2012《优化课堂》课件：物理粤教版选修3-1 第一章 第六节 示波器的奥秘

1、第六节示波器的奥秘,1带电粒子的加速 (1)基本粒子的受力特点：对于质量很小的基本粒子，如电 子、质子等，由于在电场中受到的静电力远_重力，重 力一般可以_ (2)初速度为零的带电粒子(质量为 m，电量为 q)，经过电 势差为 U 的电场加速后，根据动能定理有 qU_，则速 度 v_.,大于,忽略,2带电粒子在匀强电场中的偏转,(1)进入电场的方式：以初速度 v0_电场线方向进入,匀强电场,(2)运动特点与规律：沿初速度方向做_运动， x_；沿电场力方向做_运动,加速度 a_. 速度 vy_. 位移 y_.,垂直,匀速直线,v0t,初速度为零的匀加速,at,3示波器的核心部件是示波管，示波管的

2、原理图如图 1 6 1 所 示 ， 示 波 管 主 要 由 _ 、 _ 和 _三部分组成,图 161,电子枪,偏转电极,荧光屏,4如图 162 所示，在点电荷Q 的电场中，一带电量 为q 的粒子以与电场线方向相同的初速度 v0 进入电场，关于,粒子的运动描述正确的是(),图 162 A沿电场线 QP 做匀加速直线运动 B沿电场线 QP 做变减速直线运动 C沿电场线 QP 做匀速直线运动 D会偏离电场线 QP 做曲线运动,解析：电场力与速度方向在同一直线上，不可能做曲线运动，D错；电场力不为零，且大小变化，A、C错 答案： B,知识点 1,带电粒子的加速,1带电粒子在静电力的作用下，若由静止开始

3、加速，则动 能定理的表达式：qU_.若带电粒子以初速度 v0 沿电 场 线 进 入 电 场 运 动 ， 则 动 能 定 理 表 达 式 ： qU _.,2如图 163 所示，在点电荷Q 的电场中有 A、B 两 点，将质子和粒子(q2 q 质，m4 m 质 )分别从 A 点由静止 释放，到达 B 点则电场力对质子和粒子所做的功之比为： _ ； 质 子 和 粒 子 到 达 B 点时的速度大小之比是 _，你选择的方法是_此种情形能用 v at 求速度吗？_.,图 163,12,动能定理,不能,1带电粒子的受力分析,(1)基本粒子：如电子、质子、粒子、离子等除有说明或 明确的暗示以外，一般因受到的重力

4、远远小于电场力，重力可 忽略(但质量不能忽略),(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或,有明确的暗示以外，一般重力都必须考虑,2运动特点分析,带电粒子沿电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场 力与运动方向在同一直线上，粒子做匀加(减)速直线运动若 电场是非匀强电场，粒子做变加速运动,3处理方法： 可以用动力学规律和动能定理两种方法进,行分析其比较如下：,(1)动能定理：可以是匀强电场，也可以是非匀强电场；电 场力所做功 W qU 与电场力是恒力还是变力无关 (2)应用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式求解加速,问题，电场必须是匀强电场，电场力必须是恒力,【例 1】(双选)如图

5、 164 所示，在 P 板附近有一电子由 静止开始向 Q 板运动，则关于电子在两板间的运动情况，下列,叙述正确的是(),图 164 A两板间距越大，加速的时间越长 B两板间距离越小，电子到达 Q 板时的速度就越大 C电子到达 Q 板时的速度与板间距离无关，仅与加速电 压有关 D电子的加速度和到达 Q 板时的速度与板间距离无关,答案：AC,【触类旁通】 1如图 165 是示波管中电子枪的原理示意图，示波管 内被抽成真空，A 为发射热电子的阴极，K 为接在高电势点的 加速阳极，A、K 间电压为 U.电子离开阴极时的速度可以忽略 电子经加速后从 K 的小孔中射出的速度大小为 v.下面的说法中,正确的

6、是(),图 165,A如果 A、K 间距离减半而电压仍为 U 不变，则电子离 开 K 时的速度变为 2v B如果 A、K 间距离减半而电压仍为 U 不变，则电子离,开 K 时的速度变为,v 2,C如果 A、K 间距离保持不变而电压减半，则电子离开 K,时的速度变为,v 2,D如果 A、K 间距离保持不变而电压减半，则电子离开 K,时的速度变为,答案：D,知识点 2 带电粒子的偏转,1带电粒子(不计重力)以速度 v0 垂直于电场线方向飞入两,带电平行板产生的匀强电场时，受到恒定的电场力作用而做速 度 变 化 _ 的 曲 线 运 动 ； 粒 子 沿 初 速 度 方 向 做 _ 运 动 ， 沿 电

