求 一道关于示波器的物理高考压轴题 越多越好 谢谢 物理问题:希望您提供一道有关示波器的高中物理题

www.zhiqu.org     时间: 2024-05-31
(1)若已知A和B的初速度大小为v0,求它们最后的速度的大小和方向。
(2)若初速度的大小未知,求小木块A向左运动到达的最远处(从地面上看)离出发点的距离。
  解法1: (1)A刚好没有滑离B板,表示当A滑到B板的最左端时,A、B具有相同的速度。设此速度为,A和B的初速度的大小为,则由动量守恒可得:
  
  解得: , 方向向右    ①
  (2)A在B板的右端时初速度向左,而到达B板左端时的末速度向右,可见A在运动过程中必经历向左作减速运动直到速度为零,再向右作加速运动直到速度为V的两个阶段。设为A开始运动到速度变为零过程中向左运动的路程,为A从速度为零增加到速度为的过程中向右运动的路程,L为A从开始运动到刚到达B的最左端的过程中B运动的路程,如图6所示。设A与B之间的滑动摩擦力为f,则由功能关系可知:
    对于B      ②
  对于A     ③       ④
由几何关系      ⑤
 由①、②、③、④、⑤式解得 ⑥
  解法2: 对木块A和木板B组成的系统,由能量守恒定律得:
     ⑦
  由①③⑦式即可解得结果
  本题第(2)问的解法有很多种,上述解法2只需运用三条独立方程即可解得结果,显然是比较简捷的解法。
  2、如图所示,长木板A右边固定一个挡板,包括挡板在内的总质量为1.5M,静止在光滑的水平面上,小木块B质量为M,从A的左端开始以初速度在A上滑动,滑到右端与挡板发生碰撞,已知碰撞过程时间极短,碰后木块B恰好滑到A的左端停止,已知B与A间的动摩擦因数为,B在A板上单程滑行长度为,求:
  (1)若,在B与挡板碰撞后的运动过程中,摩擦力对木板A做正功还是负功?做多少功?
  (2)讨论A和B在整个运动过程中,是否有可能在某一段时间里运动方向是向左的,如果不可能,说明理由;如果可能,求出发生这种情况的条件。
  解:(1)B与A碰撞后,B相对A向左运动,A受摩擦力向左,而A的运动方向向右,故摩擦力对A做负功。
  设B与A碰后的瞬间A的速度为,B的速度为,A、B相对静止时的共同速度为,由动量守恒得: ①
   ②
  碰后到相对静止,对A、B系统由功能关系得:
         ③
由①②③式解得:(另一解因小于而舍去)
这段过程A克服摩擦力做功为④(2)A在运动过程中不可能向左运动,因为在B未与A碰撞之前,A受摩擦力方向向右,做加速运动,碰后A受摩擦力方向向左,做减速运动,直到最后共同速度仍向右,因此不可能向左运动。
B在碰撞之后,有可能向左运动,即,结合①②式得: ⑤
代入③式得: ⑥
另一方面,整个过程中损失的机械能一定大于或等于系统克服摩擦力做的功,即 ⑦ 即
故在某一段时间里B运动方向是向左的条件是⑧
  3、光滑水平面上放有如图所示的用绝缘材料料成的"┙"型滑板,(平面部分足够长),质量为4m,距滑板的A壁为L1距离的B处放有一质量为m,电量为+q的大小不计的小物体,物体与板面的摩擦不计,整个装置处于场强为E的匀强电场中,初始时刻,滑板与物体都静止,试求:
  (1)释放小物体,第一次与滑板A壁碰前物体的速度v1多大?
