高中物理選修3-1第1部分 第一章《靜電場》第5節(jié)《勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系 示波管原理》教科

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第一章 第5節(jié) 理解教材新知 把握熱點(diǎn)考向 應(yīng)用創(chuàng)新演練 知識點(diǎn)一 知識點(diǎn)二 知識點(diǎn)三 考向一 考向三 隨堂基礎(chǔ)鞏固 課時跟蹤訓(xùn)練 考向二 1 公式U E d中d為電場中兩點(diǎn)沿電場線方向的距離 2 沿電場線方向電勢越來越低 3 帶電粒子僅在電場力作用下加速時 可根據(jù)動能定理求速度 4 帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場時 如果僅受電場力 則做平拋運(yùn)動 自學(xué)教材 1 關(guān)系式U 2 適用條件勻強(qiáng)電場 d為沿電場線方向兩點(diǎn)間的距離 3 結(jié)論 1 沿電場線方向電勢越來越 2 沿垂直于電場線方向 同一垂線上電勢 Ed 低 相等 1 公式U Ed僅適用于勻強(qiáng)電場 但可以對非勻強(qiáng)電場進(jìn)行定性描述 2 在非勻強(qiáng)電場中 沿電場線方向電勢也是逐漸降低的 3 電場強(qiáng)度與電勢差的區(qū)別與聯(lián)系 重點(diǎn)詮釋 1 如圖1 5 1所示 是勻強(qiáng)電場中的一組等勢面 每兩個相鄰等勢面的距離是25cm 由此可確定電場強(qiáng)度的方向及大小為 A 豎直向下 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 圖1 5 1 答案 D 自學(xué)教材 1 示波管 陰極射線管 的構(gòu)造如圖1 5 2所示 圖1 5 2 2 電子在陰極射線管中運(yùn)動的三個階段 1 電子的加速 電子在陰極和陽極之間形成的電場中受電場力 電場力做正功 其動能增大 2 電子的偏轉(zhuǎn) 被加速的電子進(jìn)入水平平行板間的勻強(qiáng)電場 做類平拋運(yùn)動 3 電子的勻速直線運(yùn)動 電子射出電場后 不再受電場力作用 保持偏轉(zhuǎn)角不變 打在熒光屏上 重點(diǎn)詮釋 圖1 5 3 答案 C 1 實(shí)驗(yàn)室里的示波管的構(gòu)造如圖1 5 4所示 示波器中的陰極射線管有水平和豎直兩個方向上的兩對偏轉(zhuǎn)電極 自學(xué)教材 圖1 5 4 2 工作原理 1 若在兩對偏轉(zhuǎn)電極上所加電壓為零 則電子束將打在O點(diǎn)產(chǎn)生亮斑 2 若只在偏轉(zhuǎn)電極Y1 Y2上加一穩(wěn)定電壓 則電子束將沿y方向發(fā)生偏轉(zhuǎn) 3 若只在偏轉(zhuǎn)電極X1 X2上加一個穩(wěn)定電壓 電子束將沿x方向發(fā)生偏轉(zhuǎn) 4 若在偏轉(zhuǎn)電極X1 X2和Y1 Y2上均加了一定的電壓 則亮斑既偏離y軸 又偏離x軸 5 若加在X1 X2上的電壓隨時間按圖1 5 5甲所示的規(guī)律周期性地變化 在Y1 Y2上的電壓隨時間以正弦函數(shù)變化 則示波器顯示的圖形如圖乙所示 圖1 5 5 重點(diǎn)詮釋 1 確定最終偏離距離OP的兩種思路 圖1 5 6 1 思路1 2 思路2 3 示波管是一種多功能電學(xué)儀器 它的工作原理可以等效成下列情況 如圖1 5 7所示 真空室中電極K發(fā)出電子 初速度不計 經(jīng)過電壓為U1的加速電場后 由小孔S沿水平金屬板A B間的中心線射入板中 金屬板長為L 相距為d 當(dāng)A B間電壓為U2時電子偏離中心線飛出電場打到熒光屏上而顯示亮點(diǎn) 已知電子的質(zhì)量為m 電荷量為e 不計電子重力 下列情況中一定能使亮點(diǎn)偏離中心距離變大的是 圖1 5 7 A U1變大 U2變大B U1變小 U2變大C U1變大 U2變小D U1變小 U2變小 由于電子離開偏轉(zhuǎn)電場時速度的反向延長線一定過偏轉(zhuǎn)電場水平位移的中點(diǎn) 所以電子離開偏轉(zhuǎn)電場時偏轉(zhuǎn)角度越大 