- 示波管的构造及其工作原理
- 共89题
高中物理的学习让我们了解到了很多领域中的物理学知识的技术应用，请判断下列说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、示波管的工作原理是利用电场实现对带电粒子偏转运动的控制，故A错误；
B、电视机中的显像管是利用磁场实现对带电粒子偏转运动的控制，故B正确；
C、根据圆周运动的周期公式T=
D、沿着直线射出的粒子，电场力与洛伦兹力平衡，而不同的电性电荷，不会影响电场力与洛伦兹力平衡条件，故D错误；
故选：B．
（1）求电子穿过A板时速度v0的大小；
（2）电子从偏转电场射出时的侧移量y．
正确答案
解：（1）根据动能定理得：
解得：
（2）电子以速度v0进入偏转电场后，垂直于电场方向做匀速直线运动，沿电场方向做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，电子在偏转电场中运动的时间为t，加速度为a，电子离开偏转电场时的侧移量为y．由牛顿第二定律和运动学公式有：
t=
F=ma
F=eE
E=
a=
y=
由以上各式可解得：y=
答：（1）电子穿过A板时速度v0的大小为3.0×107m/s．；
（2）电子从偏转电场射出时的侧移量y为0.36m
解析
解：（1）根据动能定理得：
解得：
（2）电子以速度v0进入偏转电场后，垂直于电场方向做匀速直线运动，沿电场方向做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，电子在偏转电场中运动的时间为t，加速度为a，电子离开偏转电场时的侧移量为y．由牛顿第二定律和运动学公式有：
t=
F=ma
F=eE
E=
a=
y=
由以上各式可解得：y=
答：（1）电子穿过A板时速度v0的大小为3.0×107m/s．；
（2）电子从偏转电场射出时的侧移量y为0.36m
（1）电子从阳极小孔中穿出时速度v0的大小；
（2）电子射出偏转电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y；
（3）P点到荧光屏中心O的距离Y；（本题结果保留两位有效数字）
正确答案
解：（1）电子在加速电场中加速，由动能定理得：
得：v0=
（2）电子在偏转电场中的加速度 a=
在偏转电场中的运动时间 t=
垂直于板面方向偏移的距离 y=
得 y=
（3）离开电场时，垂直于板面的分速度vy=at=
设离开电场时的偏转角度为θ，有 tanθ=
P点到荧光屏中心O的距离Y=y+ltanθ=0.36+18×
答：（1）电子从阳极小孔中穿出时速度v0的大小为3.0×107m/s；（2）电子射出偏转电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y为0.36cm；（3）P点到荧光屏中心O的距离Y为2.5cm
解析
解：（1）电子在加速电场中加速，由动能定理得：
得：v0=
（2）电子在偏转电场中的加速度 a=
在偏转电场中的运动时间 t=
垂直于板面方向偏移的距离 y=
得 y=
（3）离开电场时，垂直于板面的分速度vy=at=
设离开电场时的偏转角度为θ，有 tanθ=
P点到荧光屏中心O的距离Y=y+ltanθ=0.36+18×
答：（1）电子从阳极小孔中穿出时速度v0的大小为3.0×107m/s；（2）电子射出偏转电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y为0.36cm；（3）P点到荧光屏中心O的距离Y为2.5cm
示波器是一种多功能电学仪器，可以在荧光屏上显示出被检测的电压波形，它的工作原理可等效成下列情况：如图甲所示，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沿水平金属极板A、B间的中心线射入两板中．板长为L，两板间距离为d，在两板间加上如图乙所示的正弦交变电压，周期为T．前半个周期内B板的电势高于A板的电势，电场全部集中在两板之间，且分布均匀．在每个电子通过两板间的短时间内，电场视作恒定的．在两极板右侧且与极板右端相距D处有一个与两极板中心线（图中虚线）垂直的荧光屏，中心线正好与屏上坐标原点相交．当第一电子到达坐标原点O时，使屏以速度v沿负x轴方向运动，每经过一定的时间后，在一个极短时间内它又跳回初始位置，然后重新做同样的匀速运动．（已知电子的质量为m，带电荷量为e，不计电子的重力）求：
