《电视机显像管的工作原理》电视机显像管的工作原理

1单选题

如图所示是电视机的显像管的结构示意图，荧光屏平面位于坐标平面xOz，y轴是显像管的纵轴线．位于显像管尾部的灯丝被电流加热后会有电子逸出，这些电子在加速电压的作用下以很高的速度沿y轴向其正方向射出，构成了显像管的“电子枪”．如果没有其它力的作用，从电子枪发射出的高速电子将做匀速直线运动打到坐标原点O，使荧光屏的正中间出现一个亮点．当在显像管的管颈处的较小区域(图中B部分)加沿z轴方向的磁场(偏转磁场)，亮点将偏离原点O而打在x轴上的某一点，偏离的方向和距离大小依赖于磁场的磁感应强度B．为使荧光屏上出现沿x轴的一条贯穿全屏的水平亮线(电子束的水平扫描运动)，偏转磁场的磁感应强度随时间变化的规律是下列情况中的哪一个(　　)

题目答案

答案解析

分析：

由题，如果没有其它力的作用，电子将打到坐标原点O，为使荧光屏上出现沿x轴的一条贯穿全屏的水平亮线，电子既要能向x轴正向偏转，又要能向x轴负向偏转，必须加方向周期性改变的偏转磁场．根据半径公式r=$\frac {mv}{qB}$分析磁感应强度的变化．

解答：

解：据题意，如果没有其它力的作用，电子将打到坐标原点O，为使荧光屏上出现沿x轴的一条贯穿全屏的水平亮线，电子既要能向x轴正向偏转，又要能向x轴负向偏转，实现来回扫描，必须加方向周期性改变的偏转磁场．而且电子的偏转距离要周期性，由半径公式r=$\frac {mv}{qB}$分析得知磁感应强度的大小也随时间周期性变化．故A正确．

故选A

点评：

本题考查对电视机的显像管原理的理解，掌握半径公式和电子偏转方向与磁场方向的关系是关键．

2单选题

如图所示为电视机显像管的偏转线圈的示意图，圆心黑点O未通电流时电子枪发射出的电子由纸内直射向纸外，那么接通电源，给偏转线圈加上图示方向电流时，电子束应(　　)

不偏转，仍打在O点

向左偏转

向上偏转

向下偏转

题目答案

答案解析

分析：

电视机显像管尾部是电子枪，被灯丝K加热的阴极能发射大量的“热电子”，“热电子”经过加速电压U加速后形成电子束，高速向右射出．在显像管的颈部装有两组相互垂直的磁偏转线圈L，图乙是其中一组“纵向”偏转线圈从右侧向左看去的示意图，当在磁偏转线圈中通入图示方向的电流时，在显像管颈部形成水平向左(即甲图中垂直纸面向外)的磁场，使自里向外(即甲图中自左向右)射出的电子束向上偏转；　若该线圈通入相反方向的电流，电子束则向下偏转．改变线圈中电流的大小，可调节偏转线圈磁场的强弱，电子束的纵向偏转量也随之改变．这样，通过控制加在“纵向”偏转线圈上的交变电压，就可以控制电子束进行“纵向”(竖直方向)扫描．同理，与它垂直放置在颈部的另一组“横向”偏转线圈，通入适当的交变电流时，能控制电子束进行“横向”(水平方向)扫描．两组磁偏转线圈同时通入适当的交变电流时，可控制电子束反复地在荧光屏上自上而下、自左而右的逐行扫描，从而恰好能将整个荧光屏“打亮”．

解答：

解：磁环上的偏转线圈通以图示方向的电流时，根据右手螺旋定则，在磁环上形成的磁场方向水平向左，磁感线是闭合的，故在磁环中心处的磁场是水平向右的，如图：

在根据左手定则，当电子束沿轴线向纸外射出时，电子束受到向下的洛伦兹力，根据左手定则电子束的偏转方向向下．故D正确、ABC错误．

故选：D．

点评：

本题要注意安培定则判断磁环中的磁场方向，不是线圈中心处的磁场方向，这一点很容易出错，应考虑到磁场是闭合的，磁环上产生的磁场向左，磁环中心处磁场向右．

3单选题

如图为电视机显像管的偏转线圈，它能使电子枪打出的电子发生偏转，这是利用了(　　)

