示波管工作原理

1、示波管工作原理示波管工作原理宝鸡高新实验中学宝鸡高新实验中学 付仓书付仓书- - -+ +- -+ + +- -xxyy示波管的结构示波管的结构电子枪电子枪阴极阴极阳极阳极竖直偏转电极竖直偏转电极水平偏转电极水平偏转电极荧光屏荧光屏互动探究互动探究示波管结构示波管结构示波管原理图示波管原理图YLU1+-SdY2Y1电子电子是如何运动的呢？是如何运动的呢？在偏转电场中在偏转电场中?匀变速曲线运动匀变速曲线运动出了偏转电场后出了偏转电场后?匀速直线运动匀速直线运动如何求偏转位移呢？在加速场中在加速场中?加速运动加速运动YLU1+-Sdy1y2v0v0vyv vv v0 0v vyx xv v0 0

2、-qm l+-dUm lv v0 0d+ + + + + +- - - - - -qv vv v0 0v vy l l/ /2 2LUy/试推导偏转位移试推导偏转位移y/示波管工作原理示波管工作原理加速电场中：由动能定理加速电场中：由动能定理偏转电场中：偏转电场中：水平方向水平方向: 竖直方向竖直方向:加速度加速度偏转电场中位移偏转电场中位移：飞出偏转电场位移：飞出偏转电场位移：电子在荧光屏的位置：电子在荧光屏的位置：21012qUmv0 1Lv t2221111124U LyatU d22222112yU eLU SLyv ttmdUU d2eUeEammd21211(2 )4U LYyyL

3、SU dYLU1+-Sdy1y2v0v0vy或：由图知：或：由图知： 即：当即：当U1一定时一定时Y与与U2成正比，所以示波管可成正比，所以示波管可以测电压。以测电压。 分析可知示波管的灵敏度为分析可知示波管的灵敏度为 小结：改变小结：改变U2可以控制电子打在荧光屏竖直方可以控制电子打在荧光屏竖直方向的位置，改变向的位置，改变Ux可以控制电子打在荧光屏水可以控制电子打在荧光屏水平方向的位置。平方向的位置。200tanyveU Lvmdv211()tan(2 )24U LLYSLSU d2Ud讨论探究讨论探究1、如果偏转板转过、如果偏转板转过90变成水平电场，这时偏转电压可以控制变成水平电场，这

4、时偏转电压可以控制电子在什么方向的位置？电子在什么方向的位置？2、如果在偏转电极、如果在偏转电极Y、Y上加按正弦规律变化的电压上加按正弦规律变化的电压U0=Umsint时，时，X、X上不加电压。光斑偏转位移上不加电压。光斑偏转位移Y按什么规律按什么规律变化？由于视觉暂留荧光屏上实际出现什么现象？变化？由于视觉暂留荧光屏上实际出现什么现象？3、如果在荧光屏处是一个贴有方格纸的匀速转动且能接受到电、如果在荧光屏处是一个贴有方格纸的匀速转动且能接受到电子的圆筒，纸上出现什么现象？子的圆筒，纸上出现什么现象？4、如果在、如果在X、X上加上如图（一）的电压，上加上如图（一）的电压，Y、Y上加上正弦交上加

5、上正弦交流电，且二者周期相同。荧光屏上出现什么现象？如果流电，且二者周期相同。荧光屏上出现什么现象？如果Tx=2TY情情况又怎样？况又怎样？UXt0UY（水平方向）（水平方向）（竖直亮线）（竖直亮线）（正弦曲线）（正弦曲线）（一个完整的正弦波、一个完整的正弦波、两个完整的正弦波）两个完整的正弦波）（图一）（图一）(图二图二)UytUxt分析带电粒子随电压变化其位置情况三、示波管的原理三、示波管的原理产生产生高速高速飞飞行的行的电子束电子束待显示待显示的的电压信号电压信号锯齿形锯齿形扫扫描电压描电压使电子沿使电子沿Y Y方向方向偏移偏移使电子沿使电子沿x x方向方向偏移偏移三、示波管的原理三、示

