2.5 电子束在示波管中的运动 课件(沪科版选修3-1)
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2.5 《探究电子束在示波管中的运动》ppt课件(沪科版选修3-1)
y总＝y y
LlU 2 2dU 1
lU 2 (2 L l ) 4dU1
三、观察电子在示波管中的运动
阴极 阳极 垂直偏转板 发光点
- + 加速电压U1
水平偏转板
荧光屏
பைடு நூலகம்
加速部分
偏转部分
显示部分
小
加速
结
v0 2eU 1 m
电子得到的速度为: 电子在电场力方向的 偏移为： 电子在极板外的 偏移为：
2 电子射出时沿电场的速度为： v y at md v 0
eU
l
合速度偏角的正切为： tan φ v 0
vy
elU 2 lU 2 mdv 02 2dU 1
3、电子在偏转电极外的匀速直线运动
vy
φ
v v0 y
y'
荧光屏
电子在极板外的偏移为： y L tan φ 电子的总偏移为：
速度v0。
阴极 e
阳极
v0
- + 加速电压U1
由动能定理得： 可得电子的速度:
eU1
1 2 mv0 2 2eU 1 v0 m
2、电子在偏转电极YY'中的偏转
+ d e + + + + +
vy φ
v v0 y U2
v0
-
2 1 2 1 eU 2（ l ） l U 2 2 电子在电场力方向的偏移为： y at 2 md v 4dU 2 0 1
电子在 示波管 中的运 动
偏转 直进
1 2 l 2U 2 y at 2 4dU 1
y
LlU 2 2dU 1
电子的总偏移：
LlU 2 2dU 1
lU 2 (2 L l ) 4dU1
三、观察电子在示波管中的运动
阴极 阳极 垂直偏转板 发光点
- + 加速电压U1
水平偏转板
荧光屏
பைடு நூலகம்
加速部分
偏转部分
显示部分
小
加速
结
v0 2eU 1 m
电子得到的速度为: 电子在电场力方向的 偏移为： 电子在极板外的 偏移为：
2 电子射出时沿电场的速度为： v y at md v 0
eU
l
合速度偏角的正切为： tan φ v 0
vy
elU 2 lU 2 mdv 02 2dU 1
3、电子在偏转电极外的匀速直线运动
vy
φ
v v0 y
y'
荧光屏
电子在极板外的偏移为： y L tan φ 电子的总偏移为：
速度v0。
阴极 e
阳极
v0
- + 加速电压U1
由动能定理得： 可得电子的速度:
eU1
1 2 mv0 2 2eU 1 v0 m
2、电子在偏转电极YY'中的偏转
+ d e + + + + +
vy φ
v v0 y U2
v0
-
2 1 2 1 eU 2（ l ） l U 2 2 电子在电场力方向的偏移为： y at 2 md v 4dU 2 0 1
电子在 示波管 中的运 动
偏转 直进
1 2 l 2U 2 y at 2 4dU 1
y
LlU 2 2dU 1
电子的总偏移：
物理沪科版选修3-1学案：2.5 探究电子束在示波管中的运动含解析
2。
5 探究电子束在示波管中的运动1．探究电子束在偏转电极中的偏转示波管中的偏转电极YY′实际上是两块靠得很近的、大小相等、互相正对的平行金属板。
在偏转电极上加上电压后，两极间的电场是匀强电场,称为偏转电场。
电子束垂直于偏转电场进入平行金属板之间，电子受到电场力的作用。
预习交流1在带电粒子的加速和偏转的问题讨论中，为什么常常不考虑重力？什么时候考虑重力？什么时候不考虑重力？答案：（1）基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外，一般都不考虑重力（但并不忽略质量)。
（2)带电微粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。
(3）某些带电粒子是否考虑重力，要根据题目说明或运动状态来判定。