地球磁场

线圈产生的磁场

线圈产生的电场

以上都不是

题目答案

答案解析

分析：

电视机显像管的偏转线圈产生磁场，通过磁场使电子束发生偏转，产生图象，其中励磁电流有图象信号控制．

解答：

解：电视机显像管的偏转线圈通过电流后产生磁场，能使电子枪打出的电子发生偏转，故ACD错误，B正确；

故选：B．

点评：

本题关键是了解电视机的工作原理，知道线圈产生的磁场，电容器产生电场，基础题目．

4多选题

(多选)如图所示是电视机显像管及其偏转线圈的示意图．如果发现电视画面的幅度比正常的偏小，可能引起的原因是（　　）

电子枪发射能力减弱，电子数减少

加速电场的电压过高，电子速率偏大

偏转线圈局部短路，线圈匝数减少

偏转线圈电流过小，偏转磁场减弱

题目答案

BCD

答案解析

分析：

根据电视机显像管的工作原理分析，可知其作用．运动的电子在电流提供的磁场中受到洛伦兹力作用，从而使电子打到荧光屏上．画面变大，是由于电子束的偏转角增大，即轨道半径减小所致．根据洛伦兹力提供向心力，从而确定影响半径的因素．

解答：

解：如果发现电视画面幅度比正常时偏小，是由于电子束的偏转角减小，即轨道半径增大所致．

A、电子枪发射能力减弱，电子数减少，而运动的电子速率及磁场不变，因此不会影响电视画面偏大或小，所以A错误；

B、当加速电场电压过高，电子速率偏大，则会导致电子运动半径增大，从而使偏转角度减小，导致画面比正常偏小，故B正确；

C、当偏转线圈匝间短路，线圈匝数减小时，导致偏转磁场减小，从而使电子运动半径增大，所以导致画面比正常偏小，故C正确；

D、当偏转线圈电流过小，偏转磁场减弱时，从而导致电子运动半径变大，所以导致画面比正常偏小，故D正确；

故选：BCD

点评：

本题虽然是考查电视机显像管的作用，但需要掌握电视机的工作原理，电视画面的大小是由电子偏转角度决定，即电子运动的轨道半径．当轨道半径变大，则画面偏小；当轨道半径变小，则画面偏大．这是解答本题的关键．

5单选题

如图甲为电视机显像管的整体结构示意图，其左端尾部是电子枪，被灯丝K加热的阴极能发射大量的“热电子”，“热电子”经过加速电压U加速后形成电子束，高速向右射出．在显像管的颈部装有两组相互垂直的磁偏转线圈L，图乙是其中一组“纵向”偏转线圈从右侧向左看去的示意图，当在磁偏转线圈中通入图示方向的电流时，在显像管颈部形成水平向左(即甲图中垂直纸面向外)的磁场，使自里向外(即甲图中自左向右)射出的电子束向上偏转；若该线圈通入相反方向的电流，电子束则向下偏转．改变线圈中电流的大小，可调节偏转线圈磁场的强弱，电子束的纵向偏转量也随之改变．这样，通过控制加在“纵向”偏转线圈上的交变电压，就可以控制电子束进行“纵向”(竖直方向)扫描．同理，与它垂直放置在颈部的另一组“横向”偏转线圈，通入适当的交变电流时，能控制电子束进行“横向”(水平方向)扫描．两组磁偏转线圈同时通入适当的交变电流时，可控制电子束反复地在荧光屏上自上而下、自左而右的逐行扫描，从而恰好能将整个荧光屏“打亮”．如果发现荧光屏上亮的区域比正常时偏小，则可能是下列哪些原因引起的(　　)

