1. 第五節 均勻電場中電位差與電場強度的關系 示波器原理 南溪一中 王聰 學習目標 1 1.理解均勻電場中電位差與電場強度的關系 理解均勻電場中電位差與電場強度UABEd的關系，并能推導這種關系 2 2.能利用關系UABEd或EUAB/d進行有關計算 3 3.理解示波器的結構和工作原理，能處理電場中帶電粒子的加速與偏轉問題 4 4.均勻電場的應用及示波器原理的理解 南溪一中 dUE 理論探索 以均勻電場為例，研究電位差與電場強度的關系 1 1 沿電場線
2、沿電場線方向電勢的變化 結論：沿電場線方向，電勢越來越低。電勢減小的方向一定是沿著電場方向嗎？ 2 2 沿垂直于電場線方向電勢的變化 結論：垂直于電場線的同一條線上的電勢是相等的。想一想。 1 1 在均勻電場中，兩點之間的電勢差等于兩點之間的電勢差除以兩點沿方向的距離。場強的大小等于沿電場線方向場強的大小。 沿電場線方向的電勢。。場強 1、均勻電場中電位差與電場強度的關系 1、均勻電場中
3.電位差與電場強度的關系 電場線的乘積 沿電場線方向的電位差越來越低 4 4 場強的另一種單位 場強的另一種單位： _：_，符號，符號 _._.1N/C1N/C1V/m.1V/m.2 2 表達式： 表達式：.. 3 物理意義 物理意義： ：單位距離上電場強度的大小等于 _ 每單位距離；沿電場線方向的電位； 沿電場線方向的電位越來越高 _V/m 沿場強方向的電位差很低 伏每米2. 2.示波器原理 示波器原理 觀察與思考 陰極射線的偏轉 顯示光點或圖案 顯示光點或圖案 將電子束沿垂直方向偏轉 將電子束沿垂直方向偏轉 發射和加速電子 發射和加速電子 （1） （1）電子槍： 電子槍： 1 1 陰極射線管的結構
4.構造 （2）（2）偏轉電極 偏轉電極： （3）（3）熒光屏： 熒光屏： 2 2 陰極射線管中電子的運動 陰極射線管中電子的運動 陰極射線管中電子的運動可分為三個階段 陰極射線管中電子的運動可分為三個階段。 .（1）（1） 陰極和陽極之間電場中的電子做運動。 陰極和陽極之間電場中的電子做運動。 .（2）（2） 偏轉電極間的均勻電場中的電子做運動。 偏轉電極間的均勻電場中的電子做運動。 . 類似于重力場。 .（3）（3） 電子飛出金屬板后，做運動。 . 加速運動 勻加速曲線運動 平行運動 勻速直線運動 示波器中的陰極射線管有水平和垂直方向兩對偏轉電極。 3.3.實驗觀察：帶電粒子在電場中的偏轉實驗觀察：
5.電粒子在電場中的偏轉 3 3 示波器的工作原理 1 結構與作用 （1）電子槍：發射和加速電子 （2）偏轉電極YY：使電子束垂直偏轉（加信號電壓） 偏轉電極XX：使電子束水平偏轉（加掃描電壓） （3）熒光屏：顯示光點或圖案 2 2 工作原理 實驗室里的示波器的工作原理和上面的陰極射線管一樣，只是多出了一對電極。使用時勻強電場，把要觀察的電壓加在偏轉電極上。 （a）
6、一般把儀器本身產生的鋸齒波電壓加到水平偏轉信號上，然后在屏幕上顯示出一個變化的圖形。 水平偏轉信號電壓YY掃描XXYY電壓時間想一想，電子槍中電子的運動是不是勻速加速的直線運動？ 3 3 示波器原理的定量研究 示波器原理的定量研究 （1）帶電粒子的加速 帶電粒子的加速 電子加速原理 電子離開電子槍時的初速度為零，經電位差為U1的電場加速后，由動能定理給出： 結論：加速電子的速度v0受加速電壓U
7、1越大，v0越大。試想，一個電子以初速度v0平行于電場線進入均勻電場，帶電粒子作直線運動，那么電子被電場加速后，其速度v是多少？由動能定理可得：由動能定理可得：運動狀態分析運動狀態分析當電子以垂直于電場線方向的速度v0飛入均勻電場時，作用于電子的是一個與初速度方向成90°角的恒定靜電力。 （2）均勻電場中電子的偏轉均勻電場中電子的偏轉勻加速曲線運動偏轉問題的處理方法：偏轉問題的處理方法：將電子的運動沿初速度方向和電場方向分解。將電子的運動沿初速度方向和電場方向分解。
8、沿初速度方向的分運動為，滿足。沿電場方向的分運動為，滿足。沿電場方向的分運動為，滿足v0=0。離開電場時的偏轉量為：離開電場時的偏轉角為，則：==勻速直線運動Lv0t勻速加速直線運動電子飛出偏轉電場后，不再受飛出偏轉電場的電子作用，不再受作用影響，保持偏轉角不變，撞上頂，示，示（3）（3）電子飛出平行金屬板后，作勻速直線運動電子飛出平行金屬板后，作勻速直線運動電場力勻速直線運動熒光屏上的亮點（4）（4）運動規律總結運動規律總結（5）（5）幾個推論（1