2．电子束在示波管中的运动规律(1)电子在电子枪中的运动电子束在电子枪中被加速，由动能定理:qU＝错误!mv错误!电子从小孔水平射出的速度:v0＝错误!。
(2）电子在偏转电极中的运动光斑在荧光屏上的竖直偏移电子以速度v0进入偏转电极YY′之间的匀强电场后,如果偏转板的长度为l,两板距离为d，则电子在平行于极板方向上做匀速直线运动,速度为v0;电子在垂直于极板方向上做初速度为零的匀加速运动，加速度为a＝F/m＝qE/m＝qU′/md。
电子经过时间t＝错误!离开偏转电极YY′，在竖直方向上偏移y,竖直方向上的分速度为v y，离开偏转电场时的偏转角为φ,即偏转距离：y＝错误!at2＝错误!·错误!(错误!）2＝错误!。
在y方向上的分速度：v y＝at＝错误!·错误!＝错误!错误!。
离开偏转电场时的偏转角:tanφ＝错误!＝错误!。
(3)电子束离开偏转电极后的运动电子离开偏转电极后不再受电场力作用，做匀速直线运动.预习交流2一束质量为m、电荷量为q的带电粒子以平行于两极板的速度v0进入匀强电场,如图所示.如果两极板间电压为U、两极板间的距离为d、板长为L。
沪科版课件高中物理选修3-12.5探究电子束在示波管中的运动
1．经典表述 带电粒子在电场中加速，若不计粒子的重力，则电场力 对带电粒子做的功等于带电粒子动能的增量． 2．公式形式 (1)在匀强电场中：W＝qEd＝qU＝12mvt2－12mv02. (2)在非匀强电场中：W＝qU＝12mvt2－12mv02.
3．适用条件 以上公式适用于只有电场力做功的情况． 4．应用技巧 按功能观点处理带电粒子的加速问题，针对电场力做功的 分析，关键是加速过程，粒子所经电场区域的电势差，而对动 能的分析，关键是初末速度的分析．
对 α 粒子：12mαvα2＝qαU
所以vvHα＝Leabharlann qHmα＝ qαmH21××14＝
2 1.
【答案】 2∶1
1.质子和α粒子是物理学中的基本粒子，质子质量数是1，带 电荷量为e，α粒子质量数为4，带电荷量为2e，即qα＝2qH，mα ＝4mH.
2．点电荷Q的电场为非匀强电场，带电粒子运动时受的力 为变力．应想到电场力做功W＝qU适用于非匀强电场，因此可 以用动能定理来处理这类问题．
粒子的加速度． 【答案】 C
如右图所示，在空间中取直角坐 标系 Oxy，在第一象限内平行于 y 轴的虚 线 MN 与 y 轴距离为 d，从 y 轴到 MN 之 间的区域充满一个沿 y 轴正方向的匀强电 场，场强大小为 E.初速度可以忽略的电子 经过另一个电势差为 U 的电场加速后，从 y 轴上的 A 点以 平行于 x 轴的方向射入第一象限区域，A 点坐标为(0，h)．已 知电子的电量为 e，质量为 m，加速电场的电势差 U＞E4dh2， 电子的重力忽略不计，求：
则 vB＝vA/cos 60°＝2vA 由动能定理：－eUAB＝12mvB2－12mvA2 解得 UAB＝－1.4×102 V. 【答案】 －1.4×102 V
2.5电子束在示波管中的运动-沪科教版选修3-1教案
2.5 电子束在示波管中的运动-沪科教版选修3-1教案1. 引言随着科技的飞速发展，电子技术的应用越来越广泛，而电子设备的工作原理与电子束在示波管中的运动有密切关系。
因此，深入了解电子束在示波管中的运动是电子技术领域中非常重要的知识。
2. 知识点概述2.1 电子束的产生和加速电子束的产生需要一个发射电子的原理，如热发射电子源、光电发射电子源等。
在一定的电势差下，电子受到加速，形成电子束。
2.2 电子束的聚焦和偏转将电子束聚焦成非常细小的束流，可以采用反射镜的原理；将电子束进行偏转可以采用磁场中运动电荷的洛伦兹力原理。
2.3 电子束在强磁场中的轨迹根据电荷在磁场中的受力情况，可以得到电子束在强磁场中的轨迹方程，从而可以进行预测和计算。
2.4 示波管的工作原理说明示波管的结构和工作原理，引出电子束在示波管中的运动。
