《高二物理精品学案：1.6 示波器的奥秘1（粤教版选修3-1）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二物理精品学案：1.6 示波器的奥秘1（粤教版选修3-1）（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1.6 示波器的奥秘示波器的奥秘 学案学案 1 1（粤教版选修（粤教版选修 3-13-1）一、带电粒子的加速两平行金属板间的电压为 U，板间是一匀强电场，设有一带正电荷 q、质量为 m 的带 电粒子从正极板开始向负极板运动，由于电场力做_功，带电粒子被_速，根据动能 定理，_等于电场力的功 W，即_WqU，带电粒子到达负极板时的速度 v_.答案 正 加 动能的增量 mv2 122qUm二、带电粒子的偏转 带电粒子的电荷量为 q，质量为 m，以初速度 v0垂直电场线射入两极板间的匀强电 场板长为 l、板间距为 d，两极板间的电势差为 U. 1粒子在 v0的方向上做_直线运动，穿越两极板的时间 t
2、_. 2粒子在垂直于 v0的方向上做初速度为_的_运动，加速度为：a _.Fm粒子离开电场时在电场方向上偏离原射入方向的距离 y at2_.12 3穿出电场时竖直方向上的分速度 vyat_.合速度与水平方向的夹角 tan1tan1_.vyv0答案 1.匀速 2.零 匀加速直线 U 3. U Ulv0qUdmql22dmv2 0qldmv0qldmv2 0 三、示波器探秘 示波器的核心部件是_，它是一种阴极射线管，玻璃管内抽成真空，它采用 _的方式发射电子 答案 示波管 热电子发射一、带电粒子的加速 问题情境 带电粒子在电场中受电场力作用，我们可以利用电场来控制粒子，使它加速或偏转直线加速器就是
3、在真空金属管中加上高频交变电场使带电粒子获得高能的装置(如图1 所示)，它能帮助人们更深入地认识微观世界你知道它的加速原理吗？图 11带电粒子在电场中受哪些力作用？重力可以忽略吗？2带电粒子被加速的原理是什么？3处理带电粒子加速问题的一般方法是什么？答案 1.电场力、重力 因重力远小于电场力所以可以忽略2电场力做正功，粒子动能增加 3动能定理 要点提炼 1带电粒子：质量很小的带电体，如电子、质子、 粒子、离子等，处理问题时它们的 重力通常忽略不计(因重力远小于电场力) 2带电微粒：质量较大的带电体，如液滴、油滴、尘埃、小球等，处理问题时重力不 能忽略 3粒子初速度为零且仅在电场力作用下运动，所
4、以电场力做的正功等于_，即 WqU mv2得 v_.12答案 3.粒子动能的增加量 2qUm问题延伸若用来加速粒子的电场是非匀强电场，粒子获得的末速度仍然是 v吗？2qUm答案 仍然是非匀强电场中电场力做的功仍然是 WqU，所以仍然有 qU mv ，故122 0v(非匀强电场中，WqEd 不能用了)2qUm二、带电粒子的偏转 问题情境 1.带电粒子以初速度为 v0垂直电场方向射入匀强电场，不计重力作用，它的受力有什么特点？2它的运动规律与什么运动相似？3推导粒子离开电场时沿垂直于极板方向的偏移量和偏转的角度答案 1.粒子仅受与 v0垂直的电场力作用 2粒子的运动与平抛运动类似，轨迹为抛物线 3
5、见课本推导过程 要点提炼 1处理方法：应用运动的合成与分解知识分析处理，一般将类平抛运动分解为：沿初 速度方向的_运动和沿电场力方向做初速度为_运动 2基本关系：Error! 3导出关系：(1)粒子在电场中运动的时间 t_.(2)粒子的加速度为 a _.Fm(3)穿出电场时在竖直方向上的位移 y at2_.12 (4)穿出电场时竖直方向上的分速度 vyat _.(5)粒子穿出电场时合速度与水平方向的夹角 tan1tan1_.vyv0 答案 1.匀速直线 初速度为零的匀加速直线3(1) (2) (3)U (4) U (5) Ulv0Uqdmql22dmv2 0qldmv0qldmv2 0 三、示
6、波器探秘示波器的核心部件是示波管，观察示波管的结构，思考示波管中各个组件的作用？ 答案 课本“示波管结构图”中序号 16 为加速系统，其作用是使从阴极出射的电子在电场中加速；7 为竖直偏转系统，其作用是使粒子在竖直方向上偏转；8 是水平偏转系统， 其作用是使粒子在水平方向上偏转；9 是荧光屏，其作用是显示粒子的位置(或图象)例 1 如图 2 所示，在点电荷Q 激发的电场中有 A、B 两点，将质子和 粒子分别从 A 点由静止释放到达 B 点时，它们的速度大小之比为多少？图 2 解析 质子和 粒子都是正离子，从 A 点释放将受电场力作用加速运动到 B 点，设A、B 两点间的电势差为 U，由动能定理
