物理：16_示波器的奧秘_課件(粵教版選修3-1)

1、第六節(jié)第六節(jié)示波器的奧秘示波器的奧秘 課標定位課標定位 學習目標：學習目標：1.掌握帶電粒子在電場中加速和偏掌握帶電粒子在電場中加速和偏 轉(zhuǎn)所遵循的規(guī)律轉(zhuǎn)所遵循的規(guī)律 2知道示波管的主要構(gòu)造和工作原理知道示波管的主要構(gòu)造和工作原理 重點難點：應用動力學的觀點和功能關(guān)系來分重點難點：應用動力學的觀點和功能關(guān)系來分 析帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)問題析帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)問題 一、帶電粒子的加速一、帶電粒子的加速 如圖如圖161，質(zhì)量為，質(zhì)量為m，帶正電，帶正電q的粒子，在的粒子，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 的過程中的過程中 圖圖1

2、61 qU 動能定理動能定理 思考感悟思考感悟 1上述兩平行金屬板間為勻強電場，帶電粒上述兩平行金屬板間為勻強電場，帶電粒 子在板間運動時的加速度為多少？子在板間運動時的加速度為多少？ 勻加速勻加速 勻速勻速 lv0t 思考感悟思考感悟 2帶電粒子在電場中的運動是直線還是曲線帶電粒子在電場中的運動是直線還是曲線 與哪些因素有關(guān)呢？與哪些因素有關(guān)呢？ 提示：提示：在勻強電場中，只受電場力作用時，若在勻強電場中，只受電場力作用時，若 v00為直線運動；若為直線運動；若v00，但，但v0與電場力在與電場力在 一條直線上，做直線運動；有夾角則做曲線運一條直線上，做直線運動；有夾角則做曲線運 動；若垂直

3、則做類平拋運動非勻強電場中較動；若垂直則做類平拋運動非勻強電場中較 為復雜，例如在點電荷的電場中可做勻速圓周為復雜，例如在點電荷的電場中可做勻速圓周 運動運動 三、示波器探秘三、示波器探秘 1如圖如圖162所示為示波管的結(jié)構(gòu)圖所示為示波管的結(jié)構(gòu)圖 圖圖162 1燈絲燈絲2.陰極陰極3.控制極控制極4.第一陽極第一陽極5. 第二陽極第二陽極6.第三陽極第三陽極7._ 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) 8._ 偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)9.熒光屏熒光屏 2原理：燈絲通電后給陰極加熱，使陰極發(fā)原理：燈絲通電后給陰極加熱，使陰極發(fā) 射電子電子經(jīng)陽極和陰極間的射電子電子經(jīng)陽極和陰極間的_加加 速聚集形成一個很細的電子束射出，電子

4、打在速聚集形成一個很細的電子束射出，電子打在 管底和熒光屏上，形成一個小亮班亮斑在熒管底和熒光屏上，形成一個小亮班亮斑在熒 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)極上的偏轉(zhuǎn)極上的_大小來控制如果加在大小來控制如果加在 豎直極板上的豎直極板上的_是隨時間正弦變化的信是隨時間正弦變化的信 號 ， 并 在 水 平 偏 轉(zhuǎn) 板 上 加 上 適 當 的號 ， 并 在 水 平 偏 轉(zhuǎn) 板 上 加 上 適 當 的 _，熒光屏上就會顯示出一條正弦，熒光屏上就會顯示出一條正弦 曲線曲線 豎直豎直 水平水平 電場電場 電壓電壓 電壓電壓 偏轉(zhuǎn)電壓偏轉(zhuǎn)電壓 一、帶電粒

5、子的加速一、帶電粒子的加速 1帶電粒子的分類帶電粒子的分類 (1)基本粒子基本粒子 如電子、質(zhì)子、如電子、質(zhì)子、粒子、離子等除有說明或有明粒子、離子等除有說明或有明 確的暗示以外，一般都不考慮重力確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略但并不忽略 質(zhì)量質(zhì)量) (2)帶電微粒帶電微粒 如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有明如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有明 確的暗示以外，一般都不能忽略重力確的暗示以外，一般都不能忽略重力 2帶電粒子的加速帶電粒子的加速 當帶電粒子以平行電場的方向進入電場后，所當帶電粒子以平行電場的方向進入電場后，所 受電場力與其運動方向共線，在不計其他受力受電場力

6、與其運動方向共線，在不計其他受力 的情況下，帶電粒子做勻加的情況下，帶電粒子做勻加(減減)速直線運動，電速直線運動，電 場力與速度方向相同時，帶電粒子做勻加速直場力與速度方向相同時，帶電粒子做勻加速直 線運動，示波器、電視顯像管中的電子槍，回線運動，示波器、電視顯像管中的電子槍，回 旋加速器都是利用電場對帶電粒子加速的旋加速器都是利用電場對帶電粒子加速的 3處理方法處理方法 可以從動力學和功能關(guān)系兩個角度進行分析，可以從動力學和功能關(guān)系兩個角度進行分析， 其比較如下：其比較如下： 兩個角度兩個角度 內(nèi)容內(nèi)容 動力學角度動力學角度功能關(guān)系角度功能關(guān)系角度 涉及知識涉及知識 應用牛頓第應用牛頓第

