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

如图所示是示波管的原理示意图．质量为m电量为e的电子从灯丝发射出来，经电压为U1的电场加速后，通过加速极板A上的小孔O1射出，沿中心线O1O2进入MN间的偏转电场，O1O2与偏转电场方向垂直，偏转电场的电压为U2，经过偏转电场的右端P1点离开偏转电场，然后打在垂直O1O2放置的荧光屏上的P2点．已知平行金属极板MN间的距离为d，极板长度为L，极板的右端与荧光屏之间的距离为L’．不计电子之间的相互作用力及其所受的重力，且电子离开灯丝时的初速度可忽略不计．

（1）求电子通过P1点时偏离中心线O1O2的距离；

（2）若O1O2的延长线交于屏上O3点，而P2点到O3点的距离称为偏转距离y，单位偏转电压引起的偏转距离（即）称为示波管的灵敏度．求该示波管的灵敏度．

正确答案

解：（1）电子由灯丝到O1的过程中，电场力对电子做功．设电子通过O1点的速度大小为v1，根据动能定理有：

eU1=mv12

解得：v1=

电子在偏转电场中运动的过程中，沿O1O3方向以速度v1做匀速运动，垂直O1O3方向做初速度为0的匀加速直线运动，设电子的加速度为a．根据牛顿第二定律：

=ma

设电子在偏转场中运动的时间为t1，则，L=v1t1

根据运动学公式，得电子在垂直O1O3方向的位移：

y1=a=；

（2）电子离开偏转板时，垂直O1O3方向的初速度：v2=at1=

从P2到P3的运动时间：t2=

电子离开偏转板后，垂直O1O3方向运动的位移：y2=v2t2==

P2点与O3点的距离：y=y1+y2=

该示波器的灵敏度：=（+L′）

答：（1）求电子通过P1点时偏离其通过O1点时运动方向的距离大小；

（2）则该示波器的灵敏度=（+L′）．

解析

解：（1）电子由灯丝到O1的过程中，电场力对电子做功．设电子通过O1点的速度大小为v1，根据动能定理有：

eU1=mv12

解得：v1=

电子在偏转电场中运动的过程中，沿O1O3方向以速度v1做匀速运动，垂直O1O3方向做初速度为0的匀加速直线运动，设电子的加速度为a．根据牛顿第二定律：

=ma

设电子在偏转场中运动的时间为t1，则，L=v1t1

根据运动学公式，得电子在垂直O1O3方向的位移：

y1=a=；

（2）电子离开偏转板时，垂直O1O3方向的初速度：v2=at1=

从P2到P3的运动时间：t2=

电子离开偏转板后，垂直O1O3方向运动的位移：y2=v2t2==

P2点与O3点的距离：y=y1+y2=

该示波器的灵敏度：=（+L′）

答：（1）求电子通过P1点时偏离其通过O1点时运动方向的距离大小；

（2）则该示波器的灵敏度=（+L′）．

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题型：简答题

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简答题

在如图甲所示的示波管中，如果只在偏转电极YY′上加电压，则电子离开偏转电极YY′后沿直线前进，打在荧光屏上的亮斑在竖直方向发生偏移y′（如图乙所示）．设电子的质量为m，电荷量为q，进入偏转电极YY′时的速度为v0，偏转电极YY′的两极板间恒定电压为U，间距为d，极板长为L1，极板右端到荧光屏的距离为L2．

求：

（1）偏转角度φ的正切值tanφ=？

（2）打在荧光屏上时偏移y′=？

正确答案

解：（1）电子在YY‘内，做类平抛运动，由牛顿第二定律，有：

a=…①

根据类似平抛运动的分运动公式，有：

vx=v0…②

vy=at…③

L1=v0t…④

tanφ=…⑤

联立②③④⑤解得；

tanφ==

（2）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，结合几何关系，有：

tanφ=

解得：y′=（）tanφ=（）

答：（1）偏转角度φ的正切值tanφ为；

（2）打在荧光屏上时偏移y′为（）．

解析

解：（1）电子在YY‘内，做类平抛运动，由牛顿第二定律，有：

a=…①

根据类似平抛运动的分运动公式，有：

vx=v0…②

vy=at…③

L1=v0t…④

tanφ=…⑤

联立②③④⑤解得；

tanφ==

（2）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，结合几何关系，有：

tanφ=

解得：y′=（）tanφ=（）

答：（1）偏转角度φ的正切值tanφ为；

（2）打在荧光屏上时偏移y′为（）．

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题型：简答题

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简答题

如图所示为电子显示仪器（如示波器）的核心部件．如图所示，左边部分为加速装置，阴极产生的热电子（电荷量为e，质量为m）由静止开始经加速电压μ1加速后，进入板长为l，间距为d，直流电压为μ2的偏转电场区域，偏转区域右侧为荧光屏，电子轰击荧光屏能够显示出光斑P．依据上述信息，求：

