高中物理示波器的奥秘讲义

5、如果水平偏转电极两端电压为0，在竖直偏转电 极加正弦式交变电压，在荧光屏上可看到什么现象？
6、如果竖直偏转电极两端电压为0，水平偏 转电极两端由机内提供扫描电压，在荧光屏 上可看到什么现象？
7、简述示波器的工作原理 。
原理
示波器是一种阴极射线管。灯丝通电后给阴极加热，使 阴极发射电子。电子经阳极和阴极间的电场加速聚焦后形 成一很细的电子束射出，电子打在管底的荧光屏上，形成为 一个小亮斑。亮斑在荧光屏上的位置可以通过调节竖直 偏转极与水平偏转极上的电压大小来控制。如果加在竖直板 上的电压是随时间正弦变化的信号，并在水平偏转板加上适 当的偏转电压，荧光屏上就会显示一条正弦曲线
1、分析粒子的受力和运动情况，将 其运动分解。
2、求：(1)粒子通过偏转电场所用时 间t；（2）时间t内的竖直位移y ；（3） 粒子在时间t内的竖直速度Vy;(4)粒子的偏转 角。
四.带电粒子在电场中的偏转 带电粒子在电场中作类平抛运动
把其运动可分解为：
水平方向的匀速直线运动
竖直方向的匀加速运动
分析带电粒子受力情况和运动情况；推导出带电 粒子到达负极板的速度。
解法一 运用牛顿第二定律和匀变速直 线运动的知识求解 解法二 运用动能定理求解
哪种方法更好？
总结：
1、在处理电场对带电粒子的加速问题时，一
般都是利用动能定理进行处理。 2、关于带电粒子受重力是否忽略的问题。
基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，一 般可以忽略。
时 间：
l t
v0
加速度：
a F qE qU m m dm
电场方向的位移：
y
1 2
at 2
ql 2 2dmv02
U
电场方向的速度：
vy
at
ql dmv0
U
出电场时的方向：
tg
vy vx
ql dmv02
U
【例题2】让质子、氘核的混合物沿着与电场垂直的方向进 入同一匀强电场，要使它们最后的偏转角相同，这些粒子 必须是：
A.具有相同的初速度 B.具有相同的初动能
C.具有相同的质量
D.经同一电场由静止加速
【答案】B D
【例题3】例题：如图所示，一个质量为m、带电量为q的粒 子，由静止开始，先经过电压为U1的电场加速后，再垂直 于场强方向射入两平行金属板间的匀强电场中。两金属板 板长为l，间距为d，板间电压为U2。求粒子射出两金属板 间时偏转的距离y和偏转的角度φ。
小结
1、带电粒子的加速
方法一：根据动力学和运动学方法求解（只适用匀强电场）
方法二：根据动能定理求解（任何情况均可适用）
2、带电粒子的偏转（类似于平抛运动） （1）带电粒子在电场中偏转的分解 （2）带电粒子飞出电场的时间： （3）带电粒子离开电场时速度的大小 （4）带电粒子离开电场时的偏角 （5）带电粒子离开电场时偏转的侧位移y
2、控制极与阴极之间的电场是什么方向？电子从 阴极到控制极是加速还是减速？如果要减少单位时 间内通过控制极的电子数，该采取什么措施？
3、控制极与第一阳极间、第一阳极与第二阳极间、 第二阳极与第三阳极间电场方向如何？电子从控制 极到第三阳极是加速还是减速？
4、竖直偏转电极和水平偏电极分别有什么作用？ 如果它们的电压都为0，在荧光屏上可看到什么现象？
教室的电源是直流电源 还是还是交流电源？可以用什 么仪器来显示它的电压随时间 变化的情况？
示波器的面板
第六节 示波器的奥秘
本节学习任务
1. 了解示波器的用途和基本工作原理; 2. 能综合运用力学知识和电场知识研究带 电粒 子在电场中加速、偏转等典型问题;
3.了解示波管的构造,理解示波管的工作原 理.
分析:这个例题包含有加速和偏转两个物理过程．加速过 程使粒子获得速度v0，由动能定理
qU1
1 2
m
0
2
,
0
2qU1 m
l
偏转过程经历的时间 t
0
偏转过程加速度 a qU 2
md
所以偏转的距离
y 1 at 2 1 qU2 ( l )2 U 2l 2
2
2 md 0
4U1d
偏转的角度
arctan(
带电颗粒：如尘埃、液滴、小球等，一般不能忽 略。
【例题1】下列粒子从初速度为零的状态，经过电压为U的 电场后，那种粒子的速度最大？
A.质子 11H
C.α粒子
4 2
He
B.氘核
2 1
H
D.钠离子 Na
四、带电粒子在电场中的偏转
两平行导体板水平放置，极板长度为l, 板间距离为d,板间的电压为U, 有 一质量 为m、电荷量为+q的带电粒子以水平速度V0 进入板间的匀强电场。(不考虑重力）
y
)
arctan(
U
2l
)
x
2Βιβλιοθήκη Baidu1d
讨论：
（1）偏转的距离y和偏转的角度φ都仅由加速电 场和偏转电场的情况决定，与带电粒子的电量、 质量无关。 （2）要增大偏转的距离y和偏转的角度φ，可采 取的措施有：减少加速电压U1或增大偏转电压U2 等。
示波器就是根据这一原理制成的。
五、示波管的工作原理
1、怎样使阴极发射出电子？
一、示波器的用途 显示电压随时间变化的情况。
力、光、温度等的变化可以通过传 感器转化为电压的变化，然后用示 波器来研究。
二、示波器的基本工作原理 带电粒子在电场力的作用下
加速和偏转，屏幕上的亮线是由电 子束高速撞击荧光屏产生的。
三、带电粒子的加速
如图所示，两平行金属板间 的电压为U，板间是一个匀强电 场。设有电量为+q、质量为m的 带电粒子从正极板处由静止开始 向负极板运动（忽略重力的作用）
3、示波器的原理