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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,0,第,2,章 电场与示波器,2.5,探究电子束在示波管中的运动,第2章 电场与示波器2.5探究电子束在示波管中的运动,1,物理观念：,1.,了解带电粒子在电场中只受电场力偏转时的运动规律,.,2.,知道示波管的主要构造和工作原理,.,科学思维：,能综合运用力学和电学的知识分析、解决带电粒子在电场中的两种典型运动模型,.,学科素养与目标要求,物理观念：学科素养与目标要求,2,NEIRONGSUOYIN,内容索引,知识探究,新知探究 点点落实,达标检测,当堂检测 巩固反馈,NEIRONGSUOYIN内容索引知识探究,3,知识探究,知识探究,4,如图,1,所示，平行板电容器两板间的距离为,d,，电势差为,U,.,一质量为,m,、带电荷量为,q,的,粒子，在电场力的作用下由静止开始从正极板,A,向负极板,B,运动,.,(1),比较,粒子所受电场力和重力的大小，说明重力能否忽略,不计,(,粒子质量是质子质量的,4,倍，即,m,4,1.67,10,27,kg,，,电荷量是质子的,2,倍,).,一、带电粒子的加速,图,1,答案,粒子所受电场力大、重力小；因重力远小于电场力，故可以忽略重力,.,如图1所示，平行板电容器两板间的距离为d，电势差为U.一质量,(2),粒子的加速度是多大,(,结果用字母表示,),？在电场中做何种运动？,答案,粒子的加速度为,a,.,在电场中做初速度为,0,的匀加速直线运动,.,(2)粒子的加速度是多大(结果用字母表示)？在电场中做何种,6,(3),计算粒子到达负极板时的速度大小,.(,结果用字母表示，尝试用不同的方法求解,),答案,方法,1,利用动能定理求解,.,方法,2,利用牛顿运动定律结合运动学公式求解,.,设粒子到达负极板时所用时间为,t,，,v,at,(3)计算粒子到达负极板时的速度大小.(结果用字母表示，尝试,7,要点总结,1.,带电粒子的分类及受力特点,(1),电子、质子、,粒子、离子等基本粒子，一般都,重力,.,(2),质量较大的微粒：带电小球、带电油滴、带电颗粒等，除有说明或有明确的暗示外，处理问题时一般都,忽略重力,.,2.,分析带电粒子在电场力作用下加速运动的两种方法,(1),利用牛顿第二定律,F,ma,和运动学公式，只能用来分析带电粒子的匀变速运动,.,(2),利用动能定理：,qU,.,若初速度为零，则,qU,，对于匀变速运动和非匀变速运动都适用,.,不考虑,不能,要点总结不考虑不能,8,典型例题,例,1,如图,2,所示，,M,和,N,是匀强电场中的两个等势面，相距为,d,，电势差为,U,，一质量为,m,(,不计重力,),、电荷量为,q,的粒子，以速度,v,0,通过等势面,M,射入两等势面之间，则该粒子穿过等势面,N,的速度应是,图,2,典型例题例1如图2所示，M和N是匀强电场中的两个等势面，相,9,针对训练,1,(2017,盐城市第三中学期中,),如图,3,所示，在,A,板附近有一电子由静止开始向,B,板运动，则关于电子到达,B,板时的时间和速率，下列说法正确的是,A.,两板间距越大，则加速的时间越长，获得的速率越小,B.,两板间距越小，则加速的时间越短，获得的速率越小,C.,两板间距越小，则加速的时间越短，获得的速率不变,D.,两板间距越小，则加速的时间不变，获得的速率不变,图,3,针对训练1(2017盐城市第三中学期中)如图3所示，在A,10,解析,由于两极板之间的电压不变，,由此可见，两极板间距越小，加速度越大，电子在电场中一直做匀加速直线运动，,由此可见，两极板间距越小，加速时间越短，,所以电子到达,B,板时的速率与两极板间距无关，仅与加速电压,U,有关，故,C,正确，,A,、,B,、,D,错误,.,解析由于两极板之间的电压不变，由此可见，两极板间距越小，加,11,如图,4,所示，电子经电子枪阴极与阳极之间电场的加速，然后进入偏转电极,YY,之间,.,(1),若已知电子电荷量为,q,，质量为,m,，偏转极板的长度为,l,，两板距离为,d,，偏转电极间电压为,U,，电子进入偏转电场时的初速度为,v,0,.,电子在偏转电场中做什么运动？