《示波器原理》示波器原理

1单选题

图1为示波管的原理图，它由电子枪、荧光屏和两对相互垂直的偏转电极XX′、YY′组成，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．如果在电极YY′之间所加的电压按图2甲所示的规律变化，在电极XX′之间所加的电压按图2乙所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是(　　)

题目答案

答案解析

分析：

示波管是带电粒子在电场中加速和偏转的实际应用．偏转电极 YY'：使电子束竖直偏转(加信号电压)；XX'：使电子束水平偏转(加扫描电压)．

解答：

解：因为在电极XX′之间所加的电压保持不变，可知在X方向上的偏转位移保持不变，在Y方向上的电压随正弦规律变化，即Y方向上偏移在正负最大值之间变化，故

C正确，ABD错误

故选：C

点评：

此题考查对示波器原理的理解，关键明确电子的受力与电场的方向相反，通过分析电子的偏转方向分析其受力方向．要用运动的合成与分解的正交分解思想进行思考

2单选题

示波器是一种用来观察电信号的电子仪器，其核心部件是示波管，下图是示波管的原理图．示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空．电子从灯丝K发射出来(初速度可不计)，经电压为U_0的加速电场加速后，以垂直于偏转电场的方向先后进入偏转电极YY′、XX′．当偏转电极XX′、YY′上都不加电压时，电子束从电子枪射出后，沿直线运动，打在荧光屏的中心O点，在那里产生一个亮斑．若要荧光屏上的A点出现亮斑，则（　　）

电极X、Y接电源的正极，X′、Y′接电源的负极

电极X、Y′接电源的正极，X′、Y接电源的负极

电极X′、Y接电源的正极，X、Y′接电源的负极

电极X′、Y′接电源的正极，X、Y接电源的负极

题目答案

答案解析

分析：

电子在电场中受力方向雨电场强度的方向相反，根据电子在电场中的偏转即可判断极板的电性

解答：

解：要使电子达到A点，则电子在YY中应向下偏转，故Y′应接电源的正极，在XX′应向X偏转，故X应接电源的正极，故B正确；

故选：B

点评：

本题考查电子的偏转，要知道电子的受力与电场的方向相反，会分析两个方向上所加不同电压对应的不同偏转情况．

3单选题

示波器是一种电子仪器，可以用它观察电信号随时间变化的情况．示波器的核心部件示波管，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；若亮点很快移动，由于视觉暂留关系，能在荧光屏上看到一条亮线．若在XX′上加如图丙所示的扫描电压，在YY′上加如图丁所示的信号电压，则在示波管荧光屏上看到的图形是下图中的（　　）

题目答案

答案解析

分析：

示波管的YY′偏转电压上加的是待显示的信号电压，XX′偏转电极通常接入锯齿形电压，即扫描电压，当信号电压与扫描电压周期相同时，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内的稳定图象．

解答：

解：因甲图XX′偏转电极接入的是锯齿形电压，即扫描电压，且周期与YY′偏转电压上加的是待显示的信号电压相同，所以在荧光屏上得到的信号在一个周期内的稳定图象．则显示的图象与YY′所载入的图象形状是一样的，如图A所示．

故选：A．

点评：

本题关键要清楚示波管的工作原理，要用运动的合成与分解的正交分解思想进行思考．

4单选题

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：

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（　　）

①②

②③

②④

③④

题目答案

答案解析

分析：

电子枪发射出电子，要想让亮斑沿OY向上移动，要使电子在YY′中受到的电场力向上，可判断电场强度方向，分析出电势的高低．要想让亮斑移到荧光屏的左上方，用同样的方法分析电子在两个电场中所受的电场力方向，判断出电势高低．根据水平方向偏转距离与偏转电压的关系，即可分析所加电压的特点．根据竖直方向偏转距离与偏转电压的关系，分析要想在荧光屏上出现一条正弦曲线，水平方向和竖直方向所加电压的特点．

解答：

解：①电子枪发射出电子，要想让亮斑沿OY向上移动，电子在YY′中受到的电场力必须向上，板间场强必须向下，则需在偏转电极YY′上加电压，且Y比Y′电势高．故①错误；

②要想让亮斑移到荧光屏的左上方，电子在偏转电极XX′间受到的电场力指向X′、在YY′间受到的电场力指向Y，则需在偏转电极XX′、YY′上加电压，且X′比X电势高，Y比Y′电势高．故②错误；

