2.3示波器的使用 学案（2020年教科版高中物理选修3-2）

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1、3 示波器的使用示波器的使用 学科素养与目标要求 物理观念：了解示波器面板上各个旋钮的名称及作用 科学思维：通过练习使用示波器观察、检测各种信号，体会示波器的操作方法 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： 图 1 1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 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

2、”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 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中间，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水平和上下移动 (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，

3、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 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 图 2 (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) 一、使用示波器 (1)

4、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？ (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 (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，以免超出屏幕 范围；不加扫描电压，使图像在水平中央位置 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

5、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 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 900 Hz，则先把扫描 范围旋钮打在 1 000 Hz 处，再调节扫描微调旋钮使频率在 1 000 Hz 左右小

6、范围变动，可调到 900 Hz. 例 1 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 (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 (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 1 000 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”(“”)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

7、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 针对训练 (2018 攀枝花市第十二中学高二上调研)在“练习使用示波器”的实验中： (1)如果在示波器荧光屏上发现水平方向有一亮斑自左向右缓慢移动，要使它在水平方向上变 成一条亮线的办法是( ) A顺时针旋转辉度调节旋钮 B调节衰减旋钮

8、 C调节扫描范围旋钮和扫描微调旋钮，增大扫描频率 D调节 Y 增益旋钮 (2)在示波器荧光屏出现了图 4 甲所示的波形，要使其变为图乙所示的波形，则应( ) 图 4 A调节竖直位移旋钮和水平位移旋钮 B调节扫描范围旋钮和扫描微调旋钮 C调节聚焦旋钮 D调节 X 增益旋钮和 Y 增益旋钮 答案 (1)C (2)D 解析 (1)为观察示波器的水平扫描作用，调节相应的旋钮，看到屏上的亮斑从左向右移动， 到达右端后又很快回到左端顺时针旋转扫描微调旋钮以增大扫描频率，此时屏上观察到的 现象是：亮点从左向右移动变快，最后变成一条亮线，故 C 正确，A、B、D 错误 (2)由题图可知，X 与 Y 方向的幅度

9、均增大，因此通过调节 X 增益旋钮和 Y 增益旋钮，即可 实现，故 A、B、C 错误，D 正确 二、示波器的工作原理 例 2 (多选)图 5 甲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 5 A如果只在偏转电极 XX上加上如图乙所示的电压，应观察到一条水平亮线 B如果只在偏转电极 YY上加上如图丙所示 UUmsin t 的电压，应观察到一条正弦曲线 如图丁所示 C如果在偏转电

10、极 YY上加上如图丙所示 UUmsin t 的电压，同时在偏转电极 XX上 加上如图乙所示的电压，应观察到一条正弦曲线如图戊所示 D如果在偏转电极 YY上加上如图丙所示 UUmsin t 的电压，同时在偏转电极 XX上 加上如图乙所示的电压，应观察到一条正弦曲线如图丁所示 答案 AD 解析 如果在偏转电极 XX上加上题图乙所示的电压，应观察到一条水平的亮线，故 A 正 确；如果只在偏转电极 YY上加上题图丙所示 UUmsin t 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 图丙所示 UUmsin t 的电压，同时在偏转电极

11、 XX上加上题图乙所示的电压，因题图乙中 的电压为单一方向上，则形成的图像只在 O 点的一侧如题图丁所示，故 C 错误，D 正确. 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 A 解析 竖

12、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 2 (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 10100 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 Hz C50 Hz D100 Hz 答案 B 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 50 Hz 的交流电压，当扫描频率也等于 50 Hz 时，荧光屏上应

13、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. 3(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 B 4(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( ) 图 6 A调节 X 增益调节旋钮和竖

14、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 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 增益调节旋钮即可使波形幅 度增大，故 C 正确 5(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 ( ) 图

15、 7 A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 AC 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

16、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 6(示波器的使用)(2018 北京市第二中学高二上期中)在“练习使用示波器”的实验中：某同 学将衰减调节旋钮置于最右边的“”挡，扫描范围置于“10”，发现示波器显示屏上显示 的波形如图 8(A)所示，为将这个波形变为图(B)所示的波形，可进行如下调节：(填开关的编号) 图 8 (1)调节_与_使图像变细 (2)调节_与_使图像位于示波器中央 (3)调节_增大曲线竖直

17、方向的幅度 (4)调节_增大曲线水平方向的幅度 (5)调节_使图像从负半周开始 答案 (1)2 3 (2)6 7 (3)8 (4)9 (5)15 解析 (1)使图像由题图 A 变为题图 B，则应调节 2 聚焦调节旋钮和 3 辅助聚焦调节旋钮； (2)调节 6 竖直位移旋钮和 7 水平位移旋钮使图像位于中心； (3)若要增大波形曲线竖直方向的幅度，应调节 8Y 增益调节旋钮； (4)调节 9X 增益调节旋钮增大曲线水平方向的幅度； (5)使图像从负半周开始应调节 15 同步极性选择开关 7(示波器的使用)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“

18、外 X”挡，使亮斑位于屏的 _，然后，应把“DC”“AC”开关置于_位置，以备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 9 中器材与 示波器连成正确的电路 图 9 (3)调节滑动变阻器改变输入电压，可以看到亮斑向上的偏移随之改变，电压越高，向上的偏 移越_；调换电池正、负极，改变输入电压，可以看到亮斑向_偏移 答案 (1)中心 DC (2)如图所示 (3)大 下 解析 (1)把扫描范围旋钮置于“外 X”挡时，机内不提供 X 方向的扫描电压，故亮斑仅出现 在屏的中心；然后，应把“DCAC”开关置于直流“DC”位置，以备给示波器输入一个直 流电压 (2)因输入电压要从零开始逐渐增加，所以示波器应接在分压电路上 (3)若再加大 Y 向电压，则亮斑会加大其在竖直方向的位移，即电压越高，向上的偏移越大； 调换电池正、负极后，亮斑向下偏移