高中物理 勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系示波管原理學(xué)案 教

1、今天所做之事，勿候明天；自己所做之事，勿候他人。要做一番偉大的事業(yè)，總得在青年時(shí)代開(kāi)始。歌德§1.5勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系示波管原理1理解勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系UABEd，并且能夠推導(dǎo)出這個(gè)關(guān)系式2會(huì)用關(guān)系式UABEd或E進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算3理解示波管的構(gòu)造及工作原理，知道電子在陰極射線管中運(yùn)動(dòng)的三個(gè)階段：加速、偏轉(zhuǎn)和勻速直線運(yùn)動(dòng)4能應(yīng)用力學(xué)中受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析的方法分析、解決帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的相關(guān)問(wèn)題1重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：勻強(qiáng)電場(chǎng)中關(guān)系式E及其成立的條件，帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的加速運(yùn)動(dòng)教學(xué)難點(diǎn)：了解示波管原理，運(yùn)用電學(xué)知識(shí)和力學(xué)知識(shí)綜合處理偏轉(zhuǎn)問(wèn)題2教學(xué)建議通

2、過(guò)推導(dǎo)電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系，使學(xué)生的分析能力和推理能力得到進(jìn)一步培養(yǎng)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)在遇到具體問(wèn)題時(shí)要注意分析，不要武斷地下結(jié)論，使學(xué)生養(yǎng)成多角度、多方面看問(wèn)題的學(xué)習(xí)品質(zhì)示波管及帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)這部分內(nèi)容要綜合應(yīng)用力學(xué)和電學(xué)知識(shí)，在講解本節(jié)內(nèi)容之前可以先復(fù)習(xí)一下有關(guān)的知識(shí)要使學(xué)生掌握解題的思路和方法，而不應(yīng)要求學(xué)生記住帶電粒子在電場(chǎng)中加速和偏轉(zhuǎn)的公式1勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)中，兩點(diǎn)間的電勢(shì)差(UAB)等于電場(chǎng)強(qiáng)度(E)與這兩點(diǎn)間_的乘積，關(guān)系式為_(kāi)(2)電場(chǎng)強(qiáng)度的另一種求法：電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于沿電場(chǎng)線方向每單位距離上的_，表達(dá)式為_(kāi)(3)沿電場(chǎng)線的方向電勢(shì)越來(lái)

3、越_(填“高”或“低”)(4)根據(jù)電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系可知，場(chǎng)強(qiáng)的單位1 N/C_2示波管原理(1)示波器是一種可以顯示電信號(hào)隨時(shí)間變化情況的儀器，其核心部件是示波管，主要由_、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏三部分組成(2)電子在電場(chǎng)中加速電子槍陰陽(yáng)兩極間形成了方向由_指向_的電場(chǎng)，脫離陰極的電子在電場(chǎng)力作用下加速，電場(chǎng)力對(duì)電子做正功，電子的動(dòng)能_(3)電子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)加速后電子進(jìn)入水平平行金屬板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電子只受電場(chǎng)力作用，電子的運(yùn)動(dòng)類(lèi)似于_偏轉(zhuǎn)電壓越大，電子飛出電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度就越_(4)電子飛出平行金屬板后做_運(yùn)動(dòng)3實(shí)驗(yàn)觀察：帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)時(shí)示波管中加速后的電子要先后經(jīng)過(guò)水平方向

4、上和豎直方向上的兩對(duì)偏轉(zhuǎn)電極(Y、Y和X、X)如圖所示如果只在偏轉(zhuǎn)電極YY上加一穩(wěn)定的電壓，從電子槍射出的電子經(jīng)過(guò)電極YY時(shí)將發(fā)生_(填“水平”或“豎直”)方向的偏轉(zhuǎn)；如果只在偏轉(zhuǎn)電極XX上加一穩(wěn)定的電壓，從電子槍射出的電子經(jīng)過(guò)電極XX時(shí)將發(fā)生_(填“水平”或“豎直”)方向的偏轉(zhuǎn)如果在偏轉(zhuǎn)電極XX加掃描電壓，在偏轉(zhuǎn)電極YY加同頻率正弦規(guī)律變化的電壓，熒光屏上能夠得到一個(gè)正弦波形曲線參考答案：1(1)沿電場(chǎng)線方向的距離(d)UABEd(2)電勢(shì)差E(3)低(4)1 V/m2(1)電子槍(2)陽(yáng)極陰極增大(3)平拋運(yùn)動(dòng)大(4)勻速直線3豎直水平主題1：電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系(重點(diǎn)探究)情景：電場(chǎng)強(qiáng)

5、度是描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量，電勢(shì)差是描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)的物理量既然是描述同一電場(chǎng)的兩種性質(zhì)的物理量，那它們之間應(yīng)該存在著聯(lián)系問(wèn)題：如圖所示，請(qǐng)根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)中電荷量為q的電荷從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程(已知A、B兩點(diǎn)連線距離為l)，推導(dǎo)A、B間電勢(shì)差U與電場(chǎng)強(qiáng)度E的關(guān)系解答：勻強(qiáng)電場(chǎng)中電荷量為q的電荷由A移到B，因?yàn)殡妶?chǎng)力是恒力，不管電荷通過(guò)哪一條路徑，根據(jù)功的定義可求電場(chǎng)力做功為WFlcos ，其中為AB連線與電場(chǎng)方向的夾角根據(jù)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)差的關(guān)系有WqU聯(lián)立可得：UElcos 由于lcos 為A、B兩點(diǎn)沿電場(chǎng)線方向的距離，也是A、B兩點(diǎn)所在等勢(shì)面間的距離，即dlcos 所以UEd.主題2

6、：電場(chǎng)強(qiáng)度三個(gè)計(jì)算公式的比較問(wèn)題：計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，涉及E、Ek、E三個(gè)計(jì)算公式，它們之間有什么區(qū)別？應(yīng)用時(shí)要注意哪些事項(xiàng)？解答：E是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式，適用于任何電場(chǎng)，其中q為試探電荷Ek是電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算式，只適用于真空中的點(diǎn)電荷的電場(chǎng)，其中Q為場(chǎng)源電荷E是場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系式，只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，d表示電場(chǎng)中兩點(diǎn)沿電場(chǎng)線方向的距離主題3：帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)問(wèn)題：實(shí)驗(yàn)時(shí)示波管中加速后的電子要先后經(jīng)過(guò)水平方向上和豎直方向上的兩對(duì)偏轉(zhuǎn)電極Y、Y和X、X，如圖甲所示如果在兩對(duì)偏轉(zhuǎn)電極上所加的電壓為零，則電子束在熒光屏上產(chǎn)生的亮斑將出現(xiàn)在屏的中央O處，按下列要求觀察帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)情況(1)如果

