教科版选修31 匀强电场中电势差与电场强度的关系　示波管原理 第1课时 作业.docx

5.匀强电场中电势差与电场强度的关系示波管原理基础巩固1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()电场强度e=fq电场强度e=ud电场强度e=kqr2电场力做功w=uqa.b.c.d.答案d2关于匀强电场中电场强度和电势差的关系,说法正确的是()a.电场强度越大,则任意两点间的电势差也越大b.任意两点间的电势差等于电场强度和这两点间距离的乘积c.沿着电场线方向,任何相同距离上的电势降低必定相等d.电势降低的方向必定是电场强度的方向答案c3如图所示,实线为电场线,虚线为等势面,a、b两点的电势分别为a=-50 v,b=-20 v;则a、b连线中点c的电势c应为()a.c=-35 vb.c-35 vc.c-35 vd.条件不足,无法判断c的高低解析由电场线的分布情况可以看出,在a、b连线上,由b点到a点电场强度越来越大.由u=ed可知ubc-35 v,选b.答案b4如图所示,一个匀强电场的等势面,每两个相邻等势面相距2 cm,由此可以确定电场强度的方向和数值是()a.竖直向下,e=100 v/mb.水平向左,e=100 v/mc.水平向左,e=200 v/md.水平向右,e=200 v/m解析由电场线与等势面垂直并且总是由电势高的等势面指向电势低的等势面可知,电场强度的方向水平向左,又由e=ud得e=2210-2 v/m=100 v/m,故选项b正确.答案b5示波管的原理图如图甲所示.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()答案c6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()a.2倍b.4倍c.12d.14解析电子在两极板间做类平抛运动,水平方向l=v0t,t=lv0,竖直方向d=12at2=qul22mdv02,故d2=qul22mv02,即d1v0,故选项c正确.答案c7如图所示,在匀强电场中,有a、b两点,它们的间距为 2 cm,两点的连线与电场强度方向成60角.将一个电荷量为-210-5 c的电荷由a移到b,其电势能增加了0.1 j.则:(1)在此过程中,电场力对该电荷做了多少功?(2)a、b两点的电势差uab为多少?(3)该匀强电场的电场强度为多大?解析(1)电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,电势能增加,增加的电势能就等于电场力做的功,所以,w=ep=-0.1 j.(2)由uab=wq=-0.1-210-5 v=5103 v.(3)由u=ed,得uab=eabcos 60所以e=uababcos60=5103210-212 v/m=5105 v/m.答案(1)-0.1 j(2)5103 v(3)5105 v/m8长为l的平行金属板电容器,两板间形成匀强电场,一个电荷量为+q,质量为m的带电粒子,以初速度v0紧贴上极板沿垂直于电场线方向射入匀强电场中,刚好从下极板边缘射出,且射出时速度方向恰好与下板成30角,如图所示,求匀强电场的电场强度大小和两极板间的距离.解析设电场强度为e,极板间距离为d,则d=12at2=12qem(lv0)2tan 30=vyv0=atv0=qemv0lv0=qelmv02解得e=3mv023ql,d=36l.答案3mv023ql36l能力提升1(多选)如图所示,a、b、c是一条电场线上的三个点,电场线的方向由a到c,且ab=bc,用a、b、c和ea、eb、ec分别表示a、b、c三点的电势和电场强度,下列说法正确的有()a.abcb.ea=eb=ecc.a-b=b-cd.ea、eb、ec的大小无法确定解析由沿着电场线电势逐渐降低知选项a正确;由于该电场不一定是匀强电场,所以选项b不能确定,选项d正确;虽然ab=bc,但不一定是匀强电场,由u=ed知选项c不能确定.答案ad2如图所示,匀强电场电场强度e=100 v/m,a、b两点相距10 cm,a、b连线与电场方向夹角为60,则uba的值为()a.-10 vb.10 vc.-5 vd.-53 v解析根据电势差与电场强度的关系u=ed得u=elabcos 60=1000.1cos 60 v=5 v,且沿电场线电势降低,ab,所以uba=-uab=-5 v,所以选项c正确.答案c3有一种电荷控制式喷墨打印机的打印头的结构简图如图所示.