2.3示波器的应用
达标作业(解析版)
1.如图所示,电视显像管中有一个电子枪,工作时它能发射电子,荧光屏被电子束撞击就能发光。在偏转区有垂直于纸面的磁场B1和平行纸面上下的磁场B2,就是靠这样的磁场来使电子束偏转,使整个荧光屏发光。经检测仅有一处故障:磁场B1不存在,则荧光屏上
A.不亮
B.仅有一个中心亮点
C.仅有一条水平亮线
D.仅有一条竖直亮线
2.如图所示,电子示波管由电子枪、竖直偏转电极YY'、水平偏转电极XX'和荧光屏组成,当电极YY'和XX'所加电压都为零时,电子枪射出的电子恰好打在荧光屏上的中心点即原点O上,下列说法正确的是
A.当上极板Y的电势高于Y',而后极板X的电势低于X'时,电子将打在第一象限
B.电子从发射到打到荧光屏的时间与偏转电极所加电压大小有关
C.电子打到荧光屏时的动能与偏转电极所加电压大小有关
D.电子通过XX' 时的水平偏转量与YY' 所加电压大小有关
3.如图所示是示波器原理图,电子被电压为U1的加速电场加速后射入电压为U2的偏转电场,离开偏转电场后电子打在荧光屏上的P点,P点与O点的距离叫做偏转距离,偏转电场极板长为L,板间距离为d,为了增大偏转距离,下列措施可行的是
A.增大U1
B.增大U2
C.减小L
D.增大d
4.某示波管在偏转电极XX′、YY′上不加偏转电压时光斑位于屏幕中心。现给偏转电极XX′(水平方向)、YY′(竖直方向)加上如图(1)、(2)所示的偏转电压,则在光屏上将会看到下列哪个可能图形(圆为荧光屏,虚线为光屏坐标)
A. B.
C. D.
5.如图所示,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,如果在荧光屏上P点出现亮斑那么示波管中的( )
①极板X应带正电 ②极板X′应带正电
③极板Y应带正电 ④极板Y′应带正电
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
6.图甲为示波管的原理图.如果在电极YY′之间所加的电压按图乙所示的规律变化,在电极XX′之间所加的电压按图丙所示的规律变化,则在荧光屏上会看到的图形是( )
A. B. C. D.
7.如图所示是示波管的原理示意图,XX′和YY′上不加电压时,在荧光屏的正中央出现一亮斑,现将XX′和YY′分别连接如图甲乙所示电压,从荧光屏正前方观察,你应该看到的是图中哪一个图形?
A. B.
C. D.
8.如图所示是阴极射线显像管及其偏转线圈的示意图。显像管中有一个阴极,工作时它能发射阴极射线,荧光屏被阴极射线轰击就能发光。安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场,可以使阴极射线发生偏转。下列说法中正确的是( )
A.如果偏转线圈中没有电流,则阴极射线应该打在荧光屏正中的点
B.如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心,打在荧光屏上点,则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里
C.如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心,打在荧光屏上点,则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里
D.如果要使阴极射线在荧光屏上的位置由点向点移动,则偏转磁场磁感应强度应该先由小到大,再由大到小
9.如图所示的阴极射线管,无偏转电场时,电子束加速后打到荧屏中央形成亮斑.如果只逐渐增大M1M2之间的电势差,则( )
A.在荧屏上的亮斑向上移动 B.在荧屏上的亮斑向下移动
C.偏转电场对电子做的功增大 D.偏转电场的电场强度减小
10.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P点出现亮斑,那么示波管中的( )
A.极板X应带正电 B.极板X′应带正电
C.极板Y应带负电 D.极板Y应带正电
11.如图所示为一真空示波管的示意图,电子从灯丝K发出(初速度可忽略不计),经灯丝与A板间的电压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,电子经过偏转电场后打在荧光屏上的P点.已知M、N两板间的电压为U2,两板间的距离为d,板长为L,电子的质量为m,电荷量为e,不计电子受到的重力及它们之间的相互作用力.求
(1)求电子穿过A板时速度的大小;
(2)求电子从偏转电场射出时的侧移量;
(3)若要使电子打在荧光屏上P点的上方,可采取哪些措施?
12.如图为一示波管的示意图。阴极K发射电子,阳极A与阴极K间的加速电压为U1。偏转电极y1和y2间的偏转电压为U2,两板间距离为d,板长为L1,偏转电极的右端至荧光屏的距离为L2。电子经加速电场加速后,在偏转电场作用下打到荧光屏上的P点。求:电子打到P点时偏离的距离OP。(已知电子电量为-e,质量为m,不计重力)
13.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,电子枪发射电子经过加速后,通过偏转电极打在荧光屏上形成亮斑,如图所示。如果在荧光屏上P点出现亮斑,那么示波管中X极板应带_____电,Y极板带_____电。
14.如下图所示,示波管构造及功能的原理图,电子枪的作用是__________,偏转电极和的作用是__________.
参考答案
1.C
【解析】
【详解】
磁场B1不存在,只有平行纸面上下的磁场B2,电子垂直进入该磁场时,所受的洛仑兹力为水平方向,所以在荧光屏上得一条水平亮线,故C正确。
2.C
【解析】
A. 由于电子带负电,所以电子在电场中运动时会偏向电势高的一边,故当上极板Y的电势高于Y',而后极板X的电势低于X'时,电子将打在第二象限,故A错;
B、电子在水平方向上不受力,所以水平方向做匀速运动,故电子从发射到打到荧光屏的时间与偏转电极所加电压大小无关,故B错误;
C、根据动能定理,电子出电场后的动能和电场力做功的大小有关,即 ,故C正确;
D、电子通过XX' 时的水平偏转量与XX' 所加电压大小有关,故D错误;
故选C
3.B
【解析】
【分析】
电子先加速后进入偏转电场后做类平抛运动,根据动能定理得到加速获得的速度表达式,运用运动的分解,得到偏转距离的表达式进行分析即可.
