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
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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3A BC 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
2、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,YY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
3、,它的工作原理可以等效成下列情况:如下图所示,真空室中电极K发出电子(初速度不计),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。金属板长为L,相距为d,当A、B间电压为U2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AU1变大,U2变大BU1变小,U2变大CU1变大,U2变小DU1变小,U2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
4、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Ad越大,灵敏度越高BL越大,灵敏度越高CU1越大,灵敏度越高DU2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d1.5 cm,两极间电场是均匀的,E1.8104 V/m,(E垂直于管轴),一个电子以v03107 m/s的初速度沿管轴射入,已知电
5、子质量m91031 kg,电荷量q1.61019 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
6、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=U0sint、所加扫描电压uxx=U0cost时,荧光屏上所显示的图案.【参考答案】B 设经过电压为U1的加速电场后,速度为v,在加速电场中,由动能定理得:mv2=eU1,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
7、:,由此可知,当U1变小,U2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)电子离开加速电场的速度为v0,有:电子偏转电场的加速度为电子偏转电场的运动时间电子偏转电场的偏向角为,解得:(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
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