勻強(qiáng)電場(chǎng)電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系示波管

關(guān)于勻強(qiáng)電場(chǎng)電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系示波管第1頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三溫故知新電場(chǎng)力的性質(zhì)能的性質(zhì)電場(chǎng)強(qiáng)度電勢(shì)可見電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)都反映了電場(chǎng)的性質(zhì)，那么它們之間有什么聯(lián)系呢？第2頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三探究場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系【例題】如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E，A、B兩點(diǎn)在同一條電場(chǎng)線上，但在兩個(gè)不同的等勢(shì)面上，它們之間的距離為d，電勢(shì)差為UAB，求場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系。第3頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三W=qUAB,F=Eq.W=Fd=EqdUAB=EdEdFqAB問題一：第4頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三問題二：在場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，將一個(gè)帶電量為q的正電荷由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做了多少功？A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是多少？從A到C呢？(其中AB=S,AC=d；AB和AC的夾角為a。)解：F=EqWAB＝F·S·cosa

＝E·q·S·cosaUAB＝W/q＝E·S·cosa＝EdWAC＝Fd＝EqdUAC＝W/q＝E·d從A到B，電場(chǎng)力做了E·q·S·cosa的功，A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是Ed。從A到B與從A到C相同。EBAFCasd電勢(shì)降落最快方向第5頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三一、勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系【幾點(diǎn)說(shuō)明】1.適用條件:勻強(qiáng)電場(chǎng)2.各物理量意義:

U—表示兩點(diǎn)電勢(shì)差(取絕對(duì)值)E—表示勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)d—表示兩點(diǎn)間沿電場(chǎng)線方向的距離本式不帶正負(fù)號(hào)3.場(chǎng)強(qiáng)的單位:1V/m=1N/C場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系第6頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三U=EdE=U/d在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，沿場(chǎng)強(qiáng)方向的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于場(chǎng)強(qiáng)與這兩點(diǎn)的距離的乘積。在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)在數(shù)值上等于沿場(chǎng)強(qiáng)方向每單位距離上的電勢(shì)差第7頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三【小結(jié)】電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算方法——此式適用于點(diǎn)電荷所產(chǎn)生的電場(chǎng)。Q為場(chǎng)源電荷。——定義式，此式適用于任意電場(chǎng)。q為試探電荷?！耸竭m用于勻強(qiáng)電場(chǎng)。d為沿電場(chǎng)線的距離。第8頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三描述電場(chǎng)的物理量電場(chǎng)強(qiáng)度（E)電場(chǎng)力(F)F=Eq電勢(shì)能的變化WAB=UABq電勢(shì)差(UAB)移動(dòng)電荷q電場(chǎng)力做功電場(chǎng)電荷電場(chǎng)線等勢(shì)面第9頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三【例題1】如圖所示，一勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一組等勢(shì)面，若A、B、C、D相鄰兩點(diǎn)間距離都是2cm，則該電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為

.V/m，到A點(diǎn)距離為1.5cm的P點(diǎn)的電勢(shì)為

.V。【答案】勻強(qiáng)電場(chǎng)中任一直線上等間距的兩點(diǎn)間電勢(shì)差相等第10頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三【例題2】如圖所示，A、B、C、D是勻強(qiáng)電場(chǎng)中一正方形的四個(gè)頂點(diǎn)。已知A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)分別為由此可得：D點(diǎn)的電勢(shì)

