廣東省廣州市高中物理 第一章 電場 第六節(jié) 示波器的奧秘課件 粵教版選修31

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1、第六節(jié)第六節(jié).示波器的原理示波器的原理-帶電粒子在電場中的加速帶電粒子在電場中的加速 1.如圖所示，在真空中有一對平行金屬板，極板如圖所示，在真空中有一對平行金屬板，極板間的距離為間的距離為d，兩板間加以電壓，兩板間加以電壓U。靠近正極板有?？拷龢O板有一個(gè)質(zhì)量為一個(gè)質(zhì)量為m帶正電荷帶正電荷q的帶電粒子，它在電場力的帶電粒子，它在電場力的作用下，由靜止開始從正極板向負(fù)極板運(yùn)動，的作用下，由靜止開始從正極板向負(fù)極板運(yùn)動，求到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度。（忽略粒子重力）求到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度。（忽略粒子重力）請用兩種方法：請用兩種方法：一一.帶電粒子在電場中的加速原理帶電粒子在電場中的加速原理一一.帶電粒子在

2、電場中的加速原理帶電粒子在電場中的加速原理2若上題中帶電粒子具有水平向右的初速度若上題中帶電粒子具有水平向右的初速度Vo，則，則到達(dá)到達(dá)B板時(shí)速度多大？板時(shí)速度多大？Vo.如圖，帶負(fù)電的小球靜止在水平放置的帶電平行如圖，帶負(fù)電的小球靜止在水平放置的帶電平行板間，距下板板間，距下板h，板間電壓，板間電壓U1，如果兩板間電勢差，如果兩板間電勢差減為減為U2，則小球運(yùn)動到極板上需要多長時(shí)間？，則小球運(yùn)動到極板上需要多長時(shí)間？（板間距離為（板間距離為d）典型情景典型情景h二二.典型例題典型例題【例題【例題1】實(shí)驗(yàn)表明，熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子?！繉?shí)驗(yàn)表明，熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在熾熱金屬絲和金屬板

3、間加以電壓在熾熱金屬絲和金屬板間加以電壓U2500V(如圖如圖)，從熾熱金屬絲發(fā)射出的電子在真空中被加速后，從熾熱金屬絲發(fā)射出的電子在真空中被加速后，從金屬板的小孔穿出。電子穿出后的速度有多大？從金屬板的小孔穿出。電子穿出后的速度有多大？設(shè)電子剛從金屬絲射出時(shí)的速度為零。電子質(zhì)量設(shè)電子剛從金屬絲射出時(shí)的速度為零。電子質(zhì)量m約約0.910-30kg，電子的電荷量，電子的電荷量e1.61019C。二二.典型例題典型例題【例題【例題2】下列粒子從初速度為零的狀態(tài)經(jīng)過加】下列粒子從初速度為零的狀態(tài)經(jīng)過加速電壓為速電壓為U的電場后，哪種粒子的速率最大的電場后，哪種粒子的速率最大 A質(zhì)子質(zhì)子 B氘核氘核

4、C粒子粒子 D鈉離子鈉離子三三.變式練習(xí)變式練習(xí)變式練習(xí)變式練習(xí)1如下圖所示，兩平行金屬板間的距離如下圖所示，兩平行金屬板間的距離為為d，兩板間的電壓為，兩板間的電壓為U，今有一電子從兩板間的，今有一電子從兩板間的O點(diǎn)沿著垂直于板的方向射出沿水平方向到達(dá)點(diǎn)沿著垂直于板的方向射出沿水平方向到達(dá)A點(diǎn)點(diǎn)時(shí)速度為零，若時(shí)速度為零，若OA距離為距離為h，則此電子具有的初，則此電子具有的初動能是動能是 Aedh/U BedhU CUe/（dh） DehU/d 三三.變式練習(xí)變式練習(xí)2.如圖，帶正電的電荷量為如圖，帶正電的電荷量為q、質(zhì)量為、質(zhì)量為m的滑塊，沿的滑塊，沿固定絕緣斜面勻速下滑，現(xiàn)加一個(gè)豎直向上

5、的勻強(qiáng)固定絕緣斜面勻速下滑，現(xiàn)加一個(gè)豎直向上的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度為電場，電場強(qiáng)度為E，且，且qEmg，以下判斷正確，以下判斷正確的是（）的是（）A.物體將沿斜面減速下滑物體將沿斜面減速下滑B.物體將沿斜面加速下滑物體將沿斜面加速下滑C.物體仍保持勻速下滑物體仍保持勻速下滑D.僅當(dāng)僅當(dāng)qE=mg時(shí)，物體繼續(xù)保持勻速下滑時(shí)，物體繼續(xù)保持勻速下滑E+-+v0yL帶電粒子作類平拋運(yùn)動：帶電粒子作類平拋運(yùn)動：在平行于極板的方在平行于極板的方向做勻速直線運(yùn)動：向做勻速直線運(yùn)動： 在垂直于極板的方向做初速為零的勻加速在垂直于極板的方向做初速為零的勻加速直線運(yùn)動：直線運(yùn)動：tvL0221aty mdqUmFa

