广东省惠州市高中物理 第一章 电场 第六节 示波器的奥秘第2课时导学案（无答案）粤教版选修3-1（通用） 8页

第六节 示波器（第二课时） ‎ ‎【自主学习】‎ 一、 学习目标 1. 知识与技能 ‎（1）理解带电粒子在匀强电场中的偏转原理 2. 过程与方法 ‎ 通过探究物理规律，了解研究方法，尝试解决实际问题 3. 情感、态度与价值观 ‎ 培养学生参与科学探究活动的热情 ‎4.重点难点 ‎ 理解掌握带电粒子在匀强电场中的偏转远离 ‎5.自主学习 ‎1、在示波器中处理带电粒子在电场中的偏转可采用分解法，可分解成沿初速方向的______________________和沿电场力方向的___________________来分析、处理。‎ 要点透析 问题一正确运用动力学方法和功能关系解决带电粒子的加速和偏转问题 ‎1、如图所示，离子发生器发射出一束质量为m、电荷量为q的离子，从静止经加速电压U1加速后，获得速度v0，并沿垂直于电场线方向射入两平行板中央，受偏转电压U2作用后，以速度v离开电场.已知平行板长为l，两板间距离为d，求： ‎（1）v0的大小； ‎（2）离子在偏转电场中运动的时间t； ‎（3）离子在偏转电场中受到的电场力的大小F； ‎（4）离子在偏转电场中的加速度； ‎（5）离子在离开偏转电场时的横向速度vy； ‎（6）离子在离开偏转电场时的速度v的大小； ‎（7）离子在离开偏转电场时的横向偏移量y； ‎（8）离子离开电场时的偏转角θ的正切值tanθ. 课 堂 检测案 第六节 示波器（第二课时）‎ l ‎【课堂检测】‎ ‎1. 一电子以初速度V0沿垂直场强方向射入两平行金属板间的匀强电场中，现减小两板间的电压，则电子穿越两平行板所需的时间 （ ）‎ A．随电压的减小而减小 B.随电压的减小而增大 C．与电压减小与否无关 D.随两板间距离的增大而减少 ‎2.带电粒子经加速电场加速后垂直进入两平行金属板间的偏转电场，要使它离开偏转电场时偏转角增大，可采用的方法有 （ ）‎ A.增加带电粒子的电荷量 B.增加带电粒子的质量 C.增高加速电压 D.增高偏转电压 ‎3. 三个质量相同,分别带有正电、负电、不带电的粒子A、B、C,从水平放置的平行带电金属板左侧P点以相同速度v0垂直电场线方向射入匀强电场,分别落在带正电极板上不同的三点,如图所示,下面判断正确的是(　　) A.三个粒子在电场中运动的加速度大小关系为:ab>ac>aa B.三个粒子在电场中运动的时间相等 C.三个粒子到达下极板时的动能关系为:EkA>EkB>EkC D.三个粒子所受到电场力大小关系为:Fa=Fb>Fc 课 堂 训练案 第六节 示波器（第二课时）‎ l ‎【当堂训练】‎ ‎1．如图所示，初速度为零的电子在电势差为U1的电场中加速后，垂直进入电势差为U2的偏转电场，在满足电子能射出偏转电场的条件下，下列四种情况中，一定能使电子的偏转角度变大的是( )‎ A．U1变大，U2变大 ‎ B．U1变小，U2变大 C．U1变大，U2变小 ‎ D．U1变小，U2变小 ‎2. 如图所示，氕、氘、氚的原子核自初速为零经同一电场加速后，又经同一匀强电场偏转，最后打在荧光屏上，那么( )‎ A．经过加速电场过程，电场力对氚核做的功最多 B．经过偏转电场过程，电场力对三种核做的功一样多 C．三种原子核打在屏上时的速度一样大 D．三种原子核都打在屏上的同一位置上 ‎3. 如图所示，O1O2为带电平行板电容器的中轴线，三个相同的带电粒子沿轴线射入两板间．粒子1打到B板的中点，粒子2刚好打在B板边缘，粒子3从两板间飞出，设三个粒子只受电场力作用，则(　　)‎ A．