2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-2学案：第二章 3 示波器的使用

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精［目标定位］1.知道示波器面板上各按钮的名称及功能.2.了解示波器的工作原理。3.掌握示波器的基本调节方法：可以用示波器测量电学中的一些物理量;能解决简单的物理问题。一、示波器的构造及原理1.构造：示波器核心部分是示波管，示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图1所示.图12。示波器的工作原理示波管内的电子枪发射电子,电子被加速电场加速后,进入竖直、水平的两对偏转电极，当两对电极都没有加电压时,电子束将沿直线运动打在荧光屏，在屏上出现亮点，若在x、y轴加上不同的偏转电压，电子将发生不同程度的偏转，然后打到荧光屏上,并在屏上不同位置出现亮点.二、认识示波器面板上的旋钮如图2所示，试写出编号对应的旋钮名称及作用.图21.电源开关.2.电源指示灯：开启电源开关，进行预热，这时指示灯亮.3.辉度调节旋钮:用来调节图像亮度。eq\b\lc\\rc\｝（\a\vs4\al\co1（4。聚焦调节旋钮,5。辅助聚焦调节旋钮)）两者配合使用，可使打到荧光屏上的电子束会聚成一个小亮斑.eq\b\lc\\rc\}（\a\vs4\al\co1(6.竖直位移旋钮，7。水平位移旋钮））这两个旋钮可以分别调节图像的竖直和水平位置。eq\b\lc\\rc\｝(\a\vs4\al\co1(8。Y增益调节旋钮,9。X增益调节旋钮）)这两个旋钮可以分别调节图像在Y方向和X方向的幅度.10.衰减调节旋钮：最右边的“”符号表示机内提供正弦交流信号。11。扫描范围旋钮：用来调节扫描电压的频率范围,其中最右边的“外X"挡是指使用外部输入的扫描电压.12.扫描微调旋钮:在选定扫描范围内调节扫描频率。13.外部信号输入端:包括“Y输入”“X输入"和“地"三个接线柱,其中“地”是公共端。14.交直流选择开关：“DC”代表直流,“AC”代表交流.15.同步极性选择开关。三、练习使用示波器1.在“Y输入”和“地”间加直流电压，观察亮斑的移动把“交直流开关”扳到直流挡（DC）位置，扫描范围旋钮转到最右端“外X”挡，衰减调节旋钮调到“100”挡，连接电路如图3所示，可以观察到亮斑向上偏移。图3(1）调节“Y增益"旋钮，直到亮斑移动距离适中为止.（2)调节滑动变阻器的滑片,改变输入电压，观察亮斑移动距离的变化.(3）改变输入电压的极性，可以观察到亮斑向下偏移.(4)扳动“同步极性选择开关"，观察亮斑的偏移方向发生改变.2。观察扫描（1）把图3中的直流电压改加到“X输入”上,观察亮斑发生水平偏移，把“X增益”旋钮顺时针转到eq\f(1，3）处,观察该过程中亮斑偏移距离的变化.（2)撤去外加直流电压,把“扫描范围”旋钮置于最低挡,“扫描微调”旋钮逆时针转到底,可以观察到亮斑从左向右移动，并迅速返回左端。（3)调节“X增益"旋钮,可以观察到亮斑移动距离变化。(4)改变扫描频率，荧光屏上的亮斑变成一条亮线。3.观察正弦交流电压波形（1）把“扫描范围”旋钮调到第一挡“（10~100Hz)”，“衰减调节"旋钮调到第四挡(衰减1000倍），接入照明电路,再调节扫描微调旋钮，直到屏幕出现稳定的波形为止.(2）观察机内的正弦信号波形，把示波器的“扫描范围"旋钮调到第一挡（10～100Hz），“衰减调节”旋钮调到最右端的“"处,再调节扫描微调旋钮，直到屏幕出现稳定波形为止。（3）调节“Y增益”旋钮,观察到正弦曲线在竖直方向的高度改变；调节“X增益"旋钮，观察到正弦曲线在水平方向的长度改变。（4）扳动“同步极性选择开关”，荧光屏上的正弦曲线平移了半个周期。四、注意事项1。在开启示波器前，应进行的操作是：(1)辉度调节旋钮逆时针旋转到底；(2)竖直位移和水平位移旋钮转到中间位置；（3)衰减调节旋钮置于最大挡(1000挡);(4)扫描范围旋钮置于“外X”挡.2。关机前必须进行的操作是,将辉度调节旋钮逆时针旋转到底，再断开电源开关.