第六节 示波器的奥秘 学 习 目 标 知 识 脉 络(教师用书独具) 1.掌握带电粒子在电场中的加速、偏转规律并分析其加速度、速度和位移等物理量的变化．(重点) 2.掌握带电粒子在电场中加速、偏转时的能量转化．(重点、难点) 3.了解示波器的工作原理，体会静电场知识对科学技术的影响. [自 主 预 习·探 新 知] [知识梳理] 一、带电粒子的加速 1．基本粒子的受力特点：对于质量很小的基本粒子，如电子、质子等，虽然它们也会受到万有引力(重力)的作用，但万有引力(重力)一般远小于静电力，可以忽略． 2．带电粒子加速问题的处理方法：利用动能定理分析． 初速度为零的带电粒子，经过电势差为U的电场加速后，qU＝mv2，则v＝. 二、带电粒子的偏转(垂直进入匀强电场) 1．运动特点 (1)垂直电场方向：不受力，做匀速直线运动． (2)沿着电场方向：受恒定的电场力，做初速度为零的匀加速直线运动． 2．运动规律 三、示波器探秘 1．构造 示波管是示波器的核心部件，外部是一个抽成真空的玻璃壳，内部主要由电子枪(发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由一对X偏转电极板和一对Y偏转电极板组成)和荧光屏组成，如图1-6-1所示． 图1-6-1 2．原理 (1)扫描电压：XX′偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形电压． (2)灯丝被电源加热后，出现热电子发射，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，如在Y偏转板上加一个信号电压，在X偏转板上加一扫描电压，在荧光屏上就会出现按Y偏转电压规律变化的可视图象． [基础自测] 1．思考判断 (1)带电粒子在电场中只能做加速运动．( ) (2)处理带电粒子加速问题时，也可利用牛顿定律．( ) (3)带电粒子在电场中加速时，不满足能量守恒．( ) (4)带电粒子在匀强电场中一定做类平抛运动．( ) (5)带电粒子在匀强电场中偏转时，粒子做匀变速曲线运动．( ) (6)偏转距离与粒子垂直进入匀强电场中的初动能成反比．( ) (7)示波器是带电粒子加速和偏转的综合应用．( ) (8)电视机光屏越大，则偏转电压对应也较大．( ) (9)示波管荧光屏上显示的是电子运动的轨道．( ) 【答案】 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)√ (7)√ (8)√ (9)× 2．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 B．氘核 C．氦核 D．钠离子 A [由qU＝mv2，v＝ ，所以比荷大的速度大，A正确．] 3．(多选)示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图1-6-2所示．如果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的( ) 图1-6-2 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 AC [由题意电子偏到XOY的区域，则在偏转电极YY′上应向右上运动，故Y板带正电，C正确，D错误；在偏转电极XX′上应向右运动，故X板带正电，A正确，B错误．] 4．如图1-6-3所示，真空中有一电子束，以初速度v0沿着垂直场强方向从O点进入电场，以O点为坐标原点，沿x轴取OA＝AB＝BC，再自A、B、C作y轴的平行线与电子运动轨迹分别交于M、N、P点，则AM∶BN∶CP为( ) 图1-6-3 A．1∶4∶9 B．1∶2∶3 C．1∶1∶1 D．1∶3∶5 A [电子在水平方向上做匀速直线运动，所以经历相同的位移所用的时间相同，OA、AB、BC所用时间为t，电子在竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动，故根据y＝at2可得AM＝at2，BN＝a(2t)2，CP＝a(3t)2，故解得AM∶BN∶CP＝1∶4∶9，选项A正确．] [合 作 探 究·攻 重 难] 带电粒子在电场中的加速运动 分析带电粒子在电场中的加速运动，可以从动力学和功能关系两个角度进行分析，其比较如下： 动力学角度 功能关系角度 涉及知识 应用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式 功的公式及动能定理 ... ...
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