11.8 示波器 专项训练 -2027届高考物理一轮复习100考点精练

**基本信息** 聚焦示波器原理，通过10道题构建"结构-运动-应用"逻辑链，融合科学推理与模型建构 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |示波器原理及应用|10题（选择6道计算4道）|定性判断极板带电/光斑位置、定量计算偏转量/灵敏度、图像综合分析|从电子枪加速（动能定理）到偏转电极作用（类平抛运动），延伸至电压信号与荧光屏图像的对应关系|

2027高考物理一轮复习100考点精练 第十一章 静电场 考点11.8 示波器 【考点精练】 1. （2026河南洛阳六校联考）如图所示，示波管由电子枪、竖直方向偏转电极YY’、水平方向偏转电极XX＇和荧光屏组成。电极YY＇、XX＇的长度均为l、间距均为d。若电子枪的加速电压为，XX＇极板间的电压为（X端接高电势），YY＇极板间的电压为零。电子刚离开金属丝时速度可视为零，从电子枪射出后沿示波管轴线OO＇方向（O＇在荧光屏正中央）进入偏转电极。电子电荷量为e，则电子（　　） A. 会打在荧光屏左上角形成光斑 B. 打在荧光屏上时的动能大小为 C. 打在荧光屏上的位置与的距离为 D. 打在荧光屏上时，速度方向与OO＇的夹角满足 【答案】D 【解析】根据题意可知，由于XX＇极板间的电压为（X端接为高电势），YY＇极板间的电压为零，则电子只是向左偏转，上下未发生偏转，则在水平轴线的左半段成光斑，故A错误； 根据题意可知，电子在加速电场中运动，电场力做功为 电子在偏转电场中运动，电场力做功 由动能定理可知，由于电子刚离开金属丝时速度可视为零，打在荧光屏上时动能大小为 故B错误； C．根据题意可知，电子在加速电场中运动，由动能定理有 电子在偏转电场中运动，则有 ，， 联立解得 即打在荧光屏上的位置与的距离为，故C错误； D．电子在偏转电场中运动，则有 ，， 解得 则速度方向与OO＇的夹角满足 故D正确。 2.（2025·宁夏银川模拟）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应带正电，极板Y应带正电 B.极板X'应带正电，极板Y'应带正电 C.极板X 应带正电， 极板Y应带负电 D.极板X'应带正电，极板Y'应带负电 答案 A 解析：　根据亮斑的位置可知电子在偏转电极间的电场中分别向X极和Y极偏转，所以电子在两个电场中受到静电力的方向应分别朝向X极和Y极，所以极板X和极板Y都应带正电。故选A。 3．（2026安徽蚌埠联考）图（ａ）为示波管的原理图。如果在电极 ＹＹ′之间加图（ｂ）所示的电压，在电极 ＸＸ′之间加 图（ｃ）所示的电压，则在荧光屏上会看到的图形是 【参考答案】A 【名师解析】在0~t时间内，UY为正值恒定，在t~2t时间内，UY为负值恒定，Ux如图（c）为扫描电压，所以在荧光屏上会看到的图形是为图A。 4. (20262广东湛江联考)示波管原理图如图甲所示。它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。如果在偏转电极XX′和YY′之间都没有加电压，电子束从电子枪射出后沿直线运动，打在荧光屏中心，产生一个亮斑如图乙所示。若板间电势差UXX′和UYY′随时间变化关系图像如丙、丁所示，则荧光屏上的图像可能为（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】UXX′和UYY′均为正值，电场强度方向由X指向X′，Y指向Y′，电子带负电，电场力方向与电场强度方向相反，所以分别向X，Y方向偏转，可知A正确。 5 .下图是示波管的示意图,从电子枪发出的电子通过两对偏转电极,如果偏转电极不加电压,则电子沿直线打在荧光屏的中心O,当在两对偏转电极上同时加上电压后,电子将偏离中心打在某个位置.现已标出偏转电极所加电压的正负极,从示波管的右侧来看,则电子会打在荧光屏上(　　) A.1位置　　 　B.2位置 　　 C.3位置　　　 D.4位置 【答案】B 【解析】电子通过竖直偏转电极向y轴正方向偏转，通过水平偏转电极沿x轴负方向偏转，所以从示波管的右侧来看,则电子会打在荧光屏上2位置，选项B正确。 