高中物理 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（五）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3-1

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGEPAGE1學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課時(shí)跟蹤檢測(cè)(五)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1.如圖1所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中取一點(diǎn)O，過(guò)O點(diǎn)作射線OA＝OB＝OC＝OD＝10cm，已知O、A、B、C和D各點(diǎn)電勢(shì)分別為0、7V、8V、7V、5V，則勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向最接近于（）圖1A．70V/m，沿AO方向B．70V/m,沿CO方向C．80V/m，沿BO方向D．80V/m，沿CO方向解析：選C由O、A、B、C、D各點(diǎn)電勢(shì)值可知，O點(diǎn)電勢(shì)最低,A、C在同一等勢(shì)面上,所以電場(chǎng)線與AC連線垂直，最接近BO方向.大小接近E＝eq\f(UBO，\x\to(OB))＝eq\f(8,0。1）V/m＝80V/m，故C正確.2．如圖所示,A、B、C是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的三個(gè)點(diǎn)，各點(diǎn)電勢(shì)φA＝10V、φB＝2V、φC＝6V，A、B、C三點(diǎn)在同一平面上，下列各圖中電場(chǎng)強(qiáng)度的方向表示正確的是（)解析：選DA、B中點(diǎn)電勢(shì)為6V，該點(diǎn)與C為等勢(shì)點(diǎn)，因此電場(chǎng)強(qiáng)度的方向垂直該連線指向低電勢(shì)一側(cè)。3．圖2（a）為示波管的原理圖.如果在電極YY′之間所加的電壓按圖(b）所示的規(guī)律變化，在電極XX′之間所加的電壓按圖（c)所示的規(guī)律變化，則在熒光屏上會(huì)看到的圖形是選項(xiàng)中的(）圖2解析：選B在0~2t1時(shí)間內(nèi),掃描電壓掃描一次，信號(hào)電壓完成一個(gè)周期，當(dāng)UY為正的最大值時(shí),電子打在熒光屏上有正的最大位移,當(dāng)UY為負(fù)的最大值時(shí),電子打在熒光屏上有負(fù)的最大位移,因此一個(gè)周期內(nèi)熒光屏上的圖像為B。4．(多選）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．加速電壓偏大 B．加速電壓偏小C．偏轉(zhuǎn)電壓偏大 D．偏轉(zhuǎn)電壓偏小解析：選AD若加大加速電壓，根據(jù)Uq＝eq\f（1,2)mv2可知，電子射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的速度變大，則電子的運(yùn)行時(shí)間減少，根據(jù)y＝eq\f（1,2)at2可知電子的偏轉(zhuǎn)位移必定減少；同樣在運(yùn)行時(shí)間不變的情況下減小偏轉(zhuǎn)電壓，根據(jù)y＝eq\f（1，2)at2＝eq\f（1，2）eq\f（U′q,dm)t2可知電子的偏轉(zhuǎn)位移也會(huì)減小,故A、D正確，B、C錯(cuò)誤。5。(2015·全國(guó)卷Ⅰ)如圖3所示，直線a、b和c、d是處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中的兩組平行線,M、N、P、Q是它們的交點(diǎn),四點(diǎn)處的電勢(shì)分別為φM、φN、φP、φQ.一電子由M點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)和P點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力所做的負(fù)功相等。則(）圖3A．直線a位于某一等勢(shì)面內(nèi)，φM〉φQB．直線c位于某一等勢(shì)面內(nèi),φM〉φNC．若電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功D．若電子由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功解析：選B由電子從M點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)和P點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力所做的負(fù)功相等可知，N、P兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上,且電場(chǎng)線方向?yàn)镸→N，故選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.M點(diǎn)與Q點(diǎn)在同一等勢(shì)面上,電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場(chǎng)力不做功，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤.