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        首页 高考人教四川专版物理选修3-1课件 第1部分 第一章 第5节 匀强电场中电势差与电场强度的关系 …

        高考人教四川专版物理选修3-1课件 第1部分 第一章 第5节 匀强电场中电势差与电场强度的关系 示波管原理.ppt

        高考人教四川专版物理选修3-1课件 第1部分 第一章 第5节 …

        简介:本文档为《高考人教四川专版物理选修3-1课件 第1部分 第一章 第5节 匀强电场中电势差与电场强度的关系 示波管原理ppt》,可适用于人文社科领域

        .公式U=Emiddotd中d为电场中两点沿电场线方向的距离。.沿电场线方向电势越来越低。.带电粒子仅在电场力作用下加速时可根据动能定理求速度。.带电粒子垂直进入匀强电场时如果仅受电场力则做平抛运动。[自学教材].关系式U?#20581;#?#36866;用条件匀强电场、d为沿电场线方向两点间的距离。.结论()沿电场线方向电势越来越。()沿垂直于电场线方向同一垂线上电势。Ed低相等()公式U=Ed仅适用于匀强电场但可以对非匀强电场进行定性描述。()在非匀强电场中沿电场线方向电势也?#20405;?#28176;降低的。()电场强度与电势差的区别与联系重点诠释  物理量比较内容 电场强度E电势差U定义放入电场中某一点的电荷受到的静电力跟它的电荷量的比值电荷在电场中两点间移动时静电力所做的功跟它的电荷量的比值  物理量比较内容 电场强度E电势差U定义式E=eqf(F,q)U=eqf(W,q)引入意义描述电场的力的性质描述电场的能的性质  物理量比较内容 电场强度E电势差U正负或方向是矢量正电荷受力方向为E的方向是标量但有正负正负表示两点电势高低联系()对于匀强电场E=Ud()U和E是描述电场性质的物理量大小取决于电场本身与F、q、W无关.如图--所示是匀强电场中的一组等势面每两个相邻等势面的距离是cm由此可确定电场强度的方向?#25353;?#23567;为(  )A.竖直向下E=NCB.水平向右E=NCC.水平向左E=NCD.水平向右E=Vm图--答案:D解析:由电场线重直于等势面及电场线方向指向电势降低的方向可知电场强度的方向水平向右。再根据E=eqf(U,d)=eqf(,)Vm=Vm故选D。自学教材.示波管(阴极射线管)的构造如图--所示。图--.电子在阴极射线管中运动的三个阶段()电子的加速:电子在阴极和阳极之间形成的电场中受电场力电场力做正功其动能增大。()电子的偏转:被加速的电子进入水平平行板间的匀强电场做类平抛运动。()电子的?#20154;?#30452;线运动电子射出电场后不再受电场力作用保?#21046;?#36716;角不变打在荧光屏上。重点诠释.电子在电场中加速()若带电粒子的初速度为零经过电势差为U的电场加速后由动能定理得qU=eqf(,)mv则v=eqr(f(qU,m))。()若带电粒子以与电场线平行的初速度v进入匀强电场带电粒子做直线运动则qU=eqf(,)mv-eqf(,)mveqoal()。.电子在匀强电场中偏转()垂直电场线方向:速度:vx=v位移:x=vt。()沿电场线方向:速度:vy=at=eqf(qUl,mvd)位移:y=eqf(,)at=eqf(qlU,mvoal()d)。()偏转角度:tantheta=eqf(qUl,mdvoal())图--.如图--所示两金属板与电源相连接电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场且恰好从正极板边缘飞出。现在使电子入射速度变为原来的两倍而电子?#28304;?#21407;位置射入且?#28304;?#27491;极板边缘飞出则两极板的间距应变为原来的(  )A.倍         B.倍Ceqf(,)Deqf(,)答案:C解析:电子在两极板间做类平抛运动水平方向l=vtt=eqf(l,v)竖直方向d=eqf(,)at=eqf(qUl,mdvoal())故d=eqf(qUl,mvoal())即dpropeqf(,v)故C正确。.实验室里的示波管的构造如图--所示示波器中的阴极射线管有水平和竖直两个方向上的两对偏转电极。