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考点导练：示波管及其应用
1．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应带负电 B．极板X应带负电
C．极板Y应带正电 D．极板Y应带负电
2．示波管的结构如图（a）所示，偏转电极如右图（b）所示，两板间的距离为d、板长为L，在间加上电压U，让电荷量为e、质量为m的电子以速度v垂直电场进入偏转电极，不计电子的重力。则电子穿过偏转电极的过程中，下列说法正确的是（）
A．电子向极板偏转飞出 B．电子射出电场时的偏移量
C．射出电子的动能增加了eU D．U越大，电子通过极板的时间就越短
3．如图所示，是示波器的核心部件示波管的原理示意图。设电子枪的加速电压大小为，偏转电极Y和之间的电压为，X和之间的电压为，若和均为0，则电子会打在图中屏上的中心点。假设发射的电子都能打到荧光屏上，则下列说法正确的是（　　）
A．若要电子打在荧光屏上的区域②，则要求为正值，为负值
B．若，为一定值，则越大，电子打在荧光屏上的位置离中心点越远
C．若和不变，则越大，电子从发射到打到荧光屏上的时间越短
D．若和不变，则越大，偏转电极对电子做的功越多
4．某学生用示波器观察按正弦规律变化的电压图象时，他将衰减旋钮置于“”档，将旋钮置于第一档（10~100Hz），把同步极性选择开关置于“+”位置，调节扫描微调旋钮，在屏幕上出现了如图甲所示的正弦曲线，后来他又进行了两步调节，使图象变成如图乙所示的曲线，这两步调节可能是（　　）
A．将衰减调节旋钮换档并调节标有“↑↓”的竖直位移旋钮
B．将衰减调节旋钮换档并调节Y增益旋钮
C．调节扫描范围旋钮和调节Y增益旋钮
D．将同步极性选择开关置于“-”位置并调节Y增益旋钮
5．示波管是电子示波器的心脏。在示波管中，电子通过电子枪加速，进入偏转电极，然后射到荧光屏上。如图所示，电子从静止开始，经过电压为U0的加速电场加速并进入偏转电场，射出偏转电场后射到荧光屏上的动能为Ek。电子的电荷量为e，偏转电场中两板之间的距离与板长之比为k，电子重力不计。偏转电场中两板之间的电压为（　　）
A． B．
C． D．
6．如图所示是示波器的原理示意图，电子经电压为U1的加速电场加速后，进入电压为U2的偏转电场，离开偏转电场后打在荧光屏上的P点。P点与O点的距离叫偏转距离。要提高示波器的灵敏度（即单位偏转电压U2引起的偏转距离）。应采用下列办法中可行的是（　　）
A．提高加速电压 B．增加偏转极板a、b的长度
C．增大偏转极板与荧光屏的距离 D．减小偏转极板间的距离
7．示波器的核心部件是示波管，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。下列说法正确的是（　　）
A．如果仅在XX′之间加不变的电压（X正X′负），在荧光屏的正Y轴上将出现一个亮斑
B．如果仅在XX′之间加图乙所示的电压，在荧光屏上会看到X轴上一条水平的亮线
C．如果在XX′之间加不变的电压（X正X′负），在YY′之间加图丙所示的电压，在荧光屏上会看到一条与Y轴平行的竖直亮线（在Ⅱ、Ⅲ象限）
D．如果在XX′之间加图乙所示的电压，在YY′之间加图丙所示的电压，在荧光屏上看到的亮线是正弦曲线
8．如图所示的阴极射线管，无偏转电场时，电子束加速后打到荧屏中央形成亮斑．如果只逐渐增大M1M2之间的电势差，则（　　）
A．在荧屏上的亮斑向上移动 B．在荧屏上的亮斑向下移动
C．偏转电场对电子做的功增大 D．偏转电场的电场强度减小
9．在做“练习使用示波器”实验时，屏上显示出如图甲所示的波形，且亮度较弱，①要将波形亮度增强，应调节示波器面板上的________旋钮，②要将波形由甲图调成乙图，应调节示波器面板上的________旋钮。（上述两空均选填下表各旋钮前的字母代号）
A．辉度调节旋钮 G.水平位移旋钮
B．聚焦调节旋钮 H.扫描微调旋钮
C．辅助聚焦调节旋钮 I.衰减调节旋钮
D．竖直位移旋钮 J.扫描范围旋钮
E.Y增益调节旋钮 K.同步极性选择开关
F.X增益调节旋钮
10．如图所示为示波器面板，屏上显示的是一亮度很低、线条较粗且模糊不清的波形。
(1)若要增大显示波形的亮度，应调节__________旋钮。
