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实际应用：一、示波管

一、示波管原理及结构示意图

试题积累

1、(海淀期末08)18．（8分）图18为示波管的示意图，竖直偏转电极的极板长l ＝4.0 cm ，两板间距离d ＝1.0 cm ，极板右端与荧光屏的距离L ＝18 cm 。由阴极发出的电子经电场加速后，以v=1.6×107 m ／s 的速度沿中心线进入竖直偏转电

场。若电子由阴极逸出时的初速度、电子所受重力及电子之间的相互作用力均可忽略不计，已知电子的电荷量e ＝1.6×10-19 C ，质量m ＝0.91×10-30 kg 。（1）求加速电压U 0的大小；

（2）要使电子束不打在偏转电极的极板上，求加在竖直偏转电极上的电压应满足的条件；

（3）在竖直偏转电极上加u ＝40 sin100πt （V ）的交变电压，求电子打在荧光屏上亮线的长度。

2、（08上海）如图所示为研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图。在Oxy 平面的ABCD 区域内，存在两个大小均为E 的匀强电场I 和II ，两电场的边界均是边长为L 的正方形（不计粒子所受重力）。

（1）在该区域AB 边的中点处由静止释放电子，求电子离开ABCD 区域的位置；

（2）在电场I 区域内适当位置由静止释放电子，电子恰能从ABCD 区域左下角D 处离开，求所有释放点的位置；

（3）若将左侧电场II 整体水平向右移动L

n （n ≥1），仍使电子从ABCD 区域左下角D 处离开（D 不随电场

移动），在电场I 区域内由静止释放电子的所有位置。

图18

3、（08崇文一模）．示波器是一种电子仪器，用它来观察电信号随时间变化的情况。示波器的核心部件是示波管，由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，其原理图如图甲所示，图乙是从右向左看到的荧光屏的平面图。在偏转电极XX ’、YY ’上都不加电压时，电子束将打在荧光屏的中心点。下列有关运用偏转电场实现对电子束的控制的方法 D

①让亮斑沿OY 向上移动，在偏转电极YY ’加电压，且Y’比Y 电势高

②让亮斑移到荧光屏的左上方，在偏转电极XX ’、YY ’ 加电压，且X 比X ’ 电势高、Y 比Y’电势高 ③让荧光屏上出现一条水平亮线，只在偏转电极XX ’上加特定的周期性变化的电压（扫描电压）

④让荧光屏上出现正弦曲线，在偏转电极XX ’上加适当频率的扫描电压、在偏转电极YY ’ 上加按正弦规律变化的电压

以上说法中正确的是

A ．①②

B ．②③

C ．②④

D ．③④

4、(西城07.1)16．下图是示波管的原理图。它由电子枪、偏转电极（XX ′和YY ′）、荧光屏组成。管内抽成真空。给电子枪通电后，如果在偏转电极XX ′和YY ′上都没有加电压，电子束将打在荧光屏的中心O 点，在那里产生一个亮斑。下列说法正确的是

A ．要想让亮斑沿OY 向上移动，需在偏转电极YY ′上加电压，且Y ′比Y 电势高

B ．要想让亮斑移到荧光屏的右上方，需在偏转电极XX ′、YY ′上加电压，且X 比X ′电势高、Y 比Y ′电势高

C ．要想在荧光屏上出现一条水平亮线，需在偏转电极XX ′上加特定的周期性变化的电压（扫描电压）

D ．要想在荧光屏上出现一条正弦曲线，需在偏转电极XX ′上加适当频率的扫描电压、在偏转电极YY ′上加按正弦规律变化的电压 5．（2010西城一摸18分）图1是示波管的原理图，它由电子枪、荧光屏和两对相互垂直的偏转电极XX ?、YY ?