6、（1）側(cè)向位移：）側(cè)向位移： （偏移量）（偏移量）（2）偏向角：）偏向角：（3）側(cè)向位移與偏向角：）側(cè)向位移與偏向角：2022mdvqULy 20tanmdvqULtan2Ly （4）側(cè)向速度：）側(cè)向速度：0mdvqULvy1 1、電子槍：發(fā)射并加速電子、電子槍：發(fā)射并加速電子2 2、豎直偏轉(zhuǎn)電極：使電子束豎直偏轉(zhuǎn)（加信號電壓）、豎直偏轉(zhuǎn)電極：使電子束豎直偏轉(zhuǎn)（加信號電壓）3 3、水平偏轉(zhuǎn)電極：使電子束水平偏轉(zhuǎn)（加掃描電壓）、水平偏轉(zhuǎn)電極：使電子束水平偏轉(zhuǎn)（加掃描電壓）4 4、熒光屏：顯示圖象、熒光屏：顯示圖象如圖所示，電子在電勢差為如圖所示，電子在電勢差為U1的加速電場中由靜的加速電場中由靜

7、止開始運(yùn)動，然后射入電勢差為止開始運(yùn)動，然后射入電勢差為U2的兩塊平行金的兩塊平行金屬板間的電場中，方向與極板平行，整個(gè)裝置處在屬板間的電場中，方向與極板平行，整個(gè)裝置處在真空中，重力可忽略不計(jì)，在滿足電子能射出平行真空中，重力可忽略不計(jì)，在滿足電子能射出平行板區(qū)的條件下，下述四種情況中，一定能使電子偏板區(qū)的條件下，下述四種情況中，一定能使電子偏轉(zhuǎn)角增大的是：轉(zhuǎn)角增大的是：( )A、U1變大，變大，U2變大變大B、U1變小，變小，U2變大變大C、U1變大，變大，U2變小變小D、U1變小，變小，U2變小變小典型例題典型例題帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)例例0.如圖所示，真空

8、中水平放置的兩個(gè)相同極板如圖所示，真空中水平放置的兩個(gè)相同極板Y和和Y長長為為L，相距，相距d，在兩板間加上可調(diào)偏轉(zhuǎn)電壓，一束質(zhì)量為，在兩板間加上可調(diào)偏轉(zhuǎn)電壓，一束質(zhì)量為m、帶電量為、帶電量為+q的粒子（不計(jì)重力）從兩板左側(cè)中點(diǎn)的粒子（不計(jì)重力）從兩板左側(cè)中點(diǎn)A以初速度以初速度v0沿水平方向射入電場且恰好能穿出，求偏轉(zhuǎn)沿水平方向射入電場且恰好能穿出，求偏轉(zhuǎn)電壓電壓U. 例例1 1：一束：一束電子電子流經(jīng)流經(jīng)U=5000VU=5000V的加速電壓加速的加速電壓加速后，在距兩極板等距處垂直進(jìn)入平行板間的后，在距兩極板等距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場，若兩板間距勻強(qiáng)電場，若兩板間距d=1.0cmd=

9、1.0cm，板長，板長L=5.0cmL=5.0cm，那么，要使電子能從平行板間飛出，那么，要使電子能從平行板間飛出，兩個(gè)極板上最多能加多大電壓？兩個(gè)極板上最多能加多大電壓？一一.典型例題典型例題.臨界電壓臨界電壓2.如圖所示，真空中水平放置的兩個(gè)相同極板如圖所示，真空中水平放置的兩個(gè)相同極板Y和和Y長為長為L，相距相距d，足夠大的豎直屏與兩板右側(cè)相距，足夠大的豎直屏與兩板右側(cè)相距b在兩板間在兩板間加上可調(diào)偏轉(zhuǎn)電壓加上可調(diào)偏轉(zhuǎn)電壓U，一束質(zhì)量為，一束質(zhì)量為m、帶電量為、帶電量為+q的粒子的粒子（不計(jì)重力）從兩板左側(cè)中點(diǎn)（不計(jì)重力）從兩板左側(cè)中點(diǎn)A以初速度以初速度v0沿水平方向射沿水平方向射入電場

10、且能穿出入電場且能穿出 （1）求兩板間所加偏轉(zhuǎn)電壓）求兩板間所加偏轉(zhuǎn)電壓U的范圍；的范圍；（2）求粒子可能到達(dá)屏上區(qū)域的長度）求粒子可能到達(dá)屏上區(qū)域的長度三三.有接收屏的臨界問題有接收屏的臨界問題例例2 2：一帶電粒子以豎直向上的初速度：一帶電粒子以豎直向上的初速度v v自自A A點(diǎn)點(diǎn)進(jìn)入場強(qiáng)為進(jìn)入場強(qiáng)為E E、方向水平向右的勻強(qiáng)電場，粒、方向水平向右的勻強(qiáng)電場，粒子受到的電場力大小等于重力，當(dāng)粒子到達(dá)子受到的電場力大小等于重力，當(dāng)粒子到達(dá)B B點(diǎn)時(shí)，速度大小等于點(diǎn)時(shí)，速度大小等于v v，但方向變?yōu)樗?，求，但方向變?yōu)樗?，求A A、B B之間的電勢差等于多少？從之間的電勢差等于多少？從A A到到B B所經(jīng)歷所經(jīng)歷的時(shí)間為多少？的時(shí)間為多少？v0EAB二二.水平偏轉(zhuǎn)的最高點(diǎn)水平偏轉(zhuǎn)的最高點(diǎn)