第一章 静电场 学案7 匀强电场中电势差与电场强 度的关系 示波管原理 学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测 1 2 掌握匀强电场中电势差与电场强度的关系及其适用条件 会用关系式U Ed处理匀强电场问题 3 4 了解示波管的构造和工作原理 通过示波管的工作原理掌握带电粒子在电场中的加速和 偏转问题 课堂小结 学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测课堂小结 一 对电势差与电场强度关系的理解 如图所示的匀强电场中有A B两点 A B两点位于同 一条电场线上 B C连线垂直电场线 已知场强大 小为E A B两点间的电势差为UAB A B间距离为d 电荷q从A点移动到B点 回答下列问题 1 电荷所受电场力是多少 从力和位移的角度计算 电场力所做功的大小 通过A B间的电势差计算静 电力做功的大小 2 比较两次计算的功的大小 电势差与电场强度有 何关系 3 在图中 如果将电荷从A点移动到C点 再利用 1 问 的推导过程试着推导 能获得何结论 已知AB与AC 的夹角为 1 F电 qE WAB F电d qEd WAB qUAB F电为恒力 2 UAB Ed 3 WAC qELcos qEd WAC qUAC UAC Ed 等 势 面 学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测课堂小结 要点提炼 1 公式U Ed只适用于匀强电场 其中d为A B两点沿电场方向的距离 2 公式E 说明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 且场强方向 就是电势降低最快的方向 3 在匀强电场中 沿任意一个方向 电势降落都是均匀的 故在同一直线上相同间距的 两点间电势差相等 在匀强电场中 相互平行且长度相等的线段两端点的电势差相等 延伸思考 公式U Ed是在匀强电场中得到的 在非匀强电场中能否适用 答案 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 学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测课堂小结 学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测 一 带电粒子的加速 在真空中有一对平行金属板 由于接在电 池组上而带电 两板间的电势差为U 若一 个质量为m 带正电荷q的 粒子 在电场 力的作用下由静止开始从正极板向负极板 运动 板间距为d 1 带电粒子在电场中受哪些力作用 重力 能否忽略不计 2 粒子在电场中做何种运动 3 计算粒子到达负极板时的速度 Eq 答案 1 受重力和电场力 因重力远小于电 场力 故可以忽略重力 课堂小结 学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测 要点提炼 1 电子 质子 粒子 离子等微观粒子 它们的重力远小于电场力 处理问题时可以 忽略它们的重力 带电小球 带电油滴 带电颗粒等 质量较大 处理问题时重力不能 忽略 课堂小结 学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测 二 带电粒子的偏转 如图所示 两平行板间存在方向竖直向下的匀强电场 电荷量为q的粒子以速度v0水平 射入两极板间 不计粒子的重力 1 粒子受力情况怎样 做什么性质的运动 答案 1 粒子受F电 F电 v0 所以粒子做类平抛运动 l v0 F 课堂小结 学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测 2 若板长为l 板间电压为U 板间距 为d 粒子质量为m 电荷量为q 求 粒子的加速度和通过电场的时间 3 当粒子离开电场时 粒子水平方 向和竖直方向的速度分别为多大 合速度与初速度方向的夹角 的正切 值为多少 4 粒子沿电场方向的偏移量y为多少 5 速度的偏转角与位移和水平方向 的夹角是否相同 课堂小结 学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测 要点提炼 1 运动状态分析 带电粒子 不计重力 以初速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时 受 到恒定的与初速度方向垂直的电场力作用而做匀变速曲线运动 2 偏转问题的分析处理方法 与平抛运动类似 即应用运动的合成与分解的知识分析处 理 3 一个有用的结论 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 课堂小结 例1 如图所示 P Q两金属板间的 电势差为50 V 板间存在匀强电场 方向水平向左 板间的距离d 10 cm 其中Q板接地 两板间的A点距P板4 cm 求 1 P板及A点的电势 2 保持两板间的电势差不变 而将 Q板向左平移5 cm 则A点的电势将变 为多少 学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测 接地 Q 0 E Q P d 一 电势差与电场强度的关系 课堂小结 学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测 二 对带电粒子在电场中加速运动的理解 例2 如图所示 在点电荷 Q激发的电场中有A B两点 将质子和 粒子分别从A点由 静止释放到达B点时 它们的速度大小之比为多少 非匀强电场 变加速运动 能量的观点处理 课堂小结 学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测 三 对带电粒子在电场中偏转运动的理解 例3 如图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 2 求电子从偏转电场射出时的侧移量 3 若要电子打在荧光屏上P点的上方 可采 取哪些措施 课堂小结 1 匀强电场中电场强度与电势差的关系 下列关于匀强电场的结论正确的是 A 公式E F q也适用于匀强电场 B 根据U Ed可知 任意两点的电势差与这 两点的距离成正比 C 匀强电场的场强在数值上等于沿场强方 向每单位长度上的电势差 D 匀强电场的场强方向总是跟电荷所受电 场力的方向相同 定义式 适用于任意电场 只适用于匀强电场 E U d d 沿电场方向的长度 正电荷 学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测课堂小结 学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测 2 带电粒子在电场中的加速 两平行金属板 相距为d 电势差为U 一电子质量为m 电 荷量为e 从O点沿垂直于极板的方向射出 最远到达A点 然后返回 如图所示 OA h 则此电子具有的初动能是 vA 0 D 课堂小结 学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测 3 带电粒子在电场中的偏转 一束正离子以 相同的速率从同一位置垂直于电场方向飞入 匀强电场中 所有离子的轨迹都是一样的 这说明所有离子 A 都具有相同的质量 B 都具有相同的电荷量 C 具有相同的荷质比 D 都是同一元素的同位素 偏转位移 偏转角度相同 轨迹相同 C 课堂小结 学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测 4 对示波管原理的认识 如图是示波管的原 理图 它由电子枪 偏转电极 XX 和YY 荧 光屏组成 管内抽成真空 给电子枪通电后 如果在偏转电极XX 和YY 上都没有加电压 电子束将打在荧光屏的中心O点 1 带电粒子在 区域是加速的 在 区域是偏转的 2 若UYY 0 UXX 0 则粒子向 板 偏移 若UYY 0 UXX 0 则粒子向 板偏移 带负电 向正极偏 Y X 课堂小结 学习目标知识储备学习探究典例精析自我检测课堂小结 再见