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1、2 2、5 5 探究电子束探究电子束在示波管中的运动在示波管中的运动赵湾中学赵湾中学赵湾中学赵湾中学 江高才江高才江高才江高才示波管的原理示波管的原理图、动力学方法：、动力学方法： 一、带电粒子在电场中的加速一、带电粒子在电场中的加速A AB BU Ud dE E+F Fv由牛顿第二定律：由牛顿第二定律：由运动学公式：由运动学公式：vt2-v02=2as初速度初速度不不为零为零呢？呢？只适用于只适用于匀强电场匀强电场2 2、动能定理：、动能定理： A AB BU Ud dE E+v也适用于也适用于非非匀强电场匀强电场一、带电粒子在电场中的加速一、带电粒子在电场中的加速初速度初速度不不为零为零呢
2、？呢？ ld+- - - - - - - - - - - + + + + + + + + + Uv0q、m二、带电粒子在电场中的偏转二、带电粒子在电场中的偏转 ld+- - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + +U/v0q、mF+vv0vyy偏转角偏转角侧移侧移二、带电粒子在电场中的偏转二、带电粒子在电场中的偏转类平抛运动类平抛运动二、带电粒子在电场中的偏转二、带电粒子在电场中的偏转平行平行E的方向：的方向：垂直垂直E的方向的方向：做匀速直线运动做匀速直线运动加速度：加速度：垂直垂直E方向：方向：合速度：合速度：速度偏向角速度偏向角偏转位移：偏转位移：+
3、-vv0vy+_UU/v0 L L-qm三、三、 加速和偏转一体加速和偏转一体y四、带电粒子离开电场后的运动四、带电粒子离开电场后的运动+LL/UU/y / =?类平抛运动中，逆着出射方向看，类平抛运动中，逆着出射方向看，粒子好像从初速度所在直线粒子好像从初速度所在直线沿直线中点射出沿直线中点射出。试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时就好象是从初速度所在直线的就好象是从初速度所在直线的就好象是从初速度所在直线的就好象是从初速度所在直线的中点沿直线中点沿直线
4、中点沿直线中点沿直线离开电离开电离开电离开电场的。场的。场的。场的。 例与练例与练x五、示波管的原理五、示波管的原理产生产生高速高速飞飞行的行的电子束电子束待显示待显示的的电压信号电压信号锯齿形锯齿形扫扫描电压描电压使电子沿使电子沿Y Y方向方向偏移偏移使电子沿使电子沿x x方向方向偏移偏移一、带电粒子加速一、带电粒子加速二、二、带电粒子偏转带电粒子偏转动力学角度分析动力学角度分析-匀强电场匀强电场做功和能量的角度分析做功和能量的角度分析-任意电场任意电场类平抛运动类平抛运动的分析方法的分析方法垂直电场方向上：垂直电场方向上：做匀速直线运做匀速直线运动动平行电场方向上做：平行电场方向上做：初速
5、度为零初速度为零的匀加速运动的匀加速运动小结：一一.带电粒子的运动轨迹分析带电粒子的运动轨迹分析1.1.如图所示如图所示如图所示如图所示. .虚线表示真空中有一点电荷虚线表示真空中有一点电荷虚线表示真空中有一点电荷虚线表示真空中有一点电荷QQ的电场中的的电场中的的电场中的的电场中的两个等势面两个等势面两个等势面两个等势面, ,实线表示一个带负电荷实线表示一个带负电荷实线表示一个带负电荷实线表示一个带负电荷q q的运动轨迹的运动轨迹的运动轨迹的运动轨迹, ,不考不考不考不考虑粒子重力虑粒子重力虑粒子重力虑粒子重力, ,试判断试判断试判断试判断: :(1)Q(1)Q带什么电带什么电带什么电带什么电
6、. . (2)A,B,C(2)A,B,C点电势大小关系点电势大小关系点电势大小关系点电势大小关系(3)(3)该粒子在该粒子在该粒子在该粒子在A,B,CA,B,C三点动能的大小关系三点动能的大小关系三点动能的大小关系三点动能的大小关系(4)(4)该粒子在该粒子在该粒子在该粒子在A,B,CA,B,C三点电势能的大小关系三点电势能的大小关系三点电势能的大小关系三点电势能的大小关系QQA AB BC Cv v2.2.如图所示如图所示如图所示如图所示, ,实线表示某一电场的电场线实线表示某一电场的电场线实线表示某一电场的电场线实线表示某一电场的电场线, ,在电场力作用在电场力作用在电场力作用在电场力作用