7、在偏轉(zhuǎn)電極XX和YY上均加一穩(wěn)定的電壓，亮斑出現(xiàn)在既偏離豎直方向又偏離水平方向的P點(diǎn)，如圖甲所示，則電極X、電極Y分別接的是正極還是負(fù)極？(2)若只在偏轉(zhuǎn)電極XX上加隨時(shí)間按如圖乙所示的規(guī)律周期性變化的電壓，這種電壓被稱(chēng)為掃描電壓如果這個(gè)掃描電壓的頻率較小，亮斑在熒光屏上呈現(xiàn)怎樣的狀態(tài)？如果這個(gè)掃描電壓的頻率較大，亮斑在熒光屏上又呈現(xiàn)怎樣的狀態(tài)？(3)若只在偏轉(zhuǎn)電極YY上加隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的電壓，如圖丙所示，如果這個(gè)正弦電壓的頻率較小，亮斑在熒光屏上呈現(xiàn)怎樣的狀態(tài)？如果這個(gè)正弦電壓的頻率較大，亮斑在熒光屏上呈現(xiàn)怎樣的狀態(tài)？(4)如果在偏轉(zhuǎn)電極XX上加如圖乙所示的掃描電壓，在偏轉(zhuǎn)電極YY上加

8、同頻率如圖丙所示的正弦規(guī)律變化的電壓，則示波器顯示的圖形可能是如圖丁所示中的哪一個(gè)？解答：(1)電極X和電極Y均接正極(2)掃描電壓的頻率較小時(shí)，亮斑在熒光屏上沿x軸從左向右移動(dòng)；掃描電壓的頻率較大時(shí)，亮斑在熒光屏上沿x軸方向出現(xiàn)一條水平亮線(3)正弦電壓的頻率較小時(shí)，亮斑在熒光屏上沿y軸上下移動(dòng)；正弦電壓的頻率較大時(shí)，亮斑在熒光屏上呈現(xiàn)一條豎直亮線(4)示波器顯示的圖形應(yīng)該是丁圖中的A.主題4：帶電粒子在電場(chǎng)中的加速情景：如圖所示，平行金屬板之間的電壓為U，兩板間的距離為d，電場(chǎng)強(qiáng)度為E.在緊靠正極板的位置有一個(gè)質(zhì)量為m、帶正電荷量q的帶電粒子，讓粒子由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度為v.

9、問(wèn)題：(1)請(qǐng)你用兩種方法推導(dǎo)速度表達(dá)式v.(2)關(guān)于帶電粒子的加速問(wèn)題，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中與在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中的處理方法有何不同？解答：(1)方法一動(dòng)力學(xué)公式根據(jù)牛頓第二定律，帶電粒子在電場(chǎng)中的加速度a根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，有：v202ad聯(lián)立解得：v.方法二動(dòng)能定理WEk即qUmv20，解得：v.(2)如果帶電粒子沿場(chǎng)強(qiáng)方向進(jìn)入的是非勻強(qiáng)電場(chǎng)，只能用動(dòng)能定理求末速度；而對(duì)于勻強(qiáng)電場(chǎng)，既可以用動(dòng)能定理，也可以用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求解主題5：帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)情景：如圖所示，當(dāng)帶電粒子(重力不計(jì))以初速度v0沿垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)后，會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)問(wèn)題：(1)試分析帶電粒子的受力情況(2)你認(rèn)為這

10、種情況同哪種運(yùn)動(dòng)類(lèi)似？這種運(yùn)動(dòng)的研究方法是什么？解答：(1)帶電粒子只受電場(chǎng)力作用，且電場(chǎng)力為恒力，與初速度方向垂直(2)帶電粒子在電場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，類(lèi)似于力學(xué)中的平拋運(yùn)動(dòng)研究平拋運(yùn)動(dòng)(或類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng))的方法是運(yùn)動(dòng)的合成和分解一、公式UABEd或E的應(yīng)用例1圖示中A、B、C三點(diǎn)都在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，已知ACBC，ABC60°，BC20 cm.把一個(gè)電荷量q1×105 C的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做的功為零；從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，電場(chǎng)力做的功為1.73×103 J，則該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向分別是()A865 V/m，垂直AC向左B865 V/m，垂直A

11、C向右C1000 V/m，垂直AB斜向上D1000 V/m，垂直AB斜向下【分析】結(jié)合圖形明確題目中給出的幾何關(guān)系，分析由AB、BC過(guò)程電場(chǎng)力做的功，可知A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系，再由勻強(qiáng)電場(chǎng)等勢(shì)面特點(diǎn)及電場(chǎng)線與等勢(shì)面的關(guān)系即可判斷求解【解析】把電荷q從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力不做功，說(shuō)明A、B兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上，因該電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)，等勢(shì)面應(yīng)為平面，故圖中直線AB即為等勢(shì)線，場(chǎng)強(qiáng)方向應(yīng)垂直于等勢(shì)線，可見(jiàn)，選項(xiàng)A、B不正確B、C兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UBC V 173 V，負(fù)號(hào)說(shuō)明B點(diǎn)電勢(shì)比C點(diǎn)低173 V因電場(chǎng)線指向電勢(shì)降低的方向，所以場(chǎng)強(qiáng)方向必垂直于AB斜向下場(chǎng)強(qiáng)大小E V/m1000 V/m，因此選項(xiàng)

12、D正確【答案】D【點(diǎn)評(píng)】關(guān)于勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差的關(guān)系要掌握以下幾點(diǎn)：沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低最快，滿(mǎn)足E，其中U為兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，d為該兩點(diǎn)沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向的距離電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直于等勢(shì)面，且由高等勢(shì)面指向低等勢(shì)面沿任意直線，相等距離上的兩點(diǎn)電勢(shì)差相等如圖所示，線段ABBC，UABE·ABcos ，UBCE·BCcos ，所以UABUBC.二、公式E在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中的應(yīng)用例2如圖所示，實(shí)線為電場(chǎng)線，虛線為等勢(shì)線，且ABBC，電場(chǎng)中的A、B、C三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)分別為EA、EB、EC，電勢(shì)分別為A、B、C，AB、BC間的電勢(shì)差分別為UAB、UBC，則下列關(guān)系中正確的有()AA>B

13、>CBEC>EB>EACUAB<UBC DUABUBC【分析】公式UEd在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中可用于定性分析沿電場(chǎng)方向距離相等的兩點(diǎn)，電場(chǎng)強(qiáng)度越大，兩點(diǎn)間的電勢(shì)差就越大【解析】由題圖中電場(chǎng)線的分布規(guī)律可知，電場(chǎng)不是勻強(qiáng)電場(chǎng)，C附近稠密，A附近稀疏，C附近的場(chǎng)強(qiáng)大于A附近的場(chǎng)強(qiáng)，選項(xiàng)B正確；由公式UEd知：UBCUAB，選項(xiàng)C對(duì)，D錯(cuò)；由電場(chǎng)線的方向是電勢(shì)降低的方向知選項(xiàng)A正確【答案】ABC【點(diǎn)撥】任意電場(chǎng)中看電場(chǎng)線的分布可以直接定性地判斷三個(gè)基本物理量：電場(chǎng)強(qiáng)度的大小根據(jù)電場(chǎng)線的疏密判斷，電勢(shì)的高低根據(jù)電場(chǎng)線的方向確定，電勢(shì)差的大小可由電場(chǎng)線的疏密及兩點(diǎn)間沿電場(chǎng)方向的距離等綜合

