高中物理人教新课标版选修3-1：示波管及其应用 强化训练（含解析）
文档属性
| 名称 | 高中物理人教新课标版选修3-1：示波管及其应用 强化训练（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 607.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-21 06:34:14 | ||
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文档简介
考点集训：示波管及其应用
1．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，其原理图如图所示，为水平偏转电极，为竖直偏转电极.以下说法正确的是（ ）
A．加（d）波形电压、不加信号电压，屏上在两个位置出现亮点
B．加（c）波形电压，加（b）波形电压，屏上将出现两条竖直亮线
C．加（c）波形电压、加（c）波形电压，屏上将出现一条竖直亮线
D．加（c）波形电压、加（d）波形电压，屏上将出现（b）所示图线
2．图（a）为示波管的原理图．如果在点击之间所加的电压图按图（b）所示的规律变化，在电极之间所加的电压按图（c）所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是
A．B． C． D．
3．显像管原理的示意图如图所示，当没有磁场时，电子束将打在荧光屏正中的O点，安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场，使电子束发生偏转.设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，若使高速电子流打在荧光屏上的位置由点逐渐移动到点，下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是（ ）
A． B．
C． D．
4．在电视机的显像管中，电子束的扫描是用磁偏转技术实现的，其扫描原理如图甲所示，圆形区域内的偏转磁场方向垂直于圆面，当不加磁场时，电子束将通过O点而打在屏幕的中心M点．为了使屏幕上出现一条以M点为中点的亮线PQ，偏转磁场的磁感应强度B随时间变化的规律是图乙中的
A． B．
C． D．
5．如图所示，示波器的示波管可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．L越大，灵敏度越高 B．d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
6．图（a）为示波管的原理图．若在XX′上加上如图甲所示的扫描电压，在YY′上加如图乙所示的信号电压，则在荧光屏上会看到的图形是（ ）
A． B． C．D．
7．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
8．一价氢离子、一价氦离子和二价氦粒子的混合物经过同一电场Ⅰ由静止加速后，进入匀强电场Ⅱ，已知一价氦离子在电场Ⅱ中的运动轨迹如图中1，下列说法正确的是
A．一价氢离子的轨迹可能是2
B．二价氦粒子的轨迹可能是3
C．一价氢离子的轨迹可能是3
D．二价氦粒子的轨迹一定是1
9．如图所示为电视机显像管的原理示意图(俯视图)，电子枪发射电子经加速电场加速后，再经过偏转线圈打到荧光屏上．当偏转线圈产生的偏转磁场方向和强弱不断变化，电子束打在荧光屏上的光点就会移动，从而实现扫描．下列关于荧光屏上光点说法正确的是
A．光点打在A点，则磁场垂直纸面向里
B．从A向O扫描，则磁场垂直纸面向外且不断增强
C．从O向B扫描，则磁场垂直纸面向里且不断减弱
D．从A向B扫描，则磁场先垂直纸面向外后垂直纸面向里
10．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
11．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
12．质子和α粒子（氦核）分别从静止开始经同一加速电压U1加速后，垂直电场方向进入同一偏转电场，偏转电场电压U2。两种粒子都能从偏转电场射出并打在荧光屏MN上，粒子进入偏转电场时速度方向正对荧光屏中心O点。下列关于两种粒子运动的说法正确的是：
A．两种粒子会打在屏MN上的同一点
B．两种粒子不会打在屏MN上的同一点，质子离O点较远
C．两种粒子离开偏转电场时具有相同的动能
D．两种粒子离开偏转电场时具有不同的动能，α粒子的动能较大
