(课堂设计)高中物理探究电子束在示波管中的运动沪科版选修详解.ppt

* 第5课时 探究电子束在示波管中的运动 学 习 目 标 思 维 启 迪 1.知道示波管 的主要构造和工作原理，并练习使用示波器． 2.会分析带电 粒子在电场中的运动问题. 带电粒子在电场中受电场力作用，我们可以利用电场来控制粒子，使它加速或偏转．直线加速器就是在真空金属管中加上高频交变电场使带电粒子获得高能的装置(如图2－5－1所示)，它能帮助人们更深入地认识微观世界．那么，我们如何测算粒子的速度和偏转角呢？　 　 图2－5－1 一、带电粒子的加速 1．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，受到的电场力与运动方向在同一直线上，做___________直线_____，可以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粒子的速度、位移等． 2．用功能观点分析 可以根据电场力对带电粒子做的功，研究粒子的电势能变化，利用动能定理研究全过程中能量的转化，研究带电粒子的速度变化、经历的位移等．这种方法不仅适用于匀强电场，也适用于非匀强电场． 知识梳理 加速(或减速) 运动 二、匀强电场中带电粒子的偏转 1．运动状态分析 带电粒子以速度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成90°角的电场力作用而做______________．其特点与平抛运动类似． 2．偏转问题的处理方法：将带电粒子的运动沿初速度方向和电场方向进行分解． (1)沿初速度方向的分运动为________运动，满足 X＝ ___. 匀变速曲线运动 匀速直线 v0t 初速度为零的匀加速直线 三、示波器 在接通电源开关之前，先要检查各旋钮是否已调至适合的旋转位置上．辉度调节旋钮应____________，竖直位移和水平位移旋钮转到_________，衰减旋钮置于_______，扫描范围旋钮置于“_______”．然后接通电源开关，预热一二分钟后，顺时针缓慢旋转辉度旋钮到屏上出现一亮斑，亮斑的高度要_____．再旋转聚焦调节旋钮和辅助聚焦调节旋钮，使亮斑成一清晰的______． 反时针旋到底 中间位置 最高挡 外X挡 适中 小圆点 1．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．α粒子　　　 D．钠离子Na＋ 答案：A 2．一束带电粒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，所有粒子的运动轨迹都是一样的，这说明所有粒子 (　　) A．都具有相同的质量　　　　 B．都具有相同的电荷量 C．电荷量与质量之比都相同 D．都是同位素 答案：C 基础自测 3．一带电粒子在电场中只受电场力作用时，它不可能出现的运动状态是 (　　) A．匀速直线运动 B．匀加速直线运动 C．匀变速曲线运动 D．匀速圆周运动 解析：当带电粒子在电场中只受电场力作用时，电场力作用会产生加速度，B、C、D选项中的运动情况都有加速度，而A项中匀速直线运动加速度为零，不可能出现． 答案：A 4．图2－5－2为示波管中偏转电极的示意图，相距为d、长度为l的平行板A、B加上电压后，可在A、B之间的空间中(设为真空)产生电场(设为匀强电场)．在A、B左端距A、B等距离处的O点，有一电荷量为＋q、质量为m的粒子以初速度v0沿水平方向(与A、B板平行)射入．不计重力，要使此粒子恰能从C处射出，则A、B间的电压应 为 (　　) 图2-5-2 答案：A 5．在开启示波器前应进行的操作是 (1)辉度旋钮________________． (2)竖直位移和水平位移旋钮旋转到________________． (3)衰减调节旋钮置于________________． (4)扫描范围旋钮置于________________． 答案：(1)逆时针旋转到底　(2)中间位置　(3)最高挡　(4)外X挡  （1）带电粒子在电场中的平衡 由平衡条件知：Eq=mg或 =mg (2)带电粒子在电场中的加速 解决问题用到的知识点有：牛顿第二定律，运动学公式，动能定理，能量守恒. 带电粒子在电场中的直线运动 【例1】如图2－5－3所示，板长L＝4 cm的平行板电容器，板间距离d＝3 cm，板与水平夹角α＝37°，两板所加电压为U＝100 V，有一带负电液滴，带电荷量为q＝3×10－10 C，以v＝1 m/s的水平速度自A板边缘水平进入电场，在电场中仍沿水平方向并恰好从B板边缘水平飞出．求： 图2-5-3 (1)液滴的质量． (2)液滴飞出时的速度． 解析：由于带电粒子重力方向竖直向下，所受电场力方向只能垂直两板向上，其合力方向水平向右，做匀加速运动． 液滴质量为8×10－8