65大綱版物理2012步步高大一輪復(fù)習(xí)講義第十三章實(shí)驗(yàn)十七

當(dāng)把信號(hào)電壓輸入示波器時(shí)，示波管的熒光屏上就反映出這個(gè)電壓隨時(shí)間變化的波形來(lái)．示波管主要由電子槍、豎直偏轉(zhuǎn)電極和水平偏轉(zhuǎn)電極組成．兩電極都不加偏轉(zhuǎn)電壓時(shí)，由電子槍產(chǎn)生的高速電子做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，打在熒光屏中心，形成一個(gè)亮點(diǎn)．這時(shí)如果在水平偏轉(zhuǎn)電極上加上隨時(shí)間均勻變化的電壓，則電子因受偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的作用，打在熒光屏上的亮點(diǎn)便沿水平方向勻速移動(dòng)．如果再在豎直偏轉(zhuǎn)電極上，加上一隨時(shí)間變化的信號(hào)電壓，則亮點(diǎn)在豎直方向上也要發(fā)生偏

移，偏移的大小與所加信號(hào)電壓的大小成正比．這樣，亮點(diǎn)一方面隨著時(shí)間的推移在水平方向勻速移動(dòng)，一方面又正比于信號(hào)電壓在豎直方向上產(chǎn)生的偏移．于是在熒光屏上便形成一波形曲線(xiàn)，此曲線(xiàn)反映出信號(hào)電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律．2．示波器的面板名稱(chēng)符號(hào)作用輝度調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)圖像的亮度聚焦調(diào)節(jié)旋鈕和輔助聚焦調(diào)節(jié)旋鈕兩旋鈕配合使用可使會(huì)聚成一細(xì)束，在屏上出現(xiàn)斑，使圖像線(xiàn)條清晰電源開(kāi)頭接通或斷開(kāi)電源的開(kāi)頭指示燈電源接通時(shí)，指示燈明亮，再經(jīng)1～2min的預(yù)熱，示波器便可工作豎直位移旋鈕用來(lái)調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的位置水平位移旋鈕用來(lái)調(diào)節(jié)圖像在水平方向的位置Y增益旋鈕Y增益用來(lái)調(diào)節(jié)圖像在豎直方向的幅度X增益旋鈕X增益用來(lái)調(diào)節(jié)圖像在水平方向的幅度衰減調(diào)節(jié)旋鈕衰減分1、10、100、1 000四檔，“1”擋不衰減，其余各擋分別可使加在豎直偏轉(zhuǎn)電極上的信號(hào)電壓衰減為原來(lái)的

1

、

1

、

1

；10

100 1

000最右邊的“

”擋不是衰減，而是由機(jī)內(nèi)自行提供豎直方向的按正弦規(guī)律變化的交流電壓，可用來(lái)觀(guān)察正弦波形或檢查示波器是否正確工作掃描范圍旋鈕掃描范圍用來(lái)改變掃描電壓的頻率范圍，有四個(gè)擋，左邊第一擋是10

Hz～100

Hz，向右旋轉(zhuǎn)每升高一擋，掃描頻率增大10倍．最右邊是

“外X擋”，使用這一擋時(shí)，機(jī)內(nèi)不加掃描電壓，水平方向的電壓可以從外部輸入掃描微調(diào)旋鈕掃描微調(diào)使掃描電壓頻率在選定的范圍內(nèi)連續(xù)變化，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)頻率增加“Y”輸入、“X”輸入、“地”處在底行中間位置，分別為豎直方向、水平方向的輸入接線(xiàn)柱和公共旋鈕的接地接線(xiàn)柱交直流選擇開(kāi)關(guān)置于“DC”位置時(shí)，所加的信號(hào)電壓是直接輸入的；置于“AC”位置時(shí)，所加的信號(hào)電壓是通過(guò)一個(gè)電容器輸入的，可以讓交流信號(hào)通過(guò)而隔斷直流信號(hào)同步極性選擇開(kāi)關(guān)同步置于“＋”位置時(shí)，掃描由被測(cè)信號(hào)正半周起同步，置于“－”位置時(shí)，掃描由負(fù)半周起同步三、實(shí)驗(yàn)器材J2459型示波器1臺(tái)；低壓電源1個(gè)；變阻器1只；電鍵1只；開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干．四、實(shí)驗(yàn)步驟觀(guān)察熒光屏上的亮斑并進(jìn)行調(diào)節(jié)先把輝度調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底，豎直位移旋鈕和水平位移旋鈕轉(zhuǎn)到中間位置，衰減調(diào)節(jié)旋鈕置于1