13．汤姆孙利用磁偏转法测定电子比荷的装置如图所示，真空管内的阴极K发出的电子（不计初速度、重力和电子间的相互作用）经加速电压加速后，穿过B中心的小孔沿中心轴的方向进入到两块水平正对放置的平行极板D1和D2间的区域。当D1、D2两极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心P1点处，形成了一个亮点；加上图示的电压为U的偏转电压后，亮点移到P2点，再加上一个方向垂直于纸面的匀强磁场，调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，亮点重新回到P1点，去掉偏转电压后，亮点移到P3点。假设电子的电量为e，质量为m，D1、D2两极板的长度为L，极板间距为d，极板右端到荧光屏中心的距离为s，R与P竖直间距为y，水平间距可忽略不计。（只存在磁场时电子穿过场区后的偏角很小，tan≈sin；电子做圆周运动的半径r很大，计算时略去项的贡献）。
（1）判定磁场的方向，求加速电压的大小；
（2）若测得电子束不偏转时形成的电流为I，且假设电子打在荧光屏。上后不反弹，求电子对荧光屏的撞击力大小；
（3）推导出电子比荷的表达式。
14．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？
15．如图所示为示波管的结构原理图，加热的阴极K发出的电子（初速度可忽略不计）经电势差为U0的AB两金属板间的加速电场加速后，从一对水平放置的平行正对带电金属板的左端中心点沿中心轴线射入金属板间（垂直于荧光屏M），两金属板间偏转电场的电势差为U，电子经偏转电场偏转后打在右侧竖直的荧光屏M上。整个装置处在真空中，加速电场与偏转电场均视为匀强电场，忽略电子之间的相互作用力，不考虑相对论效应。已知电子的质量为m，电荷量为e；加速电场的金属板AB间距离为d0；偏转电场的金属板长为L1，板间距离为d，其右端到荧光屏M的水平距离为L2。
（1）电子所受重力可忽略不计，求：
①电子从加速电场射入偏转电场时的速度大小v0；
②电子打在荧光屏上的位置与O点的竖直距离y；
③在偏转电场中，若单位电压引起的偏转距离称为示波管的灵敏度，该值越大表示示波管的灵敏度越高。在示波管结构确定的情况下，为了提高示波管的灵敏度，请分析说明可采取的措施。
（2）在解决一些实际问题时，为了简化问题，常忽略一些影响相对较小的量，这对最终的计算结果并没有太大的影响，因此这种处理是合理的。如计算电子在加速电场中的末速度v0时，可以忽略电子所受的重力。请利用下列数据分析说明为什么这样处理是合理的。已知U0＝125V，d0=2.0×10-2m，m＝9.0×10-31kg，e＝1.6×10-19C，重力加速度g=10m/s2。
参考答案
1．A
【解析】
【详解】
A.加（d）波形电压、不加信号电压，根据示波管的工作原理可知会使电子枪发射的电子在水平电场的作用下，左右周期性地打在屏上，所以屏上在两个水平位置出现亮点，故A正确；
B.加（c）波形电压、加（b）波形电压，屏上将出现一条竖直亮线，故B错误；
C.加（c）波形电压、加（c）波形电压，屏上将在一个位置出现亮点，故C错误；
D.加（c）波形电压、加（d）波形电压，屏上将在两个竖直位置出现亮点，故D错误。
故选：A
2．B
【解析】
电子在和间沿电场方向均做初速度为零的匀加速直线运动，由位移公式：
前半个周期0-t1时间内，电子受到的力偏向一侧，所以电子前半周期偏向一侧．
前半个周期0-t1时间内，电子受到的力偏向Y一侧，所以电子前半周期偏向Y一侧．综上，前半个周期0-t1时间内图像应该在第二象限．
同理，后半周期的图像应在第四象限．
A．分析可知，前半个周期0-t1时间内图像应该在第二象限，后半周期的图像应在第四象限．故A错误．
B．分析可知，前半个周期0-t1时间内图像应该在第二象限，后半周期的图像应在第四象限．故B正确．
C．分析可知，前半个周期0-t1时间内图像应该在第二象限，后半周期的图像应在第四象限．故C错误．
D．分析可知，前半个周期0-t1时间内图像应该在第二象限，后半周期的图像应在第四象限．故D错误．
3．C
【解析】
【详解】
高速电子流打在荧光屏上的位置由点逐渐移动到点，可知电子先向下偏转，后向上偏转，根据左手定则可知，磁场的方向开始时垂直纸面向里，方向为正，且逐渐减弱，后来电子又向上偏,磁场方向垂直纸面向外，方向为负，且逐渐增强，故C正确。
故选C。
4．B
【解析】