電子由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6。如圖4所示為示波管中偏轉(zhuǎn)電極的示意圖,相距為d、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的極板AC、BD加上電壓U后，可在兩極板之間(設(shè)為真空)產(chǎn)生勻強(qiáng)電場(chǎng)。在左端距兩板等距離處的O點(diǎn)，有一電荷量為－q、質(zhì)量為m的粒子以某一速度沿與板平行射入，不計(jì)重力,下列說(shuō)法正確的是（)圖4A．入射粒子向下偏轉(zhuǎn)B．入射速度大于eq\f（L,d）eq\r（\f(qU，m）)的粒子可以射出電場(chǎng)C．若粒子可以射出電場(chǎng)，則入射速度越大，動(dòng)能變化越大D．若粒子可以射出電場(chǎng)，則射出電場(chǎng)時(shí)速度方向的反向延長(zhǎng)線過(guò)O點(diǎn)解析：選B粒子帶負(fù)電,受到豎直向上的電場(chǎng)力,故應(yīng)向上偏轉(zhuǎn),A錯(cuò)誤；若粒子剛好離開電場(chǎng)，則有L＝vt，eq\f(d，2)＝eq\f（1，2）at2，a＝eq\f(Eq,m）＝eq\f(Uq,dm)，聯(lián)立可得v＝eq\f(L,d)eq\r（\f（qU，m）)，B正確；入射速度越大，偏轉(zhuǎn)量越小,故電場(chǎng)力做功越少,則動(dòng)能變化量越小，C錯(cuò)誤；若粒子可以射出電場(chǎng)，速度偏轉(zhuǎn)角正切值是位移偏轉(zhuǎn)角正切值的2倍，則射出電場(chǎng)時(shí)速度方向的反向延長(zhǎng)線過(guò)水平位移的中點(diǎn)，不會(huì)過(guò)O點(diǎn)，故D錯(cuò)誤。7.(多選)（2015·江蘇高考)一帶正電的小球向右水平拋入范圍足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)方向水平向左。不計(jì)空氣阻力，則小球（)圖5A．做直線運(yùn)動(dòng)B．做曲線運(yùn)動(dòng)C．速率先減小后增大D．速率先增大后減小解析：選BC小球運(yùn)動(dòng)時(shí)受重力和電場(chǎng)力的作用，合力F方向與初速度v0方向不在一條直線上，小球做曲線運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確.將初速度v0分解為垂直于F方向的v1和沿F方向的v2，根據(jù)運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系，v1的大小不變，v2先減小后反向增大，因此小球的速率先減小后增大，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。8.如圖6所示，平行金屬板A、B水平正對(duì)放置，分別帶等量異號(hào)電荷。一帶電微粒水平射入板間,在重力和電場(chǎng)力共同作用下運(yùn)動(dòng)，軌跡如圖中虛線所示，那么(）圖6A．若微粒帶正電荷,則A板一定帶正電荷B．微粒從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)電勢(shì)能一定增加C．微粒從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)動(dòng)能一定增加D.微粒從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)機(jī)械能一定增加解析：選C微粒向下偏轉(zhuǎn)，則微粒受到的電場(chǎng)力與重力的合力向下,若微粒帶正電,只要電場(chǎng)力小于重力，就不能確定A、B板所帶電荷的電性，A項(xiàng)錯(cuò)誤;不能確定電場(chǎng)力的方向和微粒所帶電荷的電性，因此不能確定電場(chǎng)力做功的正負(fù)，不能確定微粒從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)電勢(shì)能的變化，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于電場(chǎng)力與重力的合力一定向下，因此微粒受到的合外力做正功，根據(jù)動(dòng)能定理可知，微粒從M到N的過(guò)程中動(dòng)能增加，C項(xiàng)正確；由于不能確定除重力以外的力即電場(chǎng)力做的是正功還是負(fù)功，根據(jù)功能原理可知，不能確定微粒從M到N過(guò)程中機(jī)械能是增加還是減少，D項(xiàng)錯(cuò)誤。9.如圖7所示，場(chǎng)強(qiáng)大小為E、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一矩形區(qū)域abcd，水平邊ab長(zhǎng)為s，豎直邊ad長(zhǎng)為h。