  (2)若物体与A壁碰后相对水平面的速度大小为碰前的3/5,则物体在第二次跟A壁碰撞之前瞬时,滑板的速度v和物体的速度v2分别为多大?(均指对地速度)
  (3)物体从开始运动到第二次碰撞前,电场力做功为多大?(碰撞时间可忽略)
  3、解:(1)由动能定理
  得 ①
  (2)若物体碰后仍沿原方向运动,碰后滑板速度为V,
  由动量守恒 得物体速度,故不可能 ②
  ∴物块碰后必反弹,由动量守恒 ③ 得 ④
  由于碰后滑板匀速运动直至与物体第二次碰撞之前,故物体与A壁第二次碰前,滑板速度⑤ 。
  物体与A壁第二次碰前,设物块速度为v2, ⑥
  由两物的位移关系有: ⑦即 ⑧
  由⑥⑧代入数据可得: ⑨
  (3)物体在两次碰撞之间位移为S,
  得
  ∴ 物块从开始到第二次碰撞前电场力做功
  4(16分)如图5-15所示,PR是一块长为L=4 m的绝缘平板固定在水平地面上,整个空间有一个平行于PR的匀强电场E,在板的右半部分有一个垂直于纸面向外的匀强磁场B,一个质量为m=0.1 kg.带电量为q=0.5 C的物体,从板的P端由静止开始在电场力和摩擦力的作用下向右做匀加速运动,进入
磁场后恰能做匀速运动.当物体碰到板R端挡板后被弹回,若在碰撞瞬间撤去电场,物体返回时在磁场中仍做匀速运动,离开磁场后做匀减速运动停在C点,PC=L/4,物体与平板间的动摩擦因数为μ=0.4.求:
  (1)判断物体带电性质,正电荷还是负电荷?
  (2)物体与挡板碰撞前后的速度v1和v2;
  (3)磁感应强度B的大小;
  (4)电场强度E的大小和方向.
  解:(1)由于物体返回后在磁场中无电场,且仍做匀速运动,故知摩擦力为0,所以物体带正电荷.且:mg=qBv2
  (2)离开电场后,按动能定理,有:-μmg=0-mv2得:v2=2 m/s
  (3)代入前式求得:B= T
  (4)由于电荷由P运动到C点做匀加速运动,可知电场强度方向水平向右,且:
  (Eq-μmg)mv12-0
  进入电磁场后做匀速运动,故有:Eq=μ(qBv1+mg)
  由以上两式得:
  5、 在原子核物理中,研究核子与核子关联的最有效途径是"双电荷交换反应".这类反应的前半部分过程和下述力学模型类似.两个小球A和B用轻质弹簧相连,在光滑的水平直轨道上处于静止状态.在它们左边有一垂直于轨道的固定挡板P,右边有一小球C沿轨道以速度V0射向B球,如图2所示.C与B发生碰撞并立即结成一个整体D.在它们继续向左运动的过程中,当弹簧长度变到最短时,长度突然锁定,不再改变.然后,A球与挡板P发生碰撞,碰后A、D都静止不动,A与P接触而不粘连.过一段时间,突然解除锁定(锁定及解除锁定均无机械能损失).已知A、B、C三球的质量均为.
  (1)求弹簧长度刚被锁定后A球的速度.
  (2)求在A球离开挡板P之后的运动过程中,弹簧的最大弹性势能.
