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1、第五节匀强电场中电势差与电场第五节匀强电场中电势差与电场强度的关系示波管原理强度的关系示波管原理课标定位课标定位核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练课前自主学案课前自主学案第五节匀强电场中电势差与电第五节匀强电场中电势差与电场强度的关系示波管原理场强度的关系示波管原理课前自主学案课前自主学案一、匀强电场中电势差与电场强度的关系一、匀强电场中电势差与电场强度的关系1关系式：关系式：UAB_ .2适用条件适用条件匀强电场，匀强电场，d是沿是沿_方向两点间的距离方向两点间的距离3物理意义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匀强电场中，两点间的电势差
2、等于电场强度与这两点间点间_的乘积的乘积Ed电场电场沿电场方向的距离沿电场方向的距离V/m沿场强方向沿场强方向电势差电势差低低伏特每米伏特每米三、示波管原理三、示波管原理1构造及功能构造及功能(图图151)图图151(1)电子枪：发射并加速电子电子枪：发射并加速电子(2)偏转电极偏转电极YY：使电子束竖直偏转：使电子束竖直偏转(加信号电压加信号电压)；XX：使电子束水平偏转：使电子束水平偏转(加扫描电压加扫描电压)(3)荧光屏荧光屏匀加速直匀加速直线运动线运动 若初速度为零，则若初速度为零，则qU_.若初速度不为零，则若初速度不为零，则qU_.(2)电子在匀强电场中偏转电子在匀强电场中偏转 运
3、动状态分析运动状态分析 电子以速度电子以速度v0垂直于电场线方向飞垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成度方向成90角的静电力作用而做角的静电力作用而做_(如图如图152)匀变速曲线运动匀变速曲线运动图图152(3)电子飞出平行金属板后做匀速直线运动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，显偏转角不变做匀速直线运动，打在荧光屏上，显出亮点出亮点核心要点突破核心要点突破3场强、电势差两者比较场强、电势差两者比较即时应用即时应用 (即
4、时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1.在匀强电场中，将一电荷量为在匀强电场中，将一电荷量为2105 C的负的负电荷由电荷由A点移到点移到B点，其电势能增加了点，其电势能增加了0.1 J，已，已知知A、B两点间距为两点间距为2 cm，两点连线与电场方向，两点连线与电场方向成成60角如图角如图153所示则：所示则：图图153(1)在电荷由在电荷由A移到移到B的过程中，电场力做了多少的过程中，电场力做了多少功？功？(2)A、B两点间的电势差为多少？两点间的电势差为多少？(3)该匀强电场的电场强度为多大？该匀强电场的电场强度为多大？答案：答案：(1)0.1 J(2)5103 V(3)5105 V/m
5、二、从电势差的角度理解电场强度二、从电势差的角度理解电场强度1由公式由公式UABEd，得，得EUAB/d.2公式适用于匀强电场电场强度的计算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降低的电势5EU/d的两个重要推论的两个重要推论(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的端点间的电势差相等图图
6、154当线段与场强平行时，由当线段与场强平行时，由UEd可知，可知，d相等，相等，U相同；当线段与场强不平行时，只要沿场强方向相同；当线段与场强不平行时，只要沿场强方向投影的长度相等，投影的长度相等，U相同如图相同如图154所示，所示，ABCD中，中，UABUDC，UBCUAD.(2)电势随空间位置变化越快，电场强度越强电势随空间位置变化越快，电场强度越强由由EU/d可知，电场强度是电势差对空间位置的变可知，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大小，场强方向是电势降落最快的方向6
7、关于场强关于场强E的几个表达式的几个表达式特别提醒：特别提醒：虽然虽然EU/d仅适用于匀强电场，但对于仅适用于匀强电场，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场强大小的关系如U一定时，一定时，E大，则大，则d小，即场小，即场强越大，等差等势面越密强越大，等差等势面越密即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2.如图如图155所示是一个匀强电场的等势面，每两所示是一个匀强电场的等势面，每两个相邻等势面相距个相邻等势面相距2 cm，由此可以确定电场强度的，由此可以确定电场强度的方向和数值是方向和数值是()图图1
8、55A竖直向下，竖直向下，E100 V/mB水平向左，水平向左，E100 V/mC水平向左，水平向左，E200 V/mD水平向右，水平向右，E200 V/m三、带电粒子的加速三、带电粒子的加速1常见带电粒子及受力特点常见带电粒子及受力特点电子、质子、电子、质子、粒子等带电粒子在电场中受到的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，重力可以静电力一般远大于重力，通常情况下，重力可以忽略忽略3受力分析：受力分析：因带电粒子因带电粒子(电子、质子、电子、质子、粒子粒子)受到的重力远远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小于静电力，所以讨论带电粒子在电场中运动的
9、问题时忽略重力，而带电液滴、小球、尘埃则不问题时忽略重力，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重力的合力就可以了4处理方法：处理方法：可以从动力学和功能关系两个角度进行分析，其可以从动力学和功能关系两个角度进行分析，其比较如下：比较如下：四、带电粒子在电场中的偏转四、带电粒子在电场中的偏转1进入电场的方式：以初速度进入电场的方式：以初速度v0垂直于电场线方向垂直于电场线方向进入匀强电场进入匀强电场2受力特点：静电力大小不变，且方向与初速度受力特点：静电力大小不变，且方向与初速度v0的方向垂直的方向垂直3
