示波管的构造及其工作原理_章节学习

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题型：简答题

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简答题

如图所示是一个示波管工作原理图，电子经电压U1=4.5×103V加速后以速度V0垂直等间距的进入电压U2=180V，间距为d=1.0cm，板长l=5cm的平行金属板组成的偏转电场，离开电场后打在距离偏转电场s=10cm的屏幕上的P点，（e=1.6×10-19C，m=9.0×10-31kg）

求：（1）电子进入偏转电场时的速度V0=？

（2）射出偏转电场时速度的偏角tanθ=？

（3）打在屏幕上的侧移位移OP=？

正确答案

解：（1）设电子经加速电场U1加速后以速度v0进入偏转电场，由动能定理有

qU1=mv02，

则有：v0===4×107m/s；

故电子进入偏转电场的速度 v0=4×107m/s；

（2）进入偏转电场后在电场线方向有，a=

经时间t1飞出电场有t1=，

电场方向的速度vy=at1===4×106m/s；

设射出偏转电场时速度的偏角为θ，则tanθ===

（3）飞出电场时偏转量为 y1=at12

由以上各式得 y1===0.25cm；

设电子从偏转场穿出时，沿y方向的速度为vy，穿出后到达屏S所经历的时间为t2，

在此时间内电子在y方向移动的距离为y2，有：vy=at1

t2=

y2=vyt2

由以上各式得

y2=

故电子到达屏S上时，它离O点的距离：y=y1+y2=（l+s）=cm=0.75cm；

答：（1）电子进入偏转电场时的速度4×107m/s；

（2）射出偏转电场时速度的偏角tanθ=；

（3）打在屏幕上的侧移位移OP=0.75cm．

解析

解：（1）设电子经加速电场U1加速后以速度v0进入偏转电场，由动能定理有

qU1=mv02，

则有：v0===4×107m/s；

故电子进入偏转电场的速度 v0=4×107m/s；

（2）进入偏转电场后在电场线方向有，a=

经时间t1飞出电场有t1=，

电场方向的速度vy=at1===4×106m/s；

设射出偏转电场时速度的偏角为θ，则tanθ===

（3）飞出电场时偏转量为 y1=at12

由以上各式得 y1===0.25cm；

设电子从偏转场穿出时，沿y方向的速度为vy，穿出后到达屏S所经历的时间为t2，

在此时间内电子在y方向移动的距离为y2，有：vy=at1

t2=

y2=vyt2

由以上各式得

y2=

故电子到达屏S上时，它离O点的距离：y=y1+y2=（l+s）=cm=0.75cm；

答：（1）电子进入偏转电场时的速度4×107m/s；

（2）射出偏转电场时速度的偏角tanθ=；

（3）打在屏幕上的侧移位移OP=0.75cm．

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题型：简答题

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简答题

如图所示的真空管中，质量为m、电量为e的电子从灯丝K发出，经电压为U1的加速电场加速后沿中心线进入两平行金属板B、C间的匀强电场中，通过电场后打到荧光屏上，设B、C间电压为U2，B、C板间距离为d，B、C板长为11，到荧光屏的距离为l2，求：

（1）电子离开偏转电场时的偏角θ（即电子离开偏转电场时速度与进入偏转电场时速度的夹角）．

（2）电子打到荧光屏上的位置P偏离荧光屏中心O的距离Y．

正确答案

解：（1）对直线加速过程，有：

eU1=m

电子以速度v0进入偏转电场后，垂直于电场方向作匀速直线运动，沿电场方向作初速度为零的匀加速直线运动．设偏转电场的电场强度为E，电子在偏转电场运动的时间为t1，电子的加速度为a，离开偏转电场时相对于原运动方向的侧移量为y1，根据牛顿第二定律和运动学公式得：

l1=v0t

y1=

a=

vy=at

tanθ=

联立解得：

=

tanθ==

（2）电子离开偏转电场后作匀速直线运动，类似平抛运动的末速度的反向延长线通过水平分位移的中点，如图所示：

故：

解得：

Y=

答：（1）电子离开偏转电场时的偏角θ的正切值为；

（2）电子打到荧光屏上的位置P偏离荧光屏中心O的距离Y为．

解析

解：（1）对直线加速过程，有：

eU1=m

电子以速度v0进入偏转电场后，垂直于电场方向作匀速直线运动，沿电场方向作初速度为零的匀加速直线运动．设偏转电场的电场强度为E，电子在偏转电场运动的时间为t1，电子的加速度为a，离开偏转电场时相对于原运动方向的侧移量为y1，根据牛顿第二定律和运动学公式得：

l1=v0t

y1=

a=

vy=at

tanθ=

联立解得：

=

tanθ==

（2）电子离开偏转电场后作匀速直线运动，类似平抛运动的末速度的反向延长线通过水平分位移的中点，如图所示：

故：

解得：

Y=

答：（1）电子离开偏转电场时的偏角θ的正切值为；

（2）电子打到荧光屏上的位置P偏离荧光屏中心O的距离Y为．

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题型：单选题

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单选题

电视显像管中有不停发射电子的电子枪，假设电子进入电压为U的加速电场，假设初速度为零，加速后形成横截面为S、电流为I的电子束，已知电子的点何量为e，质量为m，则在刚射出加速电场时一小段长为L的电子束内的电子个数为（　　）

A

B

C

D

正确答案

C

解析

解：根据动能定理得

eU=，

解得v=，①

在刚射出加速电场时，一小段长为L的电子束内电子电量为q=I△t=I，②

电子数n= ③

联立①②③得，n=．故C正确，A、B、D错误．

故选：C．

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题型：多选题

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多选题

如图所示是一个说明示波管工作原理的示意图，电子经电压为U1的加速电场加速后垂直进入偏转电场，离开电场时的偏转量是h，两平行板间的距离为d，偏转电场电压为U2，板长为l．为了提高示波管的灵敏度（每单位电压引起的偏转量），可采用的方法是（　　）

A增大两板间的偏转电压U2

B尽可能使板长l短一些

C尽可能使板间距离d小一些

D减小加速电压U1

正确答案

C,D

解析

解：电子在加速电场中加速，根据动能定理可得：

eU1=mv02

所以电子进入偏转电场时速度的大小为：v0=

电子进入偏转电场后的偏转量为：

h=at2=••（）2=

联立得 h=

所以示波管的灵敏度：=

所以要提高示波管的灵敏度可以增大l，减小d和减小U1，所以AB错误，CD正确．

故选：CD．

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题型：简答题

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简答题

如图所示的示波管，电子由阴极发射后，经电子枪加速水平飞入偏转电场，最后打在荧光屏上，已知加速电压为U1，偏转电压为U2，两偏转极板间距为d，板长为L1，从偏转极板到荧光屏的距离为L2，求电子打在荧光屏上的偏距OP．

正确答案

解：设电子到达O1时的速度为v，则有：

eU1=mv2

设电子在偏转电场MN中运动的加速度为a，运动时间为t，则有：

a=t=

则有：y=at2=…①

由图中三角形相似得：=…②

由①②得：OP=y+y=+=（L+2D）

答：电子打在荧光屏上的偏距OP为（L+2D）．

解析

解：设电子到达O1时的速度为v，则有：

eU1=mv2

设电子在偏转电场MN中运动的加速度为a，运动时间为t，则有：

a=t=

则有：y=at2=…①

由图中三角形相似得：=…②

由①②得：OP=y+y=+=（L+2D）

答：电子打在荧光屏上的偏距OP为（L+2D）．

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