三个粒子在电场中运动时间关系为t1＜t2＝t3‎ B．三个粒子在电场中运动时间关系为t1＝t2＞t3‎ C．三个粒子在电场中运动的初速度关系为v1＝v2＝v3‎ D．三个粒子在飞行过程中动能的变化量关系为ΔE1＝ΔE2＝ΔE3‎ ‎4. 如图所示，质量为m、电荷量为q的带电微粒以某一初速度从左端水平向右射入两带等量异种电荷的平行金属板之间，恰好能沿其中线匀速穿过．两金属板的板长为L，板间距离为d.若将两板的带电荷量都增大到原来的2倍，让该带电微粒仍以同样的初速度从同一位置射入，微粒将打在某一极板上，则该微粒从射入到打在极板上需要的时间是(　　)‎ A. B. ‎ C. D. 课 后 拓展案 第六节 示波器（第二课时）‎ l ‎【巩固拓展】‎ ‎1.长为L的平行金属板电容器，两板间形成匀强电场，一个带电荷量为＋q，质量为m的带电粒子，以初速度v0紧贴上极板沿垂直于电场线方向射入匀强电场中，刚好从下极板边缘射出，且射出时速度方向恰好与下板成30°角，如图6所示，求匀强电场的场强大小和两极板间的距离．‎ ‎3. 如图所示，水平放置的两平行金属板，板长为‎10 cm，两板相距‎2 cm.一束电子以v0＝4.0×‎107 m/s的初速度从两板中央水平射入板间，然后从板间飞出射到距板右端L为‎45 cm、宽D为‎20 cm的荧光屏上．(不计电子重力，荧光屏中点在两板间的中央线上，电子质量m＝0.9×10－‎30 kg，电荷量e＝1.6×10－‎19 C)求：‎ ‎(1)电子飞入两板前所经历的加速电场的电压；‎ ‎(2)为了使点电荷能射中荧光屏所有位置，两板间所加电压的取值范围．‎ 选修3-1 第一章 电场 第六节 示波器（第二课时） 参考答案 课前先学案 自主学习 1、匀速直线运动 匀加速直线运动 要点透析：问题一：1. ‎ 解析：（1）不管加速电场是不是匀强电场，W=qU都适用，所以由动能定理得：所以. ‎（2）由于偏转电场是匀强电场，所以离子的运动类似平抛运动.‎ 即水平方向做速度为v0的匀速运动；竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动. 在水平方向. （3）. ‎（4）. （5）. ‎（6）. ‎（7）（和带电粒子q、m无关，只取决于加速电场和偏转电场）. ‎（8）（和带电粒子q、m无关，只取决于加速电压和偏转电压). 课堂检测案1、C 2、D 3、A 课堂训练案1、B 2、BD 3、B 4、B 课后拓展案 1、答案　　L 解析　由题意知tanθ＝ ①‎ v⊥＝at ②‎ a＝ ③‎ t＝ ④‎ 由①②③④得E＝[‎ 将θ＝30°代入得：E＝ 由题意知两板间距离d等于竖直方向的偏转量y，则 d＝y＝at2＝()2‎ 将E代入得d＝L.‎ ‎2、答案：(1)4.50×103 V　(2)－360 V～360 V 解析：(1)设加速电场的电压为U1，由动能定理可得eU1＝mv－0‎ 化简得U1＝，代入数据得U1＝4.50×103 V.‎ ‎(2)如下图所示，设电子飞出偏转电场时速度为v1，和水平方向的夹角为θ，偏转电压为U2，偏转位移为y，则 y＝at2＝()2　tanθ＝＝＝ 由此看出，电子从偏转电场射出时，不论偏转电压多大，电子都好像从偏转电场的两极板间的中线的中点沿直线射出，射出电场后电子做匀速直线运动恰好打在荧光屏的边缘上，结合图可得 tanθ＝＝　U2＝ 代入所有数据得U2＝360‎ ‎ V此时，电子从偏转电场射出，刚好打在荧光屏的边缘上，因此偏转电压在－360 V～360 V范围内时，电子可打在荧光屏上的任何位置．‎