2018-2019学年高中物理 第二章 交变电流 4 示波器的使用学案 教科版选修3-2.doc

4示波器的使用学习目标定位1.了解示波器面板上各个旋钮的名称及作用.2.练习使用示波器观察交流电的波形示波管是示波器的核心部件，外部是一个抽成真空的玻璃壳，内部主要由电子枪(发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由一对X偏转电极板和一对Y偏转电极板组成)和荧光屏组成，如图1所示图1XX偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形电压(扫描电压)；YY偏转电极上加的是待显示的信号电压如果信号电压是周期性的，并且扫描电压与信号电压的周期相同就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定图像认识示波器面板上的旋钮如图2所示为编号对应的旋钮名称及作用如下图21电源开关2电源指示灯：开启电源开关，进行预热，指示灯亮3辉度调节旋钮：用来调节图像亮度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.认识和使用示波器问题设计1打开示波器电源开关后，为什么要预热12分钟后再开始使用？答案示波管中的电子枪需要预热，才有电子发射出来2调节亮斑前，为什么要先把辉度调节旋钮反转到底？竖直、水平位移旋钮调到中间位置？衰减调节旋钮置于最高挡？扫描范围旋钮置于“外X”挡？答案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；不加扫描电压，使图像在水平中央位置要点提炼1看亮斑：辉度旋钮反时针到底，竖直位移和水平位移旋钮旋到中间，扫描范围旋钮置“外X”挡辉度旋钮最弱是为了当亮斑出现时不会过亮烧坏荧光屏，后面可慢慢调节至较合适亮度竖直位移和水平位移旋钮旋到中间，目的是为了使亮斑出现时能出现在屏幕上，而不会跑到屏幕外亮斑出现了，调节聚焦旋钮和辅助聚焦旋钮，使亮斑最圆最小调节水平位移和竖直位移旋钮观察亮斑上下和水平移动2观察亮斑移动(扫描)：把衰减调到1，扫描范围旋钮调到最低挡，扫描微调到反时针到底目的是使扫描频率最小扫描一次的时间是亮点从左边运动到右边所用的时间，扫描频率则是一秒钟从左边到右边运动的次数要看到是一个亮点运动，必须使频率小当看到亮斑运动后，调节扫描微调旋钮，可看到亮斑运动得更快，最后变成了一条亮线3观察竖直偏转直流电压对亮斑位移的影响当观察亮斑完成后，可在输入接上“Y”、“地”，移动滑动变阻器，输入直流电压增大，亮斑偏离位移增大4观察正弦波或余弦波形：若外加的是正弦交变电压，当扫描频率是交变电压整数倍时可在屏上看到正弦图形正弦波形成：亮斑从左到右运动的时间若刚好等于交变电压的周期，则在屏上出现一个完整正弦波形，若是交变电压周期的两倍则出现两个完整波形5注意竖直位移旋钮、水平位移旋钮和Y增益、X增益之间区别：一个是调节平衡位置上下运动，一个是调节上下运动振幅一个是调节水平扫描中心位置，一个是调节扫描幅度6注意衰减和Y增益之间的关系，衰减是大幅度调节振幅，1是不衰减，10表示振幅变为原来的十分之一，100表示变为原来的一百分之一而Y增益是较小范围调节振幅注意扫描范围旋钮和扫描微调旋钮配合调节扫描频率，如要调到频率为900赫兹，则先把扫描范围旋钮打在1 000赫兹处，再调节扫描微调旋钮使频率在1 000赫兹左右小范围变动，可调到900赫兹一、对示波器原理的理解例1电子枪发射出的电子打在荧光屏上时，会在那里产生一个亮斑，如果在荧光屏上得到如图3所示的亮斑P，那么示波管中的()图3A极板X应带正电 B极板X应带正电C极板Y应带正电 D极板Y应带正电答案BC二、认识及使用示波器例2如图4甲为示波器面板，图乙为一信号源图4(1)若要观测此信号源发出的正弦交流信号的波形，应将信号源的a端与示波器面板上的_连接柱相连，b端与_连接柱相连(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2个完整的波形，应调节_旋钮解析(1)示波器内部配有X扫描信号，其扫描频率的高低由扫描范围旋钮和微调旋钮共同调节，要测试其他信号源，只要将其加在Y输入即可，同时信号源的接地端和示波器的“地”相接，故应依次填：Y输入、地(2)波形的上下移动靠调节“”旋钮来实现，左右移动靠调节“”旋钮来完成，横向展宽要靠X增益旋钮来完成；屏上显示完整波形数的多少要用扫描范围和扫描微调旋钮完成，所以依次应填：(或旋钮6)、X增益、扫描范围和扫描微调答案(1)Y输入地(2)X增益扫描范围和扫描微调例3用示波器观察频率为900 Hz的正弦电压信号把该信号接入示波器Y输入图5(1)当屏幕上出现如图5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_旋钮解析(1)屏幕上的波形位置偏上，应该调节“竖直位移”或旋“”旋钮使其向下移动至屏幕中心；如果正弦波形的正、负半周均超出屏幕的范围，说明波形在竖直方向上的最大距离(波幅)过大，应该调节“Y增益”旋钮使波幅减小，或者调节“衰减”旋钮使整个波形缩小；(2)如果需要屏幕上出现一个完整的正弦波形，则应使横向扫描频率等于900 Hz的正弦电压的频率首先应将“扫描范围”旋钮置于“1 000”挡位的位置，然后调节“扫描微调”旋钮，使扫描频率达到900 Hz即可形成稳定的波形答案(1)竖直位移(或)衰减Y增益(2)扫描范围1 000挡扫描微调三、显示外加信号的波形问题例4下图6中(1)所示是示波管的原理图，它是由电子枪，竖直偏转电极YY、水平偏转电极XX和荧光屏组成电子枪发射的电子打在荧光屏上将出现亮点，不加任何电压时，电子打在荧光屏中心若亮点很快移动，由于视觉暂留关系，能在荧光屏看到一条亮线现在加上频率较高的偏转电压，则()图6A如果只在偏转电极XX上加上如图(2)所示的电压，应观察到一条水平亮线B如果只在偏转电极YY上加上如图(3)所示UUmsin t的电压，应观察到一条正弦曲线如图(4)C如果在偏转电极YY上加上如图(3)所示UUmsin t的电压，同时在偏转电极XX上加上图(2)所示的电压，应观察到一条正弦曲线如图(5)D如果在偏转电极YY上加上如图(3)所示UUmsin t，同时在偏转电极XX上加上图(2)所示的电压，应观察到一条正弦曲线如图(4)解析如果在偏转电极XX上加上如图(2)所示的电压，应观察到一条水平的亮线，故A正确；如果只在偏转电极YY上加上如图(3)所示UUmsin