电场中受恒定合外力（电场力）作用，一定做匀变速运动，初速度与合外力共线时，做直线运动，不共线时做曲线运动，A对，B、C、D错.4.一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】选A、D.若加速电压

3、为U1,偏转电压为U2，则在加速电场中qU1= ,在偏转电场中a= ,L=v0t,y= ,所以 ，画面高度缩小，说明粒子的最大偏转位移减小，由上式分析可得,可能是加速电压U1增大，也可能是偏转电压U2减小，A、D正确.5.如图所示为一真空示波管，电子从灯丝K发出（初速度不计），经灯丝与A板间的加速电压U1加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P点.已知加速电压为U1，M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L1，板右端到荧光屏的距离为L2，电子

4、的质量为m，电荷量为e.求：（1）电子穿过A板时的速度大小；（2）电子从偏转电场射出时的侧移量.【解析】（1）设电子经电压U1加速后的速度为v0，根据动能定理得：eU1= ，解得：v0= .（2）电子以速度v0进入偏转电场后，垂直于电场方向做匀速直线运动，沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动.设偏转电场的电场强度为E，电子在偏转电场运动的时间为t1，电子的加速度为a，离开偏转电场时相对于原运动方向的侧移量为y1，根据牛顿第二定律和运动学公式得：F=eE，E= ，答案：（1） （2）【典例1】（2010安徽高考）如图所示，在xOy平面内有一个以O为圆心、半径R=0.1 m的圆，P为圆周上的一点

5、，O、P两点连线与x轴正方向的夹角为.若空间存在沿y轴负方向的匀强电场，场强大小E=100 V/m，则O、P两点的电势差可表示为( )OP=-10 sin (V)OP=10 sin (V)OP=-10 cos (V)OP=10 cos (V)【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：【自主解答】选A.由题图可知匀强电场的方向是沿y轴负方向的.沿着电场线的方向电势是降低的，所以P点的电势高于O点的电势，O、P两点的电势差UOP为负值.根据电势差与场强的关系UOP=-Ed=-ER sin =-10sin (V),所以A正确.【变式训练】a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点

6、.电场线与矩形所在平面平行.已知a点的电势为 20 V，b点的电势为24 V，d点的电势为4 V，如图所示，由此可知c点的电势为( )A.4 V B.8 V C.12 V D.24 V【解析】选B.解法一：沿匀强电场中的电场线，电势应均匀变化，如图，连接bd两点，并将连线五等分，则每一等分的两端点间电势差为4 V，则各点电势如图所示，连接a点与bd上20 V的点，连线为一条等势线，根据匀强电场的等势线相互平行的规律，过c点作等势线的平行线，线上所有点的电势应与c点电势相等，用几何关系证明得：该线过电势为8 V的点，故c点电势为8 V.解法二：由公式U=Ed可知，在匀强电场中相互平行的两线段，端

7、点所对应的电势差之比恰好等于两线段长度之比.则由图知abdc，必有Uab/Udc=ab/dc=1/1，故（20-24） V=（4- c） V，则 c=8 V.【典例2】如图所示，电子由静止开始从A板向B板运动，到达B板的速度为v,保持两板间的电压不变，则A.当减小两板间的距离时，速度v增大B.当减小两板间的距离时，速度v减小C.当减小两板间的距离时，速度v不变D.当减小两板间的距离时，电子在两板间运动的时间变长【思路点拨】解答本题需把握以下三点：【标准解答】选C.由动能定理得eU= mv2，当改变两极板间的距离时，U不变，v就不变，故选项A、B错误，C正确.粒子做初速度为零的匀加速直线运动，

8、即t= ，当d减小时，v不变，电子在两极板间运动的时间变短，故选项D错误.【变式训练】如图所示，电量和质量都相同的带正电粒子以不同的初速度通过A、B两板间的加速电场后飞出，不计重力的作用，则( )A.它们通过加速电场所需的时间相等B.它们通过加速电场过程中动能的增量相等C.它们通过加速电场过程中速度的增量相等D.它们通过加速电场过程中电势能的减少量相等【解析】选B、D.由于电量和质量相等，因此产生的加速度相等，初速度越大的带电粒子经过电场所用时间越短，A错误；加速时间越短，则速度的变化量越小, C错误；由于电场力做功W=qU与初速度及时间无关，因此电场力对各带电粒子做功相等，则它们通过加速电场

