10.5带电粒子在电场中的运动（示波器）课件-2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册

带电粒子在电场中的运动 ----示波器 回顾 1、带电粒子在电场中的加速 2、带电粒子在电场中的偏转 粒子作类平抛运动 3、带电粒子加速与偏转问题综合 偏转电极的不同放置方式 若金属平行板水平放置，电子将在竖直方向发生偏转。 若金属平行板竖直放置，电子将在水平方向发生偏转。 示波器：用来观察电信号随时间变化的电子仪器。其核心部分是示波管 示波管 新知讲解 示波管 组成结构：电子枪，偏转电极和荧光屏； 管内抽成真空；电子枪的作用是产生高速飞行的电子； 示波管原理示意图： 示波管 1、如果在偏转电极X X' 之间和偏转电极Y Y' 之间都没有加电压 电子束从电子枪射出后沿直线传播，打在荧光屏中心，在那里产生一个亮斑。 示波管 2、如果在电极 X X' 之间不加电压，但在 Y Y' 之间加不变的电压 若UYY′>0，UXX′＝0，则粒子向Y板偏移 加速电压 电子枪 偏转电极 亮斑 亮斑 荧光屏 2、如果在电极 X X' 之间不加电压，但在 Y Y' 之间加不变的电压 示波管 若UYY′<0，UXX′＝0，则粒子向Y’板偏移 新知讲解 示波管 3、如果在电极 Y Y' 之间不加电压，但在 X X' 之间加不变的电压 若UYY′＝0，UXX′>0，则粒子向X板偏移 加速电压 电子枪 偏转电极 亮斑 亮斑 荧光屏 示波管 3、如果在电极 Y Y' 之间不加电压，但在 X X' 之间加不变的电压 若UYY′＝0，UXX′<0，则粒子向X’板偏移 新知讲解 示波管 思考：在某一偏转电场加入变化的电压，粒子会在显示屏上显示出何种图像？ 锯齿形扫描电压 示波管 问题：如果我在XX'电极与YY'电极都加上变化的电压，粒子会在显示屏上显示出何种图像？ （1）扫描电压：UXX'（水平方向） 常见的扫描电压： 介绍 （2）信号电压：UYY'（竖直方向） 常见的信号电压： 示波管 研究：若在水平方向和竖直方向分别加入如图所示的交变电压，显示屏上的图像如何？ 要点： （1）若周期电压发生变化，则象限图中形成的图像也会变化。 （2）电子穿过偏转电极，速度极快，偏转电压来不及变化，所以各个粒子都视为类平抛运动 解决方法： 寻找特殊时刻水平方向的偏转量和竖直方向的偏转量，标记在坐标图中。 示波管 示波管 电极通常接入仪器自身产生的锯齿形扫描电压，如果 上接的待测信号电压是周期性的，且周期与扫描电压周期相同，则荧光屏上会显示待测信号在一个周期内变化的稳定图像。 示波器 面板介绍 例：如图所示的示波管，当两偏转电极XX′、YY′电压为零时，电子枪发射的电子经加速电场加速后会打在荧光屏上的正中间(图示坐标系的O点，其中x轴与XX′电场的场强方向重合，x轴正方向垂直于纸面向里，y轴与YY′电场的场强方向重合，y轴正方向竖直向上)。若要电子打在图示坐标系的第Ⅲ象限，则(　　) A.X、Y极接电源的正极，X′、Y′接电源的负极 B.X、Y′极接电源的正极，X′、Y接电源的负极 C.X′、Y极接电源的正极，X、Y′接电源的负极 D.X′、Y′极接电源的正极，X、Y接电源的负极 典例分析 D 练习 都带正电 新知讲解 练习 C C 新知讲解 练习 C 新知讲解 若带电粒子由静止先经加速电场(电压U1)加速，又进入偏转电场(电压U2)，射出偏转电场时偏移量⇒y＝，速度偏转角的正切值为tan θ＝。 $