示波管[想一想]

一臺正常工作的示波管，突然發現熒光屏上畫面的高度縮小，則產生故障的原因可能是什么？[記一記]

1．構造①

，②偏轉極板，③熒光屏。(如圖6－3－6所示)電子槍圖6－3－6

2．工作原理

(1)YY′上加的是待顯示的

，XX′上是機器自身產生的鋸齒形電壓，叫做

。

(2)觀察到的現象：①如果在偏轉電極XX′和YY′之間都沒有加電壓，則電子槍射出的電子沿直線運動，打在熒光屏

，在那里產生一個亮斑。②若所加掃描電壓和

的周期相等，就可以在熒光屏上得到待測信號在一個周期內變化的穩定圖象。信號電壓掃描電壓中心信號電壓[試一試]4．示波器是一種多功能電學儀器，它是由加速電場和偏轉電場組成。如圖6－3－7所示，電子在電壓為U1的電場中由靜止開始加速，然后射入電壓為U2的平行金屬板間的電場中，入射方向與極板平行，在滿足電子能射出平行電場區的條件下，下述情況一定能使電子偏轉角度θ變大的是(

)圖6－3－7A．U1變大，U2變大 B．U1變小，U2變大C．U1變大，U2變小 D．U1變小，U2變小答案：B

平行板電容器的動態問題分析1.運用電容器定義式和決定式分析電容器相關量變化的思路

(1)確定不變量，分析是電壓不變還是所帶電荷量不變。

2．兩類動態問題分析比較

(1)第一類動態變化：兩極板間電壓U恒定不變(2)第二類動態變化：電容器所帶電荷量Q恒定不變[例1]如圖6－3－8所示，平行板電容器與電動勢為E的直流電源(內阻不計)連接，下極板接地。一帶電油滴位于電容器中的P點且恰好處于平衡狀態。現將平行板電容器的上極板豎直向上移動一小段距離，則(

)A．帶電油滴將沿豎直方向向上運動

B．P點的電勢將降低

C．帶電油滴的電勢能將減小

D．若電容器的電容減小，則極板帶電荷量將增大圖6－3－8[答案]

B平行板電容器的動態分析問題常見的類型帶電體在電場中的平衡與加速

1.帶電粒子在電場中運動時重力的處理

(1)基本粒子：如電子、質子、α粒子、離子等，除有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質量)。

(2)帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力。

2．帶電粒子在電場中的平衡解題步驟：①選取研究對象，②進行受力分析，注意電場力的方向特點。③由平衡條件列方程求解。

3．帶電粒子在電場中的變速直線運動可用運動學公式和牛頓第二定律求解或從功能角度用動能定理或能量守恒定律求解。[例2]

如圖6－3－9所示，一帶電荷量為＋q、質量為m的小物塊處于一傾角為37°的光滑斜面上，當整個裝置被置于一水平向右的勻強電場中，小物塊恰好靜止。重力加速度取g，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：

(1)水平向右電場的電場強度；圖6－3－9(3)電場強度變化后物塊下滑距離L時的動能。[審題指導]第一步：抓關鍵點第二步：找突破口(1)要求“電場強度”→應根據平衡條件求解。(2)要求“加速度”→應用牛頓第二定律求解。(3)要求“動能”→應用動能定理或功能關系求解。受力平衡恰好靜止不計摩擦光滑斜面獲取信息關鍵點(3)電場強度變化后物塊下滑距離L時，重力做正功，電場力做負功，由動能定理得mgLsin37°－qE′Lcos37°＝Ek－0④

可得Ek＝0.3mgL帶電體在電場中運動的分析方法與力學的分析方法基本相同：先分析受力情況，再分析運動狀態和運動過程(平衡、加速或減速；是直線還是曲線)；然后選用恰當的規律解題。也可以從功和能的角度分析：帶電體的加速(含偏轉過程中速度大小的變化)過程是其他形式的能和動能之間的轉化過程。解決這類問題，可以用動能定理或能量守恒定律。帶電粒子在勻強電場中的偏轉問題1.兩個結論

2．帶電粒子在勻強電場中偏轉的功能關系[例3]