  分析:审题过程,①排除干扰信息:"在原子核物理中,研究核子与核子关联的最有效途径是"双电荷交换反应".这类反应的前半部分过程和下述力学模型类似."②挖掘隐含条件:"两个小球A和B用轻质弹簧相连,在光滑的水平直轨道上处于静止状态",隐含摩擦不计和轻质弹簧开始处于自然状态(既不伸长,也不压缩),"C与B发生碰撞并立即结成一个整体D"隐含碰撞所经历的时间极短,B球的位移可以忽略,弹簧的长度不变,"A球与挡板P发生碰撞,碰后A、D都静止不动"隐含在碰撞中系统的动能由于非弹性碰撞而全部消耗掉,只剩下弹性势能。
  此题若用分析法求解,应写出待求量与已知量的关系式,显然比较困难,由于物体所经历的各个子过程比较清楚,因此宜用综合法求解。在解题前,需要定性分析题目中由A、B、C三个小球和连结A、B的轻质弹簧组成的系统是如何运动的,这个问题搞清楚了,本题的问题就可较容易地得到解答.下面从本题中几个物理过程发生的顺序出发求解:
  1、球C与B发生碰撞,并立即结成一个整体D,根据动量守恒,有
   (为D的速度) ①
  2、当弹簧的长度被锁定时,弹簧压缩到最短,D与A速度相等,如此时速度为,由动量守恒得 ② 
  当弹簧的长度被锁定后,D的一部分动能作为弹簧的弹性势能被贮存起来了.由能量守恒,有      ③
  3、撞击P后,A与D的动能都为0,当突然解除锁定后(相当于静止的A、D两物体中间为用细绳拉紧的弹簧,突然烧断细绳的状况,弹簧要对D做正功),当弹簧恢复到自然长度时,弹簧的弹性势能全部转变成D的动能,设D的速度为,则有④
  4、弹簧继续伸长,A球离开挡板P,并获得速度。当A、D的速度相等时,弹簧伸至最长.此时的势能为最大,设此时A、D的速度为,势能为·由动量守恒定律得
   ⑤
  由机械能守恒定律得: ⑥
 由①、②两式联立解得:      ⑦
联立①②③④⑤⑥式解得 ⑧
 6、如图(1)所示为一根竖直悬挂的不可伸长的轻绳,下端挂一小物块A,上端固定在C点且与一能测量绳的拉力的测力传感器相连。已知有一质量为m0的子弹B沿水平方向以速度v0射入A内(未穿透),接着两者一起绕C点在竖直面内做圆周运动。在各种阻力都可忽略的条件下测力传感器测得绳的拉力F随时间t的变化关系如图(2)所示。已知子弹射入的时间极短,且图(2)中t=0为A、B开始以相同速度运动的时刻,根据力学规律和题中(包括图)提供的信息,对反映悬挂系统本身性质的物理量(例如A的质量)及A、B一起运动过程中的守恒量。你能求得哪些定量的结果?
解:由图2可直接看出,A、B一起做周期性运动,运动的周期T=2t0,令 m表示 A的质量,L表示绳长,v1表示 B陷入A内时即t=0时 A、B的速度(即圆周运动最低点的速度),v2表示运动到最高点时的速度,F1表示运动到最低点时绳的拉力,f2表示运动到最高点时绳的拉力,则根据动量守恒定律,得mv0=( m0+m)v1,在最低点和最高点处运用牛顿定律可得
  F1-( m0+m)g=( m0+m)v12/L, F2+( m0+m)g=( m0+m)v22/L
根据机械能守恒定律可得 2L( m+m0)g=( m+m0) v12/2- ( m+m0) v22/2。
由图2可知F2=0 。F1=Fm。由以上各式可解得,反映系统性质的物理量是
m=Fm/6g-m0 ,L =36m02v02 g/5Fm2,
A、B一起运动过程中的守恒量是机械能E,若以最低点为势能的零点,则E=(m+m0)v12/2。由几式解得E=3m02v02g/Fm。
  7.(15分)中子星是恒星演化过程的一种可能结果,它的密度很大。现有一中子星,观测到它的自转周期为T=1/30s。向该中子星的最小密度应是多少才能维持该星体的稳定,不致因自转而瓦解。计等时星体可视为均匀球体。(引力常数G=6.67×10-11m3/kg·s2)
