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

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歡迎進入物理課堂 第一章 第5節(jié) 理解教材新知 把握熱點考向 應用創(chuàng)新演練 知識點一 知識點二 知識點三 考向一 考向三 隨堂基礎鞏固 課時跟蹤訓練 考向二 1 公式U E d中d為電場中兩點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 可根據動能定理求速度 4 帶電粒子垂直進入勻強電場時 如果僅受電場力 則做平拋運動 自學教材 1 關系式U 2 適用條件勻強電場 d為沿電場線方向兩點間的距離 3 結論 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僅適用于勻強電場 但可以對非勻強電場進行定性描述 2 在非勻強電場中 沿電場線方向電勢也是逐漸降低的 3 電場強度與電勢差的區(qū)別與聯(lián)系 重點詮釋 1 如圖1 5 1所示 是勻強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 自學教材 1 示波管 陰極射線管 的構造如圖1 5 2所示 圖1 5 2 2 電子在陰極射線管中運動的三個階段 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 被加速的電子進入水平平行板間的勻強電場 做類平拋運動 3 電子的勻速直線運動 電子射出電場后 不再受電場力作用 保持偏轉角不變 打在熒光屏上 重點詮釋 圖1 5 3 答案 C 1 實驗室里的示波管的構造如圖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電極 自學教材 圖1 5 4 2 工作原理 1 若在兩對偏轉電極上所加電壓為零 則電子束將打在O點產生亮斑 2 若只在偏轉電極Y1 Y2上加一穩(wěn)定電壓 則電子束將沿y方向發(fā)生偏轉 3 若只在偏轉電極X1 X2上加一個穩(wěn)定電壓 電子束將沿x方向發(fā)生偏轉 4 若在偏轉電極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變化 則示波器顯示的圖形如圖乙所示 圖1 5 5 重點詮釋 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 已知電子的質量為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 由于電子離開偏轉電場時速度的反向延長線一定過偏轉電場水平位移的中點 所以電子離開偏轉電場時偏轉角度越大 偏轉距離就越大 亮點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 在勻強電場中 一電荷量為q 5 0 10 10C的正電荷 由a點移到b點和由a點移到c點 電場力做的功都是3 0 10 8J 已知a b c三點的連線組成直角三角形 ab 20cm 37 求 1 a b兩點間的電勢差 2 勻強電場的場強大小 3 電場強度的方向 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三點都在勻強電場中 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 則該勻強電場的場強大小和方向是 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兩點在同一等勢面上 因該電場為勻強電場 等勢面應為平面 故圖中直線AB即為等勢線 場強方向應垂直于等勢面 可見 選項A B不正確 答案 D 例2 如圖1 5 10所示 實線為電場線 虛線為等勢線 且AB BC 電場中的A B C三點的場強分別為EA EB EC 電勢分別為 A B C AB BC間的電勢差分別為UAB UBC 則下列關系中正確的有 A A B CB EC EB EAC UAB UBCD UAB UBC 圖1 5 10 思路點撥 公式U Ed只適用于勻強電場 但在非勻強電場中可用此公式進行定性分析 解析 從A到B再到C是順著電場線的方向 電勢應逐漸降低 所以 A B C 即A正確 A B C三點中 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 在非勻強電場中 沿電場線方向 相等間距的兩點 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 然后進入兩塊平行金屬板M N形成的偏轉電場中 偏轉電場可視為勻強電場 電子進入M N間電場時的速度與電場方向垂直 電子經過電場后打在熒光屏上的P點 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 電子從偏轉電場射出時的側移量 3 P點到O點的距離 審題指導 解答本題時應注意以下兩點 1 電子進入偏轉電場后做類平拋運動 2 電子射出偏轉電場后做勻速直線運動 水平方向的分速度仍為電子穿過A板時的速度 試確定電子在偏轉電場中電勢能的改變量及電子到達P點的動能 點擊下圖片進入 隨堂基礎鞏固 點擊下圖片進入 課時跟蹤訓練 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全