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)，總得在青年時代開始。歌德 §1.5勻強電場中電勢差與電場強度的關系 示波管原理1理解勻強電場中電勢差與電場強度的關系UABEd，并且能夠推導出這個關系式2會用關系式UABEd或E進行有關的計算3理解示波管的構造及工作原理，知道電子在陰極射線管中運動的三個階段：加速、偏轉(zhuǎn)和勻速直線運動4能應用力學中受力分析和運動狀態(tài)分析的方法分析、解決帶電粒子在電場中運動的相關問題1重點難點教學重點：勻強電場中關系式E及其成立的條件，帶電粒子在勻強電場中的加速運動教學難點：了解示波管原理，運用電學知識和力學知識綜合處理偏轉(zhuǎn)問題2教學建

2、議通過推導電場強度與電勢差的關系，使學生的分析能力和推理能力得到進一步培養(yǎng)，讓學生學會在遇到具體問題時要注意分析，不要武斷地下結論，使學生養(yǎng)成多角度、多方面看問題的學習品質(zhì)示波管及帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)這部分內(nèi)容要綜合應用力學和電學知識，在講解本節(jié)內(nèi)容之前可以先復習一下有關的知識要使學生掌握解題的思路和方法，而不應要求學生記住帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)的公式1勻強電場中電勢差與電場強度的關系(1)勻強電場中，兩點間的電勢差(UAB)等于電場強度(E)與這兩點間_的乘積，關系式為_(2)電場強度的另一種求法：電場強度的大小等于沿電場線方向每單位距離上的_，表達式為_(3)沿電場線的方向電勢

3、越來越_(填“高”或“低”)(4)根據(jù)電勢差與電場強度的關系可知，場強的單位1 N/C_2示波管原理(1)示波器是一種可以顯示電信號隨時間變化情況的儀器，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)電子在電場中加速電子槍陰陽兩極間形成了方向由_指向_的電場，脫離陰極的電子在電場力作用下加速，電場力對電子做正功，電子的動能_(3)電子在勻強電場中偏轉(zhuǎn)加速后電子進入水平平行金屬板間的勻強電場，電子只受電場力作用，電子的運動類似于_偏轉(zhuǎn)電壓越大，電子飛出電場時的偏轉(zhuǎn)角度就越_(4)電子飛出平行金屬板后做_運動3實驗觀察：帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)實驗時示波管中加速后的電子要先后經(jīng)過水平

4、方向上和豎直方向上的兩對偏轉(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)過電極YY時將發(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)過電極XX時將發(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正弦波形曲線參考答案：1(1)沿電場線方向的距離(d)UABEd(2)電勢差E(3)低(4)1 V/m2(1)電子槍(2)陽極陰極增大(3)平拋運動大(4)勻速直線3豎直水平主題1：電勢差與電場強度的關系(重點探究)情景：電

5、場強度是描述電場的力的性質(zhì)的物理量，電勢差是描述電場的能的性質(zhì)的物理量既然是描述同一電場的兩種性質(zhì)的物理量，那它們之間應該存在著聯(lián)系問題：如圖所示，請根據(jù)勻強電場中電荷量為q的電荷從A點運動到B點的過程(已知A、B兩點連線距離為l)，推導A、B間電勢差U與電場強度E的關系解答：勻強電場中電荷量為q的電荷由A移到B，因為電場力是恒力，不管電荷通過哪一條路徑，根據(jù)功的定義可求電場力做功為WFlcos ，其中為AB連線與電場方向的夾角根據(jù)電場力做功與電勢差的關系有WqU聯(lián)立可得：UElcos 由于lcos 為A、B兩點沿電場線方向的距離，也是A、B兩點所在等勢面間的距離，即dlcos 所以UEd.主

6、題2：電場強度三個計算公式的比較問題：計算電場強度時，涉及E、Ek、E三個計算公式，它們之間有什么區(qū)別？應用時要注意哪些事項？解答：E是電場強度的定義式，適用于任何電場，其中q為試探電荷Ek是電場強度的計算式，只適用于真空中的點電荷的電場，其中Q為場源電荷E是場強與電勢差的關系式，只適用于勻強電場，d表示電場中兩點沿電場線方向的距離主題3：帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題：實驗時示波管中加速后的電子要先后經(jīng)過水平方向上和豎直方向上的兩對偏轉(zhuǎn)電極Y、Y和X、X，如圖甲所示如果在兩對偏轉(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中的偏轉(zhuǎn)情況(1)