6、波管的原理1 1、如果在电极、如果在电极XXXX之间不加电压，而在之间不加电压，而在YYYY之间加之间加不变电压不变电压，使，使Y Y的电势比的电势比YY高，电子高，电子将打在荧光屏的什么位置？将打在荧光屏的什么位置？电子沿电子沿Y Y方方向向向上向上偏移偏移三、示波管的原理三、示波管的原理1 1、如果在电极、如果在电极XXXX之间不加电压，而在之间不加电压，而在YYYY之间加之间加不变电压不变电压，使，使YY的电势比的电势比Y Y高，电子高，电子将打在荧光屏的什么位置？将打在荧光屏的什么位置？电子沿电子沿Y Y方方向向向下向下偏移偏移三、示波管的原理三、示波管的原理1 1、如果在电极、如果在

7、电极XXXX之间不加电压，但在之间不加电压，但在YYYY之间加之间加不变电压不变电压，使，使Y Y的电势比的电势比YY高，电子高，电子将打在荧光屏的什么位置？将打在荧光屏的什么位置？ 如果在电极如果在电极 YYYY之间不加电压，但在之间不加电压，但在XXXX之间加之间加不变电压不变电压，使，使X X的电势比的电势比XX高，电高，电子将打在荧光屏的什么位置？子将打在荧光屏的什么位置？电子沿电子沿X X方方向向向里向里偏移偏移三、示波管的原理三、示波管的原理1 1、如果在电极、如果在电极XXXX之间不加电压，但在之间不加电压，但在YYYY之间加之间加不变电压不变电压，使，使Y Y的电势比的电势比Y

8、Y高，电子高，电子将打在荧光屏的什么位置？将打在荧光屏的什么位置？ 如果在电极如果在电极 YYYY之间不加电压，但在之间不加电压，但在XXXX之间加之间加不变电压不变电压，使，使XX的电势比的电势比X X高，电高，电子将打在荧光屏的什么位置？子将打在荧光屏的什么位置？电子沿电子沿X X方方向向向外向外偏移偏移三、示波管的原理三、示波管的原理2 2、如果在电极、如果在电极XXXX之间不加电压，但在之间不加电压，但在YYYY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，在荧光屏上会，在荧光屏上会看到什么图形？看到什么图形？0tt0tt1 1电子沿电子沿Y Y方向方向向上向上偏移偏移三、示波管的

9、原理三、示波管的原理2 2、如果在电极、如果在电极XXXX之间不加电压，但在之间不加电压，但在YYYY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，在荧光屏上会，在荧光屏上会看到什么图形？看到什么图形？t t1 1tttt2 2电子沿电子沿Y Y方向方向向下向下偏移偏移三、示波管的原理三、示波管的原理3 3、如果在、如果在YYYY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，同时在同时在XXXX之间加之间加不变电压不变电压，使，使X X的电势比的电势比XX高高，在荧光屏上会看到什么图形？在荧光屏上会看到什么图形？0tt0tt1 1电子沿电子沿Y Y方向方向向上向上偏，沿偏，沿X X方向

10、方向向里向里偏偏三、示波管的原理三、示波管的原理3 3、如果在、如果在YYYY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，同时在同时在XXXX之间加之间加不变电压不变电压，使，使X X的电势比的电势比XX高，在荧光屏上会看到什么图形？高，在荧光屏上会看到什么图形？t t1 1tttt2 2电子沿电子沿Y Y方向方向向下向下偏，沿偏，沿X X方向方向向里向里偏偏三、示波管的原理三、示波管的原理3 3、如果在、如果在YYYY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，同时在同时在XXXX之间加之间加不变电压不变电压，使，使XX的电势的电势比比X X高，在荧光屏上会看到什么图形？高，在荧