如圖6－3－10所示直流電源的路端電壓U＝182V。金屬板AB、CD、EF、GH相互平行、彼此靠近。它們分別和變阻器上的觸點a、b、c、d連接。變阻器上ab、bc、cd段電阻之比為1∶2∶3。孔O1正對B和E，孔O2正對D和G。邊緣F、H正對。一個電子以初速度v0＝4×106m/s沿AB方向從A點進入電場，恰好穿過孔O1和O2后，從H點離開電場。金屬板間的距離L1＝2cm，L2＝4cm，L3＝6cm。電子質量me＝9.1×10－31kg，電量q＝1.6×10－19C。正對兩平行板間可視為勻強電場，求：圖6－3－10(1)各相對兩板間的電場強度。(2)電子離開H點時的動能。(3)四塊金屬板的總長度(AB＋CD＋EF＋GH)。[答案]

(1)1516.67N/C

(2)3.64×10－17J

(3)0.24m帶電粒子在電場中運動問題的兩種求解思路

1．運動學與動力學觀點

(1)運動學觀點是指用勻變速運動的公式來解決實際問題，一般有兩種情況：①帶電粒子初速度方向與電場線共線，則粒子做勻變速直線運動；②帶電粒子的初速度方向垂直電場線，則粒子做勻變速曲線運動(類平拋運動)。

(2)當帶電粒子在電場中做勻變速曲線運動時，一般要采取類似平拋運動的解決方法。2．功能觀點：首先對帶電體受力分析，再分析運動形式，然后根據具體情況選用公式計算。

(1)若選用動能定理，則要分清有多少個力做功，是恒力做功還是變力做功，同時要明確初、末狀態及運動過程中的動能的增量。

(2)若選用能量守恒定律，則要分清帶電體在運動中共有多少種能量參與轉化，哪些能量是增加的，哪些能量是減少的。

高考對帶電粒子在電場中的運動問題的考查頻率很高，題目通常結合力學知識和電學知識綜合考查，主要考查辨析能力和綜合分析能力，題目難度中等偏上，考生得分一般較低。圖6－3－11(1)求彈簧槍對小物體所做的功；

(2)在斜軌上小物體能到達的最高點為P，求CP的長度。

第一步：審題干，抓關鍵信息電場力的方向改變，物體與斜面的正壓力改變，摩擦力大小改變，物體的加速度改變③無碰撞，沒有能量損失②摩擦不計①獲取信息關鍵點可應用牛頓第二定律確定電場改變前后的加速度的大小，再應用運動學公式求解

第三步：三定位，將解題過程步驟化

第四步：求規范，步驟嚴謹不失分——[考生易犯錯誤]——————————————(1)在①中因三角函數弄錯而失6分。

(2)在③⑥中不能正確的受力分析，而在計算摩擦力時出錯，失6分。

(3)在⑦⑧中因不明確物體在兩運動階段的內在聯系而不能正確列方程，失5分。

[名師叮囑](1)帶電體運動的過程若包含多個運動階段，要分段處理。

(2)對帶電體在不同運動階段進行正確的受力分析，求加速度。

(3)找出各階段的內在聯系，如速度關系，位移關系，能量關系等。[隨堂鞏固落實]1．

一充電后的平行板電容器保持兩極板的正對面積、間距和電荷量不變，在兩極板間插入一電介質，其電容C和兩極板間的電勢差U的變化情況是(

)A．C和U均增大 B．C增大，U減小C．C減小，U增大 D.C和U均減小答案：B

2．

如圖6－3－12所示，在某一真空中，只有水平向右的勻強電場和豎直向下的重力場，在豎直平面內有初速度為v0的帶電微粒，恰能沿圖示虛線由A向B做直線運動。那么(

)A．微粒帶正、負電荷都有可能B．微粒做勻減速直線運動C．微粒做勻速直線運動D．微粒做勻加速直線運動圖6－3－12解析：微粒做直線運動的條件是速度方向和合外力的方向在同一條直線上，只有微粒受到水平向左的電場力才能使得合力方向與速度方向相反且在同一條直線上，由此可知微粒所受的電場力的方向與場強方向相反，則微粒必帶負電，且運動過程中微粒做勻減速直線運動，故B正確。答案：B

3．

如圖6－3－13所示，一電子槍發射出的電子(初速度很小，可視為零)進入加速電場加速后，垂直射入偏轉電場，射出后偏轉位移為Y，要使偏轉位移增大，下列哪些措施是可行的(不考慮電子射出時碰到偏轉電極板的情況)(

