《示波器的奥秘》学案.docVIP

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1.6示波器的奥秘

【知识储备】

1.带电粒子在电场中通常要受到和电场力。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电场力，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（可以或不可以）忽略重力，在分析这类问题时只需求的合力就可以了。

2.带电粒子在电场中运动时，所受电场力对粒子产生，改变粒子的速度。电场力（合外力）对粒子做功，改变粒子的。

3.带电粒子在匀强电场中运动时，所受电场力是。（恒力或变力）产生的加速度，所以带电粒子在匀强电场中的运动跟物体在重力场中的自由落体和抛体运动相似。

4.研究带电粒子在电场中运动的主要规律公式：

（1）电场力：（匀强电场）

（2）加速度：（牛顿第二定律）

（3）电场力做的功：

（4）动能定理：

【知识探究】

电场中的运动与重力场的运动的对比：

1.初速度为0的运动：（如图1所示）

加速度：a=，与运动类似

2.初速度不为0，且与电场力在同一直线上（如图2所示）

加速度：a=，与运动类似

图1图2

3.初速度不为v0≠0，且与电场力不在同一直线上（如图3所示）

加速度：a=与运动类似

水平方向：

竖直方向：

图3

二．带电粒子的加速运动

例：如图所示，两极板间的电压为U,有一带正电q，质量为m的带电粒子从正极板由静止开始向负极板运动,问粒子到达负极板的速度多大?

[讨论]如果两板的形状改变了,电场变成了非匀强电场。若两板间的电压仍为U，上面的推导是否成立？

练：（单项）如图所示，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，则关于电子到达Q板时的速度，下列说法正确的是()

A．两板间距离越大，加速的时间就越长，获得的速率就越大

B．两板间距离越小，加速度就越大，获得的速度就越大

C．与两板间距离无关，仅与加速电压有关

D．以上说法均不正确

三．带电粒子的偏转运动

例：如图,已知l、d、m、q、U、v0,求粒子穿出电场时，在竖直方向上的位移和偏转的角度。此时不计带电粒子的重力。

（提示：分析带电粒子的受力情况和运动情况）

水平方向：运动

竖直方向：运动

（1）粒子在电场中运动的时间

（2）粒子的加速度

（3）∵粒子在竖直方向的运动为

∴粒子在竖直方向的位移为

粒子在竖直方向的速度为

（4）∵粒子在水平方向的运动为

∴粒子在水平方向的速度为

（5）合速度与水平方向的夹角tanθ=

练：如图1-6-9所示，偏转电场极板长L＝1.6cm，两板间的距离d＝0.50cm，极板的右端距离屏s＝3.2cm.有一质量m＝1.6×10－10kg的带电粒子，以20m/s的初速度垂直电场方向进入偏转电场．已知板间的电压U＝8.0×103V，液滴打在屏上与原入射方向的偏转距离z＝2.0mm，如果不计粒子

(1)液滴的带电荷量大小是多少？

(2)要使液滴打到屏上的偏转距离

扩大，请你分析提出一种可行的方法．

四．带电粒子加速和偏转一体问题

例：离子发生器发射出一束质量为m，电荷量为q的负离子，从静止经加速电压U1加速后，获得初速度，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，以速度v离开电场，已知平行板长为Ｌ，两板间距离为d，求：

1）离子在偏转电场中运动的时间、加速度、速度v的大小；

2）离子在离开偏转电场时的横向偏移量和偏转角的正切值。

解题小结：

五．示波器