11、光屏上会看到什么图形？电子沿电子沿Y Y方向方向向向上向下上向下偏，沿偏，沿X X方向方向向外向外偏偏三、示波管的原理三、示波管的原理4 4、如果在、如果在YYYY之间加如图所示的之间加如图所示的交变电压交变电压，同时在同时在XXXX之间加之间加锯齿形扫描电压锯齿形扫描电压，在荧，在荧光屏上会看到什么图形？光屏上会看到什么图形？XYOA B CD E FA B CD E FABOCt1DEFt21515、如图所示的示波管，如果在、如图所示的示波管，如果在YYYY之间加如图之间加如图所示的所示的交变电压交变电压，同时在，同时在XXXX之间加如图所示的之间加如图所示的锯齿形电压锯齿形电压，使，使X

12、 X的电势比的电势比XX高，在荧光屏上会高，在荧光屏上会看到什么图形？看到什么图形？例与练例与练UxtOt1t21515、如图所示的示波管，如果在、如图所示的示波管，如果在YYYY之间加如图之间加如图所示的所示的交变电压交变电压，同时在，同时在XXXX之间加如图所示的之间加如图所示的锯齿形电压锯齿形电压，使，使X X的电势比的电势比XX高，在荧光屏上会高，在荧光屏上会看到什么图形？看到什么图形？例与练例与练UxtOt1t2XYO0tt0tt1 1t t1 1tttt2 297年全国高考题：（年全国高考题：（12分）如图分）如图1所示，真空室中电所示，真空室中电极极K发出的电子（初速不计）经过发

13、出的电子（初速不计）经过U01000伏的加伏的加速电场后，由小孔速电场后，由小孔S沿两水平金属板沿两水平金属板A、B间的中心间的中心线射入。线射入。A、B板长板长l0.20米，相距米，相距d0.020米，加米，加在在A、B两板间电压两板间电压u随时间随时间t变化的变化的u-t图线如图图线如图2所所示。设示。设A、B间的电场可看作是均匀的，且两板外无间的电场可看作是均匀的，且两板外无电场。在每个电子通过电场区域的极短时间内，电场电场。在每个电子通过电场区域的极短时间内，电场可视作恒定的。两板右侧放一记录圆筒，筒在左侧边可视作恒定的。两板右侧放一记录圆筒，筒在左侧边缘与极板右端距离缘与极板右端距离

14、b0.15米，筒绕其竖直轴匀速转米，筒绕其竖直轴匀速转动，周期动，周期T0.20秒，筒的周长秒，筒的周长s0.20米，筒能接收米，筒能接收到通过到通过A、B板的全部电子。板的全部电子。 （1）以）以t0时（见图时（见图2，此时，此时u0）电子打到圆筒）电子打到圆筒记录纸上的点作为记录纸上的点作为xy坐标系的原点，并取坐标系的原点，并取y轴竖直轴竖直向上。试计算电子打到记录纸上的最高点的向上。试计算电子打到记录纸上的最高点的y坐标坐标和和x坐标。（不计重力作用）坐标。（不计重力作用） （2）在给出的坐标纸（图）在给出的坐标纸（图3）上定量地画出电子打到记录纸上定量地画出电子打到记录纸上的点形成的

15、图线。上的点形成的图线。 解解:（1）计算电子打到记录纸上的最高点的坐标设）计算电子打到记录纸上的最高点的坐标设0为电子沿为电子沿A、B板的中心线射入电场时的初速度板的中心线射入电场时的初速度, 则则 电子在中心线方向的运动为匀速运动，设电子穿过电子在中心线方向的运动为匀速运动，设电子穿过A、B板的板的时间为时间为t0则则 L0t0 电子在垂直电子在垂直A、B板方向的运动为匀加速直线运动。对于恰能板方向的运动为匀加速直线运动。对于恰能穿过穿过A、B板的电子，在它通过时加在两板间的电压板的电子，在它通过时加在两板间的电压uc应满足应满足 联立联立、式解得式解得uc（2d2）/（L2）U020伏伏

