2024-2025學年高中物理課時作業(yè)5勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系示波管原理含解析教科版選修3-1

PAGEPAGE7課時作業(yè)5勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系示波管原理時間：45分鐘一、單項選擇題1．下列對關(guān)系式Uab＝Ed的理解，正確的是(C)A．式中的d是a、b兩點間的距離B．a(chǎn)、b兩點間距離越大，電勢差越大C．d是a、b兩個等勢面的距離D．此式適用于任何電場解析：公式Uab＝Ed只適用于勻強電場，其中d為沿電場強度方向上的距離，故C項正確．2．關(guān)于靜電場，下列結(jié)論普遍成立的是(C)A．電場強度大的地方電勢高，電場強度小的地方電勢低B．電場中隨意兩點之間的電勢差只與這兩點的場強有關(guān)C．在靜電場中，場強方向都指向電勢降低最快的方向D．在場強大的勻強電場中移動電荷，靜電力做功多解析：電勢的凹凸與電場強度的大小無關(guān)，A錯；電場中隨意兩點間的電勢差不僅與這兩點的場強有關(guān)，還與這兩點沿電場線方向的距離有關(guān)，B錯；在D項中W＝qEd，電場力做功不僅與電場強度E有關(guān)，還與沿電場方向的距離d有關(guān)，D錯．只有C項正確．3.如圖為某勻強電場的等勢面分布圖，每兩個相鄰等勢面相距2cm，則該勻強電場的場強大小和方向分別為(C)A．E＝100V/m，豎直向下B．E＝100V/m，豎直向上C．E＝100V/m，水平向左D．E＝100V/m，水平向右解析：電場方向與等勢面垂直且指向電勢降低的方向，故電場方向水平向左，由U＝Ed可得：E＝eq\f(U,d)＝eq\f(2,2×10－2)V/m＝100V/m，故C正確．4．如圖中a、b、c是勻強電場中同一平面上的三個點，各點的電勢分別是φa＝5V，φb＝2V，φc＝4V，則在下列各示意圖中能表示該電場強度方向的是(D)解析：由題意可知，Uab＝5V－2V＝3V，Uac＝5V－4V＝1V，在a、b連線上找一點d，使其電勢φd＝4V，則Uad＝5V－4V＝1V．由于Uad＝eq\f(1,3)Uab，所以ad＝eq\f(1,3)ab，cd連線為等勢線，電場強度的方向與cd連線垂直指向電勢著陸的方向，故D選項正確．5．如圖所示的示波管，當兩偏轉(zhuǎn)電極XX′、YY′電壓為零時，電子槍放射的電子經(jīng)加速電場加速后會打在熒光屏上的正中間(圖示坐標的O點，其中x軸與XX′電場的場強方向重合，x軸正方向垂直于紙面對里，y軸與YY′電場的場強方向重合，y軸正方向豎直向上)．若要電子打在圖示坐標的第Ⅲ象限，則(D)A．X、Y極接電源的正極，X′、Y′接電源的負極B．X、Y′極接電源的正極，X′、Y接電源的負極C．X′、Y極接電源的正極，X、Y′接電源的負極D．X′、Y′極接電源的正極，X、Y接電源的負極解析：若要使電子打在題圖所示坐標的第Ⅲ象限，電子在x軸上向負方向偏轉(zhuǎn)，則應(yīng)使X′接正極，X接負極；電子在y軸上也向負方向偏轉(zhuǎn)，則應(yīng)使Y′接正極，Y接負極，所以選項D正確．6.如圖所示，勻強電場場強E＝100V/m，A、B兩點相距10cm，A、B連線與電場線夾角為60°，則UBA的值為(C)A．－10V B．10VC．－5V D．－5eq\r(3)V解析：A、B兩點沿電場線方向的距離：d＝l·cos60°＝0.1×eq\f(1,2)m＝0.05mB點的電勢低于A點電勢：UBA＝－Ed＝－100×0.05V＝－5V.二、多項選擇題7．場強為E＝1.0×102V/m的勻強電場中，有相距d＝2.0×10－2m的a、b兩點，則a、b兩點間的電勢差可能為(AB)A．1.0V B．2.0VC．3.0V D．4.0V解析：a、b兩等勢面的最大距離d＝2.0×10－2m，故由公式U＝Ed可得a、b間的最大電勢差Umax＝2V，所以Uab≤2V，故A、B正確．8．沿電場中某條直電場線方向建立x軸，該電場線上各點電場強度E隨x的改變規(guī)律如圖所示，坐標點0、x1、x2和x3分別與x軸上O、A、B、C四點相對應(yīng)，相鄰兩點間距相等．一個帶正電的粒子從O點由靜止釋放，運動到A點的動能為Ek，僅考慮電場力作用，則(CD)A．從O點到C點，電勢先上升后降低B．粒子先做勻加速運動，后做變加速運動C．粒子在AB段電勢能改變量大于BC段的電勢能改變量D．