自学教材图--.工作原理()若在两对偏转电极上所加电压为零则电子束将打在O点产生亮斑。()若只在偏转电极Y、Y上加一稳定电压则电子束将沿y方向发生偏转。()若只在偏转电极X、X上加一个稳定电压电子束将沿x方向发生偏转。()若在偏转电极X、X和Y、Y上均加了一定的电压则亮斑既偏离y轴、?#21046;?#31163;x轴。()若加在X、X上的电压随时间按图--甲所示的规律周期性地变化在Y、Y上的电压随时间以正弦函数变化则示波器显示的图形如?#23478;?#25152;示。图--重点诠释.确定最终偏离距离OP的两种思路图--()思路:()思路:.确定粒子经偏转电场后的动能(或速度)的两种思路()思路:eqx(确定加速后的v)rarreqx(确定偏转后的vy=at)rarreqx(确定动能Ek=f(,)mv=f(,)m?voal()+voal(y)?)()思路:eqx(确定加速后的v)rarreqx(确定偏转后的y)rarreqx(动能定理:qEy=f(,)mv-f(,)mvoal())利用动能定理求粒子偏转后的动能时电场力做功W=qU=qEy其中ldquoUrdquo为初、末位置的电势差而不一定是U=eqf(U,)!.示波管是一种多功能电学仪器它的工作原理可以等效成下列情况:如图--所示真空室中电极K发出电子(初速度不计)经过电压为U的加速电场后由小孔S沿水平金属板A、B间的中心线射入板中。金属板长为L相距为d当A、B间电压为U时电子偏离中心线飞出电场打到荧光屏上而显示亮点。已知电子的质?#35838;猰、电荷?#35838;猠不计电子重力下列情况中一定能使亮点偏离中心距离变大的是(  )图--A.U变大U变大B.U变小U变大C.U变大U变小D.U变小U变小解析:设电子经过U加速后速度为v离开偏转电场时沿电场方向的速度为vy。在加速过程中eU=eqf(,)mveqoal()进入偏转电场后沿电场方向的加速度a=eqf(eE,m)=eqf(eU,md)由于电子离开偏转电场时速度的反向延长线一定过偏转电场水平位移的中点所以电子离开偏转电场时偏转角度越大偏转距离就越大亮点偏离中心距离就越大由上式可以看出可以通过增大U、L或减小U、d来增大亮点偏离中心的距离故B正确。答案:B运动时间:t=eqf(L,v)则vy=at=eqf(eU,md)middoteqf(L,v)偏转角度tantheta=eqf(vy,v)=eqf(UL,dU)例 如图--所示在匀强电场中一电荷?#35838;猶=times-C的正电荷由a点移到b点和由a点移到c点电场力做的功都是times-J已知a、b、c三点的连线组成直角三角形ab=cmtheta=deg。求:()a、b两点间的电势差()匀强电场的场强大小()电场强度的方向。图--审题指导 解答本题时应注意以下三点:()应用E=eqf(U,d)求场强时d的确定。()确定等势面。()电场线与等势面的关系。答案 ()V ()Vm()与ac平行且由a指向c解析 ()因为正电荷q从a到b和从a到c电场力做功相?#20154;?#20197;由W=qU可得Uab=Uacb、c两点在同一等势面上Uab=eqf(Wab,q)=eqf(times-,times-)V=V。()由U=Ed得E=eqf(U,d)=eqf(Uab,abcosdeg)=eqf(,times)Vm=Vm。()由匀强电场电场线和等势面关系可知场强与ac平行且由a指向c。()场强公式E=eqf(U,d)中d为沿电场线方向两点间的距离。()电场线与等势面垂直且由高等势面指向低等势面。图--中A、B、C三点都在匀强电场中已知ACperpBCangABC=degBC=cm。把一个电荷量q=times-C的正电荷从A移到B电场力做功为零从B移到C电场力做功为-times-J则该匀强电场的场强大小和方向是(  )A.Vm垂直AC向左B.Vm垂直AC向右C.Vm垂直AB斜向上D.Vm垂直AB斜向下图--解析:把电荷q从A移到B电场力不做功?#24471;鰽、B两点在同一等势面上。因该电场为匀强电场等势面应为平面?#37322;?#20013;直线AB即为等势线场强方向应垂直于等势面可见选项A、B不正确。