7、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，如圖甲所示，則電極X、電極Y分別接的是正極還是負極？(2)若只在偏轉(zhuǎn)電極XX上加隨時間按如圖乙所示的規(guī)律周期性變化的電壓，這種電壓被稱為掃描電壓如果這個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上加隨時間按正弦規(guī)律變化的電壓，如圖丙所示，如果這個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

8、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？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，亮斑在熒光屏上沿x軸從左向右移動；掃描電壓的頻率較大時，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，亮斑在熒光屏上沿y軸上下移動；正弦電壓的頻率較大時，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該是丁圖中的A.主題4：帶電粒子在電場中的加速情景：如圖所示，平行金屬板之間的電壓為U，兩板間的距離為d，電場強度為E.在緊靠正極板的位置有一個質(zhì)量為m、帶正電荷量q的帶電粒子，讓粒子由靜止開始運動，到達負極板時的速度為

9、v.問題：(1)請你用兩種方法推導速度表達式v.(2)關于帶電粒子的加速問題，在勻強電場中與在非勻強電場中的處理方法有何不同？解答：(1)方法一動力學公式根據(jù)牛頓第二定律，帶電粒子在電場中的加速度a根據(jù)運動學公式，有：v202ad聯(lián)立解得：v.方法二動能定理WEk即qUmv20，解得：v.(2)如果帶電粒子沿場強方向進入的是非勻強電場，只能用動能定理求末速度；而對于勻強電場，既可以用動能定理，也可以用牛頓運動定律和運動學規(guī)律求解主題5：帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)情景：如圖所示，當帶電粒子(重力不計)以初速度v0沿垂直于電場方向進入勻強電場后，會發(fā)生偏轉(zhuǎn)問題：(1)試分析帶電粒子的受力情況(2)你認

10、為這種情況同哪種運動類似？這種運動的研究方法是什么？解答：(1)帶電粒子只受電場力作用，且電場力為恒力，與初速度方向垂直(2)帶電粒子在電場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)的運動是勻變速曲線運動，類似于力學中的平拋運動研究平拋運動(或類平拋運動)的方法是運動的合成和分解一、公式UABEd或E的應用例1圖示中A、B、C三點都在勻強電場中，已知ACBC，ABC60°，BC20 cm.把一個電荷量q1×105 C的正電荷從A點移到B點，電場力做的功為零；從B點移到C點，電場力做的功為1.73×103 J，則該勻強電場的場強大小和方向分別是()A865 V/m，垂直AC向左B865 V/m，垂

11、直AC向右C1000 V/m，垂直AB斜向上D1000 V/m，垂直AB斜向下【分析】結合圖形明確題目中給出的幾何關系，分析由AB、BC過程電場力做的功，可知A、B、C三點的電勢關系，再由勻強電場等勢面特點及電場線與等勢面的關系即可判斷求解【解析】把電荷q從A點移到B點，電場力不做功，說明A、B兩點在同一等勢面上，因該電場為勻強電場，等勢面應為平面，故圖中直線AB即為等勢線，場強方向應垂直于等勢線，可見，選項A、B不正確B、C兩點間的電勢差UBC V 173 V，負號說明B點電勢比C點低173 V因電場線指向電勢降低的方向，所以場強方向必垂直于AB斜向下場強大小E V/m1000 V/m，因此

12、選項D正確【答案】D【點評】關于勻強電場中電場強度和電勢差的關系要掌握以下幾點：沿電場線方向電勢降低最快，滿足E，其中U為兩點間的電勢差，d為該兩點沿電場強度方向的距離電場強度方向垂直于等勢面，且由高等勢面指向低等勢面沿任意直線，相等距離上的兩點電勢差相等如圖所示，線段ABBC，UABE·ABcos ，UBCE·BCcos ，所以UABUBC.二、公式E在非勻強電場中的應用例2如圖所示，實線為電場線，虛線為等勢線，且ABBC，電場中的A、B、C三點的場強分別為EA、EB、EC，電勢分別為A、B、C，AB、BC間的電勢差分別為UAB、UBC，則下列關系中正確的有()AA>

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

14、綜合因素判斷變式訓練1如圖所示，實線表示電場線，虛線表示等勢線，a、b兩點的電勢分別為a50 V， b20 V，則a、b連線的中點c的電勢c應為()Ac35 VBc35 VCc35 V D無法判斷【解析】若電場為勻強電場，則bcca，可求得c35 V；由圖可知ac處場強要大于bc處，故可由UEd定性分析知UbcUca，則c35 V，選項B正確【答案】B三、勻強電場中涉及電勢的計算例3如圖甲所示，A、B、C、D是勻強電場中一正方形的四個頂點已知A、B、C三點的電勢分別為：A15 V，B3 V，C3 V由此可得D點的電勢D_ V.【分析】在正方形四個頂點的任意兩個頂點的連線上必有與另外兩個點電勢相

