资源简介

带电粒子在电场中的运动
预习案
预习目标
1.知道示波器的作用。
2.知道示波器的工作原理。
3.知道示波器的组成。
预习内容
预习教材47~48页，思考下列问题：
1.什么是示波器？
2.示波器的工作原理是什么？
预习检测
1.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，那么示波管中的极板x应带__________电；极板y应带__________电（填正或负）
2.如图是示波管的示意图，竖直偏转板的板长l=4cm，板间距离d=1cm，板右端距离荧光屏L=18cm．（水平偏转板上不加电压，没有画出）电子沿中心线进入竖直偏转电场的速度是1.6×107m/s．电子电荷量e=1.60×10-19C，质量m=0.91×10-30kg．要使电子束不打在偏转板上，加在竖直偏转板上的最大偏转电压U=___________V。
3.如图为汤姆孙阴极射线管的构造简图，将阴极射线管置于U型磁铁两极之间，分析从阴极射出的电子束，下列说法正确的是（　　）
A．增加加速电压，观察到的偏转现象将更加明显
B．电子束向下偏转
C．换为磁性弱的磁铁，观察到的偏转现象将更加明显
D．若撤去阴极射线管，将一束α粒子从左侧射入磁铁之间，则α粒子束偏转方向与电子束偏转方向相同
4.（多选）下列说法正确的是（　　）
A．电视机显像管的工作原理是利用了电子束的磁偏转
B．交流发电机的工作原理是利用了电流的磁效应
C．白炽灯的工作原理是利用了电流的磁效应?
D．示波器的工作原理是利用了电子束的电偏转
探究案
学习目标
1.掌握示波器的作用。
2.掌握示波器的工作原理。
3.掌握示波器的使用方法。
课堂探究
考点：示波器
能够观察电信号随时间变化情况的仪器。
组成
由示波管（内部是真空）、电子枪、偏转电极和荧光屏组成
原理
偏移量与偏转电极的电压U成正比
思考1.如果在电极 XXˊ 之间不加电压，而在 YYˊ 之间加不变电压，使 Y 的电势比 Yˊ 高，电子将打在荧光屏的什么位置？
思考2.如果在电极 XXˊ 之间不加电压，而在 YYˊ 之间加不变电压，使 Y ˊ 的电势比 Y 高，电子将打在荧光屏的什么位置？
思考3.如果在 XXˊ 之间不加电压，而在 YYˊ 之间加按图示的规律变化的电压，在荧光屏会看到的什么样的图形？
Yˊ 随信号电压同步变化，但由于视觉暂留和荧光物质的残光特性，只能看到一条竖直的亮线。
思考4.如果在电极 YYˊ 之间不加电压，而在 XXˊ 之间加不变电压，使 X的电势比 Xˊ 高，电子将打在荧光屏的什么位置？
思考5.如果在电极 YYˊ 之间不加电压，而在 XXˊ之间加不变电压，使 X ˊ的电势比 X高，电子将打在荧光屏的什么位置？
可知，若 XXˊ所加的电压为特定的周期性变化电压，则亮斑在水平方向来回运动一一扫描，如果扫描电压变化很快，亮斑看起来为一条水平的亮线。
思考6.如果在 YYˊ 之间加如图所示的交变电压，同时在 XXˊ 之间加锯齿形扫描电压，在荧光屏上会看到什么图形？
如果信号电压是周期性的，并且扫描电压与信号电压的周期相同，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定图象。
真空室中电极 K 发出电子（初速不计），经过电压为 U1的加速电场后，由小孔 S 沿水平金属板 A、B 间的中心线射入板中，板长 L，相距为 d，在两板间加上如图乙所示的正弦交变电压，前半个周期内 B 板的电势高于 A 板的电势，已知电子的质量为 m，带电量为 e，不计电子重力，求：
（1）电子进入 AB 板时的初速度；
解：设电子进入 AB 板时的初速度为 v0
（2）要使所有的电子都能离开 AB 板，图乙中电压的最大值 U0 需满足什么条件？
解：设电子在偏转电压为 U0 时进入 AB 板间
（3）在荧光屏上会看到什么图形？
如图所示
典例精析
如图所示，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，极板Y应带正电
B．极板X应带正电，极板Y应带正电
C．极板X′应带正电，极板Y′应带正电
D．极板X应带正电，极板Y′应带正电
变式训练
