1、2.5探究電子束在示波管中的運動學 習 目 標知 識 脈 絡(luò)1.了解示波器的構(gòu)造.2.探究電子束在偏轉(zhuǎn)電極中的偏轉(zhuǎn)，并觀察帶電油滴在勻強電場中的偏轉(zhuǎn).3.掌握示波管中電子束的運動規(guī)律，會運用力學知識解決帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)問題(難點)帶 電 粒 子 在 電 子 槍 中 的 運 動設(shè)陰極金屬絲釋放出的電子初速度為零，則電子從電子槍陽極小孔射出的速度v0，可由動能定理計算表達式為qUmv，解得v0.1從電子槍中發(fā)出的電子只有在勻強電場中加速，才能應(yīng)用動能定理()2帶電粒子僅在電場力作用下運動時，動能一定增加()3帶電粒子在電容器兩板間加速時，若電壓不變，增大板間距離時，并不改變粒子末速度大

2、小，但改變運動時間()帶電粒子在電場中運動時，什么情況下重力可以忽略？什么情況下不能忽略重力？【提示】(1)當帶電粒子的重力遠小于電場力時，粒子的重力就可以忽略(2)微觀帶電粒子，如電子、質(zhì)子、離子、粒子等除有說明或有明確暗示外，處理問題時均不計重力而帶電的液滴、小球等除有說明或有明確暗示外，處理問題時均應(yīng)考慮重力如圖251所示，平行板電容器兩板間電壓為U，板間距離為d.一質(zhì)量為m，帶電量為q的正離子在左板附近由靜止釋放圖251探討1：正離子在兩板間做什么規(guī)律的運動？加速度多大？【提示】正離子在兩板間做初速度為零的勻加速直線運動加速度a.探討2：正離子到達負極板時的速度多大？【提示】由動能定理

3、Uqmv2可得v.1電場中的帶電粒子的分類(1)帶電的基本粒子如電子、質(zhì)子、粒子、正離子、負離子等，這些粒子所受重力和電場力相比要小得多，除非有特別的說明或明確的標示，一般都不考慮重力(但并不能忽略質(zhì)量)(2)帶電微粒如帶電小球、液滴、塵埃等，除非有特別的說明或明確的標示，一般都要考慮重力某些帶電體是否考慮重力，要根據(jù)題目說明或運動狀態(tài)來判定2解決帶電粒子在電場中加速時的基本思路1如圖252所示，M和N是勻強電場中的兩個等勢面，相距為d，電勢差為U，一質(zhì)量為m(不計重力)、電荷量為q的粒子，以速度v0通過等勢面M射入兩等勢面之間，此后穿過等勢面N的速度大小應(yīng)是()圖252A. Bv0 C. D

4、. 【解析】由動能定理得：qUmv2mv，v，故C正確【答案】C2兩平行金屬板相距為d，電勢差為U，一電子質(zhì)量為m、電荷量為e，從O點沿垂直于極板的方向射出，最遠到達A點，然后返回，如圖253所示，OAh，此電子具有的初動能是() 【導學號：】圖253A. BedUhC.D.【解析】由動能定理：Fsmv所以eEh0mveh0Ek0故Ek0.【答案】D3.如圖254所示，在點電荷Q的電場中有A、B兩點，將質(zhì)子和粒子分別從A點由靜止釋放到達B點時，它們的速度大小之比為多少？圖254【解析】設(shè)A、B兩點間的電勢差為U，由動能定理知，對質(zhì)子：mHvqHU，對粒子：mvqU，所以.【答案】1電 子 束