14、因素判斷變式訓(xùn)練1如圖所示，實(shí)線表示電場(chǎng)線，虛線表示等勢(shì)線，a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為a50 V， b20 V，則a、b連線的中點(diǎn)c的電勢(shì)c應(yīng)為()Ac35 VBc35 VCc35 V D無(wú)法判斷【解析】若電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)，則bcca，可求得c35 V；由圖可知ac處場(chǎng)強(qiáng)要大于bc處，故可由UEd定性分析知UbcUca，則c35 V，選項(xiàng)B正確【答案】B三、勻強(qiáng)電場(chǎng)中涉及電勢(shì)的計(jì)算例3如圖甲所示，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：A15 V，B3 V，C3 V由此可得D點(diǎn)的電勢(shì)D_ V.【分析】在正方形四個(gè)頂點(diǎn)的任意兩個(gè)頂點(diǎn)的連線上必有與另外兩個(gè)點(diǎn)電勢(shì)相等的

15、點(diǎn)，根據(jù)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中任意一條不與等勢(shì)面平行的直線上兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與距離成正比，找出另外兩點(diǎn)的等勢(shì)點(diǎn)，作出等勢(shì)面【解析】解法一由題意知A、C兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為18 V，連接A、C，并將AC線段三等分為AE、EF、FC，如圖乙所示，則每等份電勢(shì)差為6 V，所以B、F兩點(diǎn)等電勢(shì)，勻強(qiáng)電場(chǎng)中等勢(shì)線相互平行，而EDBF，故D、E兩點(diǎn)等電勢(shì)，D點(diǎn)電勢(shì)為9 V.解法二在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，在相互平行的直線上，等長(zhǎng)線段的兩端點(diǎn)間的電勢(shì)差相等，所以UABUDC，即ABDC，得D9 V；或UADUBC，即ADBC，得D9 V.【答案】9【點(diǎn)評(píng)】解答本題的關(guān)鍵是建立勻強(qiáng)電場(chǎng)模型，明確：沿不平行等勢(shì)面的任一直線，電勢(shì)差與距離成

16、正比；勻強(qiáng)電場(chǎng)中等勢(shì)線相互平行四、帶電粒子在電場(chǎng)中的加速(或減速)例4在如圖所示的裝置中，A、B是真空中豎直放置的兩塊平行金屬板，它們與調(diào)壓電路相連，兩板間的電壓可以根據(jù)需要而改變當(dāng)兩板間的電壓為U時(shí)，兩塊平行金屬板間形成一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為q的帶電粒子，以初速度v0從A板上的中心小孔沿垂直兩板的虛線射入電場(chǎng)中，在非常接近B處沿原路返回在不計(jì)重力的情況下，要想使帶電粒子進(jìn)入電場(chǎng)后在A、B板的中心處返回，可以采用的方法是()A使帶電粒子的初速度變?yōu)锽使A、B板間的電壓增加到2UC使初速度v0和電壓U都減小到原來(lái)的D使初速度v0和電壓U都增加到原來(lái)的2倍【分析】當(dāng)兩板間的電壓為U

17、時(shí)，帶電粒子在非常接近B處沿原路返回，可認(rèn)為是剛好到達(dá)B板，且速度為零根據(jù)動(dòng)力學(xué)分析可知帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做勻減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)能量觀點(diǎn)可知電場(chǎng)力做功與帶電粒子動(dòng)能變化之間的關(guān)系【解析】方法一：動(dòng)力學(xué)分析帶電粒子進(jìn)入電場(chǎng)后做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小a，其中d是A、B板間的距離帶電粒子進(jìn)入電場(chǎng)中的位移x，由此式可見(jiàn)：當(dāng)v0變?yōu)樵瓉?lái)的時(shí)，位移變?yōu)樵瓉?lái)的；當(dāng)U變?yōu)樵瓉?lái)的2倍時(shí)，位移變?yōu)樵瓉?lái)的；當(dāng)v0與U同時(shí)變?yōu)樵瓉?lái)的時(shí)，位移變?yōu)樵瓉?lái)的；當(dāng)v0與U同時(shí)變?yōu)樵瓉?lái)的2倍時(shí)，位移變?yōu)樵瓉?lái)的2倍故選項(xiàng)B、C正確方法二：動(dòng)能定理帶電粒子進(jìn)入電場(chǎng)后只有電場(chǎng)力做功，要想使帶電粒子進(jìn)入電場(chǎng)后在A、B板的中心處返回，在

18、電壓不變的情況下，帶電粒子的初動(dòng)能就要變?yōu)樵瓉?lái)的一半，即初速度變?yōu)樵瓉?lái)的.若使A、B板間的電壓增加到2U，則A板到兩板中心間的電勢(shì)差即為U，帶電粒子進(jìn)入電場(chǎng)后在A、B板的中心處恰好返回若使初速度v0和電壓U都減小到原來(lái)的，則帶電粒子到達(dá)A、B板的中心處時(shí)動(dòng)能恰好減為零故選項(xiàng)B、C正確【答案】BC【點(diǎn)評(píng)】帶電粒子在電場(chǎng)中加速(或減速)的問(wèn)題，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中可用運(yùn)動(dòng)學(xué)方法分析，得出x與v0及U的關(guān)系式，再做判斷，也可用動(dòng)能定理分析，通常情況下(不計(jì)重力)只有電場(chǎng)力做功在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中只能用動(dòng)能定理分析五、帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)例5如圖所示，A為粒子源，F(xiàn)為熒光屏A和極板B間的加速電壓為U1，在兩水平放

19、置的平行導(dǎo)體板C、D間加有偏轉(zhuǎn)電壓U2.現(xiàn)分別有質(zhì)子和粒子(氦核)由靜止從A發(fā)出，經(jīng)加速后以水平速度進(jìn)入C、D間，最后打到F板上，不計(jì)粒子的重力，它們能打到F板的同一位置上嗎？請(qǐng)通過(guò)計(jì)算加以說(shuō)明【分析】質(zhì)子和粒子都先后經(jīng)歷兩個(gè)過(guò)程，先在電場(chǎng)中加速，再在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)質(zhì)子的質(zhì)量是一個(gè)基本單位，粒子的質(zhì)量是四個(gè)基本單位；質(zhì)子的電荷量是一個(gè)元電荷，粒子的電荷量是兩個(gè)元電荷只要推導(dǎo)出質(zhì)子經(jīng)過(guò)加速和偏轉(zhuǎn)后的偏轉(zhuǎn)角和偏移量的表達(dá)式，就可直接根據(jù)質(zhì)量和電荷量的關(guān)系得出粒子偏轉(zhuǎn)角和偏移量的表達(dá)式如果它們的表達(dá)式相同，則它們能打到F板的同一位置上【解析】設(shè)粒子的質(zhì)量為m，帶電荷量為q，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的極板長(zhǎng)為L(zhǎng)，兩板間距