7、场 方 向 做 初 速 度 为 _ 的 _运动,2设带电粒子的质量为 m.带电量为 q，板间距离为 d，电 压为 U，极板长度为 l，则粒子在电场中运动时的加速度 a _，电场中运动的时间 t_，离开电场的偏转 量 y_，偏转角 tan _.,均匀,匀速直线,零,匀加速直线,(1)沿初速度方向做匀速直线运动，运动时间：t .,，vyat.,1模型特点,(1)带电粒子初速度 v0 方向与电场线方向垂直 (2)受到恒定的电场力作用(限于匀强电场) 2相关规律分析,l,v0,(2)沿电场强度方向做初速度为零的匀加速直线运动：,qU md,a,3对粒子偏转角的讨论 如图 166 所示，设带电粒子质量为

8、 m、带电荷量为 q， 以速度 v0 垂直于电场线射入匀强偏转电场，偏转电压为 U1. 图 166,【例 2】如图 167 所示，质量相同的两个带电粒子 P、 Q 以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场 中，P 从两极板正中央射入，Q 从下极板边缘处射入，它们最 后打在同一点(重力不计)，则从开始射入到打到上板的过程中,(),A它们运动的时间 tQtP,B它们运动的加速度 aQaP C它们所带的电荷量之比 qPqQ12,D它们的动能增加量之比EkPEkQ12,图 167,答案：C,【触类旁通】 2(双选)三个粒子在同一点沿同一方向同时垂直飞入偏 转电场，出现了如图 168 所示的

9、运动轨迹，由此可判断,(),A在 b 飞离电场的同时，a 刚好打在负极板上 Bb 和 c 同时飞离电场 C进入电场时，a、b 的速度一样大 D动能的增加值 c 最小，a 和 b 一样大 图 168,AD,1带电粒子先加速后偏转,(1)分析带电粒子在电场中的运动问题通常用力和运动的 关系或功能关系选择解题的方法是优先从功能关系角度考虑， 应用功能关系列式简单、方便，不易出错,(2)带电粒子被加速，在匀强电场中做匀加速直线运动，在 非匀强电场中做变速运动，解决问题的方法是利用动能定理 带电粒子在电场中的偏转问题也可以选择动能定理求解，但只 能求出速度的大小，不能求出速度的方向，涉及方向问题时， 必

10、须采用运动分解的方法,(3)对带电粒子的偏转问题要特别注意分析粒子的重力是 否可以忽略，当重力不可以忽略且电场力的方向与重力方向在,一条直线上时，a,|mgqE| m,(电场力的方向与重力反向)，或,a ,qEmg m,(电场力的方向与重力同向)，粒子的运动性质、,求解问题的思路方法与不受重力时相同 (4)处理问题时对带电粒子进行受力分析运动特点分析， 同时对力做功情况分析是选择规律、正确解题的关键,【例 3】一束电子流在经 U5 000 V 的加速电压加速后，,在距两极板等距离处垂直进,图 169,入平行板间的匀强电场，如图 169 所示若两板间距 d1.0 cm，板长 l5.0 cm，那么

11、要使电子能从平行板间飞出， 两个极板上最大能加多大电压？,C使 U2 变为原来的 倍,D使 U2 变为原来的 倍,【触类旁通】 3如图 1610 所示，静止的电子在加速电压为 U1 的电 场的作用下从 O 经 P 板的小孔射出，又垂直进入平行金属板间 的电场，在偏转电压 U2 的作用下偏转一段距离现使 U1 加倍，,要想使电子的运动轨迹不发生变化，应该() A使 U2 加倍 B使 U2 变为原来的 4 倍 1 5 1 2,图 1610,解析：要使电子轨迹不变，则应使电子进入偏转电场后， 任一水平位移 x 所对应的偏转量 y 保持不变，则有,答案：A,2带电体在电场中的运动,(1) 带电体在电场

12、中的运动问题，务必要考虑重力作用，,同时要准确进行受力分析,(2)方法一：利用力和运动的关系，即牛顿运动定律和匀变 速直线运动规律的结合但必须注意此方法只适应于合外力为 恒力的情形,(3)方法二：利用功能关系，即动能定理此方法无论合外 力是恒力还是变力，运动轨迹是直线还是曲线，均可采用必 须注意重力做功与电场力做功的特点,变为原来的 ，求此电场的场强大小和方向,【例 4】如图 1611 所示，在距地面一定高度的位置以 初速度 v0 向右水平抛出一个质量为 m、电荷量为 q 的带负电小 球，小球的落地点与抛出点之间有一段相应的水平距离(水平射 程)若在空间上加一竖直方向的匀强电场，使小球的水平射程,1 2,图 1611,【触类旁通】 4(双选)如图 1612