示波器的工作原理

1、如果在电极XX′之间不加电压，但在YY′ 之间加不变电压，使Y的电势比Y′高，电子 将打在荧光屏的什么位置？ 如果在电极 YY′之间不加电压，但在XX′ 之间加不变电压，使X′的电势比X高，电子 电子沿X方 将打在荧光屏的什么位置？
向向外偏移
三、示波管的原理
2、如果在电极XX′之间不加电压，但在YY′ 之间加如图所示的交变电压，在荧光屏上会 看到什么图形？
2qU v m
v与电压平方
U
根成正比
4、如图M、N是在真空中竖直放置的两块平行金
属板，质量为m电量为-q的带电粒子，以初速度 V0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒 子刚好能到达N板，如果要使这个带电粒子能够 到达M、N两板间距的1/2处返回，则下述方法能 满足要求的是（ B ） M d N A、使初速度减半 B、使M、N间电压加倍 v0 C、使M、N间电压提高4倍 D、使初速度和M、N间电压都加倍
U 2l 2 y 4U1d
U 2l tan 2U1d
与粒子的电量q、 质量m无关
3、如图所示，M、N是在真空中竖直放置的两块
平行金属板，质量为m、电量为+q的带电粒子， 以极小的初速度由小孔进入电场，当M、N间电 压为U时，粒子到达N板的速度为v，如果要使这 个带电粒子到达N板的速度为2v ，则下述方法能 满足要求的是（ B ） M d N A、使M、N间电压增加为2U B、使M、N间电压增加为4U C、使M、N间电压不变，距离减半 + D、使M、N间电压不变，距离加倍
Ux O t
t1
t2
例1、如图所示的示波管，如果在YY′之间加如图 所示的交变电压，同时在XX′之间加如图所示的锯 齿形电压，使X的电势比X′高，在荧光屏上会看到 什么图形？ Y
0<t<t1
Ux O t
O
X
t1
t2
t1<t<t2
例2、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； （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？ （3）在荧光屏上会看到什么图形？
0<t<t1电子沿Y 方向向上偏移
三、示波管的原理
2、如果在电极XX′之间不加电压，但在YY′ 之间加如图所示的交变电压，在荧光屏上会 看到什么图形？
t1<t<t2电子沿Y
方向向下偏移
三、示波管的原理
3、如果在YY′之间加如图所示的交变电压， 同时在XX′之间加不变电压，使X的电势比 X′高，在荧光屏上会看到什么图形？
设电子在两板间的运动时间为t
设电子在偏转电压为U0时进入板间
l 8 t 1.5 10 s v0
2
t 0.02 s
可认为在t时间 内电场不变
eU0l d y 2 2m v0 d 2
mv d 40V U 0 el
2 2 0 2
小 结
带电粒子在交变电场中的运动
在两个相互平行的金属板间加交变电压时，在 两板间便可获得交变电场。此类电场从空间看是匀 强电场，即同一时刻，电场中各个位置处电场强度 的大小、方向都相同；从时间上看是变化的，即电 场强度的大小、方向都可随时间变化。 当带电粒子通过电场的时间远远小于电场变化 的周期时，可认为电场强度的大小、方向都不变。 研究带电粒子在这种交变电场中的运动， 关键是根 据电场变化的特点，正确地判断粒子的运动情况。
0<t<t1电子沿Y 方向向上偏，沿 X方向向里偏
三、示波管的原理
3、如果在YY′之间加如图所示的交变电压， 同时在XX′之间加不变电压，使X的电势比 X′高，在荧光屏上会看到什么图形？
t1<t<t2电子沿Y 方向向下偏，沿 X方向向里偏
三、示波管的原理
3、如果在YY′之间加如图所示的交变电压， 同时在XX′之间加不变电压，使X′的电势比 X高，在荧光屏上会看到什么图形？
电子沿Y方 向向下偏移
三、示波管的原理
1、如果在电极XX′之间不加电压，但在YY′ 之间加不变电压，使Y的电势比Y′高，电子 将打在荧光屏的什么位置？ 如果在电极 YY′之间不加电压，但在XX′ 之间加不变电压，使X的电势比X′高，电子 电子沿X方 将打在荧光屏的什么位置？
向向里偏移
三、示波管的原理
侧移
U F
v0 v
l
vy
偏转角
二、带电粒子在匀强电场中的偏转
F qE qU a m m md