5、在 示 波 管 中 的 運 動 規(guī) 律1如圖255所示，偏轉(zhuǎn)電極YY兩極間的電場是勻強電場圖2552電子在兩極間受到一個大小和方向都不變的電場力的作用電子束垂直進入偏轉(zhuǎn)極板間將做類平拋運動(1)電子經(jīng)過極板的時間t：t；(2)垂直于偏轉(zhuǎn)極板方向偏移距離y：yat2；(3)垂直于偏轉(zhuǎn)極板方向的分速度vy：vyat ；(4)離開偏轉(zhuǎn)電場時的速度偏轉(zhuǎn)角：tan .3電子離開偏轉(zhuǎn)電極后的運動(1)電子離開偏轉(zhuǎn)電極后不再受電場力作用，電子做勻速直線運動(2)電子打在熒光屏上發(fā)生的偏移y.1示波管偏轉(zhuǎn)電極間的電場是勻強電場()2示波管的熒光屏上顯示的是電子的運動軌跡()3電子槍的加速電壓越大，電子束離開偏

6、轉(zhuǎn)電場時的偏轉(zhuǎn)角越小()如圖256所示是物體做平拋運動和帶電粒子在電場中做類平拋運動的軌跡圖，觀察圖片，思考問題：圖256它們在受力方面有什么共同的特點？【提示】飛機上拋出的物體受重力作用，帶電粒子在電場中受電場力的作用，共同特點是受力方向和初速度的方向垂直如圖257所示，兩平行金屬板間存在豎直向下的勻強電場，一質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子的速度v0垂直于電場方向射入兩極之間已知，兩板間距為d，板長度為l，兩板間電壓為U.不計粒子的重力圖257探討1：粒子在兩板間做什么性質(zhì)的運動？在板間運動的加速度和運動時間是多少？【提示】粒子在兩板間做類平拋運動，加速度a，運動時間t.探討2：粒子離開電場時沿

7、電場方向的速度和偏移量y各是多少？【提示】vatyat2.1帶電粒子偏轉(zhuǎn)規(guī)律(1)速度：分速度vxv0，vyat合速度大小v圖258合速度方向tan .(2)位移：分位移xv0t，yat2合位移s合位移方向tan .2帶電粒子先加速再偏轉(zhuǎn)時的規(guī)律圖259(1)加速電場中：qU1mv.(2)偏轉(zhuǎn)電場中的規(guī)律偏轉(zhuǎn)的距離y偏轉(zhuǎn)角度tan .3兩個結(jié)論圖2510(1)粒子從偏轉(zhuǎn)電場射出時，其速度反向延長線與初速度方向延長線交于一點，此點平分沿初速度方向的位移證明：tan ytan 由得x.(2)位移方向與初速度方向間夾角的正切tan 為速度偏轉(zhuǎn)角的正切tan 的，即tan tan .證明：tan ，t

8、an 故tan tan .4如圖2511所示，質(zhì)子(H)和粒子(He)，以相同的初動能垂直射入偏轉(zhuǎn)電場(不計粒子重力)，則這兩個粒子射出電場時的側(cè)位移y之比為()圖2511A41B12C21D14【解析】由y和Ek0mv，得：y，可知y與q成正比，B正確【答案】B5示波器的示意圖如圖2512，金屬絲發(fā)射出來的電子被加速后從金屬板的小孔穿出，進入偏轉(zhuǎn)電場電子在穿出偏轉(zhuǎn)電場后沿直線前進，最后打在熒光屏上設(shè)加速電壓U11 640 V，偏轉(zhuǎn)極板長l4 m，金屬板間距d1 cm，當電子加速后從兩金屬板的中央沿板平行方向進入偏轉(zhuǎn)電場求：圖2512(1)偏轉(zhuǎn)電壓U2為多大時，電子束的偏移量最大？(2)如果偏轉(zhuǎn)板右端到熒光屏的距離L20 cm，則電子束最大偏轉(zhuǎn)距離為多少？【解析】(1)設(shè)電子被電壓U1加速后獲得速度大小為v0，則有qU1mv在金屬板間電子的最大偏移量y10.5 cm則y1at2()2解得U22.05102 V.(2)電子離開偏轉(zhuǎn)電場后做勻速直線運動，可看作從極板的正中心沿直線射出，如圖所示由幾何知識，得解得y0.55 cm.【答案】(1)