深度思考（1)打开电源开关后，为什么要预热1~2分钟后再开始使用？(2）调节亮斑前，为什么要先把辉度旋钮反转到底？竖直、水平位移旋钮调到中间位置衰减置于最高挡？扫描置于“外X"挡？答案（1）示波管中的电子枪需要预热,才有电子发射出来.（2）以免开机时亮度太大损坏示波管；使图像位于屏幕中央；使波形不要太大，超出屏幕范围不加描电压，图像在水平中央位置.例1如图4所示为示波器面板，屏上显示的是一亮度很低、线条较粗且模糊不清的波形。图4(1）若要增大显示波形的亮度，应调节________旋钮.（2)若要屏上波形线条变细且边缘清晰，应调节______旋钮。（3)若要将波形曲线调至屏中央，应调节________与______旋钮.答案(1)辉度（或写为）（2）聚焦（或写为○）(3）竖直位移（或写为↑↓）水平位移（或写为）例2在“练习使用示波器”的实验中:(1)为观察亮斑在竖直方向上的偏移,应该将扫描范围旋钮置于“外X”挡，使亮斑位于屏的________，然后，应把“DC”－“AC”开关置于________位置，以给示波器输入一个直流电压。(2）为给示波器输入一个Y方向的直流电压（要求电压从零开始逐渐增加),请将图5中器材与示波器连成正确的电路。图5（3)如果在示波器荧光屏上发现水平方向有一自左向右的移动图形，现要使它在水平方向出现一条直线的方法是（)A.逆时针旋转辉度调节旋钮B。调节扫描范围旋钮和扫描微调旋钮，减小扫描频率C。调节衰减旋钮D.调节扫描范围旋钮和扫描微调旋钮，增大扫描频率(4)若在示波器的“Y输入”和“地”之间加上如图6所示的电压，而扫描范围旋钮置于“外X"挡，则此时屏上应出现的情形是下列图中的()图6解析把扫描范围旋钮置于“外X”挡，调整水平位移、竖直位移旋钮，使亮斑位于屏的中心。然后，应把“DC”－“AC”开关置于“DC”位置,以给示波器输入一个直流电压。电路的连接要求符合电压是从零开始逐渐增加的，故“Y输入”端电势要比接“地”端电势高.当图形自左向右移动，若速度更快，便可成为一条亮线，故应增加扫描频率。在“Y输入”与“地"之间加一恒定电压，扫描范围旋钮置于“外X"挡时，在光屏上出现的是竖直方向上的一个亮斑,C正确。答案(1）中心DC(2)电路如图所示(3)D(4）C1.（练习使用示波器）欲使屏上出现一条竖直亮线,应怎样调节示波器？答案在屏上已出现亮线(或亮斑)的前提下，将扫描范围旋钮置于“外X”挡，衰减调节旋钮置于“"挡。(若在其他挡位,也可从“Y输入”加一变化较快的电压）解析当扫描范围旋钮置于“外X"挡时，不使用机内的锯齿波扫描电压,即X1、X2上不加电压，把衰减调节旋钮置于“”挡时机内提供正弦交流信号(即加在Y1、Y2上为正弦电流)。故电子只在竖直方向偏转，连续不断的偏转电子打在屏上成为一条竖直亮线.2。（练习使用示波器)示波器面板如图7所示,其中甲图为一信号源。图7（1)若要观测此信号源发出的正弦交流信号的波形(正弦交流信号的电流i随时间t做周期性变化的图像如图乙所示），应将信号源的a端与示波器面板上的________接线柱相连,b端与________接线柱相连。(2)若示波器所显示的输入波形如图丙所示,要将波形上移,应调节面板上的________旋钮;要使此波形横向展宽，应调节________旋钮；要使屏上能够显示3个完整的波形，应调节________旋钮.答案（1）Y输入地（2）竖直位移X增益扫描范围和扫描微调解析观察外部输入信号，应把信号源接“Y输入”和“地”接线柱，通过调节竖直位移旋钮(↓↑）可将波形上移，通过调节X增益旋钮可使波形横向展宽。通过调节扫描范围旋钮和扫描微调旋钮可使波形数改变。题组一练习使用示波器1。（多选）关于示波器上交直流选择开关“DC"和“AC”，下列说法中正确的是（)A。输入直流信号,置于“DC”或“AC”均有信号进入示波器B。输入交流信号，置于“DC”或“AC”均有信号进入示波器C.输入直流信号,置于“DC"有信号进入示波器D。输入交流信号,置于“AC"有信号进入示波器答案CD2.在“练习使用示波器”的实验中，关于竖直位移旋钮和Y增益调节旋钮的作用，下列说法正确的是()A。