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3　示波器的使用 [學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.了解示波器面板上各個(gè)旋鈕的名稱及作用.2.練習(xí)使用示波器觀察交流電的 波形. 一、認(rèn)識(shí)示波器 如圖1所示編號(hào)對(duì)應(yīng)的旋鈕名稱及作用如下： 圖1 1.電源開關(guān). 2.電源指示燈：開啟電源開關(guān)，進(jìn)行預(yù)熱，指示燈亮. 3.輝度調(diào)節(jié)旋鈕：用來調(diào)節(jié)圖像亮度. 兩者配合使用，可使打到熒光屏上的電子束會(huì)聚成一個(gè)小亮斑. 這兩個(gè)旋鈕可以分別調(diào)節(jié)圖像的豎直和水平位置. 這兩個(gè)旋鈕可以分別調(diào)節(jié)圖像在Y方向和X方向的幅度. 10.衰減調(diào)節(jié)旋鈕：最右邊的“”符號(hào)表示機(jī)內(nèi)提供正弦交流信號(hào). 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(hào)輸入端：包括“Y輸入”、“X輸入”和“地”三個(gè)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(dòng) (1)看亮斑：輝度調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)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(shí)不會(huì)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(shí)能出現(xiàn)在屏幕上，而不會(huì)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(dòng). (2)觀察亮斑移動(dòng)(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(shí)針轉(zhuǎn)到底.目的是使掃描頻率最小.掃描一次的時(shí)間是亮點(diǎn)從左邊運(yùn)動(dòng)到右邊所用的時(shí)間，掃描頻率則是一秒鐘從左邊到右邊運(yùn)動(dòng)的次數(shù).要看到是一個(gè)亮點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，必須使頻率小.當(dāng)看到亮斑運(yùn)動(dòng)后，調(diào)節(jié)掃描微調(diào)旋鈕，可看到亮斑運(yùn)動(dòng)得更快，最后變成了一條亮線. [即學(xué)即用]　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)憺椤? (3)豎直位移(或?qū)憺椤?　水平位移(或?qū)憺? 一、使用示波器 [導(dǎo)學(xué)探究]　(1)打開示波器電源開關(guān)后，為什么要預(yù)熱1～2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(shí)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. 例1　用示波器觀察頻率為900 Hz的正弦電壓信號(hào).把該信號(hào)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(shí)，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(gè)旋鈕配合使用，以使正弦波的整個(gè)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(gè)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(dòng)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(gè)波形縮??； (2)如果需要屏幕上出現(xiàn)一個(gè)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. 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(shí)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(dòng)的時(shí)間若剛好等于交變電壓的周期，則在屏上出現(xiàn)一個(gè)完整正弦波形，若是交變電壓周期的兩倍，則出現(xiàn)兩個(gè)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(gè)是調(diào)節(jié)平衡位置上下運(yùn)動(dòng)，一個(gè)是調(diào)節(jié)上下運(yùn)動(dòng)振幅.一個(gè)是調(diào)節(jié)水平掃描中心位置，一個(gè)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?而Y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(dòng)，可調(diào)到900 Hz. 二、示波器的工作原理 例2　(多選)電子槍發(fā)射出的電子打在熒光屏上時(shí)，會(huì)在那里產(chǎn)生一個(gè)亮斑，如果在熒光屏上得到如圖4所示的亮斑P，那么示波管中的(　　) 圖4 A.極板X應(yīng)帶正電 B.極板X′應(yīng)帶正電 C.極板Y應(yīng)帶正電 D.極板Y′應(yīng)帶正電 答案　BC 例3　(多選)圖5中(1)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(shí)，電子打在熒光屏中心.若亮點(diǎn)很快移動(dòng)，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5 A.如果只在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上如圖(2)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(3)所示U＝Umsin ωt的電壓，應(yīng)觀察到一條正弦曲線如圖(4)所示 C.