1、第一章 电场第六节示波器的奥秘知识解惑 知识点一 带电粒子的加速1带电粒子在电场中运动时重力的处理(1)基本粒子：如电子、质子、粒子、离子等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力2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，做匀加速(或匀减速)直线运动，其加速度为 aqEm qUmd.3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)(1)若粒子的初速度为零，则 qU12mv2，v2qUm.(2)若粒子的初速度不为零
2、，则 qU12mv212mv20，v2qUm v20.尝试应用1下列粒子从初速度为零的状态经加速电压为 U的电场后，哪种粒子速度最大(A)A质子(11H)B氘核(21H)C粒子(42He)D钠离子(Na)解析：设加速电场的电压为 U，粒子的质量和电量分别为 m 和 q，根据动能定理得 qU12mv2，v2qUm.由于质子的比荷qm最大，U 相同，则质子的速度最大故选 A.知识点二 带电粒子在电场中偏转如图所示，带电粒子以初速度 v0 垂直电场线进入匀强电场，加速度 aqEm qUmd.1基本关系vxv0，xv0t(初速度方向)vyat，y12at2(电场线方向)3推论(1)粒子离开电场时的速度
3、方向反向延长交于板长 l 的正中央，根据ytan l2.(2)位移方向与初速度方向间夹角的正切为速度偏转角正切的12，根据 tan 12tan .2导出关系粒子离开电场时的侧移位移：y ql2U2mv20d.粒子离开电场时的偏转角：tan vyv0 qlUmv20d.粒子离开电场时位移与初速度夹角的正切：tan yl qlU2mv20d.尝试应用2一束带电粒子以相同的速率从同一位置，垂直于电场方向飞入匀强电场中，所有粒子的运动轨迹都是一样的，这说明所有粒子(C)A都具有相同的质量 B都具有相同的电荷量 C电荷量与质量之比都相同 D都是同位素 解析：根据 y12Eqm lv02，轨迹相同，v0
4、相同，则qm一定相同 知识点三示波器探秘原理1发射电子：灯丝通电后给阴极加热，使阴极发射电子2形成亮斑：电子经过阳极和阴极间的电场加速聚焦后形成一很细的电子束射出，电子打在荧光屏上形成一个小亮斑3控制位置：亮斑在荧光屏上的位置可以通过调节竖直偏转极与水平偏转极上的电压大小来控制尝试应用3(多选)示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图所示如果在荧光屏上 P 点出现亮斑(见右侧的荧光屏的平面图)，那么示波管中的(AC)A极板 X 的电势高于极板 X B极板 X的电势高于极板 X C极板 Y 的电势高于极板 Y D极板 Y的电势高于极板 Y 分析：由亮斑位置可知电子偏转的打
5、在偏向 X、Y 方向，由电子所受电场力的方向确定电场的方向，再确定极板所带的电性 解析：电子受力方向与电场方向相反，因电子向 X 方向偏转，则电场方向为 X 到 X，则 X 带正电，即极板 X 的电势高于极板 X.同理可知 Y 带正电，即极板 Y 的电势高于极板 Y，故 A、C 正确，B、D 错误故选 AC.典型问题精释 题型一 带电粒子在电场中加速如图所示，在 P 板附近有一电子由静止开始向 Q 板运动，则关于电子到达 Q 板时的速度，下列说法正确的是()A两板间距离越大，加速的时间就越长，获得的速率就越大B两板间距离越小，加速度就越大，获得的速度就越大C与两板间距离无关，仅与加速电压有关D
6、以上说法均不正确解析：由动能定理 qU12mv2，v2qUm，得 v 与距离无关与加速电压有关故选 C.答案：C变 式训 练1(多选)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(BD)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
7、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 题型二 带电粒子在电场中偏转 一束电子流在经 U5 000 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？偏距：y12at2，能飞出的条件为：yd2，解式得：U2Ud2l2 25 000（1.0102）2（5.0102）2V 4.0102 V.即要使电子能飞出，所加电压最大为 400 V.答案：400 V变 式训 练2喷墨打印机的简化模型
8、如图所示，重力可忽略的墨汁微滴，经带电室带负电后，以速度 v 垂直匀强电场飞入极板间，最终打在纸上，则微滴在极板间电场中(C)A向负极板偏转B电势能逐渐增大 C运动轨迹是抛物线D运动轨迹与带电量无关 解析：A.由于是电子，故向正极板偏转，A 错误；B.由于电子做正功，故电势能减少，B 错误；C.由于电子在电场中做类平抛运动，轨迹为抛物线，故 C 正确；D.由侧向位移 y12at2 eU2dmlv2，可知运动轨迹与带电量有关，D 错误 题型三 理解带电粒子在示波管中的运动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
9、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，由动能定理得：eU112mv200，电子在偏转电场中运动的时间 t 为：t lv0，电子在偏转电场中的加速度 a 为：aeU2dm，电子在偏转电场中的偏转量 h 为：h12at2，由式可得示波管的灵敏度 hU2为：hU2 l24dU1，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变 式训 练3如图所示是示波管的示意图，竖直偏转电极的极板长 l4 cm，板间距离 d1 cm，板右端距离荧光屏 L18 cm(水平偏转电极上不加电压，没有画出)电子沿中心线进入竖直偏转电场的速度是 1.6107 m/s.电子电量 e1.601019 C，质量m0.911030 kg.要使电子束不打在偏转电极的极板上，加在竖直偏转电极上的最大偏转电压 U 不能超过多大？解析：由类平抛知识得：d212at2，由牛顿第二定律得：aeUdm，飞行时间：tlv，由以上式子联立得：Umd2v2el2.代入数据得：U91 V.答案：91 V