2.5 电子束在示波管中的运动根据示波管内的电荷和电磁场的作用，计算电子束在示波管中的轨迹，且根据电子束在荧光屏上所形成图像的特点，了解电子束在示波管中的应用，掌握如何使用示波器。
3. 实验建议通过本章知识点，建议对电子束在示波管中的运动进行实验教学，具体步骤如下：3.1 实验目的了解电子束在示波管中的运动规律，认识示波器使用方法。
3.2 实验准备•示波器•滤波器•可调电源•网络电路•电子束试验管3.3 实验操作步骤1.接通电源，将滤波器和网络电路依次接入，调试电路功能。
2.将电子束试验管放置在示波器内，接通电源，调节示波器的扫描速率和电压，观察屏上轨迹形态。
3.通过改变电子束试验管的Y偏压，观察屏上产生的形态和变化规律。
4.通过加入电流变压器，改变电子束在Y偏压下的总电流，观察屏上的形态变化。
5.分析实验结果，总结电子束在示波管中的运动规律。
4. 总结本章主要介绍了电子束在示波管中的运动规律以及示波器的使用方法，并通过实验的方式对电子束在示波管中的运动规律进行了验证和探究。
该知识点在电子技术领域具有重要的实际应用价值。
高中物理选修31沪科版课件：2.5 探究电子束在示波管中的运动 (共27张PPT)
2.5 探究
电子束在
示波管中
的运动
学习目标
思维脉络
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。
3.知道示波器的主要
构造和工作原理。
一
二
三
一、示波管的构造
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(由发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由偏转电极 XX'
• You have to believe in yourself. That's the secret of success. 人必须相信自己，这是成功的秘诀。
•
一
二
三
做一做
(2014·
江苏镇江检测)示波器可以用来观察电信号随时间变化的情况,
其核心部件是示波管。若在荧光屏上出现如图所示的正弦式交变电流波形,
•16、教学的目的是培养学生自己学习，自己研究，用自己的头脑来想，用自己的眼睛看，用自己的手来做这种精神。2021/9/152021/9/15September 15, 2021
•17、儿童是中心，教育的措施便围绕他们而组织起来。2021/9/152021/9/152021/9/152021/9/15
1
2
在平行电场方向做初速度为零的匀加速运动,即 d= at2
电子在平行电场方向上的加速度 a=
电子打在 B 板上的区域面积 S=πr2
由①②③④得
2π2
答案:
2
2π2
S=
2
。
=
①
②
③
④
电子束在
示波管中
的运动
学习目标
思维脉络
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。
3.知道示波器的主要
构造和工作原理。
一
二
三
一、示波管的构造
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(由发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由偏转电极 XX'
• You have to believe in yourself. That's the secret of success. 人必须相信自己，这是成功的秘诀。
•
一
二
三
做一做
(2014·
江苏镇江检测)示波器可以用来观察电信号随时间变化的情况,
其核心部件是示波管。若在荧光屏上出现如图所示的正弦式交变电流波形,
•16、教学的目的是培养学生自己学习，自己研究，用自己的头脑来想，用自己的眼睛看，用自己的手来做这种精神。2021/9/152021/9/15September 15, 2021
