《2017-2018学年高中物理 第一章 静电场 第5节 匀强电场中电势差与电场强度的关系 示波管原理课件 教科版选修3-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年高中物理 第一章 静电场 第5节 匀强电场中电势差与电场强度的关系 示波管原理课件 教科版选修3-1（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第5节匀强电场中电势差与电场强度的关系示波管原理 课堂探究 自主学习 达标测评 自主学习课前预习 感悟新知 目标导航 教师参考 重点 匀强电场中电势差与电场强度的关系 示波管原理难点 电势差与电场强度关系的应用 教材梳理 一 匀强电场中电势差与电场强度的关系1 关系 在匀强电场中 两点间的电势差等于场强与这两点间沿方向的距离的 场强的大小等于沿场强方向每单位距离上的电势差 沿电场线的方向电势越来越低 电场线 乘积 2 关系式 UAB E d为沿电场线方向的距离 Ed 3 沿垂直电场线方向电势的变化 如果沿垂直电场线的方向把电荷q从C点移到D点 由于电荷的位移方向与受力方向 电场力不做功 UCD
2、 所以C D两点的电势 且在垂直于电场线的同一平面内 垂直 0 相等 想一想利用教材P23图1 5 1 如何推导电势差与电场强度的关系 答案 WAB Fd qEd 而WAB qUAB 所以UAB Ed或E 二 示波管原理1 示波管 阴极射线管 的构造 2 电子在阴极射线管中运动的三个阶段 1 加速 电子在阴极和阳极之间形成的电场中受电场力 电场力做正功 其增大 2 偏转 被加速的电子进入水平平行板间的匀强电场 做运动 3 匀速直线运动 电子射出电场后 不再受电场力作用 保持偏转角不变 打在荧光屏上 类平抛 三 实验观察 带电粒子在电场中的偏转1 实验室里的示波管的构造如图所示 示波器中的阴极射
3、线管有和竖直两个方向上的两对偏转电极 水平 动能 2 工作原理 1 若在两对偏转电极上所加电压为零 则电子束将打在产生亮斑 O点 2 若只在偏转电极Y1 Y2上加一稳定电压 则电子束将沿方向发生偏转 3 若只在偏转电极X1 X2上加一个稳定电压 电子束将沿方向发生偏转 4 若在偏转电极X1 X2和Y1 Y2上均加了一定的电压 则亮斑即偏离y轴又偏离x轴 5 若加在X1 X2上的电压随时间按图 甲 所示的规律周期性地变化 在Y1 Y2上的电压随时间以正弦函数变化 则示波器显示的图形如图 乙 所示 y x 想一想教材P27图1 5 10中 若两极板不平行 或者极板形状不规则 电场不再均匀 v0 还
4、成立吗 1 由U Ed可知 匀强电场中两点的电势差与这两点的距离成正比 2 电场强度的两个单位N C和V m是完全等价的 3 在匀强电场中 沿任一方向电势随距离均匀变化 4 若只在示波管的偏转电极X1 X2上加上一恒定电压 则在荧光屏上看到一条沿x方向的亮线 5 若只在示波管的偏转电极Y1 Y2上加上正弦函数变化的电压 则荧光屏上也将出现正弦函数图形 思考判断 答案 1 2 3 4 5 要点一匀强电场中电势差与电场强度的关系 课堂探究核心导学 要点探究 问题导学 在如图所示的匀强电场中 A B两点位于同一条电场线上 A B间距离为d B C连线垂直电场线 1 若已知A B两点间的电势差为UAB
5、 电荷q从A点移动到C点 电场力做功多少 2 若已知电场强度为E 电荷q从A点移动到C点 电场力做功多少 3 由 1 2 问你能得出电势差UAC与电场强度E有何关系 答案 1 电场力做功WAC qUAC qUAB 2 电场力做功WAC qELcos qEd 3 电势差UAC与电场强度E的关系UAC Ed 要点归纳 1 关于公式UAB Ed和E 的几点注意 1 公式E 和UAB Ed适用于匀强电场中电场强度 电势差的分析和计算 2 公式中的d是匀强电场中沿电场方向的距离 即两点所在的两个等势面间的距离 3 在非匀强电场中 应用公式E 只能作出定性判断 电场中两点在沿电场线方向 即垂直等势面方向
6、上的距离越小 电势差越大 则表示该处的电场强度就越大 2 UAB Ed的两个推论 1 在匀强电场中 沿任意一个方向 电势下降都是均匀的 故在同一直线上相同间距的两点间电势差相等 如果把某两点间的距离平均分为n段 则每段两端点间的电势差等于原电势差的1 n 2 在匀强电场中 沿任意方向相互平行且相等的线段两端点的电势差相等 3 电场强度的三个公式的区别 例1 2017 宁德市一级达标中学期中联考 如图A B C D为一匀强电场中的四个点 它们正好是一个矩形的四个顶点 其中AB 4cm AC 4cm 电场线与矩形所在平面平行 已知将q 2 0 10 9C的正电荷从A点移到B点 静电力做功WAB 8
7、 0 10 9J 将这个电荷从B点移到C点电势能增加了 EpBC 3 2 10 8J 设A点电势为零 求 1 B点和C点的电势 答案 1 4V12V 答案 2 200V m方向由C指向B 2 匀强电场的电场强度大小和方向 规律方法等分法分析匀强电场电场强度的步骤 1 确定所给点中电势最高和最低点 用直线将两点连接 2 根据第三点的电势值 将 1 中的直线平分为等距离的n段 3 找到直线上与第三点电势相同的第四点 连接第三 第四点所得直线为等势线 4 作出垂直于等势线的直线 并根据电势降低的方向在新作直线上加上箭头就作出电场线 也可根据E 求解电场强度大小 教师备用 例1 1 图中A B C三点
