高三物理 · 带电粒子在电场中的运动

示波器

INTERACTIVE OSCILLOSCOPE LAB

让看不见的电压现出原形:加速、偏转、扫描、波形、李萨如图形,全部可以动手调。 先拖动滑杆,再去做题——每一个旋钮背后都是考点。

进入实验 → 直接刷题

示波管原理ELECTRON GUN · DEFLECTION · PHOSPHOR

电子从阴极出发,经加速电压 U₁ 加速,再穿过偏转电极 YY′。 水平方向匀速、竖直方向匀加速——类平抛运动。屏上偏移与偏转电压成正比,与粒子的 q、m 无关。

出射速度 v₀—
穿越时间 t—
侧移量 y—
屏上偏移 Y—
偏转角 tanθ—
灵敏度 y/U₂—
轨迹由 U₁、U₂、L、d 唯一决定——切换左侧粒子,轨迹完全重合。

仿真实验室VIRTUAL OSCILLOSCOPE · Y-T & X-Y MODE

竖直方向显示电压,水平方向铺开时间。关掉「同步」看看波形为什么会滚动;切到 X-Y 模式画李萨如图形;打开「慢放」看清亮点怎样一笔画出波形。

信号 YY′
扫描 XX′
屏上完整波形数—
峰峰值 Upp—
状态—
模式Y-T
规律:完整波形个数 n = TXTY 。不成整数倍且不同步时,每次扫描起点不同,波形就会滚动。

题型训练EXAM TRAINER · INSTANT FEEDBACK

做完立刻看解析。全部答对,这一节就过关了。

得分 0 / 8

知识清单CHEAT SHEET

① 加速(动能定理)
eU₁ = 12mv₀²  →  v₀ = √(2eU₁/m)

② 偏转(类平抛)
t = Lv₀,a = eU₂md, y = U₂L²4U₁d, tanθ = U₂L2U₁d
屏上偏移 Y = (L/2 + L′)·tanθ ∝ U₂
结论:y 中不含 q、m → 同种电性粒子轨迹重合;出射速度反向延长线过极板中点。

③ 灵敏度 yU₂ = L²4U₁d:↑L、↓d、↓U₁

④ 波形:完整波形个数 n = TX/TY;不成整数倍 → 滚动 → 调同步。
偏转方向:电子带负电 → 偏向电势高的极板(Y 上 Y′ 下,X 右 X′ 左)。

屏上图形的由来:只加正弦 YY′ → 竖直亮线;只加锯齿扫描 → 水平亮线;两者配合 → 正弦波形。
电子穿越时间(~10⁻⁹ s)≪ 信号周期 → 每个电子偏转时电压视为不变。

常见误区
· 以为 y 与 q、m 有关——加速+偏转联立后恰好消去;
· 把「波形个数」记成 TY/TX——是扫描比信号;
· 以为亮点在屏上"画线"需要时间——余辉 + 视觉暂留;
· 判断电势高低时忘了电子带负电。

四句话:加速用动能定理,偏转用类平抛;电子偏向高电势;锯齿扫描铺开时间,竖直偏移显示电压;周期之比定个数,同步之后才稳定。