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，Y Y′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
的加速电场后，由小示，真空室中电极K发出电子（初速度不计），经过电压为U
1
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 时电子偏离中心线飞出电场打到荧光屏上而显示亮点。

已知电子的质量间电压为U
2
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．U
1变大，U
2
变大
B．U
1变小，U
2
变大
C．U
1变大，U
2
变小
D．U
1变小，U
2
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U
1，偏转电压为U
2
，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．U
1
越大，灵敏度越高
D．U
2
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v
＝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U
1
的电场加速后，通过加速极
板A上的小孔O
1射出，沿中心线O
1
O
2
进入MN间的偏转电场，O
1
O
2
与偏转电场方向垂
直，偏转电场的电压为U
2，经过偏转电场的右端P
1
点离开偏转电场，然后打在垂直
O 1O
2
放置的荧光屏上的P
2
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，P
2点到O
3
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u
yy ′=U
sinωt、所加扫描电压u
xx
′=U
cosωt时，荧光屏上所
显示的图案.
【参考答案】
B 设经过电压为U
1
的加速电场后，速度为v，在加速电场中，由动能定理得：
mv2=eU
1
，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U
1变小，U
2
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）
，有：①
电子离开加速电场的速度为v
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。