第5节匀强电场中电势差与电场强度的关系示波管原理新人教版选修3-1ppt课件

1、第一章第5节理解教材新知把握热点考向应用创新演练知识点一知识点一知识点二知识点二知识点三知识点三考向一考向三随堂基础巩固随堂基础巩固课时跟踪训练课时跟踪训练考向二1公式公式UEd中中d为电场中两点沿电场为电场中两点沿电场 线方向的距离。线方向的距离。2沿电场线方向电势越来越低。沿电场线方向电势越来越低。3带电粒子仅在电场力作用下加速时，带电粒子仅在电场力作用下加速时， 可根据动能定理求速度。可根据动能定理求速度。4带电粒子垂直进入匀强电场时，带电粒子垂直进入匀强电场时， 如果仅受电场力，则做平抛运动。如果仅受电场力，则做平抛运动。自学教材自学教材1关系式关系式U 。2适用条件适用条件匀强电场、

2、匀强电场、d为沿电场线方向两点间的距离。为沿电场线方向两点间的距离。3结论结论(1)沿电场线方向电势越来越沿电场线方向电势越来越 。(2)沿垂直于电场线方向，同一垂线上电势沿垂直于电场线方向，同一垂线上电势 。Ed低低相等相等 (1)公式公式UEd仅适用于匀强电场，但可以对非匀强电场进仅适用于匀强电场，但可以对非匀强电场进行定性描述。行定性描述。 (2)在非匀强电场中，沿电场线方向电势也是逐渐降低的。在非匀强电场中，沿电场线方向电势也是逐渐降低的。 (3)电场强度与电势差的区别与联系电场强度与电势差的区别与联系 物理量物理量比较内容比较内容电场强度电场强度E电势差电势差U定义定义放入电场中某一

3、点的电放入电场中某一点的电荷受到的静电力跟它的荷受到的静电力跟它的电荷量的比值电荷量的比值电荷在电场中两点间移电荷在电场中两点间移动时，静电力所做的功动时，静电力所做的功跟它的电荷量的比值跟它的电荷量的比值重点诠释重点诠释物理量物理量比较内容比较内容电场强度电场强度E电势差电势差U正负或正负或方向方向是矢量，正电荷受力方是矢量，正电荷受力方向为向为E的方向的方向是标量，但有正负，是标量，但有正负，正负表示两点电势正负表示两点电势高低高低联系联系(1)对于匀强电场对于匀强电场EU/d(2)U和和E是描述电场性质的物理量，大小取是描述电场性质的物理量，大小取决于电场本身，与决于电场本身，与F、q、

4、W无关无关1如图如图151所示，是匀强电所示，是匀强电场中的一组等势面，每两个相邻场中的一组等势面，每两个相邻等势面的距离是等势面的距离是25 cm，由此可，由此可确定电场强度的方向及大小为确定电场强度的方向及大小为()A竖直向下，竖直向下，E0.4 N/CB水平向右，水平向右，E0.4 N/CC水平向左，水平向左，E40 N/CD水平向右，水平向右，E40 V/m图图151答案：答案：D 自学教材自学教材1示波管示波管(阴极射线管阴极射线管)的构造的构造如图如图152所示。所示。图图152 2电子在阴极射线管中运动的三个阶段电子在阴极射线管中运动的三个阶段 (1)电子的加速：电子在阴极和阳极

5、之间形成的电场电子的加速：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，其动能增大。中受电场力，电场力做正功，其动能增大。 (2)电子的偏转：被加速的电子进入水平平行板间的电子的偏转：被加速的电子进入水平平行板间的匀强电场，做类平抛运动。匀强电场，做类平抛运动。 (3)电子的匀速直线运动，电子射出电场后，不再受电子的匀速直线运动，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。电场力作用，保持偏转角不变，打在荧光屏上。 重点诠释重点诠释图图153答案：答案： C 1实验室里的示波管的构造实验室里的示波管的构造 如图如图154所示，示波器中的阴极射线管有水平和竖直所示，

6、示波器中的阴极射线管有水平和竖直两个方向上的两对偏转电极。两个方向上的两对偏转电极。自学教材自学教材图图154 2工作原理工作原理 (1)若在两对偏转电极上所加电压为零，则电子束将打若在两对偏转电极上所加电压为零，则电子束将打在在O点产生亮斑。点产生亮斑。 (2)若只在偏转电极若只在偏转电极Y1、Y2上加一稳定电压，则电子上加一稳定电压，则电子束将沿束将沿y方向发生偏转。方向发生偏转。 (3)若只在偏转电极若只在偏转电极X1、X2上加一个稳定电压，电子上加一个稳定电压，电子束将沿束将沿x方向发生偏转。方向发生偏转。 (4)若在偏转电极若在偏转电极X1、X2和和Y1、Y2上均加了一定的上均加了一

7、定的电压，则亮斑既偏离电压，则亮斑既偏离y轴、又偏离轴、又偏离x轴。轴。 (5)若加在若加在X1、X2上的电压随时间按图上的电压随时间按图155甲所甲所示的规律周期性地变化，在示的规律周期性地变化，在Y1、Y2上的电压随时间以正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。弦函数变化，则示波器显示的图形如图乙所示。图图155重点诠释重点诠释1确定最终偏离距离确定最终偏离距离OP的两种思路的两种思路图图156(1)思路思路1：(2)思路思路2：3示波管是一种多功能电学仪示波管是一种多功能电学仪器，它的工作原理可以等效成下器，它的工作原理可以等效成下列情况：如图列情况：如图157所示

