- 交变电流
- 共1899题
示波器面板如图2所示,下图1为一信号源.
(1)若要观测此信号源发出的正弦交流信号的波形(正弦交流信号的电流随时间做周期性变化的图象如图所示),应将信号源端与示波器面板上的_________ 接线柱相连,端与_________ 接线柱相连;
(2)若示波器所显示的输入波形如图2所示,要将波形上移应调节面板上的_________ 旋钮;要使波形横向展宽,应调节_________ 旋钮;要使屏上能够显示3个完整波形,应调节_________ 旋钮和_________ 旋钮。
图1 图2
正确答案
(1)Y;地
(2)竖直位移;X增益;扫描范围和扫描微调
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。
小题1:如图所示.如果在荧光屏上P点出现亮斑,那么示波管中的( )
小题2:如果只在偏转电极XX/上加如图①所示的电压,试在图③中画出所观察到的波形图;
小题3:如果只在偏转电极YY/上加如图②所示的电压,试在图④中画出所观察到的波形图;
小题4:如果在偏转电极XX/上加如图①所示的电压同时在偏转电极YY/上加如图②所示的电压,试在图⑤中画出所观察到的波形图
正确答案
小题1:AC
小题2:
小题3:
小题4:
小题1:示波管中电子向第一象限偏转,说明水平方向受力向右,竖直方向受力向上,所以极板应带正电;极板
应带正电;故答案选AC;
小题2:如果只在偏转电极XX/上加如图①所示的电压,电子只在水平方向发生偏转,竖直方向不会偏转,故图像为
小题3:如果只在偏转电极YY/上加如图②所示的电压,电子只在竖直方向发生偏转,水平方向不会偏转,故图像为
小题4:如果在偏转电极XX/上加如图①所示的电压同时在偏转电极YY/上加如图②所示的电压,x方向为偏转电压,y方向为扫描电压,因为周期相同,所以屏幕上出现一个完整的正弦波形。所以图像为:
图为示波管的示意图,竖直偏转电极的极板长l=4.0 cm,两板间距离d=1.0 cm,极板右端与荧光屏的距离L=18 cm。由阴极发出的电子经电场加速后,以
v=1.6×107 m/s的速度沿中心线进入竖直偏转电场。若电子由阴极逸出时的初速度、电子所受重力及电子之间的相互作用力可忽略不计,已知电子的电荷量e=1.6×10-19 C,质量m=0.91×10-30 kg。
小题1:求加速电压U0的大小;
小题2:要使电子束不打在偏转电极的极板上,求加在竖直偏转电极上的电压应满足的条件;
小题3:在竖直偏转电极上加u=40 sin100πt(V)的交变电压,求电子打在荧光屏上亮线的长度。
正确答案
小题1:728V
小题2:91V
小题3:
(1)对于电子通过加速电场的过程,根据动能定理有 eU0=mv2
解得U0=728V…………3分
(2)设偏转电场电压为U1时,电子刚好飞出偏转电场,则此时电子沿电场方向的位移恰为d/2,
即 ………1分
电子通过偏转电场的时间………1
分
解得 ,
所以,为使电子束不打在偏转电极上,加在偏转电极上的电压U应小于91V………1分
(3)由u=40 sin100πt(V)可知,
电子打在荧光屏上的总偏移量
…………1分
电子打在荧光屏产生亮线的长度为…………1分
有一种电子仪器叫示波器,可以用来观察电信号随时间变化的情况,示波器的核心部件是示波管,如图甲所示,它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成.如果在偏转电极XX'和YY'上都没加电压,电子束从金属板小孔射出后将沿直线传播,打在荧光屏中心,且在屏中心处产生一个亮斑.如果在偏转电极XX'上不加电压,只在偏转电极YY'上加电压,电子在偏转电极YY'的电场中发生偏转,离开偏转电极YY'后沿直线前进,最终打在荧光屏上形成亮斑,如图乙所示.已知电子从电子枪射出(初速可不计),经电压为U1的加速电场加速后,以垂直于场强的方向沿中轴线进入YY'间的匀强电场,又知偏转电极XX'上无电压;偏转电极YY'上的电压为U2,板间距离为d,极板长为l,偏转电极YY'到荧光屏的距离为L.电子所带电量为e,质量为m.
