2017-2018學(xué)年高中物理 第二章 交變電流 3 示波器的使用學(xué)案 教科版選修3-2.doc

3 示波器的使用目標(biāo)定位1.知道示波器面板上各按鈕的名稱及功能.2.了解示波器的工作原理.3.掌握示波器的基本調(diào)節(jié)方法：可以用示波器測量電學(xué)中的一些物理量；能解決簡單的物理問題.一、示波器的構(gòu)造及原理1.構(gòu)造：示波器核心部分是示波管，示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，如圖1所示.圖12.示波器的工作原理示波管內(nèi)的電子槍發(fā)射電子，電子被加速電場加速后，進(jìn)入豎直、水平的兩對偏轉(zhuǎn)電極，當(dāng)兩對電極都沒有加電壓時(shí)，電子束將沿直線運(yùn)動打在熒光屏，在屏上出現(xiàn)亮點(diǎn)，若在x、y軸加上不同的偏轉(zhuǎn)電壓，電子將發(fā)生不同程度的偏轉(zhuǎn)，然后打到熒光屏上，并在屏上不同位置出現(xiàn)亮點(diǎn).二、認(rèn)識示波器面板上的旋鈕如圖2所示，試寫出編號對應(yīng)的旋鈕名稱及作用.圖21.電源開關(guān).2.電源指示燈：開啟電源開關(guān)，進(jìn)行預(yù)熱，這時(shí)指示燈亮.3.輝度調(diào)節(jié)旋鈕：用來調(diào)節(jié)圖像亮度.兩者配合使用，可使打到熒光屏上的電子束會聚成一個(gè)小亮斑.這兩個(gè)旋鈕可以分別調(diào)節(jié)圖像的豎直和水平位置.這兩個(gè)旋鈕可以分別調(diào)節(jié)圖像在Y方向和X方向的幅度.10.衰減調(diào)節(jié)旋鈕：最右邊的“”符號表示機(jī)內(nèi)提供正弦交流信號.11.掃描范圍旋鈕：用來調(diào)節(jié)掃描電壓的頻率范圍，其中最右邊的“外X”擋是指使用外部輸入的掃描電壓.12.掃描微調(diào)旋鈕：在選定掃描范圍內(nèi)調(diào)節(jié)掃描頻率.13.外部信號輸入端：包括“Y輸入”“X輸入”和“地”三個(gè)接線柱，其中“地”是公共端.14.交直流選擇開關(guān)：“DC”代表直流，“AC”代表交流.15.同步極性選擇開關(guān).三、練習(xí)使用示波器1.在“Y輸入”和“地”間加直流電壓，觀察亮斑的移動把“交直流開關(guān)”扳到直流擋(DC)位置，掃描范圍旋鈕轉(zhuǎn)到最右端“外X”擋，衰減調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)到“100”擋，連接電路如圖3所示，可以觀察到亮斑向上偏移.圖3 (1)調(diào)節(jié)“Y增益”旋鈕，直到亮斑移動距離適中為止.(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，改變輸入電壓，觀察亮斑移動距離的變化.(3)改變輸入電壓的極性，可以觀察到亮斑向下偏移.(4)扳動“同步極性選擇開關(guān)”，觀察亮斑的偏移方向發(fā)生改變.2.觀察掃描(1)把圖3中的直流電壓改加到“X輸入”上，觀察亮斑發(fā)生水平偏移，把“X增益”旋鈕順時(shí)針轉(zhuǎn)到處，觀察該過程中亮斑偏移距離的變化.(2)撤去外加直流電壓，把“掃描范圍”旋鈕置于最低擋，“掃描微調(diào)”旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底，可以觀察到亮斑從左向右移動，并迅速返回左端.(3)調(diào)節(jié)“X增益”旋鈕，可以觀察到亮斑移動距離變化.(4)改變掃描頻率，熒光屏上的亮斑變成一條亮線.3.觀察正弦交流電壓波形(1)把“掃描范圍”旋鈕調(diào)到第一擋“(10100 Hz)”，“衰減調(diào)節(jié)”旋鈕調(diào)到第四擋(衰減1000倍)，接入照明電路，再調(diào)節(jié)掃描微調(diào)旋鈕，直到屏幕出現(xiàn)穩(wěn)定的波形為止.(2)觀察機(jī)內(nèi)的正弦信號波形，把示波器的“掃描范圍”旋鈕調(diào)到第一擋(10100 Hz)，“衰減調(diào)節(jié)”旋鈕調(diào)到最右端的“”處，再調(diào)節(jié)掃描微調(diào)旋鈕，直到屏幕出現(xiàn)穩(wěn)定波形為止.(3)調(diào)節(jié)“Y增益”旋鈕，觀察到正弦曲線在豎直方向的高度改變；調(diào)節(jié)“X增益”旋鈕，觀察到正弦曲線在水平方向的長度改變.