知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．示波器是一种多功能电学仪器，可以在荧光屏上显示出被检测的电压波形．示波管是示波器的核心部分，它主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，其简化图如图甲所示．电子枪释放电子并使电子加速后从小孔A射出，偏转系统使电子束发生偏转，电子束打在荧光屏形成光迹．这三部分均封装于真空玻璃壳中．已知电子的电荷量为e，质量为m，电子所受重力及电子之间的相互作用力均可忽略不计，不考虑相对论效应．
（1）闭合开关S，电子枪中的灯丝K发热后逸出电子，电子逸出的初速度可忽略不计．经过阴极K和阳极A之间电压为U₀的电场加速后，电子从阳极板A上的小孔中射出，求电子射出时的速度v₀是多大？
（2）电子被U₀的电场加速后进入偏转系统，若只考虑电子沿Y（竖直）方向的偏转情况，偏转系统可以简化为如图乙所示的偏转电场．偏转电极的极板长为L₁，两板间距离为d，极板右端与荧光屏的距离为L₂，当在偏转电极上加如图丙所示的正弦交变电压时（所有电子均能从极板中射出，且电子穿过极板的时间极短，约10^-9s），求电子打在荧光屏上产生的亮线的最大长度；
（3）若在偏转电极XXˊ上加如图丁所示的电压，在偏转电极YYˊ上加如图丙所示的电压时，荧光屏上显示出如图戊所示的图形，此时XXˊ上所加电压的周期是多少？
若在两个偏转电极上均加上u=Asin（ωt+φ）或u=Acos（ωt+φ）（φ取各种不同值）交变电压时，荧光屏上将显示出各种各样的图形，这些图形称为李萨茹图形．若在偏转电极YYˊ上加如图丙所示的电压，在偏转电极XXˊ上加如图己所示的电压时，请你尝试画出荧光屏上将会出现的图形（画在答题纸上的方格图内）．

难度：中等

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2．示波管的内部结构如图甲所示．如果在偏转电极XX′、YY′之间都没有加电压，电子束将打在荧光屏的中心．

（1）若XX′加电压（ii），且X板电势高，YY′没有加电压，请在图丙中画出荧光屏上显示的波形；
（2）若XX′和YY′分别加电压（i）和（ii），请在图丁中画出荧光屏上显示的波形．

难度：较难

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3．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=2500V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M、N两板间的电压为U₂=200V，两板间的距离为d=2cm，板长为L₁=6.0cm，电子的质量为m=0.9×10^-31kg，电荷量为e=1.6×10^-19C，不计电子受到的重力及它们之间的相互作用力．
（1）求电子穿过A板时速度v₀的大小；
（2）电子从偏转电场射出时的侧移量y．

难度：中等

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4．（2015秋•德州校级月考）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．
（1）求电子穿过A板时速度的大小v₀；
（2）求电子从偏转电场射出时的侧移量y；
（3）若要使电子打在荧光屏上P点的上方，应使M、N两板间的电压U₂增大还是减小？

难度：中等

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5．（2015秋•济南校级期中）如图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U₂，两极间的距离为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．
（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y；
（3）若要电子打到荧光屏上P点的上方，可采取哪些措施？（至少两项）

难度：较难

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6．如图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垂直射入MN间的偏转电场，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，然后打在垂直于O₁O₂放置的荧光屏上的P₂点．已知偏转电场极板MN间的距离为d，极板长度为L，极板的右端与荧光屏之间的距离为L′，电子的质量为m，电量为e，电子离开灯丝时的初速度可忽略不计．
（1）求电子通过O₁点的速度大小v₁；
（2）求电子通过P₁点时偏离其通过O₁点时运动方向的距离大小；
（3）若P₂点与O₁O₂延长线间的距离称为偏转距离Y，单位偏转电压引起的偏转距离（即
Y
U2
）称为示波器的灵敏度．求该示波器的灵敏度．

难度：中等

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7．示波器是一种用来观察电信号的电子仪器，其核心部件是示波管，如图1所示是示波管的原理图．示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空．电子从灯丝K发射出来（初速度可不计），经电压为U₀的加速电场加速后，以垂直于偏转电场的方向先后进入偏转电极YY′、XX′．当偏转电极XX′、YY′上都不加电压时，电子束从电子枪射出后，沿直线运动，打在荧光屏的中心O点，在那里产生一个亮斑．

（1）只在偏转电极YY′上加不变的电压U₁，电子束能打在荧光屏上产生一个亮斑．已知偏转电极YY′的极板长为L，板间的距离为d，YY′间的电场可看做匀强电场．电子的电荷量为e，质量为m，不计电子的重力以及电子间的相互作用力．求电子刚飞出YY′间电场时垂直于极板方向偏移的距离．
（2）只在偏转电极YY′上加u=U₁sinωt的交流电压，试在图2中画出荧光屏上的图形．
（3）在YY′上加如图3所示的正弦交流电压，同时在XX′上加如图4所示的周期性变化的电压，假设U_XX′=-U₂ 和U_XX′=U₂时，电子束分别打在荧光屏上的A、B两点，试在图5中画出荧光屏上的图形．

难度：中等

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8．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，求：
（1）电子穿过A板时速度V₀的大小；
（2）电子从偏转电场射出时的侧移量y；
（3）要使电子能从偏转电场飞出，偏转电场极板上最大电压U₂′多大？

难度：较难

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9．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板中心孔沿中心线进入两平行金属板M、N形成的匀强电场中，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）电子离开匀强电场时的速度与进入时速度间的夹角．
（2）P点到屏上位置偏离屏中心O点的距离．

难度：较难

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10．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，电子经过偏转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v₀大小；
（2）电子从偏转电场射出时沿电场方向的侧移量y₁；
（3）电子打在荧光屏上P点时的动能E_K和速度方向与中心线KO夹角的正切值tanθ；
（4）电子经过偏转电场后打在荧光屏上P点到荧光屏中心O点的距离Y以及所用时间t₂．

难度：较难

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