【正文】 第 4課時 帶電粒子在電場中的運動 考點自清 帶電粒子沿與電場線平行的方向進(jìn)入電場 ,帶電粒子將做 運動 .有兩種分析方法 : (1)用動力學(xué)觀點分析 :α = ,E= ,v2v02=2ad. (2)用功能觀點分析 :粒子只受電場力作用 ,電場力做的功等于 物體動能的變化 . 加 (減 )速 mqEdU2022121 mvmvqU ?? (1)如果帶電粒子以初速度 v0垂直場強方向進(jìn)入勻強電場中 , 不考慮重力時 ,則帶電粒子在電場中將做類平拋運動 ,如圖 1 所示 . 圖 1 (2)類平拋運動的一般處理方法 :將粒子的運動分解為沿初速 度方向的 運動和沿電場力方向 運動 . 根據(jù) 的知識就可解決有關(guān)問題 . 勻速直線 初速度為零的勻加速 運動的合成與分解 (3)基本公式 運動時間 t= (板長為 l,板間距離為 d,板間電壓為 U) 加速度 離開電場的偏轉(zhuǎn)量 偏轉(zhuǎn)角 示波器是用來觀察電信號隨時間變化的情況 ,其核心部件是 示波管 ,它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成 ,如圖 2所示 . 0vl??? mqEmFa?? 221 aty???00tan vatvv y?dmqU2022mdvqUl20mdvqUl圖 2 (1)如果在偏轉(zhuǎn)電極 XX′ 和 YY′ 之間都沒有加電壓 ,則電子槍射出的電子沿直線傳播 ,打在熒光屏 ,在那里產(chǎn)生一個亮斑 . (2)YY′ 上加的是待顯示的 .XX′ 上是機(jī)器自身的鋸齒形電壓 ,叫做 .若所加掃描電壓和信號電壓的周期相同 ,就可以在熒光屏上得到待測信號在一個周期內(nèi)變化的圖象 . 中心 信號電壓 掃描電壓 熱點聚焦 ,綜合了靜電場和力學(xué)的知識 ,分析 方法和力學(xué)的分析方法基本相同 :先分析受力情況 ,再分析運 動狀態(tài)和運動過程 (平衡、加速、減速 。直線還是曲線 ),然后 選用恰當(dāng)?shù)囊?guī)律解題 .解決這類問題的基本方法 : (1)采用運動和力的觀點 :牛頓第二定律和運動學(xué)知識求解 . (2)用能量轉(zhuǎn)化的觀點 :動能定理和功能關(guān)系求解 . (1)要掌握電場力的特點 .電場力的大小和方向不僅跟場強的 大小和方向有關(guān) ,還跟帶電粒子的電性和電荷量有關(guān) .在勻強 熱點一 帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn) 電場中 ,同一帶電粒子所受電場力處處是恒力 。在非勻強電場 中 ,同一帶電粒子在不同位置所受電場力的大小和方向都可能 不同 . (2)是否考慮重力要依據(jù)情況而定 . 基本粒子 :如電子、質(zhì)子、 α 粒子、離子等除有說明或明確的 暗示外 ,一般不考慮重力 (但不能忽略質(zhì)量 ). 帶電顆粒 :如液滴、油滴、塵埃、小球等 ,除有說明或明確暗 示外 ,一般都不能忽略重力 . 3. 圖 3 在圖 3中 ,設(shè)帶電粒子質(zhì)量為 m,帶電荷量為 q,以速度 v0垂直于電場線方向射入勻強偏轉(zhuǎn)電場 ,偏轉(zhuǎn)電壓為 U,若粒子飛離偏轉(zhuǎn)電場時的偏距為 y,偏轉(zhuǎn)角為 θ ,則 tanθ = . 帶電粒子從極板的中線射入勻強電場 ,其出射時速度方向的反向延長線交于極板中線的中點 .所以側(cè)移距離也可表示為 y= tanθ ,所以粒子好像從極板中央沿直線飛出去一樣 . 若不同的帶電粒子是從靜止經(jīng)同一加速電壓 U0加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場的 ,則 qU0= mv02,即 y= ,tanθ = = .由以上討論可知 ,粒子的偏轉(zhuǎn)角和偏距與粒子的 q、 m無關(guān) ,僅決定于加速電場和偏轉(zhuǎn)電場 .即不同的帶電粒子從靜止經(jīng)過同一電場加速后進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場 ,它們在電場中的偏轉(zhuǎn)角度和偏轉(zhuǎn)距離總是相同的 . 200 mdvqUlvtavv yxy ??2l21024dUUlxy02dUUl202202222121mdvqulvlmdquayty ???熱點二 示波管 示波管是由電子槍、豎直偏轉(zhuǎn)電極 YY′ 、水平偏轉(zhuǎn)電極 XX′ 和熒光屏組成的 ,電子槍發(fā)射的電子打在熒光屏上將出現(xiàn)亮 點 .若亮點很快移動 ,由于視覺暫留效應(yīng) ,能在熒光屏上看到 一條亮線 . (1)如圖 4所示 ,如果只在偏轉(zhuǎn)電極 YY′ 上加上如圖 5甲所示 Uy=Umsinω t的電壓 ,熒光屏上亮點的偏移也將按正弦規(guī)律變 化 ,即 y′= ymsinω t,并在熒光屏上觀察到的亮線的形狀為圖 6A(設(shè)偏轉(zhuǎn)電壓頻率較高 ). (2)如果只在偏轉(zhuǎn)電極 XX′ 上加上如圖 5乙所示的電壓 ,在熒 光屏上觀察到的亮線的形狀為圖 6B(設(shè)偏轉(zhuǎn)電壓頻率較高 ). 圖 4 圖 5 圖 6 (3)如果在偏轉(zhuǎn)電極 YY′ 加上圖 5甲所示的電壓 ,同時在偏轉(zhuǎn)電極 XX′ 上加上圖 5乙所示的電壓 ,在熒光屏上觀察到的亮線的形狀為圖 6C(設(shè)偏轉(zhuǎn)電壓頻率較高 ). 題型探究 題型 1 示波管的工作原理 【 例 1】 如圖 7所示為示波管的結(jié)構(gòu)圖 ,其中電極 YY′ 長 L1= 5 cm,間距 d1= cm,其到熒光屏的距離 x1= cm。電極 XX′ 長 L2=10 cm,間距 d2= cm,其到熒光屏的距離為 x2= 25 1 000 V加速電壓 ,偏轉(zhuǎn)電極 XX′ 、 YY′ 上都沒有加電壓 ,電子束從金屬板小孔射出后 ,將沿直線 傳播 ,打在熒光屏中心 O點 ,在那里產(chǎn)生一個亮斑 .當(dāng)在偏轉(zhuǎn)電 極上加上電壓后 ,試分析下面的問題 : 圖 7 (1)在 YY′ 電極上加 100 V電壓 ,Y接正 ,XX′ 電極不加電壓 .在圖中熒光屏上標(biāo)出亮斑的大體位置 OA的距離 . (2)在 YY′ 電極上加 100 V電壓 ,Y接正 。XX′ 電極上加 100 V電壓 , X接正 .在圖中熒光屏上標(biāo)出亮斑的大體位置 OB的距離 . 思維導(dǎo)圖 解析 (1)如題圖所示 ,電子經(jīng)過加速電壓 U0后獲得速度為 v0,由動能定理得 U0e= mv02 電