偏轉(zhuǎn)距離就越大 亮點(diǎn)偏離中心距離就越大 由上式可以看出可以通過增大U2 L或減小U1 d來增大亮點(diǎn)偏離中心的距離 故B正確 答案 B 例1 如圖1 5 8所示 在勻強(qiáng)電場中 一電荷量為q 5 0 10 10C的正電荷 由a點(diǎn)移到b點(diǎn)和由a點(diǎn)移到c點(diǎn) 電場力做的功都是3 0 10 8J 已知a b c三點(diǎn)的連線組成直角三角形 ab 20cm 37 求 1 a b兩點(diǎn)間的電勢差 2 勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小 3 電場強(qiáng)度的方向 圖1 5 8 答案 1 60V 2 375V m 3 與ac平行且由a指向c 圖1 5 9中A B C三點(diǎn)都在勻強(qiáng)電場中 已知AC BC ABC 60 BC 20cm 把一個電荷量q 1 10 5C的正電荷從A移到B 電場力做功為零 從B移到C 電場力做功為 1 73 10 3J 則該勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)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 圖1 5 9 解析 把電荷q從A移到B電場力不做功 說明A B兩點(diǎn)在同一等勢面上 因該電場為勻強(qiáng)電場 等勢面應(yīng)為平面 故圖中直線AB即為等勢線 場強(qiáng)方向應(yīng)垂直于等勢面 可見 選項(xiàng)A B不正確 答案 D 例2 如圖1 5 10所示 實(shí)線為電場線 虛線為等勢線 且AB BC 電場中的A B C三點(diǎn)的場強(qiáng)分別為EA EB EC 電勢分別為 A B C AB BC間的電勢差分別為UAB UBC 則下列關(guān)系中正確的有 A A B CB EC EB EAC UAB UBCD UAB UBC 圖1 5 10 思路點(diǎn)撥 公式U Ed只適用于勻強(qiáng)電場 但在非勻強(qiáng)電場中可用此公式進(jìn)行定性分析 解析 從A到B再到C是順著電場線的方向 電勢應(yīng)逐漸降低 所以 A B C 即A正確 A B C三點(diǎn)中 A處電場線最疏 C處電場線最密 所以EA EB EC 則B正確 盡管AB BC 但EA EB EC 所以UAB UBC 即C正確 D錯誤 答案 ABC 1 電場中各點(diǎn)電勢的高低 可用沿電場線方向 電勢降低 或電場方向由高等勢面指向低等勢面 2 在非勻強(qiáng)電場中 沿電場線方向 相等間距的兩點(diǎn) 電場線越密的區(qū)域 電勢差越大 例3 如圖1 5 11所示為一真空示波管 電子從燈K發(fā)出 初速度不計 經(jīng)燈絲與A板間的加速電壓U1加速從A板中心孔沿中心線KO射出 然后進(jìn)入兩塊平行金屬板M N形成的偏轉(zhuǎn)電場中 偏轉(zhuǎn)電場可視為勻強(qiáng)電場 電子進(jìn)入M N間電場時的速度與電場方向垂直 電子經(jīng)過電場后打在熒光屏上的P點(diǎn) 已知加速電壓為U1 M N兩板間的電壓為U2 兩板間的距離為d 板長為L1 板右端到熒光屏的距離為L2 電子的質(zhì)量為m 電荷量為e 求 圖1 5 11 1 電子穿過A板時的速度大小 2 電子從偏轉(zhuǎn)電場射出時的側(cè)移量 3 P點(diǎn)到O點(diǎn)的距離 審題指導(dǎo) 解答本題時應(yīng)注意以下兩點(diǎn) 1 電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場后做類平拋運(yùn)動 2 電子射出偏轉(zhuǎn)電場后做勻速直線運(yùn)動 水平方向的分速度仍為電子穿過A板時的速度 試確定電子在偏轉(zhuǎn)電場中電勢能的改變量及電子到達(dá)P點(diǎn)的動能 點(diǎn)擊下圖片進(jìn)入 隨堂基礎(chǔ)鞏固 點(diǎn)擊下圖片進(jìn)入 課時跟蹤訓(xùn)練 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全