(4)扳動“同步極性選擇開關(guān)”，熒光屏上的正弦曲線平移了半個(gè)周期.四、注意事項(xiàng)1.在開啟示波器前，應(yīng)進(jìn)行的操作是：(1)輝度調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底；(2)豎直位移和水平位移旋鈕轉(zhuǎn)到中間位置；(3)衰減調(diào)節(jié)旋鈕置于最大擋(1 000擋)；(4)掃描范圍旋鈕置于“外X”擋.2.關(guān)機(jī)前必須進(jìn)行的操作是，將輝度調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底，再斷開電源開關(guān).深度思考(1)打開電源開關(guān)后，為什么要預(yù)熱12分鐘后再開始使用？(2)調(diào)節(jié)亮斑前，為什么要先把輝度旋鈕反轉(zhuǎn)到底？豎直、水平位移旋鈕調(diào)到中間位置衰減置于最高擋？掃描置于“外X”擋？答案(1)示波管中的電子槍需要預(yù)熱，才有電子發(fā)射出來.(2)以免開機(jī)時(shí)亮度太大損壞示波管；使圖像位于屏幕中央；使波形不要太大，超出屏幕范圍不加描電壓，圖像在水平中央位置.例1如圖4所示為示波器面板，屏上顯示的是一亮度很低、線條較粗且模糊不清的波形.圖4 (1)若要增大顯示波形的亮度，應(yīng)調(diào)節(jié)_旋鈕.(2)若要屏上波形線條變細(xì)且邊緣清晰，應(yīng)調(diào)節(jié)_旋鈕.(3)若要將波形曲線調(diào)至屏中央，應(yīng)調(diào)節(jié)_與_旋鈕.答案(1)輝度(或?qū)憺?(2)聚焦(或?qū)憺?(3)豎直位移(或?qū)憺?水平位移(或?qū)憺?例2在“練習(xí)使用示波器”的實(shí)驗(yàn)中：(1)為觀察亮斑在豎直方向上的偏移，應(yīng)該將掃描范圍旋鈕置于“外X”擋，使亮斑位于屏的_，然后，應(yīng)把“DC”“AC”開關(guān)置于_位置，以給示波器輸入一個(gè)直流電壓.(2)為給示波器輸入一個(gè)Y方向的直流電壓(要求電壓從零開始逐漸增加)，請將圖5中器材與示波器連成正確的電路.圖5(3)如果在示波器熒光屏上發(fā)現(xiàn)水平方向有一自左向右的移動圖形，現(xiàn)要使它在水平方向出現(xiàn)一條直線的方法是()A.逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)輝度調(diào)節(jié)旋鈕B.調(diào)節(jié)掃描范圍旋鈕和掃描微調(diào)旋鈕，減小掃描頻率C.調(diào)節(jié)衰減旋鈕D.調(diào)節(jié)掃描范圍旋鈕和掃描微調(diào)旋鈕，增大掃描頻率(4)若在示波器的“Y輸入”和“地”之間加上如圖6所示的電壓，而掃描范圍旋鈕置于“外X”擋，則此時(shí)屏上應(yīng)出現(xiàn)的情形是下列圖中的()圖6解析把掃描范圍旋鈕置于“外X”擋，調(diào)整水平位移、豎直位移旋鈕，使亮斑位于屏的中心.然后，應(yīng)把“DC”“AC”開關(guān)置于“DC”位置，以給示波器輸入一個(gè)直流電壓.電路的連接要求符合電壓是從零開始逐漸增加的，故“Y輸入”端電勢要比接“地”端電勢高.當(dāng)圖形自左向右移動，若速度更快，便可成為一條亮線，故應(yīng)增加掃描頻率.在“Y輸入”與“地”之間加一恒定電壓，掃描范圍旋鈕置于“外X”擋時(shí)，在光屏上出現(xiàn)的是豎直方向上的一個(gè)亮斑，C正確.答案(1)中心DC(2)電路如圖所示(3)D(4)C1.(練習(xí)使用示波器)欲使屏上出現(xiàn)一條豎直亮線，應(yīng)怎樣調(diào)節(jié)示波器？答案在屏上已出現(xiàn)亮線(或亮斑)的前提下，將掃描范圍旋鈕置于“外X”擋，衰減調(diào)節(jié)旋鈕置于“”擋.(若在其他擋位，也可從“Y輸入”加一變化較快的電壓)解析當(dāng)掃描范圍旋鈕置于“外X”擋時(shí)，不使用機(jī)內(nèi)的鋸齒波掃描電壓，即X1、X2上不加電壓，把衰減調(diào)節(jié)旋鈕置于“”擋時(shí)機(jī)內(nèi)提供正弦交流信號(即加在Y1、Y2上為正弦電流).故電子只在豎直方向偏轉(zhuǎn)，連續(xù)不斷的偏轉(zhuǎn)電子打在屏上成為一條豎直亮線.2.(練習(xí)使用示波器)示波器面板如圖7所示，其中甲圖為一信號源.圖7(1)若要觀測此信號源發(fā)出的正弦交流信號的波形(正弦交流信號的電流i隨時(shí)間t做周期性變化的圖像如圖乙所示)，應(yīng)將信號源的a端與示波器面板上的_接線柱相連，b端與_接線柱相連.