7、有：对质子： mHv qHU，对 粒子：122 Hmv qU.122 所以 .vHvqHmqmH1 42 121答案 12点拨 (1)要知道质子和 粒子是怎样的粒子，qHe，q2e，mHm，m4m；(2)该电场为非匀强电场，带电粒子在 A、B 间的运动为变加速运动，不可能通过力和加速度的途径解出该题，但注意到电场力做功 WqU 这一关系对匀强电场和非匀强电场都适用，因此从能量的角度入手，由动能定理来解该题很方便变式训练 1 如图 3 所示，电子由静止开始从 A 板向 B 板运动，到达 B 板的速度为 v， 保持两板间的电压不变，则( )图 3 A当增大两板间的距离时，速度 v 增大 B当减小两
8、板间的距离时，速度 v 减小 C当减小两板间的距离时，速度 v 不变 D当减小两板间的距离时，电子在两板间运动的时间增大 答案 C解析 由动能定理得 eU mv2.当改变两板间的距离时，U 不变，v 就不变，故 A、B 项12错误，C 项正确；粒子做初速度为零的匀加速直线运动， ， ，即 t，当 d 减小vdtv2dt2dv时，电子在板间运动的时间变小，故 D 选项不正确例 2 一束电子流在经 U5 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 4 所示若两板间距 d1.0 cm，板长 l5.0 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
9、电压？图 4解析 设极板间电压为 U时，电子能飞出平行板间的偏转电场加速过程，由动能定理得：eU mv .122 0进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速运动：lv0t.在垂直于板面的方向做匀加速直线运动，加速度：a ，FmeUdm偏转距离：y at2，来源:W12能飞出的条件为：y .d2解式得：U V400 V.2Ud2l22 5 000 10225 1022 答案 400 V 变式训练 2 试证明：粒子从偏转电场射出时，其速度 v 的反向延长线过水平位移的中 点 答案 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 x ，即粒子从偏转电场射出时，其速度 v
10、 的反向延长线过水平位移的中ytan qUl22dmv2 0dmv2 0qUll2 点，如图所示【即学即练】 1下列粒子从静止状态经过电压为 U 的电场加速后，速度最大的是( ) A质子( H) B氘核( H) C 粒子( He) D钠离子(Na)1 12 14 2答案 A解析 经加速电场加速后的速度为 v ，比荷大的粒子加速后的速度大2qUm2如图 5 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，如图所示，h，此电子具OA有的初动能是( )图 5A. BedUh C. D.edhUeUdheUhd
11、 答案 D 解析 从功能关系方面考虑，电子从 O 点到 A 点，因电场力作用，速度逐渐减小，根据题意和图示判断，电子仅受电场力，不计重力，这样，我们可以用动能定理来研究问题 mv12eUOA.因为 E ，UOAEh，故 mv ，所以 D 正确2 0UdUhd122 0eUhd3有一束正离子，以相同速率从同一位置进入带电平行板电容器的匀强电场中，所有 离子的运动轨迹一样，说明所有离子( ) A具有相同的质量 B具有相同的电荷量 C具有相同的比荷 D属于同一元素的同位素 答案 C解析 轨迹相同说明偏转角相同，tan ，因为速度相同，所以只要电荷的vyvxqUlmdv2 0比荷相同，电荷的运动轨迹就相同，易错之处是只考虑其中一种因素的影响4. 长为 L 的平行金属板电容器，两板间形成匀强电场，一个带电荷量为q，质量为 m 的带电粒子，以初速度 v0紧贴上极板沿垂直于电场线方向射入匀强电场中，刚好从下极板边 缘射出，且射出时速度方向恰好与下板成 30角，如图 6 所示，求匀强电场的场强大小和两 极板间的距离图 6答案 L3mv2 03qL36解析 由题意知 tan v v0vat a qEmt Lv0由得 Emv2 0tan qL将 30代入得：E3mv2 03qL由题意知两板间距离 d 等于竖直方向的偏转量 y，则dy at2()21212qEmLv0将 E 代入得 dL.36
