第1章 5 匀强电场中电势差与电场强度的关系 示波管原理-2021-2022学年高中物理选修3-1【名师导航】同步Word教参(教科版)

5　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]　1.[物理观念]掌握公式U＝Ed的推导过程，理解公式的含义，知道公式的适用条件．　2.[科学思维]理解电场强度的另一种表述，能应用U＝Ed或E＝解决有关问题．　3.[科学态度与责任]了解示波管的工作原理，体会静电场知识对科学技术的影响．　4.[科学思维]能处理带电粒子在电场中的加速和偏转模型． 一、匀强电场中电势差与电场强度的关系 1．匀强电场中电势差与电场强度的关系 (1)关系式：U＝Ed或E＝. (2)物理意义：在匀强电场中，两点间的电势差等于场强与这两点间沿电场线方向的距离的乘积． (3)适用条件 ①匀强电场． ②d为两点沿电场方向的距离． 2．公式E＝ 的理解 (1)意义：在匀强电场中，场强的大小等于沿场强方向每单位距离上的电势差． (2)电场强度的另一个单位：由E＝可导出电场强度的另一个单位，即伏特每米，符号为V/m.1V/m＝1 N/C. 二、示波管原理 1．阴极射线管的构造 2．电子在阴极射线管中的运动 电子在阴极射线管中的运动可分为三个阶段． (1)电子在阴、阳极间的电场中做加速运动． (2)电子在偏转电极间的匀强电场中做匀变速曲线运动，类似于重力场中的平抛运动． (3)电子飞出平行金属板后做匀速直线运动． 3．示波管的工作原理 实验室里的示波管与上面阴极射线管的原理是一样的，只不过多了一对水平偏转电极如图所示，使用时将要观察的信号电压加在偏转电极Y1、Y2上，扫描电压(一般是由仪器自身产生的锯齿形电压)加在X1、X2上，这时在荧光屏上就会显示出加在Y1、Y2上的电压随时间变化的图形． 1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)由U＝Ed可知，匀强电场中两点的电势差与这两点的距离成正比． (×) (2)匀强电场的场强值等于沿电场线方向每单位长度上的电势差值． (√) (3)沿电场线方向电势降落得最快． (√) (4)示波管电子枪的作用是产生高速飞行的电子束，偏转电极的作用是使电子束发生偏转，打在荧光屏的不同位置． (√) (5)如果在偏转电极YY′和XX′上不加电压，电子束不偏转，打在荧光屏中心． (√) (6)带电粒子在匀强电场中偏转时，加速度不变，粒子的运动是匀变速曲线运动． (√) 2．(多选)下列公式中，既适用于点电荷产生的静电场，也适用于匀强电场的有(　　) A．场强E＝　　 B．场强E＝ C．场强E＝ D．电场力做功W＝Uq AD　[E＝是场强的定义式，适用于一切电场；E＝只适用于匀强电场；E＝k是点电荷的场强公式，只适用于点电荷的电场；W＝qU适用于一切电场．故正确选项为A、D.] 3．如图所示，一带负电的粒子以某一初速度垂直于匀强电场方向飞入极板间，不计重力，下列说法中正确的是(　　) A．粒子向正极板偏转 B．电场力对粒子做负功 C．粒子在电场中做匀速直线运动 D．粒子在电场中运动的轨迹是圆弧 A　[粒子在电场中受力如图所示，所以粒子将向正极板偏转，电场力对粒子做正功，故A项正确，B项错误；由于电场力方向与初速度方向不在一条直线上，故粒子做曲线运动，又电场为匀强电场，其加速度不变，故其运动为匀变速曲线运动，C、D两项均错误． ] 　对电势差和电场强度的理解 1．电场强度与电势差关系的理解 (1)匀强电场中电势差与电场强度的关系式：U＝Ed，d为线段AB在沿电场强度方向上的投影． (2)沿着电场强度方向电势降落最快． (3)匀强电场中，两条线段只要在电场强度方向上的投影相等，两点间的电势差相等． 2．电场强度三个公式的对比 E＝ E＝k E＝ 物理 含义 电场强度的定义式 真空中点电荷电场强度的决定式 匀强电场中电场强度与电势差的关系式 引入过程 F∝q，与F、q无关，反映某点电场的性质 由E＝和库仑定律导出 由F＝qE和W＝qU导出 适用范围 适用于一切电场 在真空中，场源电荷Q是点电荷 匀强电场 3．等分法计算匀强电场中的电势 (1)在匀强电场中，沿任意一个方向上，电势下降都是均匀的，故在同一直线上相同间距的两点间电势差相等．如果把某两点间的距离等分为n段，则每段两端点的电势差等于原电势差的1/n倍，像这样采用等分间距求电势问题的方法，叫作等分法． (2)在已知电场中几点的电势时，如果要求其他点的电势，一般采用“等分法”在电场中找与待求点电势相同的等势点．等分法也常用在画电场线的问题中． (3)在匀强电场中，相互平行且相等的线段两端点电势差相等，用这一点可求解电势． 【例1】　如图所示，在匀强电场中有a、b、c三点，这三点连线组成一个直角三角形，ab边和电场线平行，长为3 cm，a点离A板1 cm，电源电压为2 V，B板接地．求：(电子电量e＝1.6×10－19 C)