高中物理第一章静电场第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训练含解析教科版选修.docx

第5节匀强电场中电势差与电场强度的关系示波管原理【测控导航】知识点题号1. 公式U=Ed的理解与应用1(易),2(易),3(易),4(易)2.示波器原理5(易)3.带电粒子在电场中的运动6(易),8(中),11(难)4.力、电综合问题7(中),9(中),10(中)1.关于场强的三个公式:E=;E=k;E=的适用范围,下列说法中正确的是(B)A.三个公式都只能在真空中适用B.公式只能在真空中适用,公式和在真空中和介质中都适用C.公式和只能在真空中适用,公式在真空中和介质中都适用D.公式适用于任何电场,公式只适用于点电荷形成的电场解析:公式E=为定义式,适用于任何电场,无论介质还是真空.E=适用于匀强电场,无论真空还是介质均可,而E=,由F=推出,仅适用于真空中的点电荷.选项B正确.2.如图所示为某匀强电场的等势面分布图,每两个相邻等势面相距2 cm,则该匀强电场的场强大小和方向分别为(C)A.E=100 V/m,竖直向下B.E=1 V/m,竖直向上C.E=100 V/m,水平向左D.E=1 V/m,水平向右解析:在匀强电场中,E= V/m=100 V/m,电场线与等势面垂直且其方向沿电势降落最快的方向,即水平向左,故C正确.3.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.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(B)A.4 V B.8 V C.12 V D.24 V解析:因为abcd,故a-b=d-c,解得c=8 V,选项B正确.4.(2017杭州高二检测)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,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(A)A.UOP=-10sin (V) B.UOP=10sin (V)C.UOP=-10cos (V) D.UOP=10cos (V)解析:在匀强电场中,UOP=-ERsin =-10sin (V),选项A正确.5.图(甲)为示波管的原理图.如果在电极YY之间所加的电压按图(乙)所示的规律变化,在电极XX之间所加的电压按图(丙)所示的规律变化,则在荧光屏上会看到的图形是(B)解析:示波管YY间为信号电压,XX为扫描电压,0t1时间,Y板电势高,电子向Y板偏转,X板电势高,电子向X板偏转,由此知选项C,D错误;又根据偏移量公式y=t2,偏移量与偏转电压成正比,0,t1,2t1时刻偏转电压为0,偏移量也为0,t1,t1时刻偏转电压最大,偏移量也最大,选项B正确.6.(多选)a,b,c三个粒子(氦核He带正电)由同一点同时垂直场强方向进入偏转电场,其轨迹如图所示,其中b恰好飞出电场,由此可以肯定(ACD)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.动能的增量相比,c的最小,a和b的一样大解析:对a,b两粒子,由y=at2知,t相同,选项A正确.对b,c两粒子,ycyb,则tctb,选项B错误.又由x=v0t知,ta=tb,xaxb,故,而xb=xc,tc,选项C正确;由动能定理得Ek=qU=qEy,式中电荷量q相同,偏转距离ycEkc,选项D正确.7.(2017石家庄高二检测)如图所示.平行金属带电极板A,B间可看成匀强电场,场强E=1.2102 V/m,极板间距离d=5 cm,电场中C和D点分别到A,B两板的距离均为0.5 cm,B板接地,则:(1)C和D两点的电势、两点间电势差各为多少?(2)将点电荷q=210-2 C从C点匀速移到D点时外力做多少功?解析:(1)因正极板接地,故板间各点电势均小于零,则UBD,UBC均大于零,由U=Ed得UBD=EdBD=1.21020.510-2 V=0.6 V,即D=-0.6 V由于 dCB=5 cm-0.5 cm=4.5 cm=4.510-2cm,所以UCB=-EdCB=-1.21024.510-2 V=-5.4 V,故C=-5.4 V,所以UC D=C-D=-5.4 V-(-0.6 V)=-4.8 V.(2)因为匀速移动,外力所做的功等于电场力所做的功W外=|qUC D|=210-24.8 J=9.610-2J.答案:(1)-5.4 V-0.6 V-4.8 V(2)9.610-2J8.如图所示,在匀强电场中取一点O,过O点作射线OA=OB=OC=OD=10 cm,已知O,A,B,C和D各点电势分别为0,7 V,8 V,7 V,5 V,则匀强电场场强的大小和方向最接近于(C)A.70 V/m,沿AO方向B.70 V/m,沿CO方向C.80 V/m,沿BO方向D.80 V/m,沿CO方向解析:由题知A,C两点电势相等,所以连接A,C的直线为等势线,因为电场线与等势线垂直,故场强方向与AC垂直,比较接近OB方向,由E=得场强大小E=80 V/m,方向由B指向O.故选项C正确.9.(2017潍坊高二检测)(多选)如图所示,一电场的电场线分布关于y轴(沿竖直方向)对称,O,M,N是y轴上的三个点,且OM=MN,P点在y轴右侧,MPON.则(AD)A.M点的电势比P点的电势高B.将负电荷由O点移动到P点,电场力做正功C.M,N两点间的电势差大于O,M两点间的电势差D.在O点静止释放一带正电粒子,该粒子将沿y轴做直线运动解析:作出过点M的等势线,因电场线与等势线是正交的,且沿电场线方向电势是降低的,选项A正确.将负电荷从O点移到P点时,因所处位置电势降低,其电势能增大,故应是克服电场力做功,选项B错误.由E=U/d及电场线疏密程度知O,M两点间电势差应大于M,N两点间电势差,选项C错误.沿y轴上各点场强方向相同,故从O点由静止释放的带正电粒子运动中始终受到沿y轴正方向的电场力,选项D正确.10.如图所示,A,B,C为一等边三角形的三个顶点,某匀强电场的电场线平行于该三角形平面.现将电荷量为10-8 C的正点电荷从A点移到B点,电场力做功为310-6 J,将另一电荷量为10-8 C的负点电荷从A点移到C点,克服电场力做功310-6 J.问:(1)电场线方向及UAB,UAC,UBC的大小;(2)若AB边长为2 cm,求电场强度的大小.解析:(1)正点电荷从A点移到B点时,电场力做正功,故A点电势高于B点,可求得UAB= V=300 V.负点电荷从A点移到C点,电场力做负功,A点电势高于C点,可求得UAC=300 V.因此B,C两点电势相等,UBC=0.由于匀强电场中的等势线是一簇平行直线,因此,BC为一条等势线,故电场线方向垂直于BC,设D为直线BC的中点,则场强方向为由A指向D.(2)直线AB在场强方向的距离d等于线段AD的长度,故由匀强电场中电势差与场强的关系式可得E= V/m=104 V/m.答案:(1)电场线垂直BC斜向下UAB=300 VUAC=300 VUBC=0(2)104 V/m11.一束电子(不计重力)从静止开始经加速电压 U1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