000擋，掃描范圍旋鈕置于“外X擋”．打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，等一兩分鐘(預(yù)熱)后，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)輝度調(diào)節(jié)旋鈕，屏上即出現(xiàn)一個(gè)亮斑，調(diào)節(jié)該旋鈕，使亮斑的亮度適中．旋轉(zhuǎn)聚焦調(diào)節(jié)旋鈕和輔助聚焦調(diào)節(jié)旋鈕，觀(guān)察亮斑的變化情況，并使亮斑最圓、最?。D(zhuǎn)豎直位移旋鈕，觀(guān)察亮斑上下移動(dòng)的情況；旋轉(zhuǎn)水平位移旋鈕，觀(guān)察亮斑左右移動(dòng)的情況．調(diào)節(jié)這兩個(gè)旋鈕，使亮斑位于熒光屏中心．觀(guān)察掃描并進(jìn)行調(diào)節(jié)把X增益旋鈕順時(shí)針轉(zhuǎn)到1/3處，掃描微調(diào)旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底，掃描范圍旋鈕置于10

Hz～100

Hz擋，可看到掃描的情形．順時(shí)針旋轉(zhuǎn)掃描微調(diào)旋鈕，可看到亮斑移動(dòng)加快，直至成為一條亮線(xiàn)．調(diào)節(jié)X增益旋鈕，可以看到亮線(xiàn)長(zhǎng)度隨之改變．觀(guān)察亮斑在豎直方向的偏移并進(jìn)行調(diào)節(jié)將掃描范圍旋鈕置于“外X

擋”，交直流選擇開(kāi)關(guān)撥到

“DC”位置．按圖1

連接電路．將滑動(dòng)變阻器的滑片

P

滑至適當(dāng)位置后閉合開(kāi)關(guān)，把衰減調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針依次轉(zhuǎn)到

100、10

和1

擋，觀(guān)察亮斑向上偏移的情況．(4)調(diào)節(jié)Y

增益旋鈕，使亮斑偏移一段適當(dāng)?shù)木嚯x，再調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，觀(guān)察亮斑偏移的距離隨輸入電壓變化的情況．

(5)調(diào)換電池的正負(fù)級(jí)，可以看到亮斑改為向下偏移．圖1觀(guān)察按正弦規(guī)律變化的電壓的變化圖線(xiàn)將掃描范圍旋鈕置于

10

Hz～100 Hz

擋，衰減調(diào)節(jié)旋鈕置于“

擋”．調(diào)節(jié)掃描微調(diào)旋鈕，使屏上出現(xiàn)完整且穩(wěn)定的正弦曲線(xiàn)．調(diào)節(jié)Y增益(或X增益)旋鈕，觀(guān)察曲線(xiàn)形狀沿豎直(或水平)方向的變化情況．調(diào)節(jié)豎直(或水平)位移旋鈕，觀(guān)察曲線(xiàn)整體在豎直(或水平)方向上的移動(dòng)情況．5．觀(guān)察交變電壓整流后的圖線(xiàn)

(1)調(diào)節(jié)學(xué)生電源的電壓選擇開(kāi)關(guān)，使其輸出的交變電壓為2

V，再按圖2

連接電路．(2)調(diào)節(jié)衰減調(diào)節(jié)旋鈕到

10

擋．接通學(xué)生電源開(kāi)關(guān)，屏上便呈現(xiàn)出

R

兩端的電壓圖線(xiàn)(若不穩(wěn)定，稍調(diào)掃描微調(diào)旋鈕即可)，調(diào)節(jié)有關(guān)旋鈕，使圖象幅度大小適當(dāng)．圖2(3)斷開(kāi)學(xué)生電源開(kāi)關(guān)，在A、B