6 （2026河南固始县期中）如图为示波管的结构示意图，低压电源给金属丝K供电，金属丝发出初速度可忽略的电子。金属丝与A板间的加速电压为U1，电子加速后，从A板中心孔沿中心线KO射出，M、N为平行于KO的带电金属板。且两板到KO的距离相等。电子自中心孔沿KO射入金属板形成的电场中发生偏转。已知两板间的距离为d，板长为L，电子的质量为m，电荷量为-e，不计电子所受的重力及它们之间的相互作用力。 (1)如果电子恰好从N板边缘射出偏转电极，求M、N两板之间的电压U2以及电子打到荧光屏上的动能； (2)若电子均能从偏转电极右侧打出，单位偏转电压引起的偏移量即，称为示波管的灵敏度。请推导出灵敏度的表达式。 解析：（1）在加速电场中有 解得 在偏转电场中，水平方向有 竖直方向有， 联立解得 由动能定理 解得电子离开偏转电场的动能为 离开偏转电场到打到荧光屏的过程中，电子匀速直线运动，没有外力做功，因此打到荧光屏上的动能为 （6分） （2）在加速电场中有 在偏转电场中，水平方向有 竖直方向有， 联立解得 则示波管的灵敏度为 （4分） 7. （2026浙江名校联盟）电子显微镜的某重要部件截面如图1所示，在真空玻璃管中装有阴极和带小孔的阳极，在、之间加大小为的加速电压。电容器两极板长为，板间距离为，电压为（板带正电）。如图以电容器右边界中点为坐标原点，在纸面内建立坐标系。已知阴极可持续产生初速度为零的电子，电子质量为，电量为e。电容器右边界和荧光屏间的空间内存在一平行于x轴方向的匀强磁场，调节匀强磁场的磁感应强度大小B和荧光屏到电容器右边界的距离L，可使从电容器右边界飞出的电子再次回到平面。不计电子的重力和相互作用力，且电子均能从电容器射出，不考虑相对论效应和电场磁场的边缘效应，电容器已屏蔽磁场。 （1）求电子进入电容器时的速度以及离开电容器时离点的距离； （2）若磁感应强度，求电子第一次回到平面时，沿方向前进的距离； （3）若在电容器两板间接入周期性交变电压，足够大。电子在电场中运动时间极短，可认为电场不变。若匀强磁场磁感应强度大小，过点垂直纸面向外建立轴，并沿方向观察荧光屏， ①当时，在图2中画出电子在荧光屏打出的光斑形状并求出光斑上离荧光屏中心最远点的距离； ②将从缓慢地增大到的过程中，求荧光屏上的发过光的区域面积。 【答案】（1） （2） （3）①，图见详解 ； ② 【解析】 （1）根据动能定理 得电子进入电容器时的速度 得离开电容器时离点的距离 （2）电子的运动可分解为沿轴线的匀速直线运动和垂直纸面的匀速圆周运动，每经过一个周期回到平面内 得 （3）①经过L的距离，所有从y轴不同位置出射的粒子均运动 因此所有粒子均回到平面，且沿方向前进的距离相同，轴坐标与从电场中出射时一致，处于同一条直线上。离中心最远点的距离即为 电子在荧光屏打出的光斑形状如上图。 ② 得 把代入上式得 ，即 所以荧光屏上的发过光的区域面积 8. 示波管的结构如图甲所示，在偏转电极XX’和YY’之间都没有加电压时，电子从电子枪逸出后（初速度为0），经加速电压加速沿直线运动，打在荧光屏中心O点，形成亮斑，圆形荧光屏上刻有水平轴x和竖直轴y，坐标原点为中心O点．偏转电极XX’和YY’沿轴线方向的长度和极板间的间距均为L，两电极的右边沿到荧光屏的距离近似相等，均为s，现在两偏转电极上分别加上如图乙随时间变化的电压、，已知电子的质量为m、电荷量为-e，不计电子间相互作用及重力，忽略极板边沿效应及电子经过极板时板间电压的变化，极板间视为匀强电场。 （1）若只加偏转电压，通过计算说明0到2内亮斑在荧光屏上做什么性质的运动； （2）当t=时，求荧光屏上亮斑的坐标（x，y）； （3）在图丙上画出0到2内荧光屏上亮斑的运动图像。 【解析】（1）设电子加速后速度为v，在偏转极板中运动的时间为t，偏转位移为x，电子加速，由动能定理e= 电子在XX’中偏转，L=vt，=，e 亮斑在荧光屏上坐标 =， 由图像得 =-+t 解得x=（-+t），即x与时间t成一次函数，所以亮斑做匀速运动。。 （2）当t=时，根据电压图像可得=-，=- 根据（1）同理可以得出坐标x=（-），y=（-） 即坐标为（- ，） （3）图像必须关于y轴对称且有两个周期。 