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时间:2020-02-03
《2019_2020学年高中物理第1章电场第6节示波器的奥秘学案粤教版.docx》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[学习目标] 1.掌握带电粒子在电场中的加速、偏转规律并分析其加速度、速度和位移等物理量的变化.(重点) 2.掌握带电粒子在电场中加速、偏转时的能量转化.(重点、难点) 3.了解示波器的工作原理,体会静电场知识对科学技术的影响.一、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,虽然它们也会受到万有引力(重力)的作用,但万有引力(重力)一般远小于静电力,可以忽略.2.带电粒子加速问题的处理方法:利用动能定理分析.初速度为零的带电粒子,经过电势差为U的电
2、场加速后,qU=mv2,则v=.二、带电粒子的偏转(垂直进入匀强电场)1.运动特点(1)垂直电场方向:不受力,做匀速直线运动.(2)沿着电场方向:受恒定的电场力,做初速度为零的匀加速直线运动.2.运动规律三、示波器探秘1.构造示波管是示波器的核心部件,外部是一个抽成真空的玻璃壳,内部主要由电子枪(发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由一对X偏转电极板和一对Y偏转电极板组成)和荧光屏组成,如图所示.2.原理(1)扫描电压:XX′偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形电压.(2)灯丝被电源加热后,
3、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,如在Y偏转板上加一个信号电压,在X偏转板上加一扫描电压,在荧光屏上就会出现按Y偏转电压规律变化的可视图象.1.正误判断(1)带电粒子在电场中加速时,不满足能量守恒.(×)(2)带电粒子在匀强电场中一定做类平抛运动.(×)(3)带电粒子在匀强电场中偏转时,粒子做匀变速曲线运动.(√)(4)示波器是带电粒子加速和偏转的综合应用.(√)(5)电视机光屏越大,则偏转电压对应也较大.(√)2.下列粒子从初速度为零的状态经过电压为U的电场
4、加速后,粒子速度最大的是( )A.质子B.氘核C.氦核D.钠离子A [由动能定理得qU=mv2,v=,所以比荷大的速度大,A正确.]3.(多选)示波管是示波器的核心部件,它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成,如图所示.如果在荧光屏上P点出现亮斑,那么示波管中的( )A.极板X应带正电B.极板X′应带正电C.极板Y应带正电D.极板Y′应带正电AC [由题意电子偏到XOY的区域,则在偏转电极YY′上应向右上运动,故Y板带正电,C正确,D错误;在偏转电极XX′上应向右运动,故X板带正电,A正确,B错误.]
5、带电粒子在电场中的加速运动1.关于带电粒子在电场中的重力(1)基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等,除有说明或有明确的暗示以外,此类粒子一般不考虑重力(但并不忽略质量).(2)带电微粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或有明确的暗示以外,一般都不能忽略重力.2.问题处理的方法和思路(1)分析方法和力学的分析方法基本相同:先分析受力情况,再分析运动状态和运动过程(平衡、加速、减速;直线还是曲线),然后选用恰当的规律解题.(2)解决这类问题的基本思路是:①用运动和力的观点:牛顿定律和运动学知识求解
6、;②用能量转化的观点:动能定理和功能关系求解.3.应用动能定理处理这类问题的思路(粒子只受电场力)(1)若带电粒子的初速度为零,则它的末动能mv2=qU,末速度v=.(2)若粒子的初速度为v0,则mv2-mv=qU,末速度v=.【例1】 (多选)如图所示为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的小孔中射出时的速度大小为v.下面的说法中正确的是( )A.如果A、K间距离减半而电压
7、仍为U,则电子离开K时的速度仍为vB.如果A、K间距离减半而电压仍为U,则电子离开K时的速度变为v/2C.如果A、K间距离不变而电压减半,则电子离开K时的速度变为vD.如果A、K间距离不变而电压减半,则电子离开K时的速度变为v/2AC [根据动能定理得eU=mv2,得v=可知,v与A、K间距离无关,则若A、K间距离减半而电压仍为U不变,则电子离开K时的速度仍为v,故A正确,B错误;根据v=可知电压减半时,则电子离开K时的速度变为v,故C正确,D错误.]1.如图所示,M和N是匀强电场中的两个等势面,相
8、距为d,电势差为U,一质量为m(不计重力)、电荷量为-q的粒子,以速度v0通过等势面M射入两等势面之间,则该粒子穿过等势面N的速度应是( )A.B.v0+C.D.C [由动能定理得qU=mv2-mv,解得v=,选项C正确.]带电粒子在匀强电场中的偏转问题1.基本规律(1)初速度方向(2)电场线方向(3)离开电场时的偏转角:tanα==(4)离开电场时位移与初速度方向的夹角:tanβ==.2.几个常用推论(1)tanα=2tanβ.(2)粒子从偏转电场中射出时,其速度
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