示波器是一種多功能電學(xué)儀器,可以在熒光屏上顯示出被檢測的電壓波形.它的工作原理等效成下列情況:如圖所示,真空室中電極K發(fā)出電子(初速度不計(jì)),經(jīng)過電壓為U1的加速電場后,由小孔S沿水平金屬板,A、B間的中心線射入板中.板長L,相距為d,在兩板間加上如圖乙所示的正弦交變電壓,前半個(gè)周期內(nèi)B板的電勢高于A板的電勢,電場全部集中在兩板之間,且分布均勻.在每個(gè)電子通過極板的極短時(shí)間內(nèi),電場視作恒定的.在兩極板右側(cè)且與極板右端相距D處有一個(gè)與兩板中心線垂直的熒光屏,中心線正好與屏上坐標(biāo)原點(diǎn)相交.當(dāng)?shù)谝粋(gè)電子到達(dá)坐標(biāo)原點(diǎn)O時(shí),使屏以速度v沿-x方向運(yùn)動(dòng),每經(jīng)過一定的時(shí)間后,在一個(gè)極短時(shí)間內(nèi)它又跳回到初始位置,然后重新做同樣的勻速運(yùn)動(dòng).(已知電子的質(zhì)量為m,帶電量為e,不計(jì)電子重力)求:?

(1)電子進(jìn)入AB板時(shí)的初速度;?

(2)要使所有的電子都能打在熒光屏上,圖乙中電壓的最大值U0需滿足什么條件??

(3)要使熒光屏上始終顯示一個(gè)完整的波形,①熒光屏必須每隔多長時(shí)間回到初始位置?②計(jì)算這個(gè)波形的最大峰值和長度.③并在如圖丙所示的x-y坐標(biāo)系中畫出這個(gè)波形.

 

【答案】

(1)(2)(3)①T;②最大峰值,波長vT

③波形圖如下.

【解析】

試題分析:(1)電子在加速電場中運(yùn)動(dòng),據(jù)動(dòng)能定理,有,

(2)因?yàn)槊總(gè)電子在板A、B間運(yùn)動(dòng)時(shí),電場均勻、恒定,故電子在板A、B間做類平拋運(yùn)動(dòng),在兩板之外做勻速直線運(yùn)動(dòng)打在屏上.在板A、B間沿水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí),有,?

豎直方向,有,且,?

聯(lián)立解得.?

只要偏轉(zhuǎn)電壓最大時(shí)的電子能飛出極板打在屏上,則所有電子都能打在屏上,?

,

所以.?

(3)要保持一個(gè)完整波形,需每隔周期T回到初始位置,設(shè)某個(gè)電子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,有

,

又知 

聯(lián)立得 .?

由相似三角形的性質(zhì),得,

則 ,?

峰值為 .

波形圖如下

考點(diǎn):帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)

點(diǎn)評(píng):(1)示波器的原理是帶電粒子經(jīng)電場加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場,如果偏轉(zhuǎn)電場電壓恒定時(shí)帶電粒子做類平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)兩方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解,而如果是變化的電壓,需找出偏轉(zhuǎn)位移與電壓的關(guān)系,進(jìn)一步求出要求的量.(2)示波管中的電子因重力忽略不計(jì),因此電子離開偏轉(zhuǎn)電場后向屏上的運(yùn)動(dòng),不再是曲線運(yùn)動(dòng)而是勻速直線運(yùn)動(dòng).其在熒光屏上偏離中心O的距離y,既可以用在偏轉(zhuǎn)電場中的偏轉(zhuǎn)距離和離開偏轉(zhuǎn)電場后偏轉(zhuǎn)距離之和求出,又可以用其離開偏轉(zhuǎn)電場好似從板間出射出的數(shù)學(xué)法(相似三角形法或三角函數(shù)法)求出.

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

示波器是一種多功能教學(xué)儀器,可以在熒光屏上顯示出被檢測的電壓波形.它的工作原理等效成下列情況:如圖甲所示,真空室中電極K發(fā)出電子(初速不計(jì)),經(jīng)過電壓為U1的加速電場后,由小孔S沿水平金屬板A.B間的中心線射入板中.板長L,相距為d,在兩板間加上如圖乙所示的正弦交變電壓,前半個(gè)周期內(nèi)B板的電勢高于A板的電勢,電場全部集中在兩板之間,且分布均勻.在每個(gè)電子通過極板的極短時(shí)間內(nèi),電場視作恒定的.在兩極板右側(cè)且與極板右側(cè)相距D處有一個(gè)與兩板中心線垂直的熒光屏,中心線正好與屏上坐標(biāo)原點(diǎn)相交.當(dāng)?shù)谝粋(gè)電子到達(dá)坐標(biāo)原點(diǎn)O時(shí),使屏以速度v沿-x方向運(yùn)動(dòng),每經(jīng)過一定的時(shí)間后,在一個(gè)極短時(shí)間內(nèi)它又跳回初始位置(可忽略不計(jì)),然后重新做同樣的勻速運(yùn)動(dòng).已知電子的質(zhì)量為m,電荷量e,不計(jì)電子的重力,求:
(1)電子進(jìn)入AB板時(shí)的初速度.
(2)要使所有的電子都能打在熒光屏上,圖乙中電壓的最大值U0需滿足什么條件?
(3)要使熒光屏上始終顯示一個(gè)完整的波形,熒光屏必須每隔多長時(shí)間回到初始位置?計(jì)算這個(gè)波形的峰值和長度.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

