高中物理示波器的奥秘.ppt

第六节示波器的奥秘第六节示波器的奥秘一一.示波器：示波器：1.1.示波器是一种常用的测量仪器示波器是一种常用的测量仪器2.2.示波器是用来显示电信号随时间变化示波器是用来显示电信号随时间变化的规律的规律3.3.示波器的原理：带电粒子在电场力的示波器的原理：带电粒子在电场力的作用下加速和偏转，屏幕上的亮线是作用下加速和偏转，屏幕上的亮线是由于电子束高速撞击荧光屏产生的。由于电子束高速撞击荧光屏产生的。演示演示1 1二二.受力分析受力分析 3、某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗、某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定示或运动状态来判定电场中的带电体一般可分为两类：电场中的带电体一般可分为两类：1、带电的基本粒子：如电子，质子，正负离子等。、带电的基本粒子：如电子，质子，正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比在小得多，除非有说这些粒子所受重力和电场力相比在小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并不明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。能忽略质量）。2、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。+_U三三.带电粒子的加速带电粒子的加速UE加速匀速匀速_+_匀速加速(+q,m)加速后粒子的速度怎样计算呢？由动能定理可得U四四.带电粒子的偏转带电粒子的偏转v0 ld+-qvv0v yF运动状态分析 匀变速曲线运动（类平抛运动）分析方法沿初速度方向匀速直线运动垂直电场线方向初速度为零的匀加速直线运动1.加速度:2.飞行时间3.侧移距离4.偏角U5.带电粒子离开电场时速度大小。带电粒子离开电场时速度大小。方法方法:根据动能定理求解根据动能定理求解方法方法:根据速度合成求解根据速度合成求解+-vv0vyy+_U1U2v0 L L-qm五、五、加速和偏转一体加速和偏转一体思考题：思考题：让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物经过让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物经过同一加速电场由静止开始加速，然后在同一偏转电场里同一加速电场由静止开始加速，然后在同一偏转电场里偏转，在通过加速电场时获得的动能是否相同？通过偏偏转，在通过加速电场时获得的动能是否相同？通过偏转电场时，它们是否会分为三股？请说明理由。转电场时，它们是否会分为三股？请说明理由。答案：通过加速电场时获得的动能答案：通过加速电场时获得的动能E Ek k=qUqU,加速电加速电压相同，二价氦离子电荷量最大，所以二价氦离子压相同，二价氦离子电荷量最大，所以二价氦离子获得动能最大。获得动能最大。粒子的偏转量和偏转角由加速电场和偏转电粒子的偏转量和偏转角由加速电场和偏转电场决定，所以三种粒子不可能分开为三股。场决定，所以三种粒子不可能分开为三股。五.示波器探秘演示演示2 2在右图中设加速电压为在右图中设加速电压为U U，电子电量为电子电量为e e质量为质量为mm。由由W=EW=EK K，若电压按正弦规律变化，如若电压按正弦规律变化，如U=UU=Ummsint,sint,偏移也将按正弦规律变化，偏移也将按正弦规律变化，即这斑在水平方向或竖直方向做简谐运即这斑在水平方向或竖直方向做简谐运动动1.下列粒子从静止状态经过电压为下列粒子从静止状态经过电压为U的电场加的电场加速后，速度最大的是（速后，速度最大的是（）A.质子质子 B.氘核氘核 C.粒子粒子 D.钠离子钠离子2.一电子以初速度一电子以初速度V0沿垂直场强方向射入两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的电压，则电子穿越两平行板所需的时间间 （）A随电压的减小而减小随电压的减小而减小 B.随电压的减小而增大随电压的减小而增大C与电压减小与否无关与电压减小与否无关 D.随两板间距离的增大而减少随两板间距离的增大而减少BC3.3.示波管是示波器的核心部件，它由电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，如图子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图所示所示.如果在荧光屏上如果在荧光屏上P P点出现亮斑，点出现亮斑，那么示波管中的那么示波管中的()()A.A.极板极板X X应带正电应带正电 B.B.极板极板X X 应带正电应带正电C.C.极板极板Y Y应带负电应带负电 D.D.极板极板Y Y 应带正电应带正电A4.如图如图.质量为质量为m，电量为，电量为q的带电油滴在离上极的带电油滴在离上极板板H高处自由下落后，进入极板间的匀强电场中，高处自由下落后，进入极板间的匀强电场中，油滴刚好能够到达下极板油滴刚好能够到达下极板.两极板间的距离为两极板间的距离为d.则下列说法正确的是：则下列说法正确的是：+-UdHA.