質(zhì)量均為m、帶電量分別為＋q和－q的兩粒子，由a、c兩點(diǎn)先后沿ab和cd方向以速率v0進(jìn)入矩形區(qū)(兩粒子不同時(shí)出現(xiàn)在電場(chǎng)中）。不計(jì)重力。若兩粒子軌跡恰好相切,則v0等于（)圖7A.eq\f(s,2)eq\r(\f（2qE，mh)) B。eq\f(s，2)eq\r(\f（qE,mh)）C.eq\f（s,4）eq\r（\f(2qE,mh）） D.eq\f（s，4)eq\r(\f(qE,mh）)解析：選B由兩粒子軌跡恰好相切，根據(jù)對(duì)稱性,兩個(gè)粒子的軌跡相切點(diǎn)一定在矩形區(qū)域的中心,并且兩粒子均做類平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性和等時(shí)性可得，在水平方向上：eq\f(s,2）＝v0t，在豎直方向上:eq\f（h,2）＝eq\f（1,2）at2＝eq\f(1，2）eq\f(Eq,m)t2，聯(lián)立以上兩式可求得：v0＝eq\f(s，2)eq\r(\f（Eq,mh））,由此可知，該題只有選項(xiàng)B正確，A、C、D皆錯(cuò)誤.10.有三個(gè)質(zhì)量相等，分別帶正電、負(fù)電和不帶電的小球，從上、下帶電平行金屬板間的P點(diǎn)以相同速率垂直電場(chǎng)方向射入電場(chǎng)，分別落在A、B、C三點(diǎn)，如圖8所示，則(）圖8A．A球帶負(fù)電，B球不帶電，C球帶正電B．三個(gè)小球在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等C．在電場(chǎng)中加速度的關(guān)系是aC>aB〉aAD．到達(dá)正極板時(shí)的動(dòng)能關(guān)系是EC〈EB<EA解析：選C運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的分解法可知，三個(gè)小球水平方向都做勻速直線運(yùn)動(dòng),由圖看出，水平位移的關(guān)系為xA>xB〉xC，初速度v0相同，由位移公式x＝v0t得知，運(yùn)動(dòng)時(shí)間關(guān)系為tA>tB〉tC.小球在豎直方向都做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，豎直位移大小y相等，由位移公式y(tǒng)＝eq\f（1,2)at2得到，加速度的關(guān)系為aA<aB〈aC.根據(jù)牛頓第二定律得知，三個(gè)小球的合力關(guān)系為：FA<FB<FC。三者質(zhì)量相等，重力相等，則可知，A所受電場(chǎng)力向上，C所受電場(chǎng)力向下,則A帶正電、B不帶電、C帶負(fù)電。故A、B錯(cuò)誤，C正確。由上分析得到，電場(chǎng)力對(duì)A做負(fù)功，電場(chǎng)力對(duì)C做正功，而重力做功相等，而且重力都做正功，合力對(duì)小球做功A最小，C最大，初動(dòng)能相等,則根據(jù)動(dòng)能定理得知，到達(dá)正極板時(shí)動(dòng)能關(guān)系EkA〈EkB〈EkC。故D錯(cuò)誤。11。一束電子流在經(jīng)U＝5000V的加速電壓加速后，在距兩極板等距離處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖9所示。若兩板間距d＝1。0cm，板長(zhǎng)l＝5.0cm,那么要使電子能從平行板飛出，兩個(gè)極板上最大能加多大電壓？圖9解析：加速過(guò)程由動(dòng)能定理得eU＝eq\f(1,2)mveq\o\al（2,0）。進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，電子在平行于板面的方向上做勻速直線運(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＝eq\f(F,m）＝eq\f(eU′,dm），偏轉(zhuǎn)距離y＝eq\f(1，2)at2，能飛出的條件為y≤eq\f（d，2）。聯(lián)立以上各式解得U′≤eq\f（2Ud2,l2)＝400V，即要使電子能飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),所加最大電壓為400V.答案：400V12。一束電子從靜止開始經(jīng)加速電壓U1加速后，以水平速度射入水平放置的兩平行金屬板中間，如圖10所示，金屬板長(zhǎng)為l，兩板距離為d，豎直放置的熒光屏距金屬板右端為L(zhǎng)。若在兩金屬板間加直流電壓U2時(shí)，光點(diǎn)偏離中線打在熒光屏上的P點(diǎn),求eq\x\to(OP).圖10解析：電子經(jīng)U1的電場(chǎng)加速后，由動(dòng)能定理可得eU1＝eq\f(mv\o\al(2，0）,2)①電子以v0的速度進(jìn)入U(xiǎn)2的電場(chǎng)并偏轉(zhuǎn)t＝eq\f（l,v0）②E＝eq\f(U2,d)③a＝eq\f(eE,m）④v⊥＝at⑤由①②③④⑤得射出極板的偏轉(zhuǎn)角θ的正切值tanθ＝eq\f（v⊥，v0)＝eq\f(U2l,2U1d）。所以eq\x\to(OP)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1（\f