示波管工作原理(教学).

例与练
1、如图所示的示波管，如果在YY’之间加如图所 示的交变电压，同时在XX’之间加如图所示的锯 齿形电压，使X的电势比X’高，在荧光屏上会看 到什么图形？
Ux O t2 t
t1
例与练
1、如图所示的示波管，如果在YY’之间加如图所 示的交变电压，同时在XX’之间加如图所示的锯 齿形电压，使X的电势比X’高，在荧光屏上会看 到什么图形？ Y
示波管工作原理
宝鸡高新实验中学
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互动探究
示波管结构
-
示波管原理图
U1
d θ L + S
Y1 Y2
Y
示波管的结构
电子枪 竖直偏转电极
y y'
x x'
+ - 阴极
+
+
水平偏转电极
阳极
荧光屏
电子是如何运动的呢？
在加速场中 加速运动
在偏转电场中
-
匀变速曲线运动
d
v0 vy θ
出了偏转电场后 匀速直线运动 如何求偏转位移呢？
0<t<t1
Ux O t2 t
O
X
t1
t1<t<t2
例与练2真空室中电极K发出电子（初速不计），
经过电压为U1的加速电场后，由小孔S沿水平金属 板A、B间的中心线射入板中，板长L，相距为d， 在两板间加上如图乙所示的正弦交变电压，前半 个周期内B板的电势高于A板的电势，已知电子的 质量为m，带电量为e，不计电子重力，求： （1）电子进入AB 板时的初速度； （2）要使所有的电子都能离开AB板，图乙中电 压的最大值U0需满足什么条件？
电子在荧光屏的位置： Y y1 y2
1 U2 L ( L 2S ) 4 U1d
或：由图知：
tan
vy v0

eU 2 L mdv0
L 1 U2 L Y ( S ) tan ( L 2S ) 2 4 U1d
即：当U1一定时Y与U2成正比，所以示波管可
以测电压。
穿过A、B板的电子，在它通过时加在两板间的电压uc应满足
1 1 euc 2 d t0 2 2 md
③
联立①、②、③式解得 u0＝（2d2）/（L2）U0＝20伏
此电子从A、B板射出时沿y方向的分速度为
vy eU 0 t0 md
④
此后，此电子作匀速直线运动，它打在记录纸上的点 最高，设纵坐标为y，由图（1）可得 由以上各式解得
在每个电子通过电场区域的极短时间内，电场可视作 恒定的。两板右侧放一记录圆筒，筒在左侧边缘与极 板右端距离b＝0.15米，筒绕其竖直轴匀速转动，周 期T＝0.20秒，筒的周长s＝0.20米，筒能接收到通过 A、B板的全部电子。
（1）以t＝0时（见图2，此时u＝0）电子打到圆筒
记录纸上的点作为xy坐标系的原点，并取y轴竖直 向上。试计算电子打到记录纸上的最高点的y坐标 和x坐标。（不计重力作用） （2）在给出的坐标纸（图3）
分析可知示波管的灵敏度为
U2 d
小结：改变U2可以控制电子打在荧光屏竖直方
向的位置，改变Ux可以控制电子打在荧光屏水
平方向的位置。
讨论探究
1、如果偏转板转过90°变成水平电场，这时偏转电压可以控制 电子在什么方向的位置？ （水平方向） 2、如果在偏转电极Y、Y‘上加按正弦规律变化的电压 U0=Umsinωt时，X、X‘上不加电压。光斑偏转位移Y按什么规律 变化？由于视觉暂留荧光屏上实际出现什么现象？ （竖直亮线） 3、如果在荧光屏处是一个贴有方格纸的匀速转动且能接受到电 子的圆筒，纸上出现什么现象？ （正弦曲线） 4、如果在X、X‘上加上如图（一）的电压，Y、Y‘上加上正弦交 流电，且二者周期相同。荧光屏上出现什么现象？如果Tx=2TY情 UY UX 况又怎样？
y bd d 2.5cm L 2
y d 2 vy b v0
⑤
⑥
从题给的u-t图线可知，加于两板电压u的周期T0＝0.10 秒,u的最大值um＝100伏,因为uc<um 在一个周期T0内，只有开始的一段时间间隔△t内有电 子通过A、B板
uc t T0 um
⑦
因为电子打在记录纸上的最高点不止一个，根据 题中关于坐标原点与起始记录时刻的规定，第一个 最高点的x坐标为: x1＝（△t）S/T＝2厘米 ⑧ 第二个最高点的x坐标为: x2＝（△t＋T0）S/T＝12厘米 ⑨ 第三个最高点的x坐标为 x3＝［（△t＋2T０）S/T］s＝22厘米 由于记录筒的周长为20厘米，所以第三个最高点 已与第一个最高点重合，即电子打到记录纸上的最 高点只有两个，它们的x坐 标分别由⑧和⑨表示 （2）电子打到记录纸上 所形成的图线，如图（2） 所示。
（一个完整的正弦波、
两个完整的正弦波）
0
（图一）
t (图二)
分析带电粒子随电压变化其位置情况 Uy
t Ux
t
97年全国高考题：（12分）如图1所示，真空室中电 极K发出的电子（初速不计）经过U0＝1000伏的加速 电场后，由小孔S沿两水平金属板A、B间的中心线 射入。A、B板长l＝0.20米，相距d＝0.020米，加在 A、B两板间电压u随时间t变化的u-t图线如图2所示。 设A、B间的电场可看作是均匀的，且两板外无电场。
析与解
（１）设电子进入AB板时的初速度为v0
1 Leabharlann Baidu 则 eU 1 = mv 0 2
2eU1 解之 v0 = m
欲使所有电子都离开 AB板 ,则有 ymax eU0 l 2 d = ≤ 2 2mv0 d 2
上定量地画出电子打到记录纸
上的点形成的图线。
解:（1）计算电子打到记录纸上的最高点的坐标设ʋ0为电子沿A、
B板的中心线射入电场时的初速度,
则
1 2 mv0 eU 0 2
①
电子在中心线方向的运动为匀速运动，设电子穿过A、B板的 时间为t0 则 L＝ʋ0t0 ②
电子在垂直A、B板方向的运动为匀加速直线运动。对于恰能
U1 L +
v0
y1 y2 Y
S
示波管工作原理
加速电场中：由动能定理 偏转电场中： 水平方向:
L v0t1
qU1 1 2 mv0 2
d v0 vy L + S θ v0 y1 y2 Y
eE eU 2 U1 竖直方向:加速度 a m md 2 1 U L 1 2 2 偏转电场中位移： y1 at1 2 4U1d U 2eL U 2 SL y v t t 飞出偏转电场位移：2 y 2 mdU1 2 2U1d