高中物理-25《探究电子束在示波管中的运动》课件-沪科版选修31.ppt

1、栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器25探究电子束在示波管中的运动探究电子束在示波管中的运动栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器目标导航目标导航1.掌握带电粒子在电场中加速和偏转所遵循的规掌握带电粒子在电场中加速和偏转所遵循的规律律(重点重点)2知道示波管的主要构造和工作原理知道示波管的主要构造和工作原理栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器新知初探自学导引新知初探自学导引一、示波管的构造及工作原理一、示波管的构造及工作原理1构造：如图构造：如图251所示所示,主要由主要由_、_和荧光屏组成，示波管内抽成真空和荧光屏组成，示波管内抽成真空电子枪电子枪偏转

2、电极偏转电极图图251栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器2工作原理工作原理(1)偏转电极不加电压：从电子枪射出的电子偏转电极不加电压：从电子枪射出的电子将沿将沿_，射到荧光屏中心点形成一，射到荧光屏中心点形成一个亮斑个亮斑(2)仅在仅在XX(或或YY)加电压：若所加电压稳加电压：若所加电压稳定，则电子被定，则电子被_，偏转后射到，偏转后射到XX(或或YY)所在直线上某一点，形成一个亮斑所在直线上某一点，形成一个亮斑(不在不在中心中心)，如图，如图252所示所示直线运动直线运动加速加速栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器(3)示波管实际工作时，竖直偏转板和水平偏示波

3、管实际工作时，竖直偏转板和水平偏转板都加上电压转板都加上电压,若两者周期相同若两者周期相同,在荧光屏上在荧光屏上就会显示出信号电压随时间变化的波形图就会显示出信号电压随时间变化的波形图图图252栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器2电子在偏转电极中的运动电子在偏转电极中的运动图图253栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器(1)运动特点运动特点如图如图253电子以速度电子以速度v0进入偏转电极进入偏转电极YY之间的匀强电场后，电子在平行于极板之间的匀强电场后，电子在平行于极板方向上做方向上做_，速度为，速度为v0；电子

4、在垂直于极板方向上做初速度为零的电子在垂直于极板方向上做初速度为零的匀加速运动，加速度为匀加速运动，加速度为_(2)偏转距离：偏转距离：_.匀速直线运动匀速直线运动aqU/(md)栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器(3)在在 y 方 向 上 的 分 速 度：方 向 上 的 分 速 度：_.(4)离开偏转电场时的偏转角：离开偏转电场时的偏转角：_.3电子束离开偏转电极后的运动电子束离开偏转电极后的运动电子离开偏转电极后不再受电场力作用，做电子离开偏转电极后不再受电场力作用，做_运动运动匀速直线匀速直线栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器想一想想一想示波器可以把电信号

5、转换成图像信号示波器可以把电信号转换成图像信号,那么，那么，你知道它是怎样工作的吗，它的工作原理又你知道它是怎样工作的吗，它的工作原理又是怎样的呢？是怎样的呢？图图254栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器提示：提示：示波器通过电场控制电子束的运动，示波器通过电场控制电子束的运动，使电子束打在荧光屏上产生荧光，从而显示使电子束打在荧光屏上产生荧光，从而显示图像图像栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器要点探究讲练互动要点探究讲练互动要点要点1带电粒子在电场中直线运动问题带电粒子在电场中直线运动问题学案导引学案导引1电场的基本特性是什么？平行板电容器两板电场的基本特性是

6、什么？平行板电容器两板间的电场是匀强电场吗？间的电场是匀强电场吗？2带电粒子在电场中加速运动满足哪些规律？带电粒子在电场中加速运动满足哪些规律？栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器1带电粒子在电场中的受力特点带电粒子在电场中的受力特点(1)重力：重力：有些粒子，如电子、质子、有些粒子，如电子、质子、粒子、粒子、正负离子等，除有说明或明确的暗示以外，在电正负离子等，除有说明或明确的暗示以外，在电场中运动时均不考虑重力；场中运动时均不考虑重力；宏观带电体，如液宏观带电体，如液滴、小球等除有说明或明确的暗示以外，一般要滴、小球等除有说明或明确的暗示以外，一般要考虑重力；考虑重力；未明确

