粵教版物理選修3-1三維設(shè)計-16示波器的奧秘(可自主編輯)課件

如圖1－6－1所示，質(zhì)量為m，帶正電q的粒子，在電場力作用下由靜止開始從正極板向負極板運動的過程中。[自讀教材·抓基礎(chǔ)]

第六節(jié)

示波器的奧秘帶電粒子的加速圖1－6－1帶電粒子的加速

(1)電場力對它做的功W＝________。qU動能定理如圖1－6－2所示，為一直線加速器，原理為在真空金屬管中加上高頻交變電場，從而使帶電粒子獲得極高的能量，你知道它的加速原理嗎？提示：帶電粒子在電場力作用下不斷被加速。[學(xué)后自檢]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(想一想)

圖1－6－2

1．帶電粒子在電場中的加速問題，主要有以下兩種處理方法(1)力和運動關(guān)系——牛頓第二定律：帶電粒子沿與電場線平行的方向進入勻強電場，受到的電場力與運動方向在同一直線上，做勻加(減)速直線運動。這種方法適用于勻強電場。

[跟隨名師·解疑難]

2．帶電粒子的重力是否忽略的問題若所討論的問題中，帶電粒子受到的重力遠小于電場力，即mg?qE，則可忽略重力的影響。一般說來：①基本粒子：如電子、質(zhì)子、α粒子等除有說明或明確暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)。②帶電粒子：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有明確暗示的以外，一般都不能忽略重力。如圖1－6－3所示，在P板附近有一電子由靜止開始向Q板運動，則關(guān)于電子到達Q時的速率與哪些因素有關(guān)的下列解釋正確的是(

)[學(xué)后自檢]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小試身手)

圖1－6－3

A．兩極板間的距離越大，加速的時間就越長，則獲得的速率越大B．兩極板間的距離越小，加速的時間就越短，則獲得的速率越小C．兩極板間的距離越小，加速度就越大，則獲得的速率越大D．與兩板間的距離無關(guān)，僅與加速電壓U有關(guān)帶電粒子的初速度與電場方向垂直，粒子的運動類似物體的________運動，則它在垂直電場線方向上做____________運動，在沿電場線方向上做初速為零的____________運動。[自讀教材·抓基礎(chǔ)]

帶電粒子的偏轉(zhuǎn)平拋勻速直線勻加速直線如圖1－6－4所示，大量帶電粒子，質(zhì)量不同，帶電量相同，以相同的速度垂直電場進入并穿過同一個電容器，它們的運動時間相同嗎？運動軌跡相同嗎？[學(xué)后自檢]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(想一想)

圖1－6－4

提示：在水平方向上做勻速運動，由l＝v0t知運動時間相同。不同粒子在沿初速度方向上運動情況相同，在垂直初速度方向上運動情況不同，故它們的運動軌跡不同。

[跟隨名師·解疑難]

(4)若以相同的初動能Ek0進入同一個偏轉(zhuǎn)電場，只要q相同，不論m是否相同，則偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角θ相同。(5)不同的帶電粒子經(jīng)同一加速電場加速后(即加速電壓U1相同)，進入同一偏轉(zhuǎn)電場，則偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角θ相同。如圖1－6－6所示，電子在電勢差為U1的電場中由靜止開始加速運動后，垂直射入電勢差為U2的偏轉(zhuǎn)電場，整個裝置處于真空中。在滿足電子能射出偏轉(zhuǎn)電場的條件下，下列情況中一定能使電子偏移量變大的是(

)A．U1變大、U2變大

B．U1變小、U2變大C．U1變大、U2變小

D．U1變小、U2變小[學(xué)后自檢]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小試身手)

圖1－6－6

1．結(jié)構(gòu)圖如圖1－6－7所示為示波管的結(jié)構(gòu)圖。[自讀教材·抓基礎(chǔ)]

示波器探秘1．燈絲2.陰極3.控制極4.第一陽極5.第二陽極6.第三陽極7.豎直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)8.水平偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)9.熒光屏圖1－6－7示波管

2．原理(1)發(fā)射電子：燈絲通電后給陰極加熱，使陰極發(fā)射電子。(2)形成亮斑：電子經(jīng)過________加速聚焦后形成一很細的電子束射出，電子打在熒光屏上形成一個小亮斑。(3)控制位置：亮斑在熒光屏上的位置可以通過調(diào)節(jié)豎直偏轉(zhuǎn)極與水平偏轉(zhuǎn)極上的_______大小來控制。電場電壓1．某次使用示波器時，熒光屏上顯示的圖象為一豎直線，如圖1－6－8所示，此時水平、豎直偏轉(zhuǎn)電極上的電壓有什么特點？[學(xué)后自檢]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(想一想)

圖1－6－8

提示：水平偏轉(zhuǎn)電極上電壓為0，豎直偏轉(zhuǎn)電極上加有變化的電壓。2．(多選)如圖1－6－9所示是示波管的簡化構(gòu)造圖。它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極、熒光屏組成，我們用Y、Y′表示豎直偏轉(zhuǎn)極板，X、X′表示水平偏轉(zhuǎn)極板，如果在熒光屏上的P點出現(xiàn)亮斑，那么示波管中的(

)圖1－6－9

A．極板X應(yīng)帶正電

B．極板X′應(yīng)帶正電C．極板Y應(yīng)帶正電

D．極板Y′應(yīng)帶正電解析：選AC從右向左看，電子束要打在熒光屏上的右上方，又電子帶負電，則X極板、Y極板都應(yīng)帶正電，因此選項A、C正確。1．(好題共享·選自魯科版教材)如圖1－6－10所示，一個質(zhì)子以初速度v0＝5×106m/s水平射入一個由兩塊帶電的平行金屬板組成的區(qū)域。兩板距離為20cm，設(shè)金屬板之間電場是勻強電場，電場強度為3×105N/C。質(zhì)子質(zhì)量m＝1.67×10－27kg，電荷量q＝1.60×10－19C。求質(zhì)子由板上小孔射出時的速度大小。[典題例析]

帶電粒子在電場中加速問題[思路點撥]

帶電粒子在電場中運動，電場力做正功，可用動能定理求解。圖

1－6－10

[答案]

6×106m/s(1)加速電場可以是任意電場，對非勻強電場不能用牛頓定律求解。(2)當帶電粒子以一定的初速度進入電場中做減速運動時仍然可以用動能定理分析求解。[探規(guī)尋律][跟蹤演練]

1．一束電子流在經(jīng)U＝5000V的加速電場加速后，在距兩極板等距處垂直進入平行板間的勻強電場，如圖1－6－11所示，若兩板間距d＝1.0cm，板長l＝5.0cm，那么，要使電子能從平行板間飛出，兩個極板上最多能加多大電壓？[典題例析]

帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題圖1－6－11

[答案]

400V(1)處理此類題目常用的方法是動能定理、運動的合成與分解、牛頓運動定律、運動學(xué)公式等。(2)粒子恰能飛出極板和粒子恰不能飛出極板，對應(yīng)著同一臨界狀態(tài)，分析時根據(jù)題意找出臨界狀態(tài)，由臨界狀態(tài)來確定極值，這是求解極值問題的常用方法。(3)帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)在生活中的典型應(yīng)用是示波管。[探規(guī)尋律]2．(好題共享·選自魯科版教材)一平行板電容器中存在勻強電場，電場沿豎直方向。兩個比荷(即粒子的電荷量與質(zhì)量之比)不同的帶正電的粒子a和b，從電容器的P點(如圖1－6－12所示)以相同的水平速度射