•17、儿童是中心，教育的措施便围绕他们而组织起来。2021/9/152021/9/152021/9/152021/9/15
1
2
在平行电场方向做初速度为零的匀加速运动,即 d= at2
电子在平行电场方向上的加速度 a=
电子打在 B 板上的区域面积 S=πr2
由①②③④得
2π2
答案:
2
2π2
S=
2
。
=
①
②
③
④
高中物理 2.5《探究电子束在示波管中的运动》课件 沪科选修31
【思路点拨】 分析带电粒子在电场中的受 力和运动情况，根据牛顿运动定律，运动学 方程和功能关系列式求解．
【答案】 (1)0.50 cm (2)1.5×10－8 s 【方法指引】(1)对带电粒子进行受力分析，运 动特点分析，力做功情况分析是选择规律解题 的关键． (2)牛顿运动定律和运动学公式只能在匀强电场 中适用，而功能关系对一切电场都适用，所以 选择解题的方法是优先从功能关系角度考虑， 应用功能关系列式简单、方便，不易出错．
1．带电粒子在电场中运动忽略重力的条件 (1)当带电粒子的重力远小于静电力时，粒子 的重力就可以忽略． (2)微观带电粒子，如电子、质子、离子、α粒 子等除有说明或有明确暗示外,处理问题时均 不计重力．而带电的液滴、小球等除有说明 或有明确暗示外,处理问题时均应考虑重力．
2．带电粒子在电场中运动的四条规律 (1)质量分别为m1和m2，电荷量分别为q1和q2 的带电粒子经过同一加速电场、同一偏转电 场后，偏转量之比为1∶1 (2)质量分别为m1和m2，电荷量分别为q1和q2 的带电粒子以同一速度经过同一偏转电场后, 偏转量之比为q1m2∶q2m1.
二是题目中是否有暗示(如涉及竖直方向)或结 合粒子的运动过程、运动性质进行判断． (2)静电力：一切带电粒子在电场中都要受到 静电力F＝qE，与粒子的运动状态无关；电场 力的大小、方向取决于电场(E的大小、方向) 和电荷的正负，匀强电场中静电力为恒力， 非匀强电场中静电力为变力．
2．运动状态分析：带电粒子沿与电场线平行 的方向进入匀强电场，如果受到的电场力与 运动方向相同，则做匀加速直线运动，如果 受到的电场力与运动方向相反，则做匀减速 直线运动． 3．处理的方法 (1)从牛顿运动定律和运动学公式进行 F＝ma，v2＝2al.
匀速直线运动
【答案】 (1)0.50 cm (2)1.5×10－8 s 【方法指引】(1)对带电粒子进行受力分析，运 动特点分析，力做功情况分析是选择规律解题 的关键． (2)牛顿运动定律和运动学公式只能在匀强电场 中适用，而功能关系对一切电场都适用，所以 选择解题的方法是优先从功能关系角度考虑， 应用功能关系列式简单、方便，不易出错．
1．带电粒子在电场中运动忽略重力的条件 (1)当带电粒子的重力远小于静电力时，粒子 的重力就可以忽略． (2)微观带电粒子，如电子、质子、离子、α粒 子等除有说明或有明确暗示外,处理问题时均 不计重力．而带电的液滴、小球等除有说明 或有明确暗示外,处理问题时均应考虑重力．
2．带电粒子在电场中运动的四条规律 (1)质量分别为m1和m2，电荷量分别为q1和q2 的带电粒子经过同一加速电场、同一偏转电 场后，偏转量之比为1∶1 (2)质量分别为m1和m2，电荷量分别为q1和q2 的带电粒子以同一速度经过同一偏转电场后, 偏转量之比为q1m2∶q2m1.
二是题目中是否有暗示(如涉及竖直方向)或结 合粒子的运动过程、运动性质进行判断． (2)静电力：一切带电粒子在电场中都要受到 静电力F＝qE，与粒子的运动状态无关；电场 力的大小、方向取决于电场(E的大小、方向) 和电荷的正负，匀强电场中静电力为恒力， 非匀强电场中静电力为变力．
2．运动状态分析：带电粒子沿与电场线平行 的方向进入匀强电场，如果受到的电场力与 运动方向相同，则做匀加速直线运动，如果 受到的电场力与运动方向相反，则做匀减速 直线运动． 3．处理的方法 (1)从牛顿运动定律和运动学公式进行 F＝ma，v2＝2al.