7、下一带电粒子下一带电粒子下一带电粒子下一带电粒子( (不计重力不计重力不计重力不计重力), ),经经经经A A点飞向点飞向点飞向点飞向B B点点点点, ,轨迹如图中虚轨迹如图中虚轨迹如图中虚轨迹如图中虚线所示线所示线所示线所示. .试判断试判断试判断试判断: :(1)(1)粒子带什么电粒子带什么电粒子带什么电粒子带什么电? ?(2)(2)粒子在粒子在粒子在粒子在_点点点点, ,加速度较大加速度较大加速度较大加速度较大. .(3)(3)粒子在粒子在粒子在粒子在_点点点点, ,动能较大动能较大动能较大动能较大. .(4)(4)粒子在粒子在粒子在粒子在_点点点点, ,电势能较大电势能较大电势能较大电
8、势能较大. .(5)(5)粒子在粒子在粒子在粒子在_点点点点, ,电势较高电势较高电势较高电势较高. .A AB B曲线运动的轨迹夹在力与速度之间曲线运动的轨迹夹在力与速度之间一一.带电粒子的运动轨迹分析带电粒子的运动轨迹分析二二.带电粒子在匀强电场中的平衡带电粒子在匀强电场中的平衡1.1.平行电极板水平放置平行电极板水平放置平行电极板水平放置平行电极板水平放置, ,如图所示如图所示如图所示如图所示, ,有一质量为有一质量为有一质量为有一质量为mm的带的带的带的带电油滴电油滴电油滴电油滴, ,放在两极板之间恰好保持静止放在两极板之间恰好保持静止放在两极板之间恰好保持静止放在两极板之间恰好保持静
9、止, ,已知两极板电已知两极板电已知两极板电已知两极板电势差为势差为势差为势差为U,U,间距为间距为间距为间距为d.d.则则则则: :A.A.油滴带正电油滴带正电油滴带正电油滴带正电, ,电量为电量为电量为电量为mgU/dmgU/dB.B.油滴带正电油滴带正电油滴带正电油滴带正电, ,电量为电量为电量为电量为mgd/Umgd/UC.C.油滴带负电油滴带负电油滴带负电油滴带负电, ,电量为电量为电量为电量为mgd/Umgd/UD.D.油滴带负电油滴带负电油滴带负电油滴带负电, ,电量为电量为电量为电量为mgU/dmgU/dC2.2.如图所示如图所示如图所示如图所示, ,平行板间形成匀强电场平行板
10、间形成匀强电场平行板间形成匀强电场平行板间形成匀强电场, ,板间距为板间距为板间距为板间距为d,d,一带负一带负一带负一带负电的粒子从上板边缘射入电的粒子从上板边缘射入电的粒子从上板边缘射入电的粒子从上板边缘射入, ,沿直线从下板边缘射出沿直线从下板边缘射出沿直线从下板边缘射出沿直线从下板边缘射出, ,粒子粒子粒子粒子质量为质量为质量为质量为m,m,电量为电量为电量为电量为q,q,下列说法正确的是下列说法正确的是下列说法正确的是下列说法正确的是: :A.A.粒子加速度为零粒子加速度为零粒子加速度为零粒子加速度为零. . B.B.粒子的电势能减少了粒子的电势能减少了粒子的电势能减少了粒子的电势能
11、减少了mgdmgdC.C.两极板间的电势差为两极板间的电势差为两极板间的电势差为两极板间的电势差为mgd/q mgd/q D.MD.M板比板比板比板比N N板电势高板电势高板电势高板电势高MMN Nv vACD三三.带电粒子在电场中的加速运动带电粒子在电场中的加速运动1.1.一质量为一质量为一质量为一质量为m,m,所带电荷量为所带电荷量为所带电荷量为所带电荷量为-q-q的粒子以速度的粒子以速度的粒子以速度的粒子以速度v v0 0射入两射入两射入两射入两带电平行极板间带电平行极板间带电平行极板间带电平行极板间, ,如图所示如图所示如图所示如图所示, ,已知两极板间的电势差为已知两极板间的电势差为
12、已知两极板间的电势差为已知两极板间的电势差为U,U,距离为距离为距离为距离为d,d,不计重力不计重力不计重力不计重力, ,则粒子穿出电场时的速度为则粒子穿出电场时的速度为则粒子穿出电场时的速度为则粒子穿出电场时的速度为: :mm-q-qv v0 0d d+ +- -思考思考思考思考: :若粒子从正极板水平射入电场若粒子从正极板水平射入电场若粒子从正极板水平射入电场若粒子从正极板水平射入电场,v,v0 0为多大时为多大时为多大时为多大时, ,粒子粒子粒子粒子恰好到达负极板恰好到达负极板恰好到达负极板恰好到达负极板? ?D2 2、如图所示、如图所示、如图所示、如图所示, ,电子由静止开始从电子由静