如果在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加上如圖(3)所示U＝Umsin ωt的電壓，同時(shí)在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上如圖(2)所示的電壓，應(yīng)觀察到一條正弦曲線如圖(5)所示 D.如果在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加上如圖(3)所示U＝Umsin ωt的電壓，同時(shí)在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上如圖(2)所示的電壓，應(yīng)觀察到一條正弦曲線如圖(4)所示 答案　AD 解析　如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上題圖(2)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(3)所示U＝Umsin ωt的電壓，則在水平方向不運(yùn)動(dòng)，只在豎直方向偏轉(zhuǎn)，應(yīng)觀察到一條豎直的亮線，故B錯(cuò)誤；如果在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加上題圖(3)所示U＝Umsin ωt的電壓，同時(shí)在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上題圖(2)所示的電壓，因題圖(2)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(4)所示，故C錯(cuò)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(hào)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(cuò)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(shí)，將衰減調(diào)節(jié)旋鈕撥到“”擋，將掃描范圍旋鈕撥到10～100 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(gè)完整的正弦波形時(shí)，其頻率為(　　) A.10 Hz B.25 Hz C.50 Hz D.100 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(shí)，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(shí)，熒光屏上應(yīng)出現(xiàn)1個(gè)完整的正弦波形，現(xiàn)在熒光屏上出現(xiàn)兩個(gè)完整的正弦波形，掃描頻率應(yīng)是交流信號(hào)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(hào)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　B 4.(用示波器顯示外加信號(hào)的波形)用示波器觀察交流信號(hào)時(shí)，在顯示屏上顯示出一個(gè)完整的波形(如圖6所示)，經(jīng)下列四組操作之一，使該信號(hào)顯示出兩個(gè)完整的波形，且波形幅度增大，此組操作是(　　) 圖6 A.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(hào)電壓的頻率不變，所以在掃描的一個(gè)周期內(nèi)顯示的完整波形個(gè)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(hào)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(huì)出現(xiàn)圖乙中(a)、(b)所示的兩種波形.則(　　) 圖7 A.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(dòng)，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(duì).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(cuò).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(cuò).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(duì). 6.(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，以給示波器輸入一個(gè)直流電壓. (2)為給示波器輸入一個(gè)Y方向的直流電壓(要求電壓從零開始逐漸增加)，請(qǐng)將圖8中器材與示波器連成正確的電路. 圖8 (3)如果在示波器熒光屏上發(fā)現(xiàn)水平方向有一自左向右的移動(dòng)圖形，現(xiàn)要使它在水平方向出現(xiàn)一條直線的方法是(　　) A.逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)輝度調(diào)節(jié)旋鈕 B.調(diào)節(jié)掃描范圍旋鈕和掃描微調(diào)旋鈕，減小掃描頻率 C.調(diào)節(jié)衰減旋鈕 D.調(diào)節(jié)掃描范圍旋鈕和掃描微調(diào)旋鈕，增大掃描頻率 (4)若在示波器的“Y輸入”和“地”之間加上如圖9所示的電壓，而掃描范圍旋鈕置于“外X”擋，則此時(shí)屏上應(yīng)出現(xiàn)的情形是下列圖中的(　　) 圖9 答案　(1)中心　DC　(2)電路如圖所示　(3)D (4)C 解析　把掃描范圍旋鈕置于“外X”擋，調(diào)整水平位移、豎直位移旋鈕，使亮斑位于屏的中心.然后，應(yīng)把“DC”－“AC”開關(guān)置于“DC”位置，以給示波器輸入一個(gè)直流電壓.電路的連接要求符合電壓是從零開始逐漸增加的，故“Y輸入”端電勢(shì)要比接“地”端電勢(shì)高.當(dāng)圖形自左向右移動(dòng)，若速度更快，便可成為一條亮線，故應(yīng)增加掃描頻率.在“Y輸入”與“地”之間加一恒定電壓，掃描范圍旋鈕置于“外X”擋時(shí)，在光屏上出現(xiàn)的是豎直方向上的一個(gè)亮斑，C正確.