示波器是一種多功能電學(xué)儀器,它的工作原理等效成下列情況:如圖甲所示,真空室中陰極K逸出電子(初速不計(jì)),經(jīng)過電壓為U1的加速電場后,由小孔S沿水平金屬極板A、B間的中心線射入兩板間.金屬極板A、B長均為l,相距為d,在兩板間加上如圖乙所示的正弦交變電壓,周期為T.前半個(gè)周期內(nèi)B板的電勢高于A板的電勢,電場全部集中在兩板之間,且分布均勻.在每個(gè)電子通過兩板間的短時(shí)間內(nèi),電場視作恒定的.在兩極板右側(cè)與極板右端相距D處有一個(gè)與兩極板中心線垂直的熒光屏,中心線正好與屏上坐標(biāo)原點(diǎn)相交.熒光屏足夠大,能從兩極板間穿出的所有電子都能打在熒光屏上.當(dāng)t=0時(shí),某一個(gè)電子恰好到達(dá)熒光屏坐標(biāo)原點(diǎn)O,這時(shí),使熒光屏以恒定速度v沿水平x軸向負(fù)方向運(yùn)動(dòng),每經(jīng)過一定的時(shí)間后,在一個(gè)極短時(shí)間內(nèi)(時(shí)間可忽略不計(jì))熒光屏又跳回初始位置,然后做同樣的勻速運(yùn)動(dòng).已知電子的質(zhì)量為m,帶電荷量為-e,不計(jì)電子的重力.求:
精英家教網(wǎng)
(1)電子剛進(jìn)入金屬極板A、B間時(shí)的初速度;
(2)要使所有的電子都能打在熒光屏上,圖乙中電壓的最大值U0應(yīng)滿足什么條件?
(3)若已知U0且滿足(2)中的條件,要使熒光屏上能顯示一個(gè)完整的波形,熒光屏必須每隔多長時(shí)間回到初始位置?計(jì)算這個(gè)波形的峰值和長度,并在圖丙中畫出這個(gè)波形.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:2013屆江西省師大附中高三上學(xué)期期中考試物理試卷(帶解析) 題型:計(jì)算題

示波器是一種多功能電學(xué)儀器,可以在熒光屏上顯示出被檢測的電壓波形.它的工作原理等效成下列情況:如圖所示,真空室中電極K發(fā)出電子(初速度不計(jì)),經(jīng)過電壓為U1的加速電場后,由小孔S沿水平金屬板,A、B間的中心線射入板中.板長L,相距為d,在兩板間加上如圖乙所示的正弦交變電壓,前半個(gè)周期內(nèi)B板的電勢高于A板的電勢,電場全部集中在兩板之間,且分布均勻.在每個(gè)電子通過極板的極短時(shí)間內(nèi),電場視作恒定的.在兩極板右側(cè)且與極板右端相距D處有一個(gè)與兩板中心線垂直的熒光屏,中心線正好與屏上坐標(biāo)原點(diǎn)相交.當(dāng)?shù)谝粋(gè)電子到達(dá)坐標(biāo)原點(diǎn)O時(shí),使屏以速度v沿-x方向運(yùn)動(dòng),每經(jīng)過一定的時(shí)間后,在一個(gè)極短時(shí)間內(nèi)它又跳回到初始位置,然后重新做同樣的勻速運(yùn)動(dòng).(已知電子的質(zhì)量為m,帶電量為e,不計(jì)電子重力)求:?

(1)電子進(jìn)入AB板時(shí)的初速度;?
(2)要使所有的電子都能打在熒光屏上,圖乙中電壓的最大值U0需滿足什么條件??
(3)要使熒光屏上始終顯示一個(gè)完整的波形,①熒光屏必須每隔多長時(shí)間回到初始位置?②計(jì)算這個(gè)波形的最大峰值和長度.③并在如圖丙所示的x-y坐標(biāo)系中畫出這個(gè)波形.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:2012-2013學(xué)年山西省高三12月月考物理試卷(解析版) 題型:計(jì)算題

示波器是一種多功能電學(xué)儀器,可以在熒光屏上顯示出被檢測的電壓波形,它的工作原理可等效成下列情況:如圖(甲)所示,真空室中電極K發(fā)出電子(初速不計(jì)),經(jīng)過電壓為U1的加速電場后,由小孔S沿水平金屬板A、B間的中心線射入板中。板長為L,兩板間距離為d,在兩板間加上如圖 (乙)所示的正弦交變電壓,周期為T,前半個(gè)周期內(nèi)B板的電勢高于A板的電勢,電場全部集中在兩板之間,且分布均勻。在每個(gè)電子通過極板的極短時(shí)間內(nèi),電場視作恒定的。在兩極板右側(cè)且與極板右端相距D處有一個(gè)與兩板中心線(圖中虛線)垂直的熒光屏,中心線正好與屏上坐標(biāo)原點(diǎn)相交。當(dāng)?shù)谝粋(gè)電子到達(dá)坐標(biāo)原點(diǎn)O時(shí),使屏以速度V沿負(fù)x方向運(yùn)動(dòng),每經(jīng)過一定的時(shí)間后,在一個(gè)極短時(shí)間內(nèi)它又跳回到初始位置,然后重新做同樣的勻速運(yùn)動(dòng)。(已知電子的質(zhì)量為m,帶電量為e)求:

(1)電子進(jìn)入AB板時(shí)的初速度;

(2)要使所有的電子都能打在熒光屏上(熒光屏足夠大),圖 (乙)中電壓的最大值U0需滿足什么條件?

(3)要使熒光屏上始終顯示一個(gè)完整的波形,熒光屏必須每隔多長時(shí)間回到初始位置?計(jì)算這個(gè)波形的峰值和長度,在如圖 (丙)所示的x-y坐標(biāo)系中畫出這個(gè)波形。

 

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案