9.)（1）當一個粒子從偏轉電場中彈射出來時，根據y/tanl/2，它好像是沿著一條直線從長度l 處1 1/2 2 的平板上彈射出來。（2）根據/2，位移方向與初速度方向夾角的正切是速度偏轉角的1 1/2 2。（3）如果幾個不同的帶電粒子經同一電場加速后，再進入同一偏轉電場，粒子的橫向位移和偏轉角與粒子的q和m無關，只取決于加速電場和偏轉電場，根據……式中U1為加速度場。
10、E為加速電場的電壓，U2為偏轉電場的電壓勻強電場，場強為電位差，二者進行比較。公式中給出了場強E的幾種表達式。 適用范圍： 說明：EF/q為任意電場。 定義：q為試驗電荷的電荷。EkQ/r2為真空中點電荷的電場。q為源電荷的電荷，E表示距點電荷r點的場強。EU/d為均勻電場。U為沿電場線方向相距d兩點的電位差。 1 1、如圖所示，這是一個均勻電場的等勢面，每兩相如圖所示。 這是一個均勻電場的等勢面，每兩相如圖所示。
11、相鄰等勢面之間的距離為（ （ ） ）B 南溪一中課堂練習： 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。如圖所示，實線為電場線，虛線為等勢線，ABBC，電場中A、B、C點的場強分別為EA、EB、EC，電位分別為A、B、C。AB、BC之間的電位差分別為UAB、UBC。下列哪些關系是正確的？
12、（ ）南溪一中 課堂練習： 3、如圖所示，實線表示電場線，虛線表示等勢線，a、b點電位分別為50 V、20 V，則連a、b中點的連線中點c點的電位應為（ ）南溪一中 課堂練習： Ac35 VBc35 VCc35 VD 無法確定 無法確定 B 南溪一中 課堂練習： 4 4、下列粒子由靜止狀態，經電壓為UU的電場加速，加速后速度最大的是（ （ ） ） 5、如圖所示，兩塊金屬板接上電源，電子從負極加速到負極，如圖所示
13、兩塊金屬板接上電源，電子從負極板邊緣垂直于電場方向射入均勻電場中，從正極板邊緣飛出，使電子入射速度為原來的兩倍。電子仍從原來位置射入，仍從正極邊緣飛出。則兩板間距離應為（ （） ）C 南溪一中 課堂練習： 6.如圖所示，平行帶電金屬板A、B間存在均勻電場。兩板間距離為5cm。兩板間電壓為60V。 問題：（1）兩板間的場強分別為多少？ 兩板間的場強為多少？
14、南溪一中 課堂練習： （2）電場中設兩點P1、P2，點P1距A板0.5cm，點P2距B板0.5cm，請問點P1、P2間的電位差為多少？兩點間的電位差為多少？ 【答案】 （1）1200V/m （2）48V （3）54V 6V （3）若B板接地，則點P1、P2間的電位為多少？兩點間的電位差為多少？ 7、在均勻電場中，一個帶電量為2105C的負電荷從A點移動到B點，它的勢能增加0.1J。已知A、B點距離為2cm，兩點連線與電場方向成60°角如圖所示。
15、則：角度如圖所示。 南溪一中 課堂練習： （1）電荷從A點移動到B點的過程中，電場力做了多少功？ （2）A、B兩點間的電位差是多少？ （3）均勻電場的電場強度是多少？ 【答案】 （1）0.1焦耳 （2）5×103伏 （3）5×105伏/米 8、如圖所示，在均勻電場中有一組等勢面。設相鄰兩點A、B、C、D之間的距離為2厘米，A、P點之間的距離為1.5厘米，則電場的場強E和P點的電位P分別是多少？ 電場的場強E和P點的電位P分別為多大？ 南溪一中 課堂練習：【答案
16、【答案】 9、一束電子經的加速電場加速后，進入距兩板等距的平行板間的均勻電場，如圖所示。設兩板間距離為d1.0厘米，板長為l5.0厘米，那么，要使電子從平行板間飛出，兩板間最高能加多少電壓？ 南溪一中課堂練習： 10、如圖所示，這是示波器的原理示意圖。電子從燈絲發射出來，經電壓U1的電場加速后，在加速板電場的作用下加速，然后從加速板A上的小孔O1射出。
17、沿中心線射出，進入M、N之間的偏轉電場。O1O2垂直于偏轉電場，偏轉電場的電壓為U2。它穿過偏轉電場的右端在點P1處離開偏轉電場，然后打到與O1O2垂直放置的熒光屏上的點P2上。已知平行金屬板M、N之間的距離為d，板長為L，電極板右端與熒光屏的距離為L，電子之間的相互作用力及受到的重力可忽略，電子離開燈絲時的初速度可忽略。 南溪一中課堂練習： （1）求電子從中心線O1O2經過點P1時偏離中點的距離。 （2）若O1O2的延長線與屏幕上的O3點相交，則P2點到O3點的距離稱為偏轉距離y，單位偏轉電壓引起的偏轉距離（即y/U2）稱為示波器的靈敏度。求示波器的靈敏度。 1 1、學習資料 第五節練習；第五節練習；22、復習鞏固今天所學內容；復習鞏固今天所學內容；南溪一中
