教科版高中物理选修32第2章 第3节《示波器的使用》word学案文档格式.docx
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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.
三、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1~2分钟后才开始使用?
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:
辉度调节旋钮调到反时针到底,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,可在输入端接上“Y输入”、“地”,移动滑动变阻器的滑片,使输入直流电压增大,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增益旋钮、X增益旋钮之间的区别:
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.
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1000赫兹处,再调节扫描微调旋钮使频率在1000赫兹左右小范围变动,可调到900赫兹.
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3
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
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________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扫描微调旋钮共同调节,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竖直位移旋钮来实现,左右移动靠调节水平位移旋钮来完成,横向展宽要靠X增益调节旋钮来完成;
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:
竖直位移(或旋钮6)、X增益调节、扫描范围和扫描微调.
答案
(1)Y输入 地
(2)坚直位移 X增益调节 扫描范围和扫描微调
例3
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增益调节旋钮使波幅减小,或者调节衰减调节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900Hz的正弦电压的频率.首先应将扫描范围旋钮置于“1000”挡位的位置,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.
答案
(1)竖直位移(或↑↓) 衰减调节 Y增益调节
(2)扫描范围 1000挡 扫描微调
三、显示外加信号的波形问题
例4
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,能在荧光屏上看到一条亮线.现在加上频率较高的偏转电压,则( )
图6
A.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=Umsinωt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U=Umsinωt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U=Umsinωt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(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U=Umsinωt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′上加上如图(3)所示U=Umsinωt的电压,同时在偏转电极XX′上加上图
(2)所示的电压,因图
(2)中的电压始终为正,则形成的图像只在O点的一侧为图(4),故C错误,而D正确.
答案 AD
示波器的使用
1.(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
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
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.
2.(认识及使用示波器)
图7
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.
(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____________旋钮和____________旋钮.
(3)若要将波形曲线调至屏中央,应调节________与________旋钮.
答案
(1)辉度调节(或写为
)
(2)聚焦调节(或写为⊙) 辅助聚焦调节(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8
A.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,由闭合回路欧姆定律可得输入的电压变大,偏转位移变大,A点向上移,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( )
(2)如果只在偏转电极XX′上加如图10①所示的电压,试在图③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②所示的电压,试在图④中画出所观察到的波形图.
(4)如果在偏转电极XX′上加如图①所示的电压,同时在偏转电极YY′上加如图②所示的电压,试在图⑤中画出所观察到的波形图.
图10
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①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②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①所示的电压,同时在偏转电极YY′上加如图②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,