,二、带电粒子的偏转,图,4,答案,电子受电场力作用，其方向和初速度,v,0,方向垂直，所以电子水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，其实际运动类似于平抛运动,.,如图4所示，电子经电子枪阴极与阳极之间电场的加速，然后进入偏,12,求电子在偏转电场中运动的时间和加速度,.,求电子在偏转电场中运动的时间和加速度.,13,求电子离开电场时，速度方向与初速度方向夹角,的正切值,.,求电子离开电场时，速度方向与初速度方向夹角的正切值.,14,求电子在偏转电场中沿电场方向的偏移量,y,.,求电子在偏转电场中沿电场方向的偏移量y.,15,(2),若已知加速电场的电压为,U,，请进一步表示,tan,和,y,.,(2)若已知加速电场的电压为U，请进一步表示tan 和y.,16,(3),如果再已知偏转电极,YY,与荧光屏的距离为,L,，则电子打在荧光屏上的亮斑在垂直于极板方向上的偏移量,y,是多大？,(3)如果再已知偏转电极YY与荧光屏的距离为L，则电子打在,17,方法二：,y,y,v,y,t,方法三：利用从偏转电场射出时的速度,v,y,方向的反向延长线与初速度,v,0,的交点位于,处,(,如图所示,),方法二：yyvyt方法三：利用从偏转电场射出时的速度,18,要点总结,1.,运动状态分析：,(1),粒子在,v,0,方向上做,运动,.(2),粒子在垂直于,v,0,的方向上做初速度为,的,运动,.,2.,偏转问题的分析处理方法：与平抛运动类似，即应用,_,的知识分析处理,.,3.,两个特殊结论,(1),粒子射出电场时速度方向的反向延长线过,，即粒子就像是从极板间,处射出一样,.,(2),速度偏转角,的正切值是位移和水平方向夹角,的正切值的,2,倍，即：,tan,2tan,.,匀速直线,0,匀加速直线,运动的合成与分解,水平位移的中点,要点总结匀速直线0匀加速直线运动的合成与分解水平位移的中,19,延伸思考,让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物经同一电场由静止开始加速，然后在同一偏转电场中偏转，它们会分成三股吗？,延伸思考让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物经,20,典型例题,例,2,一束电子流在经,U,5 000 V,的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如图,5,所示,.,若两板间距离,d,1.0 cm,，板长,L,5.0 cm,，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最大能加多大电压？,图,5,答案,400 V,典型例题例2一束电子流在经U5 000 V的加速电压加速,21,解析,在加速电压一定时，偏转电压,U,越大，电子在极板间的偏转距离就越大，当偏转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出时，两极板间的偏转电压即为恰使电子能从平行板间飞出的最大电压,.,加速过程中，由动能定理有：,进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速直线运动,L,v,0,t,在垂直于板面的方向做初速度为零的匀加速直线运动，,解析在加速电压一定时，偏转电压U越大，电子在极板间的偏转,22,即要使电子能从平行板间飞出，所加电压最大为,400 V.,即要使电子能从平行板间飞出，所加电压最大为400 V.,23,例,3,一束电子流在,U,1,5 000 V,的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如图,6,所示，两极板间电压,U,2,400 V,，两极板间距,d,2.0 cm,，板长,L,1,5.0 cm.,(1),求电子在两极板间穿过时的偏移量,y,；,图,6,答案,0.25 cm,例3一束电子流在U15 000 V的加速电压加速后，在距,24,进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速直线运动，,L,1,v,0,t,代入数据得：,y,0.25 