（1）电子刚进入A、B板时的初速度；
（2）要使所有的电子都能打在荧光屏上（荧光屏足够大），图乙中电压的最大值U0应满足什么条件？
（3）要使荧光屏上始终显示一个完整的波形，荧光屏必须每隔多长时间回到初始位置？计算这个波形的峰值和长度，并在图丙所示的x-y坐标系中画出这个波形．
正确答案
解：
（1）设电子进入AB板时的初速度为v0
则由动能定理有：eU1=
解得 v0=
（2）电子在垂直于电场方向做匀速直线运动，运动时间 t=
设电子在电场方向做匀加速直线运动的位移 y=
联立得：y=
要使所有的电子都能打在荧光屏上，必须满足：y
由以上各式解得 U0＜
（3）要使荧光屏上始终显示一个完整的波形，荧光屏运动的周期应该与交变电压的周期相同，所以，荧光屏必须每隔时间T回到初始位置．电压为峰值时荧光屏上的波形出现峰值Y．
设某个电子运动轨迹如图所示，则tanθ=
又知y′=
由相似三角形的性质，得
则y=
所以峰值为ym=
所以该波形的长度 S=vT，波形如图所示．
答：
（1）电子进入AB板时的初速度为 
（2）要使所有的电子都能打在荧光屏上，图乙中电压的最大值U0需满足的条件是U0＜
（3）要使荧光屏上始终显示一个完整的波形，荧光屏必须每隔T时间回到初始位置，这个波形的峰值和波长分别为
解析
解：
（1）设电子进入AB板时的初速度为v0
则由动能定理有：eU1=
解得 v0=
（2）电子在垂直于电场方向做匀速直线运动，运动时间 t=
设电子在电场方向做匀加速直线运动的位移 y=
联立得：y=
要使所有的电子都能打在荧光屏上，必须满足：y
由以上各式解得 U0＜
（3）要使荧光屏上始终显示一个完整的波形，荧光屏运动的周期应该与交变电压的周期相同，所以，荧光屏必须每隔时间T回到初始位置．电压为峰值时荧光屏上的波形出现峰值Y．
设某个电子运动轨迹如图所示，则tanθ=
又知y′=
由相似三角形的性质，得
则y=
所以峰值为ym=
所以该波形的长度 S=vT，波形如图所示．
答：
（1）电子进入AB板时的初速度为
（2）要使所有的电子都能打在荧光屏上，图乙中电压的最大值U0需满足的条件是U0＜
（3）要使荧光屏上始终显示一个完整的波形，荧光屏必须每隔T时间回到初始位置，这个波形的峰值和波长分别为
（1）电子经过偏转电场的时间；
（2）要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？
（3）电子最远能够打到离荧光屏上中心O点多远处？
正确答案
qU=
又 q=e
得：v0=
电子经过偏转电场时做类平抛运动，运动时间为：
t=
（2）设两极板上最多能加的电压为U′，要使电子能从平行板间飞出则电子的最大侧移量为：
则有：
又a=
联立以上三式得：U′=
（3）从板边缘飞出到荧光屏上离O点最远．这时
速度偏向角的正切 tanα=
而vy=at
则得 tanα=
离O点最远距离Y=Y′+
联立得：Y=
答：（1）电子经过偏转电场的时间为l
（2）要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加
（3）电子最远能够打到离荧光屏上中心O点
解析
qU=
又 q=e
得：v0=
电子经过偏转电场时做类平抛运动，运动时间为：
t=
（2）设两极板上最多能加的电压为U′，要使电子能从平行板间飞出则电子的最大侧移量为：
则有：
又a=
联立以上三式得：U′=
（3）从板边缘飞出到荧光屏上离O点最远．这时
速度偏向角的正切 tanα=
而vy=at
则得 tanα=
离O点最远距离Y=Y′+
联立得：Y=
答：（1）电子经过偏转电场的时间为l
（2）要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加
（3）电子最远能够打到离荧光屏上中心O点
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