教科版高中物理选修3115匀强电场中电势差与电场强度的关系示波管原理名师精编作业1.docx
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教科版高中物理选修3115匀强电场中电势差与电场强度的关系示波管原理名师精编作业1
2017-2018学年度教科版选修3-1�1.5匀强电场中电势差与电场强度的关系示波管原理作业
(1)
1.一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动,其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示,其中0~x2段是关于直线x=x1对称的曲线,x2~x3段是直线,则下列说法正确的是
A.x1处电场强度最小,但不为零
B.粒子在0~x2段做匀变速运动,x2~x3段做匀速直线运动
C.若x1、x3处电势为1、3,则1<3
D.x2~x3段的电场强度大小方向均不变
2.通常情况下,空气是不导电的。
但是如果空气中的电场很强,使得气体分子中带正电、负电的微粒所受的相反静电力很大,以至于分子破碎,于是空气中出现了可以自由移动的电荷,空气变成了导体。
这个现象叫做空气被“击穿”。
如图所示,两金属板之间的点A、B分别代表某一气体分子破碎后带正电、负电的两个微粒(为了看得清楚,两个点之间的距离做了放大),两金属板之间的距离为1.5cm,在两金属板间加6.0×104V的高电压,两板间就会出现放电现象。
下列说法正确的是()
A.板M接电源正极,板N接电源负极
B.两板间匀强电场的场强大小为4×104V/m
C.分子破碎过程中,分子内部的电势能增大
D.空气导电时,两极板间电场力对微粒A做负功
3.如图所示,匀强电场中的A、B、C、D、E、F、G、H八个点处于棱长为2cm的正方体的八个顶点上.如果已知A、B、C、G四点的电势分别为2V,0,2V、2V.一比荷为=1×106C/kg的带正电粒子沿AC方向只在电场力作用下从A点射入该电场后恰好经过B点,已知元电荷e=1.6×10-19C,则下列说法正确的是( )
A.匀强电场的场强大小为20V/m
B.匀强电场的场强方向由B指向D
C.带正电粒子在A点的速度为vA=1×103m/s
D.将一个电子由B移到D点,其电势能增加6.4×10-19J
4.如图所示,A、B、C、D是匀强电场中的四个点,D是BC的中点,A、B、C构成一个直角三角形,AB长为1m,电场线与三角形所在的平面平行,已知φA=5V、φB=-5V、φC=15V,由此可以判断( )
A.场强的方向由C指向B
B.场强的方向垂直AD连线斜向上
C.场强的大小为10V/m
D.场强的大小为
5.一根轻质杆长为2l,可绕固定于中点位置处的轴在竖直面内自由转动,杆两端固定有完全相同的小球1和小球2,它们的质量均为m,带电量分别为+q和-q,整个装置放在如图所示的关于竖直线对称的电场中.现将杆由水平位置静止释放,让小球1、2绕轴转动到竖直位置A、B两点,设A、B间电势差为U,该过程中( )
A.小球2受到的电场力减小
B.小球1电势能减少了Uq
C.小球1、2的机械能总和增加了Uq+mgl
D.小球1、2的动能总和增加了Uq
6.如图所示,在匀强电场中有直角三角形BOC,电场方向与三角形所在平面平行,若三角形三顶点处的电势分别为、、,且边长,,则下列说法中正确的是
A.电场强度的大小为
B.电场强度的大小为
C.电场强度的大小为100V/m
D.一个电子在O点由静止释放后会沿直线OB运动
7.在匀强电场中有一长方形区域ABCD,边长AB=0.3m、BC=0.4m,匀强电场方向与ABCD所在平面平行,A、B、C三点的电势A=55V,B=19V,C=-45V,则匀强电场的电场强度大小和方向为
A.120V/m,沿AB方向
B.200V/m,沿AC方向
C.160V/m,沿AD方向
D.300V/m,沿BD方向
8.如图所示,实线表示电场线,虚线表示等势线,a、b两点的电势分别为=20V,=50V,则a、b连线的中点c的电势应为( )
A.=35V
B.>35V
C.<35V
D.无法判断的高低
9.高速粒子轰击荧光屏可致其发光.如图,在竖直放置的铅屏A的右表面上贴着β射线放射源P,放射出β粒子(实质是电子)的速度大小为v0.足够大的荧光屏M与铅屏A平行放置,相距d,其间有水平向左的匀强电场,电场强度大小为E.已知电子电荷量为-e,质量为m.不考虑相对论效应,则( )
A.垂直射到荧光屏M上的电子速度大小为
B.到达荧光屏离P最远的电子运动时间为
C.荧光屏上发光半径为
D.到达荧光屏的电子电势能减少了eEd
10.一匀强电场的方向平行于xOy平面,平面内a、b、c三点的位置如图所示,三点的电势分别为10V、10V、22V.下列说法正确的是( )
A.坐标原点处的电势为-2V
B.a、b连线中点的电势为16V
C.电子在a点的电势能比在c点的低12eV
D.电场强度的大小为500N/C
11.如图所示为一组未知方向的匀强电场的电场线,将带电荷量为q=﹣1.0×10-6C的点电荷由A点沿水平线移至B点,克服静电力做了2×10-6J的功,已知A、B间的距离为2cm。
试求:
(1)A、B两点间的电势差为多少?
