- 示波管的构造及其工作原理
- 共89题
如图所示为说明示波器工作原理的示意图,已知两平行板间的距离为d、板长为l电子经电压为U1的电场加速后从两平行板间的中央处垂直进入偏转电场,设电子质量为me、电荷量为e.
(1)求经电场加速后电子速度v的大小;
(2)要使电子离开偏转电场时的偏转角度最大,两平行板间的电压U2应是多少?电子动能多大?
正确答案
解:(1)电子在电场加速过程,由动能定理得
eU1=
则得 v=
(2)电子离开偏转电场偏转角度最大时的偏转量为 y=
电子进入偏转电场后,所受的电场力:F=eE2=e
电子沿偏转电场方向作初速度为零的匀加速直线运动,则有:
y=at2
又垂直于电场方向作匀速直线运动,则有:
t=
联立求解,得:U2=
对于整个过程,由动能定理得:
eU1+eU2=Ek
由以上两式得:Ek=eU1(1+).
答:(1)经电场加速后电子速度v的大小为;(2)要使电子离开偏转电场时的偏转角度最大,两平行板间的电压U2应是
,电子动能为eU1(1+
).
解析
解:(1)电子在电场加速过程,由动能定理得
eU1=
则得 v=
(2)电子离开偏转电场偏转角度最大时的偏转量为 y=
电子进入偏转电场后,所受的电场力:F=eE2=e
电子沿偏转电场方向作初速度为零的匀加速直线运动,则有:
y=at2
又垂直于电场方向作匀速直线运动,则有:
t=
联立求解,得:U2=
对于整个过程,由动能定理得:
eU1+eU2=Ek
由以上两式得:Ek=eU1(1+).
答:(1)经电场加速后电子速度v的大小为;(2)要使电子离开偏转电场时的偏转角度最大,两平行板间的电压U2应是
,电子动能为eU1(1+
).
如图所示,从炽热的金属丝漂出的电子(速度可视为零),经加速电场加速后从两极板中间垂直射入偏转电场.电子的重力不计.在满足电子能射出偏转电场的条件下,下述四种情况中,一定能使电子的偏转角变大的是( )
正确答案
解析
解:根据动能定理:
eU1=mv2
得:v=
在偏转电场中由平抛规律可得:
vy=at
加速度为:
a=
运动时间为:
t=
可得偏角的正切值为:
tanθ==
若使偏转角变大即使tanθ变大,由上式看出可以增大U2,或减小U1,或增大L,或减小d.故C正确,ABD错误.
故选:C.
如图所示,一示波管偏转电极的长度为d,两极间的电场是均匀的,大小为E(E垂直于管轴),一个初速度为0的电子经电压为U的加速电场加速后,沿管轴注入,已知电子质量m,电量为e
(1)求电子出偏转电极时竖直方向上的偏转距离y
(2)若偏转电极的右边缘到荧光屏的距离为L,求电子打在荧光屏上产生的光点偏离中心O的距离y′.
正确答案
解:(1)电子经加速电场加速后的速度由动能定理有:eU=mv2 ①
电子在极板中的运动时间为:t= ②
电子在极板中加速度为:a= ③
电子经过电极后的偏转距离为:y=at2 ④
联立①②③④式可得:y= ⑤
(2)电子出极板时的偏角为θ,则:
tanθ==
⑥
由数学知识得:yˊ=y+L∙tanθ ⑦
联立解得 y′= ⑧
答:
(1)电子出偏转电极时竖直方向上的偏转距离y为.
(2)电子打在荧光屏上产生的光点偏离中心O的距离y′为.
解析
解:(1)电子经加速电场加速后的速度由动能定理有:eU=mv2 ①
电子在极板中的运动时间为:t= ②
电子在极板中加速度为:a= ③
电子经过电极后的偏转距离为:y=at2 ④
联立①②③④式可得:y= ⑤
(2)电子出极板时的偏角为θ,则:
tanθ==
⑥
由数学知识得:yˊ=y+L∙tanθ ⑦
联立解得 y′= ⑧
答:
(1)电子出偏转电极时竖直方向上的偏转距离y为.
(2)电子打在荧光屏上产生的光点偏离中心O的距离y′为.
图是示波管的原理图,它由电子枪、偏转电极(XX′和YY′)、荧光屏组成.管内抽成真空.给电子枪通电后,如果在偏转电极XX′和YY′上都没有加电压,电子束将打在荧光屏的中心O点,在那里产生一个亮斑.
(1)要想让亮斑沿OY向上移动,需在偏转电极______(填“XX′”或“YY′”)上加电压,且Y′电势比Y电势______(填“高”或“低”)
(2)要想在荧光屏上出现一条水平亮线,需在偏转电极______(填“XX′”或“YY′”)上加特定的周期性变化的电压(扫描电压)
正确答案
YY′
低
XX′
解析
解:(1)电子枪发射出电子,要想让亮斑沿OY向上移动,电子在YY′中受到的电场力必须向上,板间场强必须向下,则需在偏转电极YY′上加电压,且Y比Y′电势高.
(2)设加速电场的电压为U1,偏转电场的电压为U2,偏转电极的长度为L,板间距离为d,根据推论得知,偏转距离为y=,可见,偏转距离与偏转电压U2成正比,由几何知识得知,电子在荧光屏偏转的距离也与偏转电压成正比,则偏转电极XX′上加上随时间作线性变化的电压时,电子在荧光屏偏转的距离与时间也是线性关系,形成一条亮线,若电压是周期性变化,就可以使电子在水平方向不断扫描.
故答案为:Y Y′,低,X X′
如图所示,电视机的显像管中,电子束的偏转是用磁偏转技术实现的.电子束经过加速电场后,进入一圆形匀强磁场区,磁场方向垂直于圆面.不加磁场时,电子束将通过磁场中心O点而打到屏幕上的中心M,加磁场后电子束偏转到P点外侧,现要使电子束偏转回到P点,可行的办法是( )
正确答案
解析
解:电子在加速电场过程,根据动能定理得
eU=,得到:v=
电子进入磁场做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,则得:
evB=m
得,电子的轨迹半径为r==
=
设圆形磁场区域的半径为R,电子经过磁场后速度的偏向角为θ,根据几何知识得:
tan=
A、减小加速电压U时,由上可知,r减小,偏转角θ增大,不能使电子束偏转回到P点.故A错误.
B、增加偏转磁场的磁感应强度B时,r减小,偏转θ增大,不能使电子束偏转回到P点.故B错误.
C、将圆形磁场区域向屏幕靠近些时,电子的偏向角不变,根据几何知识可知,电子束偏转可回到P点.故C正确.
D、将圆形磁场的半径增大些时,r不变,θ增大,电子向上偏转增大,不能使电子束偏转回到P点.故D错误.
故选:C
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