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

16、離成正比；勻強電場中等勢線相互平行四、帶電粒子在電場中的加速(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)需要而改變當兩板間的電壓為U時，兩塊平行金屬板間形成一個勻強電場，一個質(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中，在非常接近B處沿原路返回在不計重力的情況下，要想使帶電粒子進入電場后在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都減小到原來的D使初速度v0和電壓U都增加到原來的2倍【分析】當兩板間的電壓

17、為U時，帶電粒子在非常接近B處沿原路返回，可認為是剛好到達B板，且速度為零根據(jù)動力學分析可知帶電粒子在勻強電場中做勻減速運動，根據(jù)能量觀點可知電場力做功與帶電粒子動能變化之間的關系【解析】方法一：動力學分析帶電粒子進入電場后做勻減速直線運動，加速度大小a，其中d是A、B板間的距離帶電粒子進入電場中的位移x，由此式可見：當v0變?yōu)樵瓉淼臅r，位移變?yōu)樵瓉淼模划擴變?yōu)樵瓉淼?倍時，位移變?yōu)樵瓉淼模划攙0與U同時變?yōu)樵瓉淼臅r，位移變?yōu)樵瓉淼模划攙0與U同時變?yōu)樵瓉淼?倍時，位移變?yōu)樵瓉淼?倍故選項B、C正確方法二：動能定理帶電粒子進入電場后只有電場力做功，要想使帶電粒子進入電場后在A、B板的中心處返回

18、，在電壓不變的情況下，帶電粒子的初動能就要變?yōu)樵瓉淼囊话耄闯跛俣茸優(yōu)樵瓉淼?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差即為U，帶電粒子進入電場后在A、B板的中心處恰好返回若使初速度v0和電壓U都減小到原來的，則帶電粒子到達A、B板的中心處時動能恰好減為零故選項B、C正確【答案】BC【點評】帶電粒子在電場中加速(或減速)的問題，在勻強電場中可用運動學方法分析，得出x與v0及U的關系式，再做判斷，也可用動能定理分析，通常情況下(不計重力)只有電場力做功在非勻強電場中只能用動能定理分析五、帶電粒子在電場中的偏轉(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

19、平放置的平行導體板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入C、D間，最后打到F板上，不計粒子的重力，它們能打到F板的同一位置上嗎？請通過計算加以說明【分析】質(zhì)子和粒子都先后經(jīng)歷兩個過程，先在電場中加速，再在電場中偏轉(zhuǎn)質(zhì)子的質(zhì)量是一個基本單位，粒子的質(zhì)量是四個基本單位；質(zhì)子的電荷量是一個元電荷，粒子的電荷量是兩個元電荷只要推導出質(zhì)子經(jīng)過加速和偏轉(zhuǎn)后的偏轉(zhuǎn)角和偏移量的表達式，就可直接根據(jù)質(zhì)量和電荷量的關系得出粒子偏轉(zhuǎn)角和偏移量的表達式如果它們的表達式相同，則它們能打到F板的同一位置上【解析】設粒子的質(zhì)量為m，帶電荷量為q，偏轉(zhuǎn)電場的極板長為L，兩板

20、間距為d.在加速過程中由動能定理有：qU1mv在偏轉(zhuǎn)電場中，粒子的運動時間t加速度a沿電場方向上的速度vat設粒子射出電場時速度的偏轉(zhuǎn)角度為，tan 偏移量yat2聯(lián)立以上各式解得：tan ，y可見y、tan 與帶電粒子的m、q無關，只由加速電場和偏轉(zhuǎn)電場來決定，所以質(zhì)子和粒子能打到F板的同一位置上【答案】能見解析【點評】帶電粒子經(jīng)過的加速電場不必要求是勻強電場，但帶電粒子進入偏轉(zhuǎn)電場時一定是垂直電場方向進入勻強電場，此時帶電粒子在電場中才做類平拋運動在不計重力的情況下，帶同種電荷的各種粒子，經(jīng)同一加速電場和偏轉(zhuǎn)電場后，粒子的偏轉(zhuǎn)角、偏移量都相同帶電粒子偏轉(zhuǎn)角和偏移量的表達式雖然不要求記住，但