组成。偏转电极的极板都是边长为l 的正方形金属板，每对电极的两个极板间距都为d 。电极YY ?的右端与荧光屏之间的距离为L 。这些部件处在同一个真空管中。电子枪中的金属丝加热后可以逸出电子，电子经加速电极间电场加速后进入偏转电极间，两对偏转电极分别使电子在两个相互垂直的方向发生偏转。荧光屏上有xoy 直角坐标系，x 轴与电极XX ?的金属板垂直（其正方向由X ?指向X ），y 轴与电极YY ?的金属板垂直（其

正方向由Y?指向Y）。已知电子的电量为e，质量为m。可忽略电子刚离开金属丝时的速度，并不计电子之间相互作用力及电子所受重力的影响。

（1）若加速电极的电压为U0，两个偏转电极都不加电压时，电子束将沿直线运动，且电子运动的轨迹平行每块金属板，并最终打在xoy坐标系的坐标原点。求电子到达坐标原点前瞬间速度的大小；

（2）若再在偏转电极YY?之间加恒定电压U1，而偏转电极XX?之间不加电压，

求电子打在荧光屏上的位置与坐标原点之间的距离；

（3）（i）若偏转电极XX?之间的电压变化规律如图2所示，YY?之间的电压变化规律如图3所示。由于电子的速度较大，它们都能从偏转极板右端穿出极板，且此过程中可认为偏转极板间的电压不变。请在图

4中定性画出在荧光屏上看到的图形；

（ii）要增大屏幕上图形在y方向的峰值，若只改变加速电极的电压U0、YY?之间电压的峰值U y、电极

XX?之间电压的峰值U x三个量中的一个，请说出如何改变这个物理量才能达到目的。

6．（2010海淀零模18分）打印机是办公的常用工具，喷墨打印机是其中的一种。图11是喷墨打印机的工作原理简化图。其中墨盒可以喷出半径约为10-5m的墨汁微滴，大量的墨汁微滴经过

带电室时被带上负电荷，成为带电微粒。墨汁微滴所带电荷量的多少由计算机的

输入信号按照文字的排列规律进行控制。带电后的微滴以一定的初速度进入由两

块平行带电金属板形成的偏转电场中，微滴经过电场的作用发生偏转后打在纸面

上，显示出字体。若某种喷墨打印机的偏转电场极板长度为l，两板间的距离为d，

偏转电场极板的右端距纸面的距离为b，某个带电微滴的质量为m，沿两板间的中心线以初速度v0进入偏转电场。偏转电场两极板间电压为U。该微滴离开电场时的速度大小为v，不计微滴受到的重力和空气阻力影响，忽略电场边沿处场强的不均匀性。