首先要使通过磁场的电子在中心点O左右两侧偏转，则需改变磁场的方向，在一次扫描过程中，沿电子运动方向观察，由左向右逐次扫描，则洛伦兹力先向左后向右．根据左手定则判断，磁场方向应先向外（B为负值）后向里（B为正值）；其次要使电子偏转到PQ间任何一点上，即通过磁场时，要求有不同的偏转角度，所以磁感应强度B的大小应随时间而变化，故选项B正确，ACD错误．
5．A
【解析】
偏转位移
灵敏度
故A正确，BCD错误。
故选A。
6．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．因甲图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YY′所载入的图象形状是一样的．
A．该图与结论相符，选项A正确；
B．该图与结论不相符，选项B错误；
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；
故选A．
【点评】
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．
7．C
【解析】
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。
8．D
【解析】
三个离子先加速后偏转，先由动能定理得到加速获得的速度，再运用运动的分解法，得到离子离开偏转电场时的侧向距离和偏转角度，即可进行分析。
【详解】
设任一正电荷的电量为q，加速电压为，偏转电压为，偏转电极的极板为L，板间距离为d．在加速电场中，根据动能定理得
，
在偏转电场中，离子做类平抛运动，运动时间
，
偏转距离
，
联立以上各式得：
，
设偏转角度为，则
，
由上可知与带电粒子的质量、电荷量无关，则一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子在偏转电场轨迹重合，所以它们不会分成三股，而是会聚为一束射出，故二价氦粒子的轨迹一定是1，D正确，ABC错误。
故选D。
9．D
【解析】
A．光点打在A点，在偏转磁场中洛伦兹力向上，电流向左，根据左手定则，磁场垂直纸面向外，故A错误；
B．从A向O扫描，在偏转磁场中洛伦兹力方向一直是向上，电流向左，故根据左手定则，磁场一直垂直纸面向外，但转弯半径变大，由于是洛伦兹力提供向心力，故
则有
说明磁感应强度是减小的，故B错误；
C．从O向B扫描，在偏转磁场中洛伦兹力方向一直是向下，电流向左，故根据左手定则，磁场一直垂直纸面向里，但转弯半径变小，由于，说明磁感应强度是增强的，故C错误；
D．从A向B扫描，其中从A向O点扫描过程磁场垂直纸面向外，从O向B扫描过程磁场垂直纸面向里，故D正确．
10．B
【解析】
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．
11．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。
12．AD
【解析】
AB．两种粒子在加速电场中的直线加速由动能定理得：
偏转电场中，平行于极板方向：
垂直于极板方向：
离开偏转电场的速度偏向角为，有：
联立以上各式得
偏移量y和速度偏向角都与粒子的质量m、电量q无关，所以偏移量y相同，速度方向相同，则两种粒子打在屏MN上同一个点，故A正确，B错误；
CD．对两个粒子先加后偏的全过程，根据动能定理：
qU1+qU2=Ek-0
因α粒子的电荷量q较大，故离开偏转电场时α粒子的动能较大，C错误，D正确。
故选AD。
13．（1）垂直纸面向外，；（2）；（3）
【解析】
（1）磁场方向垂直纸面向外。设加速电压为，电子刚进入偏转极板时的速度大小为v，则对加速的电子应用动能定理得
两种场都存在的情况中，电子不偏转，则电子受到的洛伦兹力为
极板间电场强度为
电场力为
电子不偏转，则
联立解得
（2）设一个极短时间t内撞击荧光屏的电子个数为n，撞击力为，则对这些电子用动量定理，得
由电流的定义式得
联立解得
（3）在撤去电场后，设电子的偏转角为，电子轨迹半径为r，如图所示
由图可知
由于很小，则
由于可略去，所以
又洛伦兹力充当向心力，所以
联立解得电子的荷质比
14．（）；（）；（）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
15．（1）①；②；③减小加速电场电压U0可以提高示波管的灵敏度；（2）可以不考虑电子所受的重力影响。
【解析】
（1）①对于电子在加速电场中的加速过程，根据动能定理有：
解得：；
②设电子在偏转电场中，分解位移：
根据牛顿第二定律：
解得偏转位移：
