【精准解析】高中物理粤教版选修3-1教师用书：第1章第6节　示波器的奥秘含解析

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第六节　示波器的奥秘
[学习目标]　1.[科学思维]掌握带电粒子在电场中的加速、偏转规律并分析其
加速度、速度和位移等物理量的变化．(重点)　2.[科学思维]掌握带电粒子在电场
中加速、偏转时的能量转化．(重点、难点)　3.[科学态度与责任]了解示波器的工
作原理，体会静电场知识对科学技术的影响．
一、带电粒子的加速
1．基本粒子的受力特点：对于质量很小的基本粒子，如电子、质子等，虽然
它们也会受到万有引力(重力)的作用，但万有引力(重力)一般远小于静电力，可以
忽略．
2．带电粒子加速问题的处理方法：利用动能定理分析．
初速度为零的带电粒子，经过电势差为 U的电场加速后，qU＝
1
2
m
v
2，则
v
＝
2
q
U
m
．
二、带电粒子的偏转(垂直进入匀强电场)
1．运动特点
(1)垂直电场方向：不受力，做匀速直线运动．
(2)沿着电场方向：受恒定的电场力，做初速度为零的匀加速直线运动．
2．运动规律
三、示波器探秘
1．构造
示波管是示波器的核心部件，外部是一个抽成真空的玻璃壳，内部主要由电
子枪(发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由一对 X偏转电极板和一对 Y
偏转电极板组成)和荧光屏组成，如图所示．
2．原理
(1)扫描电压：XX′偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形电压．
(2)灯丝被电源加热后，出现热电子发射，发射出来的电子经加速电场加速后，
以很大的速度进入偏转电场，如在 Y偏转板上加一个信号电压，在 X偏转板上加
一扫描电压，在荧光屏上就会出现按 Y偏转电压规律变化的可视图象．
1．正误判断
(1)带电粒子在电场中加速时，不满足能量守恒． (×)
(2)带电粒子在匀强电场中一定做类平抛运动． (×)
(3)带电粒子在匀强电场中偏转时，粒子做匀变速曲线运动． (√)
(4)示波器是带电粒子加速和偏转的综合应用． (√)
(5)电视机光屏越大，则偏转电压对应也较大． (√)
2．下列粒子从初速度为零的状态经过电压为 U的电场加速后，粒子速度最大
的是(　　)
A．质子　　 B．氘核
C．氦核 D．钠离子
A　[由动能定理得 qU＝
1
2
m
v
2，
v
＝
2
q
U
m
，所以比荷
q
m
大的速度大，A正
确．]
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，那么示波管中的(　　)
A．极板 X应带正电 B．极板 X′应带正电
C．极板 Y应带正电 D．极板 Y′应带正电
AC　[由题意电子偏到 XOY 的区域，则在偏转电极 YY′上应向右上运动，故Y
板带正电，C正确，D错误；在偏转电极 XX′上应向右运动，故X板带正电，A
正确，B错误．]
带电粒子在电场中的加速运动
1．关于带电粒子在电场中的重力
(1)基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或有明确的暗示以
外，此类粒子一般不考虑重力(但并不忽略质量).
(2)带电微粒：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．问题处理的方法和思路
(1)分析方法和力学的分析方法基本相同：先分析受力情况，再分析运动状态
和运动过程(平衡、加速、减速；直线还是曲线)，然后选用恰当的规律解题．
(2)解决这类问题的基本思路是：
①用运动和力的观点：牛顿定律和运动学知识求解；
②用能量转化的观点：动能定理和功能关系求解．
3．应用动能定理处理这类问题的思路(粒子只受电场力)
(1)若带电粒子的初速度为零，则它的末动能
1
2
m
v
2＝qU，末速度
v
＝
2
q
U
m
.
(2)若粒子的初速度为
v
0，则
1
2
m
v
2－
1
2
m
v
2
0
＝qU，末速度
v
＝
v
2
0
2
q
U
m
.
【例 1】　(多选)如图所示为示波管中电子枪的原理示意图，示波管内被抽成
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