  8.(20分)曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机,图1为其结构示意图。图中N、S是一对固定的磁极,abcd为固定在转轴上的矩形线框,转轴过bc边中点、与ab边平行,它的一端有一半径r0=1.0cm的摩擦小轮,小轮与自行车车轮的边缘相接触,如图2所示。当车轮转动时,因摩擦而带动小轮转动,从而使线框在磁极间转动。设线框由N=800匝导线圈组成,每匝线圈的面积S=20cm2,磁极间的磁场可视作匀强磁场,磁感强度B=0.010T,自行车车轮的半径R1=35cm,小齿轮的半径R2=4.cm,大齿轮的半径R3=10.0cm(见图 2)。现从静止开始使大齿轮加速转动,问大齿轮的角速度为多大才能使发电机输出电压的有效值U=3.2V?(假定摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动)
7.(15分)参考解答:
  考虑中子星赤道处一小块物质,只有当它受到的万有引力大于或等于它随星体一起旋转所需的向心力时,中子星才不会瓦解。
  设中子星的密度为ρ,质量为M,半径为R,自转角速度为ω,位于赤道处的小块物质质量为m,则有GMm/R2=mω2R 且ω=2π/T,M=4/3πρR3
  由以上各式得:ρ=3π/GT2
  代人数据解得:ρ=1.27×1014kg/m3
8.(20分)参考解答:
  当自行车车轮转动时,通过摩擦小轮使发电机的线框在匀强磁场内转动,线框中产生一正弦交流电动势,其最大值ε=ω0BSN
  式中ω0为线框转动的角速度,即摩擦小轮转动的角速度。
  发电机两端电压的有效值U=/2εm
  设自行车车轮转动的角速度为ω1,由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动,有
    R1ω1=R0ω0
  小齿轮转动的角速度与自行车轮转动的角速度相同,也为ω1。设大齿轮转动的角速度为ω,有R3ω=R2ω1
  由以上各式解得ω=(U/BSN)(R2r0/R3r1) 代入数据得ω=3.2s-1
  9.(22分)一传送带装置示意如图,其中传送带经过AB区域时是水平的,经过BC区域时变为圆弧形(圆弧由光滑模板形成,未画出),经过CD区域时是倾斜的,AB和CD都与BC相切。现将大量的质量均为m的小货箱一个一个在A处放到传送带上,放置时初速为零,经传送带运送到D处,D和A的高度差为h。稳定工作时传送带速度不变,CD段上各箱等距排列,相邻两箱的距离为L。每个箱子在A处投放后,在到达B之前已经相对于传送带静止,且以后也不再滑动(忽略经BC段时的微小滑动)。已知在一段相当长的时间T内,共运送小货箱的数目为N。这装置由电动机带动,传送带与轮子间无相对滑动,不计轮轴处的摩擦。求电动机的平均抽出功率。
9.(22分)参考解答:
  以地面为参考系(下同),设传送带的运动速度为v0,在水平段运输的过程中,小货箱先在滑动摩擦力作用下做匀加速运动,设这段路程为s,所用时间为t,加速度为a,则对小箱有 s=1/2at2 ① v0=at ②
  在这段时间内,传送带运动的路程为s0=v0t ③
  由以上可得s0=2s ④
  用f表示小箱与传送带之间的滑动摩擦力,则传送带对小箱做功为
    A=fs=1/2mv02 ⑤
  传送带克服小箱对它的摩擦力做功A0=fs0=2·1/2mv02 ⑥
  两者之差就是克服摩擦力做功发出的热量Q=1/2mv02 ⑦
  可见,在小箱加速运动过程中,小箱获得的动能与发热量相等。
  T时间内,电动机输出的功为W=T ⑧
  此功用于增加小箱的动能、势能以及克服摩擦力发热,即
    W=1/2Nmv02+Nmgh+NQ ⑨
  已知相邻两小箱的距离为L,所以v0T=NL ⑩
  联立⑦⑧⑨⑩,得:=[+gh]
  10.(14分)为研究静电除尘,有人设计了一个盒状容器,容器侧面是绝缘的透明有机玻璃,它的上下底面是面积A=0.04m2的金属板,间距L=0.05m,当连接到U=2500V的高压电源正负两极时,能在两金属板间产生一个匀强电场,如图所示。现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内,每立方米有烟尘颗粒1013个,假设这些颗粒都处于静止状态,每个颗粒带电量为q=+1.0×10-17C,质量为m=2.0×10-15kg,不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力,并忽略烟尘颗粒所受重力。求合上电键后:⑴经过多长时间烟尘颗粒可以被全部吸附?⑵除尘过程中电场对烟尘颗粒共做了多少功?⑶经过多长时间容器中烟尘颗粒的总动能达到最大?
