高中物理 第一章 電場 第6節(jié) 示波器的奧秘課件 粵教版選修31

第六節(jié)示波器的奧秘第六節(jié)示波器的奧秘1帶電粒子的加速(1)基本粒子的受力特點：對于質(zhì)量很小的基本粒子，如電子、質(zhì)子等，由于在電場中受到的靜電力遠_重力，重力一般可以_(2)初速度為零的帶電粒子(質(zhì)量為 m，電量為 q)，經(jīng)過電勢差為 U 的電場加速后，根據(jù)動能定理有 qU_，則速度 v_.大于忽略 2帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)(1)進入電場的方式：以初速度 v0_電場線方向進入勻強電場(2)運動特點與規(guī)律：沿初速度方向做_運動，x_；沿電場力方向做_運動加速度 a_.速度 vy_.位移 y_.垂直 勻速直線 v0t 初速度為零的勻加速at 3示波器的核心部件是示波管，示波管的原理圖如圖 16 1 所 示 ， 示 波 管 主 要 由 _ 、 _ 和_三部分組成圖 161電子槍 偏轉(zhuǎn)電極 熒光屏 4如圖 162 所示，在點電荷Q 的電場中，一帶電量為q 的粒子以與電場線方向相同的初速度 v0 進入電場，關(guān)于粒子的運動描述正確的是()圖 162A沿電場線 QP 做勻加速直線運動B沿電場線 QP 做變減速直線運動C沿電場線 QP 做勻速直線運動D會偏離電場線 QP 做曲線運動 解析：電場力與速度方向在同一直線上，不可能做曲線運動，D錯；電場力不為零，且大小變化，A、C錯 答案： B 知識點 1帶電粒子的加速1帶電粒子在靜電力的作用下，若由靜止開始加速，則動能定理的表達式：qU_.若帶電粒子以初速度 v0 沿電場 線 進 入 電 場 運 動 ， 則 動 能 定 理 表 達 式 ： qU _.2如圖 163 所示，在點電荷Q 的電場中有 A、B 兩點，將質(zhì)子和粒子(q2 q 質(zhì)，m4 m 質(zhì) )分別從 A 點由靜止釋放，到達 B 點則電場力對質(zhì)子和粒子所做的功之比為：_ ； 質(zhì) 子 和 粒 子 到 達 B 點時的速度大小之比是_，你選擇的方法是_此種情形能用 vat 求速度嗎？_.圖 1631 2 動能定理 不能1帶電粒子的受力分析(1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子等除有說明或明確的暗示以外，一般因受到的重力遠遠小于電場力，重力可忽略(但質(zhì)量不能忽略)(2)帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有明確的暗示以外，一般重力都必須考慮2運動特點分析帶電粒子沿電場線平行的方向進入勻強電場，受到的電場力與運動方向在同一直線上，粒子做勻加(減)速直線運動若電場是非勻強電場，粒子做變加速運動3處理方法： 可以用動力學規(guī)律和動能定理兩種方法進行分析其比較如下：(1)動能定理：可以是勻強電場，也可以是非勻強電場；電場力所做功 W qU 與電場力是恒力還是變力無關(guān)(2)應用牛頓第二定律結(jié)合勻變速直線運動公式求解加速問題，電場必須是勻強電場，電場力必須是恒力【例 1】(雙選)如圖 164 所示，在 P 板附近有一電子由靜止開始向 Q 板運動，則關(guān)于電子在兩板間的運動情況，下列敘述正確的是()圖 164A兩板間距越大，加速的時間越長B兩板間距離越小，電子到達 Q 板時的速度就越大C電子到達 Q 板時的速度與板間距離無關(guān)，僅與加速電壓有關(guān)D電子的加速度和到達 Q 板時的速度與板間距離無關(guān)答案：AC【觸類旁通】1如圖 165 是示波管中電子槍的原理示意圖，示波管內(nèi)被抽成真空，A 為發(fā)射熱電子的陰極，K 為接在高電勢點的加速陽極，A、K 間電壓為 U.電子離開陰極時的速度可以忽略電子經(jīng)加速后從 K 的小孔中射出的速度大小為 v.下面的說法中正確的是()圖 165A如果 A、K 間距離減半而電壓仍為 U 不變，則電子離開 K 時的速度變?yōu)?2vB如果 A、K 間距離減半而電壓仍為 U 不變，則電子離開 K 時的速度變?yōu)関2C如果 A、K 間距離保持不變而電壓減半，則電子離開 K時的速度變?yōu)関2D如果 A、K 間距離保持不變而電壓減半，則電子離開 K時的速度變?yōu)榇鸢福篋知識點 2 帶電粒子的偏轉(zhuǎn)1帶電粒子(不計重力)以速度 v0 垂直于電場線方向飛入兩帶電平行板產(chǎn)生的勻強電場時，受到恒定的電場力作用而做速度 變 化 _ 的 曲 線 運 動 ； 粒 子 沿 初 速 度 方 向 做_ 運 動 ， 沿 電 場 方 向 做 初 速 度 為 _ 的_運動2設帶電粒子的質(zhì)量為 m.