20、為d.在加速過(guò)程中由動(dòng)能定理有：qU1mv在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t加速度a沿電場(chǎng)方向上的速度vat設(shè)粒子射出電場(chǎng)時(shí)速度的偏轉(zhuǎn)角度為，tan 偏移量yat2聯(lián)立以上各式解得：tan ，y可見(jiàn)y、tan 與帶電粒子的m、q無(wú)關(guān)，只由加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)來(lái)決定，所以質(zhì)子和粒子能打到F板的同一位置上【答案】能見(jiàn)解析【點(diǎn)評(píng)】帶電粒子經(jīng)過(guò)的加速電場(chǎng)不必要求是勻強(qiáng)電場(chǎng)，但帶電粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)一定是垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，此時(shí)帶電粒子在電場(chǎng)中才做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)在不計(jì)重力的情況下，帶同種電荷的各種粒子，經(jīng)同一加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后，粒子的偏轉(zhuǎn)角、偏移量都相同帶電粒子偏轉(zhuǎn)角和偏移量的表達(dá)式雖然不要求記住，但要求

21、會(huì)推導(dǎo)變式訓(xùn)練2一束電子流在經(jīng)U5000 V的加速電場(chǎng)加速后，在距兩極板等距離處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖所示若兩板間距離d1.0 cm，板長(zhǎng)l5.0 cm，那么，要使電子能從平行板間飛出，則兩個(gè)極板上最大能加多大電壓？【解析】設(shè)極板間電壓為U時(shí)，電子能飛離平行板間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)加速過(guò)程，由動(dòng)能定理得：eUmv進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后，電子在平行于板面的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)lv0t在垂直于板面的方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a偏轉(zhuǎn)距離yat2能飛出的條件為y聯(lián)立解得：U V400 V.【答案】400 V六、考慮重力的情況例6如圖所示，水平放置的兩平行金屬板相距為d，充電后其間形成勻強(qiáng)電場(chǎng)一帶電荷量為q，

22、質(zhì)量為m的液滴從下板邊緣射入電場(chǎng)，并沿直線恰好從上板邊緣射出由此可知，該液滴在電場(chǎng)中做什么運(yùn)動(dòng)？電場(chǎng)強(qiáng)度是多大？液滴從下板邊緣運(yùn)動(dòng)到上板邊緣的過(guò)程中電場(chǎng)力做功多大？【分析】重力方向是豎直向下的，電場(chǎng)力方向是豎直向上的，如果合外力不為零，那么合外力的方向只能在豎直方向上而粒子沿傾斜的直線運(yùn)動(dòng)，不是沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，所以粒子不可能做加速或減速運(yùn)動(dòng)【解析】由題意可知，帶電粒子只能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所受重力和電場(chǎng)力的合外力為零，有qEmg得E根據(jù)動(dòng)能定理：qUmgd0電場(chǎng)力做功W電qUmgd.【答案】做勻速直線運(yùn)動(dòng)mgd【點(diǎn)評(píng)】帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，綜合了靜電場(chǎng)和力學(xué)知識(shí)對(duì)帶電粒子進(jìn)行受力分析時(shí)要注意判

23、斷是否要考慮重力，并根據(jù)帶電粒子的具體運(yùn)動(dòng)情況而定微觀粒子(電子、質(zhì)子、粒子等)除有說(shuō)明或明確的提示以外，一般不考慮重力(但不忽略質(zhì)量)；帶電微粒(油滴、塵埃等)除有說(shuō)明或明確的提示外，一般都不能忽略重力1(考查勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系)下列關(guān)于勻強(qiáng)電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)差的關(guān)系，說(shuō)法正確的是()A在相同距離上的兩點(diǎn)，電勢(shì)差大的其場(chǎng)強(qiáng)必定大B任意兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，等于場(chǎng)強(qiáng)大小和這兩點(diǎn)間距離的乘積C沿著電場(chǎng)線方向，任何相等距離上的電勢(shì)降落必相同D電勢(shì)降落的方向必是場(chǎng)強(qiáng)方向【解析】勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)處處相等，A錯(cuò)任意兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于場(chǎng)強(qiáng)大小和這兩點(diǎn)間沿場(chǎng)強(qiáng)方向距離的乘積，B錯(cuò)，C對(duì)電勢(shì)降落最快的方向是場(chǎng)強(qiáng)的

24、方向，D錯(cuò)【答案】C2(考查帶電粒子在電場(chǎng)中的加速)下列粒子從靜止?fàn)顟B(tài)經(jīng)過(guò)電壓為U的電場(chǎng)加速后，速度最大的是()A質(zhì)子HB氘核HC粒子He D鈉離子Na【解析】Uqmv2得v，比荷最大的粒子獲得的速度最大【答案】A3(考查帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn))如圖所示，質(zhì)子(H)和粒子(He)，以相同的初動(dòng)能沿垂直于電場(chǎng)線方向射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)(粒子不計(jì)重力)，則這兩個(gè)粒子射出電場(chǎng)時(shí)的側(cè)位移y之比為()A11B12C21D14【解析】由y··()2和Ek0mv，得：y，可知y與q成正比，B正確【答案】B4(考查電場(chǎng)力做功與電勢(shì)差的關(guān)系、電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，將一電荷量為2

25、15;105 C的負(fù)電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)，其電勢(shì)能增加了0.1 J，已知A、B兩點(diǎn)間距為2 cm，兩點(diǎn)連線與電場(chǎng)方向成60°角，如圖所示則：(1)在電荷由A移到B的過(guò)程中，電場(chǎng)力做了多少功？(2)A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為多少？(3)該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為多大？【解析】(1)由靜電力做多少負(fù)功，電荷的電勢(shì)能增加多少知，靜電力做功為0.1 J.(2)A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB V5×103 V.(3)由UEd，得UABE·ABcos 60°所以電場(chǎng)強(qiáng)度E V/m5×105 V/m.【答案】(1)0.1 J(2)5×103 V(3)5×

26、;105 V/m1下列關(guān)于勻強(qiáng)電場(chǎng)的結(jié)論正確的是()A公式E也適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)B根據(jù)UEd可知，任意兩點(diǎn)的電勢(shì)差與這兩點(diǎn)的距離成正比C勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)值等于沿場(chǎng)強(qiáng)方向每單位長(zhǎng)度上的電勢(shì)差值D勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向總是跟電荷所受電場(chǎng)力的方向一致【解析】公式E適用于任何電場(chǎng)，選項(xiàng)A正確；公式UEd中的d是沿電場(chǎng)線方向的距離，不是任意兩點(diǎn)間的距離，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由公式UEd分析可得，勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)值等于沿場(chǎng)強(qiáng)方向每單位長(zhǎng)度上的電勢(shì)差值，選項(xiàng)C正確；正電荷的受力方向和電場(chǎng)強(qiáng)度的方向一致，負(fù)電荷的受力方向和電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相反，選項(xiàng)D錯(cuò)誤【答案】AC2如圖所示，一帶電粒子以某速度進(jìn)入水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，在電場(chǎng)力作

