2020学年高中物理（课堂同步系列一）每日一题 带电粒子在电场中的运动;;示波管（含解析）新人教版选修3-1

2020学年高中物理（课堂同步系列一）每日一题 带电粒子在电场中的运动;;示波管（含解析）新人教版选修3-1

带电粒子在电场中的运动——示波管 ‎ 高考频度：★★★☆☆‎ 难易程度：★★★☆☆‎ 如图1为示波管的原理图。若在XX′上加上如图2所示的扫描电压，在YY′上加如图3所示的信号电压，则在荧光屏上会看到的图形是 图1 图2 图3‎ A． B．‎ C． D．‎ ‎【参考答案】A ‎【试题解析】示波管的YY′偏转电压上加的是待显示的信号电压，XX′偏转电极通常接入锯齿形电压，即扫描电压，当信号电压与扫描电压周期相同时，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内的稳定图象。‎ 图2中XX′偏转电极接入的是锯齿形电压，即扫描电压，且周期与YY′偏转电压上加的待显示的信号电压相同，所以在荧光屏上得到的信号是一个周期内的稳定图象。显示的图象与YY′所载入的图象形状是一样的，故A正确。‎ ‎【知识补给】‎ 示波管的构造及工作原理 ‎1．构造及功能（如图所示）‎ ‎（1）电子枪：发射并加速电子。‎ ‎（2）偏转电极YY′：使电子束竖直偏转（加信号电压）；偏转电极XX′：使电子束水平偏转（加扫描电压）。‎ ‎2．工作原理 偏转电极XX′和YY′不加电压，电子打到屏幕中心；若只在XX′之间加电压，只在X方向偏转；若只在YY′之间加电压，只在Y方向偏转；若XX′加扫描电压，YY′加信号电压，屏上会出现随信号而变化的图象。‎ ‎3．示波管中电子在荧光屏上落点位置的判断方法 示波管中的电子在YY′和XX′两个偏转电极作用下，同时参与两个类平抛运动，一方面沿YY′方向偏转，另一方面沿XX′方向偏转，找出几个特殊点，即可确定荧光屏上的图形。‎ 示波管是一种多功能电学仪器，它的工作原理可以等效成下列情况：如下图所示，真空室中电极K发出电子（初速度不计），经过电压为U1的加速电场后，由小孔S沿水平金属板A、B间的中心线射入板中。金属板长为L，相距为d，当A、B间电压为U2时电子偏离中心线飞出电场打到荧光屏上而显示亮点。已知电子的质量为m、电荷量为e，不计电子重力，下列情况中一定能使亮点偏离中心距离变大的是 A．U1变大，U2变大 B．U1变小，U2变大 C．U1变大，U2变小 D．U1变小，U2变小 ‎（2020·海南省三亚市华侨中学三亚学校高二期中）示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图所示.如果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的 A．极板X，Y应带正电 B．极板应带正电 C．极板应带正电 D．极板应带正电 如图所示，示波器的示波管可以视为加速电场与偏转电场的组合，若已知加速电压为U1，偏转电压为U2，偏转极板长为L，极板间距为d，且电子被加速前的初速度可忽略，则关于示波器的灵敏度（即偏转电场中每单位偏转电压所引起的偏转量）与加速电场、偏转电场的关系，下列说法中正确的是 A．d越大，灵敏度越高 B．L越大，灵敏度越高 C．U1越大，灵敏度越高 D．U2越大，灵敏度越高 ‎（2020·福建省三明市三地三校高二期中联考）如图所示，一示波管偏转电极的长度d＝‎1.5 cm，两极间电场是均匀的，E＝1.8×104 V/m，（E垂直于管轴），一个电子以v0＝3×‎107 m/s的初速度沿管轴射入，已知电子质量m＝9×10–‎31 kg，电荷量q＝–1.6×10–‎19 C。求：‎ ‎（1）电子穿出两极板的时间；‎ ‎（2）电子经过电极后，离开电场时发生的偏移量y。‎ ‎（2020·湖北省武汉华中师范大学第一附属中学高三理综模拟）如图1所示是示波管的原理示意图．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，P2点到O3点的距离称为偏转距离y ‎（1）求y的大小 ‎（2）实际示波管有两组偏转极板，如图2所示，水平极板所加电压为扫描电压，竖直极板所加电压为信号电压，若加如图3所示的信号电压与扫描电压，在图4中画出荧光屏上呈现的波形（不要求过程）‎ ‎（3）若两偏转电极的板长均为L，板间距均为d，右端到荧光屏的距离均为L′，试分析：当信号电压uyy′=U0sinωt、所加扫描电压uxx′=U0cosωt时，荧光屏上所显示的图案.‎ ‎【参考答案】‎ B 设经过电压为U1的加速电场后，速度为v，在加速电场中，由动能定理得：mv2=eU1，电子进入偏转电场后做类平抛运动，在水平方向上：L=vt，在竖直方向上：，解得：，由此可知，当U1变小，U2变大时，y变大，故选B。‎ A 电子受力方向与电场方向相反，因电子向X向偏转则，电场方向为X到，则X带正电，即极板X的电势高于极板。同理可知Y带正电，即极板Y的电势高于极板，故A正确，BCD错误。‎ ‎【名师点睛】由亮斑位置可知电子偏转的打在偏向X、Y向，由电子所受电场力的方向确定电场的方向，再确定极板所带的电性由亮斑位置可知电子偏转的打在偏向X，Y向，由电子所受电场力的方向确定电场的方向，再确定极板所带的电性。‎ ‎（2）电子在极板中加速度为：‎ 电子经过电极后的偏转距离为 ‎（1） （2）见解析 （3）‎ 电子离开加速电场的速度为v0，有：①‎ 电子偏转电场的加速度为②‎ 电子偏转电场的运动时间③‎ 电子偏转电场的偏向角为，④‎ ‎⑤‎ 解得：⑥‎ ‎（2）图略（半个正弦波）‎ ‎（3‎ ‎）因电子在偏转电场中的运动时间极短，与交变电场的周期相比可不计，电子在偏转电场中的运动可视