帶電量為 q，板間距離為 d，電壓為 U，極板長度為 l，則粒子在電場中運動時的加速度 a_，電場中運動的時間 t_，離開電場的偏轉(zhuǎn)量 y_，偏轉(zhuǎn)角 tan _.均勻 勻速直線 零 勻加速直線 (1)沿初速度方向做勻速直線運動，運動時間：t .，vyat.1模型特點(1)帶電粒子初速度 v0 方向與電場線方向垂直(2)受到恒定的電場力作用(限于勻強電場)2相關(guān)規(guī)律分析lv0(2)沿電場強度方向做初速度為零的勻加速直線運動：qUmda3對粒子偏轉(zhuǎn)角的討論如圖 166 所示，設帶電粒子質(zhì)量為 m、帶電荷量為 q，以速度 v0 垂直于電場線射入勻強偏轉(zhuǎn)電場，偏轉(zhuǎn)電壓為 U1.圖 166【例 2】如圖 167 所示，質(zhì)量相同的兩個帶電粒子 P、Q 以相同的速度沿垂直于電場方向射入兩平行板間的勻強電場中，P 從兩極板正中央射入，Q 從下極板邊緣處射入，它們最后打在同一點(重力不計)，則從開始射入到打到上板的過程中()A它們運動的時間 tQtPB它們運動的加速度 aQaPC它們所帶的電荷量之比 qP qQ1 2D它們的動能增加量之比EkP EkQ1 2圖 167答案：C【觸類旁通】2(雙選)三個粒子在同一點沿同一方向同時垂直飛入偏轉(zhuǎn)電場，出現(xiàn)了如圖 168 所示的運動軌跡，由此可判斷()A在 b 飛離電場的同時，a 剛好打在負極板上Bb 和 c 同時飛離電場C進入電場時，a、b 的速度一樣大D動能的增加值 c 最小，a 和 b 一樣大圖 168AD1帶電粒子先加速后偏轉(zhuǎn)(1)分析帶電粒子在電場中的運動問題通常用力和運動的關(guān)系或功能關(guān)系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、方便，不易出錯(2)帶電粒子被加速，在勻強電場中做勻加速直線運動，在非勻強電場中做變速運動，解決問題的方法是利用動能定理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，但只能求出速度的大小，不能求出速度的方向，涉及方向問題時，必須采用運動分解的方法(3)對帶電粒子的偏轉(zhuǎn)問題要特別注意分析粒子的重力是否可以忽略，當重力不可以忽略且電場力的方向與重力方向在一條直線上時，a|mgqE|m(電場力的方向與重力反向)，或a qEmgm(電場力的方向與重力同向)，粒子的運動性質(zhì)、求解問題的思路方法與不受重力時相同(4)處理問題時對帶電粒子進行受力分析運動特點分析，同時對力做功情況分析是選擇規(guī)律、正確解題的關(guān)鍵【例 3】一束電子流在經(jīng) U5 000 V 的加速電壓加速后，在距兩極板等距離處垂直進圖 169入平行板間的勻強電場，如圖 169 所示若兩板間距d1.0 cm，板長 l5.0 cm，那么要使電子能從平行板間飛出，兩個極板上最大能加多大電壓？C使 U2 變?yōu)樵瓉淼?倍D使 U2 變?yōu)樵瓉淼?倍【觸類旁通】3如圖 1610 所示，靜止的電子在加速電壓為 U1 的電場的作用下從 O 經(jīng) P 板的小孔射出，又垂直進入平行金屬板間的電場，在偏轉(zhuǎn)電壓 U2 的作用下偏轉(zhuǎn)一段距離現(xiàn)使 U1 加倍，要想使電子的運動軌跡不發(fā)生變化，應該()A使 U2 加倍B使 U2 變?yōu)樵瓉淼?4 倍 1 5 1 2圖 1610解析：要使電子軌跡不變，則應使電子進入偏轉(zhuǎn)電場后，任一水平位移 x 所對應的偏轉(zhuǎn)量 y 保持不變，則有答案：A2帶電體在電場中的運動(1) 帶電體在電場中的運動問題，務必要考慮重力作用，同時要準確進行受力分析(2)方法一：利用力和運動的關(guān)系，即牛頓運動定律和勻變速直線運動規(guī)律的結(jié)合但必須注意此方法只適應于合外力為恒力的情形(3)方法二：利用功能關(guān)系，即動能定理此方法無論合外力是恒力還是變力，運動軌跡是直線還是曲線，均可采用必須注意重力做功與電場力做功的特點變?yōu)樵瓉淼?，求此電場的場強大小和方向【例 4】如圖 1611 所示，在距地面一定高度的位置以初速度 v0 向右水平拋出一個質(zhì)量為 m、電荷量為 q 的帶負電小球，小球的落地點與拋出點之間有一段相應的水平距離(水平射程)若在空間上加一豎直方向的勻強電場，使小球的水平射程12圖 1611【觸類旁通】4(雙選)如圖 1612 所示，有三個質(zhì)量相等分別帶正電、負電和不帶電的小球，從平行板電場中的 P 點以相同的水平初速度垂直于 E 進入電場，它們分別落到 A、B、C 三點，則可判斷()圖 1612A落到 A 點的小球帶正電，落到 B 點的小球不帶電B三小球在電場中運動時間相等C三小球到達正極板時的動能關(guān)系是：EkAEkBEkCD三小球在電場中運動的加速度關(guān)系是：aCaBaA答案：AD