类平抛运动
1 2 qUl2 y at 2 2 2m v0 d
l t v0
二、带电粒子在匀强电场中的偏转
F qE qU a m m md
类平抛运动
qUl tan 2 v0 m v0 d
析与解
设电子进入AB板时的初速度为v0
1 2 eU 1 mv 0 2
2eU1 v0 m
设电子在偏转电压为U0时进入AB板间
eU0l d y 2 2m v0 d 2
2
2U1d U 0 l2
2
作业： 完成《物理之友》
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l t v0
qUl v y at m v0 d
vy
1、下列粒子由静止经加速电压为U的电场 加 D 速后，哪种粒子动能最大 ） B（ 哪种粒子速度最大 （ ） A、质子 B、电子 C、氘核 D、氦核
1 2 Ek mv qU 2
与电量成正比
2qU v m
与比荷平方 根成正比
2、如图所示，二价氦离子和质子的混合体， 经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏 转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上， 则它们（ ） ABC A、侧移相同 B、偏转角相同 C、到达屏上同一点 D、到达屏上不同点
1 2 mv 0 qU 2
U Ed d
U
偏转角正切与 偏转角正切与 比荷成正比 5、质量为m、带电量为 q的粒子以初速度 v从中线 电压成正比 qUl
垂直进入偏转电场，刚好离开电场，它在离开电 tan 2 场后偏转角正切为0.5 m，则下列说法中正确的是 v0 d （ ） 偏转角正切与 A、如果偏转电场的电压为原来的一半，则粒子 初动能成反比 离开电场后的偏转角正切为0.25 B、如果带电粒子的比荷为原来的一半，则粒子离 开电场后的偏转角正切为0.25 C、如果带电粒子的初速度为原来的2倍，则粒子 离开电场后的偏转角正切为0.25 D、如果带电粒子的初动能为原来的2倍，则粒子 离开电场后的偏转角正切为0.25
d
B E + v
2qU v m
U
二、带电粒子在匀强电场中的偏转
+ + + + + + + + + + +
d
q、 m +
v0
- - - - - - - - - - -
U
l
二、带电粒子在匀强电场中的偏转
+ + + + + + + + + + +
d
q、 m +
v0
y
+ θ - - - - - - - - - - -
三、示波管的原理
产生高速飞 行的电子束 锯齿形扫 描电压
使电子沿X 方向偏移
待显示的 电压信号
使电子沿Y 方向偏移
三、示波管的原理
1、如果在电极XX′之间不加电压，而在YY′ 之间加不变电压，使Y的电势比Y′高，电子 将打在荧光屏的什么位置？
电子沿Y方 向向上偏移
三、示波管的原理
1、如果在电极XX′之间不加电压，而在YY′ 之间加不变电压，使Y′的电势比Y高，电子 将打在荧光屏的什么位置？
ABD
6、初速度为2×107m/s的电子沿平行金属板 间的中心线射入板中，板长为30cm，相距为 4cm，在两板间加上如图所示的正弦交变电 压。已知电子的质量为9×10-31Kg，电量为 1.6×10-19C，不计电子重力，求：要使所有 的电子都能离开电场，图中电压的最大值U0 需满足什么条件？
析与解
电子沿Y方向向 上向下偏，沿X 方向向外偏
三、示波管的原理
4、如果在YY′之间加如图所示的交变电压， 同时在XX′之间加锯齿形扫描电压，在荧光 屏上会看到什么图形？
Y
D E F AB C A B
C
O
O
t1
D E
t2
F
X
A BC
D E F
例1、如图所示的示波管，如果在YY′之间加如图所 示的交变电压，同时在XX′之间加如图所示的锯齿 形电压，使X的电势比X′高，在荧光屏上会看到什 么图形？
一、带电粒子在电场中的加速
１、动力学方法：
F qE qU 由牛顿第二定律：a m m md
2
由运动学公式：
v 0 2ad
只适用于 匀强电场
A d + U
B E F v
2qU v 2ad m 2qU 初速度不 v 为零呢？ m
一、带电粒子在电场中的加速
2、动能定理：
1 2 由动能定理： W mv 0 2 A 又W qU 也适用于非 1 2 匀强电场 qU mv 2