27、用下形成如圖所示的運(yùn)動(dòng)軌跡M和N是軌跡上的兩點(diǎn)，其中M點(diǎn)為軌跡的最右點(diǎn)不計(jì)重力，下列表述正確的是()A粒子在M點(diǎn)的速率最大B粒子所受電場(chǎng)力沿電場(chǎng)線方向C粒子在電場(chǎng)中的加速度不變D粒子在電場(chǎng)中的電勢(shì)能始終在增加【解析】根據(jù)做曲線運(yùn)動(dòng)物體的受力特點(diǎn)，可知粒子所受合力指向軌跡的凹側(cè)，再結(jié)合電場(chǎng)力的特點(diǎn)可知粒子帶負(fù)電，即受到的電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)線方向相反，B項(xiàng)錯(cuò)；從N到M電場(chǎng)力做負(fù)功，速度減小，電勢(shì)能增加，當(dāng)達(dá)到M點(diǎn)后，電場(chǎng)力做正功，速度增大，電勢(shì)能減小，則在M點(diǎn)的速度最小，A、D項(xiàng)錯(cuò)；在整個(gè)過(guò)程中粒子只受電場(chǎng)力，根據(jù)牛頓第二定律知加速度不變，C正確【答案】C3如圖所示，a、b、c為電場(chǎng)中同一條水平方向

28、的電場(chǎng)線上的三個(gè)點(diǎn)，c為ab的中點(diǎn)，a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為a5 V，b3 V下列敘述正確的是()A該電場(chǎng)在c點(diǎn)處的電勢(shì)一定為4 VBa點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)Ea一定大于b點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)EbC一正電荷從c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)電勢(shì)能一定減少D一正電荷運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)時(shí)受到的電場(chǎng)力由c指向a【解析】圖中只有一條電場(chǎng)線，無(wú)法判斷電場(chǎng)線的疏密情況，故無(wú)法判斷場(chǎng)強(qiáng)的大小關(guān)系，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；無(wú)法判斷是否是勻強(qiáng)電場(chǎng)，如果是非勻強(qiáng)電場(chǎng)，式E不成立，則選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由ab可知電場(chǎng)線方向向右，故選項(xiàng)C正確、D錯(cuò)誤【答案】C4如圖所示，豎直放置的帶電平行金屬板間有勻強(qiáng)電場(chǎng)，一個(gè)帶負(fù)電的油滴從P點(diǎn)開(kāi)始由靜止釋放，圖中給出了四條可能的運(yùn)動(dòng)軌跡，a、c、d

29、為直線，b為曲線，直線a水平，直線d豎直，油滴的運(yùn)動(dòng)軌跡可能是()AaBbCcDd【解析】板間電場(chǎng)方向水平向右，帶負(fù)電的油滴受到水平向左的電場(chǎng)力，油滴所受的電場(chǎng)力與重力的合力大小恒定，方向斜向左下方，故從P點(diǎn)由靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，軌跡為c.【答案】C5一臺(tái)正常工作的示波管，突然發(fā)現(xiàn)熒光屏上畫(huà)面的高度縮小，則產(chǎn)生故障的原因可能是()A加速電壓偏大B加速電壓偏小C偏轉(zhuǎn)電壓偏大 D偏轉(zhuǎn)電壓偏小【解析】畫(huà)面高度縮小，說(shuō)明電子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)射出時(shí)偏轉(zhuǎn)角減小，由tan 知，引起變小的原因可能是加速電壓U1偏大，或偏轉(zhuǎn)電壓U2偏小【答案】AD6圖示是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的一組等勢(shì)面，若A、B、C、D相鄰兩點(diǎn)間距離為

30、2 cm，A、P點(diǎn)間的距離為1.5 cm，則該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E_，AB上P點(diǎn)的電勢(shì)P_【解析】勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)均勻降低，根據(jù)UEd可求得PA2.5 V場(chǎng)強(qiáng)E V/m V/m.【答案】 V/m2.5 V7a、b、c、d是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的四個(gè)點(diǎn)，它們正好是一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn)電場(chǎng)線與矩形所在平面平行已知a點(diǎn)的電勢(shì)為20 V，b點(diǎn)的電勢(shì)為24 V，d點(diǎn)的電勢(shì)為4 V，如圖所示由此可知c點(diǎn)的電勢(shì)為()A4 VB8 VC12 VD24 V【解析】在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，由于UEd，所以任意一條平行線上等距離的兩點(diǎn)的電勢(shì)差相等，因此UabUdc，所以c點(diǎn)的電勢(shì)為8 V，選項(xiàng)B正確【答案】B8如圖所示，從F處釋放一個(gè)無(wú)初速度的電

31、子向B板運(yùn)動(dòng)，下列對(duì)電子運(yùn)動(dòng)的描述中正確的是(設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為E)()A電子到達(dá)B板時(shí)的動(dòng)能是EeB電子從B板到C板，動(dòng)能變化量為零C電子到達(dá)D板時(shí)動(dòng)能是3EeD電子在A板和D板之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)【解析】電子在AB之間做勻加速運(yùn)動(dòng)，且eEEk，A正確；在BC之間做勻速運(yùn)動(dòng)，B正確；在CD之間做勻減速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)D板時(shí)，速度減為零，C錯(cuò)誤，D正確【答案】ABD9圖甲為示波管的構(gòu)造示意圖，在xx上加上uxxt信號(hào)，yy上加上uyyt信號(hào)(如圖乙、丙所示)，則在屏幕上看到的圖形是()【解析】由起始時(shí)刻xx和yy上的電壓情況可將B、C排除由于uxxt信號(hào)周期為uyyt信號(hào)周期的2倍，所以在屏幕上看到的圖形是兩

32、個(gè)正弦波，因此D正確【答案】D10某靜電場(chǎng)沿x方向的電勢(shì)分布如圖所示，則()A在0x1之間不存在沿x方向的電場(chǎng)B在0x1之間存在著沿x方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)C在x1x2之間存在著沿x方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)D在x1x2之間存在著沿x方向的非勻強(qiáng)電場(chǎng)【解析】由圖象知，0x1之間電勢(shì)不隨距離變化，故不存在沿x方向的電場(chǎng)，選項(xiàng)A正確、B錯(cuò)誤；x1x2之間電勢(shì)降低，且為線性變化，其斜率kE(不變)，故沿x方向存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，選項(xiàng)C正確、D錯(cuò)誤【答案】AC11如圖所示，水平放置的平行板電容器與某一電源相連，它的極板長(zhǎng)L0.4 m，兩板間距離d4× 103 m，一束由相同帶電微粒組成的粒子流以相同的速度v0從兩板中

33、央平行于極板射入，開(kāi)關(guān)S閉合前，兩板不帶電，由于重力作用微粒能落到下板的正中央，已知微粒的質(zhì)量m4×105 kg，電荷量q1× 108 C(g10 m/s2)(1)求微粒的入射速度v0.(2)若微粒能從平行板電容器的右邊射出電場(chǎng)，電容器的上板應(yīng)與電源的正極還是負(fù)極相連？所加的電壓U應(yīng)取什么范圍？【解析】(1)在水平方向上的分運(yùn)動(dòng)有：v0t在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)有：gt2聯(lián)立解得：v010 m/s.(2)電容器的上板應(yīng)接電源的負(fù)極設(shè)當(dāng)所加的電壓為U1時(shí)，微粒恰好從下板的右邊緣射出在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)有：a1()2，且a1解得：U1120 V設(shè)當(dāng)所加的電壓為U2時(shí)，微粒恰好從上板的右

