2019-2020年高中物理 1.6示波器的奥秘学案 粤教版选修3-1

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1、2019-2020年高中物理1.6示波器的奥秘学案粤教版选修3-11．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．带电粒子的加速．如图所示，质量为m，带正电q的粒子，在电场力作用下由静止开始从正极板向负极板运动的过程中．(1)电场力对它做的功W＝qU．(2)带电粒子到达负极板速率为v，它的动能为Ek＝mv2．(3)根据动能定理可知，qU＝mv2，可解出v＝．(4)带电粒子在非匀强电场中加速，上述结果仍适用．2．带电粒子的偏转．带电粒子的初速度与电场方向垂直，粒子的运动类似物体的平抛运动，则它在垂直电

2、场线方向上做匀速直线运动，在沿电场线方向上做初速度为零的匀加速直线运动．3．示波器探秘：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，这三部分分别是电子枪、偏转电极、荧光屏．该种类型的题目分析方法是：先画出入射点轨迹的切线，即画出初速度v0的方向，再根据轨迹的弯曲方向，确定电场力的方向，进而利用力学分析方法来分析其他有关的问题．　在图甲中，虚线表示真空里一点电荷Q的电场中的两个等势面，实线表示一个带负电q的粒子运动的路径，不考虑粒子的重力，请判定(1)Q是什么电荷？(2)ABC三点电势的大小关系；(3)ABC三点场强的大小关系；(4)该粒子在ABC三点动能的大小关系．分

3、析：A、B、C是带电粒子在电场中运动轨迹上的三点，通过轨迹的弯曲方向得出受力方向，由受力方向判断Q的电性，画出电场线，判断电势的高低及场强的大小；根据电场力对带电粒子的做功情况判断粒子在A、B、C三点动能的大小关系．解析：(1)设粒子在A点射入，则A点的轨迹切线方向就是粒子q的初速v0的方向(如图乙)．由于粒子q向偏离Q的方向偏转，因此粒子q受到Q的作用力是排斥力，故Q与q的电性相同，即Q带负电．(2)因负电荷Q的电场线是由无穷远指向Q的，因此φA＝φC>φB.(3)由电场线的疏密分布(或由E＝k)得：EA＝EC

4、因φA＝φC，由电场力做功WAC＝qUAC知WAC＝0，因此由动能定理得EkA＝EkC，故EkA＝EkC>EkB.答案：见解析．总结：该种类型的题目分析方法是：先画出入射点轨迹的切线，即画出初速度v0的方向，再根据轨迹的弯曲方向，确定电场力的方向，进而利用力学分析方法来分析其他有关的问题．一、单项选择题1．一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)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：由题意可知，带电粒子在电场中只受电场力作用．所以合外力不可能为0，所以不可能做匀速直线运动，所以选A.2．两平行金属板相距为d，电势差为U，一

5、电子质量为m，电荷量为e，从O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回，如图所示，OA＝h，此电子具有的初动能是(D)A.B．edUhC.D.解析：由动能定理：－F·s＝－mv，∴－eE·h＝0－mv，－e··h＝0－Ek0，∴Ek0＝.3．如图为一匀强电场，某带正电的粒子从A点运动到B点．在这一运动过程中克服重力做的功为2.0J，电场力做的功为1.5J．下列说法中不正确的是(C)A．粒子在B点的重力势能比在A点多2.0JB．粒子在B点的电势能比在A点少1.5JC．粒子在B点的机械能比在A点多0.5JD．粒子在B点的动能比在A点少0.5J解析：根据克服重力做的功等于重力势能的

6、增加量知A项正确；根据电场力做的功等于电势能的减少量知B项正确；根据功和能的关系知，即只有电场力做的功等于机械能的增加量知C项错误；根据各个力做功的代数和等于动能的变化量知D项正确．4．如图所示，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U2的两块平行板间的电场中，入射方向跟极板平行，整个装置处于真空中，重力可忽略．在满足电子能射出平行板的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏角φ变大的是(B)A．U1变大，U2变大B．U1变小，U2变大C．U1变大，U2变小D．U1变小，U2变小解析：偏转角：tanφ＝，vy＝at＝，在加速电场中有：mv2＝qU1，v＝，故：

7、tanφ＝，所以B正确．二、不定项选择题5．一台正常工作的示波管，突然发现荧光屏上画面的高度缩小，则产生故障的原因可能是(AD)A．加速电压突然变大B．加速电压突然变小C．偏转电压突然变大D．偏转电压突然变小解析：设加速电压为U1，偏转电压为U2.则在加速电场中：qU1＝mv①偏转电场中：a＝＝，y＝at2＝·②由①②联立得y＝，所以答案为AD.6．(xx·中山模拟)如图所示，绝缘细线下挂着一带电小球，它的质量为m，整个装置处于水平向右的匀强电场中．小球平