高中物理第二章交变电流2.3示波器的使用讲义教科版选修

3示波器的使用第二章

交变电流[学习目标]

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.内容索引自主预习预习新知夯实基础重点探究启迪思维探究重点达标检测检测评价达标过关自主预习一、认识示波器如图1所示编号对应的旋钮名称及作用如下：1.电源开关.2.电源指示灯：开启

，进行预热，指示灯亮.3.辉度调节旋钮：用来调节图像

.4.

调节旋钮5.辅助

调节旋钮图1两者配合使用，可使打到荧光屏上的电子束会聚成一个小亮斑.电源开关亮度聚焦聚焦这两个旋钮可以分别调节图像在Y方向和X方向的

.6.竖直位移旋钮7.水平位移旋钮8.Y增益调节旋钮9.X增益调节旋钮10.

调节旋钮：最右边的“

”符号表示机内提供

信号.11.扫描范围旋钮：用来调节扫描电压的

范围，其中最右边的“外X”挡是指使用

输入的扫描电压.这两个旋钮可以分别调节图像的

和

位置.竖直水平幅度衰减正弦交流频率外部12.扫描微调旋钮：在

范围内调节扫描频率.13.外部信号输入端：包括“

”、“X输入”和“

”三个接线柱，其中“

”是公共端.14.

选择开关：“DC”代表

，“AC”代表

.15.

选择开关.选定扫描Y输入地地交直流交流直流同步极性二、练习使用示波器观察亮斑及亮斑移动(1)看亮斑：辉度调节旋钮逆时针转到底，竖直位移和水平位移旋钮旋到

，扫描范围旋钮置“外X”挡.辉度调节旋钮最弱是为了当亮斑出现时不会过亮烧坏荧光屏，后面可慢慢调节到较合适亮度.竖直位移和水平位移旋钮旋到

，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

旋钮和

旋钮，使亮斑最圆最小.调节

和

旋钮观察亮斑水平和上下移动.中间中间聚焦辅助聚焦水平位移竖直位移(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，扫描微调旋钮逆时针转到底.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.(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.水平位移(或写为

)[即学即用]如图2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.答案图2辉度(或写为)聚焦(或写为⊙)竖直位移(或写为↑↓)重点探究[导学探究]

(1)打开示波器电源开关后，为什么要预热1～2分钟后再开始使用？一、使用示波器答案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，以免超出屏幕范围；不加扫描电压，使图像在水平中央位置.例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.(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

调节旋钮，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.图3竖直位移(或↑↓)衰减Y增益答案解析解析屏幕上的波形位置偏上，应该调节“竖直位移”(“↑↓”)旋钮使其向下移动到屏幕中心；如果正弦波的正、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；解析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900Hz的正弦电压的频率.首先应将“扫描范围”旋钮置于“1000”挡的位置，然后调节“扫描微调”旋钮，使扫描频率达到900Hz即可形成稳定的波形.(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.扫描范围1000挡扫描微调答案解析1.观察正弦波或余弦波：若外加的是正弦交变电压，当扫描频率是交变电压频率的整数倍时可在屏上看到正弦波形.正弦波的形成：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.2.注意竖直位移旋钮和Y增益调节旋钮以及水平位移旋钮和X增益调节旋钮之间的区别：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.总结提升3.注意衰减调节旋钮和Y增益调节旋钮之间的关系，衰减调节旋钮是大幅度调节振幅，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增益调节旋钮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900Hz，则先把扫描范围旋钮打在1000Hz处，再调节扫描微调旋钮使频率在1000Hz左右小范围变动，可调到900Hz.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′应带正电例2

(多选)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4所示的亮斑P，那么示波管中的

二、示波器的工作原理图4答案√√例3

(多选)图5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，能在荧光屏上看到一条亮线.现在加上频率较高的偏转电压，则图5A.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U＝Umsin

ωt的电压，应观察

到一条正弦曲线如图(4)所示C.如果在偏转电极YY′上加上如图(3)所示U＝Umsin

ωt的电压，同时在

偏转电极XX′上加上如图(2)所示的电压，应观察到一条正弦曲线如图(5)所示D.如果在偏转电极YY′上加上如图(3)所示U＝Umsin

ωt的电压，同时在

偏转电极XX′上加上如图(2)所示的电压，应观察到一条正弦曲线如图(4)所示答案解析√√解析如果在偏转电极XX′上加上题图(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′上加上题图(3)所示U＝Umsin

ωt的电压，则在水平方向不运动，只在竖直方向偏转，应观察到一条竖直的亮线，故B错误；如果在偏转电极YY′上加上题图(3)所示U＝Umsin

ωt的电压，同时在偏转电极XX′上加上题图(2)所示的电压，因题图(2)中的电压为单一方向上，则形成的图像只在O点的一侧如题图(4)所示，故C错误，D正确.达标检测1.(示波器的使用)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√解析123456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.1234562.(示波器的使用)某学生在做“练习使用示波器”的实验时，将衰减调节旋钮拨到“

”挡，将扫描范围旋钮拨到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.10Hz B.25HzC.50Hz D.100Hz解析由示波器的工作原理知，当把衰减调节旋钮调到“

”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.√答案解析1234563.(示波器的使用)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√1234564.(用示波器显示外加信号的波形)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6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A.调节X增益调节旋钮和竖直位移旋钮B.调节X增益调节旋钮和扫描微调旋钮C.调节扫描微调旋钮和Y增益调节旋钮D.调节水平位移旋钮和Y增益调节旋钮答案解析图6√123456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增益调节旋钮即可使波形幅度增大，故C正确.123456图75.(用示波器显示外加信号的波形)(多选)示波管的内部结构如图7甲所示，如果在偏转电极XX′、YY′之间都没有加电压，电子束将打在荧光屏的中心，如果在偏转电极XX′之间和YY′之间加上图丙所示的几种电压，荧光屏上可能会出现图乙中(a)、(b)所示的两种波形.则

123456A.若XX′和YY′分别加电压(3)和(1)，荧光屏上可以出现图乙中(a)所示

波形B.若XX′和YY′分别加电压(4)和(1)，荧光屏上可以出现图乙中(a)所示

波形C.若XX′和YY′分别加电压(3)和(2)，荧光屏上可以出现图乙中(b)所示

波形D.若XX′和YY′分别加电压(4)和(2)，荧光屏上可以出现图乙中(b)所示

波形答案解析√√123456解析若XX′和YY′分别加电压(3)和(1)，则横轴自左向右移动，纵轴按正弦规律变化，荧光屏上可以出现如题图乙(a)所示波形，选项A对.若XX′和YY′分别加电压(4)和(1)，则横轴不变，即波形只在纵轴上，不管纵轴上面波形如何变化始终只能在横轴出现一条线，题图乙(a)、(b)都不可能出现，选项B错.若XX′和YY′分别加电压(4)和(2)荧光屏上出现两亮点，选项D错.若XX′和YY′分别加电压(3)和(2)，荧光屏上可出现如题图乙(b)所示波形，则选项C对.123456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