7、说明未明确说明“带电粒子带电粒子”的重力是的重力是否考虑时，可用两种方法进行判断：一是比较静否考虑时，可用两种方法进行判断：一是比较静电力电力qE与重力与重力mg，若，若qEmg，则忽略重力，反，则忽略重力，反之要考虑重力；之要考虑重力；栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器二是题目中是否有暗示二是题目中是否有暗示(如涉及竖直方向如涉及竖直方向)或结或结合粒子的运动过程、运动性质进行判断合粒子的运动过程、运动性质进行判断(2)静电力：一切带电粒子在电场中都要受到静电力：一切带电粒子在电场中都要受到静电力静电力FqE，与粒子的运动状态无关；电场，与粒子的运动状态无关；电场力的大小、方

8、向取决于电场力的大小、方向取决于电场(E的大小、方向的大小、方向)和电荷的正负，匀强电场中静电力为恒力，和电荷的正负，匀强电场中静电力为恒力，非匀强电场中静电力为变力非匀强电场中静电力为变力栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器2运动状态分析：带电粒子沿与电场线平行运动状态分析：带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，如果受到的电场力与的方向进入匀强电场，如果受到的电场力与运动方向相同，则做匀加速直线运动，如果运动方向相同，则做匀加速直线运动，如果受到的电场力与运动方向相反，则做匀减速受到的电场力与运动方向相反，则做匀减速直线运动直线运动3处理的方法处理的方法(1)从牛顿运动定律

9、和运动学公式进行从牛顿运动定律和运动学公式进行Fma，v22al.栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器(2011高考福建理综卷高考福建理综卷)反射式速调管反射式速调管是常用的微波器件之一，它利用电子团在电是常用的微波器件之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似振荡原理与下述过程类似如图如图255所示，所示，例例1图图255栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器在虚线在虚线MN两侧分别存在着方向相反的两个匀两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场，一带电微粒从强电场，一带电

10、微粒从A点由静止开始，在电点由静止开始，在电场力作用下沿直线在场力作用下沿直线在A、B两点间往返运动两点间往返运动已知电场强度的大小分别是已知电场强度的大小分别是E12.0103 N/C和和E24.0103 N/C,方向如图所示，带电微方向如图所示，带电微粒粒质量质量m1.010 20 kg,带电荷量带电荷量q1.0109 C,A点距虚线点距虚线MN的距离的距离d11.0 cm，不计，不计带电微粒的重力带电微粒的重力,忽略相对论效应求：忽略相对论效应求：(1)B点距虚线点距虚线MN的距离的距离d2；(2)带电微粒从带电微粒从A点运动到点运动到B点所经历的时间点所经历的时间t.栏目栏目导引导引第

11、第2章电场与示波器章电场与示波器【思路点拨思路点拨】分析带电粒子在电场中的受分析带电粒子在电场中的受力和运动情况，根据牛顿运动定律，运动学力和运动情况，根据牛顿运动定律，运动学方程和功能关系列式求解方程和功能关系列式求解栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器【答案答案】(1)0.50 cm(2)1.5108 s【方法指引方法指引】(1)对带电粒子进行受力分析，运对带电粒子进行受力分析，运动特点分析，力做功情况分析是选择规律解题动特点分析，力做功情况分析是选择规律解题的关键的关键(2)牛顿运动定律和运动学公式只能在匀强电场牛顿运动定律

12、和运动学公式只能在匀强电场中适用，而功能关系对一切电场都适用，所以中适用，而功能关系对一切电场都适用，所以选择解题的方法是优先从功能关系角度考虑，选择解题的方法是优先从功能关系角度考虑，应用功能关系列式简单、方便，不易出错应用功能关系列式简单、方便，不易出错栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器变式训练变式训练1如图如图256所示，在点电荷所示，在点电荷Q的电场中的电场中有有A、B两点两点,将质子和将质子和粒子分别从粒子分别从A点由静止点由静止释放到达释放到达B点时点时,它们的速度大小之比为多少？它们的速度大小之比为多少？图图256栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器

