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时间:2020-07-04
《高中物理 1.6示波器的奥秘学案 粤教版选修.doc》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第六节 示波器的奥秘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.带电粒子的加速.如图所示,质量为m,带正电q的粒子,在电场力作用下由静止开始从正极板向负极板运动的过程中.(1)电场力对它做的功W=qU.(2)带电粒子到达负极板速率为v,它的动能为Ek=mv2.(3)根据动能定理可知,qU=mv2,可解出v=.(4)带电粒子在非匀强电场中加速,上述结果仍适用.2.带电粒子的偏转.带电粒子的初速度与电场方向垂直,粒子的运动类似物体的平抛运动,则它在垂直电场线方向上做匀速直线运动
2、,在沿电场线方向上做初速度为零的匀加速直线运动.3.示波器探秘: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,这三部分分别是电子枪、偏转电极、荧光屏.该种类型的题目分析方法是:先画出入射点轨迹的切线,即画出初速度v0的方向,再根据轨迹的弯曲方向,确定电场力的方向,进而利用力学分析方法来分析其他有关的问题. 在图甲中,虚线表示真空里一点电荷Q的电场中的两个等势面,实线表示一个带负电q的粒子运动的路径,不考虑粒子的重力,请判定(1)Q是什么电荷?(2)ABC三点电势的大小关系;(3)ABC三点场强的大小关系;(4)该粒子在ABC三点动能的大小关系.分析
3、:A、B、C是带电粒子在电场中运动轨迹上的三点,通过轨迹的弯曲方向得出受力方向,由受力方向判断Q的电性,画出电场线,判断电势的高低及场强的大小;根据电场力对带电粒子的做功情况判断粒子在A、B、C三点动能的大小关系.解析:(1)设粒子在A点射入,则A点的轨迹切线方向就是粒子q的初速v0的方向(如图乙).由于粒子q向偏离Q的方向偏转,因此粒子q受到Q的作用力是排斥力,故Q与q的电性相同,即Q带负电.(2)因负电荷Q的电场线是由无穷远指向Q的,因此φA=φC>φB.(3)由电场线的疏密分布(或由E=k)得:EA=EC4、可知EkBEkB.答案:见解析.总结:该种类型的题目分析方法是:先画出入射点轨迹的切线,即画出初速度v0的方向,再根据轨迹的弯曲方向,确定电场力的方向,进而利用力学分析方法来分析其他有关的问题.一、单项选择题1.一带电粒子在电场中只受电场力作用时,它不可能出现的运动状态是(A)A.匀速直线运动B.匀加速直线运动C.匀变速曲线运动D.匀速圆周运动解析:由题意可知,带电粒子在电场中只受电场力作用.所以合外力不可能为0,所以不可能做匀速直线运动,所以选A5、.2.两平行金属板相距为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,如图所示,OA=h,此电子具有的初动能是(D)A.B.edUhC.D.解析:由动能定理:-F·s=-mv,∴-eE·h=0-mv,-e··h=0-Ek0,∴Ek0=.3.如图为一匀强电场,某带正电的粒子从A点运动到B点.在这一运动过程中克服重力做的功为2.0J,电场力做的功为1.5J.下列说法中不正确的是(C)A.粒子在B点的重力势能比在A点多2.0JB.粒子在B点的电势能比在A点少1.5JC.粒子在B点的机械能比在A点多0.5JD.粒子在B6、点的动能比在A点少0.5J解析:根据克服重力做的功等于重力势能的增加量知A项正确;根据电场力做的功等于电势能的减少量知B项正确;根据功和能的关系知,即只有电场力做的功等于机械能的增加量知C项错误;根据各个力做功的代数和等于动能的变化量知D项正确.4.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的两块平行板间的电场中,入射方向跟极板平行,整个装置处于真空中,重力可忽略.在满足电子能射出平行板的条件下,下述四种情况中,一定能使电子的偏角φ变大的是(B)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,U27、变小解析:偏转角:tanφ=,vy=at=,在加速电场中有:mv2=qU1,v=,故:tanφ=,所以B正确.二、不定项选择题5.一台正常工作的示波管,突然发现荧光屏上画面的高度缩小,则产生故障的原因可能是(AD)A.加速电压突然变大B.加速电压突然变小C.偏转电压突然变大D.偏转电压突然变小解析:设加速电压为U1,偏转电压为U2.则在加速电场中:qU1=mv①偏转电场中:a==,y=at2=·②由①②联立得y=,所以答案为AD.6.(2014·中山模拟)如图所示,绝缘细线下挂着一带电小球,它的质量为m,整个装置处于水平向右的匀强电场中.小球平衡时,细线与竖直方8、向的夹角为θ,重力加速度
4、可知EkBEkB.答案:见解析.总结:该种类型的题目分析方法是:先画出入射点轨迹的切线,即画出初速度v0的方向,再根据轨迹的弯曲方向,确定电场力的方向,进而利用力学分析方法来分析其他有关的问题.一、单项选择题1.一带电粒子在电场中只受电场力作用时,它不可能出现的运动状态是(A)A.匀速直线运动B.匀加速直线运动C.匀变速曲线运动D.匀速圆周运动解析:由题意可知,带电粒子在电场中只受电场力作用.所以合外力不可能为0,所以不可能做匀速直线运动,所以选A
5、.2.两平行金属板相距为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,如图所示,OA=h,此电子具有的初动能是(D)A.B.edUhC.D.解析:由动能定理:-F·s=-mv,∴-eE·h=0-mv,-e··h=0-Ek0,∴Ek0=.3.如图为一匀强电场,某带正电的粒子从A点运动到B点.在这一运动过程中克服重力做的功为2.0J,电场力做的功为1.5J.下列说法中不正确的是(C)A.粒子在B点的重力势能比在A点多2.0JB.粒子在B点的电势能比在A点少1.5JC.粒子在B点的机械能比在A点多0.5JD.粒子在B
6、点的动能比在A点少0.5J解析:根据克服重力做的功等于重力势能的增加量知A项正确;根据电场力做的功等于电势能的减少量知B项正确;根据功和能的关系知,即只有电场力做的功等于机械能的增加量知C项错误;根据各个力做功的代数和等于动能的变化量知D项正确.4.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的两块平行板间的电场中,入射方向跟极板平行,整个装置处于真空中,重力可忽略.在满足电子能射出平行板的条件下,下述四种情况中,一定能使电子的偏角φ变大的是(B)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
7、变小解析:偏转角:tanφ=,vy=at=,在加速电场中有:mv2=qU1,v=,故:tanφ=,所以B正确.二、不定项选择题5.一台正常工作的示波管,突然发现荧光屏上画面的高度缩小,则产生故障的原因可能是(AD)A.加速电压突然变大B.加速电压突然变小C.偏转电压突然变大D.偏转电压突然变小解析:设加速电压为U1,偏转电压为U2.则在加速电场中:qU1=mv①偏转电场中:a==,y=at2=·②由①②联立得y=,所以答案为AD.6.(2014·中山模拟)如图所示,绝缘细线下挂着一带电小球,它的质量为m,整个装置处于水平向右的匀强电场中.小球平衡时,细线与竖直方
8、向的夹角为θ,重力加速度
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