資源簡介

(共22張PPT)
DISHIZHANG
第十章
帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)的推論
和示波管的原理
學(xué)習(xí)目標
1.知道帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)的重要推論并會應(yīng)用推論解決帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題(重點)。
2.知道示波管的主要構(gòu)造和工作原理。
一、帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)的重要推論
答案　見解析
帶電粒子(不計重力)垂直進入偏轉(zhuǎn)電場,粒子從偏轉(zhuǎn)電場中射出時,其速度反向延長線與初速度方向交于一點,試證明此點為粒子沿初速度方向位移的中點。
例1
粒子在電場中的運動軌跡如圖
設(shè)粒子在電場中運動的位移與水平方向的夾角為α,粒子射出時速度與水平方向的夾角為θ。
tan α===
tan θ==
即tan θ=2tan α
因為tan θ=,tan α=,所以x=。
總結(jié)提升
推論1:如圖所示,粒子從偏轉(zhuǎn)電場中射出時,其速度的反向延長線與初速度方向交于一點,此點平分沿初速度方向的位移。
推論2:位移方向與初速度方向間夾角的正切值為速度偏轉(zhuǎn)角正切值的,即tan α=tan θ。
答案　
如圖所示,一帶電粒子先經(jīng)加速電場加速后,又沿著平行于板面的方向從O點垂直進入偏轉(zhuǎn)電場,已知加速電場的電壓為U0,偏轉(zhuǎn)電場的電壓為U,極板長度為l,極板間距為d,帶電粒子的電荷量為q,質(zhì)量為m,不計粒子重力,求:
(1)粒子離開偏轉(zhuǎn)電場時速度偏轉(zhuǎn)角的正切值tan θ;
例2
粒子進入偏轉(zhuǎn)電場的初動能為m=qU0,
粒子在偏轉(zhuǎn)電場中的加速度a=,
在偏轉(zhuǎn)電場中飛行的時間t=。
粒子離開偏轉(zhuǎn)電場時,沿靜電力方向的速度vy=at=,速度方向的偏轉(zhuǎn)角的正切值tan θ==。
將m=2qU0代入偏轉(zhuǎn)角的正切值tan θ= 中,得tan θ=
答案　
(2)粒子沿加速電場方向的偏移距離y。
粒子在靜電力方向上的偏移距離為
y=at2==。
拓展1　讓一價氫離子、一價氦離子和二價氦離子的混合物由靜止開始經(jīng)過同一加速電場加速,然后在同一偏轉(zhuǎn)電場里偏轉(zhuǎn),它們是否會分離為三股粒子束
答案　由tan θ=,y=知,粒子的偏轉(zhuǎn)角、偏移距離與粒子的電荷量無關(guān),所以,這些粒子不會分成三股。
拓展2　若在偏轉(zhuǎn)極板右側(cè)有一熒光屏,極板的右端與熒光屏的距離為L,如圖所示,求粒子打在熒光屏上的位置P與熒光屏中心O'點之間的距離y'。
答案　由幾何知識知:=,故y'=(+1)y。
總結(jié)提升
推論3:初速度為零的不同的帶電粒子(電性相同),經(jīng)同一電場加速后,垂直進入同一偏轉(zhuǎn)電場,則它們的運動軌跡必定重合。偏轉(zhuǎn)位移與偏轉(zhuǎn)角只與加速電壓U1及偏轉(zhuǎn)電壓U2有關(guān),與粒子(質(zhì)量、電荷量)無關(guān)。
二、示波管的原理
1.構(gòu)造:示波管主要是由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極(XX'和YY')、熒光屏組成,管內(nèi)抽成真空(如圖)。
2.作用
(1)電子槍的作用是產(chǎn)生 的一束電子。
(2)示波管的XX'偏轉(zhuǎn)電極通常接入儀器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓(圖甲),叫作 。YY'偏轉(zhuǎn)電極上加的是待測的 (圖乙)。
(3)熒光屏的作用是顯示電子的偏轉(zhuǎn)情況。
高速飛行
掃描電壓
信號電壓
[思考與討論]
(1)如果在偏轉(zhuǎn)電極XX'之間和偏轉(zhuǎn)電極YY'之間都沒有加電壓,電子束從電子槍射出后打在熒光屏上的哪個位置 在圖甲中標出來。
答案　見解析圖(a)
(2)①如果僅在XX'之間加上掃描電壓,熒光屏上會看到什么樣的亮線 在圖乙中標出來。
答案　見解析圖(b)
②如果僅在YY'之間加上正弦式信號電壓,熒光屏上會看到什么樣的亮線 在圖丙中標出來。
答案　見解析圖(c)
③如果同時在XX'、YY'之間加上掃描電壓和正弦式信號電壓,熒光屏上會看到什么樣的亮線 在圖丁中標出來。
答案　見解析圖(d)
[隨堂演練]
1.(2024·內(nèi)蒙古高二期中)如圖,初速度為零的電子經(jīng)加速電場加速后,垂直射入偏轉(zhuǎn)電場,射出時偏轉(zhuǎn)位移為d,若要使d增大些,下列措施可行的是
A.增大偏轉(zhuǎn)電場極板間距離
B.適當(dāng)減小加速電壓U0
C.適當(dāng)減小偏轉(zhuǎn)電壓U
D.減小加速電場板間距離
√
設(shè)電子經(jīng)加速電場加速后的速度為v,則eU0=mv2
所以電子進入偏轉(zhuǎn)電場時速度的大小為v=
電子進入偏轉(zhuǎn)電場后的偏轉(zhuǎn)位移為d=at2=··=
要使得d增大些,可以減小偏轉(zhuǎn)電場極板間的距離d',或增大偏轉(zhuǎn)電場的極板長度,或減小加速電壓,或增大偏轉(zhuǎn)電壓。由d=可知,d與加速電場板間距離無關(guān)。故選B。
2.如圖是示波管的示意圖,從電子槍發(fā)出的電子通過兩對偏轉(zhuǎn)電極,如果偏轉(zhuǎn)電極不加電壓,則電子沿直線打在熒光屏的中心O,當(dāng)在兩對偏轉(zhuǎn)電極上同時加上電壓后,電子將偏離中心打在某個位置,現(xiàn)已標出偏轉(zhuǎn)電極所加電壓的正負極,從示波管的右側(cè)來看,電子可能會打在熒光屏上哪一位置
A.1位置
B.2位置　　　
C.3位置
D.4位置
√
根據(jù)兩對偏轉(zhuǎn)電極所加電壓可知,豎直方向的電場方向由Y指向Y',則電子向Y方向偏轉(zhuǎn),水平方向的電場方向由X'指向X,則電子向X'方向偏轉(zhuǎn),因此電子可能會打在熒光屏上的2位置,選項B正確。
BENKEJIESHU
本課結(jié)束

展開更多......

收起↑