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 示波管原理课件 教科版选修31.ppt

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 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 目标定位 二 示波管的原理 对点检测自查自纠 栏目索引 一 匀强电场中电势差与电场强度的关系 1 关系式 uab 物理意义 匀强电场中两点间的电势差等于与这两点间的乘积 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上的电势差 3 沿电场线的方向电势越来越 答案 一 匀强电场中电势差与电场强度的关系 知识梳理 ed 场强 沿电场线 方向的距离 单位距离 低 例1如图1所示 实线为电场线 虚线为等势面 a 50v c 20v 则a c连线中点b的电势 b为 a 等于35vb 大于35vc 小于35vd 等于15v 典例精析 解析答案 图1 c 总结提升 总结提升 uab 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 若相邻等势面间的电势差取一定值 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2 a 8v mb 50v mc 5 103v md 1 104v m d 解析答案 总结提升 返回 总结提升 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 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 返回 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 由发射电子的灯丝 加速电极组成 由一对x偏转电极板和一对y偏转电极板组成 和组成 如图3所示 答案 知识梳理 二 示波管的原理 图3 电子枪 偏转电极 荧光屏 2 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 阴极和阳极间的电压u0越高 由qu0 知 电子获得的速度 答案 加速 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4 运动性质沿初速度方向 做速度为的运动 沿电场力方向 做初速度为的匀加速直线运动 加速度为a 的匀直线运动 答案 v0 匀速直线 零 加速 运动规律 答案 深度思考 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 典例精析 解析答案 a 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 图5 d 总结提升 总结提升 1 两类带电体 1 基本粒子 如电子 质子 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 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 解析答案 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 1 求电子穿过a板时速度的大小 图6 解析答案 2 求电子从偏转电场中射出时的偏移量 图6 解析电子沿极板方向做匀速直线运动 沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动 设电子在偏转电场中运动的时间为t 加速度为a 电子离开偏转电场时的偏移量为y 由牛顿第二定律和运动学公式有 解析答案 总结提升 3 若要电子打在荧光屏上p点的上方 可采取哪些措施 图6 解析减小加速电压u1或增大偏转电压u2 答案见解析 返回 总结提升 无论粒子的质量m 电荷量q如何 只要经过同一电场u1加速 再垂直进入同一偏转电场u2 它们飞出时的偏移量y相同 y 偏转角 tan 自己证明 也相同 所以同性粒子运动轨迹完全重合 返回 解析答案 对点检测 1 2 3 4 a 此公式适用于计算任何电场中a b两点间的电势差b a点和b点间距离越大 则这两点的电势差越大c 公式中d是指a点和b点之间的距离d 公式中的d是a b两个等势面间的垂直距离 解析公式e 只适用于匀强电场 a错 公式中的d是a b两个等势面间的垂直距离 a点和b点间距离大 等势面间的垂直距离不一定大 故b c错 d正确 d 解析答案 1 2 3 4 图7 1 两板间的场强是 1 2 103v m 解析答案 1 2 3 4 图7 2 电场中有p1和p2两点 p1点离a板0 5cm p2点离b板也是0 5cm p1和p2两点间的电势差u12 解析p1 p2两点间沿场强方向的距离 d 4cm 所以u12 ed 1 2 103 4 10 2v 48v 48v 3 带电粒子在电场中的加速 如图8所示 m和n是匀强电场中的两个等势面 相距为d 电势差为u 一质量为m 不计重力 电荷量为 q的粒子 以速度v0通过等势面m射入两等势面之间 则该粒子穿过等势面n的速度应是 解析答案 1 2 3 4 图8 1 2 3 4 答案c 4 带电粒子在电场中的偏转 一束电子流在经u 5000v的加速电压加速后 在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场 如图9所示 若两板间距离d 1 0cm 板长l 5 0cm 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