8、都在匀强电场中 已知AC BC ABC 60 BC 20cm 把一个电荷量q 10 5C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 73 10 3J 则该匀强电场的电场强度大小和方向是 A 865V m 垂直AC向左B 865V m 垂直AC向右C 1000V m 垂直AB斜向上D 1000V m 垂直AB斜向下 D 针对训练1 1 如图所示 在平面直角坐标系中 有方向平行于坐标平面的匀强电场 其中坐标原点O处的电势为零 点A处的电势为6V 点B处的电势为3V 则电场强度的大小为 A 200V mB 200V mC 100V mD 100V m A 要点二示波管的应用 问
9、题导学 不同的带电粒子经同一加速电场加速后再经同一偏转电场偏转 能否被分成不同的粒子束 要点归纳 1 构造 如图 2 对示波管分析的两种情形 1 偏转电极不加电压 从电子枪射出的电子将沿直线运动 射到荧光屏的中心点形成一个亮斑 2 仅在XX 或YY 上加电压如图所示为只在YY 上加电压时 亮斑在荧光屏上的偏移 特别提示示波管实际工作时 竖直偏转板和水平偏转板都加上电压 一般地 加在竖直偏转板上的电压是要研究的信号电压 加在水平偏转板上的电压是扫描电压 例2 2015 天津理综 7 多选 如图所示 氕核 氘核 氚核三种粒子从同一位置无初速地飘入电场线水平向右的加速电场E1 之后进入电场线竖直向下
10、的匀强电场E2发生偏转 最后打在屏上 整个装置处于真空中 不计粒子重力及其相互作用 那么 A 偏转电场E2对三种粒子做功一样多B 三种粒子打到屏上时的速度一样大C 三种粒子运动到屏上所用时间相同D 三种粒子一定打到屏上的同一位置 AD 规律方法带电粒子在匀强电场中偏转的几个推论 2 以相同的初速度进入同一个偏转电场的带电粒子 不论m q是否相同 只要相同 即比荷相同 则偏转距离y和偏转角 相同 3 若以相同的初动能Ek0进入同一个偏转电场 只要q相同 不论m是否相同 则偏转距离y和偏转角 相同 教师备用 例2 1 如图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
11、速极板A上的小孔O1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 针对训练2 1 多选 如图所示 电子在电
12、势差为U1的加速电场中由静止开始运动 然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场中 射入方向跟极板平行 整个装置处在真空中 重力可忽略 在满足电子能射出平行板区的条件下 下述四种情况中 一定能使电子的偏转角 变大的是 AB A U1不变 U2变大B U1变小 U2变大C U1变大 U2变小D U1变小 U2变小 达标测评随堂演练 检测效果 1 下列关于匀强电场中场强和电势差的关系 正确的说法是 A 任意两点之间的电势差 等于场强和这两点间距离的乘积B 在任何方向上 若两点间距离相等 则它们之间电势差就相等C 沿着电场线方向 任何相同距离上的电势降落必定相等D 电势降落的方向必定是电场强度的方向
13、 C 解析 匀强电场中电势差与场强的关系U Ed中的d是两点沿电场线方向的距离 并不是两点间的距离 A错误 两点距离相等 两点沿电场线方向的距离不一定相等 B错误 由U Ed ELcos 可知C正确 电势降落最快的方向必定是电场强度的方向 D错误 2 如图实线为某电场的电场线 虚线为等势线 已知c为线段ab的中点 过a b的等势线的电势分别为30V和10V 则c点的电势 C 3 如图所示 匀强电场场强E 100V m A B两点相距10cm A B连线与电场方向夹角为60 则UBA的值为 A 10VB 10VC 5VD 5V C 4 如图所示的示波管 当两偏转电极XX YY 电压为零时 电子枪
14、发射的电子经加速电场加速后会打在荧光屏上的正中间 图示坐标的O点 其中x轴与XX 电场的场强方向重合 x轴正方向垂直于纸面向里 y轴与YY 电场的场强方向重合 若要电子打在图示坐标的第 象限 则 A X Y极接电源的正极 X Y 接电源的负极B X Y 极接电源的正极 X Y接电源的负极C X Y极接电源的正极 X Y 接电源的负极D X Y 极接电源的正极 X Y接电源的负极 解析 若要使电子打在图示坐标的第 象限 电子在x轴上向负方向偏转 则应使X 接正极 X接负极 电子在y轴上也向负方向偏转 则应使Y 接正极 Y接负极 所以选项D正确 D 5 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 克服电场力做了2 10 6J的功 已知A B间的距离为2cm 1 试求A B两点间的电势差UAB 3 试求该匀强电场的大小E并判断其方向 答案 1 2V 2 1V 3 200V m沿电场线斜向下 谢谢观赏