21、要求會推導變式訓練2一束電子流在經(jīng)U5000 V的加速電場加速后，在距兩極板等距離處垂直進入平行板間的勻強電場，如圖所示若兩板間距離d1.0 cm，板長l5.0 cm，那么，要使電子能從平行板間飛出，則兩個極板上最大能加多大電壓？【解析】設極板間電壓為U時，電子能飛離平行板間的偏轉(zhuǎn)電場加速過程，由動能定理得：eUmv進入偏轉(zhuǎn)電場后，電子在平行于板面的方向上做勻速直線運動lv0t在垂直于板面的方向做勻加速直線運動，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電場一帶電荷量為

22、q，質(zhì)量為m的液滴從下板邊緣射入電場，并沿直線恰好從上板邊緣射出由此可知，該液滴在電場中做什么運動？電場強度是多大？液滴從下板邊緣運動到上板邊緣的過程中電場力做功多大？【分析】重力方向是豎直向下的，電場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動，不是沿豎直方向運動，所以粒子不可能做加速或減速運動【解析】由題意可知，帶電粒子只能做勻速直線運動，所受重力和電場力的合外力為零，有qEmg得E根據(jù)動能定理：qUmgd0電場力做功W電qUmgd.【答案】做勻速直線運動mgd【點評】帶電粒子在電場中的運動，綜合了靜電場和力學知識對帶電粒子進行受力分析時要注

23、意判斷是否要考慮重力，并根據(jù)帶電粒子的具體運動情況而定微觀粒子(電子、質(zhì)子、粒子等)除有說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)除有說明或明確的提示外，一般都不能忽略重力1(考查勻強電場場強與電勢差的關系)下列關于勻強電場中場強和電勢差的關系，說法正確的是()A在相同距離上的兩點，電勢差大的其場強必定大B任意兩點間的電勢差，等于場強大小和這兩點間距離的乘積C沿著電場線方向，任何相等距離上的電勢降落必相同D電勢降落的方向必是場強方向【解析】勻強電場場強處處相等，A錯任意兩點間的電勢差等于場強大小和這兩點間沿場強方向距離的乘積，B錯，C對電勢降落最快的方向是場

24、強的方向，D錯【答案】C2(考查帶電粒子在電場中的加速)下列粒子從靜止狀態(tài)經(jīng)過電壓為U的電場加速后，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電場中的偏轉(zhuǎn))如圖所示，質(zhì)子(H)和粒子(He)，以相同的初動能沿垂直于電場線方向射入偏轉(zhuǎn)電場(粒子不計重力)，則這兩個粒子射出電場時的側(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(考查電場力做功與電勢差的關系、電勢差與場強的關系)在勻強電場中，將一電荷量為2&

25、#215;105 C的負電荷由A點移到B點，其電勢能增加了0.1 J，已知A、B兩點間距為2 cm，兩點連線與電場方向成60°角，如圖所示則：(1)在電荷由A移到B的過程中，電場力做了多少功？(2)A、B兩點間的電勢差為多少？(3)該勻強電場的電場強度為多大？【解析】(1)由靜電力做多少負功，電荷的電勢能增加多少知，靜電力做功為0.1 J.(2)A、B兩點間的電勢差UAB V5×103 V.(3)由UEd，得UABE·ABcos 60°所以電場強度E V/m5×105 V/m.【答案】(1)0.1 J(2)5×103 V(3)5

26、15;105 V/m1下列關于勻強電場的結論正確的是()A公式E也適用于勻強電場B根據(jù)UEd可知，任意兩點的電勢差與這兩點的距離成正比C勻強電場的場強值等于沿場強方向每單位長度上的電勢差值D勻強電場的場強方向總是跟電荷所受電場力的方向一致【解析】公式E適用于任何電場，選項A正確；公式UEd中的d是沿電場線方向的距離，不是任意兩點間的距離，選項B錯誤；由公式UEd分析可得，勻強電場的場強值等于沿場強方向每單位長度上的電勢差值，選項C正確；正電荷的受力方向和電場強度的方向一致，負電荷的受力方向和電場強度的方向相反，選項D錯誤【答案】AC2如圖所示，一帶電粒子以某速度進入水平向右的勻強電場中，在電場

27、力作用下形成如圖所示的運動軌跡M和N是軌跡上的兩點，其中M點為軌跡的最右點不計重力，下列表述正確的是()A粒子在M點的速率最大B粒子所受電場力沿電場線方向C粒子在電場中的加速度不變D粒子在電場中的電勢能始終在增加【解析】根據(jù)做曲線運動物體的受力特點，可知粒子所受合力指向軌跡的凹側(cè)，再結合電場力的特點可知粒子帶負電，即受到的電場力方向與電場線方向相反，B項錯；從N到M電場力做負功，速度減小，電勢能增加，當達到M點后，電場力做正功，速度增大，電勢能減小，則在M點的速度最小，A、D項錯；在整個過程中粒子只受電場力，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為電場中同一條水平

