第六节节 示波器的奥秘电场1理解带电粒子在匀强电场中的加速和偏转的 原理2能用带电粒子在电场中运动的规律，分析解 决实际问题3了解示波管的构造和原理1真空中有一对平行板，A板接电源的正极，B板接 电源的负极，两板间形成匀强电场，在两板间若要加速一 个电子，获得最大的速度，该电子应从哪个极板释放？ _；若板间电势差为U，电子质量为m、电荷量为q，加 速后的最大速度为：_.答案：2带电粒子质量为m、电荷量为e，以初速度v0垂直 电场线进入匀强电场，由于静电力的作用，带电粒子将发 生偏转若偏转电场的极板长为l，板间距离为d，偏转电 势差为U，则粒子离开电场时的偏转距离_，偏转 角度为，则：_.3示波器的核心部件是示波管，示波管是真空管， 主要由三部分组成，这三部分分别是：_.答案：考点一 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条直线 上，作匀加速(或匀减速)直线运；其加速度为：2功能观点分析：带电粒子动能的变化量等于电场 力做的功(适用于一切电场)在如图所示的装置中，A、B是真空中竖直放置 的两块平行金属板，它们与调压电路相连，两板间的电压可以 根据需要而改变当两板间的电压为U时，质量为m、电量为 q的带电粒子，以初速度v0从A板上的中心小孔沿垂直两板的 虚线射入电场中，在非常接近B板处沿原路返回，在不计重力 的情况下，要想使带电粒子进入电场后在A、B板的中点处返 回，可以采用的办法是( )A使带电粒子的初速度变为v0/2B使A、B板间的电压增加到2UC使初速度v0和电压U都减小到原来的一半D使初速度v0和电压U都增加到原来的2倍解析：带电粒子进入电场后做匀减速直线运动，加速度 大小为： 其中d是A、B板间的距离；带电粒子进入电场中的位移为： 由此式可见：当v0变为原来的1/2时，位移为原来的1/4；当U变为原来的2倍时，位移为原来的1/2；当v0与U同时变为原来的1/2时，位移为原来的1/2；当v0与U同时变为原来的2倍时，位移为原来的2倍答案：BC点评：带电粒子在电场中，既可加速运动，也可减速运动作减速运动时，电场力做负功，是动能转化为电势能的过程练习1在370 JRB22彩色显像管中，电子从阴极至阳极通过22.5 kV电势差被加速，试求电场力做的功W，电子的电势能变化了多少？电子到达阳极时的速度v.解析：在电视机显像管中，从阴极发出的电子经高压 加速，以足够的能量去激发荧光屏上“像素”发光，又经扫描 系统使电子束偏转，根据信号要求打到荧光屏上适当位置， 就形成了图象由于电子的电荷量q1.61019 C，质量 m0.911030 kg，所以WqU1.6101922.5103 J 3.61015 J，电场力做正功，电势能就一定减少了，那 么减少的电势能也为3.61015 J；减少了的电势能转化为 电子的动能，那么答案：3.61015 J 减少了3.61015J 8.9107 m/s（双选）一个带正电的微粒放在电场中，场强 的大小和方向随时间变化的规律如图所示，带电微粒只在电 场力的作用下，在t0时刻由静止释放，则下列说法中正确 的是( )A微粒在01 s内的加速度与12 s内的加速度相同B微粒将沿着一条直线运动C微粒做往复运动D微粒在第1 s内的位移与第3 s内的位移相同 解析：根据题意作出带电粒子在交变电场中运动的 vt图象，如图所示由图可知在01 s内与12 s内的 加速度大小相等方向相反，故A错微粒速度方向一直 为正，始终沿一直线运动，B对，C错阴影部分面积为 对应的第1 s、第3 s和第5 s内的位移，故D对答案：BD考点二 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 方向飞入两带电平行板产生的匀强电场中，受到恒定的与 初速度方向成90角的电场力作用而做匀变速曲线运动；2运动的分析处理方法：应用运动的合成与分解知 识，用类似平抛运动的方法分析处理；(1)沿初速度方向做速度为v0的匀速直线运动；(2)沿电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动若m、q各不相同的带电粒子从静止经过同一 电场加速(加速电压为U加)，再进入同一偏转电场(偏转电压为 U偏)，则其偏移量y和偏转角各为多少？有何特点？练习2一束电子流在经U5000 V的加速电压加速后， 在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图 所示，若两板间距d1.0 cm，板长l5.0 cm，那么，要 使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电 压？解析：在加速电压一定时，偏转电压U越大，电 子在极板间的偏距就越大当偏转电压大到使电子刚好 擦着极板的边缘飞出，此时的偏转电压，即为题目要求 的最大电压加速过程，由动能定理得：进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速 运动：lv0t在垂直于板面的方向做匀加速直线运动，加速度：点评：(1)此题是一个比较典型的带电粒子先加速再偏转的题目通过该题要认真体会求解这类问题的思 路和方法，并注意解题格式的规范化(2)粒子恰能飞出极板和粒子恰不能飞出极板，对 应着同一临界状态“擦边球”根据题意找出临界状态，由临界状态来确定极值，也是求解极值问题的常用 方法考点三 示波管的原理 1主要构造：电子枪、偏转电极、荧光屏2原理：XX电极使电子束作横向(面向荧光屏而 言)的水平匀速扫描，YY电极使电子束随信号电压的变 化在纵向作竖直方向的扫描，这样就在荧光屏上出现了 随时间而展开的信号电压的波形显然，这个波形是电 子束同时参与两个相互垂直的分运动合成的结果如图所示是示波管工作原理示意图，电子 经加速电压U1加速后垂直进入偏转电场，离开偏转电场时 的偏转量为h，两平行板间的距离为d，电势差为U2，板长 为l.为了提高示波管的灵敏度(单位偏转电压引起的偏转量) 可采取哪些措施？解析：电子经U1加速后，设以v0的速度垂直进入偏转 电场，可见增大l、减小U1或d均可提高示波管的灵敏度答案：增大l、减小U1或d均可提高示波管的灵敏度1静止的带电粒子在匀强电场中只受电场力作用将 做匀加速直线运动，如果是匀强电场就跟物体在重力场中 的自由落体运动相似；而当初速度与电场力在一条直线上 时，做初速度不为零的匀变速运动如果是非匀强电场中 ，加速度变化，带电粒子做非匀变速直线运动2对带电粒子在电场中的偏转问题也可以选择动能 定理求解，但只能求出速度大小，不能求出速度方向，涉 及方向问题，必须采用把运动分解的方法如图所示，abcd是一个正方形盒子cd边 的中点有一个小孔e.盒子中有沿ad方向的匀强电场一个 质量为m带电量为q的粒子从a处的小孔沿ab方向以初速度 v0射入盒内，并恰好从e处的小孔射出(忽略粒子重力) 求：(1)该带电粒子从e孔射出的速度大小(2)该过程中电场力对该带电粒子做的功(3)若正方形的边长为l，试求该电场的场强祝您