(2)该匀强电场的场强E为多少?
12.在电场中一条电场线上有A、B两点,如图所示。
将负电荷q=﹣1.0×10﹣6C从A点移至B点,克服电场力做功2.0×10﹣4J。
取B点为零势能点,求:
(1)电荷在A点的电势能;
(2)A点电势;
(3)在电场中有另一点C,已知UAC=50V,把该电荷从B移至C电场力做的功。
13.如图所示,两平行金属板A、B相距d=20cm,其间分布有匀强电场,C、D为电场中的两点,CD连线和场强方向成37°角且长度。
已知电子从D点移动到C点电场力做功,求:
(1)匀强电场的电场强度的大小。
(2)A、B两板间的电势差。
(3)D点的电势。
14.如图所示,极板A、B间匀强电场的场强E=2×105V/m,a、b两点相距10cm.求:
(1)a、b两点哪点电势高?
(2)外力把点电荷q=1×10-7C由b匀速移到a做多少功?
如果选b为零电势点,q在a点的电势能是多少?
15.如图所示在匀强电场中,有A、B两点,它们之间的距离为10cm,两点的连线与场强方向成53°角.将一个电荷量为1×10﹣6C的正电荷由A点移到B点,电场力做功为6×10﹣5J.(sin53=0.8,cos53=0.6)求:
(1)A、B两点的电势差UAB;
(2)匀强电场的场强E.
参考答案
1.D
【解析】EP-x图像的斜率表示粒子所受电场力F,根据F=qE可知x1处电场强度最小且为零,故A错误;
B、粒子在0~x2段切线的斜率发生变化,所以加速度也在变化,做变速运动,x2~x3段斜率不变,所以做匀变速直线运动,故B错误;
C、带负电的粒子从x1到x3的过程中电势能增加,说明电势降低,若x1、x3处电势为1、3,则1>3,故C错误;
D、x2~x3段斜率不变,所以这段电场强度大小方向均不变,故D正确;
故选D
点睛:
EP-x图像的斜率表示粒子所受电场力F,根据F=qE判断各点场强的方向和大小,以及加速度的变化情况。
至于电势的高低,可以利用结论“负电荷逆着电场线方向移动电势能降低,沿着电场线方向移动电势能升高”来判断。
2.C
【解析】A、由题意可知板M接电源负极,板N接电源正极,故A错误;
B、两板间匀强电场的场强大小为,故B错误;
C、开始空气是不导电的,分子内部的电势能为0,分子破碎过程中,空气中出现了可以自由移动的电荷,分子内部的电势能增大,故C正确;
D、空气导电时,A带正电,受电场力作用向左运动,两极板间电场力对微粒A做正功,故D错误;
故选C。
3.C
【解析】由题,A、C、G点的电势都是2V,所以它们是等势点,由此可知,A、C、G在同一个等势面上,匀强电场的电场线一定与之垂直;B点的电势等于0,所以:
,代入数据可得:
E=100V.故A错误;A点的电势高于B点的电势,A、C、G在同一个等势面上,所以匀强电场的场强方向由D指向B.故B错误;带正电粒子沿AC方向进入电场后做类平抛运动,受到的电场力:
F=qE;粒子的加速度:
;粒子沿AC方向的位移:
x=vAt;沿DB的方向的位移:
y=at2;联立可知:
vA=1×103m/s。
故C正确;根据匀强电场特点可知:
UAB=UDC,即φA-φB=φD-φC,所以φD=4V,所以:
UDB=4V;把一个电子从B点移到D点,电场力做功:
W=eUBD=-1.6×10-19C×(-4)V=6.4×10-19C,其电势能减小6.4×10-19J,故D错误。
故选C。
点睛:
本题重点考查了匀强电场的理解:
在匀强电场中平行且相等的线段之间电势差相等.同时注意电场线和等势线是垂直的.
