粵教版物理選修3-1三維設(shè)計 1.6示波器奧秘(可自主編輯)

1、結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁如圖如圖161所示，質(zhì)量為所示，質(zhì)量為m，帶正電，帶正電q的粒子，在電場力作用下由靜止開始從正極的粒子，在電場力作用下由靜止開始從正極板向負(fù)極板運(yùn)動的過程中。板向負(fù)極板運(yùn)動的過程中。自讀教材自讀教材抓基礎(chǔ)抓基礎(chǔ) 第六節(jié)第六節(jié)示波器的奧秘示波器的奧秘帶電粒子的加速帶電粒子的加速圖圖161帶電粒子的加速帶電粒子的加速 結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁(1)電場力對它做的功電場力對它做的功W_。qU動能定理動能定理 結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁如圖如圖162所示，為一直線加速器，原理為在真空金屬所示，為一直線加速器，原理為在真空金屬管中加上高頻交變電場，從而

2、使帶電粒子獲得極高的能量，你管中加上高頻交變電場，從而使帶電粒子獲得極高的能量，你知道它的加速原理嗎？知道它的加速原理嗎？提示：提示：帶電粒子在電場力作用下不斷被加速。帶電粒子在電場力作用下不斷被加速。學(xué)后自檢學(xué)后自檢(想一想想一想) 圖圖162 結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁1帶電粒子在電場中的加速問題，主要有以下兩種處理帶電粒子在電場中的加速問題，主要有以下兩種處理方法方法(1)力和運(yùn)動關(guān)系力和運(yùn)動關(guān)系牛頓第二定律：帶電粒子沿與電場牛頓第二定律：帶電粒子沿與電場線平行的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場，受到的電場力與運(yùn)動方向在同一線平行的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場，受到的電場力與運(yùn)動方向在同一直線上，做勻加直線

3、上，做勻加(減減)速直線運(yùn)動。這種方法適用于勻強(qiáng)電場。速直線運(yùn)動。這種方法適用于勻強(qiáng)電場。 跟隨名師跟隨名師 解疑難解疑難 結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁2帶電粒子的重力是否忽略的問題帶電粒子的重力是否忽略的問題若所討論的問題中，帶電粒子受到的重力遠(yuǎn)小于電場力，若所討論的問題中，帶電粒子受到的重力遠(yuǎn)小于電場力，即即mgqE，則可忽略重力的影響。，則可忽略重力的影響。一般說來：一般說來：基本粒子：如電子、質(zhì)子、基本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子等除有說粒子等除有說明或明確暗示以外，一般都不考慮重力明或明確暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量但并不忽略質(zhì)量)。

4、帶電粒子：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有明確帶電粒子：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有明確暗示的以外，一般都不能忽略重力。暗示的以外，一般都不能忽略重力。結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁如圖如圖163所示，在所示，在P板附近有一電子由靜止開始向板附近有一電子由靜止開始向Q板板運(yùn)動，則關(guān)于電子到達(dá)運(yùn)動，則關(guān)于電子到達(dá)Q時的速率與哪些因素有關(guān)的下列解釋時的速率與哪些因素有關(guān)的下列解釋正確的是正確的是()學(xué)后自檢學(xué)后自檢(小試身手小試身手) 圖圖163 結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁A兩極板間的距離越大，加速的時間就越長，則獲得的兩極板間的距離越大，加速的時間就越長，則獲得的

5、速率越大速率越大B兩極板間的距離越小，加速的時間就越短，則獲得的兩極板間的距離越小，加速的時間就越短，則獲得的速率越小速率越小C兩極板間的距離越小，加速度就越大，則獲得的速率兩極板間的距離越小，加速度就越大，則獲得的速率越大越大D與兩板間的距離無關(guān)，僅與加速電壓與兩板間的距離無關(guān)，僅與加速電壓U有關(guān)有關(guān)結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁帶電粒子的初速度與電場方向垂直，粒子的運(yùn)動類似物體帶電粒子的初速度與電場方向垂直，粒子的運(yùn)動類似物體的的_運(yùn)動，則它在垂直電場線方向上做運(yùn)動，則它在垂直電場線方向上做_運(yùn)運(yùn)動，在沿電場線方向上做初速為零的動，在沿電場線方向上做初

