2019-2020版高中物理 第二章 交變電流 3 示波器的使用講義+精練（含解析）教科版選修3-2

3示波器的使用學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求物理觀念：了解示波器面板上各個旋鈕的名稱及作用科學(xué)思維：通過練習(xí)使用示波器觀察、檢測各種信號，體會示波器的操作方法一、認(rèn)識示波器如圖1所示編號對應(yīng)的旋鈕名稱及作用如下：圖11電源開關(guān)2電源指示燈：開啟電源開關(guān)，進(jìn)行預(yù)熱，這時指示燈亮3輝度調(diào)節(jié)旋鈕：用來調(diào)節(jié)圖像亮度10衰減調(diào)節(jié)旋鈕：最右邊的“”符號表示機(jī)內(nèi)提供正弦交流信號11掃描范圍旋鈕：用來調(diào)節(jié)掃描電壓的頻率范圍，其中最右邊的“外X”擋是指使用外部輸入的掃描電壓12掃描微調(diào)旋鈕：在選定掃描范圍內(nèi)調(diào)節(jié)掃描頻率13外部信號輸入端：包括“Y輸入”、“X輸入”和“地”三個接線柱，其中“地”是公共端14交直流選擇開關(guān)：“DC”代表直流，“AC”代表交流15同步極性選擇開關(guān)二、練習(xí)使用示波器觀察亮斑及亮斑移動：(1)看亮斑：輝度調(diào)節(jié)旋鈕逆時針轉(zhuǎn)到底，豎直位移和水平位移旋鈕旋到中間，掃描范圍旋鈕置“外X”擋輝度調(diào)節(jié)旋鈕最弱是為了當(dāng)亮斑出現(xiàn)時不會過亮燒壞熒光屏，后面可慢慢調(diào)節(jié)到較合適亮度豎直位移和水平位移旋鈕旋到中間，目的是為了使亮斑出現(xiàn)時能出現(xiàn)在屏幕上，而不會跑到屏幕外亮斑出現(xiàn)了，調(diào)節(jié)聚焦旋鈕和輔助聚焦旋鈕，使亮斑最圓最小調(diào)節(jié)水平位移和豎直位移旋鈕觀察亮斑水平和上下移動(2)觀察亮斑移動(掃描)：把衰減調(diào)到1，掃描范圍旋鈕調(diào)到最低擋，掃描微調(diào)旋鈕逆時針轉(zhuǎn)到底目的是使掃描頻率最小掃描一次的時間是亮點(diǎn)從左邊運(yùn)動到右邊所用的時間，掃描頻率則是一秒鐘從左邊到右邊運(yùn)動的次數(shù)要看到是一個亮點(diǎn)運(yùn)動，必須使頻率小當(dāng)看到亮斑運(yùn)動后，調(diào)節(jié)掃描微調(diào)旋鈕，可看到亮斑運(yùn)動得更快，最后變成了一條亮線如圖2所示為示波器面板，屏上顯示的是一亮度很低、線條較粗且模糊不清的波形圖2(1)若要增大顯示波形的亮度，應(yīng)調(diào)節(jié)_旋鈕(2)若要屏上波形線條變細(xì)且邊緣清晰，應(yīng)調(diào)節(jié)_旋鈕(3)若要將波形曲線調(diào)至屏中央，應(yīng)調(diào)節(jié)_與_旋鈕答案(1)輝度(或?qū)憺?(2)聚焦(或?qū)憺?(3)豎直位移(或?qū)憺?水平位移(或?qū)憺?一、使用示波器(1)打開示波器電源開關(guān)后，為什么要預(yù)熱12分鐘后再開始使用？(2)調(diào)節(jié)亮斑前，為什么要先把輝度調(diào)節(jié)旋鈕反轉(zhuǎn)到底？豎直、水平位移旋鈕調(diào)到中間位置？衰減調(diào)節(jié)旋鈕置于最高擋？掃描范圍旋鈕置于“外X”擋？