示波管的构造及其工作原理
共89题

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示波管的构造及其工作原理
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题型：填空题

填空题

电视机的显像管在工作时，电子束形成的电流大约为3.2×10-3A，则从显象管的电子枪每秒射出的电子数为______个．

正确答案

2×1016

解析

解：每秒钟轰击荧光屏的电子电量为：

q=It=3.2×10-3A×1s=3.2×10-3C；

故从显象管的电子枪每秒射出的电子数为：

n===2×1016个

故答案为：2×1016．

题型：简答题

简答题

如图所示为一真空示波管，电子从灯丝K发出（初速度不计），经灯丝与A板间的加速电压U1加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P点．已知加速电压为U1，M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L1，板右端到荧光屏的距离为L2，电子的质量为m，电荷量为e．求：

（1）电子穿过A板时的速度大小；

（2）电子从偏转电场射出时的侧移量．

正确答案

解：（1）设电子经电压U1加速后的速度为V0，

由动能定理得：eU1=mv02，

解得：v0=；

（2）电子以速度υ0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t1，电子的加速度为α，离开偏转电场时的侧移量为y1，

由牛顿第二定律得：F=eE2=e=ma，

解得：a=，

由运动学公式得：L1=v0t1，y1=at12，

解得：y1=；

答：（1）电子穿过A板时的速度大小；

（2）电子从偏转电场射出时的侧移量．

解析

解：（1）设电子经电压U1加速后的速度为V0，

由动能定理得：eU1=mv02，

解得：v0=；

（2）电子以速度υ0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t1，电子的加速度为α，离开偏转电场时的侧移量为y1，

由牛顿第二定律得：F=eE2=e=ma，

解得：a=，

由运动学公式得：L1=v0t1，y1=at12，

解得：y1=；

答：（1）电子穿过A板时的速度大小；

（2）电子从偏转电场射出时的侧移量．

题型：简答题

简答题

示波器的示意图如图，金属丝发射出来的电子被加速后从金属板的小孔穿出，进入偏转电场．电子在穿出偏转电场后沿直线前进，最后打在足够大的荧光屏上．设加速电压U1=1640V，偏转极板长l=4cm，偏转板间距d=1cm电子加速后从偏转板的中央沿板平行方向进入偏转电场．

（1）偏转电压为多大时，电子束打在荧光屏上偏转距离最大？

（2）如果偏转板右端到荧光屏的距离L=20cm，则电子束最大偏转距离op为多少？

正确答案

解：（1）要使电子束打在荧光屏上偏转距离最大，电子经偏转电场必须下板边缘出来．加速电场中，由动能定理有：

eU=

电子在偏转电场的飞行时间为：t1=

加速度为：a==

要使电子从下极板边缘出来，应有：=at12==

解得偏转电压为：U2=205V

（2）设电子离开电场后侧移距离为y1，则电子束打在荧光屏上最大偏转距离为：

y=+y1

由于电子离开偏转电场的侧向速度为：vy=

电子离开偏转电场后的侧向位移为：y1=

得电子最大偏转距离为：y=+

代入数据解得：y=0.055m

答：（1）偏转电压U2为205V时，电子束打在荧光屏上偏转距离最大．

（2）如果偏转板右端到荧光屏的距离S=20cm，则电子束最大偏转距离为0.055m．

解析

解：（1）要使电子束打在荧光屏上偏转距离最大，电子经偏转电场必须下板边缘出来．加速电场中，由动能定理有：

eU=

电子在偏转电场的飞行时间为：t1=

加速度为：a==

要使电子从下极板边缘出来，应有：=at12==

解得偏转电压为：U2=205V

（2）设电子离开电场后侧移距离为y1，则电子束打在荧光屏上最大偏转距离为：

y=+y1

由于电子离开偏转电场的侧向速度为：vy=

电子离开偏转电场后的侧向位移为：y1=

得电子最大偏转距离为：y=+

代入数据解得：y=0.055m

答：（1）偏转电压U2为205V时，电子束打在荧光屏上偏转距离最大．

（2）如果偏转板右端到荧光屏的距离S=20cm，则电子束最大偏转距离为0.055m．

题型：单选题

单选题

如图所示为示波管中偏转电极的示意图，相距为d、长度为L的极板AC、BD加上电压U后，可在两极板之间（设为真空）产生匀强电场．在左端距两板等距离处的O点，有一电荷量为-q、质量为m的粒子以某一速度沿与板平行射入，不计重力，下列说法正确的是（　　）

A入射粒子向下偏转

B入射速度大于的粒子可以射出电场

C若粒子可以射出电场，则入射速度越大，动能变化越大

D若粒子可以射出电场，则射出电场时速度方向的反向延长线过O点

正确答案

解析

解：A、粒子带负电，受力向上，故粒子向上偏转，故A错误；

B、若粒子刚好射出电场，根据类平抛运动规律知L=vt，=，a=，联立解得v=，故速度大于的粒子可以射出电场，故B正确；

C、根据动能定理知Eqy=，其中E=，y=，t=，知v越大，时间越短，则y越小，电场力做功越小，则动能变化越小，故C错误；

D、若粒子可以射出电场，速度偏转角正切值是位移偏转角正切值的2倍，则射出电场时速度方向的反向延长线过水平位移的中点，故不会过O点，故D错误；

故选：B

题型：简答题

简答题

如图是示波管的原理图，它由电子枪、荧光屏和两对相互垂直的偏转电极XX΄、YY΄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YY′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XX΄的金属板垂直（其正方向由X΄指向X），y轴与电极YY′的金属板垂直（其正方向由Y′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．

（1）若加速电极的电压为U0，两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；

（2）若再在偏转电极YY′之间加恒定电压U1，而偏转电极XX′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．

正确答案

解：（1）电子出加速电场后做匀速直线运动，设速度为υ，根据动能定理得

eU0=mυ2；

解得：υ=

（2）设电子在偏转电极YY΄中的运动时间为t1，

沿垂直电场方向电子做匀速直线运动，则l=υt1

沿平行电场方向电子做初速度为0的匀加速直线运动，则

y1=at12；

此过程中电子的加速度大小 a= 电子在y方向的速度υy=a t1

电子在偏转电场外做匀速直线运动，设经时间t2到达荧光屏．则

L=υ t2

y2=υy t2

电子打在荧光屏上的位置与坐标原点之间的距离 y=y1+y2

解得：y=；

答：（1）电子到达坐标原点前瞬间速度的大小；

（2）电子打在荧光屏上的位置与坐标原点之间的距离．

解析

解：（1）电子出加速电场后做匀速直线运动，设速度为υ，根据动能定理得

eU0=mυ2；

解得：υ=

（2）设电子在偏转电极YY΄中的运动时间为t1，

沿垂直电场方向电子做匀速直线运动，则l=υt1

沿平行电场方向电子做初速度为0的匀加速直线运动，则

y1=at12；

此过程中电子的加速度大小 a= 电子在y方向的速度υy=a t1

电子在偏转电场外做匀速直线运动，设经时间t2到达荧光屏．则

L=υ t2

y2=υy t2

电子打在荧光屏上的位置与坐标原点之间的距离 y=y1+y2

解得：y=；

答：（1）电子到达坐标原点前瞬间速度的大小；

（2）电子打在荧光屏上的位置与坐标原点之间的距离．

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