2017秋高中物理粤教版选修3-1课件：1-6示波器的奥秘 精品
高中物理1.6示波器的奥秘课件粤教版选修3_1
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������������ℎ D. ������
一
二
知识精要
思考探究
典题例解
迁移应用
思路分析：带电粒子在电场力作用下加速运动,加速度可由牛顿 第二定律和电场力公式求得,动能可用动能定理求解. 解析：电子从 O 点到 A 点,因受电场力作用,速度逐渐减小.根据 题意和图示判断,电子仅受电场力,不计重力.这样 ,我们可以用能量
守恒定律来研究问题.即 ������������0 2 =eUOA.因 E= ,UOA=Eh=
1 ������������0 2 2
=
������������ℎ .所以 ������
1 2
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������ℎ ,故 ������
D 正确 .
答案：D
一
二
知识精要
思考探究
典题例解
迁移应用
第六节
示波器的奥秘
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预习导引
Байду номын сангаас
学习目标 重点难点
1.理解带电粒子在电场中的运动规律,并能分析解决 加速和偏转方向的问题. 2.知道示波管的构造和基本原理. 重点:带电粒子在匀强电场中的运动规律. 难点:运动电学知识和力学知识综合处理偏转问题.
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一
二
三
一、带电粒子的加速 1.不计重力,带电粒子 q 在静电力作用下,由静止开始加速,加速电
������ x= tan������
=
2 ������������1 ������ 2������������������0 2 ������������1 ������ ������������0 2 ������
粤教版物理选修3-1讲义：第1章 第6节 示波器的奥秘
第六节 示波器的奥秘掌握带电粒子在电场中加速、[先填空]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 ＝12m v 2，则v＝2qU m. [再判断]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．(×)[后思考]动能定理是分析带电粒子在电场中加速常用的方法，试想该方法适用于非匀强电场吗？【提示】 适用，由于W ＝qU 既用于匀强电场又适用于非匀强电场，故qU ＝12m v 2－12m v 20适用于任何电场．[合作探讨]如图1-6-1所示，两平行金属板间电压为U .板间距离为d .一质量为m ，带电量为q 的正离子在左板附近由静止释放．图1-6-1探讨1：正离子在两板间做什么规律的运动？加速度多大？【提示】 正离子在两板间做初速度为零的匀加速直线运动．加速度a ＝qU dm .探讨2：正离子到达负极板时的速度多大？【提示】 由qU ＝12m v 2可得v ＝2qU m .[核心点击]1．带电粒子的加速当带电粒子进入电场中时，在电场力的作用下做加速运动，电场力对带电粒子做正功，带电粒子的动能增加．示波器、电视机显像管中的电子枪就是利用电场对带电粒子进行加速的．2．处理方法(1)力和运动关系法——牛顿第二定律根据带电粒子受到的电场力，用牛顿第二定律求出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度、时间和位移等．这种方法通常适用于受恒力作用下做匀变速运动的情况．(2)功能关系法——动能定理由粒子动能的变化量等于电场力做的功知：。
物理粤教版选修3-1自我检测：1-6-示波器的奥秘 含解析 精品
自我检测1.在练习使用示波器时,在调节好示波器后,将“扫描范围”旋钮置于最低挡.若缓慢地逆时针旋转“扫描微调”旋钮,则屏上亮斑的扫描速度将____________,扫描频率将____________;若缓慢逆时针旋转“X 增益”旋钮,则扫描的幅度将______________.答案:减小 减小 增大2.关于带电粒子在匀强电场中的运动情况，下列说法正确的是（ ）A.一定是匀变速运动B.不可能做匀减速运动C.一定做曲线运动D.可能沿电场线方向运动答案: AD3.让原来静止的氢核（H 11）、氘核（H 21）和氚核（H 31）的混合物通过同一电场后，各种核将具有 ( )A.相同的速度B.相同的动能C.相同的动量D.以上物理量都不相同答案: B4.离子发动机飞船,其原理是用电压U 加速一价惰性气体离子,将它高速喷出后,飞船得到加速.在氦、氖、氩、氪、氙中选氙的理由是用同样电压加速,它喷出时（ ）A.速度大B.动量大C.动能大D.质量大答案: B5.