34、邊緣射出在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)有：a2()2，且a2解得U2200 V所以120 VU200 V.【答案】(1)10 m/s(2)與負(fù)極相連120 VU200 V12如圖所示，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)極板長(zhǎng)L1.6 cm，兩板間的距離d0.50 cm，極板的右端距離屏的距離s3.2 cm.有一質(zhì)量m1.6×1010 kg的帶電液滴，以20 m/s的初速度垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)已知板間的電壓U8.0×103 V，液滴打在屏上與原入射方向的偏轉(zhuǎn)距離x2.0 mm，如果不計(jì)液滴的重力，則：(1)液滴所帶電荷量大小是多少？(2)要使液滴打到屏上的偏轉(zhuǎn)距離擴(kuò)大10%，請(qǐng)你通過(guò)分析提出一種可行的方法【解

35、析】(1)設(shè)液滴所帶電荷量為q，其剛出電場(chǎng)時(shí)，偏轉(zhuǎn)量為：x1at2×()2出電場(chǎng)后又偏轉(zhuǎn)了x2at×因此xx1x2(s)代入數(shù)據(jù)解得q1.25×1013 C.(2)方法一：由x(s)可知，當(dāng)s一定時(shí)，x與U成正比由，可得電壓應(yīng)提高為U8.8×103 V.方法二：由x(s)可知，U一定時(shí)，x與(s)成正比由于1.1故屏與板之間的距離可增大為s3.6 cm.【答案】(1)1.25×1013 C(2)見(jiàn)解析13圖示是示波管的原理示意圖電子從燈絲發(fā)射出來(lái)經(jīng)電壓為U1的電場(chǎng)加速后，通過(guò)加速極板A上的小孔O1，沿中心線O1O2進(jìn)入M、N間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)O1O2

36、與偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)方向垂直，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓為U2.電子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)后，經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的右端P1點(diǎn)離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，然后打在垂直O(jiān)1O2放置的熒光屏上的P2點(diǎn)已知平行金屬極板M、N之間的距離為d，極板長(zhǎng)度為L(zhǎng)，極板的右端與熒光屏之間的距離為L(zhǎng)，不計(jì)電子之間的相互作用力及其所受的重力，且電子離開(kāi)燈絲時(shí)的初速度可忽略不計(jì)(1)求電子通過(guò)P1點(diǎn)時(shí)偏離中心線O1O2的距離(2)若O1O2的延長(zhǎng)線交于屏上O3點(diǎn)，而P2點(diǎn)到O3點(diǎn)的距離稱(chēng)為偏轉(zhuǎn)距離y，單位偏轉(zhuǎn)電壓引起的偏轉(zhuǎn)距離(即)稱(chēng)為示波管的靈敏度求該示波管的靈敏度【解析】(1)電子由燈絲到O1的過(guò)程中，電場(chǎng)力對(duì)電子做功設(shè)電子質(zhì)量為m，電荷量為e，電子通過(guò)O1時(shí)的速度

37、大小為v1，根據(jù)動(dòng)能定理有eU1mv，解得：v1.電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，沿O1O2方向以速度v1做勻速直線運(yùn)動(dòng)，沿垂直O(jiān)1O2方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)設(shè)電子的加速度為a，根據(jù)牛頓第二定律有ma，設(shè)電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1，則Lv1t1，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，電子垂直O(jiān)1O2方向的位移y1at.(2)電子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)，垂直O(jiān)1O3方向的速度v2at1，從P1到P2的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2，電子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后，垂直O(jiān)1O2方向運(yùn)動(dòng)的位移y2v2t2，P2點(diǎn)與O3點(diǎn)的距離yy1y2(L)則該示波器的靈敏度(L)【答案】(1)(2)(L)(見(jiàn)“課程綱要”課程評(píng)價(jià)表格)§1.5勻強(qiáng)電

38、場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系 示波管原理1理解勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系UABEd，并且能夠推導(dǎo)出這個(gè)關(guān)系式2會(huì)用關(guān)系式UABEd或E進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算3理解示波管的構(gòu)造及工作原理，知道電子在陰極射線管中運(yùn)動(dòng)的三個(gè)階段：加速、偏轉(zhuǎn)和勻速直線運(yùn)動(dòng)4能應(yīng)用力學(xué)中受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析的方法分析、解決帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的相關(guān)問(wèn)題1重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：勻強(qiáng)電場(chǎng)中關(guān)系式E及其成立的條件，帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的加速運(yùn)動(dòng)教學(xué)難點(diǎn)：了解示波管原理，運(yùn)用電學(xué)知識(shí)和力學(xué)知識(shí)綜合處理偏轉(zhuǎn)問(wèn)題2教學(xué)建議通過(guò)推導(dǎo)電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系，使學(xué)生的分析能力和推理能力得到進(jìn)一步培養(yǎng)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)在遇到具體問(wèn)題時(shí)要注意分析，不要

39、武斷地下結(jié)論，使學(xué)生養(yǎng)成多角度、多方面看問(wèn)題的學(xué)習(xí)品質(zhì)示波管及帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)這部分內(nèi)容要綜合應(yīng)用力學(xué)和電學(xué)知識(shí)，在講解本節(jié)內(nèi)容之前可以先復(fù)習(xí)一下有關(guān)的知識(shí)要使學(xué)生掌握解題的思路和方法，而不應(yīng)要求學(xué)生記住帶電粒子在電場(chǎng)中加速和偏轉(zhuǎn)的公式1勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)中，兩點(diǎn)間的電勢(shì)差(UAB)等于電場(chǎng)強(qiáng)度(E)與這兩點(diǎn)間_的乘積，關(guān)系式為_(kāi)(2)電場(chǎng)強(qiáng)度的另一種求法：電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于沿電場(chǎng)線方向每單位距離上的_，表達(dá)式為_(kāi)(3)沿電場(chǎng)線的方向電勢(shì)越來(lái)越_(填“高”或“低”)(4)根據(jù)電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系可知，場(chǎng)強(qiáng)的單位1 N/C_2示波管原理(1)示波器是一種

40、可以顯示電信號(hào)隨時(shí)間變化情況的儀器，其核心部件是示波管，主要由_、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏三部分組成(2)電子在電場(chǎng)中加速電子槍陰陽(yáng)兩極間形成了方向由_指向_的電場(chǎng)，脫離陰極的電子在電場(chǎng)力作用下加速，電場(chǎng)力對(duì)電子做正功，電子的動(dòng)能_(3)電子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)加速后電子進(jìn)入水平平行金屬板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電子只受電場(chǎng)力作用，電子的運(yùn)動(dòng)類(lèi)似于_偏轉(zhuǎn)電壓越大，電子飛出電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度就越_(4)電子飛出平行金屬板后做_運(yùn)動(dòng)3實(shí)驗(yàn)觀察：帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)時(shí)示波管中加速后的電子要先后經(jīng)過(guò)水平方向上和豎直方向上的兩對(duì)偏轉(zhuǎn)電極(Y、Y和X、X)如圖所示如果只在偏轉(zhuǎn)電極YY上加一穩(wěn)定的電壓，從電子槍射出的電子經(jīng)過(guò)