6、速為零的_運(yùn)動。運(yùn)動。自讀教材自讀教材抓基礎(chǔ)抓基礎(chǔ) 帶電粒子的偏轉(zhuǎn)帶電粒子的偏轉(zhuǎn)平拋平拋勻速直線勻速直線勻加速直線勻加速直線結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁如圖如圖164所示，大量帶電粒子，質(zhì)量不同，帶電量相所示，大量帶電粒子，質(zhì)量不同，帶電量相同，以相同的速度垂直電場進(jìn)入并穿過同一個電容器，它們的同，以相同的速度垂直電場進(jìn)入并穿過同一個電容器，它們的運(yùn)動時間相同嗎？運(yùn)動軌跡相同嗎？運(yùn)動時間相同嗎？運(yùn)動軌跡相同嗎？學(xué)后自檢學(xué)后自檢(想一想想一想) 圖圖164 結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁提示：提示：在水平方向上做勻速運(yùn)動，由在水平方向上做勻速運(yùn)動，由lv0t知運(yùn)動時間相知運(yùn)動時間相同。

7、不同粒子在沿初速度方向上運(yùn)動情況相同，在垂直初速度同。不同粒子在沿初速度方向上運(yùn)動情況相同，在垂直初速度方向上運(yùn)動情況不同，故它們的運(yùn)動軌跡不同。方向上運(yùn)動情況不同，故它們的運(yùn)動軌跡不同。 結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁跟隨名師跟隨名師 解疑難解疑難 結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁(4)若以相同的初動能若以相同的初動能Ek0進(jìn)入同一個偏轉(zhuǎn)電場，只要進(jìn)入同一個偏轉(zhuǎn)電場，只要q相相同，不論同，不論m是否相同，則偏轉(zhuǎn)距離是否相同，則偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角和偏轉(zhuǎn)角相同。相同。(5)不同的帶電粒子經(jīng)同一加速電場加速后不同的帶電粒子經(jīng)

8、同一加速電場加速后(即加速電壓即加速電壓U1相同相同)，進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場，則偏轉(zhuǎn)距離，進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場，則偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角和偏轉(zhuǎn)角相同。相同。結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁如圖如圖166所示，電子在電勢差為所示，電子在電勢差為U1的電場中由靜止開的電場中由靜止開始加速運(yùn)動后，垂直射入電勢差為始加速運(yùn)動后，垂直射入電勢差為U2的偏轉(zhuǎn)電場，整個裝置處的偏轉(zhuǎn)電場，整個裝置處于真空中。在滿足電子能射出偏轉(zhuǎn)電場的條件下，下列情況中于真空中。在滿足電子能射出偏轉(zhuǎn)電場的條件下，下列情況中一定能使電子偏移量變大的是一定能使電子偏移量變大的是()AU1變大、變大、U2變大變大BU1變小、變小、U2變大變大

9、CU1變大、變大、U2變小變小 DU1變小、變小、U2變小變小學(xué)后自檢學(xué)后自檢(小試身手小試身手) 圖圖166 結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁1結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖如圖如圖167所示為示波管的結(jié)構(gòu)圖。所示為示波管的結(jié)構(gòu)圖。自讀教材自讀教材抓基礎(chǔ)抓基礎(chǔ) 示波器探秘示波器探秘結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁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.豎直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)豎直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)8.水平偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)水平偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)9.熒光屏熒光屏圖圖167示波管示波管 結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁2原理原理(1)發(fā)射電子：燈絲通電后

10、給陰極加熱，使陰極發(fā)射電發(fā)射電子：燈絲通電后給陰極加熱，使陰極發(fā)射電子。子。(2)形成亮斑：電子經(jīng)過形成亮斑：電子經(jīng)過_加速聚焦后形成一很細(xì)加速聚焦后形成一很細(xì)的電子束射出，電子打在熒光屏上形成一個小亮斑。的電子束射出，電子打在熒光屏上形成一個小亮斑。(3)控制位置：亮斑在熒光屏上的位置可以通過調(diào)節(jié)豎直控制位置：亮斑在熒光屏上的位置可以通過調(diào)節(jié)豎直偏轉(zhuǎn)極與水平偏轉(zhuǎn)極上的偏轉(zhuǎn)極與水平偏轉(zhuǎn)極上的_大小來控制。大小來控制。電場電場電壓電壓結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁1某次使用示波器時，熒光屏上顯示某次使用示波器時，熒光屏上顯示的圖象為一豎直線，如圖的圖象為一豎直線，如圖168所示，此所示，此時

11、水平、豎直偏轉(zhuǎn)電極上的電壓有什么特時水平、豎直偏轉(zhuǎn)電極上的電壓有什么特點(diǎn)？點(diǎn)？學(xué)后自檢學(xué)后自檢(想一想想一想) 圖圖168 提示：提示：水平偏轉(zhuǎn)電極上電壓為水平偏轉(zhuǎn)電極上電壓為0，豎直偏轉(zhuǎn)電極上加有變，豎直偏轉(zhuǎn)電極上加有變化的電壓?；碾妷?。結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁2(多選多選)如圖如圖169所示是示波管的簡化構(gòu)造圖。它由所示是示波管的簡化構(gòu)造圖。它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極、熒光屏組成，我們用電子槍、偏轉(zhuǎn)電極、熒光屏組成，我們用Y、Y表示豎直偏表示豎直偏轉(zhuǎn)極板，轉(zhuǎn)極板，X、X表示水平偏轉(zhuǎn)極板，如果在熒光屏上的表示水平偏轉(zhuǎn)極板，如果在熒光屏上的P點(diǎn)出點(diǎn)出現(xiàn)亮斑，那么示波管中的現(xiàn)亮斑，那么示波