竖直位移旋钮用来调节图像在竖直方向的位置，Y增益调节旋钮用来调节图像在竖直方向的幅度B.竖直位移旋钮用来调节图像在竖直方向的幅度,Y增益调节旋钮用来调节图像在竖直方向的位置C。竖直位移旋钮和Y增益调节旋钮都是用来调节图像在竖直方向的位置的D。竖直位移旋钮和Y增益调节旋钮都是用来调节图像在竖直方向的幅度的答案A解析竖直位移旋钮可以调节图像在屏幕竖直方向的位置，使观察的信号位于屏幕中央。Y增益调节旋钮则用来调节图像在竖直方向的幅度.故A正确，B、C、D错误。3.在“练习使用示波器"实验中,某同学将衰减调节旋钮置于最右边的“”挡，扫描范围旋钮置于“外X”挡，“X输入"与“地”之间未接信号输入电压，他在示波器荧光屏上看到的图像可能是下列图中的()答案B4。(多选)在“练习使用示波器”实验中，某同学欲按要求先在荧光屏上调出亮斑，为此，他进行了如下操作：首先经辉度调节旋钮逆时针转到底，竖直位移旋钮和水平位移旋钮转到某位置，将衰减调节旋钮置于1000挡,扫描范围旋钮置于“外X”挡.然后打开电源开关（指示灯亮)，过2min后，顺时针旋转辉度调节旋钮，结果屏上始终无亮斑出现(示波器完好).那么，他应再调节下列哪个旋钮才有可能在屏上出现亮斑(）A.竖直位移旋钮 B.水平位移旋钮C.聚焦调节旋钮 D.辅助聚焦调节旋钮答案AB解析由题意知示波器的偏转电极Y1、Y2与X1、X2上都没加电压，亮斑应在屏的中央，若不在中央(或没有亮斑）应调节竖直位移旋钮和水平位移旋钮.5.某学生在做“练习使用示波器”的实验时，将衰减旋钮拨到“”挡，将扫描旋钮拨到10～100Hz挡，然后再调节扫描微调旋钮，当示波器荧光屏上出现两个完整的正弦波形时，其频率为（）A。10HzB。25HzC。50HzD。100Hz答案B解析由示波器的工作原理知，当把衰减旋钮调到“”挡时，是由机内提供竖直方向的按正弦规律变化的50Hz的交流电压，当扫描频率也等于50Hz时,荧光屏上应出现1个完整的正弦波形，现在荧光屏上出现两个完整的正弦波形，扫描频率应是交流信号电压变化频率的一半,所以扫描频率应是25Hz。6。示波器使用结束时应注意及时关机，关机的下列操作顺序正确的是()A.先断开电源开关，再将“辉度调节”旋钮逆时针转到底B。先断开电源开关,再将“辉度调节"旋钮顺时针转到底C。先将“辉度调节”旋钮逆时针转到底，再断开电源开关D。先将“辉度调节”旋钮顺时针转到底,再断开电源开关答案C题组二显示外加信号的波形7.用示波器观察交流信号时，在显示屏上显示出一个完整的波形(如图1所示），经下列四组操作之一，使该信号显示出两个完整的波形，且波形幅度增大,此组操作是(）图1A.调整X增益旋钮和竖直位移旋钮B。调整X增益旋钮和扫描微调旋钮C。调整扫描微调旋钮和Y增益旋钮D。调整水平位移旋钮和Y增益旋钮答案C解析调节扫描微调旋钮，减小扫描电压的频率，也就增大了其周期，而信号电压的频率不变，所以在扫描的一个周期内显示的完整波形个数增多.调节Y增益旋钮即可使波形幅度增大,故C正确.8.示波器工作时,屏上显示出如图2甲所示的波形，且亮度较弱。要将波形由图甲位置调节到图乙的位置和波形且亮度增强，应调节示波器面板上的______________旋钮.图2A。辉度旋钮 B。聚焦旋钮C。辅助聚焦旋钮 D.竖直位移旋钮E.“Y增益”旋钮 F.“X增益”旋钮G。水平位移旋钮 H。扫描微调旋钮I。衰减旋钮 J.扫描范围旋钮K.同步极性选择开关答案ADEFGK9.用示波器观察频率为900Hz的正弦电压信号.把该信号接入示波器Y输入。图3（1）当屏幕上出现如图3所示的波形时，应调节________旋钮.如果正弦波的正负半周均超出了屏幕的范围，应调节________或______旋钮，或这两个旋钮配合使用，以使正弦波的整个波形出现在屏幕内.(2）如需要屏幕上正好出现一个完整的正弦波形，应将____________旋钮置于__________的位置，然后调节____________旋钮.答案(1)竖直位移(或↑↓)衰减Y增益(2）扫描范围1000挡扫描微调解析（1)屏幕上的波形位置偏上，应该调节“竖直位移"或“↑↓”旋钮使其向下移动至屏幕中心；如