28、方向的電場線上的三個點，c為ab的中點，a、b兩點的電勢分別為a5 V，b3 V下列敘述正確的是()A該電場在c點處的電勢一定為4 VBa點處的場強Ea一定大于b點處的場強EbC一正電荷從c點運動到b點電勢能一定減少D一正電荷運動到c點時受到的電場力由c指向a【解析】圖中只有一條電場線，無法判斷電場線的疏密情況，故無法判斷場強的大小關系，選項B錯誤；無法判斷是否是勻強電場，如果是非勻強電場，式E不成立，則選項A錯誤；由ab可知電場線方向向右，故選項C正確、D錯誤【答案】C4如圖所示，豎直放置的帶電平行金屬板間有勻強電場，一個帶負電的油滴從P點開始由靜止釋放，圖中給出了四條可能的運動軌跡，a、c

29、、d為直線，b為曲線，直線a水平，直線d豎直，油滴的運動軌跡可能是()AaBbCcDd【解析】板間電場方向水平向右，帶負電的油滴受到水平向左的電場力，油滴所受的電場力與重力的合力大小恒定，方向斜向左下方，故從P點由靜止開始做勻加速直線運動，軌跡為c.【答案】C5一臺正常工作的示波管，突然發(fā)現(xiàn)熒光屏上畫面的高度縮小，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】畫面高度縮小，說明電子從偏轉(zhuǎn)電場射出時偏轉(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圖示是勻強電場中的一組等勢面，若A、B、C、D相鄰兩點間距

30、離為2 cm，A、P點間的距離為1.5 cm，則該電場的場強E_，AB上P點的電勢P_【解析】勻強電場中電勢均勻降低，根據(jù)UEd可求得PA2.5 V場強E V/m V/m.【答案】 V/m2.5 V7a、b、c、d是勻強電場中的四個點，它們正好是一個矩形的四個頂點電場線與矩形所在平面平行已知a點的電勢為20 V，b點的電勢為24 V，d點的電勢為4 V，如圖所示由此可知c點的電勢為()A4 VB8 VC12 VD24 V【解析】在勻強電場中，由于UEd，所以任意一條平行線上等距離的兩點的電勢差相等，因此UabUdc，所以c點的電勢為8 V，選項B正確【答案】B8如圖所示，從F處釋放一個無初速度

31、的電子向B板運動，下列對電子運動的描述中正確的是(設電源電動勢為E)()A電子到達B板時的動能是EeB電子從B板到C板，動能變化量為零C電子到達D板時動能是3EeD電子在A板和D板之間做往復運動【解析】電子在AB之間做勻加速運動，且eEEk，A正確；在BC之間做勻速運動，B正確；在CD之間做勻減速運動，到達D板時，速度減為零，C錯誤，D正確【答案】ABD9圖甲為示波管的構造示意圖，在xx上加上uxxt信號，yy上加上uyyt信號(如圖乙、丙所示)，則在屏幕上看到的圖形是()【解析】由起始時刻xx和yy上的電壓情況可將B、C排除由于uxxt信號周期為uyyt信號周期的2倍，所以在屏幕上看到的圖形

32、是兩個正弦波，因此D正確【答案】D10某靜電場沿x方向的電勢分布如圖所示，則()A在0x1之間不存在沿x方向的電場B在0x1之間存在著沿x方向的勻強電場C在x1x2之間存在著沿x方向的勻強電場D在x1x2之間存在著沿x方向的非勻強電場【解析】由圖象知，0x1之間電勢不隨距離變化，故不存在沿x方向的電場，選項A正確、B錯誤；x1x2之間電勢降低，且為線性變化，其斜率kE(不變)，故沿x方向存在勻強電場，選項C正確、D錯誤【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

33、板中央平行于極板射入，開關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，電容器的上板應與電源的正極還是負極相連？所加的電壓U應取什么范圍？【解析】(1)在水平方向上的分運動有：v0t在豎直方向的分運動有：gt2聯(lián)立解得：v010 m/s.(2)電容器的上板應接電源的負極設當所加的電壓為U1時，微粒恰好從下板的右邊緣射出在豎直方向的分運動有：a1()2，且a1解得：U1120 V設當所加的電壓為U2時，微粒恰好從上板

