高考示波器实验与习题

1 示波器示波器 一 一 示波器的构造及工作原理示波器的构造及工作原理 示波器的核心部件是示波管 由电子枪 偏转电极和荧光屏组 成 管内抽成真空 如图 1 所示 当偏转电极 XX 上都不加电压 电 子枪射出的电子打在荧光屏上时 会产生一个亮点 若在偏转电极 YY 或 XX 上加电压 电子在竖直 或水平 方向上会发生偏转 从而使亮斑位置改变 当电压变化很快时 亮 斑位置移动也很快 如果只有水平偏转电极 XX 上加电压 荧光屏的 亮斑就在同一水平线上发生偏转 亮斑看起来就像一条水平亮线 图 1 2 若在竖直偏转电极 YY 上加按正弦规律变化的电压 同时在水平偏转 电极 XX 上加扫描电压 且后者的周期是前者的整数倍 荧光屏上就 显示出正弦曲线 U 图 2 Y Y 图 3 二 二 示波器面板上各旋钮名称 符号及作用示波器面板上各旋钮名称 符号及作用 名称符号 作用 辉度 亮度 调节旋 钮 调节图像的亮度 辉度的调节实际 上是改变电子枪 如原理简化图 2 所示 的加速电压 对电子经过电 子枪过程 由qu mv2 2 可知 改 变u v也改变 即改变电子打在 屏上的能量 从而改变图像的亮度 聚焦调节旋钮 辅助聚焦调节 与辉度调节旋钮配合使用可使电子 束会聚成细束 在屏上出现小亮斑 使图像线条清晰 通过改变电子透 镜的电压从而起到聚焦目的 电源开关开接通或断开电源的开关 3 指示灯电源接通时 指示灯明亮 再经 1 2min 的预热 示波器便可工作 竖直位移旋钮 用来调节图象在竖直方向的位置 水平位移旋钮用来调节图象在水平方向的位置 Y 增益旋钮Y 增益用来调节图象在竖直方向的幅度 通过改变 电极上的偏转电 压 从而改变 轴上的偏转量 原 理简化图如图 3 X 增益旋钮X 增益用来调节图象在水平方向的幅度 通过改变 电极上的偏转电 压 从而改变 轴上的偏转量 衰减调节旋钮衰减分 1 10 100 1000 四挡 1 挡不衰减 其余各挡分别使加在竖 直偏转电极上的信号电压衰减为原 来的十分之一 百分之一 千分之 一 最右边的正弦符号 挡 不是衰减 而是由机内自行提供竖 直方向的按正弦规律变化的交流电 压 可用来观察正弦波形或检查示 波器是否正常工作 扫描范围旋钮扫描范用来改变扫描电压的频率范围 有 4 围四个挡 左边第一挡是 10 100Hz 向右旋转每升高一挡 扫描频率增大 10 倍 最右边是 外 挡 使用这一挡时 机内 没有加扫描电压 水平方向的电压 可以从外部输入 扫描微调旋钮扫描微 调 使扫描电压频率在选定的范围内连 续变化 顺时针旋转时频率增加 输入 输 入 地 输入 输入 地 处在底行中间位置 分别为竖直方 向 水平方向和公共接地的输入接 线柱 交直流选择 置于 位置时 所加的信号 电压是直接输入的 置于 位置时 所加的信号电压是通过一 个电容器输入的 可以让交流信号 输入 可以让交流信号通过而隔断 直流成分 同步极性选择开关同步置于 位置时 扫描由被测信 号正半周起同步 置于 位置 时 扫描由负半周起同步 三 实验三 实验 练习使用示波器练习使用示波器 5 一 实验目的 1 认清示波器面板上各个旋钮和开关的名称 作用和操作方 法 2 练习使用示波器观察 检测各种信号 二 实验原理 三 实验器材 1 学生实验用示波器 2 学生信号电源 滑动变阻器 导线 开关等 四 实验步骤 四 实验步骤 1 1 观察荧光屏上的亮斑并进行调节 观察荧光屏上的亮斑并进行调节 6 3 观察亮斑在竖直方向的偏移并进行调节 1 将扫描范围旋钮置于 外 X 挡 将直流选择开关拨到 DC 位置 2 按右图连接电路 3 将滑动变阻器的滑片P滑至适当位置后闭合开关 把衰减调 节旋钮逆时针依次转到 100 10 和 1 挡 观察亮斑向上偏移的情 况 4 调节 Y 使亮斑偏移一段适当的距离 再调节 滑动变阻器 观察亮斑偏移的距离随输入电压变化的情况 7 5 