设电子飞出偏转电场时的偏角为：
竖直方向上的速度：
电子打在荧光屏上的位置与O点的竖直距离：
联立方程解得：；
③示波管的灵敏度：
根据方程，减小加速电场电压U0可以提高示波管的灵敏度；
（2）电子在加速电场中所受电场力：
电子的重力：
因为，因此可以不考虑电子所受的重力影响。
1．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，其原理图如图所示，为水平偏转电极，为竖直偏转电极.以下说法正确的是（ ）
A．加（d）波形电压、不加信号电压，屏上在两个位置出现亮点
B．加（c）波形电压，加（b）波形电压，屏上将出现两条竖直亮线
C．加（c）波形电压、加（c）波形电压，屏上将出现一条竖直亮线
D．加（c）波形电压、加（d）波形电压，屏上将出现（b）所示图线
2．图（a）为示波管的原理图．如果在点击之间所加的电压图按图（b）所示的规律变化，在电极之间所加的电压按图（c）所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是
A．B． C． D．
3．显像管原理的示意图如图所示，当没有磁场时，电子束将打在荧光屏正中的O点，安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场，使电子束发生偏转.设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，若使高速电子流打在荧光屏上的位置由点逐渐移动到点，下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是（ ）
A． B．
C． D．
4．在电视机的显像管中，电子束的扫描是用磁偏转技术实现的，其扫描原理如图甲所示，圆形区域内的偏转磁场方向垂直于圆面，当不加磁场时，电子束将通过O点而打在屏幕的中心M点．为了使屏幕上出现一条以M点为中点的亮线PQ，偏转磁场的磁感应强度B随时间变化的规律是图乙中的
A． B．
C． D．
5．如图所示，示波器的示波管可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．L越大，灵敏度越高 B．d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
6．图（a）为示波管的原理图．若在XX′上加上如图甲所示的扫描电压，在YY′上加如图乙所示的信号电压，则在荧光屏上会看到的图形是（ ）
A． B． C．D．
7．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
8．一价氢离子、一价氦离子和二价氦粒子的混合物经过同一电场Ⅰ由静止加速后，进入匀强电场Ⅱ，已知一价氦离子在电场Ⅱ中的运动轨迹如图中1，下列说法正确的是
A．一价氢离子的轨迹可能是2
B．二价氦粒子的轨迹可能是3
C．一价氢离子的轨迹可能是3
D．二价氦粒子的轨迹一定是1
9．如图所示为电视机显像管的原理示意图(俯视图)，电子枪发射电子经加速电场加速后，再经过偏转线圈打到荧光屏上．当偏转线圈产生的偏转磁场方向和强弱不断变化，电子束打在荧光屏上的光点就会移动，从而实现扫描．下列关于荧光屏上光点说法正确的是
A．光点打在A点，则磁场垂直纸面向里
B．从A向O扫描，则磁场垂直纸面向外且不断增强
C．从O向B扫描，则磁场垂直纸面向里且不断减弱
D．从A向B扫描，则磁场先垂直纸面向外后垂直纸面向里
10．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
11．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
12．质子和α粒子（氦核）分别从静止开始经同一加速电压U1加速后，垂直电场方向进入同一偏转电场，偏转电场电压U2。两种粒子都能从偏转电场射出并打在荧光屏MN上，粒子进入偏转电场时速度方向正对荧光屏中心O点。下列关于两种粒子运动的说法正确的是：
A．两种粒子会打在屏MN上的同一点
B．两种粒子不会打在屏MN上的同一点，质子离O点较远
C．两种粒子离开偏转电场时具有相同的动能
D．两种粒子离开偏转电场时具有不同的动能，α粒子的动能较大