間串入二極管，如圖

3

所示圖3(4)接通學(xué)生電源開(kāi)關(guān)，可看到經(jīng)二極管整流后的電壓的圖線(xiàn)，把它與整流前的圖線(xiàn)相比較．6．關(guān)機(jī)將輝度調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底，再斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)．五、注意事項(xiàng)示波器屬熱電子儀器，要避免頻繁開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)，否則易損壞儀器．如果發(fā)現(xiàn)波形受外界干擾，可將示波器外殼接地．調(diào)節(jié)屏上亮斑(或圖線(xiàn))時(shí)要適中，但是不能過(guò)亮，否則容易損傷熒光屏．“Y

輸入”電壓不能太高，以免損壞儀器，在最大衰減時(shí)也

過(guò)

400

V.當(dāng)“Y

輸入”接導(dǎo)線(xiàn)“懸空”時(shí)，容易出現(xiàn)干擾波形，應(yīng)避免出現(xiàn)這種情況．關(guān)機(jī)前先將輝度調(diào)節(jié)旋鈕沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)到底，使亮度減到最小，然后再斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)．典例精析例

1

圖

4

甲為示波器的面板，圖乙為一信號(hào)源．圖4若要觀(guān)測(cè)此信號(hào)源發(fā)出的正弦交流信號(hào)的波形，應(yīng)將信號(hào)源的

a

端與示波器面板上的

接線(xiàn)柱相連，b

端與

接線(xiàn)柱相連．若示波器顯示屏上顯示的波形如圖丙所示，要將波形上移，應(yīng)調(diào)節(jié)

旋鈕；要使此波形橫向

，應(yīng)調(diào)節(jié)

旋鈕；要使屏上能夠顯示

3

個(gè)完整的波形，應(yīng)調(diào)節(jié)

旋鈕．解析(1)信號(hào)源的a、b端，b

端接地，故信號(hào)源的a

端與示波器面板上的“Y

輸入”接線(xiàn)柱相連，b

端與“地”接線(xiàn)柱相連．(2)若示波器所顯示的輸入波形如圖丙所示，要將波形上移應(yīng)調(diào)節(jié)面板上的“6”旋鈕(即↓↑旋鈕)；要使此波形橫向展亮，應(yīng)調(diào)節(jié)“X增益”旋鈕；要使屏上能夠顯示3個(gè)完整的波形，應(yīng)調(diào)節(jié)“掃描范圍”和“掃描微調(diào)”旋鈕．答案(1)Y

輸入地(2)6

X

增益掃描范圍和掃描微調(diào)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)例

2

如圖

5

甲所示，D

為“6.3

V,0.15

A”的小燈泡，L

為自感線(xiàn)圈，其自感系數(shù)較大，直流電阻

RL

與燈泡電阻相同，示波器輸入耦合開(kāi)關(guān)置于“DC”，Y

衰減開(kāi)關(guān)置于“1

000”，掃描頻率旋到“10～100”，在接通

S

前，將水平掃描線(xiàn)調(diào)到熒光屏，如圖乙中的

a；接通S

瞬間，掃描線(xiàn)先上跳到

b又迅速回到c；切斷S

瞬間，掃描線(xiàn)先下跳到

d

又回到

a，試用自感的知識(shí)解釋上述現(xiàn)象并說(shuō)明b、c、d距a的高度所表示的物理意義．圖5解析接通S瞬間燈泡D導(dǎo)通，而線(xiàn)圈L由于自感作用，電流近似為零．A、B

兩端電壓為燈泡D

的分壓，且由A

端輸入正向電壓，故掃描線(xiàn)先上跳到

b

點(diǎn)；當(dāng)線(xiàn)圈L

內(nèi)電流增加并在短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定后，A、B

兩端電壓即L

和D

并聯(lián)后的分壓變小，但仍為正向電壓，這樣掃描線(xiàn)又迅速回到c.切斷S

瞬間，L

產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)對(duì)D

供電，此時(shí)