匀速直线运动
上海科教版高中物理选修3-1课件 探究电子束在示波管中的运动课件2
高中物理·选修3-1·沪科版
电场与示波器
探究电子束在示波管中的运动
1 掌握带电粒子在电场中加速和偏转所遵循的规律. 2 知道示波管的主要构造和工作原理.
一、示波管的原理 1.电子枪 偏转电极 荧光屏 2.加速 偏转 二、电子在电子枪中的运动 1.加速直线运动 2.(1)牛顿第二定律 (2)ΔEk 12mv2－0 3.(1)匀变速曲线运动 (2)合成与分解 匀速直线运动 初速度为零的 匀加速直线运动
(1)求电子穿过A板时速度的大小； (2)求电子从偏转电场射出时的侧移量； (3)若要电子打在荧光屏上P点的上方， 可采取哪些措施？
1．(带电粒子在电场中的加速)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
板的方向射出，最远到达A点，然后返
回，如图所示，OA＝h，则此电子具有
解析 (1)不管加速电场是不是匀强电
场，W＝qU 都适用，所以由动能定理
得 qU1＝12mv20 解得 v0＝
2qU1 m
离为 d，求：
(2)由于偏转电场是匀强电场，所以离
(1)v0 的大小；(2)离子在偏转电 子的运动类似平抛运动，水平方向为
场中运动时间 t；
速度为 v0 的匀速直线运动，竖直方向
(2)若已知加速电场的电压为 U，请进一步表示 tan φ 和 y?
在加速电场中，由动能定理有 qU＝12mv20， 由③及上式得：tan φ＝l2Ud′U 由④及上式得：y＝l24Ud′ U
(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？
_____Y___板偏移，若UYY′＝0，UXX′＞0 ，则粒子向_____X___板偏移．
电场与示波器
探究电子束在示波管中的运动
1 掌握带电粒子在电场中加速和偏转所遵循的规律. 2 知道示波管的主要构造和工作原理.
一、示波管的原理 1.电子枪 偏转电极 荧光屏 2.加速 偏转 二、电子在电子枪中的运动 1.加速直线运动 2.(1)牛顿第二定律 (2)ΔEk 12mv2－0 3.(1)匀变速曲线运动 (2)合成与分解 匀速直线运动 初速度为零的 匀加速直线运动
(1)求电子穿过A板时速度的大小； (2)求电子从偏转电场射出时的侧移量； (3)若要电子打在荧光屏上P点的上方， 可采取哪些措施？
1．(带电粒子在电场中的加速)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
板的方向射出，最远到达A点，然后返
回，如图所示，OA＝h，则此电子具有
解析 (1)不管加速电场是不是匀强电
场，W＝qU 都适用，所以由动能定理
得 qU1＝12mv20 解得 v0＝
2qU1 m
离为 d，求：
(2)由于偏转电场是匀强电场，所以离
(1)v0 的大小；(2)离子在偏转电 子的运动类似平抛运动，水平方向为
场中运动时间 t；
速度为 v0 的匀速直线运动，竖直方向
(2)若已知加速电场的电压为 U，请进一步表示 tan φ 和 y?