  [⑴当最靠近上表面的烟尘颗粒被吸附到下板时,烟尘就被全部吸附。烟尘颗粒受到的电场力F=qU/L,L=at2/2=qUt2/2mL,故t=0.02s
  ⑵W=NALqU/2=2.5×10-4J
  ⑶设烟尘颗粒下落距离为x,则当时所有烟尘颗粒的总动能
EK=NA(L-x)?mv2/2= NA(L-x)? qUx/L,当x=L/2时EK达最大,而x=at12/2,故t1=0.014s ]
  
  11.(12分)风洞实验室中可以产生水平方向的、大小可调节的风力,现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室,小球孔径略大于细杆直径。
  (1)当杆在水平方向上固定时,调节风力的大小,使小球在杆上作匀速运动,这时小班干部所受的风力为小球所受重力的0.5倍,求小球与杆间的滑动摩擦因数。
  (2)保持小球所受风力不变,使杆与水平方向间夹角为37°并固定,则小球从静止出发在细杆上滑下距离S所需时间为多少?(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
  13.(1)设小球所受的风力为F,小球质量为
   ○1 ○2
  (2)设杆对小球的支持力为N,摩擦力为
  沿杆方向○3
  垂直于杆方向○4
   ○5
  可解得○6
   ○7 ○8
  评分标准:(1)3分。正确得出○2式,得3分。仅写出○1式,得1分。
  (2)9分,正确得出○6式,得6分,仅写出○3、○4式,各得2分,仅写出○5式,得1分,正确得出○8式,得3分,仅写出○7式,得2分,g用数值代入的不扣分。
     

这。。。买本资料书多得是例题

a和b是否有可能在某一段时间里运动方向是向左的~

C
试题分析:瞬时速度表示物体在某一位置或者某一时刻时对应的速度,平均速度表示物体在 某一段时间或者某一位移内的速度,而车身是有长度的,通过某一路牌需要一段时间,故应为平均速度,A错误;时间没有正负之分,为标量,B错误;运动和静止是相对的,研究同一物体的运动状态,参考系是可以任意选择的,如果选择不同的参考系,得出的结论就会不同.因此研究物体是否运动时,首先要选择一个假定不动的物体作参考系,不事先选定参考系,就无法对某个物体的运动状态作出肯定的回答,说这个物体运动或静止是毫无意义的; C正确;位移和路程是两个不同的概念,位移是矢量,路程是标量,但是当物体做单向直线运动时,路程等于位移大小,D错误。

练习使用示波器
一、实验分析
实验原理
当信号电压输入示波器时,示波管的荧光屏上就反映出这个电压随时间变化的波形来。示波管主要由电子枪、竖直偏转电极和水平偏转电极组成。两电极都不加偏转电压时,由电子枪产生的高速电子做直线运动,打在荧光屏中心,形成一个亮点。这时如果在水平偏转电极上加上随时间均匀变化的电压,则电子因受偏转电场的作用,打在荧光屏上的亮点便沿水平方向匀速移动。如果再在竖直偏转电极上,加上一随时间变化的信号电压,则亮点在竖直方向上也要发生偏移,偏移的大小与所加信号电压的大小成正比。这样,亮点一方面随着时间的推移在水平方向匀速移动,一方面又正比于信号电压在竖直方向上产生偏移。于是在荧光屏上便形成一波形曲线,此曲线反映出信号电压随时间变化的规律。
实验器材
J2459型示波器1台;低压电源1台;变阻器1只;电键1只;导线若干。
实验步骤
