1、第六节第六节.示波器的原理示波器的原理-带电粒子在电场中的加速带电粒子在电场中的加速 1.如图所示，在真空中有一对平行金属板，极板如图所示，在真空中有一对平行金属板，极板间的距离为间的距离为d，两板间加以电压，两板间加以电压U。靠近正极板有。靠近正极板有一个质量为一个质量为m带正电荷带正电荷q的带电粒子，它在电场力的带电粒子，它在电场力的作用下，由静止开始从正极板向负极板运动，的作用下，由静止开始从正极板向负极板运动，求到达负极板时的速度。（忽略粒子重力）求到达负极板时的速度。（忽略粒子重力）请用两种方法：请用两种方法：一一.带电粒子在电场中的加速原理带电粒子在电场中的加速原理一一.带电粒子在
2、电场中的加速原理带电粒子在电场中的加速原理2若上题中带电粒子具有水平向右的初速度若上题中带电粒子具有水平向右的初速度Vo，则，则到达到达B板时速度多大？板时速度多大？Vo.如图，带负电的小球静止在水平放置的带电平行如图，带负电的小球静止在水平放置的带电平行板间，距下板板间，距下板h，板间电压，板间电压U1，如果两板间电势差，如果两板间电势差减为减为U2，则小球运动到极板上需要多长时间？，则小球运动到极板上需要多长时间？（板间距离为（板间距离为d）典型情景典型情景h二二.典型例题典型例题【例题【例题1】实验表明，炽热的金属丝可以发射电子。】实验表明，炽热的金属丝可以发射电子。在炽热金属丝和金属板
3、间加以电压在炽热金属丝和金属板间加以电压U2500V(如图如图)，从炽热金属丝发射出的电子在真空中被加速后，从炽热金属丝发射出的电子在真空中被加速后，从金属板的小孔穿出。电子穿出后的速度有多大？从金属板的小孔穿出。电子穿出后的速度有多大？设电子刚从金属丝射出时的速度为零。电子质量设电子刚从金属丝射出时的速度为零。电子质量m约约0.910-30kg，电子的电荷量，电子的电荷量e1.61019C。二二.典型例题典型例题【例题【例题2】下列粒子从初速度为零的状态经过加】下列粒子从初速度为零的状态经过加速电压为速电压为U的电场后，哪种粒子的速率最大的电场后，哪种粒子的速率最大 A质子质子 B氘核氘核
4、C粒子粒子 D钠离子钠离子三三.变式练习变式练习变式练习变式练习1如下图所示，两平行金属板间的距离如下图所示，两平行金属板间的距离为为d，两板间的电压为，两板间的电压为U，今有一电子从两板间的，今有一电子从两板间的O点沿着垂直于板的方向射出沿水平方向到达点沿着垂直于板的方向射出沿水平方向到达A点点时速度为零，若时速度为零，若OA距离为距离为h，则此电子具有的初，则此电子具有的初动能是动能是 Aedh/U BedhU CUe/（dh）DehU/d 三三.变式练习变式练习2.如图，带正电的电荷量为如图，带正电的电荷量为q、质量为、质量为m的滑块，沿的滑块，沿固定绝缘斜面匀速下滑，现加一个竖直向上的
5、匀强固定绝缘斜面匀速下滑，现加一个竖直向上的匀强电场，电场强度为电场，电场强度为E，且，且qEmg，以下判断正确，以下判断正确的是（）的是（）A.物体将沿斜面减速下滑物体将沿斜面减速下滑B.物体将沿斜面加速下滑物体将沿斜面加速下滑C.物体仍保持匀速下滑物体仍保持匀速下滑D.仅当仅当qE=mg时，物体继续保持匀速下滑时，物体继续保持匀速下滑E+-+v0yL带电粒子作类平抛运动：带电粒子作类平抛运动：在平行于极板的方在平行于极板的方向做匀速直线运动：向做匀速直线运动：在垂直于极板的方向做初速为零的匀加速在垂直于极板的方向做初速为零的匀加速直线运动：直线运动：tvL0221aty mdqUmFa（1
6、）侧向位移：）侧向位移：（偏移量）（偏移量）（2）偏向角：）偏向角：（3）侧向位移与偏向角：）侧向位移与偏向角：2022mdvqULy 20tanmdvqULtan2Ly（4）侧向速度：）侧向速度：0mdvqULvy1 1、电子枪：发射并加速电子、电子枪：发射并加速电子2 2、竖直偏转电极：使电子束竖直偏转（加信号电压）、竖直偏转电极：使电子束竖直偏转（加信号电压）3 3、水平偏转电极：使电子束水平偏转（加扫描电压）、水平偏转电极：使电子束水平偏转（加扫描电压）4 4、荧光屏：显示图象、荧光屏：显示图象如图所示，电子在电势差为如图所示，电子在电势差为U1的加速电场中由静的加速电场中由静止开始运
7、动，然后射入电势差为止开始运动，然后射入电势差为U2的两块平行金的两块平行金属板间的电场中，方向与极板平行，整个装置处在属板间的电场中，方向与极板平行，整个装置处在真空中，重力可忽略不计，在满足电子能射出平行真空中，重力可忽略不计，在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子偏板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子偏转角增大的是：转角增大的是：()A、U1变大，变大，U2变大变大B、U1变小，变小，U2变大变大C、U1变大，变大，U2变小变小D、U1变小，变小，U2变小变小典型例题典型例题带电粒子在匀强电场中的偏转带电粒子在匀强电场中的偏转例例0.如图所示，真空中水平放置
8、的两个相同极板如图所示，真空中水平放置的两个相同极板Y和和Y长长为为L，相距，相距d，在两板间加上可调偏转电压，一束质量为，在两板间加上可调偏转电压，一束质量为m、带电量为、带电量为+q的粒子（不计重力）从两板左侧中点的粒子（不计重力）从两板左侧中点A以初速度以初速度v0沿水平方向射入电场且恰好能穿出，求偏转沿水平方向射入电场且恰好能穿出，求偏转电压电压U.例例1 1：一束：一束电子电子流经流经U=5000VU=5000V的加速电压加速的加速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，若两板间距匀强电场，若两板间距d=1.0cmd=1.0cm，
9、板长，板长L=5.0cmL=5.0cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？两个极板上最多能加多大电压？一一.典型例题典型例题.临界电压临界电压2.如图所示，真空中水平放置的两个相同极板如图所示，真空中水平放置的两个相同极板Y和和Y长为长为L，相距相距d，足够大的竖直屏与两板右侧相距，足够大的竖直屏与两板右侧相距b在两板间在两板间加上可调偏转电压加上可调偏转电压U，一束质量为，一束质量为m、带电量为、带电量为+q的粒子的粒子（不计重力）从两板左侧中点（不计重力）从两板左侧中点A以初速度以初速度v0沿水平方向射沿水平方向射入电场且能穿出入电场且能穿出（1）求两板间所加偏转电压）求两板间所加偏转电压U的范围；的范围；（2）求粒子可能到达屏上区域的长度）求粒子可能到达屏上区域的长度三三.有接收屏的临界问题有接收屏的临界问题