答案:DUBC=eqf(WBC,q)=eqf(-times-,times-)V=-VB点电势比C点低V因电场线指向电势降低的方向所以场强方向必垂直于AB斜向下场强大小E=eqf(U,d)=eqf(U,xto(BC)sindeg)=eqf(,timesf(r(),))Vm=Vm。选项D正确。例 如图--所示实线为电场线虚线为等势线且AB=BC电场中的A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC电势分别为phiA、phiB、phiCAB、BC间的电势差分别为UAB、UBC则下列关系中正确的有(  )A.phiAphiBphiCB.ECEBEAC.UABUBCD.UAB=UBC图--思路点拨 公式U=Ed只适用于匀强电场但在非匀强电场中可用此公式进行定性分析。解析 从A到B再到C是顺着电场线的方向电势应逐渐降低所以phiAphiBphiC即A正确。A、B、C三点中A处电场线最疏C处电场线最密所以EAEBEC则B正确。尽管AB=BC但EAEBEC所以UABUBC即C正确D错误。答案 ABC()电场中各点电势的高低可用沿电场线方向电势降低或电场方向由高等势面指向低等势面。()在非匀强电场中沿电场线方向相等间距的两点电场线越密的区域电势差越大。例 如图--所示为一真空示波管电子从灯K发出(初速度不计)经灯丝与A板间的加速电压U加速从A板中心孔沿中心线KO射出然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场)电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直电子经过电场后打在荧光屏上的P点。已知加速电压为UM、N两板间的电压为U两板间的距离为d板长为L板右端到荧光屏的距离为L电子的质?#35838;猰电荷?#35838;猠。求?#21644;跡?)电子穿过A板时的速度大小()电子从偏转电场射出时的侧移量()P点到O点的距离。审题指导 解答本题时应注意以下两点:()电子进入偏转电场后做类平抛运动。()电子射出偏转电场后做?#20154;?#30452;线运动。水平方向的分速度仍为电子穿过A板时的速度。解析 ()设电子经电压U加速后的速度为v根据动能定理得:eU=eqf(,)mveqoal()解得:v=eqr(f(eU,m))。()电子以速度v进入偏转电场后垂直于电场方向做?#20154;?#30452;线运动沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动。设偏转电场的电场强度为E电子在偏转电场中运动的时间为t电子的加速度为a离开偏转电场时相对于原运动方向的侧移?#35838;獃根据牛顿第二定律和运动学公式得:()设电子离开偏转电场时沿电场方向的速度为vy根据运动学公式得:vy=at=eqf(eUL,dmv)电子离开偏转电场后做?#20154;?#30452;线运动设电子离开偏转电场后打在荧光屏上所用的时间为t电子打到荧光屏上的侧移?#35838;獃如图所示。F=eEE=eqf(U,d)F=ma解得a=eqf(eU,md)t=eqf(L,v)y=eqf(,)ateqoal()解得:y=eqf(ULoal(),Ud)。t=eqf(L,v)y=vyt解得:y=eqf(ULL,dU)P到O点的距离为y=y+y=eqf(?L+L?UL,Ud)。答案 ()eqr(f(eU,m)) ()eqf(ULoal(,),Ud) ()eqf(?L+L?UL,Ud)?#21248;?#23450;电子在偏转电场中电势能的改变?#32771;?#30005;子到达P点的动能。解析:电场力对电子所做的功W=eqf(U,d)emiddoty=eqf(Uoal()Loal()e,Ud)故电子电势能减小了eqf(Uoal()Loal()e,Ud)。电子到达P点的动能等于电子射出偏转电场时的动能:Ek=eqf(,)mveqoal()+eqf(,)mveqoal(y)=eU+eqf(Uoal()Loal()e,Ud)。答案:eqf(Uoal()Loal()e,Ud) eU+eqf(Uoal()Loal()e,Ud)

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