cxy-15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、一、場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)差 1電場(chǎng)強(qiáng)度E描述了電場(chǎng)具有力的性質(zhì)，電勢(shì)差U描述了電場(chǎng)具有能的性質(zhì)，E是矢量，U是標(biāo)量2E和U描述電場(chǎng)的角度雖不同，但作為反映同一電場(chǎng)的兩個(gè)物理量，存在著一定的聯(lián)系電場(chǎng)力（F=Eq）電勢(shì)能的變化 WAB=UABq電場(chǎng)強(qiáng)度（E）移動(dòng)電荷q做功?電勢(shì)差（UAB）我們來看：二、勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系 n我們以勻強(qiáng)電場(chǎng)為例來確定E和U的關(guān)系. .如圖所示，設(shè)在勻強(qiáng)電場(chǎng)E中，有一電荷量為q的帶正電粒子在電場(chǎng)力作用下由A點(diǎn)移到B點(diǎn)WAB，則電場(chǎng)力做功， A、B間電勢(shì)差為UAB ，相距l(xiāng)，AB與場(chǎng)強(qiáng)方向的夾角為 cosABWqElqEd從能的角度來看， ABABqUWdEU由此可

2、得： 所以，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中 ：dEU（1）在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于場(chǎng)強(qiáng)與這兩點(diǎn)間沿電場(chǎng)線方向的距離的乘積；場(chǎng)強(qiáng)的大小等于沿場(chǎng)強(qiáng)方向每單位距離上的電勢(shì)差（2）適用條件：勻強(qiáng)電場(chǎng)，而且沿著場(chǎng)強(qiáng)的方向，即式中的d是沿場(chǎng)強(qiáng)方向兩點(diǎn)間的距離（3）場(chǎng)強(qiáng)的單位Vm和NC是一致的， 1Vm1NC注意：（1）在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中，E和U也有一定的關(guān)系，但不像在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的關(guān)系式那么簡(jiǎn)單（2）電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)無直接的關(guān)系。E=U/d （4）電場(chǎng)強(qiáng)度的方向就是電勢(shì)降低最快的方向。電場(chǎng)強(qiáng)度的三個(gè)公式：（1）( 2 )（3）FEq2QEkrUEd物理含義適用范圍電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式真空中點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的 決定式勻強(qiáng)電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)的決

3、定式適用于一切電場(chǎng)適用于在真空中場(chǎng)源電荷是點(diǎn)電荷適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)例題： 關(guān)于勻強(qiáng)電場(chǎng)中的電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系，正確的說法是（ ）A任意兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于場(chǎng)強(qiáng)和這兩點(diǎn)間距離的乘積B電勢(shì)降落的方向必定是場(chǎng)強(qiáng)方向C沿電場(chǎng)線方向任意相同距離的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差必相等D不沿電場(chǎng)線方向任意相同距離的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差不可能相等C 例1 一個(gè)點(diǎn)電荷，從靜電場(chǎng)中的a點(diǎn)移到b點(diǎn)，其電勢(shì)能的變化為零，則 Aa、b兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定相等B該點(diǎn)電荷一定沿等勢(shì)面移動(dòng)C作用于該點(diǎn)電荷的電場(chǎng)力與其移動(dòng)方向總是垂直的Da、b兩點(diǎn)的電勢(shì)一定相等D 例2 兩平行金屬板A、B相距d=3cm，接在電壓U=12V的電池組上，電池組的中點(diǎn)接地（圖10-

4、14）（1）計(jì)算兩板間場(chǎng)強(qiáng)；（2）在距A板d=1cm處平行板面插入一塊薄金屬片C，計(jì)算AC、CB兩區(qū)域的場(chǎng)強(qiáng)及AC、CB間電勢(shì)差；（3）把C板接地后，AC、CB兩區(qū)域的場(chǎng)強(qiáng)有何變化？ 例3圖中A、B、C三點(diǎn)都在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，已知ACBC，ABC60，BC20cm把一個(gè)電量q10-5C的正電荷從A移到B，電場(chǎng)力做功為零；從B移到C，電場(chǎng)力做功為-1.7310-3J，則該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向是A865Vm，垂直AC向左B865Vm，垂直AC向右C1000Vm，垂直AB斜向上D1000Vm，垂直AB斜向下D 例4 一個(gè)105C的電荷從電場(chǎng)外移到電場(chǎng)內(nèi)一點(diǎn)A，外力克服電場(chǎng)力做功0.006J，則A點(diǎn)電