答案(1)示波管中的電子槍需要預(yù)熱，才有電子發(fā)射出來(2)以免開機(jī)時亮度太大損壞示波管；使圖像位于屏幕中央；使波形不要太大，以免超出屏幕范圍；不加掃描電壓，使圖像在水平中央位置1觀察正弦波或余弦波：若外加的是正弦交變電壓，當(dāng)掃描頻率是交變電壓頻率的整數(shù)倍時可在屏上看到正弦波形正弦波的形成：亮斑從左到右運(yùn)動的時間若剛好等于交變電壓的周期，則在屏上出現(xiàn)一個完整正弦波形，若是交變電壓周期的兩倍，則出現(xiàn)兩個完整波形2注意豎直位移旋鈕和Y增益調(diào)節(jié)旋鈕以及水平位移旋鈕和X增益調(diào)節(jié)旋鈕之間的區(qū)別：一個是調(diào)節(jié)平衡位置上下運(yùn)動，一個是調(diào)節(jié)上下運(yùn)動振幅一個是調(diào)節(jié)水平掃描中心位置，一個是調(diào)節(jié)掃描幅度3注意衰減調(diào)節(jié)旋鈕和Y增益調(diào)節(jié)旋鈕之間的關(guān)系，衰減調(diào)節(jié)旋鈕是大幅度調(diào)節(jié)振幅，1是不衰減，10表示振幅變?yōu)樵瓉淼氖种唬?00表示變?yōu)樵瓉淼囊话俜种欢鳼增益調(diào)節(jié)旋鈕是較小范圍調(diào)節(jié)振幅注意掃描范圍旋鈕和掃描微調(diào)旋鈕配合調(diào)節(jié)掃描頻率，如要調(diào)到頻率為900 Hz，則先把掃描范圍旋鈕打在1 000 Hz處，再調(diào)節(jié)掃描微調(diào)旋鈕使頻率在1 000 Hz左右小范圍變動，可調(diào)到900 Hz.例1用示波器觀察頻率為900 Hz的正弦電壓信號把該信號接入示波器Y輸入(1)當(dāng)屏幕上出現(xiàn)如圖3所示的波形時，應(yīng)調(diào)節(jié)_旋鈕如果正弦波的正、負(fù)半周均超出了屏幕的范圍，應(yīng)調(diào)節(jié)_或_調(diào)節(jié)旋鈕，或這兩個旋鈕配合使用，以使正弦波的整個波形出現(xiàn)在屏幕內(nèi)圖3(2)如需要屏幕上正好出現(xiàn)一個完整的正弦波形，應(yīng)將_旋鈕置于_的位置，然后調(diào)節(jié)_旋鈕答案(1)豎直位移(或)衰減Y增益(2)掃描范圍1 000擋掃描微調(diào)解析(1)屏幕上的波形位置偏上，應(yīng)該調(diào)節(jié)“豎直位移”(“”)旋鈕使其向下移動到屏幕中心；如果正弦波的正、負(fù)半周均超出屏幕的范圍，說明波形在豎直方向上的最大距離(波幅)過大，應(yīng)該調(diào)節(jié)“Y增益”旋鈕使波幅減小，或者調(diào)節(jié)“衰減”旋鈕使整個波形縮小；(2)如果需要屏幕上出現(xiàn)一個完整的正弦波形，則應(yīng)使橫向掃描頻率等于900 Hz的正弦電壓的頻率首先應(yīng)將“掃描范圍”旋鈕置于“1 000”擋的位置，然后調(diào)節(jié)“掃描微調(diào)”旋鈕，使掃描頻率達(dá)到900 Hz即可形成穩(wěn)定的波形針對訓(xùn)練(2018·攀枝花市第十二中學(xué)高二上調(diào)研)在“練習(xí)使用示波器”的實(shí)驗(yàn)中：(1)如果在示波器熒光屏上發(fā)現(xiàn)水平方向有一亮斑自左向右緩慢移動，要使它在水平方向上變成一條亮線的辦法是()A順時針旋轉(zhuǎn)輝度調(diào)節(jié)旋鈕B調(diào)節(jié)衰減旋鈕C調(diào)節(jié)掃描范圍旋鈕和掃描微調(diào)旋鈕，增大掃描頻率D調(diào)節(jié)Y增益旋鈕(2)在示波器熒光屏出現(xiàn)了圖4甲所示的波形，要使其變?yōu)閳D乙所示的波形，則應(yīng)()圖4A調(diào)節(jié)豎直位