34、的右邊緣射出在豎直方向的分運動有：a2()2，且a2解得U2200 V所以120 VU200 V.【答案】(1)10 m/s(2)與負極相連120 VU200 V12如圖所示，偏轉(zhuǎn)電場極板長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的初速度垂直電場方向進入偏轉(zhuǎn)電場已知板間的電壓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)距離擴大10%，請你通過分析提出一種可行的方法

35、【解析】(1)設液滴所帶電荷量為q，其剛出電場時，偏轉(zhuǎn)量為：x1at2×()2出電場后又偏轉(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s一定時，x與U成正比由，可得電壓應提高為U8.8×103 V.方法二：由x(s)可知，U一定時，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)射出來經(jīng)電壓為U1的電場加速后，通過加速極板A上的小孔O1，沿中心線O1O2進入M、N間的偏轉(zhuǎn)電場O1

36、O2與偏轉(zhuǎn)電場方向垂直，偏轉(zhuǎn)電場的電壓為U2.電子在電場中偏轉(zhuǎn)后，經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場的右端P1點離開偏轉(zhuǎn)電場，然后打在垂直O(jiān)1O2放置的熒光屏上的P2點已知平行金屬極板M、N之間的距離為d，極板長度為L，極板的右端與熒光屏之間的距離為L，不計電子之間的相互作用力及其所受的重力，且電子離開燈絲時的初速度可忽略不計(1)求電子通過P1點時偏離中心線O1O2的距離(2)若O1O2的延長線交于屏上O3點，而P2點到O3點的距離稱為偏轉(zhuǎn)距離y，單位偏轉(zhuǎn)電壓引起的偏轉(zhuǎn)距離(即)稱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的過程中，電場力對電子做功設電子質(zhì)量為m，電荷量為e，電子通過O1時的

37、速度大小為v1，根據(jù)動能定理有eU1mv，解得：v1.電子在偏轉(zhuǎn)電場中運動的過程中，沿O1O2方向以速度v1做勻速直線運動，沿垂直O(jiān)1O2方向做初速度為零的勻加速直線運動設電子的加速度為a，根據(jù)牛頓第二定律有ma，設電子在偏轉(zhuǎn)電場中運動的時間為t1，則Lv1t1，根據(jù)運動學公式，電子垂直O(jiān)1O2方向的位移y1at.(2)電子離開偏轉(zhuǎn)電場時，垂直O(jiān)1O3方向的速度v2at1，從P1到P2的運動時間t2，電子離開偏轉(zhuǎn)電場后，垂直O(jiān)1O2方向運動的位移y2v2t2，P2點與O3點的距離yy1y2(L)則該示波器的靈敏度(L)【答案】(1)(2)(L)(見“課程綱要”課程評價表格)§1.5勻

38、強電場中電勢差與電場強度的關系 示波管原理1理解勻強電場中電勢差與電場強度的關系UABEd，并且能夠推導出這個關系式2會用關系式UABEd或E進行有關的計算3理解示波管的構造及工作原理，知道電子在陰極射線管中運動的三個階段：加速、偏轉(zhuǎn)和勻速直線運動4能應用力學中受力分析和運動狀態(tài)分析的方法分析、解決帶電粒子在電場中運動的相關問題1重點難點教學重點：勻強電場中關系式E及其成立的條件，帶電粒子在勻強電場中的加速運動教學難點：了解示波管原理，運用電學知識和力學知識綜合處理偏轉(zhuǎn)問題2教學建議通過推導電場強度與電勢差的關系，使學生的分析能力和推理能力得到進一步培養(yǎng)，讓學生學會在遇到具體問題時要注意分析，

39、不要武斷地下結論，使學生養(yǎng)成多角度、多方面看問題的學習品質(zhì)示波管及帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)這部分內(nèi)容要綜合應用力學和電學知識，在講解本節(jié)內(nèi)容之前可以先復習一下有關的知識要使學生掌握解題的思路和方法，而不應要求學生記住帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)的公式1勻強電場中電勢差與電場強度的關系(1)勻強電場中，兩點間的電勢差(UAB)等于電場強度(E)與這兩點間_的乘積，關系式為_(2)電場強度的另一種求法：電場強度的大小等于沿電場線方向每單位距離上的_，表達式為_(3)沿電場線的方向電勢越來越_(填“高”或“低”)(4)根據(jù)電勢差與電場強度的關系可知，場強的單位1 N/C_2示波管原理(1)示波器是