5、勢(shì)為多少？如果此電荷從電場(chǎng)外移到電場(chǎng)內(nèi)另一點(diǎn)B時(shí)，電場(chǎng)力做功是0.002J，則AB兩點(diǎn)間電勢(shì)差UAB為多少？如果有另一個(gè)電量是0.2C的負(fù)電荷從A移到B，則電場(chǎng)力做正功還是負(fù)功，大小是多少？ qUm+_帶電粒子的加速 d=FEqUqammmd帶電粒子的加速度由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：2=2vad方法一：qUm+_帶電粒子的加速 d 解得粒子到達(dá)負(fù)極板的速度大小為：2=qUvm方法二： 由動(dòng)能定理得：212qUmv解得粒子到達(dá)負(fù)極板的速度大小為：2=qUvm 由于電場(chǎng)力做功與場(chǎng)強(qiáng)是否勻強(qiáng)無關(guān)，與運(yùn)動(dòng)路徑也無關(guān)，第二種方法仍適用！所以1172= 2 1.67 102500=2.89 10/eUvm sm 當(dāng)帶

6、電粒子以初速度、V0垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí):1 、受力及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)僅受電場(chǎng)力且與V0垂直,故作類平拋運(yùn)動(dòng).2 、處理方法:類比平拋運(yùn)動(dòng)3 、基本公式:1 、題目明確了重力不計(jì)或不能忽略重力的情況2 、題目未明確的情況下:a:基本粒子(如電子、質(zhì)子、離子等)重力一般忽略.b:帶電顆粒(如液滴、塵埃、小球等)重力一般不能忽略.V VV Vx xV Vy y- - - - - -V V0 0+ + + + + +UF0LtvV VV Vx xV Vy y- - - - - -V V0 0+ + + + + +U 粒子沿電場(chǎng)方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度mdqUa 0yqULvatmdv002222()xyq

7、ULvvvvmdv 粒子離開電場(chǎng)時(shí)平行電場(chǎng)方向的分速度LFV VV Vx xV Vy y- - - - - -V V0 0+ + + + + +UL2220122atqULymdv02tanyxvqULvmdvymqUv102三、 加速和偏轉(zhuǎn)一體yv0vvy1U2Ud01=2LmtLvqU2=qUFqEammmd三、 加速和偏轉(zhuǎn)一體yv0vvy1U2Ud2211=22yqULUmqvatLmdqUdmU222222120214+=+=2yqd UqLUvvvmd U222222011=224qUU LLyatmd vdU2220001tan=yvqU LLUatvvmdvdU三、 加速和偏轉(zhuǎn)一

8、體yv0vvy1U2Ud222222011=224qUU LLyatmd vdU2220001tan=yvqU LLUatvvmdvdU解答: （2）出AB電場(chǎng)時(shí)速度，由動(dòng)能定理：2012qUm v0 xv tsyvat221aty 其中mqEa 0stv由此得到0tan2yvEsvUUEsy4221= + tan()22sEsyyyy LLU代入數(shù)據(jù)可得my2102102=qUvmyv0vvy1y(3)由剛剛的推導(dǎo)知道:=2yqvat EsmU所以粒子打在熒光屏上動(dòng)能:2220111=222yEmvmvmvUSqEqU222222(2)2qUE SU代入數(shù)據(jù)可得JE131064.4yv0vvy1y 粒子打在熒光屏上速度大小220=+yvvv 練習(xí)：如圖 從F處釋放一個(gè)無初速度電子向B板方向運(yùn)動(dòng),指出下列對(duì)電子運(yùn)動(dòng)描述中,正確的是(設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)均為U): ( )FADCBA、電子到達(dá)B板時(shí)的動(dòng)能是UevB、電子從B板到達(dá)C板時(shí)動(dòng)能的變化量為零 C、電子到達(dá)D板時(shí)動(dòng)能時(shí)Uev 、電子在板與板間作往返運(yùn)動(dòng) 理解