人教版新教材必修三 10.5 示波管原理（含答案）

人教版新教材必修三第十章示波管原理（含答案）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
如图为示波管的原理图。若在上加上如图所示的扫描电压，在上加如图所示的信号电压，则在荧光屏上会看到的图形是( )
A. B. C. D.
示波管是示波器的核心部件，如图，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如果在荧光屏上点出现亮斑，那么示波管中的( )
A. 极板带正电 极板带正电 B. 极板带正电 极板带正电
C. 极板带正电 极板带负电 D. 极板带正电 极板带负电
如图是示波管的示意图，电子从静止出发，经过电压为的电场加速后，垂直射入电压为的匀强偏转电场另一对偏转电极未加电压，没有画出。在电子能射出偏转电场的条件下，下列一定能使电子的偏转角变大的是 ( )
A. 变大，变大 B. 变小，变大 C. 变大，变小 D. 变小，变小
如图所示是显像管原理示意图，电子束经电子枪加速后，进入偏转磁场偏转。不加磁场时，电子束打在荧光屏正中的点。若要使电子束打在荧光屏上位置由逐渐向移动，则以下说法正确的是( )
A. 在偏转过程中，电子束做匀加速曲线运动
B. 在偏转过程中，洛伦兹力对电子束做正功
C. 偏转磁场应当由垂直纸面向内减弱转至垂直纸面向外增强
D. 如果电视机荧光屏上没有图像，只有一条水平亮线，则原因是没有竖直方向的磁场
法拉第发现电磁感应现象，不仅推动了电磁理论的发展，而且推动了电磁技术的发展，引领人类进入了电气时代，下列哪一个器件工作时利用了电磁感应现象( )
A. 电磁炉 B. 回旋加速器 C. 示波管 D. 指南针
如图是示波管的示意图，从电子枪发出的电子通过两对偏转电极，如果偏转电极不加电压，则电子沿直线打在荧光屏的中心当在两对偏转电极上同时加上电压后，电子将偏离中心打在某个位置，现已标出偏转电极所加电压的正负极，从示波管的右侧来看，电子可能会打在荧光屏上哪一位置( )
A. 位置 B. 位置 C. 位置 D. 位置
示波器的核心部件是示波管，下面是它的原理图．如果在偏转电极之间和偏转电极之间都没加电压，电子束从电子枪射出后沿直线传播，打在荧光屏中心，从右向左观察，在那里产生一个亮斑．如果在之间加正弦电压，如图甲所示，而在电极之间加随时间线性变化的电压，如乙图所示，则荧光屏上看到的图形是( )
A. B.
C. D.
图为示波管的原理图，如果在电极之间所加的电压按图甲所示的规律变化，在电极之间所加的电压按图乙所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是( )
A. B. C. D.
示波管的内部结构如图甲所示，如果在偏转电极、之间都没有加电压，电子束将打在荧光屏中心．如果在偏转电极之间和之间加上图丙所示的几种电压，荧光屏上可能会出现图乙中、所示的两种波形则( )