16、 20012m veU201122ceudtmd此电子从此电子从A、B板射出时沿板射出时沿y方向的分速度为方向的分速度为 此后，此电子作匀速直线运动，它打在记录纸上的点此后，此电子作匀速直线运动，它打在记录纸上的点最高，设纵坐标为最高，设纵坐标为y，由图（，由图（1）可得）可得 由以上各式解得由以上各式解得 从题给的从题给的u-t图线可知，加于两板电压图线可知，加于两板电压u的周期的周期T00.10秒秒,u的最大值的最大值um100伏伏,因为因为ucum在一个周期在一个周期T0内，只有开始的一段时间间隔内，只有开始的一段时间间隔t内有电内有电子通过子通过A、B板板 00ye Uvtm d02y

17、dyvbv2.52bddycmL0cmutTu 因为电子打在记录纸上的最高点不止一个，根因为电子打在记录纸上的最高点不止一个，根据题中关于坐标原点与起始记录时刻的规定，第一据题中关于坐标原点与起始记录时刻的规定，第一个最高点的个最高点的x坐标为坐标为: x1（t）S/T2厘米厘米 第二个最高点的第二个最高点的x坐标为坐标为: x2（tT0）S/T12厘米厘米 第三个最高点的第三个最高点的x坐标为坐标为 x3（t2T）S/T22厘米厘米由于记录筒的周长为由于记录筒的周长为20厘米，所以第三个最高点厘米，所以第三个最高点已与第一个最高点重合，即电子打到记录纸上的最已与第一个最高点重合，即电子打到记

18、录纸上的最高点只有两个，它们的高点只有两个，它们的x坐坐标分别由标分别由和和表示表示 （2）电子打到记录纸上）电子打到记录纸上所形成的图线，如图（所形成的图线，如图（2）所示。所示。电子从阴极电子从阴极K由静止经由静止经U0=5000V的电压加速的电压加速后，沿平行于板面的方向从中央射入两块长后，沿平行于板面的方向从中央射入两块长L1=10cm、间距间距d=4cm的平行金属板的平行金属板A、B之间，在离金属板边缘之间，在离金属板边缘L2=75cm处放置一个直径处放置一个直径D=20cm、带有纪录纸的圆筒。、带有纪录纸的圆筒。整个装置放在真空内，如图所示，若在金属板上加整个装置放在真空内，如图所

19、示，若在金属板上加UAB =1000cos2t V的交流电压，并使圆筒绕中心轴按图的交流电压，并使圆筒绕中心轴按图示方向以示方向以n=2r/s匀速转动，分析电子在纪录纸上的轨迹匀速转动，分析电子在纪录纸上的轨迹形状并画出出从形状并画出出从t=0开始的开始的1s内所纪录到的图形。内所纪录到的图形。U0KABL1dL2P1 1、如图所示的示波管，如果在、如图所示的示波管，如果在YYYY之间加如图所之间加如图所示的示的交变电压交变电压，同时在，同时在XXXX之间加如图所示的之间加如图所示的锯锯齿形电压齿形电压，使，使X X的电势比的电势比XX高，在荧光屏上会看高，在荧光屏上会看到什么图形？到什么图形？例与练例与练U Ux xt tO Ot t1 1t t2 21 1、如图所示的示波管，如果在、如图所示的示波管，如果在YYYY之间加如图所之间加如图所示的示的交变电压交变电压，同时在，同时在XXXX之间加如图所示的之间加如图所示的锯锯齿形电压齿形电压，使，使X X的电势比的电势比XX高，在荧光屏上会看高，在荧光屏上会看到什么图形？到什么图形？例与练例与练U Ux xt tO Ot t1 1t t2 2XYO0tt0tt1 1t t1 1tttt2 2真空室中电极真空室中电极K K发出电子（初速不计），发出电子（初速不计），经