（1）该该带电微滴所带的电荷量q；

（2）该该带电微滴到达纸面时偏离原入射方向的距离y；

（3）在微滴的质量和所带电荷量以及进入电场的初速度均一定的条件下，分析决定打印在纸上字体大小的因素有哪些？若要使纸上的字体高度放大，可以采取的措施是什么？

二、电视机显像管原理及结构示意图

U -U

图1

加速电极

纸

图11

和示波管不同，显像管屏幕更大，需要电子偏转程度大，所以它不用电偏转，而采取磁偏转。使电子束偏转的磁场由一对线圈产生。

试题积累

1、（07海淀一模）显像管是电视机的重要部件，在生产显像管的阴极时，需要用到去离子水。如果去离子

水的质量不好，会导致阴极材料中含有较多的SO 42－

离子，用这样的阴极材料制作显像管，将造成电视机的画面质量变差。

显像管的简要工作原理如图13所示：阴极K 发出的电子（初速度可忽略不计）经电压为U 的高压加速电场加速后，沿直线PQ 进入半径为r 的圆形

匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面，圆形磁场区域的圆心O 在PQ 直线上，

荧光屏M 与PQ 垂直，整个装置处于真空中。若圆形磁场区域内的磁感应强度的大小或方向发生变化，都将使电子束产生不同的偏转，电子束便可打在

荧光屏M 的不同位置上，使荧光屏发光而形成图象，其中Q 点为荧光屏的中

心。不计电子和SO 42－

离子所受的重力及它们之间的相互作用力。（1）已知电子的电量为e ，质量为m e ，求电子射出加速电场时的速度大小；

（2）在圆形磁场区域内匀强磁场的磁感应强度大小为B 时，电子离开磁场时的偏转角大小为θ（即出射方向与入射方向所夹的锐角，且θ未知），请推导tan

的表达式；（3）若由于去离子水的质量不好，导致阴极材料中含有较多的SO 42－

离子，使得阴极在发出电子的同时还

发出一定量的SO 42－离子，SO 42－

离子打在荧光屏上，屏上将出现暗斑，称为离子斑。请根据下面所给出的数据，

通过计算说明这样的离子斑将主要集中在荧光屏上的哪一部位。（电子的质量m e =9.1×10-31kg ， SO 42－

离子的质量m so =1.6×10-25kg ） 2、（07宣武二模）普通电视机的显像管中，扫描显像主要是利用磁场对高速电子术的偏转来实现的，其扫描原理如图甲所示：在圆形区域内的偏转磁场方向垂直于纸面，当不加磁场时，电子束将通过O 点而打在屏幕的中心M 点。为了使屏幕上出现一条以M 点为中点的的亮线PQ ，那么，偏转磁场的磁感应强度B 随时间变化的规律应是图乙中的B

3、（2002年全国高考理科综合试题）电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的.电子束经过电压为U 的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图2—9—10所示.磁场方向垂直于圆面.磁场区的中心为O ，半径为r .当不加磁场时，电子束将通过O 点而打到屏幕的中心M 点.为了让电子束射到屏幕边缘P ，需要加磁场，使

电子束偏转一已知角度θ，此时磁场的磁感应强度B 应为多少

图13

高中物理教案《示波管的原理及应用》资料

１、示波管的原理构造图 .,,屏的时间也很短电子从偏转电极到荧光很小很大0 0v l v ２、成像原理 ⑴两偏转电极间均不加电场．电子打在何处？荧光屏上显示什么图象？ ⑵若只在偏转电极ＹＹ＇上加电压．若加恒定电压Ｕ，电子如何偏转？荧光屏上显示什么图象？偏转距离y ＇如何计算？

若得到一个完整的正弦图象呢？两个完整的呢？拓展思考: 1)如何得到电子计算机中矩形脉冲? 2)如何得到示波器中的锯齿波形? 巩固练习 1、喷墨打印机的结构简图如下图所示，其中墨盒可以发出墨汁微滴，其半径约为10－5m，此微滴经过带电室时被带上负电，带电的多少由计算机按字体笔画高低位置输入信号加以控制．带电后的微滴以一定的初速度进入偏转电场，带电微滴经过偏转电场发生偏转后，打到纸上，显示出字体．无信号输入时，墨汁微滴不带电，径直通过偏转板而注入回流槽流回墨盒．

第五节 ◆示波管原理及应用(二)

第一章静电场第五节◆示波管原理及应用（二）【课程目标】了解阴极射线管的构造，知道电子在阴极射线管中运动的三个阶段：加速、偏转和匀速直线运动。学习目标： 1、了解阴极射线管的构造；能够运用电势差和电场强度的关系解决带电粒子在电场中的加速和偏转． 2、通过对带电粒子在电场中的加速和偏转的探究，培养学生的分析、解决问题的能力． 3、从不同角度认识电场、分析寻找物理量之间的内在联系，培养学生对科学的探究精神，体会自然科学探究中的逻辑美．重、难点:带电粒子在电场中的运动课前预习案一、示波管的原理 1、构造示波管是示波器的核心部件，外部是是一个抽成真空的玻璃壳，内部主要由（发射电子的灯丝、加速电极组成）、（由一对X偏转电极板和一对Y偏转电极板组成）和组成，如图所示 2．原理 (1)电子在电场中的加速：脱离阴极的电子，在作用下加速，阴极和阳极之间的电压越高，电子获得的速度． (2)电子在匀强电场中的偏转：电子进人偏转极板之间时，在初速度v0方向上做运动，电场力与电子的初速度v0方向垂直，此时电子做运动． (3)电子飞出平行金属板后的运动：当电子飞出偏转电场后，不再受的作用，因此它保持偏转角度，做运动．二、平抛运动知识 1、平抛运动（1）运动特点：a、只受；b、初速度与重力；平抛运动是一个曲线运动；在任意相等时间内速度变化。（2）平抛运动的处理方法：平抛运动可分解为水平方向的和竖直方向的。

