高中物理示波器的奥秘.ppt

第六节示波器的奥秘 一 示波器 1 示波器是一种常用的测量仪器2 示波器是用来显示电信号随时间变化的规律3 示波器的原理 带电粒子在电场力的作用下加速和偏转 屏幕上的亮线是由于电子束高速撞击荧光屏产生的 演示1 二 受力分析 3 某些带电体是否考虑重力 要根据题目暗示或运动状态来判定 电场中的带电体一般可分为两类 1 带电的基本粒子 如电子 质子 正负离子等 这些粒子所受重力和电场力相比在小得多 除非有说明或明确的暗示以外 一般都不考虑重力 但并不能忽略质量 2 带电微粒 如带电小球 液滴 尘埃等 除非有说明或明确的暗示以外 一般都考虑重力 三 带电粒子的加速 匀速 加速 q m 加速后粒子的速度怎样计算呢 由动能定理可得 U 四 带电粒子的偏转 q F 运动状态分析匀变速曲线运动 类平抛运动 分析方法沿初速度方向 匀速直线运动垂直电场线方向 初速度为零的匀加速直线运动 1 加速度 2 飞行时间 3 侧移距离 4 偏角 U 5 带电粒子离开电场时速度大小 方法 根据动能定理求解 方法 根据速度合成求解 v0 vy y 五 加速和偏转一体 思考题 让一价氢离子 一价氦离子和二价氦离子的混合物经过同一加速电场由静止开始加速 然后在同一偏转电场里偏转 在通过加速电场时获得的动能是否相同 通过偏转电场时 它们是否会分为三股 请说明理由 答案 通过加速电场时获得的动能Ek qU 加速电压相同 二价氦离子电荷量最大 所以二价氦离子获得动能最大 粒子的偏转量和偏转角由加速电场和偏转电场决定 所以三种粒子不可能分开为三股 五 示波器探秘 演示2 在右图中设加速电压为U 电子电量为e质量为m 由W EK 若电压按正弦规律变化 如U Umsin t 偏移也将按正弦规律变化 即这斑在水平方向或竖直方向做简谐运动 1 下列粒子从静止状态经过电压为U的电场加速后 速度最大的是 A 质子B 氘核C 粒子D 钠离子2 一电子以初速度V0沿垂直场强方向射入两平行金属板间的匀强电场中 现减小两板间的电压 则电子穿越两平行板所需的时间 A 随电压的减小而减小B 随电压的减小而增大C 与电压减小与否无关D 随两板间距离的增大而减少 B C 3 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应带负电D 极板Y 应带正电 A 4 如图 质量为m 电量为q的带电油滴在离上极板H高处自由下落后 进入极板间的匀强电场中 油滴刚好能够到达下极板 两极板间的距离为d 则下列说法正确的是 U d H A 油滴带负电 B 油滴带正电 C 极板间电压为mg H d qD 极板间电场强度为mg H d qd ACD 5 一电子以的速度沿欲电场垂直的方向从点沿垂直于场强方向飞入 并从点沿与场强方向成角的方向飞出该电场 如图3 5所示 则A B两点的电势差为V 电子质量为 图3 5 答案 136 5 6 图中a b和c分别表示点电荷的电场中的三个等势面 它们的电势分别为6V 4V和1 5V 一质子从等势面a上某处由静止释放 仅受电场力作用而运动 已知它经过等势面b时的速率为v 则对质子的运动有下列判断 质子从a等势面运动到c等势面电势能增加4 5eV 质子从a等势面运动到c等势面动能增加4 5eV 质子经过等势面c时的速率为2 25v 质子经过等势面c时的速率为1 5v上述判断正确的是A 和 B 和 C 和 D 和 B 7 如图所示 是一个说明示波管工作原理的示意图 电子经电压U1加速后以速度v0垂直进入偏转电场 离开电场时的偏转量是h 两平行板间距离为d 电势差是U2 板长是L 为提高示波管的灵敏度 每单位电压引起的偏转量 可采用以下哪些方法 A 增大两板间电势差U2B 尽可能使板长L短一些C 尽可能使板距d小一些D 使加速电压U1升高一些 C 8 如图所示 水平放置的A B两平行金属板相距为d 现有质量为m 电量为 q的小球 从距A板高h处自由下落 通过小孔C进入电场 但没能到达B板 求AB间电势差的最小值 解 在整个过程中 由动能定理得 mg h d qUmin 0Umin mg h d q或 mgh mhx qux d ox d解得 9 如图1 65所示 有一电子 电量为e 经电压U0加速后 进入两块间距为d 电压为U的平行金属板间 若电子从两板正中间垂直电场方向射入 且正好能穿过电场 求 金属板AB的长度 电子穿出电场时的动能 图1 65 10 如图1 66所示的示波管 电子由阴极发射后 经电子枪加速水平飞入偏转电场 最后打在荧光屏上 已知加速电压为U1 偏转电压为U2 两偏转极板间距为d 板长为L1 从偏转极板到荧光屏的距离为L2 求电子打在荧光屏上的偏距OP 图1 66 11 喷墨打印机的结构如图所示 其中墨盒可以发出墨汁微滴 其半径约为10 5m 此微滴经过带电室时被带上负电 带电的多少由计算机按字体变化高低位置输入信号加以控制 带电后的微滴以一定的初速度进入偏转电场 带电微滴经过偏转电场发生偏转后打倒纸上 显示出字体 无信号输入时 墨汁微滴不带电 径直通过偏转板而注入回流槽流回墨盒 设偏转板长1 6cm 两板间的距离为0 50cm 偏转板的右端距纸3 2cm 若一个墨汁微滴的质量为1 6 10 10kg 以20m s的初速度垂直于电场方向进入偏转电场 两偏转板间的电压是8 0 103V 若墨汁微滴打倒纸上的点距原射入方向的距离是2 0mm 求这个墨汁微滴通过带电室的电量是多少 不计空气阻力和重力 可以认为偏转电场只局限在平行板电容器内部 忽略边缘电场的不均匀性 为了使纸上的字体放大10