某学生用示波器观察按正弦规律变化的电压图象时，他将衰减旋钮置于“”档，将旋钮置于第一档（10-100Hz），把同步极性选择开关置于“+”位置，调节扫描微调旋钮，在屏幕上出现了如图甲所示的正弦曲线，后来他又进行了调节，使图象变成如图乙所示的曲线，这调节可能是（　　）
A．将衰减调节旋钮换档并调节标有“↑↓”的竖直位移旋钮
B．将衰减调节旋钮换档并调节Y增益旋钮
C．调节扫描范围旋钮和调节Y增益 旋钮
D．将同步极性选择开关置于“-”位置并调节Y增益旋钮
随堂检测
1.（多选）图1是示波器中核心部件示波管的原理图，要想在荧光屏的屏幕上观察到如图2所示的图象，下面给出几组偏转电极XX'、YY'之间所加电压随时间变化的关系图象，其中可能符合要求的是（　　）
A B C D
2. 某示波器在XX′、YY′不加偏转电压时光斑位于屏幕中心，现给其加如图所示偏转电压，则在光屏上将会看到的是哪个图形（圆为荧光屏，虚线为光屏坐标）（　　）
A B C D
3.（多选）如图所示，利用示波器观察亮斑在竖直方向的偏移时，下列做法正确的是（　　）
A．示波器的扫描范围应置于“外X”挡
B．“DC”、“AC”开关应置于“AC”位置
C．当亮斑如图乙所示在A位置时，将图中滑动变阻器滑动触头向左移动，则A点下移
D．改变图甲电池的极性，图乙的亮斑将向下偏移
4.高中物理的学习让我们了解到了很多领域中的物理学知识的技术应用，请判断下列说法正确的是（　　）
A．示波管的工作原理是利用磁场实现对带电粒子偏转运动的控制
B．电视机中的显像管是利用磁场实现对带电粒子偏转运动的控制
C．提高回旋加速器中交流电压的峰值可以增大带电粒子的回旋周期
D．从速度选择器中沿直线射出的带电粒子一定是同种电荷
5.在示波器中，电子经过加速电场加速后，穿过偏转电极，打在荧光屏上，如果偏转电极上没有加偏转电压，则电子将（　　）
A．不能打到荧光屏上
B．将打到荧光屏的正中心
C．将打到荧光屏正中心的正下方某处
D．将打到荧光屏正中心的正上方某处
本课小结
参考答案
预习检测
正电 正电
91
B
AD
课堂探究
考点
典例精析
【答案】B
【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′；
变式训练
【答案】D
【解析】由图示波形曲线可知，①图线并没有上下移动，所以没有调节竖直位移旋钮；②因纵向幅度变大，要增加Y增益；③两位置波形图相反，故同步极性选择开关选择置于“-”位置。
A、图线并没有上下移动，所以没有调节竖直位移旋钮。故A错误；
B、两图线的位相相反，同步极性选择开关选择置于“-”位置，纵向幅度变大，要增加Y增益，故BC错误，D正确；
随堂检测
1．CD
【解析】要显示一个周期的信号电压，XX′偏转电极要接入锯齿形电压，YY′加图2波形电压。则有C、D项符合要求，故CD正确，AB错误
2．D
【解析】由图1可知，x方向加逐渐增大的电压，则电子将向x方向偏转；由图2可知，y方向加正向电压，则电子将向y方向偏转，并打在同一位置；故电子在示波器上形成一条在xy中的直线。
3． AD
【解析】A、为了观察亮斑在竖直方向上的偏移，使亮斑位于屏的中央位置；把扫描范围旋钮旋到“外X”挡，把“DC、AC”开关置于“DC”一边，故A正确，B错误；
C、观察亮斑从荧光屏的中心开始沿竖直方向的偏移情况则接线柱应该连接“Y输入”和“地”接线柱，将图中滑动变阻器滑动触头向右移动，则A点下移，故C错误；
D、若要使亮斑向下偏移，需使两接线与示波器的连接位置互换（或电源的正负极交换），故D正确。
4．B
【解析】A、示波管的工作原理是利用电场实现对带电粒子偏转运动的控制，故A错误；
B、电视机中的显像管是利用磁场实现对带电粒子偏转运动的控制，故B正确；
C、根据圆周运动的周期公式T=2πm/qB，可知，周期与峰值无关，故C错误；
D、沿着直线射出的粒子，电场力与洛伦兹力平衡，而不同的电性电荷，不会影响电场力与洛伦兹力平衡条件，故D错误；
5．B
【解析】偏转电极上没有加偏转电压，则沿直线运动，打到荧光屏的正中心。则B正确。

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