水平方向和竖直方向的两个分运动既具有独立性，又具有等时性．（3）平抛运动的规律：水平方向a x= ，v x= ，x= 。竖直方向a y= ，v y= ，y= 。 2、类平抛运动 1．初始条件：有初速度v0 2．受力特点：物体受到的恒力与v0 。 3．运动特点：沿v0方向作，在垂直v0方向作初速度为零的。我的疑问：请将预习中不能解决的问题写在方框内课内探究案探究点一：带电粒子在电场中的加速问题1、如图，在真空中有一对平行金属板，接上电压为U的电池组，在它们之间建立方向水平向右的匀强电场。有一个带电量为+q，质量为m的带电粒子（重力不计）穿过正极板上的小孔以v0的速度进入电场，在电场中被加速，到达负极板时从负极板上正对的小孔穿出。设穿出时速度大小为v，v是多大呢？思考：若将上图中电池组的正负极调换，则两极板间匀强电场的场强方向变为水平向左，带电量为+q，质量为m 的带电粒子，以初速度v0，穿过左极板的小孔进入电场，情况又如何呢？针对训练1、如图M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板。质量为m、电量为-q的带电粒子，以初速v0由小孔进入电场，当M，N间电压为U时，粒子刚好能到达N极，如果要使这个带电粒子能到达M，N两板间距的1/2处返回，则下述措施能满足要求的是（） A、使初速度减为原来的1/2 B、使M，N间电压加倍 C、使M，N间电压提高到原来的4倍 D、使初速度和M，N间电压都减为原来的1/2

电子示波管的原理和使用

示波器的使用示波器是一种用途广泛的电子测量仪器，用它能直接观察电信号的波形，也能测定电压信号的幅度、周期和频率等参数。用双踪示波器还可以测量两个信号之间的时间差或相位差。凡是能转化为电压信号的电学量和非电学量都可以用示波器来观测。借助示波器我们可以直观地“看到”电路各点的状态。示波器的扫描方式是一个可以看到波形的“电压表”；Ｘ－Ｙ方式可以观察两个电子信号的垂直方向的合成，因此示波器是电子工作者的重要工具。一. 实验目的 1. 了解示波器的原理。 2. 学会使用示波器的扫描应用和Ｘ－Ｙ方式应用。二. 实验仪器示波器、信号源、甲电池等三. 实验原理电子示波器（简称示波器）是一种能将随时间变化的电压信号直观的显示在荧光屏上的仪器。示波器由示波管、Y 轴系统、X 轴系统等组成。图3-23-1是示波器的原理框图。（１）示波器的聚焦和偏转原理示波器中用于显示波形的真空玻璃管叫阴极射线管，简称示波管。如图3-23-2所示。示波管的正面是一个涂有荧光物质的园形屏，当管中的高速运动电子打上去时，就会发出荧光。一般的示波器都是热阴极：阴极由灯丝通电后加热后，阴极上的电子由于热运动而脱离出阴极，称为热激发。由于示波器中的第二阳极电压比阴极高上千伏特。因此，电子被加速后轰击到荧光屏上，使该处的荧光物质发光。 1. 辉度设电子由阴极热激发时的速度为V 0 ,电子到达第二阴极的速度为V 2 ,阴极和阳极之间的电压为U 2 ,则有： 1212202mV mV eU -= 式中m 是电子的质量，且V 0<

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电子示波管的原理和使用