41、電極YY時(shí)將發(fā)生_(填“水平”或“豎直”)方向的偏轉(zhuǎn)；如果只在偏轉(zhuǎn)電極XX上加一穩(wěn)定的電壓，從電子槍射出的電子經(jīng)過(guò)電極XX時(shí)將發(fā)生_(填“水平”或“豎直”)方向的偏轉(zhuǎn)如果在偏轉(zhuǎn)電極XX加掃描電壓，在偏轉(zhuǎn)電極YY加同頻率正弦規(guī)律變化的電壓，熒光屏上能夠得到一個(gè)正弦波形曲線參考答案：1(1)沿電場(chǎng)線方向的距離(d)UABEd(2)電勢(shì)差E(3)低(4)1 V/m2(1)電子槍(2)陽(yáng)極陰極增大(3)平拋運(yùn)動(dòng)大(4)勻速直線3豎直水平主題1：電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系(重點(diǎn)探究)情景：電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量，電勢(shì)差是描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)的物理量既然是描述同一電場(chǎng)的兩種性質(zhì)的物理量，那它們之間

42、應(yīng)該存在著聯(lián)系問(wèn)題：如圖所示，請(qǐng)根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)中電荷量為q的電荷從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程(已知A、B兩點(diǎn)連線距離為l)，推導(dǎo)A、B間電勢(shì)差U與電場(chǎng)強(qiáng)度E的關(guān)系解答：勻強(qiáng)電場(chǎng)中電荷量為q的電荷由A移到B，因?yàn)殡妶?chǎng)力是恒力，不管電荷通過(guò)哪一條路徑，根據(jù)功的定義可求電場(chǎng)力做功為WFlcos ，其中為AB連線與電場(chǎng)方向的夾角根據(jù)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)差的關(guān)系有WqU聯(lián)立可得：UElcos 由于lcos 為A、B兩點(diǎn)沿電場(chǎng)線方向的距離，也是A、B兩點(diǎn)所在等勢(shì)面間的距離，即dlcos 所以UEd.主題2：電場(chǎng)強(qiáng)度三個(gè)計(jì)算公式的比較問(wèn)題：計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，涉及E、Ek、E三個(gè)計(jì)算公式，它們之間有什么區(qū)別？應(yīng)用時(shí)要注意哪

43、些事項(xiàng)？解答：E是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式，適用于任何電場(chǎng)，其中q為試探電荷Ek是電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算式，只適用于真空中的點(diǎn)電荷的電場(chǎng)，其中Q為場(chǎng)源電荷E是場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系式，只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，d表示電場(chǎng)中兩點(diǎn)沿電場(chǎng)線方向的距離主題3：帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)問(wèn)題：實(shí)驗(yàn)時(shí)示波管中加速后的電子要先后經(jīng)過(guò)水平方向上和豎直方向上的兩對(duì)偏轉(zhuǎn)電極Y、Y和X、X，如圖甲所示如果在兩對(duì)偏轉(zhuǎn)電極上所加的電壓為零，則電子束在熒光屏上產(chǎn)生的亮斑將出現(xiàn)在屏的中央O處，按下列要求觀察帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)情況(1)如果在偏轉(zhuǎn)電極XX和YY上均加一穩(wěn)定的電壓，亮斑出現(xiàn)在既偏離豎直方向又偏離水平方向的P點(diǎn)，如圖甲所示，則電極X、電極Y

44、分別接的是正極還是負(fù)極？(2)若只在偏轉(zhuǎn)電極XX上加隨時(shí)間按如圖乙所示的規(guī)律周期性變化的電壓，這種電壓被稱(chēng)為掃描電壓如果這個(gè)掃描電壓的頻率較小，亮斑在熒光屏上呈現(xiàn)怎樣的狀態(tài)？如果這個(gè)掃描電壓的頻率較大，亮斑在熒光屏上又呈現(xiàn)怎樣的狀態(tài)？(3)若只在偏轉(zhuǎn)電極YY上加隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的電壓，如圖丙所示，如果這個(gè)正弦電壓的頻率較小，亮斑在熒光屏上呈現(xiàn)怎樣的狀態(tài)？如果這個(gè)正弦電壓的頻率較大，亮斑在熒光屏上呈現(xiàn)怎樣的狀態(tài)？(4)如果在偏轉(zhuǎn)電極XX上加如圖乙所示的掃描電壓，在偏轉(zhuǎn)電極YY上加同頻率如圖丙所示的正弦規(guī)律變化的電壓，則示波器顯示的圖形可能是如圖丁所示中的哪一個(gè)？解答：(1)電極X和電極Y均接

45、正極(2)掃描電壓的頻率較小時(shí)，亮斑在熒光屏上沿x軸從左向右移動(dòng)；掃描電壓的頻率較大時(shí)，亮斑在熒光屏上沿x軸方向出現(xiàn)一條水平亮線(3)正弦電壓的頻率較小時(shí)，亮斑在熒光屏上沿y軸上下移動(dòng)；正弦電壓的頻率較大時(shí)，亮斑在熒光屏上呈現(xiàn)一條豎直亮線(4)示波器顯示的圖形應(yīng)該是丁圖中的A.主題4：帶電粒子在電場(chǎng)中的加速情景：如圖所示，平行金屬板之間的電壓為U，兩板間的距離為d，電場(chǎng)強(qiáng)度為E.在緊靠正極板的位置有一個(gè)質(zhì)量為m、帶正電荷量q的帶電粒子，讓粒子由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度為v.問(wèn)題：(1)請(qǐng)你用兩種方法推導(dǎo)速度表達(dá)式v.(2)關(guān)于帶電粒子的加速問(wèn)題，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中與在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中的處理方法有

46、何不同？解答：(1)方法一動(dòng)力學(xué)公式根據(jù)牛頓第二定律，帶電粒子在電場(chǎng)中的加速度a根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，有：v202ad聯(lián)立解得：v.方法二動(dòng)能定理WEk即qUmv20，解得：v.(2)如果帶電粒子沿場(chǎng)強(qiáng)方向進(jìn)入的是非勻強(qiáng)電場(chǎng)，只能用動(dòng)能定理求末速度；而對(duì)于勻強(qiáng)電場(chǎng)，既可以用動(dòng)能定理，也可以用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求解主題5：帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)情景：如圖所示，當(dāng)帶電粒子(重力不計(jì))以初速度v0沿垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)后，會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)問(wèn)題：(1)試分析帶電粒子的受力情況(2)你認(rèn)為這種情況同哪種運(yùn)動(dòng)類(lèi)似？這種運(yùn)動(dòng)的研究方法是什么？解答：(1)帶電粒子只受電場(chǎng)力作用，且電場(chǎng)力為恒力，與初速度方向垂

