第8章 静电场 章末提升创新应用(8)-【优化探究】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（粤教版 新教材 新高考）

章末提升创新应用(八) 授课提示：对应学生用书第230页 新教材粤教版物理必修第三册第二章第43页实践与拓展，查阅示波器说明书及相关资料，了解加在示波器X偏转板上的电压有何特点。下面我们简要介绍示波器偏转板上的电压特点。 示波器是一种常用的实验仪器，它常被用来显示电信号随时间变化的情况。示波器的基本原理是带电粒子在电场力的作用下加速和偏转，屏幕上的亮线是由电子束高速撞击荧光屏产生的，示波器的核心部件是示波管，它主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成。 当只在Y偏转板加电压时，荧光屏上的亮斑在竖直方向上发生偏移，这是由于电子束经过Y偏转板时受到竖直方向的电场力的作用；当只在X偏转板加电压时，荧光屏上的亮斑在水平方向上发生偏移，这是由于电子束经过X偏转板时受到水平方向的电场力的作用。如果加在Y偏转板上的电压是随时间按正弦规律作周期性变化的信号，并在X偏转板上加上适当的偏转电压，荧光屏上就会显示出一条正弦曲线。示波器在实际工作时，Y偏转板和X偏转板都加上电压，打在荧光屏上的亮斑既在竖直方向上发生偏移，也在水平方向上发生偏移，亮斑的运动是竖直和水平两个方向运动的合运动。 另外X偏转板加锯齿波电压。锯齿中的每一个齿实现一个横向扫描，纵向的Y偏转板就加被检测信号电压。如果不加横向扫描电压，只加纵向被检测信号电压，那么就看不清楚被检测电压是怎样在纵轴上变化的。如果加了横向锯齿波电压，就相当于把纵轴上的振动波形展开。 试题链接1　示波器是一种常见的电学仪器，可以在荧光屏上显示出被检测的电压随时间的变化情况。图1为示波器的原理结构图。当不加电压时，电子恰好打在荧光屏的正中心，在那里产生一个亮斑；当极板YY′间加高频偏转电压Uy、极板XX′间加高频偏转电压Ux，偏转电压随时间变化规律分别如图2所示时，荧光屏上所得的波形是图中的(　　) 解析：将电子的运动沿着XX′方向、YY′方向和初速度方向进行正交分解，沿初速度方向不受外力，做匀速直线运动；由于电极XX′加的是扫描电压，电极YY′之间所加的电压为信号电压，信号电压与扫描电压周期相同，所以荧光屏上会看到的图形是B，选项B正确。 答案：B 试题链接2　(多选)示波器的原理示意图如图所示，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)，下列办法中可行的是(　　) A．提高加速电压U1 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 解析：电子经加速电场后动能Ek＝eU1，加速后的速度v＝ ，经偏转电场的时间t＝，出偏转电场的偏转位移y＝at2＝××()2＝，设偏转极板与荧光屏的距离为L，则P点到O点的偏转距离Y＝y，所以此示波器的灵敏度为＝，可知要提高灵敏度可以降低加速电压，也可以增加偏转极板长度，增大偏转极板与荧光屏的距离，减小偏转极板间的距离，故A错误，B、C、D正确。 答案：BCD 试题链接3　示波器主要由电子枪中的加速电场、两水平放置的平行金属板中的偏转电场和竖直放置的荧光屏组成，如图所示。已知加速电场的电压为U1。两平行金属板的板长、板间距离均为d，荧光屏距两平行金属板右侧的距离也为d。电子枪发射质量为m、电荷量为－e的电子，从两平行金属板的中央穿过，打在荧光屏的中点O。不计电子在进入加速电场时的速度及电子重力。若两金属板间只存在竖直方向的匀强电场，两板间的偏转电压为U2，电子会打在荧光屏上某点，该点距O点距离为d。求U1和U2的比值。 解析：在电子加速过程中，由动能定理得 eU1＝mv02， 电子进入偏转电场区做类平抛运动，如图所示。 在此过程中，电子的水平位移d＝v0t， 电子的加速度a＝，偏转电场的场强E＝， 电子离开偏转电场时沿电场方向的位移y＝at2， 设电子离开偏转电场时速度的偏向角为θ，则 tan θ＝＝， 打在荧光屏上的亮点的位置距O点的距离Y＝y＋dtan θ， 由题意可知Y＝d， 由以上各式联立解得＝。 答案： 授课提示：对应学生用书第231页 一、静电除尘 1．(多选)如图所示，在玻璃管中心轴上安装一根直导线，玻璃管外绕有线圈，直导线的一端和线圈的一端分别跟感应圈的两放电柱相连。开始，感应圈未接通电源，点燃蚊香，让烟通过玻璃管冒出。当感应圈电源接通时，玻璃管中的导线和管外线圈间就会加上高电压，立即可以看到不再有烟从玻璃管中冒出来了。过一会儿还可以看到管壁吸附了一层烟尘，这是因为(　　) A．烟尘在高压电场作用下带上了负电 B．烟尘在高压电场作用下带上了正电 C．带负电的烟尘吸附在线圈上，因此看不到有烟冒出 D．带正电的烟尘吸附在直导线上，因此看不到有烟冒出 解析：烟尘在直导线和管外线圈形成的高压