13、栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器要点要点2带电粒子在电场中的偏转问题带电粒子在电场中的偏转问题学案导引学案导引1平抛运动的特点有哪些？如何处理平抛运平抛运动的特点有哪些？如何处理平抛运动问题？动问题？2带电粒子在电场中的偏转问题和平抛运动带电粒子在电场中的偏转问题和平抛运动有哪些类似？有哪些类似？栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器垂直射入匀强电场的带电粒子垂直射入匀强电场的带电粒子,在电场中，只在电场中，只受电场力作用受电场力作用,运动与重力场中的平抛运动相运动与重力场中的平抛运动相类似类似,研究这类问题的基本方法是将运动分解研究这类问题的基本方法是将运动分解

14、,根据每一个分运动的规律或特点，选择恰当根据每一个分运动的规律或特点，选择恰当的方法加以解决常常用到下面的知识点：的方法加以解决常常用到下面的知识点：1运动状态分析：带电粒子以速度运动状态分析：带电粒子以速度v0垂直于垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成初速度方向成90角的电场力作用而做匀变角的电场力作用而做匀变速曲线运动，其轨迹是抛物线速曲线运动，其轨迹是抛物线栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器2.偏转问题的分析处理方法，类似于平抛运动偏转问题的分析处理方法，类似于平抛运动的分析处理，如图的分析处理，如图257所示，应

15、用运动的所示，应用运动的合成和分解的知识处理：合成和分解的知识处理：图图257栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器如图如图258所示是示波管工作原理示所示是示波管工作原理示意图，电子经加速电压意图，电子经加速电压U1加速后垂直进入偏加速后垂直进入偏转电场，离开偏转电场时的偏转量为转电场，离开偏转电场时的偏转量为h，两平，两平行板间的距离为行板间的距离为d，电势差为，电势差为U2，板长为，板长为l.为为了提高示波管的灵敏度了提高示波管

16、的灵敏度(单位偏转电压引起的单位偏转电压引起的偏转量偏转量)可采取可采取哪些措施？哪些措施？例例2图图258栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器【思路点拨思路点拨】解此题的关键是理解灵敏度解此题的关键是理解灵敏度及推导灵敏度的表达式及推导灵敏度的表达式栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器【答案答案】增大增大l、减小、减小U1或或d【方法指引方法指引】偏转运动的分析处理方法偏转运动的分析处理方法(用用类似平抛运动的分析方法类似平抛运动的分析方法)即应用运动的合成即应用运动的合成和分解知识分析处理，一般分解为：和分解知识

17、分析处理，一般分解为：(1)沿初速度方向以沿初速度方向以v0做匀速直线运动；做匀速直线运动；(2)沿电场力方向做初速度为零的匀加速直线沿电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动运动栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器变式训练变式训练2.如图如图259所示，电子在电势差为所示，电子在电势差为U1的加的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为为U2的两块平行板间的的两块平行板间的电场中，入射方向跟电场中，入射方向跟极板平行整个装置处极板平行整个装置处在真空中，重力可忽略在真空中，重力可忽略图图259栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波

18、器在电子能射出平行板区的条件下在电子能射出平行板区的条件下,下列四种情下列四种情况中况中,一定能使电子的偏转角一定能使电子的偏转角变大的是变大的是()AU1变大，变大，U2变大变大BU1变小，变小，U2变大变大CU1变大，变大，U2变小变小 DU1变小，变小，U2变小变小栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器带电粒子在交变电场中的运动带电粒子在交变电场中的运动经典案例经典案例(2011高考安徽理综卷高考安徽理综卷)如图如图2510(a)所示，所示，热点示例创新拓展热点示例创新拓展图图

