选修3-1三维设计-1.6示波器的奥秘(可自主编辑).ppt

如图1－6－1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。,[自读教材·抓基础],第六节 示波器的奥秘,带电粒子的加速,图1－6－1 带电粒子的加速,(1)电场力对它做的功W＝________。,,qU,动能定理,如图1－6－2所示，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？ 提示：带电粒子在电场力作用下不断被加速。,[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(想一想),,图1－6－2,1．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)速直线运动。这种方法适用于匀强电场。,[跟随名师 · 解疑难],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mg≪qE，则可忽略重力的影响。 一般说来：①基本粒子：如电子、质子、α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)。②带电粒子：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确暗示的以外，一般都不能忽略重力。,如图1－6－3所示，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，则关于电子到达Q时的速率与哪些因素有关的下列解释正确的是( ),[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手),,图1－6－3,A．两极板间的距离越大，加速的时间就越长，则获得的速率越大 B．两极板间的距离越小，加速的时间就越短，则获得的速率越小 C．两极板间的距离越小，加速度就越大，则获得的速率越大 D．与两板间的距离无关，仅与加速电压U有关,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________运动，则它在垂直电场线方向上做____________运动，在沿电场线方向上做初速为零的____________运动。,[自读教材·抓基础],带电粒子的偏转,,平抛,匀速直线,匀加速直线,如图1－6－4所示，大量带电粒子，质量不同，带电量相同，以相同的速度垂直电场进入并穿过同一个电容器，它们的运动时间相同吗？运动轨迹相同吗？,[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(想一想),图1－6－4,提示：在水平方向上做匀速运动，由l＝v0t知运动时间相同。不同粒子在沿初速度方向上运动情况相同，在垂直初速度方向上运动情况不同，故它们的运动轨迹不同。,[跟随名师 · 解疑难],(4)若以相同的初动能Ek0进入同一个偏转电场，只要q相同，不论m是否相同，则偏转距离y和偏转角θ相同。 (5)不同的带电粒子经同一加速电场加速后(即加速电压U1相同)，进入同一偏转电场，则偏转距离y和偏转角θ相同。,如图1－6－6所示，电子在电势差为U1的电场中由静止开始加速运动后，垂直射入电势差为U2的偏转电场，整个装置处于真空中。在满足电子能射出偏转电场的条件下，下列情况中一定能使电子偏移量变大的是( ) 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,[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手),,图1－6－6,1．结构图 如图1－6－7所示为示波管的结构图。,[自读教材·抓基础],示波器探秘,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,图1－6－7 示波管,2．原理 (1)发射电子：灯丝通电后给阴极加热，使阴极发射电子。 (2)形成亮斑：电子经过________加速聚焦后形成一很细的电子束射出，电子打在荧光屏上形成一个小亮斑。 (3)控制位置：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_______大小来控制。,电场,电压,1．某次使用示波器时，荧光屏上显示的图象为一竖直线，如图1－6－8所示，此时水平、竖直偏转电极上的电压有什么特点？,[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(想一想),,图1－6－8,提示：水平偏转电极上电压为0，竖直偏转电极上加有变化的电压。,2．(多选)如图1－6－9所示是示波管的简化构造图。它由电子枪、偏转电极、荧光屏组成，我们用Y、Y′表示竖直偏转极板，X、X′表示水平偏转极板，如果在荧光屏上的P点出现亮斑，那么示波管中的( ),,图1－6－9,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 解析：选AC 从右向左看，电子束要打在荧光屏上的右上方，又电子带负电，则X极板、Y极板都应带正电，因此选项A、C正确。,1．(好题共享·选自鲁科版教材) 如图1－6－10所示，一个质子以初速度v0＝5×106 m/s水平射入一个由两块带电的平行金属板组成的区域。两板距离为20 cm，设金属板之间电场是匀强电场，电场强度为3×105 N/C。质子质量m＝1.67×10－27 kg，电荷量q＝1.60×10－19 C。求质子由板上小孔射出时的速度大小。,[典题例析],带电粒子在电场中加速问题,[思路点拨] 带电粒子在电场中运动，电场力做正功，可用动能定理求解。,,图 1－6－10,[答案] 6×106 m/s,(1)加速电场可以是任意电场，对非匀强电场不能用牛顿定律求解。 (2)当带电粒子以一定的初速度进入电场中做减速运动时仍然可以用动能定理分析求解。,[探规寻律],[跟踪演练],1．一束电子流在经U＝5 000 V的加速电场加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图1－6－11所示，若两板间距d＝1.0 cm，板长l＝5.0 cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？,[典题例析],带电粒子在电场中的偏转问题,,图1－6－11,[答案] 400 V,(1)处理此类题目常用的方法是动能定理、运动的合成与分解、牛顿运动定律、运动学公式等。 (2)粒子恰能飞出极板和粒子恰不能飞出极板，对应着同一临界状态，分析时根据题意找出临界状态，由临界状态来确定极值，这是求解极值问题的常用方法。 (3)带电粒子在电场中的偏转在生活中的典型应用是示波管。,[探规寻律],2．(好题共享·选自鲁科版教材) 一平行板电容器中存在匀强电场，电场沿竖直方向。两个比荷(即粒子的电荷量与质量之比)不同的带正电的粒子a和b，从电容器的P点(如图1－6－12所示)以相同的水平速度射入两平行板之间。测得a和b与电容极板的撞击点到入射点之间的水平距离之比为1∶2。若不计重力，则a和b的比荷之比是( ) A．1∶2 B．1∶8 C．2∶1 D．4∶1,[跟踪演练],,图1－6－12,应用·落实体验 (单击进入电子文档),