平行金属板间有一匀强电场，不同的带电粒子都可以垂直于电场线方向射入该匀强电场（不计重力），要使这些粒子经过匀强电场后有相同的偏转角，则它们应具有( )A.相同的动能和相同的比荷（q /m ）B.相同的动量和相同的比荷（q /m ）C.相同的速度和相同的比荷（q /m ）D.相同的比荷（q /m ）答案: C6.三个质量相同,分别带有正电、负电、不带电的粒子A 、B 、C ,从水平放置的平行带电金属板左侧P 点以相同速度v 0垂直电场线方向射入匀强电场,分别落在带正电极板上不同的三点,如图1-6-4 所示,下面判断正确的是( )图1-6-4A.三个粒子在电场中运动的加速度大小关系为:a b >a c >a aB.三个粒子在电场中运动的时间相等C.三个粒子到达下极板时的动能关系为:E k A>E k B>E k CD.三个粒子所受到电场力大小关系为:F a=F b>F c答案: A7.如图1-6-5所示,一个质子以速度v垂直电场方向射入有界匀强电场中，它飞离电场区域时侧向位移为d1,如果改换使 α 粒子从同一位置以2v速度垂直电场方向射入，则它飞离有界电场时的侧向位移应为()图1-6-5A.d2=d1B.d2=d1/4C.d2=d1/8D.d2=d1/16答案: C8.一质量为4.0×10-15kg、电荷量为2.0×10-9C的带正电质点,以4.0×104m/s的速度垂直于电场方向从a点进入匀强电场区域,并从b点离开电场区域.离开电场时的速度为5.0×104 m/s,由此可知,电场中ab两点间电势差U ab=V;带电质点离开电场时的速度在电场方向的分量为m/s.(不计重力作用)答案: 9.0×102 3.0×1049.几种不同的离子都由静止开始经同一电场加速后，垂直电场方向射入同一偏转电场，已知它们在电场中的运动轨迹完全相同，则可以肯定，这几种离子的（）A.电性相同B.电荷量相同C.比荷相同D.射出偏转电场时速度相同答案:A10.一价氢离子和二价氦离子的混合体,经同一加速电场加速后,垂直射入同一偏转电场中,偏转后均打在荧光屏上,则它们（）A.同时到达屏上同一点B.先后到达屏上同一点C.同时到达屏上不同点D.先后到达屏上不同点答案: B11.如图1-6-6所示,a、b、c三点是匀强电场中的三个彼此相邻的等势面,一带电粒子从A点进入并穿过电场,其轨迹与等势面的相交点依次为A、B、C.若不计重力的作用,则 （）图1-6-6A.带电粒子在A点所受电场力方向竖直 向上B.a、b、c三个等势面的电势是φa>φb>φcC.带电粒子在穿过电场过程中动能一定增加D.带电粒子在由A到B的过程中动能变化大于由B到C过程中动能的变化答案: C12.如图1-6-7所示为电子加速、偏转装置示意图，初速度为零的电子经电压U1加速后，垂直进入偏转电场，离开电场时的侧移量是y，偏转电场的两板间距离为d,偏转电压为U2，板长为L,为了提高偏转的灵敏度（每单位偏转电压引起的偏转量）可采用下面哪些办法（）图1-6-7A.增大偏转电压U2B.增大加速电压U1C.尽可能使板长L长一些D.尽可能使极板间距d小一些答案: CD13.如图1-6-8所示,平行金属板的上下极板分别带等量异种电荷,板长为L,一束速度相同的电子束由正中央P点垂直电场线方向进入电场,飞出电场时速度(v t)方向如图,现作速度(v t)的反向延长线交初速度(v0)方向延长线PM于O点,试分析计算O点的位置.图1-6-8答案: O点在PM的中点处14.如图1-6-9所示,静电分选的原理示意图,将磷酸盐和石英的混合颗粒由传送带送至两个竖直带电平行金属板上方中部,经电场区域下落,电场强度为5.0×105V/m,磷酸 盐颗粒带正电,石英颗粒带负电,这些颗粒带电率(颗粒所带电荷量与颗粒质量之比)均为1.0×10-5C/kg,如果要求两种颗粒经电场区域后至少分离10 cm,粒子在电场中通过的竖直距离至少应多少?(g取10 m/s2)图1-6-9答案: 0.1 m。
粤教版高中物理选修3-1第1章第6节《示波器的奥秘》课件 (共24张PPT)
• 1.物体受恒力作用
• (1)若初速度为零,则物体将沿此力的方向做 匀加速直线 运动. ____________
• 物体运动与受力间的关系 • (2)若初速度不为零,当力的方向与初速度方向相同或 匀变速直线 运动；当力的方向与初速 相反,物体做__________ 匀变速曲线 运动. 度方向不在同一直线上时,物体做___________ 变加速直线或曲线 运 • 2.物体受变力作用,物体将做________________
三.带电粒子的加速
匀速
+ ++ + + ++ +
E
加速
_ __ __ __ _
匀速
U
U
加速后粒子的速度怎样计算呢？
加速
若不计粒子重力，则该粒子沿
电场线做匀加速直线运动。 由动能定理得：
1 W qU qEd mv 2 2
v 由此可得：此粒子到达负极板时的速度为： 2qU 2qEd m m
6. 如图. 质量为m，电量为q的带电油滴在离上极 油滴刚好能够到达下极板. 两极板间的距离为d.