粒子運動到C點時動能小于3Ek解析：由O點到C點，沿電場線方向，電勢漸漸降低，則A項錯誤；帶正電的粒子所受電場力與速度方向一樣，所以粒子始終做加速直線運動，在0～x1段電場強度漸漸變大，帶電粒子所受電場力漸漸變大，故粒子在OA段做加速度增大的變加速直線運動，B項錯誤；E-x圖象中圖線與坐標軸所圍面積代表電勢差，可知AB段的電勢差大于BC段的電勢差，故電場力做功WAB>WBC，由電場力做功與電勢能改變的關(guān)系得，粒子在AB段電勢能改變量大于BC段的電勢能改變量，C項正確；由E-x圖象中圖線與坐標軸所圍面積代表電勢差，可得UOA＝eq\f(1,2)E0x1，UAC<eq\f(1,2)E0×2x1，得2UOA>UAC，由動能定理qU＝ΔEk，得qUOA＝Ek－0，qUAC＝EkC－Ek，知粒子運動到C點時動能小于3Ek，D項正確．9.如圖所示的同心圓是電場中的一組等勢線，一個電子只在電場力作用下沿著直線由A向C運動時的速度越來越小，B為線段AC的中點，則有(BC)A．電子沿AC運動時受到的電場力越來越小B．電子沿AC運動時它具有的電勢能越來越大C．電勢φA>φB>φCD．電勢差UAB＝UBC解析：由A到C，電子的速度越來越小，可知其動能越來越小，電勢能越來越大，電場力對其做負功，則電子應(yīng)順著電場線運動，即電場線方向由A到C，由此可知這是－Q形成的電場，因此越靠近－Q，電場線越密，場強也就越大，電子所受電場力也就越大，所以A不對，B對．又因為沿電場線方向電勢漸漸降低，所以C對．又因為此電場不是勻強電場，沿電場線方向電勢不是勻稱著陸，故UAB≠UBC，所以D錯，故B、C正確．10．細胞膜的厚度等于700nm(1nm＝10－9m)，當膜的內(nèi)外層之間的電壓達0.4V時，即可讓一價鈉離子滲透．設(shè)細胞膜內(nèi)的電場為勻強電場，則鈉離子在滲透時(AC)A．膜內(nèi)電場強度為5.71×105V/mB．膜內(nèi)電場強度為1.04×106V/mC．每個鈉離子沿電場方向透過膜時電場力做的功等于6.4×10－20JD．每個鈉離子沿電場方向透過膜時電場力做的功等于1.28×10－19J解析：由公式E＝eq\f(U,d)＝eq\f(0.4,7×10－7)V/m≈5.71×105V/m，所以A正確，B錯誤．由公式W＝qU＝1.6×10－19×0.4J＝6.4×10－20J，C正確，D錯誤．三、非選擇題11．圖中實線是一組不知方向的勻強電場的電場線，把1×10－6C的負電荷從A點沿水平方向移到B點，電場力做了2×10－6J的功．A、B兩點間距離為2cm，問：(1)勻強電場場強多大？方向如何？(2)A、B兩點間的電勢差多大？(3)若φA＝0，則AB中點C的電勢為多少？答案：(1)200V/m方向沿電場線斜向下(2)－2V(3)1V解析：(1)由WAB＝qElABcos60°得勻強電場場強E＝eq\f(WAB,qlABcos60°)＝eq\f(2×10－6,1×10－6×0.02×0.5)V/m＝200V/m場強方向沿電場線斜向下．(2)A、B兩點間的電勢差UAB＝eq\f(WAB,q)＝eq\f(2×10－6,－1×10－6)V＝－2V(3)由U＝Ed得AC間的電勢差UAC＝eq\f(1,2)UAB＝－1V，而UAC＝φA－φC，故φC＝1V.12.一長為L的細線，上端固定，下端拴一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球，處于如圖所示的水平向右的勻強電場中．起先時，將細線與小球拉成水平，小球靜止在A點，釋放后小球由靜止起先向下?lián)u擺，當細線轉(zhuǎn)過60°角時，小球到達B點速度恰好為零．試求：(1)A、B兩點的電勢差UAB；(2)勻強電場的場強大??；(3)小球到達B點時，細線對小球的拉力大?。鸢福?1)－eq\f(\r(3)mgL,2q)(2)eq\f(\r(3)mg,q)(3)eq\r(3)mg解析：(1)小球由A→B過程中，由動能定理：mgLsin60°＋qUAB＝0所以UAB＝－eq\f(\r(3)mgL,2q).(2)E＝eq\f(|UAB|,L－Lcos60°)＝eq\f(\r(3)mg,q).(3)小球在AB間搖擺，由對稱性知，B處細線拉力與A處細線拉力相等，而在A處，由水平方向平衡有：TA＝Eq＝eq\r(3)mg所以TB＝TA＝eq\r(3)mg，或在B處，沿細線方向合力為零，有：TB＝Eqcos60°＋mgcos30°＝eq\r(3)mg.13．平行金屬板A、B帶電后，板間產(chǎn)生勻強電場，如圖所示，兩板間距是5cm，兩板間電壓是60V，求：(1)兩板間的場強；(2)電場中有P1和P2兩點，P1點離A板0.5cm，P2點離B板也是0.5cm，P1、P2兩點間電勢差多大？(3)若將B板接地，P1與P2兩點的電勢各是多少伏？答案：(1)1.2×103V/m(2)48V(3)54V6V解析：(1)兩板之間是勻強電場，有E＝eq