(2)若示波器所顯示的輸入波形如圖丙所示，要將波形上移，應(yīng)調(diào)節(jié)面板上的_旋鈕；要使此波形橫向展寬，應(yīng)調(diào)節(jié)_旋鈕；要使屏上能夠顯示3個(gè)完整的波形，應(yīng)調(diào)節(jié)_旋鈕.答案(1)Y輸入地(2)豎直位移X增益掃描范圍和掃描微調(diào)解析觀察外部輸入信號，應(yīng)把信號源接“Y輸入”和“地”接線柱，通過調(diào)節(jié)豎直位移旋鈕()可將波形上移，通過調(diào)節(jié)X增益旋鈕可使波形橫向展寬.通過調(diào)節(jié)掃描范圍旋鈕和掃描微調(diào)旋鈕可使波形數(shù)改變.題組一練習(xí)使用示波器1.(多選)關(guān)于示波器上交直流選擇開關(guān)“DC”和“AC”，下列說法中正確的是()A.輸入直流信號，置于“DC”或“AC”均有信號進(jìn)入示波器B.輸入交流信號，置于“DC”或“AC”均有信號進(jìn)入示波器C.輸入直流信號，置于“DC”有信號進(jìn)入示波器D.輸入交流信號，置于“AC”有信號進(jìn)入示波器答案CD2.在“練習(xí)使用示波器”的實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于豎直位移旋鈕和Y增益調(diào)節(jié)旋鈕的作用，下列說法正確的是()A.豎直位移旋鈕用來調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的位置，Y增益調(diào)節(jié)旋鈕用來調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的幅度B.豎直位移旋鈕用來調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的幅度，Y增益調(diào)節(jié)旋鈕用來調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的位置C.豎直位移旋鈕和Y增益調(diào)節(jié)旋鈕都是用來調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的位置的D.豎直位移旋鈕和Y增益調(diào)節(jié)旋鈕都是用來調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的幅度的答案A解析豎直位移旋鈕可以調(diào)節(jié)圖像在屏幕豎直方向的位置，使觀察的信號位于屏幕中央.Y增益調(diào)節(jié)旋鈕則用來調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的幅度.故A正確，B、C、D錯(cuò)誤.3.在“練習(xí)使用示波器”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)將衰減調(diào)節(jié)旋鈕置于最右邊的“”擋，掃描范圍旋鈕置于“外X”擋，“X輸入”與“地”之間未接信號輸入電壓，他在示波器熒光屏上看到的圖像可能是下列圖中的()答案B4.(多選)在“練習(xí)使用示波器”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)欲按要求先在熒光屏上調(diào)出亮斑，為此，他進(jìn)行了如下操作：首先經(jīng)輝度調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底，豎直位移旋鈕和水平位移旋鈕轉(zhuǎn)到某位置，將衰減調(diào)節(jié)旋鈕置于1 000擋，掃描范圍旋鈕置于“外X”擋.然后打開電源開關(guān)(指示燈亮)，過2 min后，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)輝度調(diào)節(jié)旋鈕，結(jié)果屏上始終無亮斑出現(xiàn)(示波器完好).那么，他應(yīng)再調(diào)節(jié)下列哪個(gè)旋鈕才有可能在屏上出現(xiàn)亮斑()A.豎直位移旋鈕B.水平位移旋鈕C.聚焦調(diào)節(jié)旋鈕D.輔助聚焦調(diào)節(jié)旋鈕答案AB解析由題意知示波器的偏轉(zhuǎn)電極Y1、Y2與X1、X2上都沒加電壓，亮斑應(yīng)在屏的中央，若不在中央(或沒有亮斑)應(yīng)調(diào)節(jié)豎直位移旋鈕和水平位移旋鈕.5.