)A．增大偏轉電壓UB．增大加速電壓U0C．增大偏轉極板間距離D．將發射電子改成發射負離子圖6－3－13答案：A

4．

電場中某三條等勢線如圖6－3－14實線a、b、c所示。一電子僅在電場力作用下沿直線從P運動到Q，已知電勢φa>φb>φc，這一過程電子運動的v－t圖象可能是下列各圖中的(

)圖6－3－14圖6－3－15解析：由圖可知，此電場為非勻強電場，且Q點處電場強度小于P點處電場強度，電子僅在電場力作用下沿直線從P運動到Q，做加速度越來越小的加速運動，這一過程電子運動的v－t圖象可能是A。答案：A

5．(2013·濰坊聯考)如圖6－3－16所示，用長為l的絕緣細線拴一個質量為m、帶電量為＋q的小球(可視為質點)后懸掛于O點，整個裝置處于水平向右的勻強電場E中。將小球拉至使懸線呈水平的位置A后，由靜止開始將小球釋放，小球從A點開始向下擺動，當懸線轉過60°角到達位置B時，速度恰好為零。求：(1)B、A兩點的電勢差UBA(2)電場強度E。圖6－3－16（給有能力的學生加餐）1．

空間某一靜電場的電勢φ隨x變化情況如圖1所示，下列說法中正確的是(

)A．空間各點場強的方向均與x軸垂直B．電荷沿x軸從O移到x1的過程中，電場力不做功C．正電荷沿x軸從x1移到x2的過程中，電場力做正功，電勢能減小D．負電荷沿x軸從x1移到x2的過程中，電場力做負功，電勢能增加圖1解析：因沿x軸電勢在不斷變化，故除x2點外，空間各點場強的方向均不與x軸垂直，選項A錯誤；電荷沿x軸從O移到x1的過程中，電勢不斷減小，電勢能不斷變化，故電場力做功，選項B錯誤；正電荷沿x軸從x1移到x2的過程中，電場力做正功，電勢能減小，負電荷沿x軸從x1移到x2的過程中，電場力做負功，電勢能增加，選項CD正確。答案：CD

2．

如圖2所示，在豎直向下的勻強電場中，有a、b、c、d四個帶電質點，各以水平向左、水平向右、豎直向下和豎直向上的速度做勻速直線運動，不計質點間的相互作用力，則有(

)A．c、d帶異種電荷B．a、b帶同種電荷且電勢能均不變C．d的電勢能減小，重力勢能增大D．c的電勢能增大，機械能減小圖2解析：各個質點所受重力均向下，要使它們分別以水平向左、水平向右、豎直向下和豎直向上的速度做勻速直線運動，所受電場力均向上，各個質點均帶負電，且與重力平衡，選項A錯誤；a、b沿等勢面運動，帶同種電荷且電勢能均不變，選項B正確；d豎直向上運動，電場力做正功，d的電勢能減小，重力勢能增大，選項C正確；c豎直向下運動，電場力做負功，電勢能增大，重力勢能減小，機械能減小，選項D正確。答案：BCD

3．請用學過的電學知識判斷下列說法正確的是(

)A．電工穿絕緣衣比穿金屬衣安全B．制作汽油桶的材料用金屬比用塑料好C．小鳥停在單根高壓輸電線上會被電死D．打雷時，待在汽車里比待在木屋里要危險解析：本題考查電學知識在生活中的應用，意在考查學生將電學知識應用在生活實踐中的能力。電工穿絕緣衣容易產生大量的靜電，反而比較危險，A選項錯誤。汽油和塑料油桶會摩擦起電，因為塑料是絕緣材料，不能把電傳走，所以塑料油桶內產生火花導致塑料油桶爆炸，故B選項正確。小鳥停在單根高壓輸電線上時，加在小鳥兩腿間的電壓非常小，小鳥不會被電死，C選項錯。打雷時，待在汽車里，汽車的金屬外殼起到屏蔽的作用，木屋淋雨后會變成導體，所以待在汽車里比待在木屋里要安全，D選項錯。答案：B

圖3A．同時到達屏上同一點B．先后到達屏上同一點C．同時到達屏上不同點D．先后到達屏上不同點答案：B

5.

如圖4所示，矩形區域ABCD內存在豎直向下的勻強電場，兩個帶正電的粒子a和b以相同的水平速度射入電場，粒子a由頂點A射入，從BC的中點P射出，粒子b由AB的中點O射入，從頂點C射出。若不計重力，則a和b的比荷(即粒子的電荷量與質量之比)是