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1、触类旁通合作探究自主预习 第六节第六节 示波器的奥秘示波器的奥秘 触类旁通合作探究自主预习 目标导航预习导引 触类旁通合作探究自主预习 目标导航预习导引一二三 一、带电粒子的一、带电粒子的加速加速 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 触类旁通合作探究自主预习 目标导航预习导引一二三 二、带电粒子的偏转二、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. 触类旁通合作探究自主预习 目标导航预习导引一二三 三
2、、示波器探秘三、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(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. 触类旁通合作探究自主预习 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)
3、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. 触类旁通合作探究自主预习 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 mgqE,则可忽略重力的影响. 一般说来:基本粒子:如电子、质子、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).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. 触类旁通合作探究自主预习 一二知识精要思考探究典题例解迁移应用
4、 下图为一直线加速器,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. 触类旁通合作探究自主预习 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,OA=h,此电子具有的初动能是( ) 触类旁通合作探究自主预习 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 触类旁通合作探究自
5、主预习 一二知识精要思考探究典题例解迁移应用 (多选)如图所示,A、B两点固定两个等量正点电荷,在A、B连线 的中点C处放一点电荷(不计重力).若给该点电荷一个初速度v0,v0方 向与AB连线垂直,则该点电荷可能的运动情况是( ) A.往复直线运动 B.匀变速直线运动 C.加速度不断减小,速度不断增大的直线运动 D.加速度先增大后减小,速度不断增大的直线运动 答案:AD 解析:AB中垂线上电场线的分布:方向是从C点沿中垂线向两侧, 电场强度大小是先增大,后减小,在C点为零,无穷远为零,若在中点C 处放入的是负电荷,电荷做往复直线运动,则选A;若在中点C处放入 的是正电荷,给它初速度,将沿两电荷
6、的中轴线运动,做加速度先增 大后减小,速度不断增大的直线运动,则选D. 触类旁通合作探究自主预习 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, 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 触类旁通合作探究自主预习 一二知识精要思考探究典题例解迁移应用 由式可知,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
7、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. 触类旁通合作探究自主预习 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 触类旁通合作探究自主预习 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
8、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. 触类旁通合作探究自主预习 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D
9、E 间做什么性质的运动吗? 答案：类平抛运动 触类旁通合作探究自主预习 一二知识精要思考探究典题例解迁移应用 【例2】 (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0T时间内运动的描述,正确的是( ) 触类旁通合作探究自主预习 一二知识精要思考探究典题例解迁移应用 答案：BC 触类旁通合作探究自主预习 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
10、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 ( ) 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 触类旁通合作探究自主预习 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. 触类旁通合作探究自主预习 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
11、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. 触类旁通合作探究自主预习 知识链接案例探究类题试解 如图所示,在xOy平面内,有沿y轴负方向的匀强电场,电场强度大 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: (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。 触类旁通合作探究自主预习 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
12、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 触类旁通合作探究自主预习 知识链接案例探究类题试解 触类旁通合作探究自主预习 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( ) 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 触类旁通合作探究自主预习 知识链接案例探究类题试解 答案：B 触类旁通合作探究自主预习 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 (n1),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: (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. 触类旁通合作探究自主预习 知识链接案例探究类题试解