1. 第五节 均匀电场中电位差与电场强度的关系 示波器原理 南溪一中 王聪 学习目标 1 1.理解均匀电场中电位差与电场强度的关系 理解均匀电场中电位差与电场强度UABEd的关系，并能推导这种关系 2 2.能利用关系UABEd或EUAB/d进行有关计算 3 3.理解示波器的结构和工作原理，能处理电场中带电粒子的加速与偏转问题 4 4.均匀电场的应用及示波器原理的理解 南溪一中 dUE 理论探索 以均匀电场为例，研究电位差与电场强度的关系 1 1 沿电场线
2、沿电场线方向电势的变化 结论：沿电场线方向，电势越来越低。电势减小的方向一定是沿着电场方向吗？ 2 2 沿垂直于电场线方向电势的变化 结论：垂直于电场线的同一条线上的电势是相等的。想一想。 1 1 在均匀电场中，两点之间的电势差等于两点之间的电势差除以两点沿方向的距离。场强的大小等于沿电场线方向场强的大小。 沿电场线方向的电势。。场强 1、均匀电场中电位差与电场强度的关系 1、均匀电场中
3.电位差与电场强度的关系 电场线的乘积 沿电场线方向的电位差越来越低 4 4 场强的另一种单位 场强的另一种单位： _：_，符号，符号 _._.1N/C1N/C1V/m.1V/m.2 2 表达式： 表达式：.. 3 物理意义 物理意义： ：单位距离上电场强度的大小等于 _ 每单位距离；沿电场线方向的电位； 沿电场线方向的电位越来越高 _V/m 沿场强方向的电位差很低 伏每米2. 2.示波器原理 示波器原理 观察与思考 阴极射线的偏转 显示光点或图案 显示光点或图案 将电子束沿垂直方向偏转 将电子束沿垂直方向偏转 发射和加速电子 发射和加速电子 （1） （1）电子枪： 电子枪： 1 1 阴极射线管的结构
4.构造 （2）（2）偏转电极 偏转电极： （3）（3）荧光屏： 荧光屏： 2 2 阴极射线管中电子的运动 阴极射线管中电子的运动 阴极射线管中电子的运动可分为三个阶段 阴极射线管中电子的运动可分为三个阶段。 .（1）（1） 阴极和阳极之间电场中的电子做运动。 阴极和阳极之间电场中的电子做运动。 .（2）（2） 偏转电极间的均匀电场中的电子做运动。 偏转电极间的均匀电场中的电子做运动。 . 类似于重力场。 .（3）（3） 电子飞出金属板后，做运动。 . 加速运动 匀加速曲线运动 平行运动 匀速直线运动 示波器中的阴极射线管有水平和垂直方向两对偏转电极。 3.3.实验观察：带电粒子在电场中的偏转实验观察：
5.电粒子在电场中的偏转 3 3 示波器的工作原理 1 结构与作用 （1）电子枪：发射和加速电子 （2）偏转电极YY：使电子束垂直偏转（加信号电压） 偏转电极XX：使电子束水平偏转（加扫描电压） （3）荧光屏：显示光点或图案 2 2 工作原理 实验室里的示波器的工作原理和上面的阴极射线管一样，只是多出了一对电极。使用时匀强电场，把要观察的电压加在偏转电极上。 （a）
6、一般把仪器本身产生的锯齿波电压加到水平偏转信号上，然后在屏幕上显示出一个变化的图形。 水平偏转信号电压YY扫描XXYY电压时间想一想，电子枪中电子的运动是不是匀速加速的直线运动？ 3 3 示波器原理的定量研究 示波器原理的定量研究 （1）带电粒子的加速 带电粒子的加速 电子加速原理 电子离开电子枪时的初速度为零，经电位差为U1的电场加速后，由动能定理给出： 结论：加速电子的速度v0受加速电压U
7、1越大，v0越大。试想，一个电子以初速度v0平行于电场线进入均匀电场，带电粒子作直线运动，那么电子被电场加速后，其速度v是多少？由动能定理可得：由动能定理可得：运动状态分析运动状态分析当电子以垂直于电场线方向的速度v0飞入均匀电场时，作用于电子的是一个与初速度方向成90°角的恒定静电力。 （2）均匀电场中电子的偏转均匀电场中电子的偏转匀加速曲线运动偏转问题的处理方法：偏转问题的处理方法：将电子的运动沿初速度方向和电场方向分解。将电子的运动沿初速度方向和电场方向分解。
8、沿初速度方向的分运动为，满足。沿电场方向的分运动为，满足。沿电场方向的分运动为，满足v0=0。离开电场时的偏转量为：离开电场时的偏转角为，则：==匀速直线运动Lv0t匀速加速直线运动电子飞出偏转电场后，不再受飞出偏转电场的电子作用，不再受作用影响，保持偏转角不变，撞上顶，示，示（3）（3）电子飞出平行金属板后，作匀速直线运动电子飞出平行金属板后，作匀速直线运动电场力匀速直线运动荧光屏上的亮点（4）（4）运动规律总结运动规律总结（5）（5）几个推论（1