油滴带负电油滴带负电.B.油滴带正电油滴带正电.C.极板间电压为极板间电压为mg(H+d)/qD.极板间电场强度为极板间电场强度为 mg(H+d)/qd ACD5 5一电子以的速度沿欲电场垂直的一电子以的速度沿欲电场垂直的方向从点沿垂直于场强方向飞入，方向从点沿垂直于场强方向飞入，并从点沿与场强方向成角的方向飞并从点沿与场强方向成角的方向飞出该电场，如图出该电场，如图3-53-5所示。则所示。则A A、B B两点的电势差为两点的电势差为 V V（电子质（电子质量为量为 ）。）。图3-5答案：答案：136.56.6.图中图中a a、b b和和c c分别表示点电荷的电场中的三个等分别表示点电荷的电场中的三个等势面，它们的电势分别为势面，它们的电势分别为6V6V、4V4V和和1.5V.1.5V.一质子一质子从等势面从等势面a a上某处由静止释放，仅受电场力作用上某处由静止释放，仅受电场力作用而运动，已知它经过等势面而运动，已知它经过等势面b b时的速率为时的速率为v v，则对，则对质子的运动有下列判断：质子的运动有下列判断：质子从质子从a a等势面运动到等势面运动到c c等势面电势能增加等势面电势能增加4.5eV4.5eV质子从质子从a a等势面运动到等势面运动到c c等势面动能增加等势面动能增加4.5eV4.5eV质子经过等势面质子经过等势面c c时的速率为时的速率为2.252.25v v质子经过等势面质子经过等势面c c时的速率为时的速率为1.51.5v v上述判断正确的是上述判断正确的是A A和和 B B和和 C C和和 D D和和abcB7.7.如图所示，是一个说明示波管工作原理的如图所示，是一个说明示波管工作原理的示意图，电子经电压示意图，电子经电压U U1 1加速后以速度加速后以速度v v0 0垂直垂直进入偏转电场，离开电场时的偏转量是进入偏转电场，离开电场时的偏转量是h h，两平行板间距离为两平行板间距离为d d，电势差是，电势差是U U2 2，板长是，板长是L L为提高示波管的灵敏度为提高示波管的灵敏度(每单位电压引起每单位电压引起的偏转量的偏转量)可采用以下哪些方法可采用以下哪些方法 ()()A A增大两板间电势差增大两板间电势差U U2 2 B B尽可能使板长尽可能使板长L L短一些短一些C C尽可能使板距尽可能使板距d d小一些小一些 D D使加速电压使加速电压U U1 1升高一些升高一些C8.如图所示,水平放置的A、B两平行金属板相距为d,现有质量为m,电量为-q的小球,从距A板高h处自由下落,通过小孔C进入电场,但没能到达B板,求AB间电势差的最小值？hdCBA解：在整个过程中，由动能定理得：mg(h+d)-qUmin=0 Umin=mg(h+d)/q或：mgh+mhx-qux/d=o xd 解得。9.如图如图1-65所示，有一电子所示，有一电子(电量为电量为e)经经电压电压U0加速后，进入两块间距为加速后，进入两块间距为d、电、电压为压为U的平行金属板间的平行金属板间.若电子从两板若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且正好能正中间垂直电场方向射入，且正好能穿过电场穿过电场.求求金属板金属板AB的长度；的长度；电电子穿出电场时的动能子穿出电场时的动能.图1-6510如图如图1-66所示的示波管，电子由阴极发所示的示波管，电子由阴极发射后，经电子枪加速水平飞入偏转电场，射后，经电子枪加速水平飞入偏转电场，最后打在荧光屏上，已知加速电压为最后打在荧光屏上，已知加速电压为U1，偏转电压为偏转电压为U2，两偏转极板间距为，两偏转极板间距为d，板长，板长为为L1，从偏转极板到荧光屏的距离为，从偏转极板到荧光屏的距离为L2，求，求电子打在荧光屏上的偏距电子打在荧光屏上的偏距OP 图1-6611.喷墨打印机的结构如图所示，其中墨盒可以发出墨汁微滴，其半径约为10-5m，此微滴经过带电室时被带上负电，带电的多少由计算机按字体变化高低位置输入信号加以控制。带电后的微滴以一定的初速度进入偏转电场，带电微滴经过偏转电场发生偏转后打倒纸上，显示出字体，无信号输入时，墨汁微滴不带电，径直通过偏转板而注入回流槽流回墨盒。设偏转板长设偏转板长1.6cm，两板间的距离为，两板间的距离为0.50cm，偏，偏转板的右端距纸转板的右端距纸3.2cm。若一个墨汁微滴的质量。若一个墨汁微滴的质量为为1.610-10kg，以，以20m/s的初速度垂直于电场方的初速度垂直于电场方向进入偏转电场，两偏转板间的电压是向进入偏转电场，两偏转板间的电压是8.0103V，若墨汁微滴打倒纸上的点距原射入方向的距离，若墨汁微滴打倒纸上的点距原射入方向的距离是是2.0mm，求这个墨汁微滴通过带电室的电量是，求这个墨汁微滴通过带电室的电量是多少？（不计空气阻力和重力，可以认为偏转电多少？（不计空气阻力和重力，可以认为偏转电场只局限在平行板电容器内部，忽略边缘电场的场只局限在平行板电容器内部，忽略边缘电场的不均匀性。）为了使纸上的字体放大不均匀性。）为了使纸上的字体放大10%，请你，请你分析提出一个可行的方法。分析提出一个可行的方法。答案：答案：1.2510-17C，y U，使，使偏转电压增至偏转电压增至8.8103V；y(L/2+L)增加偏转极板右端与增加偏转极板右端与纸的距离纸的距离L为为L，L=3.6cm