7、二定律結(jié)合二定律結(jié)合 勻變速直線勻變速直線 運動公式運動公式 功的公式及動能定功的公式及動能定 理理 選擇條件選擇條件 勻強電場，勻強電場， 電場力是恒電場力是恒 力力 可以是勻強電場，可以是勻強電場， 也可以是非勻強電也可以是非勻強電 場，電場力可以是場，電場力可以是 恒力，也可以是變恒力，也可以是變 力力 特別提醒：特別提醒：(1)對帶電粒子進行受力分析、運動對帶電粒子進行受力分析、運動 特點分析、力做功情況分析是選擇規(guī)律解題的特點分析、力做功情況分析是選擇規(guī)律解題的 關(guān)鍵關(guān)鍵 (2)選擇解題的方法是優(yōu)先從功能關(guān)系角度考慮，選擇解題的方法是優(yōu)先從功能關(guān)系角度考慮， 應用功能關(guān)系列式簡單、方

8、便，不易出錯應用功能關(guān)系列式簡單、方便，不易出錯 即時應用即時應用(即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀) 1(雙選雙選)如圖如圖163所示，電量和質(zhì)量都相所示，電量和質(zhì)量都相 同的帶正電粒子以不同的初速度通過同的帶正電粒子以不同的初速度通過A、B兩兩 板間的加速電場后飛出，不計重力的作用，則板間的加速電場后飛出，不計重力的作用，則 () 圖圖163 A它們通過加速電場所需的時間相等它們通過加速電場所需的時間相等 B它們通過加速電場過程中動能的增量相等它們通過加速電場過程中動能的增量相等 C它們通過加速電場過程中速度的增量相等它們通過加速電場過程中速度的增量相等 D它們通過加速電場過程中電勢能

9、的減少量它們通過加速電場過程中電勢能的減少量 相等相等 解析：解析：選選BD.由于電量和質(zhì)量都相等，因此產(chǎn)由于電量和質(zhì)量都相等，因此產(chǎn) 生的加速度相等，初速度越大的帶電粒子經(jīng)過生的加速度相等，初速度越大的帶電粒子經(jīng)過 電場所用時間越短，加速時間越短，則速度的電場所用時間越短，加速時間越短，則速度的 變化量越??；由于電場力做功變化量越??；由于電場力做功WqU與初速與初速 度及時間無關(guān)，因此電場力對各帶電粒子做功度及時間無關(guān)，因此電場力對各帶電粒子做功 相等，則它們通過加速電場過程中電勢能的減相等，則它們通過加速電場過程中電勢能的減 少量相等，動能增加量也相等少量相等，動能增加量也相等 二、帶電粒

10、子的偏轉(zhuǎn)二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn) 如圖如圖164所示，帶電粒子以初速度所示，帶電粒子以初速度v0垂直垂直 電場線進入勻強電場，電場線進入勻強電場， 圖圖164 特別提醒：特別提醒：(1)該類運動與之前所學的平拋運動該類運動與之前所學的平拋運動 處理方法相似，兩種運動重要的區(qū)別是加速度處理方法相似，兩種運動重要的區(qū)別是加速度 的不同的不同 (2)對帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題也可以選擇對帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題也可以選擇 動能定理求解，但只能求出速度大小，不能求動能定理求解，但只能求出速度大小，不能求 出速度方向，涉及到方向問題，必須采用把運出速度方向，涉及到方向問題，必須采用把運 動分解的方法動分解

11、的方法 即時應用即時應用(即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀) 2(單選單選)一束帶電粒子以相同的速率從同一位一束帶電粒子以相同的速率從同一位 置，垂直于電場方向飛入勻強電場中，所有粒置，垂直于電場方向飛入勻強電場中，所有粒 子的運動軌跡都是一樣的這說明所有粒子子的運動軌跡都是一樣的這說明所有粒子( ) A都具有相同的質(zhì)量都具有相同的質(zhì)量 B都具有相同的電荷量都具有相同的電荷量 C電荷量與質(zhì)量之比都相同電荷量與質(zhì)量之比都相同 D都是同位素都是同位素 課堂互動講練課堂互動講練 帶電粒子在電場中的加速帶電粒子在電場中的加速 圖圖165 【答案】【答案】D 【方法總結(jié)】【方法總結(jié)】用能量觀點分析問

