《匀强电场中电势差与电场强度的关系　示波管原理》课件2.ppt

5 5 匀强电场中电势差与电场强匀强电场中电势差与电场强度的关系度的关系 示波管原理示波管原理1电场强度（电场强度（E)E)电场力电场力(F)(F)F=EqF=Eq电势能的变化电势能的变化 W WABAB=U=UABABq q电势差电势差(U(UABAB)移动电荷移动电荷q q电场力做功电场力做功电 场电荷电荷电场线电场线等势面等势面21.1.知道匀强电场中电势差与电场强度的定量关系，知道匀强电场中电势差与电场强度的定量关系，了解其使用条件了解其使用条件.（重点）（重点）2.2.会运用关系式会运用关系式U=EdU=Ed处理匀强电场问题处理匀强电场问题.3.3.了解示波器的原理，体会静电场知识对科学了解示波器的原理，体会静电场知识对科学技术的影响技术的影响.4.4.会处理简单的加速类和偏转类问题会处理简单的加速类和偏转类问题.3电场的两大性质：电场的两大性质：力的性质：力的性质：能的性质：能的性质：由电场强度描述由电场强度描述可用电场线形象表示可用电场线形象表示 由电势、电势差描述由电势、电势差描述 可用等势面形象表示可用等势面形象表示 41 1电电场场强强度度E描描述述了了电电场场具具有有力力的的性性质质，电电势势差差U描描述述了了电电场场具具有有能能的的性性质质，E是是矢矢量量，U是是标标量量2 2E和和U描描述述电电场场的的角角度度虽虽不不同同，但但作作为为反反映映同同一电场的两个物理量，存在着一定的联系一电场的两个物理量，存在着一定的联系5电场力电场力(F=Eq)电势能的变化电势能的变化 WAB=UABq电场强度电场强度(E)移动电荷移动电荷q电场力电场力做功做功电势差电势差(UAB)我们来看：我们来看：6一、电场强度和电势差的关系一、电场强度和电势差的关系 我们以匀强电场为例来确定我们以匀强电场为例来确定E和和U的关系的关系.如图所示，设在匀强电场如图所示，设在匀强电场E中，有一电荷量为中，有一电荷量为q q的的带正电粒子在电场力作用下由带正电粒子在电场力作用下由A A点移到点移到B B点，电场点，电场力做正功，力做正功，A A、B B间电势差为间电势差为U UABAB ，相距，相距L L，ABAB与场与场强方向的夹角为强方向的夹角为 A.BE.C C 7从力的角度来看，从力的角度来看，（其中（其中d dABAB是沿电场强度方向是沿电场强度方向A A、B B间的距离）间的距离）从能的角度来看，从能的角度来看，A.BE.C C 由此可得：由此可得：8所以，在匀强电场中所以，在匀强电场中注意：在非匀强电场中，注意：在非匀强电场中，E E和和U U也有一定的关也有一定的关系，但不像在匀强电场中的关系式那么简单系，但不像在匀强电场中的关系式那么简单（1 1）在在匀匀强强电电场场中中，场场强强在在数数值值上上等等于于沿沿场场强强方方向每单位距离上的电势差向每单位距离上的电势差（2 2）适适用用条条件件：匀匀强强电电场场，而而且且沿沿着着场场强强的的方方向向，即式中的即式中的d d是沿场强方向两点间的距离是沿场强方向两点间的距离（3 3）可可知知场场强强的的单单位位V Vm m和和N NC C是是一一致致的的，1V1Vm m1N1NC C9.NN 60 例例1 1：如图，在匀强电场中的：如图，在匀强电场中的M M、N N 两点距离为两点距离为2cm2cm，两点间的电势差为，两点间的电势差为5V,M5V,M、N N 连线与场强方向成连线与场强方向成6060角，则此电场的电场强度多大？角，则此电场的电场强度多大？EM.N解：解：根据根据 ，得：得：10练习：练习：关于匀强电场中的电势差与场强的关系，正关于匀强电场中的电势差与场强的关系，正确的说法是（确的说法是（）A A任意两点间的电势差等于场强和这两点间距离任意两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积的乘积B B电势降低的方向必定是场强方向电势降低的方向必定是场强方向C C沿电场线方向任意相同距离的两点间的电势差沿电场线方向任意相同距离的两点间的电势差必相等必相等D D不沿电场线方向任意相同距离的两点间的电势不沿电场线方向任意相同距离的两点间的电势差不可能相等差不可能相等C C11解析：解析：匀强电场中两点间的电势差等于场强跟匀强电场中两点间的电势差等于场强跟沿场强方向两点间距离的乘积，沿场强方向的沿场强方向两点间距离的乘积，沿场强方向的电势降落最快，不沿电场线方向的直线上相等电势降落最快，不沿电场线方向的直线上相等距离上的电势差也是相等的距离上的电势差也是相等的 二、示波管原理二、示波管原理示波器作用：一种用来显示电信号随时间变化情况示波器作用：一种用来显示电信号随时间变化情况的电子仪器的电子仪器.