2017-2018学年高中物理 第一章 静电场 第6讲 匀强电场中电势差与电场强度的关系 示波管原理学案 教科版选修3-1.doc

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1、第6讲匀强电场中电势差与电场强度的关系示波管原理[目标定位]　1.理解在匀强电场中电势差与电场强度的关系：UAB＝Ed或E＝，了解其适用条件.2.了解示波管的构造和工作原理，掌握带电粒子在电场中的加速和偏转问题．一、匀强电场中电势差与电场强度的关系1．关系式：UAB＝Ed．物理意义：匀强电场中两点间的电势差等于场强与这两点间沿电场线方向的距离的乘积．2．场强的大小：E＝．物理意义：匀强电场中电场强度等于沿场强方向每单位距离上的电势差．3．沿电场线的方向电势越来越低．例1　如图1所示，实线为电场线，虚线

2、为等势面，φa＝50V，φc＝20V，则a、c连线中点b的电势φb为(　　)图1A．等于35V　　B．大于35VC．小于35V　　D．等于15V解析　从电场线疏密可以看出Ea＞Eb＞Ec，由公式UAB＝Ed可以判断Uab＞Ubc，所以φb＜＝35V.答案　CUAB＝Ed只适用于匀强电场的定量计算，在非匀强电场中，不能进行定量计算，但可以定性地分析有关问题．(1)如图1中电场线分布可知，ab段上任一点的场强都大于bc段上任一点的场强，由U＝Ed知，Uab＞Ubc.(2)在同一幅等势面图中，若相邻等势面间

3、的电势差取一定值，14相邻等势面间的间距越小(等势面越密)，场强E＝就越大．例2　如图2所示，A、B是匀强电场中相距4cm的两点，其连线与电场方向成60°角，两点间的电势差为200V，则电场强度大小为(　　)图2A．8V/mB．50V/mC．5×103V/mD．1×104V/m解析　由电势差和电场强度的关系U＝Ed，得E＝＝＝1×104V/m，D正确．答案　D关于场强E的几个表达式的比较(1)E＝是电场强度的定义式，适用于任意电场．(2)E＝是真空中点电荷电场强度的决定式，只适用于真空中的点电荷．(3

4、)E＝是匀强电场中电场强度与电势差间的关系式，只适用于匀强电场．二、示波管的原理1．构造示波管是示波管的核心部件，外部是一个抽成真空的玻璃壳，内部主要由电子枪(由发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由一对X偏转电极板和一对Y偏转电极板组成)和荧光屏组成，如图3所示．14图32．原理：(1)电子在电子枪中被加速脱离阴极的电子在电场力的作用下加速，阴极和阳极间的电压U0越高，由qU0＝mv2知，电子获得的速度越大．(2)电子在匀强电场中偏转如图4甲所示，质量为m、电荷量为q的粒子，以初速度v0垂直于

5、电场方向进入两平行板间场强为E的匀强电场，极板间距离为d，两极板间电势差为U，板长为l.　　　图4①运动性质沿初速度方向：做速度为v0的匀速直线运动．沿电场力方向：做初速度为零的匀加速直线运动，加速度为a＝＝的匀加速直线运动．②运动规律③一个重要的结论：由＝，可知x＝.如图乙所示，粒子射出电场时速度方向的反向延长线过水平位移的中点，即粒子就像是从极板间处射出的一样．深度思考质子H和α粒子He由静止经同一电场加速后再垂直进入同一偏转电场，14它们离开偏转电场时偏移量相同吗？为什么？答案　相同．设加速电场

6、的电压为U0，有qU0＝mv①偏移量y＝at2＝·()2②联立①②，得y＝.即偏移量与m、q均无关．例3　如图5所示，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，则关于电子到达Q时的速率与哪些因素有关的下列解释正确的是(　　)图5A．两极板间的距离越大，加速的时间就越长，则获得的速率越大B．两极板间的距离越小，加速的时间就越短，则获得的速率越小C．两极板间的距离越小，加速度就越大，则获得的速率越大D．与两板间的距离无关，仅与加速电压U有关解析　由动能定理得eU＝mv2，当两极板间的距离变化时，U不变，v就

7、不变．故D正确．答案　D1．两类带电体(1)基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，除特殊说明外，一般忽略粒子的重力(但并不忽略质量)．(2)带电微粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除特殊说明外，一般不忽略重力．2．处理加速问题的分析方法(1)根据带电粒子所受的力，用牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度、位移等．14(2)一般应用动能定理来处理问题，若带电粒子只受电场力作用：①若带电粒子的初速度为零，则它的末动能mv2＝qU，末速度v＝.②若粒子的初速度为v0，则mv2－mv＝qU，

8、末速度v＝.例4　如图6为一真空示波管的示意图，电子从灯丝K发出(初速度可忽略不计)，经灯丝与A板间的电压U1加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场)，电子进入M、N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屏上的P点．已知M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L，电子的质量为m，电荷量为e，不计电子受到的重力及它们之间的相互作用力．图6(1)求电子穿过A板时速度的大