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图1是示波管的原理图,它由电子枪、荧光屏和两对相互垂直的偏转电极XX′、YY′组...

manfen5.com 满分网图1是示波管的原理图,它由电子枪、荧光屏和两对相互垂直的偏转电极XX′、YY′组成.偏转电极的极板都是边长为l的正方形金属板,每对电极的两个极板间距都为d.电极YY′的右端与荧光屏之间的距离为L.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.荧光屏上有xoy直角坐标系,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).已知电子的电量为e,质量为m.可忽略电子刚离开金属丝时的速度,并不计电子之间相互作用力及电子所受重力的影响.
(1)若加速电极的电压为U,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金属板,并最终打在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;
(2)若再在偏转电极YY′之间加恒定电压U1,而偏转电极XX′之间不加电压,求电子打在荧光屏上的位置与坐标原点之间的距离;
(3)(i)若偏转电极XX′之间的电压变化规律如图2所示,YY′之间的电压变化规律如图3所示.由于电子的速度较大,它们都能从偏转极板右端穿出极板,且此过程中可认为偏转极板间的电压不变.请在图4中定性画出在荧光屏上看到的图形;
(ii)要增大屏幕上图形在y方向的峰值,若只改变加速电极的电压U、YY′之间电压的峰值Uy、电极XX΄之间电压的峰值Ux三个量中的一个,请说出如何改变这个物理量才能达到目的.
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运用动能定理研究加速电场中的运动,求出速度. 进入电极YY′之间,电子要发生偏转,做类平抛运动,对运动进行分解,利用各自的运动规律进行求解. 电子在偏转电场外做匀速直线运动. 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). 【解析】 (1)电子出加速电场后做匀速直线运动,设速度为υ,根据动能定理得 eU= 解得               υ= (2)设电子在偏转电极YY΄中的运动时间为t1, 沿垂直电场方向电子做匀速直线运动,则l=υt1             沿平行电场方向电子做初速度为0的匀加速直线运动,则 y1= 此过程中电子的加速度大小  电子在y方向的速度υy=a t1                               电子在偏转电场外做匀速直线运动,设经时间t2到达荧光屏.则 L=υ t2                             y2=υy t2                            电子打在荧光屏上的位置与坐标原点之间的距离  y=y1+y2 解得      y=     (3)(i)如图所示 (ii)减小U或 增大Uy 答:(1)电子到达坐标原点前瞬间速度的大小为; (2)电子打在荧光屏上的位置与坐标原点之间的距离为; (3)(i)如图所示 (ii)减小U或 增大Uy
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考点分析:
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B.待测电流表A2,量程500μA,内阻约200Ω;
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D.滑动变阻器,0~25Ω
E.电阻箱R1,电阻值为0~999.9Ω;
F.保护电阻R2,电阻值约100Ω;
G.开关S1,单刀双掷开关S2
①试按照实验电路图将如图所示的器材连接成实验电路.
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②实验中该同学先合上开关S1,再将开关S2接a点,调节滑动变阻器R,当电流表A2示数合理时,记下电流表A1的示数I,然后将开关S2接b点,保持______不变,调节______,使电流表A1的示数也等于I时,读取电阻箱的示数.
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⑤若要用标准的电压表V对改装的电压表V进行校准,试在虚线框中画出校准的实验电路图.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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