B

點(diǎn)電勢(shì)高于A點(diǎn)電勢(shì)，A

端輸入負(fù)向電壓，掃描線(xiàn)先跳到a

的下面；當(dāng)短時(shí)間內(nèi)電流減小為零后，A、B

兩端電壓為零，掃描線(xiàn)又由d

跳到a.答案見(jiàn)解析隨堂鞏固訓(xùn)練1．正確使用示波器的操作是A．使用中輝度調(diào)節(jié)要合適，以避免損傷熒光屏(

)B．“同步”旋鈕的“＋”“－”分別表示圖象從正半周或者負(fù)半周開(kāi)始C．當(dāng)光斑在熒光屏的左上角時(shí)，要使它在熒光屏的正中只要調(diào)節(jié)水平或豎直增益旋鈕就行D．當(dāng)圖象在熒光屏上慢慢移動(dòng)時(shí)，應(yīng)該調(diào)節(jié)掃描范圍進(jìn)而使圖象穩(wěn)定解析

由示波器的使用要求可知，使用中調(diào)節(jié)圖像的亮度要適中，太亮容易損傷熒光屏，“同步”旋鈕的“＋”“－”分別表示圖象從正半周或者負(fù)半周開(kāi)始，要把光斑從屏的左上角調(diào)節(jié)到

應(yīng)該調(diào)節(jié)水平和豎直位移旋鈕，當(dāng)圖象在屏上慢慢移動(dòng)時(shí)，要使它穩(wěn)定，要調(diào)節(jié)掃描頻率，讓圖象穩(wěn)定，故A、B

正確．答案

AB2．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(hào)輸入電壓，他在示波器熒光屏上看到的圖象可能是下圖中的

(

B

)3．如果在示波器的熒光屏上出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)在水平方向自左向右移動(dòng)的圖象，現(xiàn)在要使它變成水平方向的一條亮線(xiàn)調(diào)節(jié)的方法應(yīng)該是A．順時(shí)針旋轉(zhuǎn)輝度調(diào)節(jié)旋鈕B．調(diào)節(jié)衰減旋鈕(

C

)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

增益旋鈕解析熒光屏上出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)在水平方向自左向右移動(dòng)，說(shuō)明掃描頻率較低，如果要使它變成水平方向的一條亮線(xiàn)，應(yīng)增大掃描頻率．4．某同學(xué)做“練習(xí)使用示波器”實(shí)驗(yàn)觀(guān)察按正弦規(guī)律變化的電壓圖線(xiàn)時(shí)，在示波器熒屏上出現(xiàn)如圖6(a)所示的圖線(xiàn)，為了將圖線(xiàn)調(diào)整為如圖(b)所示的形狀，他應(yīng)采取的措施是

(

)圖6A．調(diào)節(jié)豎直位移旋鈕，使整個(gè)圖線(xiàn)向下移動(dòng)

B．保持同步極性選擇開(kāi)關(guān)不動(dòng)，仍置于“＋”位置C．調(diào)節(jié)Y

增益使圖線(xiàn)的振幅增大D．調(diào)節(jié)X

增益使圖線(xiàn)的橫向幅度增大解析

當(dāng)出現(xiàn)如題圖(a)所示圖線(xiàn)時(shí)，表明豎直位置沒(méi)有調(diào)節(jié)好，要調(diào)節(jié)到像題圖(b)那樣，應(yīng)該調(diào)節(jié)豎直位移和

X

增益，先調(diào)節(jié)豎直位移讓圖線(xiàn)到屏的

，再調(diào)節(jié)

X

增益讓圖線(xiàn)水平方向放大，而不應(yīng)該調(diào)節(jié)其他旋鈕．故

A、B、D

正確．答案

ABD5．如圖7

所示，當(dāng)把衰減擋依次轉(zhuǎn)到100、10

和不衰減擋時(shí)，發(fā)現(xiàn)亮斑向上偏移．調(diào)節(jié)Y

增益使亮斑偏移一段適當(dāng)?shù)木嚯x，然后向左移動(dòng)變阻器的滑片P

時(shí)，發(fā)現(xiàn)亮斑向上偏移．調(diào)換電池的正負(fù)極，可以看到亮斑向下偏移．圖7要測(cè)量圖

8

中通過(guò)R

的電