cm,进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速直线运动，代入数,25,(2),若平行板的右边缘与屏的距离,L,2,5.0 cm,，求电子打在屏上的位置与中心,O,的距离,Y,；,(,O,点位于平行板水平中线的延长线上,),答案,0.75 cm,解析,如图，由几何关系知：,代入数据得：,Y,0.75 cm,(2)若平行板的右边缘与屏的距离L25.0 cm，求电子打,26,(3),若另一个质量为,m,(,不计重力,),的二价负离子经同一电压,U,1,加速，再经同一偏转电场，射出偏转电场的偏移量,y,和打在屏上的偏移量,Y,各是多大？,答案,0.25 cm,0.75 cm,(3)若另一个质量为m(不计重力)的二价负离子经同一电压U1,27,学科素养,建立带电粒子在匀强电场中偏转的类平抛运动模型，会用运动的合成和分解的知识分析带电粒子的偏转问题，提高分析综合能力，体现了,“,科学思维,”,的学科素养,.,学科素养建立带电粒子在匀强电场中偏转的类平抛运动模型，,28,针对训练,2,如图,7,所示，两个板长均为,L,的平板电极，平行正对放置，两极板相距为,d,，极板之间的电势差为,U,，两极板间电场可以认为是匀强电场,.,一个带电粒子,(,质量为,m,，电荷量为,q,，可视为质点,),从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间，到达负极板时恰好落在极板边缘,.,忽略重力和空气阻力的影响,.,求：,(1),两极板间的电场强度,E,的大小,.,图,7,解析,两极板间的电压为,U,，两极板间的距离为,d,，所以电场强度大小为,E,.,针对训练2如图7所示，两个板长均为L的平板电极，平行正对放,29,(2),该粒子的初速度,v,0,的大小,.,解析,带电粒子在极板间做类平抛运动，在平行于极板方向上有,L,v,0,t,(2)该粒子的初速度v0的大小.解析带电粒子在极板间做类平,30,(3),该粒子落到负极板时的末动能,E,k,的大小,.,(3)该粒子落到负极板时的末动能Ek的大小.,31,达标检测,达标检测,1.,(,带电粒子的直线运动,),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入，最远到达,A,点，然后返回,O,点，如图,8,所示，,OA,L,，则此电子具有的初动能是,图,8,1,2,3,4,1.(带电粒子的直线运动)两平行金属板相距为d，电势差为U，,1,2,3,4,1234,34,2.,(,带电粒子的偏转,),如图,9,所示，带电荷量之比为,q,A,q,B,1,3,的带电粒子,A,、,B,，先后以相同的速度从同一点水平射入平行板电容器中，不计重力，带电粒子偏转后打在同一极板上，水平飞行距离之比为,x,A,x,B,2,1,，则带电粒子的质量之比,m,A,m,B,以及在电场中飞行的时间之比,t,A,t,B,分别为,图,9,A.1,1,2,3 B.2,1,3,2,C.1,1,3,4 D.4,3,2,1,1,2,3,4,2.(带电粒子的偏转)如图9所示，带电荷量之比为qAqB,1,2,3,4,1234,36,3.,(,示波管的原理,),(,多选,),示波管的构造如图,10,所示,.,如果在荧光屏上,P,点出现亮斑，那么示波管中的,1,2,3,4,图,10,A.,极板,X,应带正电,B.,极板,X,应带正电,C.,极板,Y,应带正电,D.,极板,Y,应带正电,解析,根据亮斑的位置，电子偏向,XY,区间，说明电子受到电场力作用向极板,X,、,Y,发生了偏转，因此极板,X,、极板,Y,均应带正电,.,3.(示波管的原理)(多选)示波管的构造如图10所示.如果在,4.,(,带电粒子的加速和偏转,),(2018,宿迁市高一下学期期末,),如图,11,所示，电子从静,止状态被,U,180 V,的电场加速后，沿直线垂直进入另一个场强为,E,6 000 V/m,的匀强偏转电场，而后电子从右侧离开偏转电场,.,已知电子比荷
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