9 示波器可以用来观察电信号随时间变化的情况，它的核心部件是示波管，其工作原理如下图所示，由电子枪、竖直方向偏转电极YY’、水平方向偏转电极XX’和荧光屏组成，管内抽成真空。电子枪加速电压为，极板XX’和YY’的水平长度均为l、间距均为d。电子刚离开金属丝的速度为零，从电子枪射出后沿两偏转电极板间区域的中轴线O’O方向进入偏转电极板，O为荧光屏中心，且O’O垂直于荧光屏。已知电子（速度极大）电荷量为，质量为，现仅在YY’之间加偏转电压（>0），即“Y正、Y’负”），所加偏转电压只在两极板YY’间正对区域内产生匀强电场。求： (1)电子刚进入偏转电极YY’时的速度； (2)若电子能够通过偏转电极YY’到达荧光屏，电子打在屏上时的动能； (3)在偏转电场中，单位电压引起的偏转距离（即）称为示波管的灵敏度，该值越大表示灵敏度越高，试求该示波管的灵敏度，并分析如何调整装置参数以提高装置的灵敏度； (4)若YY’间的电压如图丙所示，而XX’间加“X正、X’负”的恒定电压也为，所有电子均能穿出偏转电极且在偏转电场中运动时间极短，请在图丁中定性画出荧光屏上看到的图形。 【解析】（1）电子加速，由动能定理e= 解得 = （2） 电子离开偏转电极YY’后做匀速直线运动，因此电子打在荧光屏上时的动能就是离开偏转电极YY’时的动能。电子在偏转电极YY’间做类平抛运动， 水平方向匀速直线运动，t= 竖直方向做匀加速运动，则有e，=at 电子的动能==) 解得 =e(1+) （3）电子的偏转距离 y==，解得y= 示波管的灵敏度= 可知，若要提高灵敏度，可通过增大极板长度l，或减小极板间距d，或减小加速电压。 （4）电子在偏转电场中运动时间极短，即电子在极板中运动过程，可以近似认为极板之间电压不变。结合上述，电子在YY’极板之间的偏转距离y= 由于XX’间加“X正、X’负”的恒定电压也为，同理电子在XX’极板间的偏转距离x== 即电子在XX’极板间的偏转距离保持不变，最大值 = 在图丁中定性画出荧光屏上看到的图形，如图所示。 10 示波管的结构如图甲所示，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空，两对偏转电极XX΄、YY΄相互垂直。如图乙所示，荧光屏上有xoy直角坐标系，坐标原点位于荧光屏的中心，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。电子枪中的金属丝加热后可以逸出电子，电子经加速电极间的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，最终打在荧光屏上，产生一个亮斑。已知两对偏转电极极板都是边长为l的正方形金属板，每对电极的两个极板间距都为d，加速电极间电压为U0，电子的电荷量为e，质量为m。忽略电子刚离开金属丝时的速度，不计电子之间相互作用力及电子所受重力的影响。下列各情形中，电子均能打到荧光屏上。 （1）若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偏转极板，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v0。 （2）若在偏转电极YY΄之间加恒定电压U1，而偏转电极XX΄之间不加电压，已知电极YY΄的右端与荧光屏之间的距离为L1。求电子打在荧光屏上的位置坐标。 （3）若电极XX΄的右端与荧光屏之间的距离为L2，偏转电极XX΄之间加如图丙所示的扫描电压。当偏转电压发生变化时，可利用下述模型分析：由于被加速后电子的速度较大，它们都能从偏转极板右端穿出极板，且时间极短，此过程中可认为偏转极板间的电压不变。 （i）在偏转电极YY΄之间不加电压时，请说明电子打在荧光屏上，形成亮斑的位置随时间变化的关系； （ii）在偏转电极YY΄之间加电压时，请在图丁中定性画出在荧光屏上看到的图形。 