四川省夹江中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-2：2.3示波器的使用 跟踪训练（含解析）

2.3示波器的使用
课时作业（含解析)
1．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．
2．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
A．
B．
C．
D．
3．示波器可以用来观察电信号随时间变化的情况，其核心部件是示波管，其原理图如下，为水平偏转电极，为竖直偏转电极．以下说法正确的是
A．加图3波形电压、不加信号电压，屏上在两个位置出现亮点
B．加图2波形电压、加图1波形电压，屏上将出现两条竖直亮线
C．加图4波形电压、加图2波形电压，屏上将出现一条竖直亮线
D．加图4波形电压、加图3波形电压，屏上将出现图1所示图线
4．图为示波管的原理图，如果在电极YY′之间所加的电压按图甲所示的规律变化，在电极XX′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．
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．如图是示波管的原理示意图。电子经电压U1，加速后从两平行板中央垂直进人偏转电场。两平行板间距为d，电势差为U2，板长为L．若偏转电场中毎单位偏转电压所引起的侧移量称为灵敏度，则示波器灵敏度的表达式为（
）
A．
B．
C．
D．
7．如图所示为示波管构造的示意图，现在XX′上加上Ux－t信号，YY′上加上Uy－t信号（如图2甲、乙所示），则在屏幕上看到的图形是选项中的（）
A．B．C．D．
8．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
9．示波器是一种电子仪器，可以用它观察电信号随时间变化的情况示波器的核心部件示波管，由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，其原理图如图甲所示图乙是从右向左看到的荧光屏的平面图在偏转电极XX'、YY'上都不加电压时，电子束将打在荧光屏的中心点；若亮点很快移动，由于视觉暂留关系，能在荧光屏上看到一条亮线若在XX'上加如图丙所示的扫描电压，在YY'上加如图丁所示的信号电压，则在示波管荧光屏上看到的图形不是下图中的
A．B．C．D．
10．下列说法正确的是
A．放电后的电容器电荷量为零，电容也为零
B．带电粒子在电场中，只受电场力时，也可以做匀速圆周运动
C．示波管屏幕上的亮线是由于电子束高速撞击荧光屏而产生的
D．带电粒子在电场中运动时重力一定可以忽略不计
11．如图所示是示波器的示意图，竖直偏转电极的极板长L1=4cm，板间距离d=1cm．板右端距离荧光屏L2=18cm，（水平偏转电极上不加电压，没有画出）电子沿中心线进入竖直偏转电场的速度是v=1.6×107m/s，电子电量e=1.6×10-19C，质量m=0.91×10-30kg．要使电子束不打在偏转电极上，加在竖直偏转电极上的最大偏转电压U不能超过多大？
12．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.
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，一束电质子流经加速电压加速后，沿中线进入平行板偏转电场，经电场偏转后打在荧光屏上。如图所示．已知两偏转电场极板长均为，极板间距均为d＝1.0
cm。水平偏转电场极板边缘距荧光屏距离为。不计竖直偏转电极与水平偏转电极间间隙。请回答或求下列问题：
（1）如果亮斑出现在荧光屏上如图所示位置，那么示波管中的极板X、Y应带什么电？
（2）电子流的偏移量和打在荧光屏位置是通过调节加速电压和偏转电压来实现的，要使电子流能进入水平偏转电场中。竖直偏转电压与加速电压的比值不能超过多大？
（3）如果加速电压，偏转电压
，偏转电压
，求电子在荧光屏上的水平偏移量
参考答案
1．C
【解析】
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．
2．A
【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，A正确．
3．A
【解析】
加图3波形电压、不加信号电压，则电子将在两个不同方向的电压一定的电场中运动发生两个大小相同方向相反的位移，故在屏上水平方向的两个位置出现亮点，选项A正确；加图2波形电压、加图1波形电压，屏上将出现一条竖直亮线，选项B错误；加图4波形电压、加图2波形电压，屏上将出现一条水平亮线，选项C错误；
加图4波形电压、加图3波形电压，屏上将出现图3所示图线，选项D错误；故选A.
【点睛】
本题考查示波器原理，搞清楚两个电压的作用是关键．
4．C
【解析】
因为在电极xx′之间所加的电压保持不变，可知在x方向上的偏转位移保持不变，在y方向上电压随正弦规律变化，即y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．
5．A
【解析】
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】
电子在加速电场中加速，根据动能定理可得：，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量为：
，联立得：，所以示波管的灵敏度为：
A.
与分析不符，A错误
B.
与分析符合，B正确
C.
与分析不符，C错误
D.
与分析不符，D错误
7．A
【解析】
因水平方向所加为扫描电压，可使电子在水平方向移动，且与竖直向的周期相同，则荧光屏上显示的波形与竖直向的电压波形相似.
A.由上分析可知，A正确；
BCD.由上分析可知，BCD错误。
8．AD
【解析】
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。
9．BCD
【解析】
因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是在一个周期内的稳定图像，则显示的图像与所载入的图像形状是一样的，如A所示，根据题意可知应选BCD。
10．BC
【解析】
A．放电后的电容器电荷量为零，但是电容器的电容与是否带电无关，选项A错误；
B．带电粒子在电场中，只受电场力时，也可以做匀速圆周运动，例如电子可绕原子核做匀速圆周运动，选项B正确；
C．示波管屏幕上的亮线是由于电子束高速撞击荧光屏而产生的，选项C正确；
D．带电粒子在电场中运动时，重力并不是一定可以忽略不计，要根据具体的情况分析；例如液滴的重力在不做特殊说明情况下重力不能忽略；故D错误。
11．91V
【解析】
①
（2分）
②
（2分）
③（2分）
④
（2分）
由以上各式，解得：（1分）
代入数据，得
U=91V
12．（1）
(2)见解析（3）半径为
的圆
【解析】
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为在恒定电场中的运动，由⑥可知：
…⑦
…⑧
由⑦⑧得，故图案为半径为的圆．
13．（1）X、Y极板均带正电，（2），（3）.
【解析】试题分析：（1）由电子受力方向与电场方向相反，并结合在竖直方向和水平方向的偏转方向来判断X、Y极板带什么电；（2）在加速度电场由动能定理求出速度，在竖直偏转电场，粒子做类平抛运动，由类平抛运动的规律联立求解；（3）只加水平偏转电压，粒子在水平偏转电场做类平抛运动，由类平抛运动的规律进行求解.
（1）因电子受力方向与电场方向相反，现电子向X偏转，则电场方向为X到，则极板X应带正电；同理可知，因电子向Y偏转，则电场方向Y到，故极板Y应带正电
（2）在加速度电场中有：
①
进入竖直偏转电场做类平抛运动：
由类平抛运动的规律得：水平方向，竖直方向，
联立解得：
②
联立①②得：
要使电子进入水平偏转电场，则竖直偏转量最大值
代入数值得：
，即
（3）由题知：
，
，
则在水平电场的偏移量：
代入数值得：
由于没有竖直偏移，则电子流象从水平偏转电场极板中点直线射向荧光屏一样。
所以由几何关系求得电子在荧光屏上水平偏移量
代入数值得：