在加速电场中，由动能定理有 qU＝12mv20， 由③及上式得：tan φ＝l2Ud′U 由④及上式得：y＝l24Ud′ U
(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？
_____Y___板偏移，若UYY′＝0，UXX′＞0 ，则粒子向_____X___板偏移．
高中物理第2章电场与示波器5探究电子束在示波管中的运动随堂演练课件沪科版选修31
二、多项选择题 7.如图所示，水平放置的平行板电容器，上极 板带负电，下极板带正电，带电小球以速度 v0 水平射入电场，且沿下极板边缘飞出．若下 极板不动，将上极板上移一小段距离，小球仍以相同的速度 v0 从原处飞入，则带电小球( )
A．将打在下极板中央 B．仍沿原轨迹由下极板边缘飞出 C．不发生偏转，沿直线运动 D．若上极板不动，将下极板上移一段距离，小球可能打在 下极板的中央
复习课件
高中物理第2章电场与示波器5探究电子束在示波管中的运动随堂演练课件 沪科版选修31
2021/4/17
高中物理第2章电场与示波器5探究电子束在示波管中的运 动随堂演练课件沪科版选修31
[随堂检测] 1．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( )
[课时作业] 一、单项选择题 1．关于带电粒子(不计重力)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．可能做匀变速直线运动，不可能做匀变速曲线运动 解析：选 A．带电粒子在匀强电场中受到的电场力恒定不变， 可能做匀变速直线运动，也可能做匀变速曲线运动，故选 A．
解析：选 BC．电子的运动过程可分为两个阶段，即加速和偏 转．分别根据两个阶段的运动规律，推导出灵敏度Uh2的有关 表达式，然后再判断选项是否正确，这是解决此题的基本思
路．电子经电压 U1 加速有 eU1＝12mv20，电子经过偏转电场的 过程有 L＝v0t，h＝12at2＝2emUd2 t2＝4Ud2UL21.由以上各式可得Uh2 ＝4dLU2 1.因此要提高灵敏度，若只改变其中的一个量，可采取 的办法为增大 L，或减小 d，或减小 U1.
高中物理第二章电场与示波器2.5探究电子束在示波管中的运动电子束的偏转与聚焦素材沪科版选修3_1
电子束的偏转与聚焦
、电聚焦原理
电子射线束的聚焦是电子束管必须解决的问题。
在示波管中，阴极被加热发射电子，电子受阳极产生的正电场作用而加速运动，同时又受栅极产生的负电场作用只有一部分电子能够通过栅极小孔而飞向阳极。
要比阴极K的电压低20~100V,由阴极发射电子，受到栅极与阴极间减速电场的作用，初速度小的电子被阻挡，而那
2
图2
方向外加一个均匀磁场，那么以速度v飞越子电子在Y方向上也会发生偏转，
B
带点粒子的电量与质量的比值叫荷质比，是带电微观粒子的基本参量之一。
测定荷质比的方法很多，本实验采用。
2.5电子束在示波管中的运动
d
平行金属板间有一正电荷q, 质量为m,只在电
式 场力作用下从静止释放，电荷将做什么运动？
受力分析： 仅受水单平击向以右编的辑电母版场副力标题样式
E
+F
v
F＝qE=qU/d
U 运动分析： 初速度为零，加速度
为a=qU/md的向右匀加速直线运动
带电粒子的加速
求电荷到达负极板时的速度？
单击此处编辑母版标题样 A d B
E +F
式U2
单击以编辑母版y副标题样式
y
qU2 2md
L2 v02
U2L2 4dU1
U1 - - - - - - - -
+
θ
v0
vy
v
tan
qU 2 L mdv02
LU 2 dU1
即学即练
例3、如图所示,初速度为零的α粒子和电子在电势差为U1
单击此处编辑母版标题样 的电场中加速后,垂直进入电势差为U2的偏转电场,在满足电子
与运动路径单也击以无编关辑母，版副第标二题样种式 方法仍适用！
若粒子的初速度为零,则: 1 mv2 qU
2
若粒子的初速度不为零,则:
1 2
mv2
1 2
mv
2
0
qU
即学即练
例1、炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板间加
单击此处编辑母版标题样 以电压U=2500V，发射出的电子在真空中被加速后，从金属板的
场强方向以初速度v0射入电场，若不计粒子的
+++++++++
式 重力，带电粒子将做什么运动？
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学习目标
知识储备
学习探究
典例精析
课堂小结
自我检测
学习目标定位
电子束在示波管中的运动
一、对带电粒子在电场中的加速运动的理解
例1 如图所示，在点电荷＋Q激发的电场中有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？
非匀强电场
变加速运动
能量的观点处理
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l 所以在水平方向 t＝ ＝ l v0
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m 2qU1
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4.( 带 电粒 子在 电场 中加 速和 偏 转 )如图所示， 离子发生器发射 出一束质量为 m、电荷量为 q 的 离 子 ， 从 静 止 经 加 速 电压 U1 加速后， 并沿垂直于电场线 方向射入两平行板中央，受偏 转电压 U2 作用后，离开电场， 已知平行板长为 l，两板间距 离为 d，求： (1)v0 的大小； (2)离子在偏转电 场中运动时间 t； (3)离子在偏转电场中的加速度.