阴极发射电子的能力不足，单位时间内发射的电子数偏少

偏转线圈在显像管的位置过于偏右

加速电场电压过低，使得电子速率偏小

通过偏转线圈的交变电流的最大值偏小，使得偏转磁场的最大磁感强度偏小

题目答案

答案解析

分析：

由题，荧光屏上亮的区域比正常时偏小，说明电子在磁场中运动的半径偏大，根据公式r=$\frac {mv}{qB}$，分析引起的原因．

解答：

解：由题，荧光屏上亮的区域比正常时偏小，说明电子在磁场中运动的半径偏大．

A、由电子在磁场中圆周运动的半径公式r=$\frac {mv}{qB}$，半径与单位时间内发射的电子数无关．故A错误．

B、电子进入偏转磁场前做匀速运动，偏转线圈在显像管的位置过于偏右，并不影响电子在磁场中的运动半径．故B错误．

C、若加速电场电压过低，使得电子速率偏小，由公式r=$\frac {mv}{qB}$可知，电子在磁场中运动的半径偏小，荧光屏上亮的区域比正常时偏大．故C错误．

D、通过偏转线圈的交变电流的最大值偏小时，使得偏转磁场的最大磁感强度偏小，由公式r=$\frac {mv}{qB}$可知，电子在磁场中运动的半径偏大，则荧光屏上亮的区域比正常时偏小．故D正确．

故选D

点评：

本题关键要掌握电子在磁场中圆周运动的半径公式r=$\frac {mv}{qB}$，考查分析实际问题的能力．

6多选题

(多选)电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的．电子束经过加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，磁场方向垂直于圆面．不加磁场时，电子束将通过磁场中心O点而打到屏幕上的中心M，加磁场后电子束偏转到P点外侧．现要使电子束偏转回到P点，可行的办法是(　　)

增大加速电压

增加偏转磁场的磁感应强度

将圆形磁场区域向屏幕靠近些

将圆形磁场的半径增大些

题目答案

答案解析

分析：

由动能定理得到电子获得的速度与加速电压的关系．电子进入磁场后由洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律得到半径与速度的关系，联立得到半径与加速的电压的关系．根据几何知识分析得知，要使电子束偏转回到P点，要减小电子经过磁场后的偏转角度，由电子的轨迹半径与磁场半径的关系分析所采用的方法．

解答：

解：电子在加速电场中：根据动能定理得

qU=$\frac {1}{2}$mv_，得到v=$\sqrt {}$=$\sqrt {}$

电子进入磁场过程：由evB=m$\frac {v}{r}$得，电子的轨迹半径为r=$\frac {mv}{eB}$=$\frac {m}{eB}$$\sqrt {}$

设磁场的半径为R，电子经过磁场后速度的偏向角为θ，根据几何知识得：tan$\frac {θ}{2}$=$\frac {R}{r}$

A、增大加速电压U时，由上可知，r增大，θ减小，可使电子束偏转回到P点．故A正确．

B、增加偏转磁场的磁感应强度B时，r减小，θ增大，电子向上偏转，不能使电子束偏转回到P点．故B错误．

C、将圆形磁场区域向屏幕靠近些时，电子的偏向角不变，根据几何知识可知，电子束偏转可回到P点．故C正确．

D、将圆形磁场的半径增大些时，r不变，θ增大，电子向上偏转，不能使电子束偏转回到P点．故D错误．

故选AC

点评：

带电粒子的加速过程，根据动能定理求粒子得到的速度，带电粒子在磁场中根据牛顿第二定律求半径，由几何知识分析偏转角度，都是基本的思路．

7单选题

铁环上绕有绝缘的通电导线，电流方向如图所示，则铁环中心出的磁场方向为（　　）

向下

向上

垂直于纸面向里

垂直于纸面向外

题目答案

答案解析

分析：

根据安培定则判断出用绝缘导线缠绕两个相同的线圈a和b的磁场方向．

解答：

解：根据安培定则得左侧线圈中的磁场的方向下边是S极，上边是N极，右侧的线圈中的磁场下边是S极，上边是N极，所以铁环环内的磁场方向从上向下，如图．故A正确，选项BCD错误．

故选：A

点评：

该题的情景是显像管的磁偏转线圈的工作的原理图示，在解决磁场的方向时要注意O点的磁场的方向是合磁场的方向，在平时练习中要加强训练，以提高应用它们的能力．

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