V.【答案】第11頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三【例題3】如圖所示，在電場(chǎng)強(qiáng)度為E=2×103V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有三點(diǎn)A、M和B，AM=4cm，MB=3cm，AB=5cm，且AM邊平行于電場(chǎng)線，把一電量q=2×10-9C的正電荷從B點(diǎn)移到M點(diǎn)，再?gòu)腗點(diǎn)移動(dòng)到A點(diǎn)，電場(chǎng)力做功為多少？【答案】W=－1.6×10-7(W)第12頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第13頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三例1：帶電粒子在電場(chǎng)中處于靜止?fàn)顟B(tài)，該粒子帶正電還是負(fù)電?該粒子帶負(fù)電。Eq二、帶電粒子的平衡二力平衡第14頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三例2.如圖所示，細(xì)線一端系著一個(gè)帶電量為+q、質(zhì)量為m的小球，另一端固定于O點(diǎn)，加一勻強(qiáng)電場(chǎng)后可使小球靜止于圖示位置，此時(shí)懸線與豎直方向夾角為θ。要使電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)最小，該電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的方向怎樣？大小如何？垂直懸線斜向上方三力平衡第15頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三三、帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)（加速、減速）若不計(jì)粒子重力，則該粒子沿電場(chǎng)線做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。由動(dòng)能定理得：由此可得：此粒子到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度為：【重要說(shuō)明】帶電粒子重力的處理1.基本粒子：如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等，一般可以忽略。2.帶電顆粒：如塵埃、液滴、小球等，一般不能忽略。第16頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三帶電粒子在電場(chǎng)中的加、減速問題分析方法：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中帶電粒子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，可通過(guò)牛頓定律和勻變速運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行討論．①②1.用力和運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)2.用功和能的觀點(diǎn)根據(jù)動(dòng)能定理，在任意電場(chǎng)中可通過(guò)①式求解，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中即可通過(guò)①式又可通過(guò)②式求解．基本思路：先判斷是什么電場(chǎng)，分析受力情況及運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。第17頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第18頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

例題1：實(shí)驗(yàn)表明，熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在熾熱金屬絲和金屬板間加以電壓U=2500V，從熾熱金屬絲發(fā)射出的電子在真空中被加速后，從金屬板的小孔穿出。電子射出后的速度有多大？設(shè)電子剛從金屬絲射出時(shí)的速度為零。-U+金屬絲金屬板VE電子的質(zhì)量為9.1×10-31kg，電子的電荷量e=1.6×10-19C第19頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三解：金屬絲和金屬板間的電場(chǎng)雖然不是勻強(qiáng)電場(chǎng)，但仍可用

可得

代入數(shù)據(jù)得：v=3.0×107m/s第20頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三例2、兩塊帶電的平行金屬板相距2cm，板間有一與板面垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)，一電子從負(fù)極板自由釋放，經(jīng)1.5×10-8s打到對(duì)面極板上，求該電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度。（電子質(zhì)量m=9.1×10-31kg）第21頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三例3：兩塊平行的金屬板A、B之間的電壓是80V，一個(gè)電子以6.0×106m/s的速度從小孔C垂直A板進(jìn)入電場(chǎng)，該電子能打在B板上嗎？如果能打在B板上，它到達(dá)B板時(shí)的速度有多大？如果電源電壓變?yōu)?20V，情況又會(huì)怎樣？思考：場(chǎng)強(qiáng)方向？電子受力方向？第22頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三解:①電子射入電場(chǎng)時(shí)具有的初動(dòng)能:

電子從A板到達(dá)B板需克服電場(chǎng)力做功:

W=eU=1.28×10-17JEk0>W,可見電子能打在B板，②到達(dá)B板時(shí)的速度為③如果電源電壓變?yōu)?20V，則電子從A板到達(dá)B板需克服電場(chǎng)力做功：

W’=eU=1.92×10-17J，這時(shí)Ek0<W’,電子不能打在B板。第23頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三四、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)