调换电池的正 负极 改变输入电压的方向 可以看到亮斑 改为向下偏移 4 观察按正弦规律变化的电压的图线 1 将扫描范围旋钮置于 10 100 Hz 挡 把衰减调节旋钮置于 挡 2 调节扫描微调旋钮 使屏上出现完整且稳定的正弦曲线 3 调节 Y 增益 或 X 增益 旋钮 观察曲线形状沿竖直 或水平 方向的变化情况 4 调节竖直 或水平 位移旋钮 观察曲线整体在竖直 或水平 方向上的移动情况 注意事项 1 示波器属热电子仪器 要避免频繁开机 关机 否则易损 坏 2 屏上亮斑 或图线 不能过亮 否则易损伤荧光屏 3 Y 输入电压不能太高 以免损坏示波器 四 试题例析四 试题例析 4 5 6 例例 1 1 图 4 为示波器面板 图 5 为一信号源 8 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 端与示波器面板上的 接线柱相连 端与 ab 接线柱相连 2 若示波器所显示的输入波形如图 6 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 例例 2 2 2003 全国物理新课程卷 11 图 7 中 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 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 例例 3 3 2007 天津理综 22 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 档 X 输入 与 地 之间未接信号输入电压 他在示波器荧光 屏上看到的图象可能是下图 8 中的 郝郝 双制双制 作作图 8 9 例例 4 4 2007 全国理综 22 实验题 1 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 当屏幕上出现如图 9 所示的波形时 应调 1 节 钮 如果正弦波的正负半周均超 出了屏幕的范围 应调节 钮或 钮 或这两个钮配合 使用 以使正弦波的整个波形出现在屏幕内 如需要屏幕上正好出现一个完整的正弦波形 应将 钮置于 2 位置 然后调节 钮 解析解析 1 观察被测电压信号波形 应从 输入加入被测信号 另一端接地 故 端接 输入 端接地 ab 2 因波形位于屏的下端 要将波形向上调节 故选竖直位移 旋钮 逆时针旋转即可 要使此波形横向展宽 即要增加图象在水 平方向的幅度 故应调节 增益 当扫描电压的频率和被观察信号 的频率相等时 屏上整好显示一个完整的波形 要使屏上显示 3 个 完整的波形 应调节扫描范围和扫描微调旋钮 使扫描电压的频率 等于被观察信号频率的 1 3 就可得到 3 个完整的波形 9 10 答案答案 1 输入地 2 竖直位移 增益 扫描范围旋钮和扫描微调 解析解析 1 若要增大波形的亮度 应调节辉度调节旋钮 2 若要波形变细且清晰 应调节聚焦调节旋钮和辅助聚焦调 节旋钮 3 若要将波形调至屏中央 应调节竖直位移与水平位移调节 旋钮 答案答案 1 辉度调节 2 聚焦调节和辅助聚焦调节 3 竖直位移 水平位移 解析解析 当 外 档 机器内没有加扫描电压 水平方向的电压可 以从外部输入 由题给条件 输入 与 地 之间未接信号输入 电压 故无水平方向的电压 衰减调节旋钮置于 挡表示机内 给竖直方向加按正弦规律变化的交流电压 则电子只在竖直方向做 往复运动 因此荧光屏上应呈现一条 竖直亮线 故选项 正确 解析解析 1 图示波形位置偏上 应向下调节才可到适当位置 故应调节竖直位移钮 或 如果正弦波的正 负半周均超出了屏 幕的范围 说明波形的幅度太大 应减小竖直幅度 故调节衰减钮 或 增益钮均可达到目的 2 如要屏幕上正好出现一个完整的正弦波形 则扫描电压的 频率与被观察信号的频率应相等 题中