【答案】（1）；（2）（0，）； （3）（i）；（ii） 【解析】（1）电子从静止出发到坐标原点，根据动能定理 解得 （2）电子在YY′极板间偏转，根据牛顿第二定律 电子在偏转电场中运动时间为t1，则 解得 电子离开偏转电场到打在荧光屏上，做匀速直线运动，运动时间为t2，则 解得 电子打在荧光屏上的位置到坐标原点的距离 电子打在荧光屏上的位置坐标为（0，） （3）（i）据图丙，得到XX′间电压随时间变化的关系式 类比（2）中结果，得到亮斑的位置坐标随时间变化的关系式 （ii）如图所示 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 2027高考物理一轮复习100考点精练 第十一章 静电场 考点11.8 示波器 【考点精练】 1. （2026河南洛阳六校联考）如图所示，示波管由电子枪、竖直方向偏转电极YY’、水平方向偏转电极XX＇和荧光屏组成。电极YY＇、XX＇的长度均为l、间距均为d。若电子枪的加速电压为，XX＇极板间的电压为（X端接高电势），YY＇极板间的电压为零。电子刚离开金属丝时速度可视为零，从电子枪射出后沿示波管轴线OO＇方向（O＇在荧光屏正中央）进入偏转电极。电子电荷量为e，则电子（　　） A. 会打在荧光屏左上角形成光斑 B. 打在荧光屏上时的动能大小为 C. 打在荧光屏上的位置与的距离为 D. 打在荧光屏上时，速度方向与OO＇的夹角满足 2.（2025·宁夏银川模拟）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应带正电，极板Y应带正电 B.极板X'应带正电，极板Y'应带正电 C.极板X 应带正电， 极板Y应带负电 D.极板X'应带正电，极板Y'应带负电 3．（2026安徽蚌埠联考）图（ａ）为示波管的原理图。如果在电极 ＹＹ′之间加图（ｂ）所示的电压，在电极 ＸＸ′之间加 图（ｃ）所示的电压，则在荧光屏上会看到的图形是 4. (20262广东湛江联考)示波管原理图如图甲所示。它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。如果在偏转电极XX′和YY′之间都没有加电压，电子束从电子枪射出后沿直线运动，打在荧光屏中心，产生一个亮斑如图乙所示。若板间电势差UXX′和UYY′随时间变化关系图像如丙、丁所示，则荧光屏上的图像可能为（ ） A. B. C. D. 5 .下图是示波管的示意图,从电子枪发出的电子通过两对偏转电极,如果偏转电极不加电压,则电子沿直线打在荧光屏的中心O,当在两对偏转电极上同时加上电压后,电子将偏离中心打在某个位置.现已标出偏转电极所加电压的正负极,从示波管的右侧来看,则电子会打在荧光屏上(　　) A.1位置　　 　B.2位置 　　 C.3位置　　　 D.4位置 6 （2026河南固始县期中）如图为示波管的结构示意图，低压电源给金属丝K供电，金属丝发出初速度可忽略的电子。金属丝与A板间的加速电压为U1，电子加速后，从A板中心孔沿中心线KO射出，M、N为平行于KO的带电金属板。且两板到KO的距离相等。电子自中心孔沿KO射入金属板形成的电场中发生偏转。已知两板间的距离为d，板长为L，电子的质量为m，电荷量为-e，不计电子所受的重力及它们之间的相互作用力。 (1)如果电子恰好从N板边缘射出偏转电极，求M、N两板之间的电压U2以及电子打到荧光屏上的动能； (2)若电子均能从偏转电极右侧打出，单位偏转电压引起的偏移量即，称为示波管的灵敏度。请推导出灵敏度的表达式。 7. （2026浙江名校联盟）电子显微镜的某重要部件截面如图1所示，在真空玻璃管中装有阴极和带小孔的阳极，在、之间加大小为的加速电压。电容器两极板长为，板间距离为，电压为（板带正电）。如图以电容器右边界中点为坐标原点，在纸面内建立坐标系。已知阴极可持续产生初速度为零的电子，电子质量为，电量为e。电容器右边界和荧光屏间的空间内存在一平行于x轴方向的匀强磁场，调节匀强磁场的磁感应强度大小B和荧光屏到电容器右边界的距离L，可使从电容器右边界飞出的电子再次回到平面。不计电子的重力和相互作用力，且电子均能从电容器射出，不考虑相对论效应和电场磁场的边缘效应，电容器已屏蔽磁场。 （1）求电子进入电容器时的速度以及离开电容器时离点的距离； （2）若磁感应强度，求电子第一次回到平面时，沿方向前进的距离； （3）若在电容器两板间接入周期性交变电压，足够大。