教科版高中物理选修3-1课件：1.5节匀强电场中电势差与电场强度的关系－示波管的原理(共33张PPT)

1.5 匀强电场中电势差与电场强度的关系 示波管的原理 E v v 加速电场 U 一、匀强电场中电势差与电场强度的关系 1.适用条件:匀强电场 2.各物理量意义: U—表示两点电势差(取绝对值) E—表示匀强电场的场强 d—表示两点间沿电场线方向的距离 本式不带正负号 3.场强的单位:1V/m=1N /C 场强与电势差的关系： 或 U=Ed E=U/d 在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等于场强与这两点的距离的乘积。 在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差 【小结】电场强度的计算方法 ——此式适用于点电荷所产生的电场。Q为源电荷。 ——此式适用于任意电场。q为检验电荷。 ——此式适用于匀强电场。d为沿电场线的距离。 决定式 决定式 定义式 描述电场的物理量 电场强度（E) 电场力(F) F=Eq 电势能的变化 WAB=qUAB 电势差(UAB) 移动电荷q电场力做功 电 场 电荷 电场线 等势面 【例题1】如图所示，一匀强电场中有一组等势面，若A、B、C、D相邻两点间距离都是2cm，则该电场的电场强度为 .V/m，到A点距离为1.5cm的P点的电势为 .V。 【答案】 【例题2】如图所示，在电场强度为E=2×103V/m的匀强电场中，有三点A、M和B，AM=4cm，MB=3cm，AB=5cm，且AM边平行于电场线，把一电量q=2×10-9C的正电荷从B点移到M点，再从M点移动到A点，电场力做功为多少？ 【答案】 W=－1.6×10-7J 【例题4】如图所示，A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点。已知A、B、C三点的电势分别为UA=15V，UB=3V，UC=-3V，由此可得：D点的电势UD= V. 试画出匀强电场的电场线. 9 摘抄笔记： 在匀强电场中，两平行且等长的线段的端点间电势差相等. 解法一：由AB//CD， E 由在匀强电场中，两平行且等长的线段的端点间电势差相等. A B D C 即 计算得 解法二：连接AC，将AC三等分，标上三等分点E、F，则根据匀强电场中沿电场线方向相等距离，电势差相等可知，E点的电势为3V，F点的电势为9V．连接BE，则BE为一条等势线，根据几何知识可知，DF∥BE，则DF也是一条等势线，所以D点电势UD=9V． 理论探究 （1）带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电? 该粒子带负电 分析：带电粒子的平衡 Eq （2）如图所示，在真空中有一对平行金属板，板间距离为d，两板间加以电压U．两板间有一个带正电荷量为q的带电粒子 (不计重力) ，它在电场力的作用下，由静止开始从正极板向负极板运动，到达负极板时的速度有多大？ qE 二、带电粒子在电场中的运动 1、带电粒子的加速 若不计粒子重力，则该粒子沿电场线做匀加速直线运动。 由动能定理得： 由此可得：此粒子到达负极板时的速度为： 【重要说明】带电粒子重力的处理： 1.基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，一般可以忽略。 2.带电颗粒：如尘埃、液滴、小球等，一般不能忽略。 【思考】对比两种解法，哪种方法更简洁？ 【针对训练】 解：电荷量为e的电子从金属丝移动到金属板。两处的电势差为U，电场力做功全部转化为电子的动能。 由动能定理得: 如图所示的电场中有A、B两点，A、B的电势差UAB＝100V，一个质量为m=2.0×10-12kg、电量为q=-5.0×10-8C的带电粒子，以初速度v0 =3.0×103m/s由A点运动到B点，求粒子到达B点时的速率。（不计粒子重力） q为负 强化练习 A - v0 B 在点电荷＋Q的电场中有A、B两点，将质子和α粒子分别从A点由静止释放，已知质子和α粒子的电性相同，带电量之比为1:2，质量之比为1:4，则到达B点时，它们的速度大小之比为多少？ 解：质子和α粒子从A到B运动过程中，分别应用动能定理得 联立①②两式可解出它们到达B点时的速度大小之比为 · · 例二： Q A B ① ② 2、下列粒子由静止经加速电压为U的电场加速后， 哪种粒子动能最大 （ ） 哪种粒子速度最大 （ ） A、质子 B、电子 C、氘核 D、氦核 例与练 与电量成正比 与比荷平方根成正比 D B 理论探究 如图所示，在真空中水平放置一对金属板Y和Y’，板间距离为d．在两板间加以电压U，两板间的匀强电场的场强为E=U/d．现有一电