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1、第五节 匀强电场中电势差与电场强度的关系 示波管原理,课标定位,核心要点突破,课堂互动讲练,知能优化训练,课前自主学案,第五节 匀强电场中电势差与电场强度的关系 示波管原理,课前自主学案,一、匀强电场中电势差与电场强度的关系 1关系式：UAB_ . 2适用条件 匀强电场，d是沿_方向两点间的距离 3物理意义 匀强电场中，两点间的电势差等于电场强度与这两点间_的乘积,Ed,电场,沿电场方向的距离,V/m,沿场强方向,电势差,低,伏特每米,三、示波管原理 1构造及功能(图151) 图151 (1)电子枪：发射并加速电子 (2)偏转电极YY：使电子束竖直偏转(加信号电压)； XX：使电子束水平偏转(
2、加扫描电压) (3)荧光屏,若初速度为零，则qU_. 若初速度不为零，则qU _. (2)电子在匀强电场中偏转 运动状态分析 电子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成90角的静电力作用而做_(如图152),匀变速曲线运动,图152,(3)电子飞出平行金属板后做匀速直线运动 电子飞出偏转电场后，不再受电场力作用，保持偏转角不变做匀速直线运动，打在荧光屏上，显出亮点,核心要点突破,3场强、电势差两者比较,即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1.在匀强电场中，将一电荷量为2105 C的负电荷由A点移到B点，其电势能增加了0.1 J，已知A、B两点间距为2 cm，两点连线与
3、电场方向成60角如图153所示则： 图153,(1)在电荷由A移到B的过程中，电场力做了多少功？ (2)A、B两点间的电势差为多少？ (3)该匀强电场的电场强度为多大？,答案：(1)0.1 J (2)5103 V (3)5105 V/m,二、从电势差的角度理解电场强度 1由公式UABEd，得EUAB/d. 2公式适用于匀强电场电场强度的计算 3在匀强电场中，电场强度的大小等于两点间的电势差与两点沿电场强度方向距离的比值 4电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势,5EU/d的两个重要推论 (1)在匀强电场中，两长度相等且相互平行的线段的端点间的电势差相等 图154 当线段与场强平行
4、时，由UEd可知，d相等，U相同；当线段与场强不平行时，只要沿场强方向投影的长度相等，U相同如图154所示，ABCD中，UABUDC，UBCUAD.,(2)电势随空间位置变化越快，电场强度越强 由EU/d可知，电场强度是电势差对空间位置的变化率，电势随空间变化的快慢，反映了电场强度的大小，场强方向是电势降落最快的方向,6关于场强E的几个表达式,特别提醒：虽然EU/d仅适用于匀强电场，但对于非匀强电场，可以用它来解释等差等势面的疏密与场强大小的关系如U一定时，E大，则d小，即场强越大，等差等势面越密,即时应用(即时突破，小试牛刀) 2.如图155所示是一个匀强电场的等势面，每两个相邻等势面相距2
5、 cm，由此可以确定电场强度的方向和数值是( ) 图155,A竖直向下，E100 V/m B水平向左，E100 V/m C水平向左，E200 V/m D水平向右，E200 V/m,三、带电粒子的加速 1常见带电粒子及受力特点 电子、质子、粒子等带电粒子在电场中受到的静电力一般远大于重力，通常情况下，重力可以忽略,3受力分析： 因带电粒子(电子、质子、粒子)受到的重力远远小于静电力，所以讨论带电粒子在电场中运动的问题时忽略重力，而带电液滴、小球、尘埃则不可忽略重力，在分析这类问题时只需求静电力与重力的合力就可以了,4处理方法： 可以从动力学和功能关系两个角度进行分析，其比较如下：,四、带电粒子在
6、电场中的偏转 1进入电场的方式：以初速度v0垂直于电场线方向进入匀强电场 2受力特点：静电力大小不变，且方向与初速度v0的方向垂直 3运动特点：做匀变速曲线运动，与力学中的平抛运动类似 4运动规律：,4运动规律：,即时应用 (即时突破，小试牛刀) 4.如图156所示，两金属板与电源相连接，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，且仍从正极边缘飞出，则两极板的间距应变为原来的( ),图156,平行的带电金属板A、B间是匀强电场，如图157所示，两板间距离是5 cm，两板间的电压是60 V试问： (1)两板间的场强是多
7、大？,课堂互动讲练,图157,(2)电场中有P1和P2两点，P1点离A板0.5 cm，P2点离B板也是0.5 cm，P1和P2两点间的电势差为多大？ (3)若B板接地，P1和P2两点的电势各是多大？ 【思路点拨】 公式UEd中的d是沿电场方向的两点间的距离,(3)由公式1BEd1B 1200(4.5102)V54 V得：154 V. 同理2BEd2B 12000.5102 V6 V得：26 V. 【答案】 (1)1200 V/m (2)48 V (3)54 V 6,变式训练1 如图158所示是匀强电场中的一组等势面，若A、B、C、D相邻两点间距离为2 cm，A和P点间的距离为1.5 cm，则该
8、电场的场强E和P点的电势P分别为多大？ 图158,如图159所示，实线为电场线，虚线为等势线，且ABBC，电场中的A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC，电势分别为A、B、C，AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC，则下列关系中正确的有( ) 图159,AABC BECEBEA CUABUBC DUABUBC 【思路点拨】 公式UEd在非匀强电场中可用于定性分析,【精讲精析】 由题图中电场线的分布规律可知，电场不是匀强电场，C附近稠密，A附近稀疏，C附近的场强大于A附近的场强，选项B正确；由公式UEd知：UBCUAB ，选项C对，D错；由电场线的方向是电势降低的方向得选项A正确 【答案】
9、 ABC,【规律总结】 本题涉及电场中的三个基本物理量，各个物理量都是由哪些因素确定的，它们之间又有什么关系是解决问题的关键,变式训练2 如图1510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a50 V，b20 V，则a、b连线的中点c的电势c应为( ) 图1510,Ac35 V Bc35 V Cc35 V D无法判断 解析：选B.若电场为匀强电场，则bcca，可求得c35 V；由图易知ac处场强要大于bc处，故可由UEd定性分析知Ub cUc a，则c35 V，应选B.,如图1511所示是示波管的原理示意图电子从灯丝发射出来经电压为U1的电场加速后，通过加速极板A上的小孔O
10、1射出，沿中心线O1O2进入M、N间的偏转电场，O1O2与偏转电场方向垂直，偏转电场的电压为U2，经过偏转电场的右,图1511,端P1点离开偏转电场,然后打在垂直O1O2放置的荧光屏上的P2点已知平行金属极板M、N间距离为d，极板长度为L，极板的右端与荧光屏之间的距离为L,不计电子之间的相互作用力及其所受的重力，且电子离开灯丝时的初速度可忽略不计 (1)求电子通过P1点时偏离中心线O1O2的距离 (2)若O1O2的延长线交于屏上O3点,而P2点到O3点的距离称为偏转距离y,单位偏转电压引起的偏转距离(即y/U2)称为示波管的灵敏度求该示波管的灵敏度,【规律总结】 要正确解答本题，必须熟练掌握示波管的工作原理和类平抛运动的处理方法,变式训练3 一束电子流在经U5000 V的加速电场加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图1512所示若两板间距离d1.0 cm，板长l5.0 cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最大能加多大电压？ 图1512,答案：400 V,本部分内容讲解结束,按ESC键退出全屏播放,谢谢使用,