高中物理 第1章 第9节 第2课时 示波管的原理　带电体在电场中的运动课件 新人教版选修31.ppt

第一章静电场 同步导学方案 课后强化演练 第2课时示波管的原理带电体在电场中的运动 示波管1 示波管的构造示波器是可以用来观察电信号随时间变化情况的一种电子仪器 其核心部分是示波管 它由电子枪 偏转电极和荧光屏组成 如图所示 管内抽成真空 各部分作用为 1 电子枪 发射并加速电子 2 竖直偏转电极 使电子束竖直偏转 加信号电压 3 水平偏转电极 使电子束水平偏转 加扫描电压 4 荧光屏 显示图象 2 示波管的管理示波器的基本原理是带电粒子在电场力作用下的加速和偏转 1 偏转电极不加电压 从电子枪射出的电子将沿直线运动 射到荧光屏的中心点形成一个亮斑 带电体在复合场中的运动1 当带电物体的重力不能忽略时 带电物体就处在电场 重力场的复合场中 处理相关问题时要注意电场力和重力的影响 2 相关问题及处理方法 1 带电小球 液滴 尘埃 微粒 在电场中处于平衡状态 静止或匀速直线运动状态 必满足f电 mg 0 2 带电物体沿某一方向做匀加速直线运动 可通过分析其受力 画出受力图 将力分解 由牛顿定律列出方程 结合运动学公式进行有关解答 3 若带电物体的初速度方向与合加速度方向不同 则做匀变速曲线运动 可采用将运动分解 运用牛顿定律和运动学公式分别列方程求解 也可根据动能定理 能量守恒定律列方程求解 后者更简捷一些 4 用细绳拴一带电小球在竖直方向的匀强电场中给其一初速度 当mg f电 0时 小球做匀速圆周运动 绳子拉力充当向心力 可由圆周运动知识分析解答 3 整体运用功能关系法首先对带电体受力分析 再分析运动形式 然后根据具体情况选用公式计算 1 若选用动能定理 则要分清有多少个力做功 是恒力功还是变力功 同时要明确初 末状态及运动过程中动能的增量 2 若选用能量守恒定律 则要分清带电体在运动中共有多少种能量参与转化 哪些能量是增加的 哪些能量是减少的 表达式有几种 初状态和末状态的能量相等 即e初 e末 增加能量的总和等于减少能量的总和 即 e增 e减 这种方法不仅适用于匀变速运动 对非匀变速运动 非匀强电场中 也同样适用 用力和运动观点分析带电体在电场中的运动问题真空中有一均匀电场 方向沿x轴正方向 若质量为m 电荷量为q的一带电粒子从o点以初速度v0沿y轴正方向进入电场 经 t时间到达a点 此时速度大小也为v0 方向沿x轴正方向 如图所示 求 1 从o点到a点的时间 t 2 该匀强电场的电场强度e及oa连线与x轴的夹角 3 若设o点为零势点 则a点电势为多大 方法总结 分析带电体在电场中运动问题的几个关键环节 1 做好受力分析 根据题设条件判断重力是否可以忽略 2 做好运动分析 要明确带电体的运动过程 运动性质及运动轨迹等 3 应用运动和力的关系 根据牛顿第二定律结合运动学公式求解 如图所示 在真空室中有两个水平的金属板 板间的距离为h 有一质量为m的小油滴 带电荷量为q 自上极板的下表面处由静止开始自由下落 当它运动到两极板间距离的中点时 给两极板加电压u 使电荷受到向上的力 当电压等于多大时 才能使小油滴在刚好接近下极板时 开始向上运动 用功和能观点分析带电体在电场中的运动问题 1 a点的场强 2 取o点电势为零 a点电势 a为多大 电荷q具有的电势能为多大 方法总结 带电的物体在电场中具有一定的电势能 同时还可能具有动能和重力势能等机械能 用能量观点处理问题是一种简捷的方法 处理有关能量的问题要注意以下几点 1 只要外力做功不为零 物体的动能就要改变 动能定理 2 重力只要做功 物体的重力势能就要改变 且重力的功等于重力势能的减少量 wg ep1 ep2 如果只有重力做功 物体动能和重力势能之和不变 机械能守恒 3 静电力只要做功 物体的电势能就要改变 且静电力的功等于电势能的减少量 w电 ep1 ep2 如果只有静电力做功 物体的动能和电势能之间相互转化 