垂直射入勻強(qiáng)電場(chǎng)的帶電粒子,在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)是類平拋問題,與重力場(chǎng)中的平拋運(yùn)動(dòng)處理方式相似,也就是“正交分解”法.即在垂直電場(chǎng)線方向上為勻速運(yùn)動(dòng)，在平行電場(chǎng)線方向上為初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)（化曲為直）．注意(1)合分運(yùn)動(dòng)的等效性、獨(dú)立性和等時(shí)性(2)對(duì)每個(gè)分運(yùn)動(dòng)及合運(yùn)動(dòng)用能量的觀點(diǎn)處理問題.回憶平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)第24頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1、帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子在電場(chǎng)中作類平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)間：加速度：電場(chǎng)方向的位移：電場(chǎng)方向的速度：出電場(chǎng)時(shí)的方向：垂直電場(chǎng)方向：勻速直線運(yùn)動(dòng)沿電場(chǎng)方向：初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)U第25頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三處理電偏轉(zhuǎn)問題的基本思路:1.運(yùn)動(dòng)的合成與分解;2.能量觀點(diǎn)(動(dòng)能定理）.對(duì)于勻強(qiáng)電場(chǎng)則常用第26頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第27頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三例1．如圖所示，質(zhì)量為m，帶電量為q的離子以v0的速度，沿與場(chǎng)強(qiáng)垂直的方向從A點(diǎn)飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)，并從另一側(cè)B點(diǎn)沿與場(chǎng)強(qiáng)方向成150°角飛出．則A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是多少?1500EABqE解:離子做類平拋運(yùn)動(dòng)由速度分解VyV0VtV0第28頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三例題2：如圖所示一電子以初速度V0=3.0X107m/s沿垂直電場(chǎng)方向射入電場(chǎng)，兩極板的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=6.0cm，相距d=2cm，極板間電壓U=200V.求：1）電子射出電場(chǎng)所用時(shí)間？++++++------dv0-qmULF2）電子射出電場(chǎng)時(shí)沿垂直板面方向偏移的距離y。3)電子離開電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)的角度φ。4)如何求電子離開電場(chǎng)時(shí)的速度？第29頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三解：1）電子在垂直電場(chǎng)方向做勻速運(yùn)動(dòng)，由L=v0t可求得電子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間2）電子在沿電場(chǎng)方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度a=F/m=qE/m=eU/md.電子射出電場(chǎng)時(shí)豎直偏移的距離y=at2/2，

（其中t為電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間），根據(jù)y=at2/2中，得到代入數(shù)值得y=0.35cm第30頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3）電子離開電場(chǎng)時(shí)沿電場(chǎng)方向的分速度為Vy：離開電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度為V0yv0++++++------φVyVt第31頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三V0

U1

U2L分析粒子分為幾個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程？各過(guò)程運(yùn)動(dòng)性質(zhì)？進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)類平拋：

F2Vt水平：勻直。豎直：初速為0，勻加速直線。1．加速：qU1=F12、帶電粒子在電場(chǎng)中的加速偏轉(zhuǎn)綜合問題（勻加速直線運(yùn)動(dòng)）第32頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2．偏轉(zhuǎn)：

⑴加速度：⑵穿過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的時(shí)間：⑶側(cè)位移：=

經(jīng)同一電場(chǎng)加速、進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，側(cè)位移y與q、m無(wú)關(guān)。同電性電荷軌跡相同。