(1)求电子经过加速后获得的速度v0的大小
(2)求电子刚刚飞出YY'间电场时的侧向偏移量y
(3)求电子打在荧光屏上形成的亮斑与屏幕中心的竖直距离y’
正确答案
解:(1)电子在加速电场中加速,有,得
(2)电子在YY'内的加速度为,在YY'内运动的时间:
所以,偏转位移
(3)设离开电场区域速度与水平方向的夹角为θ,
则
由几何关系得:
代入得
略
如图1所示是示波管的原理图,它由电子枪、荧光屏和两对相互垂直的偏转电极、
组成.偏转电极的极板都是边长为l的正方形金属板,每对电极的两个极板间距都为d.电极
的右端与荧光屏之间的距离为L.这些部件处在同一个真空管中.电子枪中的金属丝加热后可以逸出电子,电子经加速电极间电场加速后进入偏转电极间,两对偏转电极分别使电子在两个相互垂直的方向发生偏转.荧光屏上有xoy直角坐标系,x轴与电极
的金属板垂直(其正方向由X΄指向X),y轴与电极
的金属板垂直(其正方向由
指向Y).已知电子的电量为e,质量为m.可忽略电子刚离开金属丝时的速度,并不计电子之间相互作用力及电子所受重力的影响.
⑴若加速电极的电压为,两个偏转电极都不加电压时,电子
束将沿直线运动,且电子运动的轨迹平行每块金属板,并最终打在xoy坐标系的坐标原点.求电子到达坐标原点前瞬间速度的大小;
⑵若再在偏转电极之间加恒定电压
,而偏转电极
之间不加电压,求电子打在荧光屏上的位置与坐标原点之间的距离;
⑶①若偏转电极之间的电压变化规律如图2所示,
之间的电压变化规律如图3所示.由于电子的速度较大,它们都能从偏转极板右端穿出极板,且此过程中可认为偏转极板间的电压不变.请在图4中定性画出在荧光屏上看到的图形;
②要增大屏幕上图形在y方向的峰值,若只改变加速电极的电压
、
之间电压
的峰值
、电极
之间电压的峰值
三个量中的一个,请说出如何改变这个物理量才能达到目的.
正确答案
解:⑴电子出加速电场后做匀速直线运动,设速度为
,根据动能定理得:
(3分)
解得: (2分)
⑵设电子在偏转电极中的运动时间为
,沿垂直电场方向电子做匀速直线运动,则
:
(1分)
沿平行电场方向电子做初速度为0的匀加速直线运动,则: (1分)
此过程中电子的加速度大小
(1分
)
电子在y方向的速度 (1分)
电子在偏转电场外做匀速直线运动,设经时间到达荧光屏.则:
(1分)
(1分)
电子打在荧光屏上的位置与坐标原点之间的距离
解得: (2分)
⑶①如答图3所示; (4分)
②减小或增大
(3分)
略
如图所示为示波管的示意图,竖直偏转电极的极板长l=4.0 cm,两板间距离d=1.0 cm,极板右端与荧光屏的距离L=18 cm。由阴极发出的电子经电场加速后,以v=1.6×107 m/s沿中心线进入竖直偏转电场。若电子由阴极逸出时的初速度、电子所受重力及电子之间的相互作用力均可忽略不计,已知电子的电荷量e=1.6×10-19 C,质量m=0.91×10-30 kg。
(1)求加速电压U0的大小;
(2)要使电子束不打在偏转电极的极板上,求加在竖直偏转电极上的电压应满足的条件;
(3)在竖直偏转电极上加的交变电压,求电子打在荧光屏上亮线的长度。
正确答案
(1)U0=728V(2)加在偏转电极上的电压U应小于91V(3)
(1)对于电子通过加速电场的过程,根据动能定理有 eU0=mv2
解得U0=728V…………4分
(2)设偏转电场电压为U1时,电子刚好飞出偏转电场,则此时电子沿电场方向的位移恰为d/2,
即 ………1分
电子通过偏转电场的时间………1分
解得 ,
所以,为使电子束不打在偏转电极上,加在偏转电极上的电压U应小于91V………4分