电子在电场中运动时间极短，可认为电场不变。若匀强磁场磁感应强度大小，过点垂直纸面向外建立轴，并沿方向观察荧光屏， ①当时，在图2中画出电子在荧光屏打出的光斑形状并求出光斑上离荧光屏中心最远点的距离； ②将从缓慢地增大到的过程中，求荧光屏上的发过光的区域面积。 8. 示波管的结构如图甲所示，在偏转电极XX’和YY’之间都没有加电压时，电子从电子枪逸出后（初速度为0），经加速电压加速沿直线运动，打在荧光屏中心O点，形成亮斑，圆形荧光屏上刻有水平轴x和竖直轴y，坐标原点为中心O点．偏转电极XX’和YY’沿轴线方向的长度和极板间的间距均为L，两电极的右边沿到荧光屏的距离近似相等，均为s，现在两偏转电极上分别加上如图乙随时间变化的电压、，已知电子的质量为m、电荷量为-e，不计电子间相互作用及重力，忽略极板边沿效应及电子经过极板时板间电压的变化，极板间视为匀强电场。 （1）若只加偏转电压，通过计算说明0到2内亮斑在荧光屏上做什么性质的运动； （2）当t=时，求荧光屏上亮斑的坐标（x，y）； （3）在图丙上画出0到2内荧光屏上亮斑的运动图像。 9 示波器可以用来观察电信号随时间变化的情况，它的核心部件是示波管，其工作原理如下图所示，由电子枪、竖直方向偏转电极YY’、水平方向偏转电极XX’和荧光屏组成，管内抽成真空。电子枪加速电压为，极板XX’和YY’的水平长度均为l、间距均为d。电子刚离开金属丝的速度为零，从电子枪射出后沿两偏转电极板间区域的中轴线O’O方向进入偏转电极板，O为荧光屏中心，且O’O垂直于荧光屏。已知电子（速度极大）电荷量为，质量为，现仅在YY’之间加偏转电压（>0），即“Y正、Y’负”），所加偏转电压只在两极板YY’间正对区域内产生匀强电场。求： (1)电子刚进入偏转电极YY’时的速度； (2)若电子能够通过偏转电极YY’到达荧光屏，电子打在屏上时的动能； (3)在偏转电场中，单位电压引起的偏转距离（即）称为示波管的灵敏度，该值越大表示灵敏度越高，试求该示波管的灵敏度，并分析如何调整装置参数以提高装置的灵敏度； (4)若YY’间的电压如图丙所示，而XX’间加“X正、X’负”的恒定电压也为，所有电子均能穿出偏转电极且在偏转电场中运动时间极短，请在图丁中定性画出荧光屏上看到的图形。 10 示波管的结构如图甲所示，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空，两对偏转电极XX΄、YY΄相互垂直。如图乙所示，荧光屏上有xoy直角坐标系，坐标原点位于荧光屏的中心，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。电子枪中的金属丝加热后可以逸出电子，电子经加速电极间的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，最终打在荧光屏上，产生一个亮斑。已知两对偏转电极极板都是边长为l的正方形金属板，每对电极的两个极板间距都为d，加速电极间电压为U0，电子的电荷量为e，质量为m。忽略电子刚离开金属丝时的速度，不计电子之间相互作用力及电子所受重力的影响。下列各情形中，电子均能打到荧光屏上。 （1）若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偏转极板，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v0。 （2）若在偏转电极YY΄之间加恒定电压U1，而偏转电极XX΄之间不加电压，已知电极YY΄的右端与荧光屏之间的距离为L1。求电子打在荧光屏上的位置坐标。 （3）若电极XX΄的右端与荧光屏之间的距离为L2，偏转电极XX΄之间加如图丙所示的扫描电压。当偏转电压发生变化时，可利用下述模型分析：由于被加速后电子的速度较大，它们都能从偏转极板右端穿出极板，且时间极短，此过程中可认为偏转极板间的电压不变。 （i）在偏转电极YY΄之间不加电压时，请说明电子打在荧光屏上，形成亮斑的位置随时间变化的关系； （ii）在偏转电极YY΄之间加电压时，请在图丁中定性画出在荧光屏上看到的图形。 1 学科网（北京）股份有限公司 $