它的核心部件是示波管：由电子枪、偏转电极和荧它的核心部件是示波管：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空光屏组成，管内抽成真空.13示波管的工作原理示波管的工作原理141.1.带电粒子在匀强电场中的加速带电粒子在匀强电场中的加速用牛顿运动定律分析用牛顿运动定律分析用动能定理分析用动能定理分析E1（加速电压）（加速电压）15qUm+_带电粒子的加速带电粒子的加速 d d1.1.受受力分析力分析:水平向右的电场力水平向右的电场力 F FEq=qU/dEq=qU/dF F2.2.运动分析运动分析:初初速速度度为为零零，向向右右做做加加速速度度为为a=qU/mda=qU/md的的匀匀加速直线运动加速直线运动.16qUm+_带电粒子的加速带电粒子的加速 d dF F解法一运用运动学知识求解解法一运用运动学知识求解解法二运用能量知识求解解法二运用能量知识求解粒子加速后的速度粒子加速后的速度只与加速电压有关只与加速电压有关17 思考：思考：如如果果两两极极板板间间不不是是匀匀强强电电场场该该用用何何种种方方法法求求解解？为什么？为什么？由于电场力做功与场强是否变化无关，与运动路由于电场力做功与场强是否变化无关，与运动路径也无关，因此第二种方法径也无关，因此第二种方法仍仍适用适用.18 ld+-+Uv0q、mF+vv0vyy偏转角偏转角侧移侧移试根据类平抛运动的知识，推导偏试根据类平抛运动的知识，推导偏移量移量y y和偏转角和偏转角2.2.带电粒子在匀强电场中的偏转带电粒子在匀强电场中的偏转19（1 1）受力分析：粒子受到竖直向下）受力分析：粒子受到竖直向下的静电力的静电力F FEqEq=qU/dqU/d.（2 2）运动规律分析）运动规律分析:粒子做粒子做类平抛类平抛运动运动.x x方向：方向：匀速直线运动匀速直线运动y y方向：加速度为方向：加速度为的的匀加速直线运动匀加速直线运动.v v v v0 0v vy（3 3）x x方向方向 （4 4）y y方向方向 （5 5）离开电场时的偏转角度的正切：）离开电场时的偏转角度的正切：y y v v0 0vy F Fv v+-v v0YdUY Y q l20结论：带电粒子以垂直于电场方向的初速度飞入结论：带电粒子以垂直于电场方向的初速度飞入匀强电场的问题就是一个匀强电场的问题就是一个类平抛类平抛的问题的问题.(1)(1)粒子在与电场垂直的方向上做粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动匀速直线运动(2)(2)粒子在与电场平行的方向上做粒子在与电场平行的方向上做初速度为零的匀初速度为零的匀加速直线运动加速直线运动213.3.带电粒子飞出匀强电场后做匀速直线运动带电粒子飞出匀强电场后做匀速直线运动当带电粒子飞出匀强电场后，不再受到电场力的当带电粒子飞出匀强电场后，不再受到电场力的作用，因此它保持偏转角度不变，做作用，因此它保持偏转角度不变，做匀速直线运匀速直线运动动，直到打在荧光屏上，显示出荧光亮点，直到打在荧光屏上，显示出荧光亮点.22例例2 2：试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开：试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时就好像是从初速度所在直线的电场时就好像是从初速度所在直线的中点沿直线中点沿直线离离开电场的开电场的.x231.1.加速加速2.2.