(3)由u=40 sin100πt(V)可知,
偏转电场变化的周期T=,而t=
=2.5×10-9 s。T>>t,可见每个电子通过偏转电场的过程中,电场可视为稳定的匀强电场。
当极板间加最大电压时,电子有最大偏转量。
电子飞出偏转电场时平行极板方向分速度vx=v,
垂直极板方向的分速度vy=ayt=
电子离开偏转电场到达荧光屏的时间
电子离开偏转电场后在竖直方向的位移为y2=vy t′=2.0cm
电子打在荧光屏上的总偏移量…………2分
电子打在荧光屏产生亮线的长度为…………1分
用下面的方法也给分:
设电子在偏转电场有最大电压时射出偏转电场的速度与初速度方向的夹角为θ,
则tanθ==0.11
电子打在荧光屏上的总偏移量…………3分
电子打在荧光屏产生亮线的长度为…………1分
在“练习使用示波器”的实验中:
(1)为观察亮斑在竖直方向上的偏移,应该将扫描范围旋钮置于“外X”挡,使亮斑位于屏的________,然后,应把“DC”-“AC”开关置于________位置,以给示波器输入一个直流电压.
(2)为给示波器输入一个Y方向的直流电压(要求电压从零开始逐渐增加),请将图中器材与示波器连成正确的电路.
(3)如果在示波器荧光屏上发现水平方向有一自左向右的移动图形,现要使它在水平方向出现一条直线的方法是( ).
(4)若在示波器的“Y输入”和“地”之间加上如图所示的电压,而扫描范围旋钮置于“外X”挡,则此时屏上应出现的情形是下图中的( ).
正确答案
(1)中心 DC (2)
(3)D (4)C
试题分析:(1)当把扫描范围旋钮置于“外X”挡,调整水平位移、竖直位移旋钮,使亮斑位于屏的中心.然后,应把“DC”-“AC”开关置于“DC”位置,以给示波器输入一个直流电压.
(2)电路的连接要求符合电压是从零开始逐渐增加的,故Y输入端电势要比接地端电势高.
(3)当图形自左向右移动,若速度更快,便可成为一条亮线,故应增加扫描频率.
(4)在“Y输入”与“地”之间加一恒定电压,扫描范围旋钮置于“外X”挡时,在光屏上出现的是竖直方向上的一个亮斑,C正确.
点评:本题是实际问题,考查理解示波器波形的能力.有关示波器的使用问题,一般复习资料上是没有的,要靠学习物理时做过实验并真正搞懂才能做对.
图中为示波器面板,屏上显示的是一亮度很低、线条较粗且模糊不清的波形。
(1)若要增大显示波形的亮度,应调节_______旋钮。
(2)若要屏上波形线条变细且边缘清晰,应调节______旋钮。
(3)若要将波形曲线调至屏中央,应调节_______与______旋钮。
正确答案
(1)辉度(或写为)
(2)聚焦(或写为○)
(3)垂直位移(或写为↓↑ ),水平位移(或写为)
如图所示是示波器的示意图,竖直偏转电极的极板长L1=4cm,板间距离d=1cm。板右端距离荧光屏L2=18cm,(水平偏转电极上不加电压,没有画出)电子沿中心线进入竖直偏转电场的速度是v=1.6×107m/s,电子电量e=1.6×10-19C,质量m=0.91×10-30kg。要使电子束不打在偏转电极上,加在竖直偏转电极上的最大偏转电压U不能超过多大?
正确答案
91V
在示波器的使用中
⑴在没有输入电压的情况下,若将光屏上的亮斑由A图变为B图应调节 ,在X增益一定且不为零的情况下,要使B图中的亮斑变成水平亮线应 。
⑵在“Y输入”和“地”间加直流电压,观察亮斑的移动,若X增益不为零,扫描范围旋扭应置于 。
正确答案
⑴竖直位移旋扭 扫描范围旋扭或扫描微调旋钮;⑵外X挡
略
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