40、一種可以顯示電信號隨時間變化情況的儀器，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)電子在電場中加速電子槍陰陽兩極間形成了方向由_指向_的電場，脫離陰極的電子在電場力作用下加速，電場力對電子做正功，電子的動能_(3)電子在勻強電場中偏轉(zhuǎn)加速后電子進入水平平行金屬板間的勻強電場，電子只受電場力作用，電子的運動類似于_偏轉(zhuǎn)電壓越大，電子飛出電場時的偏轉(zhuǎn)角度就越_(4)電子飛出平行金屬板后做_運動3實驗觀察：帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)實驗時示波管中加速后的電子要先后經(jīng)過水平方向上和豎直方向上的兩對偏轉(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

41、經(jīng)過電極YY時將發(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)過電極XX時將發(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正弦波形曲線參考答案：1(1)沿電場線方向的距離(d)UABEd(2)電勢差E(3)低(4)1 V/m2(1)電子槍(2)陽極陰極增大(3)平拋運動大(4)勻速直線3豎直水平主題1：電勢差與電場強度的關系(重點探究)情景：電場強度是描述電場的力的性質(zhì)的物理量，電勢差是描述電場的能的性質(zhì)的物理量既然是描述同一電場的兩種性質(zhì)的物理量，那它們

42、之間應該存在著聯(lián)系問題：如圖所示，請根據(jù)勻強電場中電荷量為q的電荷從A點運動到B點的過程(已知A、B兩點連線距離為l)，推導A、B間電勢差U與電場強度E的關系解答：勻強電場中電荷量為q的電荷由A移到B，因為電場力是恒力，不管電荷通過哪一條路徑，根據(jù)功的定義可求電場力做功為WFlcos ，其中為AB連線與電場方向的夾角根據(jù)電場力做功與電勢差的關系有WqU聯(lián)立可得：UElcos 由于lcos 為A、B兩點沿電場線方向的距離，也是A、B兩點所在等勢面間的距離，即dlcos 所以UEd.主題2：電場強度三個計算公式的比較問題：計算電場強度時，涉及E、Ek、E三個計算公式，它們之間有什么區(qū)別？應用時要注

43、意哪些事項？解答：E是電場強度的定義式，適用于任何電場，其中q為試探電荷Ek是電場強度的計算式，只適用于真空中的點電荷的電場，其中Q為場源電荷E是場強與電勢差的關系式，只適用于勻強電場，d表示電場中兩點沿電場線方向的距離主題3：帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題：實驗時示波管中加速后的電子要先后經(jīng)過水平方向上和豎直方向上的兩對偏轉(zhuǎn)電極Y、Y和X、X，如圖甲所示如果在兩對偏轉(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，如圖甲所示，則電極X、電

44、極Y分別接的是正極還是負極？(2)若只在偏轉(zhuǎn)電極XX上加隨時間按如圖乙所示的規(guī)律周期性變化的電壓，這種電壓被稱為掃描電壓如果這個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上加隨時間按正弦規(guī)律變化的電壓，如圖丙所示，如果這個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？解答：(1)電極X和電極Y

45、均接正極(2)掃描電壓的頻率較小時，亮斑在熒光屏上沿x軸從左向右移動；掃描電壓的頻率較大時，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，亮斑在熒光屏上沿y軸上下移動；正弦電壓的頻率較大時，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該是丁圖中的A.主題4：帶電粒子在電場中的加速情景：如圖所示，平行金屬板之間的電壓為U，兩板間的距離為d，電場強度為E.在緊靠正極板的位置有一個質(zhì)量為m、帶正電荷量q的帶電粒子，讓粒子由靜止開始運動，到達負極板時的速度為v.問題：(1)請你用兩種方法推導速度表達式v.(2)關于帶電粒子的加速問題，在勻強電場中與在非勻強電場中的處理方

46、法有何不同？解答：(1)方法一動力學公式根據(jù)牛頓第二定律，帶電粒子在電場中的加速度a根據(jù)運動學公式，有：v202ad聯(lián)立解得：v.方法二動能定理WEk即qUmv20，解得：v.(2)如果帶電粒子沿場強方向進入的是非勻強電場，只能用動能定理求末速度；而對于勻強電場，既可以用動能定理，也可以用牛頓運動定律和運動學規(guī)律求解主題5：帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)情景：如圖所示，當帶電粒子(重力不計)以初速度v0沿垂直于電場方向進入勻強電場后，會發(fā)生偏轉(zhuǎn)問題：(1)試分析帶電粒子的受力情況(2)你認為這種情況同哪種運動類似？這種運動的研究方法是什么？解答：(1)帶電粒子只受電場力作用，且電場力為恒力，與初速度方

