學(xué)習(xí)內(nèi)容1.9 帶電粒子在電場中的運動
學(xué)習(xí)目標1．了解示波管的工作原理，體會靜電場知識對科學(xué)技術(shù)的影響。
2．會處理較簡單的帶電粒子在復(fù)合場中運動與偏轉(zhuǎn)問題，培養(yǎng)自己獨立分析、解決問題的能力。
學(xué)習(xí)重、難點帶電粒子在復(fù)合場中的運動與偏轉(zhuǎn)問題
學(xué)法指導(dǎo)自主、合作、探究
知識鏈接1．帶電粒子在電場中的加速問題處理方法
2．帶電粒子垂直電場方向進入電場中運動特點及處理方法。
學(xué)習(xí)過程用案人自我創(chuàng)新
【自主學(xué)習(xí)】
一、示波管的原理
1、構(gòu)造
示波管是示波器的核心部，外部是一個抽成真空的玻璃殼，內(nèi)部主要由 （發(fā)射電子的燈絲、加速電極組成）、 （由一對X偏轉(zhuǎn)電極板和一對Y偏轉(zhuǎn)電極板組成）和 組成。
2、原理
(1) 掃描電壓：XX 偏轉(zhuǎn)電極接入的是由儀器自身產(chǎn)生的鋸齒型電壓。
(2) 燈絲被電加熱后，出現(xiàn)電子發(fā)射，發(fā)射出的電子經(jīng)過加速電場加速后，以很大的速度進入偏轉(zhuǎn)電場，如Y偏轉(zhuǎn)極板上加一個 電壓，在X偏轉(zhuǎn)極板上加一 電壓，在熒光屏上就會出現(xiàn)按Y偏轉(zhuǎn)電壓規(guī)律變化的可視圖像。
二、帶電粒子能否飛出偏轉(zhuǎn)電場的條及求解方法
帶電粒子能否飛出電場，關(guān)健看帶電粒子在電場中的側(cè)移量y，如質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子沿中線以v0垂直射入板長為l、板間距離為d的勻強電場中，要使粒子飛出電場，則應(yīng)滿足：t= 時，y< ；若當t= 時,y> ，則粒子打在板上，不能飛出電場。
三、帶電粒子在電場和重力場的復(fù)合場中運動分析方法。
帶電粒子在復(fù)合場中的運動，是一個綜合電場力、電勢能的力學(xué)問題。研究的方法與質(zhì)點動力學(xué)相同，它同樣遵循：運動的合成與分解、力的獨立作用原理、牛頓運動定律、動能定理、功能原理等力學(xué)規(guī)律。研究時主要有以下兩種方法：
1．力和運動的關(guān)系分析法。根據(jù)帶電粒子受到電場力，用牛頓第二定律找出加速度，結(jié)合運動學(xué)公式確定帶電粒子的速度、位移等。這種方法適用于恒力作用下的勻變速運動的情況。分析時具體有以下兩種方法：
⑴正交分解法或化曲為直法
⑵“等效重力”法。
3．功能關(guān)系分析法（使用動能定理、能量守恒定律解題）
【例題與習(xí)題】
1．一束電子流在經(jīng)u=5000 V的加速電壓加速后在距兩極板等距離處垂直進入平行板間的勻強電場，如圖所示．若兩板間距d=1.0 cm，板長f=5．0 cm，那么要使電子能從平行板飛出，兩個極板上最大能加多大電壓?

（1）要使電子束不打在偏轉(zhuǎn)電極的極板上，加在豎直偏轉(zhuǎn)電極上的最大偏轉(zhuǎn)電壓U不能超過多大？
（2）若在偏轉(zhuǎn)電極上加U=40sin100πtV的交變電壓，在熒光屏的豎直坐標軸上能觀測到多長的線段？

3．（2008全國）一平行板電容器的兩個極板水平放置，兩極板間有一帶電荷量不變的小油滴，油滴在極板間運動時所受的阻力的大小與其速率成正比。若兩極板間的電壓為零，經(jīng)一段時間后，油滴以速率v勻速下降；若兩極板間的電壓為U時，經(jīng)一段時間后，油滴以速率v勻速上升；若兩極板間電壓為-U，油滴做勻速運動時速度的大小、方向是（ ）
A．2v向下 B．2v向上
C．3v向下 D．3v向上

達標檢測1．如圖所示是一個說明示波管工作原理的示意圖，電子經(jīng)電壓U1加速后垂直進入偏轉(zhuǎn)電場，離開電場時的偏轉(zhuǎn)量是h，兩平行板間的距離為d，電勢差為U2，板長為L為了提高示波管的靈敏度(每單位電壓引起的偏轉(zhuǎn)量h/U2)，可采用的方法是 ( )
A．增大兩板間的電勢差以
B．盡可能使板長￡短些
C．盡可能使板間距離d小一些
D．使加速電壓以升高一些

2 如圖所示，用細線拴著一帶負電的小球在方向豎直向下的勻強電場中，在豎直平面內(nèi)做圓周運動，且電場力大于重力，則下列說法正確的是 ( )
A．當小球運動到最高點A時，細線張力一定最大
B．當小球運動到最低點B時，細線張力一定最大
C．當小球運動到最低點B時，小球的線速度一定最大
D．當小球運動到最低點B時，小球的電勢能一定最大
3. 如圖所示，A、B是一對平行的金屬板，在兩板間加上一周期為T的交變電壓u，A板的電勢φA=0，B板的電勢φB隨時間的變化規(guī)律如圖所示�，F(xiàn)有一電子從A板上的小孔進入兩板間的電場區(qū)內(nèi)，設(shè)電子的初速度和重力的影響可忽略．則 ( )
A．若電子是在t=O時刻進入的，它將一直向B板運動
B.若電子是在t=1/8T時刻進入的，它可能時而向B板運動，時而向A板運動，最后打在B板上
c.若電子是在3/8T時刻進入的，它可能時而向B板運動，時而向A板運動，最后打在B板上
D．若電子是在t=1/2時刻進入的，它可能時而向B板運動，時而向A板運動

4．如圖所示，平行板電容器兩極板間有場強為E的勻強電場，且?guī)д姷臉O板接地，一質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子(不計重力)從x軸上坐標為x。處由靜止釋放．
(1)求該粒子在x0處的電勢能EP．
(2)試從牛頓第二定律出發(fā)，證明該帶電粒子在極板問運動過程中，其動能與電勢能之和保持不變．

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