A. 若和分别加电压和，荧光屏上可以出现图乙中所示波形
B. 若和分别加电压和，荧光屏上可以出现图乙中所示波形
C. 若和分别加电压和，荧光屏上可以出现图乙中所示波形
D. 若和分别加电压和，荧光屏上可以出现图乙中所示波形
示波器是一种常见的电学仪器，可以在荧光屏上显示出被检测的电压随时间变化的情况。当和的电压都为零时，电子经电压加速后通过偏转电场打在荧光屏的正中间。竖直偏转电压，以板带正电为正；水平偏转电压，以板带正电为正。以下关于所加电压与荧光屏上所得的图形的说法中错误的是( )
A. 如果只在上加上图甲所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图丙所示
B. 如果只在上加上图乙所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图丁所示
C. 如果同时在和上分别加上图甲、乙所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图戊所示
D. 如果同时在和上分别加上图甲、乙所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图己所示
二、实验题（本大题共1小题，共12.0分）
示波器面板如图所示，图中甲图为一信号源。
若要观测此信号源发出的正弦交流信号的波形正弦交流信号的电流随时间做周期性变化的图象如图乙所示，应将信号源的端与示波器面板上的______接线柱相连，端与______接线柱相连。
若示波器所显示的输入波形如图丙所示，要将波形上移，应调节面板上的______旋钮；要使此波形横向展宽，应调节______旋钮。
三、计算题（本大题共2小题，共28.0分）
如图甲所示是一示波管的示意图，已知该示波管竖直偏转电极的极板，两板间距，极板右端与荧光屏的距离，由阴极发出的电子经加速电压加速后，以的速度沿中心线均匀且连续不断地射入竖直偏转电场，之后电子打到荧光屏上发光。现在在偏转极板上加如图乙所示随时间变化的电压图乙只显示一个周期的电压变化。已知元电荷，电子质量取，不计电子之间的相互作用力。求：
加速电压的大小；
经过足够长的时间，能达到荧光屏上的电子数占射入偏转电场总电子数的百分比为多少？
荧光屏上亮线的长度。
图甲为一真空示波管的原理示意图，电子从阴极逸出初速度不计，经阴极与板间的加速电场加速，从板中心孔沿中心线射出，然后进入两块平行金属板、形成的偏转电场中偏转电场可视为匀强电场，电子进入、间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过偏转电场后打在荧光屏上。已知加速电压为，偏转电场、两极板间的距离为，板长为，板右端到荧光屏的距离为，电子的质量为，电荷量为。电子受重力及电子间相互作用力均可忽略不计
求电子穿过板时的速度大小；
要使电子不打在偏转电极的极板上，加在偏转电极上的最大电压不能超过多少？
若在偏转电极上加周期性变化的电压，如图乙所示，不超过，且的周期大于，电子从阴极逸出的初速度、电子受重力及电子间的相互作用力均可忽略不计，则在荧光屏上会看到什么现象？请在图丙中大致画出会看到的现象并用语言简单描述。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
示波管的偏转电压上加的是待显示的信号电压，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。
本题关键要清楚示波管的工作原理，要用运动的合成与分解的正交分解思想进行思考，难度适中。
【解答】
因甲图偏转电极接入的是锯齿形电压，即扫描电压，且周期与偏转电压上加的是待显示的信号电压相同，所以在荧光屏上得到的信号在一个周期内的稳定图象。则显示的图象与所载入的图象形状是一样的，故A正确，BCD错误。
故选A。
2.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查示波管的原理，比较简单。
【解答】
电子受力方向与电场方向相反，因电子向偏转，则电场方向为到，则带正电；
同理，电子向方向偏转，则电场方向为到，则带正电。
故选A。

3.【答案】
【解析】
【分析】
要使电子的偏转角变大，可以有两种途径：减小使发射速度减小，从而增加偏转时间，增大增加偏转力。
本题是带电粒子先加速后偏转问题，电场中加速根据动能定理求解获得的速度，偏转电场中类平抛运动的研究方法是运动的分解和合成。
【解答】
根据动能定理：，
在偏转电场中：；，，；
若使偏转角变大即使变大，由上式看出可以增大减小，故B正确，ACD错误。
故选B。

4.【答案】
【解析】
【分析】
本题解题关键是要灵活运用左手定则分析电子运动情况，注意洛伦兹力不做功。
电子在电场中加速，根据动能定理知加速后以相同速度进入偏转磁场，偏转过程中受洛伦兹力作用，根据左手定则知洛伦兹力时刻与速度垂直，洛伦兹力不做功；根据电子在荧光屏上移动分析偏转磁场中受力情况；荧光屏上没有图像，只有一条水平亮线，没有水平方向的磁场。
【解答】
A.在偏转过程中，洛伦兹力方向不断变化，是变力，加速度方向变化，电子束做非匀加速曲线运动，故A错误；
B.在偏转过程中，洛伦兹力与速度方向垂直，对电子束不做功，故B错误；
C.根据左手定则和洛伦兹力公式，偏转磁场应当由垂直纸面向内减弱转至垂直纸面向外增强，故C正确；
D.根据左手定则，如果电视机荧光屏上没有图像，只有一条水平亮线，则原因是没有水平方向的磁场，故D错误。
5.【答案】
【解析】
【分析】
明确各器件的工作原理，然后答题。
本题考查对生产、生活中磁现象的分析、理解能力，常识性问题，难度不大，是一道基础题。
【解答】
A.电磁炉是通过电磁感应现象产生感应电流对锅进行加热的，利用了电磁感应现象，故A正确；
B.回旋加速器利用磁场偏转，利用电场进行加速，与电磁感应无关，故B错误；
C.示波管利用运动电荷在电场中受到电场力而发生偏转的，与电磁感应无关，故C错误；
D.指南针是受到地磁场作用力而偏转指示南北方向的，与电磁感应无关，故D错误。
故选A。