47、向垂直(2)帶電粒子在電場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)的運動是勻變速曲線運動，類似于力學中的平拋運動研究平拋運動(或類平拋運動)的方法是運動的合成和分解一、公式UABEd或E的應用例1圖示中A、B、C三點都在勻強電場中，已知ACBC，ABC60°，BC20 cm.把一個電荷量q1×105 C的正電荷從A點移到B點，電場力做的功為零；從B點移到C點，電場力做的功為1.73×103 J，則該勻強電場的場強大小和方向分別是()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】結合圖形明確題目中給出的幾何

48、關系，分析由AB、BC過程電場力做的功，可知A、B、C三點的電勢關系，再由勻強電場等勢面特點及電場線與等勢面的關系即可判斷求解【解析】把電荷q從A點移到B點，電場力不做功，說明A、B兩點在同一等勢面上，因該電場為勻強電場，等勢面應為平面，故圖中直線AB即為等勢線，場強方向應垂直于等勢線，可見，選項A、B不正確B、C兩點間的電勢差UBC V 173 V，負號說明B點電勢比C點低173 V因電場線指向電勢降低的方向，所以場強方向必垂直于AB斜向下場強大小E V/m1000 V/m，因此選項D正確【答案】D【點評】關于勻強電場中電場強度和電勢差的關系要掌握以下幾點：沿電場線方向電勢降低最快，滿足E，

49、其中U為兩點間的電勢差，d為該兩點沿電場強度方向的距離電場強度方向垂直于等勢面，且由高等勢面指向低等勢面沿任意直線，相等距離上的兩點電勢差相等如圖所示，線段ABBC，UABE·ABcos ，UBCE·BCcos ，所以UABUBC.二、公式E在非勻強電場中的應用例2如圖所示，實線為電場線，虛線為等勢線，且ABBC，電場中的A、B、C三點的場強分別為EA、EB、EC，電勢分別為A、B、C，AB、BC間的電勢差分別為UAB、UBC，則下列關系中正確的有()AA>B>CBEC>EB>EACUAB<UBC DUABUBC【分析】公式UEd在非勻強電場中

50、可用于定性分析沿電場方向距離相等的兩點，電場強度越大，兩點間的電勢差就越大【解析】由題圖中電場線的分布規(guī)律可知，電場不是勻強電場，C附近稠密，A附近稀疏，C附近的場強大于A附近的場強，選項B正確；由公式UEd知：UBCUAB，選項C對，D錯；由電場線的方向是電勢降低的方向知選項A正確【答案】ABC【點撥】任意電場中看電場線的分布可以直接定性地判斷三個基本物理量：電場強度的大小根據(jù)電場線的疏密判斷，電勢的高低根據(jù)電場線的方向確定，電勢差的大小可由電場線的疏密及兩點間沿電場方向的距離等綜合因素判斷變式訓練1如圖所示，實線表示電場線，虛線表示等勢線，a、b兩點的電勢分別為a50 V， b20 V，則

51、a、b連線的中點c的電勢c應為()Ac35 VBc35 VCc35 V D無法判斷【解析】若電場為勻強電場，則bcca，可求得c35 V；由圖可知ac處場強要大于bc處，故可由UEd定性分析知UbcUca，則c35 V，選項B正確【答案】B三、勻強電場中涉及電勢的計算例3如圖甲所示，A、B、C、D是勻強電場中一正方形的四個頂點已知A、B、C三點的電勢分別為：A15 V，B3 V，C3 V由此可得D點的電勢D_ V.【分析】在正方形四個頂點的任意兩個頂點的連線上必有與另外兩個點電勢相等的點，根據(jù)在勻強電場中任意一條不與等勢面平行的直線上兩點間的電勢差與距離成正比，找出另外兩點的等勢點，作出等勢面

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

53、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)需要而改變當兩板間的電壓為U時，兩塊平行金屬板間形成一個勻強電場，一個質(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中，在非常接近B處沿原路返回在不計重力的情況下，要想使帶電粒子進入電場后在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都減小到原來的D使初速度v0和電壓U都增加到原來的2倍【分析】當兩板間的電壓為U時，帶電粒子在非常接近B處沿原路返回，可認為是剛好到達B板，且速度為零根據(jù)動力學分析可知帶電粒子在勻強電場中做勻減速運動，根據(jù)能量觀點可知電場力做功與帶電粒子動能變化之間的關系【解析】方法一：動力學分析帶電粒子進入電場后做勻減速直線運動，加速度大小a，其中d是