9.)（1）当一个粒子从偏转电场中弹射出来时，根据y/tanl/2，它好像是沿着一条直线从长度l 处1 1/2 2 的平板上弹射出来。（2）根据/2，位移方向与初速度方向夹角的正切是速度偏转角的1 1/2 2。（3）如果几个不同的带电粒子经同一电场加速后，再进入同一偏转电场，粒子的横向位移和偏转角与粒子的q和m无关，只取决于加速电场和偏转电场，根据……式中U1为加速度场。
10、E为加速电场的电压，U2为偏转电场的电压匀强电场，场强为电位差，二者进行比较。公式中给出了场强E的几种表达式。 适用范围： 说明：EF/q为任意电场。 定义：q为试验电荷的电荷。EkQ/r2为真空中点电荷的电场。q为源电荷的电荷，E表示距点电荷r点的场强。EU/d为均匀电场。U为沿电场线方向相距d两点的电位差。 1 1、如图所示，这是一个均匀电场的等势面，每两相如图所示。 这是一个均匀电场的等势面，每两相如图所示。
11、相邻等势面之间的距离为（ （ ） ）B 南溪一中课堂练习： A 垂直向下，水平向左E100 V/mB，水平向左E100 V/mC，水平向右E200 V/mD，水平向右E200 V/m2。如图所示，实线为电场线，虚线为等势线，ABBC，电场中A、B、C点的场强分别为EA、EB、EC，电位分别为A、B、C。AB、BC之间的电位差分别为UAB、UBC。下列哪些关系是正确的？
12、（ ）南溪一中 课堂练习： 3、如图所示，实线表示电场线，虚线表示等势线，a、b点电位分别为50 V、20 V，则连a、b中点的连线中点c点的电位应为（ ）南溪一中 课堂练习： Ac35 VBc35 VCc35 VD 无法确定 无法确定 B 南溪一中 课堂练习： 4 4、下列粒子由静止状态，经电压为UU的电场加速，加速后速度最大的是（ （ ） ） 5、如图所示，两块金属板接上电源，电子从负极加速到负极，如图所示
13、两块金属板接上电源，电子从负极板边缘垂直于电场方向射入均匀电场中，从正极板边缘飞出，使电子入射速度为原来的两倍。电子仍从原来位置射入，仍从正极边缘飞出。则两板间距离应为（ （） ）C 南溪一中 课堂练习： 6.如图所示，平行带电金属板A、B间存在均匀电场。两板间距离为5cm。两板间电压为60V。 问题：（1）两板间的场强分别为多少？ 两板间的场强为多少？
14、南溪一中 课堂练习： （2）电场中设两点P1、P2，点P1距A板0.5cm，点P2距B板0.5cm，请问点P1、P2间的电位差为多少？两点间的电位差为多少？ 【答案】 （1）1200V/m （2）48V （3）54V 6V （3）若B板接地，则点P1、P2间的电位为多少？两点间的电位差为多少？ 7、在均匀电场中，一个带电量为2105C的负电荷从A点移动到B点，它的势能增加0.1J。已知A、B点距离为2cm，两点连线与电场方向成60°角如图所示。
15、则：角度如图所示。 南溪一中 课堂练习： （1）电荷从A点移动到B点的过程中，电场力做了多少功？ （2）A、B两点间的电位差是多少？ （3）均匀电场的电场强度是多少？ 【答案】 （1）0.1焦耳 （2）5×103伏 （3）5×105伏/米 8、如图所示，在均匀电场中有一组等势面。设相邻两点A、B、C、D之间的距离为2厘米，A、P点之间的距离为1.5厘米，则电场的场强E和P点的电位P分别是多少？ 电场的场强E和P点的电位P分别为多大？ 南溪一中 课堂练习：【答案
16、【答案】 9、一束电子经的加速电场加速后，进入距两板等距的平行板间的均匀电场，如图所示。设两板间距离为d1.0厘米，板长为l5.0厘米，那么，要使电子从平行板间飞出，两板间最高能加多少电压？ 南溪一中课堂练习： 10、如图所示，这是示波器的原理示意图。电子从灯丝发射出来，经电压U1的电场加速后，在加速板电场的作用下加速，然后从加速板A上的小孔O1射出。
17、沿中心线射出，进入M、N之间的偏转电场。O1O2垂直于偏转电场，偏转电场的电压为U2。它穿过偏转电场的右端在点P1处离开偏转电场，然后打到与O1O2垂直放置的荧光屏上的点P2上。已知平行金属板M、N之间的距离为d，板长为L，电极板右端与荧光屏的距离为L，电子之间的相互作用力及受到的重力可忽略，电子离开灯丝时的初速度可忽略。 南溪一中课堂练习： （1）求电子从中心线O1O2经过点P1时偏离中点的距离。 （2）若O1O2的延长线与屏幕上的O3点相交，则P2点到O3点的距离称为偏转距离y，单位偏转电压引起的偏转距离（即y/U2）称为示波器的灵敏度。求示波器的灵敏度。 1 1、学习资料 第五节练习；第五节练习；22、复习巩固今天所学内容；复习巩固今天所学内容；南溪一中
