高中物理 第一章 静电场《匀强电场中电势差与电场强度的关系 示波管原理》参考课件 教科版选修31.ppt

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 知识点二 知识点三 考向一 考向三 随堂基础巩固 课时跟踪训练 考向二 1 公式u e d中d为电场中两点沿电场线方向的距离 2 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 可根据动能定理求速度 4 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 自学教材 1 关系式u 2 适用条件匀强电场 d为沿电场线方向两点间的距离 3 结论 1 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 ed 低 相等 1 公式u ed仅适用于匀强电场 但可以对非匀强电场进行定性描述 2 在非匀强电场中 沿电场线方向电势也是逐渐降低的 3 电场强度与电势差的区别与联系 重点诠释 1 如图1 5 1所示 是匀强电场中的一组等势面 每两个相邻等势面的距离是25cm 由此可确定电场强度的方向及大小为 a 竖直向下 e 0 4n cb 水平向右 e 0 4n cc 水平向左 e 40n cd 水平向右 e 40v m 图1 5 1 答案 d 自学教材 1 示波管 阴极射线管 的构造如图1 5 2所示 图1 5 2 2 电子在阴极射线管中运动的三个阶段 1 电子的加速 电子在阴极和阳极之间形成的电场中受电场力 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 不再受电场力作用 保持偏转角不变 打在荧光屏上 重点诠释 图1 5 3 答案 c 1 实验室里的示波管的构造如图1 5 4所示 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 自学教材 图1 5 4 2 工作原理 1 若在两对偏转电极上所加电压为零 则电子束将打在o点产生亮斑 2 若只在偏转电极y1 y2上加一稳定电压 则电子束将沿y方向发生偏转 3 若只在偏转电极x1 x2上加一个稳定电压 电子束将沿x方向发生偏转 4 若在偏转电极x1 x2和y1 y2上均加了一定的电压 则亮斑既偏离y轴 又偏离x轴 5 若加在x1 x2上的电压随时间按图1 5 5甲所示的规律周期性地变化 在y1 y2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 图1 5 5 重点诠释 1 确定最终偏离距离op的两种思路 图1 5 6 1 思路1 2 思路2 3 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列情况 如图1 5 7所示 真空室中电极k发出电子 初速度不计 经过电压为u1的加速电场后 由小孔s沿水平金属板a b间的中心线射入板中 金属板长为l 相距为d 当a b间电压为u2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m 电荷量为e 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 图1 5 7 a u1变大 u2变大b u1变小 u2变大c u1变大 u2变小d u1变小 u2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越大 由上式可以看出可以通过增大u2 l或减小u1 d来增大亮点偏离中心的距离 故b正确 答案 b 例1 如图1 5 8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 ab 20cm 37 求 1 a b两点间的电势差 2 匀强电场的场强大小 3 电场强度的方向 图1 5 8 答案 1 60v 2 375v m 3 与ac平行且由a指向c 图1 5 9中a b c三点都在匀强电场中 已知ac bc abc 60 bc 20cm 把一个电荷量q 1 10 5c的正电荷从a移到b 电场力做功为零 从b移到c 电场力做功为 1 73 10 3j 则该匀强电场的场强大小和方向是 a 865v m 垂直ac向左b 865v m 垂直ac向右c 1000v m 垂直ab斜向上d 1000v m 垂直ab斜向下 图1 5 9 解析 把电荷q从a移到b电场力不做功 说明a b两点在同一等势面上 因该电场为匀强电场 等势面应为平面 故图中直线ab即为等势线 场强方向应垂直于等势面 可见 选项a b不正确 答案 d 例2 如图1 5 10所示 实线为电场线 虚线为等势线 且ab bc 电场中的a b c三点的场强分别为ea eb ec 电势分别为 a b c ab bc间的电势差分别为uab ubc 则下列关系中正确的有 a a b cb ec eb eac uab ubcd uab ubc 图1 5 10 思路点拨 公式u ed只适用于匀强电场 但在非匀强电场中可用此公式进行定性分析 解析 从a到b再到c是顺着电场线的方向 电势应逐渐降低 所以 a b c 即a正确 a b c三点中 a处电场线最疏 c处电场线最密 所以ea eb ec 则b正确 尽管ab bc 但ea eb ec 所以uab ubc 即c正确 d错误 答案 abc 1 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 2 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 例3 如图1 5 11所示为一真空示波管 电子从灯k发出 初速度不计 经灯丝与a板间的加速电压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 已知加速电压为u1 m n两板间的电压为u2 两板间的距离为d 板长为l1 板右端到荧光屏的距离为l2 电子的质量为m 电荷量为e 求 图1 5 11 1 电子穿过a板时的速度大小 2 电