10、运动特点：做匀变速曲线运动，与力学中的平抛运动特点：做匀变速曲线运动，与力学中的平抛运动类似运动类似4运动规律：运动规律：4运动规律：运动规律：即时应用即时应用 (即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)4.如图如图156所示，两金属板与电源所示，两金属板与电源相连接，电子从负极板边缘垂直电场相连接，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边缘飞出现在使电子入射速度变为原来的两倍原来的两倍,而电子仍从原位置射入，而电子仍从原位置射入，且仍从正极边缘飞出，则两极板的间且仍从正极边缘飞出，则两极板的间距应变为原来的距应变为
11、原来的()图图156 平行的带电金属板平行的带电金属板A、B间间是匀强电场，如图是匀强电场，如图157所示，所示，两板间距离是两板间距离是5 cm，两板间的电，两板间的电压是压是60 V试问：试问：(1)两板间的场强是多大？两板间的场强是多大？课堂互动讲练课堂互动讲练电势差和电场强度关系的计算电势差和电场强度关系的计算图图157(2)电场中有电场中有P1和和P2两点，两点，P1点离点离A板板0.5 cm，P2点离点离B板也是板也是0.5 cm，P1和和P2两点间的电势差为两点间的电势差为多大？多大？(3)若若B板接地，板接地，P1和和P2两点的电势各是多大？两点的电势各是多大？【思路点拨思路点
12、拨】公式公式UEd中的中的d是沿电场方向是沿电场方向的两点间的距离的两点间的距离(3)由公式由公式1BEd1B1200(4.5102)V54 V得：得：154 V.同理同理2BEd2B12000.5102 V6 V得：得：26 V.【答案答案】(1)1200 V/m(2)48 V(3)54 V6 变式训练变式训练1如图如图158所示是匀强电场中的一组所示是匀强电场中的一组等势面，若等势面，若A、B、C、D相邻两点间距离为相邻两点间距离为2 cm，A和和P点间的距离为点间的距离为1.5 cm，则该电场的场强，则该电场的场强E和和P点的电势点的电势P分别为多大？分别为多大？图图158 如图如图15
13、9所示，实线为电场线，虚线所示，实线为电场线，虚线为等势线，且为等势线，且ABBC，电场中的，电场中的A、B、C三点三点的场强分别为的场强分别为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，则下列关系中正确的有列关系中正确的有()图图159AABCBECEBEACUABUBCDUABUBC【思路点拨思路点拨】公式公式UEd在非匀强电场中在非匀强电场中可用于定性分析可用于定性分析【精讲精析精讲精析】由题图中电场线的分布规律可知，由题图中电场线的分布规律可知，电场不是匀强电场，电场不是匀强电场，C附近稠密，附近稠密，A附近稀疏，
14、附近稀疏，C附附近的场强大于近的场强大于A附近的场强，选项附近的场强，选项B正确；由公式正确；由公式UEd知：知：UBCUAB ，选项，选项C对，对，D错；由电场线的错；由电场线的方向是电势降低的方向得选项方向是电势降低的方向得选项A正确正确【答案答案】ABC【规律总结规律总结】本题涉及电场中的三个基本物理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间又有什么关系是解决问题的关键变式训练变式训练2如图如图1510所示所示,实线表示电场线，实线表示电场线，虚线表示等势线，虚线表示等势线，a、b两点的
15、电势分别为两点的电势分别为a50 V，b20 V，则，则a、b连线的中点连线的中点c的电势的电势c应为应为()图图1510Ac35 VBc35 VCc35 VD无法判断无法判断 解析：解析：选选B.若电场为匀强电场，则若电场为匀强电场，则bcca，可求得可求得c35 V；由图易知；由图易知ac处场强要大于处场强要大于bc处，故可由处，故可由UEd定性分析知定性分析知Ub cUc a，则，则c35 V，应选，应选B.示波管的应用示波管的应用 如图如图1511所示是示波管所示是示波管的原理示意图电子从灯丝发射出的原理示意图电子从灯丝发射出来经电压为来经电压为U1的电场加速后，通过的电场加速后，通过
16、加速极板加速极板A上的小孔上的小孔O1射出，沿中射出，沿中心线心线O1O2进入进入M、N间的偏转电场，间的偏转电场，O1O2与偏转电场方向垂直，偏转电与偏转电场方向垂直，偏转电场的电压为场的电压为U2，经过偏转电场的右，经过偏转电场的右图图1511端端P1点离开偏转电场点离开偏转电场,然后打在垂直然后打在垂直O1O2放置的荧光放置的荧光屏上的屏上的P2点已知平行金属极板点已知平行金属极板M、N间距离为间距离为d，极板长度为极板长度为L，极板的右端与荧光屏之间的距离为，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
17、丝时的初速度可忽略不计电子离开灯丝时的初速度可忽略不计(1)求电子通过求电子通过P1点时偏离中心线点时偏离中心线O1O2的距离的距离(2)若若O1O2的延长线交于屏上的延长线交于屏上O3点点,而而P2点到点到O3点的距点的距离称为偏转距离离称为偏转距离y,单位偏转电压引起的偏转距离单位偏转电压引起的偏转距离(即即y/U2)称为示波管的灵敏度求该示波管的灵敏度称为示波管的灵敏度求该示波管的灵敏度【规律总结】【规律总结】要正确解答本题，必须熟练掌要正确解答本题，必须熟练掌握示波管的工作原理和类平抛运动的处理方握示波管的工作原理和类平抛运动的处理方法法变式训练变式训练3一束电子流在经一束电子流在经U5000 V的加速电场的加速电场加速后，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，如图强电场，如图1512所示若两板间距离所示若两板间距离d1.0 cm，板长，板长l5.0 cm，那么，要使电子能从平行板间，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？飞出，两个极板上最大能加多大电压？图图1512答案：答案：400 V本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键退出全屏播放键退出全屏播放谢谢使用谢谢使用