【详解】
电子在加速电场中加速,根据动能定理可得,eU1=mv02,所以电子进入偏转电场时速度的大小为,,电子进入偏转电场后的偏转的位移为,,所以为了增大偏转距离,可以增大L、减小d、减小U1、增大U2,故B正确,ACD错误;故选B。
【点睛】
本题关键是分直线加速和类似平抛运动过程,根据动能定理和分运动公式列式求解出侧移量表达式进行分析.
4.C
【解析】
【详解】
由图1可知,x方向加逐渐增大的电压,则电子将向x方向偏转;由图2可知,y方向加正向电压,则电子将向y方向偏转,并且偏转位移相同;故电子在示波器上形成一条在xy中的直线,故C正确,A,B,D错误;故选C.
【点睛】
本题考查示波器原理,注意电子在示波器内的时间很短,故可以认为电子在电场中的加速过程中电压不变.
5.A
【解析】
【详解】
电子受力方向与电场方向相反,因电子向X方向偏转,则电场方向为X到X′,则X带正电;同理可知Y带正电,故①③正确,②④错误;A. ①③,与结论相符,选项A正确;
B. ①④,与结论不相符,选项B错误;
C. ②③,与结论不相符,选项C错误;
D. ②④,与结论不相符,选项D错误。
6.B
【解析】
【详解】
由于电极XX′加的是扫描电压,电极YY′之间所加的电压是信号电压,信号电压与扫描电压周期相同,所以荧光屏上会看到的图形是B;
A.该图与结论不相符,选项A错误;
B.该图与结论相符,选项B正确;
C.该图与结论不相符,选项C错误;
D.该图与结论不相符,选项D错误;
7.D
【解析】
【分析】
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。
【详解】
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,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。在偏转电极YY′上加按正弦规律变化的电压,电子在荧光屏偏转的距离按正弦规律变化,而在偏转电极XX′上加适当频率的扫描电压,水平方向电子不断从右向左匀速扫描,在荧光屏上出现一条正弦曲线;由于X方向的电压变化的周期为T0,而Y方向变化的周期为2T0,所以在2T0时间内X方向变化2次,Y方向变化一次。在荧光屏上将出现由两条线组成的图象;由于开始时X方向与Y方向的电压都是0,所以两条线在坐标原点交叉。故D正确,ABC错误,故选D。
【点睛】
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,注意两极所加电势差的正负。
8.AC
【解析】
【详解】
A.偏转线圈中没有电流,阴极射线沿直线运动,打在O点,A符合题意。
BC.由阴极射线的电性及左手定则可知,如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心,打在荧光屏上A点,则偏转磁场的方向应该垂直纸面向外;如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心,打在荧光屏上B点,则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里,选项B不符合题意,选项C符合题意;
D.由知,B越小,R越大,故磁感应强度应先由大变小,再由小变大,故D不符合题意。
9.AC
【解析】
【详解】
电子束在偏转电场中做类平抛运动,运动的时间不发生变化,逐渐增大M1、M2之间的电势差,根据,则偏转电场的电场强度增大,D错误;根据W=Uq,偏转电场对电子做的功增大,C正确;电子在偏转电场中所受的电场力向上,在荧光屏上的亮斑向上移动,A正确,B错误.
10.AD
【解析】
【详解】
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X′,则X带正电,同理可知Y带正电。
AD.由上分析可知,AD正确;
BC.由上分析可知,BC错误。
11.();();()见解析
【解析】
试题分析:(1)设电子经电压U1加速后的速度为v0,由动能定理
eU1=mv02﹣0
解得:v0=
(2)电子以速度v0进入偏转电场后,做类平抛运动.设电子离开偏转电场时的侧移量为y
沿初速方向匀速直线运动,有 L=v0t
垂直初速方向,有 y=at2
又电场力 F=eE=e
根据F=ma,得加速度为:a=解得:y=
(3)要使电子打在P点上方,需增大侧移量,由解得 y=知,可以减小加速电压U1或增大偏转电压U2.
考点:本题考查了带电粒子在匀强电场中的运动;匀强电场中电势差和电场强度的关系;示波管及其使用
12.
【解析】
【详解】
电子经过加速电场加速进入偏转电场,设进入偏转电场时速度为v0,由动能定理:
解得:
电子在偏转电场中的加速度:
在偏转电场中的运动时间:
垂直于板面方向偏移的距离:
由几何关系可知:
联立解得:。
13.正 正
【解析】
【详解】
[1]电子受力方向与电场方向相反,因电子向X方向偏转,则电场方向为X到X′,则X带正电.
[2]同理因电子向Y偏转,则电场方向由Y到Y',可知Y带正电,极板Y'应带负电.
14. 给电子加速 见解析
【解析】电子阴极出来后,受到加速电场的电场力的作用,向电源的正极做加速运动,所以电子枪的作用是给电子加速. 和之间的电压产生的电场的方向与电子运动的方向垂直,所以电子将在电场中的偏转, 电极控制的是竖直方向偏转, 控制水平方向偏转.