t的电压，则在水平向不运动，只在竖直向偏转，应观察到一条竖直的亮线故B错误；如果在偏转电极YY上加上如图(3)所示UUmsin t的电压，同时在偏转电极XX上加上图(2)所示的电压，因(2)图中的电压为单一方向上，则形成的图像只在0点的一侧为图(4)，故C错误，而D正确答案AD1(认识示波器)在“练习使用示波器”的实验中，关于竖直位移旋钮和Y增益旋钮的作用，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移，Y增益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2(认识及使用示波器)如图7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7(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)3(认识及使用示波器)如图8所示，利用示波器观察亮斑在竖直方向的偏移时，下列做法正确的是()图8A示波器的扫描范围应置于“外X”挡B“DC”、“AC”开关应置于“DC”位置C当亮斑如图乙所示在A位置时，将图中滑动变阻器滑动触头向左移动，则A点下移D改变图甲电池的极性，图乙的亮斑将向下偏移答案ABD解析因竖直方向有偏转，水平方向无偏转，所以示波器的扫描范围应置于“外X”挡，故A正确；应输入直流电信号，B正确；改变电源极性，偏转方向也反了，故D正确滑动变阻器触头向左移动，电阻R变大，由闭合回路欧姆定律可得输入的电压也变大，偏转位移变大，故C错误4(示波器的原理及显示外加信号的波形问题)示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成图9(1)如图9所示，如果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的()A极板X应带正电 B极板X应带正电C极板Y应带正电 D极板Y应带正电(2)如果只在偏转电极XX上加如图所示的电压，试在图中画出所观察到的波形图(3)如果在只在偏转电极YY上加如图所示的电压，试在图中画出所观察到的波形图(4)如果在偏转电极XX上加如图所示的电压同时在偏转电极YY上加如图所示的电压，试在图中画出所观察到的波形图答案(1)AC(2)(3)(4)见解析图解析(1)示波管中电子向第一象限偏转，说明水平方向受力向右，竖直方向受力向上，所以极板X应带正电；极板Y应带正电；故答案选A、C.(2)如果只在偏转电极XX上加如图所示的电压，电子只在水平方向发生偏转，竖直方向不会偏转，故图像为(3)如果只在偏转电极YY上加如图所示的电压，电子只在竖直方向发生偏转，水平方向不会偏转，故图像为(4)如果在偏转电极XX上加如图所示的电压同时在偏转电极YY上加如图所示的电压，X方向为偏转电压，Y方向为扫描电压，因为周期相同，所以屏幕上出现一个完整的正弦波形所以图像为题组一认识及使用示波器1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C2关于示波器上交直流选择形状“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CD3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1 000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2 min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YY与XX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4.如图1所示，电源内阻很小可以忽略不计，当S断开时，亮斑位于屏上正中央，当S闭合时且滑动变阻器的滑片P处在最左端，亮斑向上偏移4格；当滑动变阻器的滑片P处在正中间时()图1A亮斑向上偏移2格B亮斑仍然向上偏移4格C亮斑向下偏移2格D亮斑向下偏移4格答案A5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 Hz100 Hz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()A10 Hz B25 HzC50 Hz D100 Hz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50 Hz的交流电压，当扫描频率也等于50 Hz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25 Hz.6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甲图位置调节到乙图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A、D、E、F、G、K7用示波器观察其交流信号时，在显示屏上显示出一个完整的波形(如图3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3A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在观察按正弦规律变化的电压图线时，只看到一个完整的正弦波形，现想在荧光屏上看到3个正弦波形，应调节()A扫描范围旋钮 B扫描微调旋钮C衰减旋钮 DX增益旋钮答案AB解析当只看到一个完整的正弦波形时，扫描电压的频率等于信号的频率，要想看到3个波形，则必须减小扫描电压的频率，故需调节扫描范围旋钮和扫描微调旋钮，选A、B.9在没有输入电压的情况下，若将图4所示荧光屏的图像：图4(1)由(a)图变为(b)图，应调节什么旋钮？怎样调节？(2)要使(b)图中的亮斑变成亮线应如何调节？(3)要使(2)问中的亮线变长应如何调节？答案(1)由图(a)可见亮斑在坐标原点上方，故应先将竖直位移旋钮逆时针旋转，把光斑调到坐标原点(2)要使荧光屏上的亮斑变成亮线，应将扫描范围旋钮由“外X”挡调到较高频率挡(3)要使(2)问中的亮线变长应将“X增益”旋钮顺时针旋转题组二显示外加信号的波形问题10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B11示波管的结构中有两对互相垂直的偏转电极XX和YY，若在XX上加上如图5甲所示的扫描电压，在Y