电子束在示波管中的运动
U2 qU2 (3)E＝ ， F＝ qE＝ d d F qU2 解得 a＝ ＝ m md
答案 qU2 (3) md
(1)
2qU1 m
(2)l
m 2qU1
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电子束在示波管中的运动
再见
电子束在示波管中的运动
轨迹相同 偏转位移、偏转角度相同
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3．(对示波管原理的认识)如图是示波管 的原理图．它由电子枪、偏转电极(XX′
电子束在示波管中的运动
和YY′)、荧光屏组成，管内抽成真空．
给电子枪通电后，如果在偏转电极XX′ 和YY′上都没有加电压,电子束将打在荧 光屏的中心O点． Ⅰ 区域是加速的， (1)带电粒子在________ Ⅱ 区域是偏转的． 在________ (2)若UYY′＞0，UXX′＝0，则粒子向 ________ Y 板偏移，若UYY′＝0，UXX′＞0
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电子束在示波管中的运动
(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？
方法三：利用平抛运动和类平抛运动的结论，从偏转电场射出时的速 l 度 vy 方向的反向延长线与初速度 v0 的交点位于 处(如图所示) 2
电子束在示波管中的运动
二、对带电粒子在电场中的偏转运动的理解
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1．(带电粒子在电场中的加速)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 板的方向射出，最远到达A点，然后返 回，如图所示，OA＝h，则此电子具有 的初动能是 ( D )
[延伸思考] 若是非匀强电场，如何求末速度？
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电子束在示波管中的运动
二、带电粒子的偏转 如图所示，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)若已知电子电量为 q，质量为 m，偏转板的长度为 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 v0.
①电子在偏转电场中做什么运动？
电子受电场力作用，其方向和初速度 v0 方向垂直，所以电子水平方向 做匀速直线运动，竖直方向做匀加速直线运动，其实际运动类似于平 抛运动.
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②求电子在偏转电场中运动的时间和加速度 .
l 由 l＝v 0t 得 t＝ v0
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电子束在示波管中的运动
(2)若已知加速电场的电压为 U，请进一步表示 tan φ 和 y?
在加速电场中，由动能定理有 1 qU＝ mv2 ， 2 0 lU′ 由③及上式得： tan φ＝ 2dU l2U′ 由④及上式得：y ＝ 4dU
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电子束在示波管中的运动
vA=0
解析 电子从 O 点运动到 A 点，因 受电场力作用， 速度逐渐减小.根据题 意和题图判断，电子仅受电场力，不 计重力.这样， 我们可以用能量守恒定 1 律来研究问题，即 mv2 ＝ eUOA. 因 E 2 0 U Uh 1 2 eUh ＝ ，UOA＝ Eh＝ ，故 mv0＝ . d d 2 d 所以 D 正确.
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电子束在示波管中的运动
[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？
l2U′ 答案 不会.因为它们离开偏转电场时的 y＝ 相同，说明从同一点 4dU lU′ 射出电场，且 tan φ＝ 也相同，说明射出时速度方向也相同，故不 2dU 会分成三股.