4.D
【解析】由题意,φA=5V、φB=-5V、φC=15V,则BC连线的中点D的电势为,则φD=φA,AD为一条等势线。
根据电场线与等势线垂直,可知场强的方向垂直于AD连线斜向下。
故AB错误。
场强的大小为,故C错误,D正确。
故选D。
点睛:
解答本题的关键是得到D点的电势,找到等势线;掌握电场线与等势线的关系,正确理解公式E=U/d中d的含义.
5.D
【解析】A、由图可知,将杆由水平位置静止释放,让小球1、2绕轴转动到竖直位置A、B两点,小球2位置的电场线变密,电场强度变大,故小球2受到的电场力增大,故A错误;
B、根据,小球1前后位置电势差小于,所以小球1的电势能减少量小于,故B错误;
CD、对于小球1、2,作为整体,重力势能不变,电场力做功,根据动能定理可知小球1、2的动能总和增加了,所以小球1、2的机械能总和增加了,故C错误,D正确;
故选D。
6.C
【解析】由匀强电场的特点可知,则B、C连线中点D的电势为B、C电势的平均值,即为4.5V。
连接OD线,即为一条等势线,作出过D的与OD垂直的线ED如图,即电场线,
由几何关系可知:
,所以:
,D是BC的中点,则△OBD是等边三角形,又ED⊥OD,所以DE与BD之间的夹角是30°,则电场线与OB之间的夹角也是30°,故该电场的场强方向沿∠B的角平分线向上,根据电势差与电场强度的关系:
,而:
,
代入数据可得:
,故AB错误,C正确;由作电场的图可知,一个电子在O点由静止释放后会沿电场线运动,而不会沿直线OB运动,故D错误;故选C.
7.B
【解析】连接AC,过B点作,
由几何关系知,,据题知,,,所以与B等电势,则为等势线;利用等势线与场强垂直确定场强方向可知匀强电场的电场强度方向沿AC方向,匀强电场的电场强度大小,故ACD错误,B正确;
故选B。
【点睛】据三点的电势,求出AB、AC的电势差;据电势差关系画出等势线,利用等势线与场强垂直确定场强方向;再利用U=Ed求解。
8.B
【解析】由图看出,ca段电场线比bc段电场线密,ca段场强较大,根据公式可知,ca间电势差大于b、c间电势差,即,得到,故选项B正确,ACD错误。
点睛:
本题的关键是运用匀强电场中场强与电势差的公式定性分析电势差的大小。
9.ABD
【解析】A:
电子从A到M的运动过程,电场力做正功,根据动能定理得,解得垂直射到荧光屏M上的电子速度大小。
故A项正确。
B:
电子的运动方向是任意的,当电子沿平行于A板的方向运动时到达荧光屏距A板的距离最远,此时电子做类平抛运动,沿电场线方向:
,,解得时间。
故B项正确。
C:
B项中电子在垂直于电场线方向运动的距离就是荧光屏上的发光半径,故C项错误。
D:
电子到达荧光屏的过程中,电场力做正功eEd,根据功能关系可知,电场力做正功电势能减少,减少量为eEd,故D项正确。
综上,答案为ABD。
10.AD
【解析】根据题意可知a、b两点的电势相等,并且c点电势高于ab两点的电势,则连接a
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