12、管中的()圖圖169 結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁A極板極板X應(yīng)帶正電應(yīng)帶正電 B極板極板X應(yīng)帶正電應(yīng)帶正電C極板極板Y應(yīng)帶正電應(yīng)帶正電 D極板極板Y應(yīng)帶正電應(yīng)帶正電解析：解析：選選AC從右向左看，電子束要打在熒光屏上的右從右向左看，電子束要打在熒光屏上的右上方，又電子帶負(fù)電，則上方，又電子帶負(fù)電，則X極板、極板、Y極板都應(yīng)帶正電，因此選極板都應(yīng)帶正電，因此選項項A、C正確。正確。結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁1(好題共享好題共享選自魯科版教材選自魯科版教材)如圖如圖1610所示，一個質(zhì)子以初速度所示，一個質(zhì)子以初速度v05106 m/s水水平射入一個由兩塊帶電的平行金屬板組成的區(qū)域

13、。兩板距離為平射入一個由兩塊帶電的平行金屬板組成的區(qū)域。兩板距離為20 cm，設(shè)金屬板之間電場是勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度為，設(shè)金屬板之間電場是勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度為3105 N/C。質(zhì)子質(zhì)量。質(zhì)子質(zhì)量m1.671027 kg，電荷量，電荷量q1.601019 C。求質(zhì)子由板上小孔射出時的速度大小。求質(zhì)子由板上小孔射出時的速度大小。典題例析典題例析 帶電粒子在電場中加速問題帶電粒子在電場中加速問題結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥帶電粒子在電場中運(yùn)動，電場力做正功，可帶電粒子在電場中運(yùn)動，電場力做正功，可用動能定理求解。用動能定理求解。圖圖 1610 結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁結(jié)

14、結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁答案答案6106 m/s結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁(1)加速電場可以是任意電場，對非勻強(qiáng)電場不能用牛頓加速電場可以是任意電場，對非勻強(qiáng)電場不能用牛頓定律求解。定律求解。(2)當(dāng)帶電粒子以一定的初速度進(jìn)入電場中做減速運(yùn)動時當(dāng)帶電粒子以一定的初速度進(jìn)入電場中做減速運(yùn)動時仍然可以用動能定理分析求解。仍然可以用動能定理分析求解。探規(guī)尋律探規(guī)尋律 結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁跟蹤演練跟蹤演練 結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁1一束電子流在經(jīng)一束電子流在經(jīng)U5 000 V的加速電場加速后，在距的加速電場加速后，在距兩極板等距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場，如圖

15、兩極板等距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場，如圖1611所所示，若兩板間距示，若兩板間距d1.0 cm，板長，板長l5.0 cm，那么，要使電子，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？能從平行板間飛出，兩個極板上最多能加多大電壓？典題例析典題例析 帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題圖圖1611 結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁答案答案400 V結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁(1)處理此類題目常用的方法是動能定理、運(yùn)動的合成與處理此類題目常用的方法是動能定理、運(yùn)動的合成與分解、牛頓運(yùn)動定

16、律、運(yùn)動學(xué)公式等。分解、牛頓運(yùn)動定律、運(yùn)動學(xué)公式等。(2)粒子恰能飛出極板和粒子恰不能飛出極板，對應(yīng)著同粒子恰能飛出極板和粒子恰不能飛出極板，對應(yīng)著同一臨界狀態(tài)，分析時根據(jù)題意找出臨界狀態(tài)，由臨界狀態(tài)來確一臨界狀態(tài)，分析時根據(jù)題意找出臨界狀態(tài)，由臨界狀態(tài)來確定極值，這是求解極值問題的常用方法。定極值，這是求解極值問題的常用方法。(3)帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)在生活中的典型應(yīng)用是示波帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)在生活中的典型應(yīng)用是示波管。管。探規(guī)尋律探規(guī)尋律 結(jié)結(jié) 束束首 頁末 頁上一頁下一頁2(好題共享好題共享選自魯科版教材選自魯科版教材)一平行板電容器中存在勻強(qiáng)電場，電場沿豎直方向。兩個一平行板電容器中存在勻強(qiáng)電場，電場沿豎直方向。兩個比荷比荷(即粒子的電荷量與質(zhì)量之比即粒子的電荷量與質(zhì)量之比)不同的帶正電的粒子不同的帶正電的粒子a和和b，從電容