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1、高中物理第一章电场第六节示波器的奥秘学案粤教版选修3-1第六节示波器的奥秘学习目标重点难点1理解带电粒子在电场中的运动规律，并能分析解决加速和偏转方向的问题2知道示波管的构造和基本原理重点：带电粒子在匀强电场中的运动规律难点：运动电学知识和力学知识综合处理偏转问题一、带电粒子的加速1不计重力，带电粒子q在静电力作用下，由静止开始加速，加速电压为U，则它的末动能为mv2_2不计重力，若带电粒子q以与电场线平行的初速度v0进入匀强电场，则qU_预习交流不计重力，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，qUmv2mv还成立吗？二、带电粒子的偏转设偏转平行导体板长为l，两板间距
2、为d，两板间电压为U2若质量为m、带电荷量为q的带电粒子垂直场强方向以速度v0射入电场，则：粒子将做_，如图所示1粒子在电场中的运动时间为t_2粒子在电场中的侧移距离为yat2_（）2_3粒子偏转的角度tan _三、示波器探秘1构造示波器的核心部件是_（如下图）它主要由_（由发射电子的灯丝和加速电极组成）、_（一对X偏转电极板和一对Y偏转电极板组成）和_组成2原理灯丝被电源加热后，出现_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在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！我的学困点我的学疑点答案：一、1WqU2mv2mv预习交流：答案：成立二、类平
3、抛运动12t23三、1示波管电子枪偏转电极板荧光屏2热电子一、带电粒子在电场中的加速如图为一直线加速器，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？如图所示，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板时的速度，下列解释正确的是（）A两板间距离越大，加速的时间就越长，获得的速率就越大B两板间距离越小，加速度就越大，获得的速度就越大C与两板间距离无关，仅与加速电压U有关D以上解释均不正确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
4、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（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：qUmv2（初速度为零时）；qUmv2mv（初速度不为零时）这种方法既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场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二、带电粒子在电场中的偏转如图所示为汤姆孙当年设计的阴极射线管，在电场作用下由
5、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DE间做什么性质的运动吗？如图所示，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动，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，在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角变大的是（）AU1变大，U2变大BU1变小，U2变大CU1变大，U2变小 DU1变小，U2变小1对粒子偏转角的讨论在图中，设带电粒子质量为m、带电荷量为q，以速度v0垂直于电
6、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tan（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：qU0mv由式得：tan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yat2（）2，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由式可知，粒子从偏转电场中射出时，就好像是从极板间的l/2处沿直线射出一样2示波管的原理（1）如下图所示为示波管的结构图1灯丝2阴极3控制极4第一
7、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（2）原理：灯丝通电后给阴极加热，使阴极发射电子电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1下列粒子从初速度为零的状态经过电压为U的电场加速后，粒子速度最大的是（）A质子（H） B氘核（H）C氦核（He） D钠离子（Na）2如图所示为示波管中电子枪的原理示意图，示波管内被抽成真空，A为发射热电子的阴
8、极，K为接在高电势点的加速阳极，A、K间电压为U电子离开阴极时的速度可以忽略电子经加速后从K的小孔中射出的速度大小为v下面的说法中正确的是（）A如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度变为2vB如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度为C如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为D如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的速度为v3如图所示，两极板与电源相连接，电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场，且恰好从正极板边缘飞出，现在使电子射入速度变为原来的两倍，而电子仍从原来位置射入，且仍从正极板边缘飞出，则两极板间距离应变为原来的
9、（）A2倍 B4倍 C D4两平行金属板间有匀强电场，不同的带电粒子都以垂直于电场线方向飞入该电场，要使这些粒子经过匀强电场后有相同大小的偏转角，则它们应具备的条件是（不计重力作用）（）A有相同的初动能和相同的荷质比B有相同的初动量和相同的荷质比C有相同的初速度和相同的荷质比D只要有相同的荷质比就可以5让质子和氘核的混合物沿与电场垂直的方向进入匀强电场，要使它们最后的偏转角相同，这些粒子进入电场时必须具有相同的（）A初速度 B初动能C加速度 D无法确定提示：用最精炼的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记知识精华技能要领答案：活动与探究1：答案：带电粒子在电场
10、力作用下不断被加速迁移与应用1：C解析：由qUmv2知v，v仅与U有关活动与探究2：答案：类平抛运动迁移与应用2：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电子在加速电场中qU1mv在偏转电场中vyat所以偏转角tan 显然，要使变大，可使U1减小、U2增大，故只有B正确当堂检测答案：1A解析：由qUmv2得v，所以荷质比越大的带电粒子获得的速度越大，故A正确2D解析：由动能定理qUmv2得v，带电粒子的速度v与成正比，与A、K间距离无关，故D正确3C解析：第1次射入时初速度为v0，板间距为d，则有lv0t，dt2可得d，当初速度v2v0时，d，C项正确4C解析：设金属板长为L，两板间电压为U，板间距为d，粒子进入电场时速度为v，在电场中运动时间为t，在离开电场时沿电场线方向上的速度为vy，则vyat所以带电粒子离开电场时与原方向v的夹角，即偏转角，如图所示tan 显然A、B、D项错误，C正确5B解析：带电粒子在电场中发生偏转时，偏转角满足tan ，质子和氘核所带电荷量相同，因此，只要初动能相同，角就相同1