47、直(2)帶電粒子在電場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，類(lèi)似于力學(xué)中的平拋運(yùn)動(dòng)研究平拋運(yùn)動(dòng)(或類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng))的方法是運(yùn)動(dòng)的合成和分解一、公式UABEd或E的應(yīng)用例1圖示中A、B、C三點(diǎn)都在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，已知ACBC，ABC60°，BC20 cm.把一個(gè)電荷量q1×105 C的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做的功為零；從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，電場(chǎng)力做的功為1.73×103 J，則該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向分別是()A865 V/m，垂直AC向左B865 V/m，垂直AC向右C1000 V/m，垂直AB斜向上D1000 V/m，垂直AB斜向下【分析】結(jié)合圖形明確題目中給出的幾何關(guān)系

48、，分析由AB、BC過(guò)程電場(chǎng)力做的功，可知A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系，再由勻強(qiáng)電場(chǎng)等勢(shì)面特點(diǎn)及電場(chǎng)線與等勢(shì)面的關(guān)系即可判斷求解【解析】把電荷q從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力不做功，說(shuō)明A、B兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上，因該電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)，等勢(shì)面應(yīng)為平面，故圖中直線AB即為等勢(shì)線，場(chǎng)強(qiáng)方向應(yīng)垂直于等勢(shì)線，可見(jiàn)，選項(xiàng)A、B不正確B、C兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UBC V 173 V，負(fù)號(hào)說(shuō)明B點(diǎn)電勢(shì)比C點(diǎn)低173 V因電場(chǎng)線指向電勢(shì)降低的方向，所以場(chǎng)強(qiáng)方向必垂直于AB斜向下場(chǎng)強(qiáng)大小E V/m1000 V/m，因此選項(xiàng)D正確【答案】D【點(diǎn)評(píng)】關(guān)于勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差的關(guān)系要掌握以下幾點(diǎn)：沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低最快，滿(mǎn)足E，其中

49、U為兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，d為該兩點(diǎn)沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向的距離電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直于等勢(shì)面，且由高等勢(shì)面指向低等勢(shì)面沿任意直線，相等距離上的兩點(diǎn)電勢(shì)差相等如圖所示，線段ABBC，UABE·ABcos ，UBCE·BCcos ，所以UABUBC.二、公式E在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中的應(yīng)用例2如圖所示，實(shí)線為電場(chǎng)線，虛線為等勢(shì)線，且ABBC，電場(chǎng)中的A、B、C三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)分別為EA、EB、EC，電勢(shì)分別為A、B、C，AB、BC間的電勢(shì)差分別為UAB、UBC，則下列關(guān)系中正確的有()AA>B>CBEC>EB>EACUAB<UBC DUABUBC【分析】公式UEd在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中可用

50、于定性分析沿電場(chǎng)方向距離相等的兩點(diǎn)，電場(chǎng)強(qiáng)度越大，兩點(diǎn)間的電勢(shì)差就越大【解析】由題圖中電場(chǎng)線的分布規(guī)律可知，電場(chǎng)不是勻強(qiáng)電場(chǎng)，C附近稠密，A附近稀疏，C附近的場(chǎng)強(qiáng)大于A附近的場(chǎng)強(qiáng)，選項(xiàng)B正確；由公式UEd知：UBCUAB，選項(xiàng)C對(duì)，D錯(cuò)；由電場(chǎng)線的方向是電勢(shì)降低的方向知選項(xiàng)A正確【答案】ABC【點(diǎn)撥】任意電場(chǎng)中看電場(chǎng)線的分布可以直接定性地判斷三個(gè)基本物理量：電場(chǎng)強(qiáng)度的大小根據(jù)電場(chǎng)線的疏密判斷，電勢(shì)的高低根據(jù)電場(chǎng)線的方向確定，電勢(shì)差的大小可由電場(chǎng)線的疏密及兩點(diǎn)間沿電場(chǎng)方向的距離等綜合因素判斷變式訓(xùn)練1如圖所示，實(shí)線表示電場(chǎng)線，虛線表示等勢(shì)線，a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為a50 V， b20 V，則a、

51、b連線的中點(diǎn)c的電勢(shì)c應(yīng)為()Ac35 VBc35 VCc35 V D無(wú)法判斷【解析】若電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)，則bcca，可求得c35 V；由圖可知ac處場(chǎng)強(qiáng)要大于bc處，故可由UEd定性分析知UbcUca，則c35 V，選項(xiàng)B正確【答案】B三、勻強(qiáng)電場(chǎng)中涉及電勢(shì)的計(jì)算例3如圖甲所示，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：A15 V，B3 V，C3 V由此可得D點(diǎn)的電勢(shì)D_ V.【分析】在正方形四個(gè)頂點(diǎn)的任意兩個(gè)頂點(diǎn)的連線上必有與另外兩個(gè)點(diǎn)電勢(shì)相等的點(diǎn)，根據(jù)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中任意一條不與等勢(shì)面平行的直線上兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與距離成正比，找出另外兩點(diǎn)的等勢(shì)點(diǎn)，作出等勢(shì)面【解

52、析】解法一由題意知A、C兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為18 V，連接A、C，并將AC線段三等分為AE、EF、FC，如圖乙所示，則每等份電勢(shì)差為6 V，所以B、F兩點(diǎn)等電勢(shì)，勻強(qiáng)電場(chǎng)中等勢(shì)線相互平行，而EDBF，故D、E兩點(diǎn)等電勢(shì)，D點(diǎn)電勢(shì)為9 V.解法二在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，在相互平行的直線上，等長(zhǎng)線段的兩端點(diǎn)間的電勢(shì)差相等，所以UABUDC，即ABDC，得D9 V；或UADUBC，即ADBC，得D9 V.【答案】9【點(diǎn)評(píng)】解答本題的關(guān)鍵是建立勻強(qiáng)電場(chǎng)模型，明確：沿不平行等勢(shì)面的任一直線，電勢(shì)差與距離成正比；勻強(qiáng)電場(chǎng)中等勢(shì)線相互平行四、帶電粒子在電場(chǎng)中的加速(或減速)例4在如圖所示的裝置中，A、B是真空中豎直放置的

53、兩塊平行金屬板，它們與調(diào)壓電路相連，兩板間的電壓可以根據(jù)需要而改變當(dāng)兩板間的電壓為U時(shí)，兩塊平行金屬板間形成一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為q的帶電粒子，以初速度v0從A板上的中心小孔沿垂直兩板的虛線射入電場(chǎng)中，在非常接近B處沿原路返回在不計(jì)重力的情況下，要想使帶電粒子進(jìn)入電場(chǎng)后在A、B板的中心處返回，可以采用的方法是()A使帶電粒子的初速度變?yōu)锽使A、B板間的電壓增加到2UC使初速度v0和電壓U都減小到原來(lái)的D使初速度v0和電壓U都增加到原來(lái)的2倍【分析】當(dāng)兩板間的電壓為U時(shí)，帶電粒子在非常接近B處沿原路返回，可認(rèn)為是剛好到達(dá)B板，且速度為零根據(jù)動(dòng)力學(xué)分析可知帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做勻減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)能量觀點(diǎn)可知電場(chǎng)力做功與帶電粒子動(dòng)能變化之間的關(guān)系【解析】方法一：動(dòng)力學(xué)分析帶電粒子進(jìn)入電場(chǎng)后做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小a，其中d是A、B板間的距離帶電粒子進(jìn)入電場(chǎng)中的位移