9、的过程中电势能的减少量相等，动能增加量也相等，B、D正确.【典例3】一束电子流在经U=5 000 V的加速电场加速后,在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场,如图所示,若两板间距d=1.0 cm,板长l=5.0 cm,那么,要使电子能从平行板间飞出,两个极板上最多能加多大电压?【思路点拨】求解此题应注意以下三点:【标准解答】设极板间电压为U时,电子能飞离平行板间的偏转电场.加速过程,由动能定理得: . 进入偏转电场,电子在平行于板面的方向上做匀速运动:l=v0t. 在垂直于板面的方向做匀加速直线运动,加速度:a= , 偏转距离:y= at2, 能飞出的条件为:y . 解式得:U V=400

10、 V.【变式训练】当水平放置的两极板间的电压多大时，电子正好打在极板长度的正中央？【解析】设极板间电压为U时,电子正好打在极板长度的正中央,则电子在偏转电场中的运动时间 电子在垂直板方向的加速度 电子的偏移距离y= 联立得U= V=1.6103 V.答案:1.6103 V【典例4】如图所示，A、B、C、D是电场中的四个点，D是BC的中点，A、B、C构成一直角三角形，AB=L，电场线与三角形所在的平面平行，已知A点的电势为5 V，B点的电势为-5 V，C点的电势为15 V，据此可以判断A.场强方向由C指向BB.场强方向垂直AD连线指向BC.场强大小 V/mD.场强大小 V/m【思路点拨】解答本题

11、需把握以下两点：【标准解答】选B、D.根据B、C点的电势可以确定其中点D的电势为5 V，A、D的连线为一条等势线，电场线与等势面垂直，且由高等势面指向低等势面，故场强方向垂直AD连线指向B，A错误，B正确；匀强电场的场强E= ，其中UAB=10 V,d=Lcos30,解得E= V/m,C错误，D正确.1.(2010全国高考)关于静电场，下列结论普遍成立的是( )A.电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低B.电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关C.在正电荷或负电荷产生的静电场中，场强方向都指向电势降低最快的方向D.将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点，电场力做功为零

12、【解析】选C.在正电荷的电场中，离正电荷近，电场强度大，电势高，离正电荷远，电场强度小，电势低；而在负电荷的电场中，离负电荷近，电场强度大，电势低，离负电荷远，电场强度小，电势高，错误；电势差的大小取决于电场线方向上两点间距离和电场强度，所以B错误；沿电场方向电势降低，而且速度最快，正确；场强为零，电势不一定为零，电场中肯定存在场强都为零、电势又不相等的两个点，在这样的两个点之间移动电荷，电场力将做功，所以错误.2.（2010泰安高二检测）示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图所示.如果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的( )A.极板X应带正电B.极板X应带正电C

13、.极板Y应带正电D.极板Y应带正电【解析】A、C.由题意电子偏到XOY的区域，则在偏转电极YY上应向右上运动，故Y板带正电，C正确，D错误；在偏转电极XX上应向右方运动，故X板带正电，A正确，B错误.3.（2010江苏高考）空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图像如图所示.下列说法中正确的是( )点的电势最低2点的电势最高1和-x1两点的电势相等1和x3两点的电势相等【解析】选C.在x0的区域内存在沿x轴指向正方向的电场，在xsBsA,且s=v0t,因v0相同，故tCtBtA,选项A错；在竖直方向H= at2且相等，所以aAaBaC ,故B正确；因而落在C处的粒子带正电，落在B

14、处的粒子不带电，落在A处的粒子带负电，故D错；由动能定理，三种粒子到达正极板时动能EkAEkBEkC,故C错.7.一束质量为m、电荷量为q的带电粒子以平行于两极板的速度v0进入匀强电场.如图所示.如果两极板间电压为U，两极板间的距离为d，板长为L.设粒子束不会击中极板，则粒子从进入电场到飞出极板时电势能的变化量为多少？（粒子的重力忽略不计）【解析】水平方向粒子做匀速运动，则运动时间 竖直方向粒子做匀加速运动，则侧移量y= at2 且 由得则电场力做功W=qEy=q由动能定理得电势能减少了 答案：减少了 8.如图所示,在一块足够大的铅板A的右侧固定着一小块放射源P,P向各个方向放射出电子,速率为107 m/s.在A板右方距A为2 cm处放置一个与A平行的金属板B,在B、A之间加上直流电压.板间的匀强电场场强E=3.64104 N/C,方向水平向左.已知电子质量m=9.110-31 kg、电荷量e=1.610-19 C,求电子打在B板上的范围.【解析】电子离开放射源后做匀变速运动.初速度垂直板的电子直接沿电场线运动到