（l）电子离开加速电场时的速度大小；

（2）电子离开偏转电场时的速度与进入时速度的夹角的正切值；

（3）若把某时刻做为计时起点t=0，从该时刻起显示屏由静止开始向左做加速度为a的匀加速直线运动，试定量说明光斑在屏上的运动性质．

正确答案

解：（1）电子在加速电场中，根据动能定理得，eu1=mv2；①

则得：v= ②

（2）电子在偏转电场中运动的时间 t= ③

加速度 a== ④

电子离开偏转电场时竖直分速度大小 vy=at ⑤

在偏转电场中的偏转角的正切 tanθ= ⑥

联立②③④⑤⑥得：tanθ=

（3）光屏在t时间内向左运动的位移 x=

光斑在竖直方向的位移 y=xtanθ=•=（）t2

可知光斑在竖直方向上做初速度为0、加速度为的匀加速直线运动．

答：

（l）电子离开加速电场时的速度大小为；

（2）电子离开偏转电场时的速度与进入时速度的夹角的正切值为；

（3）光斑在竖直方向上做初速度为0、加速度为的匀加速直线运动．

解析

解：（1）电子在加速电场中，根据动能定理得，eu1=mv2；①

则得：v= ②

（2）电子在偏转电场中运动的时间 t= ③

加速度 a== ④

电子离开偏转电场时竖直分速度大小 vy=at ⑤

在偏转电场中的偏转角的正切 tanθ= ⑥

联立②③④⑤⑥得：tanθ=

（3）光屏在t时间内向左运动的位移 x=

光斑在竖直方向的位移 y=xtanθ=•=（）t2

可知光斑在竖直方向上做初速度为0、加速度为的匀加速直线运动．

答：

（l）电子离开加速电场时的速度大小为；

（2）电子离开偏转电场时的速度与进入时速度的夹角的正切值为；

（3）光斑在竖直方向上做初速度为0、加速度为的匀加速直线运动．

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题型：单选题

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单选题

如图所示是电视机显像管的示意图．电子枪发射电子经加速电场加速后，再经过偏转线圈打到荧光屏上．某次使用时，电视画面的幅度比正常情况偏小，引起这种现象的原因是（　　）

A加速电场的电压过低，电子速率偏小，电子受洛仑兹力减小

B偏转线圈电流过大，偏转磁场太强

C电子枪发射能力减弱，电子数减少，受洛仑兹力减小

D偏转线圈局部短路，线圈匝数减少

正确答案

D

解析

解：如果发现电视画面幅度比正常时偏小，是由于电子束的偏转角减小，即电子的轨道半径增大所致．

A、当加速电场电压过低，电子获得的速率偏小，由公式r=可知电子运动半径减小，从而使偏转角度增大，导致画面比正常偏大，故A错误；

B、当偏转线圈电流过大，偏转磁场增时，从而导致电子运动半径变小，偏转角度增大；所以导致画面比正常偏大，故B错误；

C、电子枪发射能力减弱，电子数减少，但运动的电子速率及磁场不变，由公式r=，电子在磁场中轨道半径不变，通过磁场后偏转角不变，因此不会影响电视画面偏大或小，故C错误；

C、当偏转线圈匝间短路，线圈匝数减小时，导致偏转磁场减小，由公式r═，可知电子的运动半径增大，所以导致画面比正常偏小，故D正确；

故选：D

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题型：单选题

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单选题

如图是一个示波管工作原理图的一部分，电子经过加速后以速度v0垂直进入偏转电场，离开偏转电场时的偏转量为y，两平行板间距为d、板长为L、板间电压为U．每单位电压引起的偏转量（y/U）叫做示波管的灵敏度，为了提高灵敏度，可以采用的方法是（　　）

A增加两板间的电势差U

B尽可能缩短板长L

C尽可能减小板距d

D使电子的入射速度v0大些

正确答案

C

解析

解：设电子的电量为q，质量为m，加速度为a，运动的时间为t，则加速度：a==，

运动时间t=，

偏转量h==．

所以示波管的灵敏度：=．

通过公式可以看出，提高灵敏度可以采用的方法是：加长板长L，减小两板间距离d和减小入射速度v0．故C正确，ABD错误．

故选：C．

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