13．汤姆孙利用磁偏转法测定电子比荷的装置如图所示，真空管内的阴极K发出的电子（不计初速度、重力和电子间的相互作用）经加速电压加速后，穿过B中心的小孔沿中心轴的方向进入到两块水平正对放置的平行极板D1和D2间的区域。当D1、D2两极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心P1点处，形成了一个亮点；加上图示的电压为U的偏转电压后，亮点移到P2点，再加上一个方向垂直于纸面的匀强磁场，调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，亮点重新回到P1点，去掉偏转电压后，亮点移到P3点。假设电子的电量为e，质量为m，D1、D2两极板的长度为L，极板间距为d，极板右端到荧光屏中心的距离为s，R与P竖直间距为y，水平间距可忽略不计。（只存在磁场时电子穿过场区后的偏角很小，tan≈sin；电子做圆周运动的半径r很大，计算时略去项的贡献）。
（1）判定磁场的方向，求加速电压的大小；
（2）若测得电子束不偏转时形成的电流为I，且假设电子打在荧光屏。上后不反弹，求电子对荧光屏的撞击力大小；
（3）推导出电子比荷的表达式。
14．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？
15．如图所示为示波管的结构原理图，加热的阴极K发出的电子（初速度可忽略不计）经电势差为U0的AB两金属板间的加速电场加速后，从一对水平放置的平行正对带电金属板的左端中心点沿中心轴线射入金属板间（垂直于荧光屏M），两金属板间偏转电场的电势差为U，电子经偏转电场偏转后打在右侧竖直的荧光屏M上。整个装置处在真空中，加速电场与偏转电场均视为匀强电场，忽略电子之间的相互作用力，不考虑相对论效应。已知电子的质量为m，电荷量为e；加速电场的金属板AB间距离为d0；偏转电场的金属板长为L1，板间距离为d，其右端到荧光屏M的水平距离为L2。
（1）电子所受重力可忽略不计，求：
①电子从加速电场射入偏转电场时的速度大小v0；
②电子打在荧光屏上的位置与O点的竖直距离y；
③在偏转电场中，若单位电压引起的偏转距离称为示波管的灵敏度，该值越大表示示波管的灵敏度越高。在示波管结构确定的情况下，为了提高示波管的灵敏度，请分析说明可采取的措施。
（2）在解决一些实际问题时，为了简化问题，常忽略一些影响相对较小的量，这对最终的计算结果并没有太大的影响，因此这种处理是合理的。如计算电子在加速电场中的末速度v0时，可以忽略电子所受的重力。请利用下列数据分析说明为什么这样处理是合理的。已知U0＝125V，d0=2.0×10-2m，m＝9.0×10-31kg，e＝1.6×10-19C，重力加速度g=10m/s2。
参考答案
1．A
【解析】
【详解】
A.加（d）波形电压、不加信号电压，根据示波管的工作原理可知会使电子枪发射的电子在水平电场的作用下，左右周期性地打在屏上，所以屏上在两个水平位置出现亮点，故A正确；
B.加（c）波形电压、加（b）波形电压，屏上将出现一条竖直亮线，故B错误；
C.加（c）波形电压、加（c）波形电压，屏上将在一个位置出现亮点，故C错误；
D.加（c）波形电压、加（d）波形电压，屏上将在两个竖直位置出现亮点，故D错误。
故选：A
2．B
【解析】
电子在和间沿电场方向均做初速度为零的匀加速直线运动，由位移公式：
前半个周期0-t1时间内，电子受到的力偏向一侧，所以电子前半周期偏向一侧．
前半个周期0-t1时间内，电子受到的力偏向Y一侧，所以电子前半周期偏向Y一侧．综上，前半个周期0-t1时间内图像应该在第二象限．
同理，后半周期的图像应在第四象限．
A．分析可知，前半个周期0-t1时间内图像应该在第二象限，后半周期的图像应在第四象限．故A错误．
B．分析可知，前半个周期0-t1时间内图像应该在第二象限，后半周期的图像应在第四象限．故B正确．
C．分析可知，前半个周期0-t1时间内图像应该在第二象限，后半周期的图像应在第四象限．故C错误．
D．分析可知，前半个周期0-t1时间内图像应该在第二象限，后半周期的图像应在第四象限．故D错误．
3．C
【解析】
【详解】
高速电子流打在荧光屏上的位置由点逐渐移动到点，可知电子先向下偏转，后向上偏转，根据左手定则可知，磁场的方向开始时垂直纸面向里，方向为正，且逐渐减弱，后来电子又向上偏,磁场方向垂直纸面向外，方向为负，且逐渐增强，故C正确。
故选C。
4．B
【解析】
首先要使通过磁场的电子在中心点O左右两侧偏转，则需改变磁场的方向，在一次扫描过程中，沿电子运动方向观察，由左向右逐次扫描，则洛伦兹力先向左后向右．根据左手定则判断，磁场方向应先向外（B为负值）后向里（B为正值）；其次要使电子偏转到PQ间任何一点上，即通过磁场时，要求有不同的偏转角度，所以磁感应强度B的大小应随时间而变化，故选项B正确，ACD错误．
5．A