移旋鈕和水平位移旋鈕B調(diào)節(jié)掃描范圍旋鈕和掃描微調(diào)旋鈕C調(diào)節(jié)聚焦旋鈕D調(diào)節(jié)X增益旋鈕和Y增益旋鈕答案(1)C(2)D解析(1)為觀察示波器的水平掃描作用，調(diào)節(jié)相應(yīng)的旋鈕，看到屏上的亮斑從左向右移動，到達(dá)右端后又很快回到左端順時針旋轉(zhuǎn)掃描微調(diào)旋鈕以增大掃描頻率，此時屏上觀察到的現(xiàn)象是：亮點(diǎn)從左向右移動變快，最后變成一條亮線，故C正確，A、B、D錯誤(2)由題圖可知，X與Y方向的幅度均增大，因此通過調(diào)節(jié)X增益旋鈕和Y增益旋鈕，即可實(shí)現(xiàn)，故A、B、C錯誤，D正確二、示波器的工作原理例2(多選)圖5甲所示是示波管的原理圖，它是由電子槍、豎直偏轉(zhuǎn)電極YY、水平偏轉(zhuǎn)電極XX和熒光屏組成電子槍發(fā)射的電子打在熒光屏上將出現(xiàn)亮點(diǎn)，不加任何電壓時，電子打在熒光屏中心若亮點(diǎn)很快移動，由于視覺暫留關(guān)系，能在熒光屏上看到一條亮線現(xiàn)在加上頻率較高的偏轉(zhuǎn)電壓，則()圖5A如果只在偏轉(zhuǎn)電極XX上加上如圖乙所示的電壓，應(yīng)觀察到一條水平亮線B如果只在偏轉(zhuǎn)電極YY上加上如圖丙所示UUmsin t的電壓，應(yīng)觀察到一條正弦曲線如圖丁所示C如果在偏轉(zhuǎn)電極YY上加上如圖丙所示UUmsin t的電壓，同時在偏轉(zhuǎn)電極XX上加上如圖乙所示的電壓，應(yīng)觀察到一條正弦曲線如圖戊所示D如果在偏轉(zhuǎn)電極YY上加上如圖丙所示UUmsin t的電壓，同時在偏轉(zhuǎn)電極XX上加上如圖乙所示的電壓，應(yīng)觀察到一條正弦曲線如圖丁所示答案AD解析如果在偏轉(zhuǎn)電極XX上加上題圖乙所示的電壓，應(yīng)觀察到一條水平的亮線，故A正確；如果只在偏轉(zhuǎn)電極YY上加上題圖丙所示UUmsin t的電壓，則在水平方向不運(yùn)動，只在豎直方向偏轉(zhuǎn)，應(yīng)觀察到一條豎直的亮線，故B錯誤；如果在偏轉(zhuǎn)電極YY上加上題圖丙所示UUmsin t的電壓，同時在偏轉(zhuǎn)電極XX上加上題圖乙所示的電壓，因題圖乙中的電壓為單一方向上，則形成的圖像只在O點(diǎn)的一側(cè)如題圖丁所示，故C錯誤，D正確.1(示波器的使用)在“練習(xí)使用示波器”的實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于豎直位移旋鈕和Y增益調(diào)節(jié)旋鈕的作用，下列說法正確的是()A豎直位移旋鈕用來調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的位置，Y增益調(diào)節(jié)旋鈕用來調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的幅度B豎直位移旋鈕用來調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的幅度，Y增益調(diào)節(jié)旋鈕用來調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的位置C豎直位移旋鈕和Y增益調(diào)節(jié)旋鈕都是用來調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的位