8、，真所示，真空室中电极空室中电极K发出电子发出电子(初速度不计初速度不计)，经过电压为，经过电压为U1的加速的加速电场后，由小孔电场后，由小孔S沿水平金属板沿水平金属板A、B间的中心线射入板中。间的中心线射入板中。金属板长为金属板长为L，相距为，相距为d，当，当A、B间电压为间电压为U2时电子偏离中时电子偏离中心线飞出电场打到荧光屏上而显示亮点。已知电子的质量为心线飞出电场打到荧光屏上而显示亮点。已知电子的质量为m、电荷量为、电荷量为e，不计电子重力，下列情况中一定能使亮点，不计电子重力，下列情况中一定能使亮点偏离中心距离变大的是偏离中心距离变大的是 ()图图157AU1变大，变大，U2变大变

9、大 BU1变小，变小，U2变大变大CU1变大，变大，U2变小变小 DU1变小，变小，U2变小变小由于电子离开偏转电场时速度的反向延长线一定过偏由于电子离开偏转电场时速度的反向延长线一定过偏转电场水平位移的中点，所以电子离开偏转电场时偏转电场水平位移的中点，所以电子离开偏转电场时偏转角度越大，偏转距离就越大，亮点偏离中心距离就转角度越大，偏转距离就越大，亮点偏离中心距离就越大，由上式可以看出可以通过增大越大，由上式可以看出可以通过增大U2、L或减小或减小U1、d来增大亮点偏离中心的距离，故来增大亮点偏离中心的距离，故B正确。正确。答案：答案：B 例例1如图如图158所示，在匀强所示，在匀强电场中

10、，一电荷量为电场中，一电荷量为q5.01010 C的正电荷，由的正电荷，由a点移到点移到b点和由点和由a点移点移到到c点，电场力做的功都是点，电场力做的功都是3.0108 J，已知，已知a、b、c三点的三点的连线组成直角三角形，连线组成直角三角形，ab20 cm，37。求：。求： (1)a、b两点间的电势差；两点间的电势差； (2)匀强电场的场强大小；匀强电场的场强大小； (3)电场强度的方向。电场强度的方向。图图158答案答案(1)60 V(2)375 V/m(3)与与ac平行且由平行且由a指向指向c图图159中中A、B、C三点都在匀强三点都在匀强电场中，已知电场中，已知ACBC，ABC60

11、，BC20 cm。把一个电荷量。把一个电荷量q1105 C的正电荷从的正电荷从A移到移到B，电场力做功为零；，电场力做功为零；从从B移到移到C，电场力做功为，电场力做功为1.73103 J，则该匀强电场的场强大小和方向是则该匀强电场的场强大小和方向是 ()A865 V/m，垂直，垂直AC向左向左B865 V/m，垂直，垂直AC向右向右C1 000 V/m，垂直，垂直AB斜向上斜向上D1 000 V/m，垂直，垂直AB斜向下斜向下图图159解析：把电荷解析：把电荷q从从A移到移到B电场力不做功，说明电场力不做功，说明A、B两两点在同一等势面上。因该电场为匀强电场，等势面应为点在同一等势面上。因该

12、电场为匀强电场，等势面应为平面，故图中直线平面，故图中直线AB即为等势线，场强方向应垂直于即为等势线，场强方向应垂直于等势面，可见，等势面，可见， 选项选项A、B不正确。不正确。答案：答案：D 例例2如图如图1510所示，实线为所示，实线为电场线，虚线为等势线，且电场线，虚线为等势线，且ABBC，电场中的电场中的A、B、C三点的场强分别为三点的场强分别为EA、EB、EC，电势分别为，电势分别为A、B、C，AB、BC间的电势差分别为间的电势差分别为UAB、UBC，则下列关系中正，则下列关系中正确的有确的有 () AABC BECEBEA CUABBC，即，即A正确。正确。A、B、C三点中，三点中

13、，A处电场线最疏，处电场线最疏，C处电场线最密，所以处电场线最密，所以EAEBEC，则，则B正确。尽管正确。尽管ABBC，但，但EAEBEC，所以，所以UABUBC，即，即C正确，正确，D错误。错误。答案答案ABC (1)电场中各点电势的高低，可用沿电场线方向，电电场中各点电势的高低，可用沿电场线方向，电势降低，或电场方向由高等势面指向低等势面。势降低，或电场方向由高等势面指向低等势面。 (2)在非匀强电场中，沿电场线方向，相等间距的两在非匀强电场中，沿电场线方向，相等间距的两点，电场线越密的区域，电势差越大。点，电场线越密的区域，电势差越大。 例例3如图如图1511所示为所示为一真空示波管，

14、电子从灯一真空示波管，电子从灯K发出发出(初速度不计初速度不计)，经灯丝与，经灯丝与A板间板间的加速电压的加速电压U1加速从加速从A板中心孔板中心孔沿中心线沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的形成的偏转电场中偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场偏转电场可视为匀强电场)，电子进入，电子进入M、N间间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的屏上的P点。已知加速电压为点。已知加速电压为U1，M、N两板间的电压为两板间的电压为U2，两板间的距离为两板间的距离为d，板长为，板长为L1，板右端到荧光屏的距离为，板右端到荧光屏的距离为L2，电子的质量为，电子的质量为m，电荷量为，电荷量为e。求：。求：图图1511(1)电子穿过电子穿过A板时的速度大小；板时的速度大小；(2)电子从偏转电场射出时的侧移量；电子从偏转电场射出时的