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一、示波管的原理 1.电子枪 2.加速 偏转电极 荧光屏
电子束在示波管中的运动
偏转
二、电子在电子枪中的运动 1.加速直线运动 2.(1)牛顿第二定律 (2)ΔEk 1 2 mv － 0 2 匀速直线运动 初速度为零的
3.(1)匀变速曲线运动 匀加速直线运动
(2)合成与分解
学习目标定位 高中物理 · 选修3-1· 沪科版
电子束在示波管中的运动
第2章 电场与示波器
2.5 电子束在示波管中的运动
学习目标定位
学案7 电子束在示波管中的运动 探究电子束在示波管中的运动
1
掌握带电粒子在电场中加速和偏转所遵循的规律.
2
知道示波管的主要构造和工作原理.
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电子束在示波管中的运动
(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？
lU′ 方法一：y ′＝y＋Ltan φ ＝ (l＋2L) 4dU lU′ L ＝y＋v y· ＝ (l＋2L) v0 4dU
方法二：y ′＝y＋v yt′
学习目标
l 则 y′＝ tan φ· ( ＋L) 2
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lU′ l ＝ ( ＋L) 2dU 2
学习探究
lU′ ＝ (l＋2L) 4dU
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电子束在示波管中的运动
[要点提炼] 1.运动状态分析： 带电粒子 (不计重力)以初速度 v0 垂直于电场线方向飞 入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向垂直的电场力作用而做匀 变速曲线运动 .
F qE qU′ a＝ ＝ ＝ m m md
③求电子离开电场时，速度方向与初速度方向夹角 φ 的正切值.
qU′l vy＝at＝ mdv0 vy qU′l tan φ＝ ＝ v0 mdv2 0
④求电子在偏转电场中沿电场方向的偏移量 y.
1 2 qU′l2 y＝ at ＝ 2 2mdv2 0
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edh A. U eU C. dh
h eUh D. d
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2．(带电粒子在电场中的偏转)一束正离 子以相同的速率从同一位置垂直于电场 方向飞入匀强电场中，所有离子的轨迹 都是一样的，这说明所有离子 ( C ) A．都具有相同的质量 B．都具有相同的电荷量 C．具有相同的比荷 D．都是同一元素的同位素
带负电，向正极偏
，则粒子向________ X 板偏移．
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电子束在示波管中的运动
4.( 带 电粒 子在 电场 中加 速和 偏 转 )如图所示， 离子发生器发射 出一束质量为 m、电荷量为 q 的 离 子 ， 从 静 止 经 加 速 电压 U1 加速后， 并沿垂直于电场线 解析 (1)不管加速电场是不是匀强电 方向射入两平行板中央，受偏 场， W＝qU 都适用，所以由动能定理 转电压 U2 作用后，离开电场， 1 2 2qU1 得 qU ＝ m v 解得 v ＝ 已知平行板长为 l，两板间距 1 0 2 0 m 离为 d，求： (2)由于偏转电场是匀强电场，所以离 (1)v0 的大小； (2)离子在偏转电 子的运动类似平抛运动，水平方向为 场中运动时间 t； 速度为 v0 的匀速直线运动，竖直方向 (3)离子在偏转电场中的加速度. 为初速度为零的匀加速直线运动 .
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一、带电粒子的加速
在真空中有一对平行金属板，由于接 在电池组上而带电，两板间的电势差
电子束在示波管中的运动
Eq
为U.若一个质量为m、带正电荷q的α
粒子，在电场力的作用下由静止开始
㎎
答案 (1)受重力和电场力；因重力远小 从正极板向负极板运动，板间距为d. 于电场力，故可以忽略重力． (1)带电粒子在电场中受哪些力作用？ (2)v0＝0,a＝qU的匀加速直线运动. dm 重力能否忽略不计？ (2)粒子在电场中做何种运动？ (3)计算粒子到达负极板时的速度？