板H高处自由下落后，进入极板间的匀强电场中， 则下列说法正确的是：（
A. 油滴带负电. ACD ）
B. 油滴带正电. C. 极板间电压为mg(H+d)/q D. 极板间电场强度为 mg(H+d)/qd3;v
2 x
方法②:根据动能定理求解
1 2 1 2 * mV - mV0 = qU 2 2
五、 加速和偏转一体 _ + + + + + + -q m
U1
vy
v
φ
最新-高中物理 1-6《示波器的奥秘》课件 粤教版选修3-1 精品
示波器的面板
一.带电粒子在电场中的加速
若不计粒子重力，则该粒子沿 电场线做匀加速直线运动。
由动能定理得：
ห้องสมุดไป่ตู้
W qU qEd 1 mv2 2
由此可得：此粒子到达负极板时的速度为：v
2qU m
2qEd m
【重要说明】带电粒子 重力的处理 1.基本粒子：如电子、 质子、α粒子、离子等， 一般可以忽略。 2.带电颗粒：如尘埃、 液滴、小球等，一般不 能忽略。
出电场时的tg方向：
vy vx
ql dmv02 U
【例题2】让质子、氘核的混合物沿着与电场垂直的方向进 入同一匀强电场，要使它们最后的偏转角相同，这些粒子 必须是：
A.具有相同的初速度 B.具有相同的初动能
C.具有相同的质量
D.经同一电场由静止加速
【答案】B D
原理
示波器是一种阴极射线管。灯丝通电后给阴极加热，使 阴极发射电子。电子经阳极和阴极间的电场加速聚焦后形 成一很细的电子束射出，电子打在管低的荧光屏上，形成为 那个一个小亮斑。亮斑在荧光屏上的位置可以通过调节竖直 偏转极与水平偏转极上的电压大小来控制。如果加在竖直板 上的电压是随时间正弦变化的信号，并在水平偏转板加上适 当的偏转电压，荧光屏上就会显示一条正弦曲线
【答案】A
二.带电粒子在电场中的偏转
带电粒子在电场中作类平抛运动
把其运动可分解为：
水平方向的匀速直线运动
竖直方向的匀加速运动
时 间：
t l v0
加速度：
a F qE qU m m dm
电场方向的位移：
y
1 2
at 2
ql 2 2dmv02
U
电场方向的速度：
粤教版高中物理选修3-1课件第一章第六节示波器的奥秘
电压有关，B 错 C 对；因板间电场是匀强电场，电子做匀加速
直线运动有 d＝12at2＝12meUdt2，得 t∝ a＝qmUd，a 与距离 d 成反比，D 错．
dU2，A 对；由 F＝ma 得
答案：AC
【触类旁通】 1．如图1－6－5是示波管中电子枪的原理示意图，示波管 内被抽成真空，A为发射热电子的阴极，K为接在高电势点的 加速阳极，A、K间电压为U.电子离开阴极时的速度可以忽略． 电子经加速后从K的小孔中射出的速度大小为v.下面的说法中 正确的是( )
图1－6－1
4．如图1－6－2所示，在点电荷＋Q的电场中，一带电量 为－q的粒子以与电场线方向相同的初速度v0进入电场，关于 粒子的运动描述正确的是( )
图1－6－2 A．沿电场线QP做匀加速直线运动 B．沿电场线QP做变减速直线运动 C．沿电场线QP做匀速直线运动 D．会偏离电场线QP做曲线运动
图1－6－6
若粒子飞出电场时偏转角为 θ，则 tan θ＝vvyx. 式中 vy＝at＝qdUm·vl0，vx＝v0 代入得 tan θ＝mqUv201dl ① 若不同的带电粒子从静止经过同一加速电压 U0 加速后进 入同一偏转电场，由动能定理有 qU0＝12mv20② 由①②式得 tan θ＝2UU10ld③
联立①～⑤式解得 U′≤2Ul2d2＝400 V 即要使电子能飞出，所加电压最大为 400 V.