【解析】
偏转位移
灵敏度
故A正确，BCD错误。
故选A。
6．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．因甲图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YY′所载入的图象形状是一样的．
A．该图与结论相符，选项A正确；
B．该图与结论不相符，选项B错误；
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；
故选A．
【点评】
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．
7．C
【解析】
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。
8．D
【解析】
三个离子先加速后偏转，先由动能定理得到加速获得的速度，再运用运动的分解法，得到离子离开偏转电场时的侧向距离和偏转角度，即可进行分析。
【详解】
设任一正电荷的电量为q，加速电压为，偏转电压为，偏转电极的极板为L，板间距离为d．在加速电场中，根据动能定理得
，
在偏转电场中，离子做类平抛运动，运动时间
，
偏转距离
，
联立以上各式得：
，
设偏转角度为，则
，
由上可知与带电粒子的质量、电荷量无关，则一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子在偏转电场轨迹重合，所以它们不会分成三股，而是会聚为一束射出，故二价氦粒子的轨迹一定是1，D正确，ABC错误。
故选D。
9．D
【解析】
A．光点打在A点，在偏转磁场中洛伦兹力向上，电流向左，根据左手定则，磁场垂直纸面向外，故A错误；
B．从A向O扫描，在偏转磁场中洛伦兹力方向一直是向上，电流向左，故根据左手定则，磁场一直垂直纸面向外，但转弯半径变大，由于是洛伦兹力提供向心力，故
则有
说明磁感应强度是减小的，故B错误；
C．从O向B扫描，在偏转磁场中洛伦兹力方向一直是向下，电流向左，故根据左手定则，磁场一直垂直纸面向里，但转弯半径变小，由于，说明磁感应强度是增强的，故C错误；
D．从A向B扫描，其中从A向O点扫描过程磁场垂直纸面向外，从O向B扫描过程磁场垂直纸面向里，故D正确．
10．B
【解析】
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．
11．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。
12．AD
【解析】
AB．两种粒子在加速电场中的直线加速由动能定理得：
偏转电场中，平行于极板方向：
垂直于极板方向：
离开偏转电场的速度偏向角为，有：
联立以上各式得
偏移量y和速度偏向角都与粒子的质量m、电量q无关，所以偏移量y相同，速度方向相同，则两种粒子打在屏MN上同一个点，故A正确，B错误；
CD．对两个粒子先加后偏的全过程，根据动能定理：
qU1+qU2=Ek-0
因α粒子的电荷量q较大，故离开偏转电场时α粒子的动能较大，C错误，D正确。
故选AD。
13．（1）垂直纸面向外，；（2）；（3）
【解析】
（1）磁场方向垂直纸面向外。设加速电压为，电子刚进入偏转极板时的速度大小为v，则对加速的电子应用动能定理得
两种场都存在的情况中，电子不偏转，则电子受到的洛伦兹力为
极板间电场强度为
电场力为
电子不偏转，则
联立解得
（2）设一个极短时间t内撞击荧光屏的电子个数为n，撞击力为，则对这些电子用动量定理，得
由电流的定义式得
联立解得
（3）在撤去电场后，设电子的偏转角为，电子轨迹半径为r，如图所示
由图可知
由于很小，则
由于可略去，所以
又洛伦兹力充当向心力，所以
联立解得电子的荷质比
14．（）；（）；（）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
15．（1）①；②；③减小加速电场电压U0可以提高示波管的灵敏度；（2）可以不考虑电子所受的重力影响。
【解析】
（1）①对于电子在加速电场中的加速过程，根据动能定理有：
解得：；
②设电子在偏转电场中，分解位移：
根据牛顿第二定律：
解得偏转位移：
设电子飞出偏转电场时的偏角为：
竖直方向上的速度：
电子打在荧光屏上的位置与O点的竖直距离：
联立方程解得：；
③示波管的灵敏度：
根据方程，减小加速电场电压U0可以提高示波管的灵敏度；
（2）电子在加速电场中所受电场力：
电子的重力：
因为，因此可以不考虑电子所受的重力影响。