U1

U2LVtFyd第33頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三⑷偏轉(zhuǎn)角：=

⑸末速度：

⑹速度的反向延長(zhǎng)線與入射方向的交點(diǎn)的位置：比較⑶⑷：

或

―交“水平位移”的中點(diǎn)。

U1

U2LVtFyV0Vyφφ第34頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

⑺打到屏上：y/=y+Stanφ＝（L/2+S）tanφ

U1

U2LVtFyV0VyφφSy/⑻偏轉(zhuǎn)過(guò)程中的動(dòng)能定理：F電·y＝F電·y＝qUy

勻加速直線運(yùn)動(dòng)勻變速曲線運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)第35頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三例1.靜止的電子在加速電壓U1的作用下從O經(jīng)P板的小孔射出,又垂直進(jìn)入平行金屬板間的電場(chǎng),在偏轉(zhuǎn)電壓U2的作用下偏轉(zhuǎn)一段距離.現(xiàn)使U1加倍,要想使電子的運(yùn)動(dòng)軌跡不發(fā)生變化,應(yīng)該（）A.使U2加倍B.使U2變?yōu)樵瓉?lái)的4倍C.使U2變?yōu)樵瓉?lái)的倍D.使U2變?yōu)樵瓉?lái)的1／2倍·U1U2POA要使電子的軌跡不變,則應(yīng)使電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后,任一水平位移x所對(duì)應(yīng)的側(cè)移距離y不變.①②解：電子先經(jīng)加速電場(chǎng)加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)做類平拋運(yùn)動(dòng).聯(lián)立①②兩式可得電子的偏移量③由此選項(xiàng)A正確．第36頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三例2．電子在電勢(shì)差為U1的加速電場(chǎng)中由靜止開始運(yùn)動(dòng),然后射入電勢(shì)差為U2的兩塊平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,在滿足電子射出平行板區(qū)的條件下,下述四種情況中,一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角Φ變大的是（）·U1U2eA.U1變大,U2變大B.U1變小,U2變大 C.U1變大,U2變小D.U1變小,U2變小B解：電子先經(jīng)加速電場(chǎng)加速①后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)做類平拋運(yùn)動(dòng).電子離開電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角②聯(lián)立①②兩式得③故選項(xiàng)B正確．平拋運(yùn)動(dòng)不是分解速度，就是分解位移。第37頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三例3．有一電子(電量為e)經(jīng)電壓U0加速后進(jìn)入兩塊間距為d、電壓為U的平行金屬板間．若電子從兩板正中間垂直電場(chǎng)方向射入，且正好能穿過(guò)電場(chǎng)．求：(1)金屬板AB的長(zhǎng)度(2)電子穿出電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能．U0dAB①②③解：⑴電子先經(jīng)加速電場(chǎng)加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)做類平拋運(yùn)動(dòng).聯(lián)立①②③兩式解出金屬板AB的長(zhǎng)度④⑵對(duì)電子運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程根據(jù)動(dòng)能定理可求出電子穿出電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能⑤提升物理思想：整個(gè)過(guò)程運(yùn)用動(dòng)能定理解題第38頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三例4．一束電子流在經(jīng)U1＝5000V的加速電壓加速后，在距兩極板等距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖所示，若兩板間距d＝1.0cm，板長(zhǎng)L＝5.0cm，那么，要使電子能從平行板間飛出，兩個(gè)極板上最多能加多大電壓？dv0·UL解：電子在加速電場(chǎng)中加速過(guò)程中①②電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程中聯(lián)立①②兩式可得兩個(gè)極板上所加電壓的最大值瞬時(shí)速度是聯(lián)系兩個(gè)過(guò)程的橋梁。第39頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三例5：設(shè)偏轉(zhuǎn)極板長(zhǎng)為l=1.6cm,兩板間的距離為d=0.50cm,偏轉(zhuǎn)板的右端距屏L=3.2cm,若帶粒子的質(zhì)量為1.6X10-10kg,以20m/s的初速度垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),兩偏轉(zhuǎn)板間的電壓是8.0X103V,若帶電粒子打到屏上的點(diǎn)距原射入方向的距離是2.0cm,求這帶電粒子所帶電荷量(不計(jì)空氣阻力和重力).Y=2.0cmV0ylL偏轉(zhuǎn)勻速直線運(yùn)動(dòng)V1l/2第40頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第41頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三示波管的原理第42頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

第43頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三示波器的面板第44頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第45頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三一、示波管的構(gòu)成產(chǎn)生高速飛行的電子束使電子沿Y方向偏移使電子沿x方向偏移第46頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二、示波管的原理（不變電壓）電子沿Y方向向上偏移1、若UX=0V，Uy不變，且Ｕy>0V(即使Y的電勢(shì)比Y’高)，電子將打在熒光屏的什么位置？第47頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二、示波管的原理２、若UX=0V，Uy不變，且Ｕy<0V(即使Y的電勢(shì)比Y’低)，電子將打在熒光屏的什么位置？電子沿Y方向向下偏移第48頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二、示波管的原理

３若Uy=0V;