总量不变 类似机械能守恒 4 如果除了重力和静电力之外 无其他力做功 则物体的动能 重力势能和电势能三者之和不变 一带电油滴在匀强电场e中的运动轨迹如图中虚线所示 电场方向竖直向下 若不计空气阻力 则此带电油滴从a运动到b的过程中 能量变化情况为 a 动能减小b 电势能增大c 动能和电势能之和减小d 重力势能和电势能之和增大 解析 由带电油滴在匀强电场e中的运动轨迹可知 油滴受到的电场力是竖直向上的 且电场力大于重力 带电油滴从a运动到b的过程中 电场力做正功 所以电势能减小 可知b错 重力做负功 所以重力势能增大 电场力大于重力 则电场力做的正功大于重力做的负功 所以带电油滴从a运动到b的过程中 合力做正功 由动能定理可知带电粒子动能增大 所以a错 由能量的转化与守恒可知 带电油滴从a运动到b的过程中 动能 电势能和重力势能间相互转化 但动能 电势能和重力势能之和不变 所以由动能增大 可知重力势能和电势能之和减小 d错 由重力势能增大 可知动能和电势能之和减小 c正确 故选c 答案 c 带电体在电场中的圆周运动 2012 郑州质检 一带电量为 q的点电荷固定在真空中 形成的电场如图所示 现有一质量为m的带电微粒 在此点电荷附近做匀速圆周运动 周期为t 微粒的重力不能忽略 求 1 微粒所带电荷的种类 2 点电荷 q与微粒运动轨迹所在平面的距离 解析 1 微粒带负电 2 微粒做圆周运动的轨迹在水平面内 并且轨迹的圆心o在点电荷的正下方 设圆心o离点电荷的距离为h 轨迹半径为r 微粒受力分析图如图所示 方法总结 解决此类问题与力学中研究物体做圆周运动相似 只不过多了一个电场力 应注意分析带电体是做匀速圆周运动还是做变速圆周运动 还要注意圆周运动中的临界问题 如图所示 用细线拴一带负电的小球 小球处在竖直向下的匀强电场中 使小球在竖直平面内做圆周运动 则 a 小球不可能做匀速圆周运动b 小球运动到最高点时 绳的张力一定最小c 小球运动到最低点时 小球的线速度一定最大d 小球运动到最低点时 电势能一定最大解析 若小球受到的电场力与重力相等时 小球可做匀速圆周运动 若电场力小于重力 则小球速度最小的位置在最高点 若电场力大于重力 则小球速度最小的位置在最低点 小球运动到最低点时 电场力做负功最多 故其电势能最大 答案 d 1 2013 银川高二检测 示波管是示波器的核心部件 它由电子枪 偏转电极和荧光屏组成 如图所示 如果在荧光屏上p点出现亮斑 那么示波管中的 a 极板x应带正电b 极板x 应带正电c 极板y应带正电d 极板y 应带正电解析 由题意可知 在xx 方向上向x方向偏转 x带正电 a对b错 在yy 方向上向y方向偏转 y带正电 c对d错 答案 ac 2 2013 九江市一中模块验收 一个带正电的油滴从右图所示的匀强电场上方a点自由下落 油滴落入匀强电场后 能较准确地描述油滴运动轨迹的是下图中的 解析 电场力与重力的合力向右下方 而油滴进入电场时初速度沿竖直方向向下 与合力的方向存在一定夹角 做曲线运动 故b正确 答案 b 3 如图所示 在粗糙水平面上固定一点电荷q 在m点无初速度释放一带有恒定电荷量的小物块 小物块在点电荷q的电场中运动到n点静止 则从m点运动到n点过程中 a 小物块所受电场力逐渐减小b 小物块具有的电势能逐渐减小c m点的电势一定高于n点的电势d 小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功 解析 从题目所提供的信息可知 小物块与点电荷q带同种电荷 小物块远离q时 小物块所在处的电场强度变小 所受电场力变小 小物块从m到n 电场力做正功 电势能减小 因不知固定点电荷的带电性质 故不能判定m n两点电势高低 据功能关系和题目条件 电场力做的功即电势能的变化量 大小一定等于克服摩擦力做的功 故选a b d 答案 abd 4 如图所示 在水平的匀强电场中 一条不可伸长的长为l的不导