2017-2018学年高中物理 第一章 静电场 5 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、5.匀强电场中电势差与电场强度的关系　示波管原理学习目标知识脉络1.掌握公式U＝Ed的推导过程，理解公式的含义，知道公式的适用条件．(难点)2．理解电场强度的另一种表述，能应用U＝Ed或E＝解决有关问题．(重点)3．了解示波器的工作原理，体会静电场知识对科学技术的影响．4．能处理带电粒子在电场中的加速和偏转问题．(重点、难点)匀强电场中电势差与电场强度的关系如图151所示，在匀强电场中，电荷q从A点移动到B点．图1511．电场力做功WAB与UAB的关系为WAB＝qUAB.2．由F＝qE，得WAB＝Fd＝qEd.3．对比两种计算结果，得UAB

2、＝Ed.4．公式UAB＝Ed的适用条件是：E是匀强电场，d是沿电场线方向的距离．5．电场强度的单位：V/m或N/C.6．电场强度的大小等于沿场强方向上每单位距离上的电势差，沿电场线的方向电势越来越低．1．公式UAB＝Ed仅适用于匀强电场中的计算，在非匀强电场中不能用来计算．(√)2．匀强电场中电场强度在数值上等于沿电场方向上每单位距离上降低的电势．(√)3．在匀强电场中两点间的电势差一定等于电场强度与两点间距离的乘积．(×)在匀强电场中，能否说电势差U与距离d成正比，电场强度E与距离d成反比？【提示】　在匀强电场中，电势差U与距离d成正比，

3、但电场强度E与距离d无关．如图152所示，A、B、C是匀强电场中的三点，探讨以下问题：图152探讨1：关系式U＝Ed中，d是AB之间的距离，还是AC之间的距离？【提示】　d是沿电场强度方向的距离，故应是AC之间距离．探讨2：将电荷沿不同的路径从A点移到B点，怎样计算电场力做的功？【提示】　(1)W＝qEd.(2)W＝qUAB.1．应用U＝Ed解决问题应注意的五点(1)此式只适用于匀强电场，对非匀强电场可定性讨论．(2)d是电场中两点在电场方向上的距离．(3)由公式E＝知，在匀强电场中，场强等于沿场强方向每单位长度上的电势差．(4)单位“V/

4、m”与“N/C”是相等的．(5)公式说明了匀强电场中的电势分布是均匀的．2．电场强度三个公式的比较公式适用范围说明E＝F/q任何电场定义式，q为试探电荷E＝kQ/r2真空中点电荷的电场Q为场源电荷，E表示跟点电荷相距r处的某点的场强E＝U/d匀强电场沿电场线方向上相距为d的两点间的电势差为U如图153所示，在匀强电场中，一电荷量为q＝5.0×10－10C的正电荷，由a点移到b点和由a点移到c点，电场力做的功都是3.0×10－8J，已知a、b、c三点的连线组成直角三角形，lab＝20cm，θ＝37°.求：图153(1)a、b两点间的电势差；(

5、2)匀强电场的电场强度大小；(3)电场强度的方向．【解析】　(1)因为正电荷q从a到b和从a到c，电场力做正功且相等，所以由W＝qU可得Uab＝Uac，b、c两点在同一等势面上，则电场强度方向与ac平行，由a指向c.Uab＝＝V＝60V.(2)由U＝Ed得E＝＝＝V/m＝375V/m.(3)电场强度方向与ac平行，由a指向c.【答案】　(1)60V　(2)375V/m　(3)a→c　如图154所示，场强为E的匀强电场中有A，B，C三点，且AB＝BC＝d，则(　　)【导学号：】图154A．UAB＝UBC　　　　B．UAB＝UBCC．UAC＝U

6、ABD．UAC＝3UBC【解析】　由U＝Ed可求出UBC＝Edcos60°＝Ed，UAB＝Ed＝2UBC，UAC＝UAB＋UBC＝UAB＝3UBC，故选项D正确．【答案】　D　如图155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φa＝－50V、φb＝－20V，则a、b连线的中点c的电势满足(　　)【导学号：】图155A．φc＝－35VB．φc＞－35VC．φc＜－35VD．以上答案都不对【解析】　由题图可知，这是一个非匀强电场，且Eb

7、每一小段上的电势降低都要比从c到a过程中每一小段上的电势降低得慢，故φc>－35V，选项B正确．【答案】　B在非匀强电场中，怎样应用公式E＝在非匀强电场中，公式E＝可用来定性分析问题，由E＝可以得出结论：在等差等势面中等势面越密的地方场强就越大，如图156甲所示．再如图乙所示，a、b、c为一条电场线上的三个点，且距离ab＝bc，由电场线的分布情况可判断Uab>Ubc.甲　　　　　　　　　　　乙图156示波管原理电子在阴极射线管中运动的三个阶级(如图157所示)1．电子在电场中加速由于在阴、阳两极间形成了方向由阳极指向阴极的电场，脱离阴极的电

8、子在电场力作用下加速，设加速电场电压为U1，带电粒子质量为m，带电荷量为q，则根据动能定理可得，带电粒子被加速后获得的速度大小为v＝.图1572．电子在匀强电场中偏转加速后的电子