(2)若要屏上波形线条变细且边缘清晰，应调节_________旋钮和_________旋钮。
(3)若要将波形曲线调至屏中央，应调节_________旋钮。
11．如图所示为一真空示波管，电子从灯丝K发出（初速度不计），经灯丝与A板间的加速电压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，电子经过电场后打在荧光屏上的P点。已知加速电压为U1，M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L1，板右端到荧光屏的距离为L2，电子的质量为m，电荷量为e。求：
（1）电子穿过A板时的速度大小；
（2）电子从偏转电场射出时的竖直侧移量；
（3）P点到O点的距离。
12．如图所示，真空室中电极K发出的电子（初速度不计）经过电势差为U1的加速电场加速后，沿两水平金属板C、D间的中心线射入两板间的偏转电场，电子离开偏转电极时速度方向与水平方向成45°，最后打在荧光屏上，已知电子的质量为m、电荷量为e，C、D极板长为l，D板的电势比C板的电势高，极板间距离为d，荧光屏距C、D右端的距离为．电子重力不计．求：
(1)电子通过偏转电场的时间t0；
(2)偏转电极C、D间的电压U2；
(3)电子到达荧光屏离O点的距离Y．
13．如图所示，abcd是一个正方形盒子．cd边的中点有一个小孔e.盒子中有沿ad方向的匀强电场．一个质量为m带电量为q的粒子从a处的小孔沿ab方向以初速度v0射入盒内，并恰好从e处的小孔射出．(忽略粒子重力)求：
(1)该带电粒子从e孔射出的速度大小．
(2)该过程中电场力对该带电粒子做的功．
(3)若正方形的边长为L，试求该电场的场强．
14．如图所示为一真空示波管，电子从灯丝K发出（初速度不计），经灯丝与A板间的加速电压加速，从A板中心孔沿中心线射出，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，电子经过电场后打在荧光屏上的P点。己知加速电压为，M、N两板间的电压为，两板间的距离为d，板长为，板右端到荧光屏的距离为，电子的质量为m，电荷量为e。（不计重力）求：
（1）电子进入偏转电场时的速度v0；
（2）电子从偏转电场射出时的侧移量y；
（3）P点到O点的距离Y；
（4）电子打到屏上P点的速度。
15．如图所示，竖直放置的平行金属板A、B，板间距离为L，板长为2L，A板内侧中央O处有一个体积不计的放射源，在纸面内向A板右方均匀地以等大的速率朝各个方向辐射正离子，离子质量m=8.0×10-26kg，离子电荷量q=8.0×10-19C，离子的速率v0=2.0×105m/s，不计极板边缘处及离子重力的影响，已知=，则：
(1)若UAB=0，则打到B板上的离了占总离了数的几分之几?
(2)若使所有离子都能打到B板，则UAB至少为多大?
(3)若打到B板的离子只占总离子数的以，则UBA是多大?
16．一种测定电子比荷的实验装置如图所示真空玻璃管内，阴极K发出的电子（可认为初速度为0）经阳极A与阴极K之间的高电压加速后，形成一细束电子流，以平行于平板电容器极板的速度从两极板C、D左端中点进入极板区域．若两极板C、D间无电压，电子将打在荧光屏上的O点若在两极板CD间施加偏转电压，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上的P点；若再在极板间施加一个方向垂直于纸面向外的匀强磁场，则电子又打在荧光屏上的O点．已知磁场的磁感应强度为B，极板间电压为U，极板的长度为l，C、D间的距离为d，极板区的中点M到荧光屏中点O的距离为L，P点到O点的距离为y．
（1）求电子进入偏转电场的速度v0．
（2）求电子的比荷．
参考答案
1．B
【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，X′带负电；同理电子向Y′方向偏转，则可知Y带负电，Y′带正电，故B正确，ACD错误；
故选B。
2．B
【解析】
A．由（b）图可知，Y为正极，则电场强度方向向下，故电子通过的过程中，受到的电场力向上，即电子向Y极偏转飞出电场，故A错误；
B．电子在偏转电场中做类平抛运动，则有
，，
联立解得，故B正确；
