学年教科版选修32 第二章 3 示波器的使用 学案.docx
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学年教科版选修32第二章3示波器的使用学案
[目标定位] 1.知道示波器面板上各按钮的名称及功能.2.了解示波器的工作原理.3.掌握示波器的基本调节方法:
可以用示波器测量电学中的一些物理量;能解决简单的物理问题.
一、示波器的构造及原理
1.构造:
示波器核心部分是示波管,示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成,如图1所示.
图1
2.示波器的工作原理
示波管内的电子枪发射电子,电子被加速电场加速后,进入竖直、水平的两对偏转电极,当两对电极都没有加电压时,电子束将沿直线运动打在荧光屏,在屏上出现亮点,若在x、y轴加上不同的偏转电压,电子将发生不同程度的偏转,然后打到荧光屏上,并在屏上不同位置出现亮点.
二、认识示波器面板上的旋钮
如图2所示,试写出编号对应的旋钮名称及作用.
图2
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.
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.
这两个旋钮可以分别调节图像的竖直和水平位置.
这两个旋钮可以分别调节图像在Y方向和X方向的幅度.
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、练习使用示波器
1.在“Y输入”和“地”间加直流电压,观察亮斑的移动
把“交直流开关”扳到直流挡(DC)位置,扫描范围旋钮转到最右端“外X”挡,衰减调节旋钮调到“100”挡,连接电路如图3所示,可以观察到亮斑向上偏移.
图3
(1)调节“Y增益”旋钮,直到亮斑移动距离适中为止.
(2)调节滑动变阻器的滑片,改变输入电压,观察亮斑移动距离的变化.
(3)改变输入电压的极性,可以观察到亮斑向下偏移.
(4)扳动“同步极性选择开关”,观察亮斑的偏移方向发生改变.
2.观察扫描
(1)把图3中的直流电压改加到“X输入”上,观察亮斑发生水平偏移,把“X增益”旋钮顺时针转到
处,观察该过
程中亮斑偏移距离的变化.
(2)撤去外加直流电压,把“扫描范围”旋钮置于最低挡,“扫描微调”旋钮逆时针转到底,可以观察到亮斑从左向右移动,并迅速返回左端.
(3)调节“X增益”旋钮,可以观察到亮斑移动距离变化.
(4)改变扫描频率,荧光屏上的亮斑变成一条亮线.
3.观察正弦交流电压波形
(1)把“扫描范围”旋钮调到第一挡“(10~100Hz)”,“衰减调节”旋钮调到第四挡(衰减1000倍),接入照明电路,再调节扫描微调旋钮,直到屏幕出现稳定的波形为止.
(2)观察机内的正弦信号波形,把示波器的“扫描范围”旋钮调到第一挡(10~100Hz),“衰减调节”旋钮调到最右端的“
”处,再调节扫描微调旋钮,直到屏幕出现稳定波形为止.
(3)调节“Y增益”旋钮,观察到正弦曲线在竖直方向的高度改变;调节“X增益”旋钮,观察到正弦曲线在水平方向的长度改变.
(4)扳动“同步极性选择开关”,荧光屏上的正弦曲线平移了半个周期.
四、注意事项
1.在开启示波器前,应进行的操作是:
(1)辉度调节旋钮逆时针旋转到底;
(2)竖直位移和水平位移旋钮转到中间位置;
(3)衰减调节旋钮置于最大挡(1000挡);
(4)扫描范围旋钮置于“外X”挡.
2.关机前必须进行的操作是,将辉度调节旋钮逆时针旋转到底,再断开电源开关.
深度思考
(1)打开电源开关后,为什么要预热1~2分钟后再开始使用?
(2)调节亮斑前,为什么要先把辉度旋钮反转到底?
竖直、水平位移旋钮调到中间位置衰减置于最高挡?
扫描置于“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,超出屏幕范围不加描电压,图像在水平中央位置.
例1
如图4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4
(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)
例2
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“外X”挡,使亮斑位于屏的________,然后,应把“DC”-“AC”开关置于________位置,以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5中器材与示波器连成正确的电路.
图5
(3)如果在示波器荧光屏上发现水平方向有一自左向右的移动图形,现要使它在水平方向出现一条直线的方法是( )
A.逆时针旋转辉度调节旋钮
B.调节扫描范围旋钮和扫描微调旋钮,减小扫描频率
C.调节衰减旋钮
D.调节扫描范围旋钮和扫描微调旋钮,增大扫描频率
(4)若在示波器的“Y输入”和“地”之间加上如图6所示的电压,而扫描范围旋钮置于“外X”挡,则此时屏上应出现的情形是下列图中的( )
图6
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增加的,故“Y输入”端电势要比接“地”端电势高.当图形自左向右移动,若速度更快,便可成为一条亮线,故应增加扫描频率.在“Y输入”与“地”之间加一恒定电压,扫描范围旋钮置于“外X”挡时,在光屏上出现的是竖直方向上的一个亮斑,C正确.
答案
(1)中心 DC
(2)电路如图所示 (3)D
(4)C
1.(练习使用示波器)欲使屏上出现一条竖直亮线,应怎样调节示波器?
答案 在屏上已出现亮线(或亮斑)的前提下,将扫描范围旋钮置于“外X”挡,衰减调节旋钮置于“
”挡.(若在其他挡位,也可从“Y输入”加一变化较快的电压)
解析 当扫描范围旋钮置于“外X”挡时,不使用机内的锯齿波扫描电压,即X1、X2上不加电压,把衰减调节旋钮置于“
”挡时机内提供正弦交流信号(即加在Y1、Y2上为正弦电流).故电子只在竖直方向偏转,连续不断的偏转电子打在屏上成为一条竖直亮线.
2.(练习使用示波器)示波器面板如图7所示,其中甲图为一信号源.
图7
(1)若要观测此信号源发出的正弦交流信号的波形(正弦交流信号的电流i随时间t做周期性变化的图像如图乙所示),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3个完整的波形,应调节________旋钮.
答案
(1)Y输入 地
(2)竖直位移 X增益 扫描范围和扫描微调
解析 观察外部输入信号,应把信号源接“Y输入”和“地”接线柱,通过调节竖直位移旋钮(↓↑)可将波形上移,通过调节X增益旋钮可使波形横向展宽.通过调节扫描范围旋钮和扫描微调旋钮可使波形数改变.
题组一 练习使用示波器
1.(多选)关于示波器上交直流选择开关“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 CD
2.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.
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”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.(多选)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1000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2min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Y1、Y2与X1、X2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.
5.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10~100Hz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.10HzB.25HzC.50HzD.100Hz
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.
6.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 C
题组二 显示外加信号的波形
7.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1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1
A.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.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.要将波形由图甲位置调节到图乙的位置和波形且亮度增强,应调节示波器面板上的______________旋钮.
图2
A.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 ADEFGK
9.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3
(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______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.
答案
(1)竖直位移(或↑↓) 衰减 Y增益
(2)扫描范围 1000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”或“↑↓”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.
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