13、止开始从电子由静止开始从电子由静止开始从A A板向板向板向板向B B板运动板运动板运动板运动, ,当当当当到达到达到达到达B B板时速度为板时速度为板时速度为板时速度为v, v,若充完电后断开电源，则若充完电后断开电源，则若充完电后断开电源，则若充完电后断开电源，则A.A.当增大两极板间距时当增大两极板间距时当增大两极板间距时当增大两极板间距时,v,v增大增大增大增大B.B.当减小两极板间距时当减小两极板间距时当减小两极板间距时当减小两极板间距时,v,v增大增大增大增大C.C.当减小两极板正对面积时当减小两极板正对面积时当减小两极板正对面积时当减小两极板正对面积时,v,v不变不变不变不变D.D
14、.当增大两极板间距时当增大两极板间距时当增大两极板间距时当增大两极板间距时, ,电子在两极板间运动的时间电子在两极板间运动的时间电子在两极板间运动的时间电子在两极板间运动的时间增大增大增大增大A AB BAD四四.带电粒子在匀强电场中的偏转带电粒子在匀强电场中的偏转y y U U1 1- -v vOOv v0 0U U2 2- -L Ld dY YS S类平抛运动类平抛运动1 1 1 1、三个电子在同一地点沿同一直线垂直飞入偏转、三个电子在同一地点沿同一直线垂直飞入偏转、三个电子在同一地点沿同一直线垂直飞入偏转、三个电子在同一地点沿同一直线垂直飞入偏转电场，如图所示电场，如图所示电场，如图所示
15、电场，如图所示, , , ,可判断（可判断（可判断（可判断（ ） A A A A、 b b b b和和和和c c c c同时飞离电场同时飞离电场同时飞离电场同时飞离电场 B B B B、在、在、在、在b b b b飞离电场的瞬间，飞离电场的瞬间，飞离电场的瞬间，飞离电场的瞬间，a a刚好打在下极板上刚好打在下极板上刚好打在下极板上刚好打在下极板上 C C C C、进入电场时，、进入电场时，、进入电场时，、进入电场时，c c c c速度最大，速度最大，速度最大，速度最大，a a速度最小速度最小速度最小速度最小 D D D D、c c c c的动能增量最小，的动能增量最小，的动能增量最小，的动能增
16、量最小，a a和和和和b b b b的动能增量一样大的动能增量一样大的动能增量一样大的动能增量一样大 BCD2 2、如图，质量为、如图，质量为、如图，质量为、如图，质量为mm、电量为、电量为、电量为、电量为e e的电子，从的电子，从的电子，从的电子，从A A点以速度点以速度点以速度点以速度v v0 0垂直场强方向射入匀强电场中，从垂直场强方向射入匀强电场中，从垂直场强方向射入匀强电场中，从垂直场强方向射入匀强电场中，从B B点射出电场时的速点射出电场时的速点射出电场时的速点射出电场时的速度方向与电场线成度方向与电场线成度方向与电场线成度方向与电场线成120120o o角，问角，问角，问角，问A
17、 A、B B两点间的电势差是两点间的电势差是两点间的电势差是两点间的电势差是多少？多少？多少？多少？v v0 0120120o ov vA AB B3.3.如图所示如图所示如图所示如图所示, ,两平行金属板之间存在匀强电场两平行金属板之间存在匀强电场两平行金属板之间存在匀强电场两平行金属板之间存在匀强电场, ,一一一一带电粒子以初动能带电粒子以初动能带电粒子以初动能带电粒子以初动能E Ek k沿垂直电场线方向入射沿垂直电场线方向入射沿垂直电场线方向入射沿垂直电场线方向入射, ,飞飞飞飞离电场时动能为初动能的离电场时动能为初动能的离电场时动能为初动能的离电场时动能为初动能的2 2倍倍倍倍, ,若
18、同一带电粒子初若同一带电粒子初若同一带电粒子初若同一带电粒子初速度增加一倍速度增加一倍速度增加一倍速度增加一倍, ,那么那么那么那么, ,它飞离电场时动能为它飞离电场时动能为它飞离电场时动能为它飞离电场时动能为: :A.2EA.2Ek k B.4E B.4Ek k C.4.25E C.4.25Ek k D.5E D.5Ek kv v0 0如图所示的示波管，如果在如图所示的示波管，如果在YYYY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，同时在，同时在XXXX之间加如图所示的之间加如图所示的锯齿形电锯齿形电压压，使，使X X的电势比的电势比XX高，在荧光屏上会看到什么图高，在荧光屏上会看到什么图形？形？例与练例与练UxtOt1t2