C．根据动能定理可知，电子动能的增加量为
因，故，所以，故C错误；
D．根据电子的方向做匀速直线运动，有
解得，即电子通过极板的时间与U无关，故D错误。
故选B。
3．A
【解析】
A．若要电子打在荧光屏上的区域②，则电子要向X′方向和Y方向偏转，则要求Y比Y′电势高，X′比X电势高，即U2为正值，U3为负值，选项A正确；
B．若，为一定值，则越大，则电子进入YY′的速度越大，经过YY′时的时间越短，则垂直于极板方向的偏转距离越小，即电子打在荧光屏上的位置离中心点越近，选项B错误；
C．电子在YY′和XX′中运动时，平行极板方向均做匀速运动，若U1不变，则电子进入YY′和XX′时的水平速度不变，则电子从发射到打到荧光屏上的时间不变，与U2大小无关，选项C错误；
D．若和不变，则越大，则电子进入YY′时的水平速度越大，电子在YY′中运动的时间越短，则在垂直极板方向的位移越小，则偏转电极YY′对电子做的功越少，选项D错误。
故选A。
4．D
【解析】
A．图线并没有上下移动，因此没有调节竖直位移旋钮，故A错误；
BC．两位置波形图相反，因此同步极性选择开关置于“-”位置，故BC错误；
D．图甲中被检测信号正半周期起步变为图乙中扫描由负半周期起步，可见同步极性选择开关由“+”位置变成“-”位置。图乙和图甲相比，竖直方向的幅度变大，所以一定顺时针方向调节了“Y增益”旋钮，故D正确。
故选D。
5．D
【解析】
设电子的质量为m，电子刚进入偏转电场时的速度大小为v0，对电子在加速电场中加速的过程，由动能定理有
设电子进入偏转电场后做类平抛运动的时间为t，偏转电场中两板之间的距离为d，两板之间的电压为U，有
电子在偏转电场中运动的加速度大小
电子射出偏转电场时沿垂直于板方向的分速度大小
电子射出偏转电场时的速度大小
因电子射出偏转电场后做匀速直线运动，故有
解得
故D正确，ABC错误。
故选D。
6．BCD
【解析】
设进入偏转电场时的速度为v0，偏转极板之间的距离为d，在电场中的偏转位移为h，偏转距离为h0，偏转电场的极板长度为L，偏转极板与荧光屏的距离L0，当越大时，说明灵敏度越高；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的位移为
，，
可得
在偏转极板与荧光屏的之间做匀速直线运动
，
则
即示波管的灵敏度为
所以要提高示波管的灵敏度可以增大L、L0，减小d和减小U1 ，
选择可行的，故选BCD。
7．BD
【解析】
A．如果仅在XX′之间加不变的电压（X正X′负），电子在两极间发生偏转，做类平抛运动，电子射出时沿垂直于板面的方向偏移为
电子离开电场的偏转角度为
则电子达到屏上距离中心的距离为
其中是极板到屏的垂直距离，即与U成正比，所加电压不变，电子的在光屏的位置不变，所以在荧光屏的正X轴上将出现一个亮斑，所以A错误；
B．如果仅在XX′之间加图乙所示的电压，所以电子只在X方向偏转，由图象可知，电压均匀增大，又与U成正比，所以亮点在X轴上均匀分布，所以在X轴上是一条水平的亮线，所以B正确；
C．如果在XX′之间加不变的电压（X正X′负），在YY′之间加图丙所示的电压，电子既要在X方向偏转，也要在Y方向偏转，由于XX′之间的电压不变，所以看到的也是一条平行与Y轴的亮线，在Ⅰ、Ⅳ象限，所以C错误；
D．如果在XX′之间加图乙所示的电压，在YY′之间加图丙所示的电压，电子既要在X方向偏转，也要在Y方向偏转，但在X轴方向均匀分布，所以看到的就是和图丙一样的正弦曲线，所以D正确。
故选BD。
8．AC
【解析】
电子束在偏转电场中做类平抛运动，运动的时间不发生变化，逐渐增大M1、M2之间的电势差，根据，则偏转电场的电场强度增大，D错误；根据W＝Uq，偏转电场对电子做的功增大，C正确；电子在偏转电场中所受的电场力向上，在荧光屏上的亮斑向上移动，A正确，B错误．
9．A D、E、F、G、K
【解析】
[1]若要增大波形的亮度，应调节辉度调节旋钮(A)
[2]若要将波形调至屏中央，应调节竖直位移(D)与水平位移调节旋钮(G)，若要使此波形横向展宽，应调节x增益旋钮(F)，若要使此波形波幅变大，应调节Y增益旋钮(E)，最后调节同步极性选择开关(K)
10．辉度调节旋钮 聚焦调节旋钮 辅助聚焦调节旋钮 竖直位移旋钮
【解析】
