高考物理 100考点最新模拟题千题精练 专题1.31 示波器（电磁部分）（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc

专题1.31示波器
一．选择题
1．示波器是一种多功能电学仪器，由加速电场和偏转电场组成。如图所示，电子在电压为U1的电场中由静止开始加速，然后射入电压为U2的平行金属板间的电场中，入射方向与极板平行，在满足电子能射出平行电场区域的条件下，下述情况一定能使电子偏转角度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
【参考答案】B
【名师解析电子通过加速电场时有eU1＝eq\f(1,2)mv02，电子在偏转电场中，垂直于电场线的方向上做匀速直线运动，则运动时间t＝eq\f(l,v0)；平行于电场线的方向上做初速度为零的匀加速直线运动，加速度a＝eq\f(eU2,md)，末速度vy＝at＝eq\f(eU2l,mdv0)，偏转角tanθ＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(U2l,2U1d)，所以θ∝eq\f(U2,U1)，B正确。
2.（天津市河北区2015-2016学年度高三年级总复习质量检测（二）理科综合试卷物理部分）如图所示是示波器的原理示意图，电子经电压为的加速电场加速后，进入电压为的偏转电场，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（即单位偏转电压引起的偏转距离），应采用下列办法中可行的是

A．提高加速电压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
【参考答案】BCD
【名师解析】
电子经加速后动能为：Ek=eU1，加速后的速度为：v=，经偏转电场的时间为：t=，出偏转电场的偏转位移为：y=at2=××=，以此示波器的灵敏度为：=，可知要提高灵敏度一可以降低加速电压，故B正确，二可以增长偏转极板或减小偏转极板间的距离，故CD正确。
考点：带电粒子在匀强电场中的运动
【名师点睛】首先要明白示波器的灵敏度是怎么决定的，示波器的灵敏度是有其能接受的信号范围决定的，范围越大代表灵敏度越高，故本题实质就是有哪些方法可以提高偏转量．写出偏转量的表达式，依据相关量，可以判定选项。
二．计算题
1．（9分）．（2018北京海淀期末）示波器的核心部件是示波管，其内部抽成真空，图17是它内部结构的简化原理图。它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成。炽热的金属丝可以连续发射电子，电子质量为m，电荷量为e。发射出的电子由静止经电压U1加速后，从金属板的小孔O射出，沿OO′进入偏转电场，经偏转电场后打在荧光屏上。偏转电场是由两个平行的相同金属极板M、N组成，已知极板的长度为l，两板间的距离为d，极板间电压为U2，偏转电场极板的右端到荧光屏的距离为L。不计电子受到的重力和电子之间的相互作用。
（1）求电子从小孔O穿出时的速度大小v0；
（2）求电子离开偏转电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y；
（3）若将极板M、N间所加的直流电压U2改为交变电压u=Umsint，电子穿过偏转电场的时间远小于交流电的周期T，且电子能全部打到荧光屏上，求电子打在荧光屏内范围的长度s。

【名师解析】
由动能定理，解得
（2）电子进入偏转电场，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，设电子在偏转电场中运动的时间为t
水平方向：………
竖直方向：,F=Ee,……
联立解得：y…
（3）当交变电压为最大值Um时，设电子离开交变电场时沿y轴上的速度为，最大侧移量为ym；离开偏转电场后到达荧光屏的时间为t1，在这段时间内的侧移量为y1
则ym=，vym=amt=,,=……………1分
设电子打在荧光屏内范围的长度为s，则s=2(ym+y1)=(l+2L)…………………1分
说明：对第3问若直接用，没推导过程，即使结果正确，也要减1分。
2.（2017洛阳一模）示波器的主要结构可简化为：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。若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。

【答案】
【名师解析】

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：tanθ==
打在荧光屏上的亮点的位置距O点的距离：Y=y+dta