粤教版物理选修3-1 同步教学课件：1.6 示波器的奥秘(28张PPT)

课件28张PPT。目标导航预习导引目标导航预习导引一二三一、带电粒子的加速 不计重力,在非匀强电场中,带电粒子q在静电力作用下以初速度v0进入该电场, 还成立吗?
答案：成立目标导航预习导引一二三二、带电粒子的偏转
设偏转平行导体板长为l,两板间距为d,两板间电压为U.若质量为m、电荷量为q的带电粒子垂直电场强
度方向以速度v0射入电场,则粒子将做类平抛运动,如图所示.目标导航预习导引一二三三、示波器探秘
1.构造
示波器的核心部件是示波管(如下图)它主要由电子枪(由发射电子的灯丝和加速电极组成)、偏转电极板(一对X偏转电极板和一对Y偏转电极板组成)和荧光屏组成.
2.原理
灯丝被电源加热后,出现热电子发射,发射出来的电子经加速电场加速后,以很大的速度进入偏转电场.知识精要思考探究典题例解一二迁移应用一、带电粒子在电场中的加速
1.带电粒子在电场中的加速问题,主要有以下两种处理方法:
(1)力和运动关系——牛顿第二定律: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直线上,做匀加(减)速直线运动.这种方法适用于匀强电场.
(2)用功能观点分析:粒子只受电场力作用,动能变化量等于电场力做的功.即
这种方法既适用于匀强电场,也适用于非匀强电场.知识精要思考探究典题例解一二迁移应用2.带电粒子的重力是否忽略的问题
若所讨论的问题中,带电粒子受到的重力远小于电场力,即mg?qE,则可忽略重力的影响.
一般说来:①基本粒子:如电子、质子、α粒子等除有说明或明确暗示以外,一般都不考虑重力(但并不忽略质量).②带电粒子:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或有明确暗示以外,一般都不能忽略重力.一二知识精要思考探究典题例解迁移应用如图所示为一直线加速器,原理为在真空金属管中加上高频交变电场,从而使带电粒子获得极高的能量,你知道它的加速原理吗?
答案：带电粒子在电场力作用下不断被加速.一二知识精要思考探究典题例解迁移应用【例1】 如图所示,两平行金属板相距为d,电势差为U,一电子质量为m,电荷量为e,从O点沿垂直于极板的方向射出,最远到达A点,然后返回, =h,此电子具有的初动能是(　　) (导学号51120030)一二知识精要思考探究典题例解迁移应用思路分析：带电粒子在电场力作用下加速运动,加速度可由牛顿第二定律和电场力公式求得,动能可用动能定理求解.答案：D 一二知识精要思考探究典题例解迁移应用如图所示,在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动,则关于电子到达Q板时的速度,下列解释正确的是(　　)(导学号51120031)
A.两板间距离越大,加速的时间就越长,获得的速度就越大
B.两板间距离越小,加速度就越大,获得的速度就越大
C.与两板间距离无关,仅与加速电压U有关
D.以上解释均不正确
答案：C一二知识精要思考探究典题例解迁移应用二、带电粒子在电场中的偏转
1.对粒子偏转角的讨论
如图所示,设带电粒子质量为m、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.若粒子飞出电场时偏角为θ,则
(1)若不同的带电粒子是从静止经过同一加速电压U0加速后进入偏转电场的,则由动能定理有一二知识精要思考探究典题例解迁移应用由③式可知,粒子的偏角与粒子的q、m无关,仅决定于加速电场和偏转电场.即不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场后,它们在电场中的偏转角度总是相同的.
(2)粒子从偏转电场中射出时的偏距
,作粒子速度的反向延长线,设交于O点,O点与电场边缘的距离为x,则
由④式可知,粒子从偏转电场中射出时,就好像是从极板间的 处沿直线射出一样.一二知识精要思考探究典题例解迁移应用2.示波管的原理
(1)下图为示波管的结构图.