某學(xué)生在做“練習(xí)使用示波器”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，將衰減旋鈕撥到“”擋，將掃描旋鈕撥到10100 Hz擋，然后再調(diào)節(jié)掃描微調(diào)旋鈕，當(dāng)示波器熒光屏上出現(xiàn)兩個(gè)完整的正弦波形時(shí)，其頻率為()A.10 Hz B.25 Hz C.50 Hz D.100 Hz答案B解析由示波器的工作原理知，當(dāng)把衰減旋鈕調(diào)到“”擋時(shí)，是由機(jī)內(nèi)提供豎直方向的按正弦規(guī)律變化的50 Hz的交流電壓，當(dāng)掃描頻率也等于50 Hz時(shí)，熒光屏上應(yīng)出現(xiàn)1個(gè)完整的正弦波形，現(xiàn)在熒光屏上出現(xiàn)兩個(gè)完整的正弦波形，掃描頻率應(yīng)是交流信號電壓變化頻率的一半，所以掃描頻率應(yīng)是25 Hz.6.示波器使用結(jié)束時(shí)應(yīng)注意及時(shí)關(guān)機(jī)，關(guān)機(jī)的下列操作順序正確的是()A.先斷開電源開關(guān)，再將“輝度調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底B.先斷開電源開關(guān)，再將“輝度調(diào)節(jié)”旋鈕順時(shí)針轉(zhuǎn)到底C.先將“輝度調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底，再斷開電源開關(guān)D.先將“輝度調(diào)節(jié)”旋鈕順時(shí)針轉(zhuǎn)到底，再斷開電源開關(guān)答案C題組二顯示外加信號的波形7.用示波器觀察交流信號時(shí)，在顯示屏上顯示出一個(gè)完整的波形(如圖1所示)，經(jīng)下列四組操作之一，使該信號顯示出兩個(gè)完整的波形，且波形幅度增大，此組操作是()圖1A.調(diào)整X增益旋鈕和豎直位移旋鈕B.調(diào)整X增益旋鈕和掃描微調(diào)旋鈕C.調(diào)整掃描微調(diào)旋鈕和Y增益旋鈕D.調(diào)整水平位移旋鈕和Y增益旋鈕答案C解析調(diào)節(jié)掃描微調(diào)旋鈕，減小掃描電壓的頻率，也就增大了其周期，而信號電壓的頻率不變，所以在掃描的一個(gè)周期內(nèi)顯示的完整波形個(gè)數(shù)增多.調(diào)節(jié)Y增益旋鈕即可使波形幅度增大，故C正確.8.示波器工作時(shí)，屏上顯示出如圖2甲所示的波形，且亮度較弱.要將波形由圖甲位置調(diào)節(jié)到圖乙的位置和波形且亮度增強(qiáng)，應(yīng)調(diào)節(jié)示波器面板上的_旋鈕.圖2A.輝度旋鈕B.聚焦旋鈕C.輔助聚焦旋鈕D.豎直位移旋鈕E.“Y增益”旋鈕F.“X增益”旋鈕G.水平位移旋鈕H.掃描微調(diào)旋鈕I.衰減旋鈕J.掃描范圍旋鈕K.同步極性選擇開關(guān)答案ADEFGK9.用示波器觀察頻率為900 Hz的正弦電壓信號.把該信號接入示波器Y輸入.圖3 (1)當(dāng)屏幕上出現(xiàn)如圖3所示的波形時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)_旋鈕.如果正弦波的正負(fù)半周均超出了屏幕的范圍，應(yīng)調(diào)節(jié)_或_旋鈕，或這兩個(gè)旋鈕配合使用，以使正弦波的整個(gè)波形出現(xiàn)在屏幕內(nèi).(2)如需要屏幕上正好出現(xiàn)一個(gè)完整的正弦波形，應(yīng)將_旋鈕置于_的位置，然后調(diào)節(jié)_旋鈕.答案(1)豎直位移(或)衰減Y增益(2)掃描范圍1 000擋掃描微調(diào)解析(1)屏幕上的波形位置偏上，應(yīng)該調(diào)節(jié)“豎直位移”或“”旋鈕使其向下移動至屏幕中心；如果正弦波形的正、負(fù)半周均超出屏幕的范圍，說明波形在豎直方向上的最大距離(波幅)過大，應(yīng)該調(diào)節(jié)“Y增益”旋鈕使波幅減小，或者調(diào)節(jié)“衰減”旋鈕使整個(gè)波形縮小.(2)如果需要屏幕上出現(xiàn)一個(gè)完整的正弦波形，則應(yīng)使橫向掃描頻率等于900 Hz的正弦電壓的頻率.首先應(yīng)將“掃描范圍”旋鈕置于“1 000”擋位的位置，然后調(diào)節(jié)“掃描微調(diào)”旋鈕，使掃描頻率達(dá)到900 Hz即可形成穩(wěn)定的波形.