置的D豎直位移旋鈕和Y增益調(diào)節(jié)旋鈕都是用來調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的幅度的答案A解析豎直位移旋鈕可以調(diào)節(jié)圖像在屏幕豎直方向的位置，使觀察的信號位于屏幕中央，Y增益調(diào)節(jié)旋鈕則用來調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的幅度，故A正確，B、C、D錯誤2(示波器的使用)某學(xué)生在做“練習(xí)使用示波器”的實(shí)驗(yàn)時，將衰減調(diào)節(jié)旋鈕撥到“”擋，將掃描范圍旋鈕撥到10100 Hz擋，然后再調(diào)節(jié)掃描微調(diào)旋鈕，當(dāng)示波器熒光屏上出現(xiàn)兩個完整的正弦波形時，其頻率為()A10 Hz B25 HzC50 Hz D100 Hz答案B解析由示波器的工作原理知，當(dāng)把衰減調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)到“”擋時，是由機(jī)內(nèi)提供豎直方向的按正弦規(guī)律變化的50 Hz的交流電壓，當(dāng)掃描頻率也等于50 Hz時，熒光屏上應(yīng)出現(xiàn)1個完整的正弦波形，現(xiàn)在熒光屏上出現(xiàn)兩個完整的正弦波形，掃描頻率應(yīng)是交流信號電壓變化頻率的一半，所以掃描頻率應(yīng)是25 Hz.3(示波器的使用)在“練習(xí)使用示波器”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)將衰減調(diào)節(jié)旋鈕置于最右邊的“”擋，掃描范圍旋鈕置于“外X”擋，“X輸入”與“地”之間未接信號輸入電壓，他在示波器熒光屏上看到的圖像可能是下列圖中的()答案B4(用示波器顯示外加信號的波形)用示波器觀察交流信號時，在顯示屏上顯示出一個完整的波形(如圖6所示)，經(jīng)下列四組操作之一，使該信號顯示出兩個完整的波形，且波形幅度增大，此組操作是()圖6A調(diào)節(jié)X增益調(diào)節(jié)旋鈕和豎直位移旋鈕B調(diào)節(jié)X增益調(diào)節(jié)旋鈕和掃描微調(diào)旋鈕C調(diào)節(jié)掃描微調(diào)旋鈕和Y增益調(diào)節(jié)旋鈕D調(diào)節(jié)水平位移旋鈕和Y增益調(diào)節(jié)旋鈕答案C解析調(diào)節(jié)掃描微調(diào)旋鈕，減小掃描電壓的頻率，也就增大了其周期，而信號電壓的頻率不變，所以在掃描的一個周期內(nèi)顯示的完整波形個數(shù)增多調(diào)節(jié)Y增益調(diào)節(jié)旋鈕即可使波形幅度增大，故C正確5(用示波器顯示外加信號的波形)(多選)示波管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖7甲所示，如果在偏轉(zhuǎn)電極XX、YY之間都沒有加電壓，電子束將打在熒光屏的中心，如果在偏轉(zhuǎn)電極XX之間和YY之間加上圖丙所示的幾種電壓，熒光屏上可能會出現(xiàn)圖乙中(a)、(b)所示的兩種波形則()圖7A若XX和YY分別加電壓(3)和(1)，熒光屏上可以出現(xiàn)圖乙中(a)所示波形B若XX和YY分別加電壓(4)和(1)，熒光屏上可以出現(xiàn)圖乙中(a)所示波形C若XX和YY分別加電壓(3)和(2)，熒光屏上可以出現(xiàn)圖乙中(b)所