【触类旁通】
3．如图1－6－10所示，静止的电子在加速电压为U1的电 场的作用下从O经P板的小孔射出，又垂直进入平行金属板间
的电场，在偏转电压U2的作用下偏转一段距离．现使U1加倍，
要想使电子的运动轨迹不发生变化，应该( )
()
A．它们运动的时间tQ>tP
【创新设计】高二物理粤教版选修3-1课件1.6 示波器的奥秘 第1课时
1 2 at 2
d y≤ 2
2Ud 2 2 5000 1.0 1022 V=4.0 102 V 2 22 l 5.0 10
目标定位
预习导学
课堂讲义
对点练习
课堂讲义
三、示波管的工作原理
示波器的奥秘
(1)偏转电极不加电压时：从电子枪射出的电子将沿直线运动， 射到荧光屏的心点形成一个亮斑． (2)在XX′(或YY′)加电压时：若所加电压稳定，则电子被加速，
2 间的匀强电场，如图所示．若 进入偏转电场，电子在平行于板面 两板间距离 d＝ 1.0cm ，板长 l＝ 的方向上做匀速直线运动
5.0cm，那么，要使电子能从平
能加多大电压？
偏转 距离
l＝v0t
加速度 a
F eU ' m dm
行板间飞出，两个极板上最大 在垂直于板面的方向做匀加速直线运动
y
预习导学
课堂讲义
对点练习
课堂讲义
例 3 图为示波管的原理图．如 果在电极YY′之间所加的电压图 按图a所示的规律变化，在电极 XX′ 之间所加的电压按图 b 所示 的规律变化，则在荧光屏上会 看到的图形是( )B
信号电压
示波器的奥秘
扫描电压
解析 t＝0时
UX＜0且最大 水平向左偏转距离最大
U Y＝ 0 竖直方向距离为零 电子向Y板偏转
Ul 2 y= 4U0d
tan = Ul 2U 0d
qU 0
1 2 mv0 ④ 2
tan
qU l 2 mdv0
y和tanθ与m和q均无关
目标定位
预习导学
课堂讲义
对点练习
课堂讲义
例 2 一束电子流在经U＝5000 解析
1.6 示波器的奥秘 课件(粤教版选修3-1).
学习目标
1.理解并掌握点电荷在匀强电场中运动的特点和规律， 能够正确分析和解答点电荷在电场中的加速和偏转方面 的问题． 2.知道示波管的构造和基本原理.
思维启迪
如图161所示，示波器是一种常用的电子仪器，它的内部 的核心部件是示波管，它常用来显示电信号随时间变化的 情况．振动、光、温度等的变化可以通过传感器转化成电 信号的变化，然后再用示波器来研究.
如图 1-6-6 所示，在点电荷＋Q 的电场中有 A、B 两点， 将质子和 α 粒子分别从 A 点由静止释放到达 B 点时，它们的 速度大小之比为多少？
图166
解析：质子和 α 粒子都是正离子，从 A 点由静止释放将受电场
力作用加速运动到 B 点，设 A、B 两点间的电势差为 U，由动
能定理有：对质子：12mHv2H＝qHU，
【思考】 带电粒子在电场中偏转的力学本质、运动学本质和 能量本质区别是什么？ 答案：带电粒子在电场中受到静电力的作用，沿电场方向做匀 加速直线运动，垂直电场方向做匀速直线运动，静电力对带电 粒子做功的多少是电势能变化的度量．
三、示波管 示波器的工作原理并不神秘，只是带电粒子在示波管中的电场 里加速和偏转问题． 1．构造及功能(图 1-6-2)；
图 1-6-7
1．穿越偏转电场的时间：t＝Lv01. 2．离开偏转电场的速度：
v＝ v20＋v2y＝ v20＋qmUd2vL2012 偏角 tanφ＝vv0y＝qmUd2vL201＝2Ud2UL11 3．位移：x＝v0t.y＝12at2＝2qmUd2xv220＝4UU2x1d2 离开电场时的侧移： y＝4UU2L1d21 位移夹角 tanα＝2qmUd2Lv120＝4UU2L1d1
(2)电子离开偏转电场时，垂直 O1O3方向的速度 v2＝at1＝meUd2vL1， 从 P1 到 P2 的运动时间 t2＝L′/v1，电子离开偏转电场后，垂 直 O1O3 方向运动的位移 y2＝v2t2＝L2Ld′UU1 2，P2 点与 O3 点的距 离 y＝y1＋y2＝2LdUU21L2＋L′. 该示波器的灵敏度 Uy2＝2dLU1L2 ＋L′. 答案：(1)4Ld2UU21 (2)2dLU1L2＋L′