③设加速电场的电压为U$_1$，偏转电场的电压为U$_2$，偏转电极的长度为L，板间距离为d，根据推论得知，偏转距离为y=$\frac {U$_2$L}{4U$_1$d}$，可见，偏转距离与偏转电压U$_2$成正比，由几何知识得知，电子在荧光屏偏转的距离也与偏转电压成正比，则偏转电极XX′上加上随时间作线性变化的电压时，电子在荧光屏偏转的距离与时间也是线性关系，形成一条亮线，若电压是周期性变化，就可以使电子在水平方向不断扫描．故③正确．

④由上分析知，电子在荧光屏偏转的距离与偏转电压成正比，则在偏转电极YY′上加按正弦规律变化的电压，电子在荧光屏偏转的距离按正弦规律变化，而在偏转电极XX′上加适当频率的扫描电压，水平方向电子不断从右向左匀速扫描，在荧光屏上出现一条正弦曲线．故④正确．

故选：D．

点评：

本题考查对示波器工作原理的理解，其基本原理是电场的加速和偏转，根据偏转距离与偏转电压的关系，分析荧光屏上光斑的变化

5单选题

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变化的情况．电子经电压u$_1$加速后进入偏转电场．下列关于所加竖直偏转电压u$_2$、水平偏转电压u$_3$与荧光屏上所得的图形的说法中不正确的是(　　)

如果只在u$_2$上加上甲图所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图(a)

如果只在u$_3$上加上乙图所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图(b)

如果同时在u$_2$和u$_3$上加上甲、乙所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图(c)

如果同时在u$_2$和u$_3$上加上甲、乙所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图(d)

题目答案

答案解析

分析：

据电子的偏向和偏转距离与所加电压的方向与大小关系，可分析所给各情况的荧光屏显示图形，如：水平向所加图示U$_3$电压可在电子在水平向全扫描，则荧光屏上显示的波形与竖直向的电压波形相同．

解答：

解：A、如果只在u$_2$上加上甲图所示的电压，电子只在竖直向偏转，且偏转距离不一，故在荧光屏上看到的图形为一竖直图线，如图(a)故A正确

B、如果只在u$_3$上加上乙图所示的电压，是子只在水平向偏转，且偏转距离不一，故则在荧光屏上看到的图形为一水平线段，如图(b)故B正确

C、如果同时在u$_2$和u$_3$上加上甲、乙所示的电压，在水平向为扫描，则在荧光屏上看到的图形如甲图形，故C错误

D、如果同时在u$_2$和u$_3$上加上甲、乙所示的电压，在水平向为扫描，则在荧光屏显示的与甲同波形，为图(d)，故D正确

因选不正确的故选：C．

点评：

考查示波器的显示特点，明确两个方向上电子的偏向和偏转距离与所加电压的方向与大小关系

6单选题

示波器是一种多功能电学仪器，可以在荧光屏上显示出被检测的电压波形．它的工作原理等效成下列情况：(如图甲所示)真空室中电极K发出电子(初速不计)，经过电压为U$_1$的加速电场后，由小孔S沿水平金属板A、B间的中心线射入板中．在两极板右侧且与极板右端相距D处有一个与两板中心线垂直的范围很大的荧光屏，中心线正好与屏上坐标原点相交，电子通过极板打到荧光屏上将出现亮点，若在A、B两板间加上如图乙所示的变化电压，则荧光屏上的亮点运动规律是（　　）

沿y轴方向做匀速运动

沿x轴方向做匀速运动

沿y轴方向做匀加速运动

沿x轴方向做匀加速运动

题目答案

答案解析

分析：

粒子进入偏转电场做类平抛运动，抓住沿电场方向做匀加速直线运动，垂直于电场方向做匀速直线运动，结合牛顿第二定律和运动学公式求出偏转位移与偏转电压的关系，从而进行判断．

解答：

解：粒子在沿电场方向上的加速度a=$\frac {qE}{m}$=$\frac {qU}{md}$，在偏转电场中运行的时间t=$\frac {L}{v}$

粒子在y方向上偏转，偏转位移y$_1$=$\frac {1}{2}$at_=$\frac {1}{2}$•$\frac {qU}{md}$$\frac {L}{v_0}$．

飞出偏转电场后，匀速直线运动，侧移y$_2$=v_y•$\frac {D}{v}$=$\frac {qU}{md}$$\frac {LD}{v_0}$

则打在荧光屏上偏离中心的距离Y=y$_1$+y$_2$=($\frac {qL}{2mdv_0}$+$\frac {qLD}{mdv_0}$)U

因为偏转电压与时间成正比，则Y与时间成正比，所以粒子沿y轴方向做匀速运动．故A正确，B、C、D错误．

故选A．

点评：

解决本题的关键知道粒子在沿电场方向和垂直电场方向上的运动规律，求出偏离荧光屏中心距离与偏转电压的关系，从而得出两点的运动规律．

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