高中物理 1.6示波器的奥秘学案(含解析)粤教版选修3-1.doc
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1、 学案8示波器的奥秘学习目标定位 1.会分析计算带电粒子在电场中加速和偏转的有关问题.2.知道示波管的主要构造和工作原理一、带电粒子的加速如图1所示,两平行金属板间的电压为U,板间是一匀强电场设有一带正电荷q、质量为m的带电粒子从正极板处由静止开始向负极板运动(忽略重力的作用),由于电场力做正功,带电粒子在电场中被加速,带电粒子动能增加由动能定理可知mv2qU,可得带电粒子到达负极板时的速度v .图1二、带电粒子的偏转带电粒子的电荷量为q、质量为m,以速度v0垂直电场线射入两极板间的匀强电场(忽略重力的作用)板长为l、板间距离为d,两极板间的电势差为U.(1)粒子在v0的方向上做匀速直线运动,
2、穿越两极板的时间为.(2)粒子在垂直于v0的方向上做初速度为0的匀加速直线运动,加速度为a.三、示波器探秘示波器的核心部件是示波管,示波管是一种阴极射线管,玻璃管内抽成真空,它采用热电子发射方式发射电子屏幕上的亮斑是电子束高速撞击荧光屏产生的亮斑在荧光屏上的位置可以通过调节竖直偏转极和水平偏转极上的电压大小来控制一、带电粒子的加速问题设计在真空中有一对平行金属板,由于接在电池组上而带电,两板间的电势差为U.若一个质量为m、带正电荷q的粒子,在电场力的作用下由静止开始从正极板向负极板运动,板间距为d.(1)带电粒子在电场中受哪些力作用?重力能否忽略不计?(2)粒子在电场中做何种运动?(3)计算粒
3、子到达负极板时的速度 答案(1)受重力和电场力;因重力远小于电场力,故可以忽略重力(2)做初速度为0、加速度为a的匀加速直线运动(3)方法1在带电粒子的运动过程中,电场力对它做的功是WqU设带电粒子到达负极板时的速率为v,其动能可以写为Ekmv2由动能定理可知mv2qU于是求出v 方法2设粒子到达负极板时所用时间为t,则dat2vata联立解得v .要点提炼1电子、质子、粒子、离子等微观粒子,它们的重力远小于电场力,处理问题时可以忽略它们的重力带电小球、带电油滴、带电颗粒等,质量较大,处理问题时重力不能忽略2带电粒子仅在电场力作用下加速,若初速度为零,则qUmv2;若初速度不为零,则qUmv2
4、mv.延伸思考若是非匀强电场,如何求末速度?答案由动能定理得qUmv2,故v .二、带电粒子的偏转问题设计如图2所示,两平行板间存在方向竖直向下的匀强电场,电荷量为q的带正电粒子以速度v0水平射入两极板间,不计粒子的重力图2(1)粒子受力情况怎样?做什么性质的运动?(2)若板长为l,板间电压为U,板间距为d,粒子质量为m,电荷量为q,求粒子的加速度和通过电场的时间(3)当粒子离开电场时,粒子水平方向和竖直方向的速度分别为多大?合速度与初速度方向的夹角的正切值为多少?(4)粒子沿电场方向的偏移量y为多少?(5)速度的偏转角与位移和水平方向的夹角是否相同?答案(1)粒子受电场力的作用,其方向和速度
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