19、2510栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器两平行正对的金属板两平行正对的金属板A、B间加有如图间加有如图2510(b)所示的交变电压，一重力可忽略不计的所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间带正电粒子被固定在两板的正中间P处若在处若在t0时刻释放该粒子，粒子会时而向时刻释放该粒子，粒子会时而向A板运动，板运动，时而向时而向B板运动，并最终打在板运动，并最终打在A板上则板上则t0可可能属于的时间段是能属于的时间段是()栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器【审题指导审题指导】解此题的关键是根据不同时解此题的关键是根据不同时刻进入电场的带电粒子

20、在电场中的运动规律刻进入电场的带电粒子在电场中的运动规律,进行逐段分析进行逐段分析【解题样板解题样板】设粒子的速度方向、位移方向向右为正依设粒子的速度方向、位移方向向右为正依题意得题意得,粒子的速度方向时而为正粒子的速度方向时而为正,时而为负时而为负,最最终打在终打在A板上时位移为负板上时位移为负,速度方向为负速度方向为负栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器图图2511栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器【答案】【答案】B【名师点评】【名师点评】研究带电粒子在交变电场中的研究带电粒子在交变电场中的运动要明确以下两点：运动要明确以下两点：栏目栏目导引导引第第2章电场与

21、示波器章电场与示波器(1)电压与平行板之间的电场、电场力、加速电压与平行板之间的电场、电场力、加速度相对应，作同步变化；度相对应，作同步变化；(2)粒子的运动形式由受力和速度共同决定：粒子的运动形式由受力和速度共同决定：受力和速度同向，粒子加速；受力和速度反受力和速度同向，粒子加速；受力和速度反向，粒子减速；受力和速度有夹角，粒子做向，粒子减速；受力和速度有夹角，粒子做曲线运动，只有对每个阶段进行正确的受力曲线运动，只有对每个阶段进行正确的受力分析和运动分析，才能对粒子的运动做出正分析和运动分析，才能对粒子的运动做出正确的判断确的判断栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器名师讲坛精

22、品资源名师讲坛精品资源1带电粒子在电场中运动忽略重力的条件带电粒子在电场中运动忽略重力的条件(1)当带电粒子的重力远小于静电力时，粒子当带电粒子的重力远小于静电力时，粒子的重力就可以忽略的重力就可以忽略(2)微观带电粒子，如电子、质子、离子、微观带电粒子，如电子、质子、离子、粒粒子等除有说明或有明确暗示外子等除有说明或有明确暗示外,处理问题时均处理问题时均不计重力而带电的液滴、小球等除有说明不计重力而带电的液滴、小球等除有说明或有明确暗示外或有明确暗示外,处理问题时均应考虑重力处理问题时均应考虑重力栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器2带电粒子在电场中运动的四条规律带电粒子在电场

23、中运动的四条规律(1)质量分别为质量分别为m1和和m2，电荷量分别为，电荷量分别为q1和和q2的带电粒子经过同一加速电场、同一偏转电的带电粒子经过同一加速电场、同一偏转电场后，偏转量之比为场后，偏转量之比为11(2)质量分别为质量分别为m1和和m2，电荷量分别为，电荷量分别为q1和和q2的带电粒子以同一速度经过同一偏转电场后的带电粒子以同一速度经过同一偏转电场后,偏转量之比为偏转量之比为q1m2q2m1.栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器(3)质量分别为质量分别为m1和和m2，电荷量分别为，电荷量分别为q1和和q2的带电粒子以同一动能经过同一偏转电场后的带电粒子以同一动能经过同一偏转电场后,偏转量之比为偏转量之比为q1q2.(4)带电粒子从偏转电场中射出时，末速度与带电粒子从偏转电场中射出时，末速度与初速度之间的夹角初速度之间的夹角(偏向角偏向角)的正切值为的正切值为tan,带电粒子位移与初速度之间的夹角带电粒子位移与初速度之间的夹角的正切值的正切值为为tan，二者的关系是，二者的关系是tan2tan.栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器知能演练轻松闯关知能演练轻松闯关栏目栏目导引导引第第2章电场与示波器章电场与示波器本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键退出全屏播放键退出全屏播放