1.灯丝　2.阴极　3.控制极　4.第一阳极　5.第二阳极　6.第三阳极　7.竖直偏转系统　8.水平偏转系统　9.荧光屏一二知识精要思考探究典题例解迁移应用(2)原理:灯丝通电后给阴极加热,使阴极发射电子.电子经阳极和阴极间的电场加速聚集形成一个很细的电子束射出,电子打在管底和荧光屏上,形成一个小亮斑.亮斑在荧光屏上的位置可以通过调节竖直偏转极与水平偏转极上的电压大小来控制.如果加在竖直极板上的电压是随时间正弦变化的信号,并在水平偏转板上加上适当的偏转电压,荧光屏上就会显示出一条正弦曲线.一二知识精要思考探究典题例解迁移应用如图所示,汤姆孙当年设计的阴极射线管,在电场作用下由阴极C发出的阴极射线(电子流),通过A和B聚焦,从另一对电极D和E间的电场中穿过……他利用当时最先进的真空技术获得的高真空,终于使阴极射线在电场中发生了稳定的电偏转.你知道带电粒子在DE间做什么性质的运动吗?
答案：类平抛运动一二知识精要思考探究典题例解迁移应用【例2】 (2015山东理综)(多选)如图甲所示,两水平金属板间距为d,板间电场强度的变化规律如图乙所示.t=0时刻,质量为m的带电微粒以初速度v0沿中线射入两板间,0~ 时间内微粒匀速运动,T时刻微粒恰好经金属框边缘飞出.微粒运动过程中未与金属板接触.重力加速度的大小为g.关于微粒在0~T时间内运动的描述,正确的是(　　) (导学号51120032)一二知识精要思考探究典题例解迁移应用答案：BC 一二知识精要思考探究典题例解迁移应用如图所示,电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动,然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场中,入射方向跟极板平行,整个装置处在真空中,重力可忽略不计,在满足电子能射出平行板区域的条件下,下述四种情况中,一定能使电子的偏转角变大的是 (　　)(导学号51120033)
A.U1变大,U2变大　　　　
B.U1变小,U2变大
C.U1变大,U2变小
D.U1变小,U2变小一二知识精要思考探究典题例解迁移应用答案：B
解析：设带电粒子经U1加速后速度为v0,经偏转电场U2偏转后射出时侧向速度为vy.知识链接案例探究类题试解用功能的观点解答带电体在电场中运动的问题
带电体在电场中的运动往往要涉及能量的转化问题,功能的关系问题.学会用能量的观点来分析带电体在电场中的运动问题往往会起到事半功倍的效果.知识链接案例探究类题试解(2015安徽理综)如图所示,在xOy平面内,有沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为E(图中未画出),由A点斜射出一质量为m、带的电荷量为+q的粒子,B和C是粒子运动轨迹上的两点,其中l0为常数,粒子所受重力忽略不计。求: (导学号51120034)
(1)粒子从A到C过程中电场力对它做的功;
(2)粒子从A到C过程所经历的时间;
(3)粒子经过C点时的速率。知识链接案例探究类题试解解析：(1)WAC=qE(yA-yC)=3qEl0
(2)根据抛体运动的特点,粒子在x方向做匀速直线运动。由对称性可知轨迹最高点D在y轴上,可令tAD=tDB=T,则tBC=T知识链接案例探究类题试解知识链接案例探究类题试解1.一个带负电荷q、质量为m的小球从光滑绝缘的斜面轨道的A点由静止下滑,小球恰能通过半径为R的竖直圆形轨道的最高点B而做圆周运动.现在竖直方向上加如图所示的匀强电场,若仍从A点由静止释放该小球,则(　　 ) (导学号51120035)
A.小球不能过B点
B.小球仍恰好能过B点
C.小球能过B点,且在B点与轨道之间压力不为0
D.以上说法都不对知识链接案例探究类题试解答案：B 知识链接案例探究类题试解2.如图所示,不光滑绝缘水平地面上,相隔2L处的A、B两点固定有两个电荷量均为Q的负点电荷,a、O、b是AB连线上的三点,且以O为中心,Oa=Ob= ,一质量为m、电荷量为q的点电荷以初动能E0,从a点出发沿AB向B点运动,当它运动到O点,动能为初动能的n倍(n>1),到b点刚好速度为零,然后返回往复运动直至最后静止,试求: (导学号51120036)
(1)点电荷的电性;
(2)a点与O点的电势差UaO;
(3)电荷在电场中运动的总路程.知识链接案例探究类题试解