【金版新学案】2013-2014学年高中物理同步配套辅导与检测（粤教版，选修3-1）：第一章 第六节 示波器的奥秘（29张ppt）

课件29张PPT。第六节　示波器的奥秘电场1．理解带电粒子在匀强电场中的加速和偏转的原理．
2．能用带电粒子在电场中运动的规律，分析解决实际问题．
3．了解示波管的构造和原理．1．真空中有一对平行板，A板接电源的正极，B板接电源的负极，两板间形成匀强电场，在两板间若要加速一个电子，获得最大的速度，该电子应从哪个极板释放？ ____；若板间电势差为U，电子质量为m、电荷量为q，加速后的最大速度为：__________.答案：2．带电粒子质量为m、电荷量为e，以初速度v0垂直电场线进入匀强电场，由于静电力的作用，带电粒子将发生偏转．若偏转电场的极板长为l，板间距离为d，偏转电势差为U，则粒子离开电场时的偏转距离________，偏转角度为θ，则：________.
3．示波器的核心部件是示波管，示波管是真空管，主要由三部分组成，这三部分分别是：______________.答案：考点一　 带电粒子的加速 1．运动状态分析：带电粒子沿与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条直线上，作匀加速(或匀减速)直线运；其加速度为：
2．功能观点分析：带电粒子动能的变化量等于电场力做的功(适用于一切电场)． 在如图所示的装置中，A、B是真空中竖直放置的两块平行金属板，它们与调压电路相连，两板间的电压可以根据需要而改变．当两板间的电压为U时，质量为m、电量为－q的带电粒子，以初速度v0从A板上的中心小孔沿垂直两板的虚线射入电场中，在非常接近B板处沿原路返回，在不计重力的情况下，要想使带电粒子进入电场后在A、B板的中点处返回，可以采用的办法是(　　)
A．使带电粒子的初速度变为v0/2
B．使A、B板间的电压增加到2U
C．使初速度v0和电压U都减小到原来的一半
D．使初速度v0和电压U都增加到原来的2倍解析：带电粒子进入电场后做匀减速直线运动，加速度大小为： 其中d是A、B板间的距离；带电粒子进入电场中的位移为： 由此式可见：①当v0变为原来的1/2时，位移为原来的1/4；②当U变为原来的2倍时，位移为原来的1/2；③当v0与U同时变为原来的1/2时，位移为原来的1/2；④当v0与U同时变为原来的2倍时，位移为原来的2倍．
答案：BC
点评：带电粒子在电场中，既可加速运动，也可减速运动．作减速运动时，电场力做负功，是动能转化为电势能的过程．练习1．在370 JRB22彩色显像管中，电子从阴极至阳极通过22.5 kV电势差被加速，试求电场力做的功W，电子的电势能变化了多少？电子到达阳极时的速度v.解析：在电视机显像管中，从阴极发出的电子经高压加速，以足够的能量去激发荧光屏上“像素”发光，又经扫描系统使电子束偏转，根据信号要求打到荧光屏上适当位置，就形成了图象．由于电子的电荷量q＝－1.6×10－19 C，质量m＝0.91×10－30 kg，所以W＝qU＝1.6×10－19×22.5×103 J＝3.6×10－15 J，电场力做正功，电势能就一定减少了，那么减少的电势能也为3.6×10－15 J；减少了的电势能转化为电子的动能，那么
答案：3.6×1015 J　减少了3.6×1015J　8.9×107 m/s （双选）一个带正电的微粒放在电场中，场强的大小和方向随时间变化的规律如图所示，带电微粒只在电场力的作用下，在t＝0时刻由静止释放，则下列说法中正确的是(　　)
A．微粒在0～1 s内的加速度与1～2 s内的加速度相同
B．微粒将沿着一条直线运动
C．微粒做往复运动
D．微粒在第1 s内的位移与第3 s内的位移相同 解析：根据题意作出带电粒子在交变电场中运动的v－t图象，如图所示．由图可知在0～1 s内与1～2 s内的加速度大小相等方向相反，故A错．微粒速度方向一直为正，始终沿一直线运动，B对，C错．阴影部分面积为对应的第1 s、第3 s和第5 s内的位移，故D对．
答案：BD考点二　 带电粒子的偏转 1．运动状态分析：带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入两带电平行板产生的匀强电场中，受到恒定的与初速度方向成90°角的电场力作用而做匀变速曲线运动；
2．运动的分析处理方法：应用运动的合成与分解知识，用类似平抛运动的方法分析处理；
(1)沿初速度方向做速度为v0的匀速直线运动；
(2)沿电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动． 若m、q各不相同的带电粒子从静止经过同一电场加速(加速电压为U加)，再进入同一偏转电场(偏转电压为U偏)，则其偏移量y和偏转角θ各为多少？有何特点？练习2．一束电子流在经U＝5000 V的加速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若两板间距d＝1.0 cm，板长l＝5.0 cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？解析：在加速电压一定时，偏转电压U′越大，电子在极板间的偏距就越大．当偏转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出，此时的偏转电压，即为题目要求的最大电压．
加速过程，由动能定理得：
进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速运动：l＝v0t②
在垂直于板面的方向做匀加速直线运动，加速度：点评：(1)此题是一个比较典型的带电粒子先加速再偏转的题目．通过该题要认真体会求解这类问题的思路和方法，并注意解题格式的规范化．
(2)粒子恰能飞出极板和粒子恰不能飞出极板，对应着同一临界状态——“擦边球”．根据题意找出临界状态，由临界状态来确定极值，也是求解极值问题的常用方法．考点三　 示波管的原理 1．主要构造：电子枪、偏转电极、荧光屏．
2．原理：XX′电极使电子束作横向(面向荧光屏而言)的水平匀速扫描，YY′电极使电子束随信号电压的变化在纵向作竖直方向的扫描，这样就在荧光屏上出现了随时间而展开的信号电压的波形．显然，这个波形是电子束同时参与两个相互垂直的分运动合成的结果． 如图所示是示波管工作原理示意图，电子经加速电压U1加速后垂直进入偏转电场，离开偏转电场时的偏转量为h，两平行板间的距离为d，电势差为U2，板长为l.为了提高示波管的灵敏度(单位偏转电压引起的偏转量)可采取哪些措施？解析：电子经U1加速后，设以v0的速度垂直进入偏转电场，
可见增大l、减小U1或d均可提高示波管的灵敏度．
答案：增大l、减小U1或d均可提高示波管的灵敏度1．静止的带电粒子在匀强电场中只受电场力作用将做匀加速直线运动，如果是匀强电场就跟物体在重力场中的自由落体运动相似；而当初速度与电场力在一条直线上时，做初速度不为零的匀变速运动．如果是非匀强电场中，加速度变化，带电粒子做非匀变速直线运动．
2．对带电粒子在电场中的偏转问题也可以选择动能定理求解，但只能求出速度大小，不能求出速度方向，涉及方向问题，必须采用把运动分解的方法． 如图所示，abcd是一个正方形盒子．cd边的中点有一个小孔e.盒子中有沿ad方向的匀强电场．一个质量为m带电量为q的粒子从a处的小孔沿ab方向以初速度v0射入盒内，并恰好从e处的小孔射出．(忽略粒子重力)求：
(1)该带电粒子从e孔射出的速度大小．
(2)该过程中电场力对该带电粒子做的功．
(3)若正方形的边长为l，试求该电场的场强．祝您学业有成