示波形D若XX和YY分別加電壓(4)和(2)，熒光屏上可以出現(xiàn)圖乙中(b)所示波形答案AC解析若XX和YY分別加電壓(3)和(1)，則橫軸自左向右移動，縱軸按正弦規(guī)律變化，熒光屏上可以出現(xiàn)如題圖乙(a)所示波形，選項(xiàng)A對若XX和YY分別加電壓(4)和(1)，則橫軸不變，即波形只在縱軸上，不管縱軸上面波形如何變化始終只能在橫軸出現(xiàn)一條線，題圖乙(a)、(b)都不可能出現(xiàn)，選項(xiàng)B錯若XX和YY分別加電壓(4)和(2)熒光屏上出現(xiàn)兩亮點(diǎn)，選項(xiàng)D錯若XX和YY分別加電壓(3)和(2)，熒光屏上可出現(xiàn)如題圖乙(b)所示波形，則選項(xiàng)C對6(示波器的使用)(2018·北京市第二中學(xué)高二上期中)在“練習(xí)使用示波器”的實(shí)驗(yàn)中：某同學(xué)將衰減調(diào)節(jié)旋鈕置于最右邊的“”擋，掃描范圍置于“10”，發(fā)現(xiàn)示波器顯示屏上顯示的波形如圖8(A)所示，為將這個波形變?yōu)閳D(B)所示的波形，可進(jìn)行如下調(diào)節(jié)：(填開關(guān)的編號)圖8(1)調(diào)節(jié)_與_使圖像變細(xì)(2)調(diào)節(jié)_與_使圖像位于示波器中央(3)調(diào)節(jié)_增大曲線豎直方向的幅度(4)調(diào)節(jié)_增大曲線水平方向的幅度(5)調(diào)節(jié)_使圖像從負(fù)半周開始答案(1)23(2)67(3)8(4)9(5)15解析(1)使圖像由題圖A變?yōu)轭}圖B，則應(yīng)調(diào)節(jié)2聚焦調(diào)節(jié)旋鈕和3輔助聚焦調(diào)節(jié)旋鈕；(2)調(diào)節(jié)6豎直位移旋鈕和7水平位移旋鈕使圖像位于中心；(3)若要增大波形曲線豎直方向的幅度，應(yīng)調(diào)節(jié)8Y增益調(diào)節(jié)旋鈕；(4)調(diào)節(jié)9X增益調(diào)節(jié)旋鈕增大曲線水平方向的幅度；(5)使圖像從負(fù)半周開始應(yīng)調(diào)節(jié)15同步極性選擇開關(guān)7(示波器的使用)在“練習(xí)使用示波器”的實(shí)驗(yàn)中：(1)為觀察亮斑在豎直方向上的偏移，應(yīng)該將掃描范圍旋鈕置于“外X”擋，使亮斑位于屏的_，然后，應(yīng)把“DC”“AC”開關(guān)置于_位置，以備給示波器輸入一個直流電壓(2)為給示波器輸入一個Y方向的直流電壓(要求電壓從零開始逐漸增加)，請將圖9中器材與示波器連成正確的電路圖9(3)調(diào)節(jié)滑動變阻器改變輸入電壓，可以看到亮斑向上的偏移隨之改變，電壓越高，向上的偏移越_；調(diào)換電池正、負(fù)極，改變輸入電壓，可以看到亮斑向_偏移答案(1)中心DC(2)如圖所示(3)大下解析(1)把掃描范圍旋鈕置于“外X”擋時，機(jī)內(nèi)不提供X方向的掃描電壓，故亮斑僅出現(xiàn)在屏的中心；然后，應(yīng)把“DCAC”開關(guān)置于直流“DC”位置，以備給示波器輸入一個直流電壓(2)因輸入電壓要從零開始逐漸增加，所以示波器應(yīng)接在分壓電路上(3)若再加大Y向電壓，則亮斑會加大其在豎直方向的位移，即電壓越高，向上的偏移越大；調(diào)換電池正、負(fù)極后，亮斑向下偏移- 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