(1)[1]若要增大波形的亮度，应调节辉度调节旋钮。
(2)[2][3]若要波形变细且清晰，应调节聚焦调节旋钮和辅助聚焦调节旋钮。
(3)[4]若要将波形调至屏中央，应调节竖直位移与水平位移调节旋钮，示波器中的波形已经水平居中了，故只需要调节竖直位移旋钮。
11．（1）（2）（3）
【解析】
（1）粒子在加速电场中只有电场力做功，根据动能定理有：
得电子加速后的速度大小为

（2）电子进入偏转电场后，在电场力作用下做类平抛运动，令电子运动时间为t1，电子在水平方向做匀速直线运动故有：
v0t1=L1
在竖直方向电子做初速度为0的匀加速运动，已知偏电压为U2，极板间距为d，则电子在偏转电场中的加速度
所以电子在偏转电场方向上的侧位移

（3）由（2）分析知，电子离开偏转电场时在竖直方向的速度

电子离开偏转电场后做匀速直线运动，电子在水平方向的分速度
产生位移为L2，电子运动时间

电子在竖直方向产生位移

所以电子偏离O点的距离
12．（1） （2） （3）
【解析】
(1)电子在离开B板时的速度为v，根据动能定理可得：
得：
电子进入偏转电场水平方向做匀速直线运动，则有：
(2)电子在偏转电极中的加速度:
离开电场时竖直方向的速度：
离开电场轨迹如图所示：
电子的速度与水平方向的夹角：
解得：
(3)离开电场的侧向位移：
解得：
电子离开电场后，沿竖直方向的位移：
电子到达荧光屏离O点的距离：
【点睛】
本题考查带电粒子在电场中的运动，要注意明确带电粒子的运动可分加速和偏转两类，加速一般采用动能定理求解，而偏转采用的方法是运动的合成和分解．
13．（1） （2）
【解析】
(1)设粒子在e孔的竖直速度为vy.
则水平方向：l/2＝v0t
竖直方向：l＝·t 得：vy＝4v0ve＝＝v0
(2)由动能定理得：W电＝－＝8
(3)由W电＝Eq·l和W电＝8得：E＝.
本题考查带电粒子在电场中的偏转，在进入匀强电场后粒子只受电场力作用，做类平抛运动，水平方向匀速运动，竖直方向自由落体，由此可求得飞出e孔时竖直分速度和合速度大小，在偏转过程中由电场力做功等于动能变化量可求得电场力做功，由电场力做功W=qEd结合动能变化量可求得场强大小
14．（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】
（1）设电子经电压U1加速后的速度为v0，根据动能定理得：
①
解得
②
（2）电子进入偏转电场后，在电场力作用下做类平抛运动，令电子运动时间为t1，电子在水平方向做匀速直线运动故有
v0t1=L1 ③
在竖直方向电子做初速度为0的匀加速运动，已知偏电压为U2，极板间距为d，则电子在偏转电场中的加速度
④
所以电子在偏转电场方向上的侧位移
⑤
由②③④⑤解得电子从偏转电场射出时的侧移量
⑥
（3）由几何关系有
⑦
解得P点到O点的距离
⑧
（4）电子离开偏转电场时垂直于电场的方向的速度
⑨
电子离开偏转电场时沿电场方向的速度
⑩
离开偏转电场时的速度
?
电子离开偏转电场后做匀速直线运动，所以电子打到屏上P点的速度也就是离开偏转电场时的速度。
由②③④⑨⑩?式解得电子打到屏上P点的速度
15．(1)；(2)8000V；(3)960V
【解析】
(1)UAB=0，离子做匀速直线运动，O点与板两端连线的夹角：
打到B板上的离子占总离子数的比值:
(2)若平行于A板的离子能够打到B板，则所有离子都能打到B板，竖直方向
L=v0t
水平方向
代入数据解得
UAB=8000V
(3)设刚好能够打到B板边缘的离子速度方向与水平方向的夹角为θ，则
所以
竖直方向
水平方向
解得
UBA=960V
16．（1）．（2）．
【解析】
（1）加上磁场B后，荧光屏上的光点重新回到O点，可知电子受到电场力和洛伦兹力平衡，有：qE=qv0B，
又E=，
联立解得电子射入偏转电场的速度．
（2）电子在极板区域运行的时间，
在电场中的偏转位移，
电子离开极板区域时，沿垂直极板方向的末速度，
设电子离开极板区域后，电子到达光屏P点所需的时间为t2，
，
电子离开电场后再垂直极板方向的位移y2=vyt2，
P点离开O点的距离等于电子在垂直极板方向的总位移y=y1+y2，
联立解得．

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