其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒,此微粒经过带电室后以一定的初速度垂直射入偏转电场,再经偏转电场后打到纸上,显示出字符.已知偏移量越小打在纸上的字迹越小,现要缩小字迹,下列措施可行的是()a.增大墨汁微粒的比荷b.减小墨汁微粒进入偏转电场时的初动能c.减小偏转极板的长度d.增大偏转极板间的电压解析微粒以一定的初速度垂直射入匀强电场做类平抛运动,水平方向:l=v0t,竖直方向:y=12qumdt2,解得y=qul22mdv02=qul24dek0.要缩小字迹,应减小偏移距离y,则应减小比荷、增大初动能、减小极板长度、减小极板间电压,故c正确.答案c4如图所示中a、b、c三点都在匀强电场中,已知acbc,abc=60,bc=20 cm.把一个电荷量q=10-5 c的正电荷从a移到b,电场力做功为零;从b移到c,电场力做功为-1.7310-3 j,则该匀强电场的电场强度大小和方向是()a.865 v/m,垂直于ac向左b.865 v/m,垂直于ac向右c.1 000 v/m,垂直于ab斜向上d.1 000 v/m,垂直于ab斜向下解析把电荷q从a移到b,电场力不做功,说明a、b两点在同一等势面上,因该电场为匀强电场,等势面应为平面,故图中直线ab即为等势线,电场强度方向垂直于等势面,可见,选项a、b错误.ubc=wbcq=-1.7310-310-5 v=-173 v.b点电势比c点低173 v,因电场线指向电势降低的方向,所以电场强度方向必垂直于ab斜向下.电场强度大小e=ud=ubcsin60=1730.232 v/m=1 000 v/m.因此选项d正确,选项c错误.故选d.答案d5(多选)如图所示,用绝缘细线拴一带负电小球,在竖直平面内做圆周运动,匀强电场方向竖直向下,则()a.当小球运动到最高点a时,线的张力一定最小b.当小球运动到最低点b时,小球的速度一定最大c.当小球运动到最高点a时,小球的电势能最小d.小球在运动过程中机械能不守恒解析若qe=mg,小球做匀速圆周运动,球在各处对细线的拉力一样大.若qemg,球在a处速度最大,对细线的拉力最大.故选项a、b错误.a点电势最高,负电荷在电势最高处电势能最低,故选项c正确.小球在运动过程中除重力外,还有电场力做功,机械能不守恒,选项d正确.答案cd6一匀强电场如图所示,某带电粒子以垂直于电场线的初速度从a点运动到b点,在这一运动过程中克服重力做的功为3.0 j,电场力做的功为2.0 j.则下列说法正确的是()a.粒子带负电b.粒子在a点的电势能比在b点少2.0 jc.粒子在a点的机械能比在b点少1.0 jd.粒子在a点的动能比在b点多1.0 j解析由运动轨迹上来看,垂直电场方向射入的带电粒子向电场方向偏转,说明带电粒子受到的电场力与电场方向相同,所以带电粒子应带正电,选项a错误;从a到b的过程中,电场力做正功,电势能在减少,所以在a点时的电势能要大于在b点时的电势能,选项b错误;从a到b的过程中,除了重力做功以外,还有电场力做功,电场力做正功,电势能转化为机械能,带电粒子的机械能增加,由能量守恒定律可知,机械能的增加量等于电场力做功的多少,所以机械能增加了2.0 j,选项c错误;从a到b的过程中,克服重力做功3.0 j,电场力做功2.0 j,由动能定理可知,粒子在a点的动能比在b点多1.0 j,选项d正确.故选d.答案d7如图所示,一个带正电的微粒,从a点射入水平方向的匀强电场中,微粒沿直线ab运动,ab与电场线的夹角=30,已知带电微粒的质量m=1.010-7 kg,电荷量q=1.010-10 c,a、b相距l=20 cm.(g取10 n/kg)(1)试说明微粒在电场中运动的性质,要求说明理由.(2)求电场强度的大小、方向.(3)要使微粒从a点运动到b点,微粒进入电场时的最小速度是多少?解析(1)由于微粒从ab做直线运动,故电场力必水平向左,与重力的合力沿ba方向,如图所示,微粒在ab方向做匀减速直线运动.(2)tan =mgqe所以e=mgqtan=3104 n/c由于微粒带正电,故e的方向水平向左.(3)由f合=mgsin可知a=gsin,又因va2=2al所以va=22 m/s.或由动能定理-mglsin -qelcos =0-12mva2解得va=22 m/s.答案(1)见解析(2)3104 n/c方向水平向左(3)22 m/s8一个初速度为零的电子通过电压为u=4 500 v的电场加速后,从c点沿水平方向飞入电场强度为e=1.5105 v/