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文档简介

带电粒子在匀强电场中的运动武汉市武钢十六中朱广林【学习目标】2.探究示波管的工作原理。通过实例分析，探究带电粒子在电场中的加速、偏转、匀速直线运动的规律。带电粒子在匀强电场中的运动【探究1】带电粒子在电场中从静止开始加速，从一个极板到达另一个极板时的速度如何计算？(不计重力)u加速电极ｖ＋－●●ｍ、ｑｑU=－ｍｖ２①12【例１】电子的质量为9.1×10-31kg，电量为1.6×10-19C，在电场中从静止开始，经180ｖ电压加速后，试估算电子的速度为多大？分析：根据动能定理：∴ｖ＝√2ｑU/ｍ

ｖ＝√２ｑu/ｍ

解：＝√２×1.6×10-19×180/9.1×10-31ｍ/ｓ≈8×10６ｍ/ｓ为何电子经过区区１８０伏电压加速，速度即达到八百万米每秒之巨？【思考】电子的比荷(ｑ/ｍ)太大。【探究3】带电粒子以ｖt速度离开偏转电场，在到达荧光屏之前作何运动？在荧光屏上的偏转距离y‘如何计算？y’与U有何关系？θvyvxｖｔ●●●·y‘偏转电极荧光屏ｖ0vvxｔ●●ｔ●●ｙLｘｙoｙ1【分析】粒子离开偏转电场后，由于不受力的作用，作匀速直线运动。y’＝ｙ＋L·tａｎθ＝（L＋）ｑUｌｌｍｄｖ０２２

ｙ＝∝U

⑤ｑuｌ２２ｍｄｖ０２tanθ＝＝＝∝U⑥vyat

ｑU

ｌ

vxv0ｍｄｖ０２y‘＝ｙ1＝L·tａｎθ⑧y＋ｙ1⑦由⑤⑥⑦⑧得：∝U⑦【偏转规律】若带电粒子以一定的初速度垂直场强方向进入偏转电场，则粒子打在荧光屏上的偏移量y‘与偏转电压Uy成正比，即y’∝Uy●y‘偏转电极L荧光屏●Uy【实验演示】调节带电粒子的偏转电压，其轨迹发生变化，打在屏幕上的位置也随之变化。【示波管】因此，通过改变偏转电压，就可以改变带电粒子到达荧光屏上的位置，从而控制电子的运动。利用此原理，人们制成了示波管。【Flash动画】演示示波管的结构。【探究】探究示波管的工作原理。tU2【猜想2】若在竖直方向加上如下所示的电压，

则电荷打在荧光屏上的位置有何特征？L荧光屏●Uｙ－＋【实验演示】使带电粒子的偏转电压反向，观察其轨迹。t【猜想3】若在竖直方向加上如下所示的电压，

则电荷打在荧光屏上的位置有何特征？UｙL荧光屏●Uｙ【实验演示】用信号源给示波器y方向输入方波信号，观察示波器波形。调节方波频率，观察波形的闪烁情况，并做出解释。t【猜想4】若在水平方向加上如下所示的电压，

则电荷打在荧光屏上的位置有何特征？UxL荧光屏●Uｙ【实验演示】用信号源给示波器x方向输入方波信号，观察示波器波形。t【猜想6】若水平、竖直方向分别加上如下所示的电压，则电荷打在荧光屏上的位置有何特征？UxtUyL荧光屏●Uｙ【实验演示】用信号源给示波器y方向输入锯齿波信号，并利用示波器内部的扫描电压，观察示波器波形。【几何画板演示】t【猜想7】若水平、竖直方向分别加上如下所示的电压，则电荷打在荧光屏上的位置有何特征？UxtUy＝UmsinωtTTL荧

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