微专题07：示波管工作原理 讲义 - 2026届高考物理一轮复习备考

微专题7：示波管工作原理导学案 【预习目标】 1．理解带电粒子在电场中的运动规律，并能分析解决加速和偏转方向的问题； 2．知道示波管的构造和基本原理。 【预习自测】 一：带电粒子的加速 两平行金属板相距为d，电势差为U，一电子质量为m，电荷量为e，从O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回，如图2所示，OA＝h，此电子具有的初动能是(　　) A． B．edUh C． D． 答案　D 方法一：根据动力学和运动学方法求解 (点评：动力学和运动学方法只适用于匀强电场) 方法二：根据动能定理求解 (点评：根据动能定理求解，过程简捷。不仅适用于匀强电场，同样适用于两金属板是其它形状，中间的电场不是匀强电场的情况) 二：带电粒子的偏转 如图所示，在真空中水平放置一对金属板Y和Y′，板间距离为d，在两板间加以电压U。现有一质量为m、电荷量为q的带电粒子以水平速度v0射入电场中，求： (1)带电粒子在电场中的运动及运动方程（提示：粒子的运动类似平抛运动。） (2)带电粒子飞过电场的时间 (3)带电粒子离开电场时偏转的侧位移 (4)带电粒子离开电场时的速度大小 (5)带电粒子离开电场时的偏角 (6)带电粒子射出偏转电场后打到荧光屏上的位移 三：示波管的原理 1．构造及作用 ①电子枪 ②偏转电极 YY＇ XX＇ ③荧光屏 2．原理 YY＇的作用： XX＇的作用： 当扫描电压和信号电压的周期相同时，荧光屏上将出现稳定的波形。 【总结反思】 ____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ 【典型例题】： 【例1】如图所示，电子在电势差为U1的电场中加速后，垂直进入电势差为U2的偏转电场，在满足电子能射出的条件下，下列四种情况中，一定能使电子的偏转角θ变大的是(　　) A．U1变大、U2变大 B．U1变小、U2变大 C．U1变大、U2变小 D．U1变小、U2变小 【例2】一电子在水平偏转电场中，射入时的速度v0＝3.0×107m/s。两极板的长度L＝6.0cm，相距d＝2cm，极板间的电压U＝200V。求电子射出电场时竖直偏移的距离y和偏转的角度φ。 　　　　 【当堂训练】 1．如图所示，在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压U。在板间靠近正极板附近有一带正电荷q的带电粒子，它在电场力作用下由静止开始从正极板向负极板运动，到达负极板的速度为多大？M N q U 2．质量为、电荷量为的带电粒子以初速沿垂直于电场的方向，进入长为、间距为、电压为的平行金属板间的匀强电场中，粒子将做匀变速曲线运动，如图所示，若不计粒子重力，则可求出如下相关量： U d l q v0 y （1）粒子穿越电场的时间： （2）粒子离开电场时的速度： （3）粒子离开电场时的侧移距离： （4）粒子离开电场时的偏角： （5）速度方向的反向延长线必过偏转电场的中点 【巩固练习】 1．图为示波管中电子枪的原理示意图，示波管内被抽成真空，A为发射热电子的阴极，K为接在高电势点的加速阳极，A、K间电压为U．电子离开阴极时的速度可以忽略，电子经加速后从K的小孔中射出时的速度大小为v．下面的说法中正确的是（ ） A．如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度变为2vU1 d L U2 q B．如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度变为 C．如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为 D．如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为 2．如图所示，从灯丝发出的电子经加速电场加速后，进入偏转电场。若加速电压为U1，偏转电压为U2，要使电子在电场中的偏转量y增大为原来的2倍，可供选用的方法有（　 ） A、使U1减小为原来的1/2 B、使U2增大为原来的2倍， C、使偏转电场极板的长度增大为原来的2倍 D、使偏转电场极板的距离减小为原来的1/2倍 3．如图所示的示波管，当两偏转电极XX′、YY′电压为零时，电子枪发射的电子经加速电场加速后会打在荧光屏上的正中间(图示坐标的O点，其中x轴与XX′电场的场强方向重合，x轴正方向垂直于纸面向里，y轴与YY′电场的场强方向重合)．若要电子打在图示坐标的第Ⅲ象限，则(　　) A．X、Y极接电源的正极，X′、Y′接电源的负极 B．X、Y′极接电源的正极，X′、Y接电源的负极 C．X′、Y极接电源的正极，X、Y′接电源的负极 D．X′、Y′极接电源的正极，X、Y接电源的负极 4．两平行金属板间的电压为U，两板间距为d，一质量为m，电量为q的带电粒子以初速度v0垂直于电场线方向进入匀强电场，离开电场时，偏转距离为d/2，那么带电粒子离开电场时的动能为____________（粒子重力不计）。 5．如图所示，由静止开始被电场（加速电压为）加速的带电粒子平行于两正对的平行金属板且从两板正中间射入。若金属板长为，板间距离为、两板间电压为，试讨论带电粒子能飞出两板间的条件和飞出两板间时的速度方向。 【参考答案】 例1. 答案　B 解析　设电子经加速电场后获得的速度为v0，由动能定理得qU1＝① 设偏转电场的极板长为L，则电子在偏转电场中运动时间t＝② 电子在偏转电场中受电场力作用获得的加速度a＝③ 电子射出偏转电场时，平行于电场线的速度vy＝at④ 由②③④得vy＝ 所以，tan θ＝＝ ①式代入上式得tan θ＝，所以B正确． 例2.解析：电子在竖直方向做匀加速运动，射出电场时竖直偏移的距离为 y＝at2＝＝0.36cm，离开电场时的偏转角φ为，tanφ＝＝U， 代入数值后得φ＝6.8º 【巩固练习】 1．D 2．A B D 3．D解析　若要使电子打在图示坐标的第Ⅲ象限，电子在x轴上向负方向偏转，则应使X′接正极，X接负极；电子在y轴上也向负方向偏转，则应使Y′接正极，Y接负极，所以选项D正确． 4．mv02+qU 5．分析：设带电粒子的质量为，电量为，经电压加速后速度为。 由动能定理有，。 带电粒子以初速度平行于两正对的平行金属板从两板正中间射入后，若能飞出偏转电场，在电场中运动时间为，则。 带电粒子在偏转电场中运动时的加速度。 带电粒子飞出偏转电场时的侧移的最大值为，则，所以。由上式可知，当两极板间电压时，带电粒子不可能飞出两金属板之间；当≤时，带电粒子可飞出两金属板之间。 在满足≤的条件下，设带电粒子飞出两金属板之间的侧移为，由上面的讨论可知。 带电粒子离开电场时沿电场方向的速度为，则。 设飞出两板间时的速度方向与水平方向夹角为。则。 - 4 - / 4 学科网（北京）股份有限公司 $$