第2章 第3节 第2课时 示波管的工作原理-2020-2021学年高中物理选修3-1【导学教程】同步辅导（鲁科版）word

第2课时　示波管的工作原理 [学习目标] 1．知道示波管的主要构造和工作原理。 2．掌握带电粒子在电场中加速和偏转所遵循的规律。 一、示波管的构造及功能 如图2－3－13所示，主要由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，示波管内抽成真空。 图2－3－13 (1)电子枪：发射电子。 (2)偏转电极YY′，使电子束竖直偏转(加待显示的信号电压)；偏转电极XX′，使电子束水平偏转(加扫描电压，即仪器自身产生的锯齿形电压)。 (3)荧电屏。 二、示波管的工作原理 1．偏转电极不加电压 电子束从电子枪发出后沿直线运动、在荧光屏上产生一个亮斑。 2．工作原理 (1)偏转电极不加电压： 从电子枪射出的电子将沿直线运动，射到荧光屏中心点形成一个亮斑。 (2)仅在XX′(或YY′)加电压： 若所加电压稳定，则电子被加速，偏转后射到XX′(或YY′)所在直线上某一点，形成一个亮斑(不在中心)，如图2－3－14所示。 图2－3－14 (3)示波管实际工作时，竖直偏转板和水平偏转板都加上电压，一般地，加在水平偏转板上的是扫描电压，若两者周期相同，在荧光屏上就会显示出信号电压随时间变化的波形图。 [自主诊断]——判正误 　(1)基本带电粒子在电场中不受重力。(×) (2)带电粒子仅在电场力作用下运动时，动能一定增加。(×) (3)带电粒子在匀强电场中偏转时，其速度和加速度均不变。(×) (4)带电粒子在匀强电场中无论是直线加速还是偏转，均做匀变速运动。(√) (5)示波管电子枪的作用是产生高速飞行的电子束，偏转电极的作用是使电子束发生偏转，打在荧光屏的不同位置。(√) (6)示波管的荧光屏上显示的是电子的运动轨迹。(×) 考点一　带电粒子的加速 1．加速 (1)若带电粒子的初速度为零，经过电势差为U的电场加速后，由动能定理得qU＝mv2，则v＝ 。 (2)若带电粒子以与电场线平行的初速度v0进入匀强电场，带电粒子做直线运动，则qU＝mv2－mv。 2．受力分析 因带电粒子(电子、质子、α粒子)受到的重力远远小于静电力，所以讨论带电粒子在电场中运动的问题时忽略重力，而带电液滴、小球、尘埃则不可忽略重力，在分析这类问题时只需求静电力与重力的合力就可以了。 3．处理方法 可以从动力学和功能关系两个角度进行分析，其比较如下： 两个角度 内容 动力学角度 功能关系角度 应用知识 应用牛顿第二定律以及匀变速直线运动公式 功的公式及动能定理 适用条件 匀强电场，静电力是恒力 可以是匀强电场，也可以是非匀强电场，静电力可以是恒力，也可以是变力 ●对点训练 1．如图2－3－15所示，电子由静止开始从A板向B板运动，到达B板时的速度为v，保持两板间电压不变，则 图2－3－15 A．当增大两板间的距离时，速度v增大 B．当减小两板间的距离时，速度v减小 C．当减小两板间的距离时，速度v不变 D．当减小两板间的距离时，电子在两板间运动的时间变长 解析　由动能定理得eU＝mv2，当改变两极板间的距离时，U不变，v就不变，故选项A、B错误，C正确；粒子做初速度为零的匀加速直线运动，＝，＝，即t＝，当d减小时，v不变，电子在两极板间运动的时间变短，故选项D错误。 答案　C 2．(多选)如图2－3－16所示，从F处释放一个无初速度的电子(重力不计)向B板方向运动，下列说法正确的是(设电源电动势为U) 图2－3－16 A．电子到达B板时的动能是Ue B．电子从B板到达C板动能变化量为零 C．电子到达D板时动能是3Ue[来源:Zxxk.Com] D．电子在A板和D板之间做往复运动 解析　由eU＝EkB可知，电子到达B板时的动能为eU，A正确；因B、C两板间电势差为0，故电子从B板到达C板的过程中动能变化量为零，B正确；电子由C到D的过程中电场力做负功大小为eU，故电子到达D板时速度为零，然后又返回A板，以后重复之前的运动，C错误，D正确。 答案　ABD 考点二　带电粒子在电场中的偏转问题 1．进入电场的方式：以初速度v0垂直于电场线方向进入匀强电场。 2．受力特点：静电力大小不变，且方向与初速度v0的方向垂直。 3．运动特点：做匀变速曲线运动，与力学中的平抛运动类似。 4．基本规律 图2－3－17 (1)初速度方向 (2)电场线方向 (3)离开电场时的偏转角：tan α＝＝ (4)离开电场时位移与初速度方向的夹角： tan β＝＝。 5．几个常用推论 (1)tan α＝2tan β。 (2)粒子从偏转电场中射出时，其速度反向延长线与初速度方向延长线交于沿初速度方向分位移的中点。 (3)以相同的初速度进入同一个偏转电场的带电粒子，不论m、q是否相同，只要相同，即荷质比相同，则偏转距离y和偏转角α相同。 (4)若以相同的初动能Ek0进入同一个偏转电场，只要q相同，不论m是否相同