1.5匀强电场中电势差与电场强度的关系及带电粒子在电场中的运动 课件-2022-2023学年高二上学期物理教科版选修3-1

物理组:郭建强 §1、5 匀强电场中电势差 与电场强度的关系 示波器 带电粒子在电场中的运动 知识回顾: 本章已学公式: 电场 力的性质 能的性质 电场强度(E) 电势差(φ) 可见电场强度和电势差都反映了电场的性质,那么它们之间有什么联系呢? 自学思考 1、匀强电场的电场强度的决定因素有哪些? 2、示波器的工作原理是怎样的? 3、带点离粒子在匀强电场中的偏转运动本质上是什么运动? 一、匀强电场中电势差与电场强度的关系 自学思考:教材P23的“理论探究” d为沿电场线方向的距离 匀强电场中电场强度的计算式 思考:三个电场强度公式的比较 定义式 适用任何电场 决定式 真空中点电荷电场 计算式 匀强电场 实例分析: (一)、基本应用 例题1、如图所示的匀强电场中有a、b、c三点,ab=5cm,bc=12cm,其中ab沿电场方向,bc和电场方向成60°角.一个正电荷q=4×10-8C从a移到b,静电力做功为W1=1.2×10-7J.求: (1)匀强电场的场强E. (2)电荷从b移到c,静电力做的功W2. (3)a、c两点间的电势差Uac. (1)60V/m (2)1.44×10-7J (3)6.6V 跟踪练习、两块相同的金属板A、B水平地平行放置,两板的正对面相距30cm,A、B板分别跟电源的正、负极相连接,电源的电压为60V,如图所示,求: (1)两板间电场的场强的大小和方向。 (2)若A板接地,则B板电势为多大? (3)若C点离A板的距离10cm,D点离B板的 距离为15cm,则C、D两点间的电势差为多少 200V/m,竖直向下 -60V 10V (二)、用等分法确定等势线和电场线 例题2、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φA=15V,φB=3V,φC=-3V,则D点的电势为φD=_ V. E F 9 例题3、如图所示,三角形ABC处于匀强电场中,其中AB长度为5cm, AC长度为3cm, BC长度为4cm电子由C到B克服电场力做功12ev,正二价粒子由C到A电场力做功24ev,求电场的方向和大小。 B C A E=500v/m,垂直AB向上 小结:结论 结论1.匀强电场中的任一线段AB的中点C的电势φC=(φA+φB)/2。 结论2.匀强电场中若两线段AB∥CD,且AB=CD,则UAB=UCD(或φA-φB=φC-φD) 。 跟踪练习、如图所示,A、B、C、D、E、F是匀强电场中一个边长为3cm的正六边形的六个顶点,该六边形所在平面与电场线(图中没有画出)平行,已知A、C、E三点的电势分别 为﹣3V、0V、3V,则下列说法正确的是( ) A.匀强电场的场强方向为由B指向D B.将一个电子由D点移到A点,其电势能将增 加9.6×10﹣19J C.通过CB和EF的直线为电场中的两条等势线 D.匀强电场的场强大小为300V/m B 跟踪练习、一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动,其电势能EP随位移x变化的关系如图所示,其中Ox2段是对称的曲线,x2x3段是直线,则下列说法错误的是( ) A.粒子在Ox2段做匀变速运动,x2x3段做匀速直线运动 B.x1、x2、x3处的电势的关系为ϕ1>ϕ2>ϕ3 C.x1处电场强度为零 D.x2x3段是匀强电场 A 例题4、在x轴上存在与x轴平行的电场,x轴上各点的电势φ随x点位置变化情况如图所示图中﹣x1~x1之间为曲线, 其余均为直线,整个图象关于纵轴对称。下列关 于该电场的论述正确的是( ) A.x轴上各点的场强大小相等 B.从﹣x1点到x1点场强的大小先减小后增大 C.一个带正电的粒子在x1点的电势能大于在﹣x1点的电势能 D.一个带正电的粒子在﹣x1点的电势能大于在﹣x2点的电势能 B (三)、电场中的图形问题 二、带电粒子在电场中的运动 (一)静止 受到电场力但合外力仍然为零 例题2、如图所示、竖直放置的两块足够大的带电平行板间形成一个水平向右的匀强电场为E的区域。在两板间用绝缘细线悬挂一个质量为m的带电小球,静止时小球偏离竖直方向的夹角θ,小球与右板相距d。求: ①小球的带电量和电性; ②悬线的拉力; ③此时剪断绳子,则经过多少时间, 小球到达右板。 例题1、(教材P24的“例题”) 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 (二)直线运动 1、带电粒子在电场中运动时重力的处理 基本粒子 如电子、质子、α粒子、离子等,除有说明或明确的暗示以外,一般都不考虑重力(但并不忽略质量) 带电颗粒 如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或有明确的暗示以外,一般都不能忽略重力 2、做直线运动的条件 (1)粒子所受合外力F合=0,粒子做匀速直线运动。 (2)粒子所受合外力F合≠0,且与初速度方向在同一条直线上,带电粒子将做