12、題是解決問用能量觀點分析問題是解決問 題主要方法之一，要把功能關(guān)系和物體運動分題主要方法之一，要把功能關(guān)系和物體運動分 析和受力分析結(jié)合起來，能夠達到事半功倍的析和受力分析結(jié)合起來，能夠達到事半功倍的 效果效果 一束電子流在經(jīng)一束電子流在經(jīng)U5000 V的加速電場加的加速電場加 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，如圖勻強電場，如圖166所示，若兩板間距所示，若兩板間距d 1.0 cm，板長，板長l5.0 cm，那么，要使電子能從，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？平行板間飛出，兩個極板上最多能加多大電壓？ 帶

13、電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn) 圖圖166 【答案】【答案】400 V 變式訓練變式訓練 如圖如圖167所示，真空中一束電子流，以一所示，真空中一束電子流，以一 定速度定速度v0沿著與場強垂直方向自沿著與場強垂直方向自O點正下方進點正下方進 入勻強電場，入勻強電場，OAABBC，過，過A、B、C三三 點作豎直線與電子軌跡交于點作豎直線與電子軌跡交于M、N、P三點，三點， 則電子在則電子在OM、MN、NP三段中動能增加量三段中動能增加量 Ek1Ek2Ek3_. 圖圖167 解析：解析：根據(jù)動能定理，根據(jù)動能定理，Ek等于每段中電場力做等于每段中電場力做 的功因電場力相同，所以的功因電

14、場力相同，所以Eks(位移位移) 又又OA、AB、BC相等，即相等，即tOMtMNtNP 所以所以sOMsMNsNP135(電場力方向上的電場力方向上的 位移位移) 所以所以Ek1Ek2Ek3135. 答案：答案：135 (2011年湛江高二測試年湛江高二測試)噴墨打印機的結(jié)構(gòu)噴墨打印機的結(jié)構(gòu) 簡圖如圖簡圖如圖168所示，其中墨盒可以發(fā)出墨汁所示，其中墨盒可以發(fā)出墨汁 微滴，其半徑為微滴，其半徑為110 5m，此微滴經(jīng)過帶電室 ，此微滴經(jīng)過帶電室 時被帶上負電，帶電的多少由計算機按字體筆畫時被帶上負電，帶電的多少由計算機按字體筆畫 高低位置輸入信號加以控制，帶電后的微粒以一高低位置輸入信號加以

15、控制，帶電后的微粒以一 定的水平初速度進入偏轉(zhuǎn)電場，帶電微滴經(jīng)過偏定的水平初速度進入偏轉(zhuǎn)電場，帶電微滴經(jīng)過偏 轉(zhuǎn)電場發(fā)生偏轉(zhuǎn)后，打到紙上，顯示出字體，無轉(zhuǎn)電場發(fā)生偏轉(zhuǎn)后，打到紙上，顯示出字體，無 信號輸入時，墨汁微滴不帶電，信號輸入時，墨汁微滴不帶電， 帶電粒子在電場中的運動與實際帶電粒子在電場中的運動與實際 應用應用 徑直通過偏轉(zhuǎn)電場而注入回流槽流回墨盒設徑直通過偏轉(zhuǎn)電場而注入回流槽流回墨盒設 偏轉(zhuǎn)極板長為偏轉(zhuǎn)極板長為l1.6 cm，兩板間的距離為，兩板間的距離為d 0.50 cm，偏轉(zhuǎn)板的右端距紙，偏轉(zhuǎn)板的右端距紙L3.2 cm，若，若 一個墨汁微滴的質(zhì)量為一個墨汁微滴的質(zhì)量為1.610

16、10kg，以 ，以20 m/s的初速度垂直于電場方向進入偏轉(zhuǎn)電場，的初速度垂直于電場方向進入偏轉(zhuǎn)電場， 兩偏轉(zhuǎn)板間的電壓是兩偏轉(zhuǎn)板間的電壓是8.0103 V，若墨汁微滴，若墨汁微滴 打到紙上的點距原射入方向的距離是打到紙上的點距原射入方向的距離是2.0 mm， 求這個墨汁微滴過帶電室所帶的電荷量求這個墨汁微滴過帶電室所帶的電荷量(不計不計 空氣阻力和重力，可以認為偏轉(zhuǎn)電場只局限在空氣阻力和重力，可以認為偏轉(zhuǎn)電場只局限在 平行板電容器內(nèi)部，忽略邊緣電場的不均勻平行板電容器內(nèi)部，忽略邊緣電場的不均勻 性性)為了使紙上的字體放大為了使紙上的字體放大10%，請你分析，請你分析 一個可行的方法一個可行的方法。 圖圖168 【精講精析】【精講精析】從偏轉(zhuǎn)極板間射出后，微滴做勻從偏轉(zhuǎn)極板間射出后，微滴做勻 速直線運動，其反向延長線交于極板中點，可速直線運動，其反向延長線交于極板中點，可 求解微滴打到紙上點距原入射方向距離的表達求解微滴打到紙上點距原入射方向距離的表達 式，即可分析得出可行的辦法式，即可分析得出可行的辦法 設帶電微滴的電荷量為設帶電微滴的電荷量為q，進入電場后微滴的豎，進入電場后微滴的豎 直