6.【答案】
【解析】
【分析】
电子受力方向与场强的方向相反，则偏转方向与场强的方向相反，先根据已标出偏转电极所加电压的正负极判断电场的方向，再确定受力方向及所到位置。
解决该题的关键是能根据题中给的正负极分析出极板中电场方向，知道电子的受力方向和电场线方向相反；
【解答】
所加电压对应的电场场强的方向为水平向由到，则电子向方向偏转；竖直方向场强方向为由到，则电子向向偏转。则所达到的位置在，故B正确，ACD错误
故选：。
7.【答案】
【解析】
【分析】
示波管是带电粒子在电场中加速和偏转的实际应用，偏转电极：使电子束竖直偏转；：使电子束水平偏转。
本题关键要清楚示波管的工作原理，要用运动的合成与分解的正交分解思想进行思考。
【解答】
示波管是带电粒子在电场中加速和偏转的实际应用，偏转电极：使电子束竖直偏转；：使电子束水平偏转。因为在偏转电级之间加随时间线性变化的电压，在偏转电极之间加正弦电压，电子上下扫描，在示波屏上出现与一样的图象。
故选A。
8.【答案】
【解析】因为在电极之间所加的电压保持不变，可知在方向上的偏转位移保持不变，在方向上电压随正弦规律变化，即方向上偏移在正负最大值之间变化。故C正确，ABD错误。
故选C。
9.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了示波管的原理；本题关键要清楚示波管的工作原理，要用运动的合成与分解的正交分解思想进行思考。
示波管的偏转电压上加的是待显示的信号电压，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
【解答】
要显示一个周期的信号电压，偏转电极要接入锯齿形电压，则只有项符合要求；
故A正确，BCD错误
故选A。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查示波器的显示特点，明确两个方向上电子的偏向和偏转距离与所加电压的方向与大小关系；知道如果水平向加图示电压，电子可在在水平向全扫描，则荧光屏上显示的波形与竖直向的电压波形相同。
【解答】
A.如果只在上加上甲图所示的电压，电子只在竖直方向偏转，且偏转距离不一，故在荧光屏上看到的图形为一竖直图线，如图丙，故A正确；
B.如果只在上加上乙图所示的电压，电子只在水平向偏转，且偏转距离不一，故则在荧光屏上看到的图形为一水平线段，如图丁，故B正确；
如果同时在和上加上甲、乙所示的电压，在水平向为扫描，则在荧光屏显示的与甲同波形如图已，故C错误，D正确；
此题选择不正确的选项，故选：。
11.【答案】输入 地 竖直位移 增益
【解析】解：根据示波器的操作原理，若要观测此信号源发出的正弦交流信号的波形，应将信号源的端与示波器面板上的“输入”接线柱相连，端与“地”接线柱相连．
若要将图中的波形曲线上移，应调节竖直位移旋钮，若要使此波形横向展宽，应调节增益旋．
故答案为：输入，地；竖直位移，增益．
根据示波器的操作原理，明确示波器的使用方法即可；
熟记各旋钮的作用即可正确解答。
本题考查的是示波器的应用，掌握住各个旋钮的用途即可解决本题．
12.【答案】解：对电子通过加速电场的过程，根据动能定理有：
代入数据解得：
设偏转电场的电压为，电子刚好飞出偏转电场，竖直方向的位移为，极板，即有
电子偏转的时间为：
解得：
即偏转电压时电子能抵达荧光屏上，由图乙可知，能达到荧光屏上的电子数占射入偏转电场总电子数的；
电子飞出偏转电场时速度的反向延长线过水平位移的中点，根据几何关系有
解得：
即荧光屏上亮线的长度
答：加速电压的大小为；
经过足够长的时间，能达到荧光屏上的电子数占射入偏转电场总电子数的百分比为；
荧光屏上亮线的长度为。
【解析】对加速电场中电子的加速过程，根据动能定理列式求解；
先求出刚好离开电场时偏转电压的大小，结合图像分析能打在荧光屏上的百分比；
根据类平抛运动中，速度的反向方向延长线过水平位移的中点，根据相似三角形分析出荧光屏上的亮度。
本题主要考查了带电粒子在电场中的运动，涉及的运动有匀加速直线运动、类平抛运动和匀速直线运动，解题的关键点是理解类平抛运动的速度反向延长线过水平位移的中点。
13.【答案】解：电子穿过加速电场的过程，由动能定理得：
，
解得：
电子在偏转电场中做类平抛运动，垂直于电场方向做匀速直线运动，当电子恰从极板的边缘穿出时，则有：
沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动，有：
根据牛顿第二定律得：
联立解得偏转电极上的最大电压为：
根据类平抛规律，可得到偏转距离，显然与成正比，所以电子只在正方向上偏转，电压最大时，偏转距离最大，故打在荧光屏上的图象如图所示，
答：求电子穿过板时的速度大小为；
要使电子不打在偏转电极的极板上，加在偏转电极上的最大电压不能超过；
若在偏转电极上加周期性变化的电压，则在荧光屏上会看到：电子只在正方向偏转，是一条在点上方的亮线，如图所示。
【解析】电子在加速电场中，只有电场力做功，根据动能定理可以求出电子穿过板时的速度大小；
在偏转电场，电子做类平抛运动，运用运动分解法，根据牛顿第二定律和分位移规律可以最大偏转电压；
根据类平抛规律写出偏转距离表达式，由表达式可知图象是怎样的。
本题考查电场的加速和偏转问题。加速电场用动能定理求速度，偏转电场运用运动的分解法研究，这是解决问题答关键。
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