偏转偏转从动力学和运动学角度分析从动力学和运动学角度分析从做功和能量的角度分析从做功和能量的角度分析类平抛运动的分析方法类平抛运动的分析方法粒子在与电场垂直的方向上做粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动匀速直线运动粒子在与电场平行的方向上做粒子在与电场平行的方向上做初速度为零的匀加速直线运动初速度为零的匀加速直线运动一、匀强电场中电势差与电场强度的关系一、匀强电场中电势差与电场强度的关系二、示波管二、示波管241.1.1.1.如图所示，如图所示，M M、N N是在真空中竖直放置的两块平行金属板，是在真空中竖直放置的两块平行金属板，质量为质量为m.m.电量为电量为+q+q的质子，以极小的初速度由小孔进入电场，的质子，以极小的初速度由小孔进入电场，当当M M、N N间电压为间电压为U U时，粒子到达时，粒子到达N N板的速度为板的速度为v v，如果要使这，如果要使这个带电粒子到达个带电粒子到达N N板的速度为板的速度为2 2v v，则下述方法能满足要求的，则下述方法能满足要求的是是()()A.A.使使M.NM.N间电压增加为间电压增加为2U 2U B.B.使使M.NM.N间电压增加为间电压增加为4U 4U C.C.使使M.NM.N间电压不变，距离减半间电压不变，距离减半 D.D.使使M.NM.N间电压不变，距离加倍间电压不变，距离加倍 B B252.2.三个电子在同一地点沿同一直线垂直飞入偏转三个电子在同一地点沿同一直线垂直飞入偏转电场，如图所示电场，如图所示.则由此可判断（则由此可判断（）A.bA.b和和c c同时飞离电场同时飞离电场B.B.在在b b飞离电场的瞬间，飞离电场的瞬间，a a刚好打在下极板上刚好打在下极板上C.C.进入电场时，进入电场时，c c速度最大，速度最大，a a速度最小速度最小D.cD.c的动能增量最小，的动能增量最小，a a和和b b的动能增量一样大的动能增量一样大 BCDBCD263.3.质量为质量为m m，带电量为，带电量为q q的粒子以初速度的粒子以初速度v v从中间垂直进入从中间垂直进入偏转电场，刚好离开电场，它在离开电场后偏转角正切偏转电场，刚好离开电场，它在离开电场后偏转角正切为为0.50.5，则下列说法中正确的是（，则下列说法中正确的是（）A.A.如果偏转电场的电压为原来的一半，则粒子离开电场如果偏转电场的电压为原来的一半，则粒子离开电场后的偏转角正切为后的偏转角正切为0.250.25B.B.如果带电粒子的比荷为原来的一半，则粒子离开电场如果带电粒子的比荷为原来的一半，则粒子离开电场后的偏转角正切为后的偏转角正切为0.250.25C.C.如果带电粒子的初速度为原来的如果带电粒子的初速度为原来的2 2倍，则粒子离开电场倍，则粒子离开电场后的偏转角正切为后的偏转角正切为0.250.25D.D.如果带电粒子的初动能为原来的如果带电粒子的初动能为原来的2 2倍，则粒子离开电场倍，则粒子离开电场后的偏转角正切为后的偏转角正切为0.250.25ABDABD274.4.质子质子(质量为质量为m m，电量为，电量为e)e)和二价氦离子和二价氦离子(质量为质量为4m4m，电量为，电量为2e)2e)以相同的初动能垂直射入同一偏转电场中，离开电场后，以相同的初动能垂直射入同一偏转电场中，离开电场后，它们的偏转角正切之比为它们的偏转角正切之比为 ，侧移之比为，侧移之比为 .与与电量电量成正比成正比与与电量电量成正比成正比2:12:12:12:1285.5.如图所示，在如图所示，在P P板附近有一电子由静止开始向板附近有一电子由静止开始向Q Q板运板运动，则关于电子在两板间的运动情况，下列叙述正确动，则关于电子在两板间的运动情况，下列叙述正确的是的是（）A.A.两板间距离越大，加速的时间越长两板间距离越大，加速的时间越长B.B.两板间距离越小，加速度就越大，两板间距离越小，加速度就越大，则电子到达则电子到达Q Q板时的速度就越大板时的速度就越大C.C.电子到达电子到达Q Q板时的速度与板间距离无关，仅与加速板时的速度与板间距离无关，仅与加速电压有关电压有关D.D.电子的加速度和末速度都与板间距离无关电子的加速度和末速度都与板间距离无关AC AC 29 不要被不重要的人或事过多打扰，因为“成功的秘诀就是抓住目标不放”.30