1.熟悉J2459型示波器板上各旋钮的作用。如图7-1为J2459型示波器的面板,荧光屏右边最上端的是辉度调节旋钮,标以“ ”符号,用来调节光点和图像的亮度。顺时针旋转旋钮时,亮度增加。
第二个是聚焦调节“⊙”和辅助聚焦“○”,这两个旋钮配合着使用,能使电子射线会聚,在荧光屏上产生一个小的亮斑,得到清晰的图像。
再下面是电源开关和指示灯,用后盖板上的电源插座接通电源后,把开关扳向“开”的位置,指示灯亮,经过一两分钟的预热,示波器就可以使用了。
荧光屏下边第一行左、右两端的旋钮是垂直位移“ ”和水平位移“ ”,分别用来调整图像在竖直方向和水平方向的位置。它们中间的两个旋钮是“Y增益”和“X增益”,分别用来调整图像在竖直方向和水平方向的幅度,顺时针旋转时,幅度连续增大。
中间一行左边的大旋钮是“衰减”,它有1、10、100、1000四挡,最左边的“1”挡不衰减,其余各挡分别使输入的电压衰减为原来

最右边的正弦符号 挡不是衰减,而是由示波器内部自行提供竖直方向的交流试验信号电压,可用来观察正弦波形或检查示波器是否正常工作。
中间一行右边的大旋钮是“扫描范围”,也有四挡,可以改变加在水平方向的扫描电压的频率范围,左边第一挡是10~100Hz,向右旋转每升高一挡,扫描频率都增大10倍,最右边的是“外X”挡,使用这一挡时,机内没有加扫描电压,水平方向的电压可以从外部输入。
中间的小旋钮是“扫描微调”,用来调整水平方向的扫描频率,顺时针转动时频率连续增加。
底下一行中间的旋钮“Y输入”、“X输入”和“地”分别是竖直方向、水平方向和公共接地的输入接线柱。左边的“DC、AC”是竖直方向输入信号的直流、交流选择开关。置于“DC”位置时,所加的信号电压是直接输入的;置于“AC”位置时,所加信号电压是通过一个电容器输入的,它可以让交流信号通过而隔断直流成分。右边的“同步”也是一个选择开关。置于“+”位置时,扫描由被测信号正半周起同步,置于“-”位置时,扫描由负半周起同步。这个开关主要在测量较窄的脉冲信号时起作用,对于正弦波、方波等,无论扳到“+”或“-”,都能很好地同步,对测量没有影响。
2.练习使用示波器
①把辉度旋钮反时针旋到底,垂直位移和水平位移旋钮转到中间位置,衰减旋钮置于最高挡,扫描旋钮置于“外X”挡。
②接通电源,打开电源开关。经预热后,荧光屏上出现亮点。调节辉度旋钮,使亮度适中。
③调节聚焦和辅助聚焦旋钮,观察亮点的大小变化,直至亮点最圆、最小时为止。
④旋转垂直位移和水平位移旋钮,观察亮点的上下移动和左右移动。

⑤把扫描范围旋钮旋至最低档,扫描微调旋钮反时针旋到底,把X增益旋钮顺时针旋到1/3处,观察亮点的水平方向的移动情况。
⑥顺时针旋转扫描微调旋钮,观察亮点的来回移动(随着扫描频率增大而加快,直至成为一条水平亮线)。旋转X增益旋钮,观察亮线长度的变化。
⑦把扫描范围旋钮置于“外X”挡,交直流选择开关扳到“DC”,并使亮点位于荧光屏中心。按图7-2接好电路,输入一直流电压。
⑧移动变阻器的滑动片,改变输入电压的大小,观察亮点的移动。
⑨将电池的正负极接线调换位置,重复步骤⑧。
⑩使Y增益旋钮顺时针旋到底,衰减旋钮置于“1”挡。使变阻器的滑动片从最右端起向左滑动至某一位置,读取亮点偏移的格数。此时亮点每偏移1格,表示输入电压改变50mV。计算此时输入电压的大小。如果衰减旋钮置于其他挡时,应将所得数值乘以相应的倍数。
(11)实验完毕后,把辉度旋钮反时针旋到底,然后关机,切断电源。
二、操作指导与思维启迪
1.使用J2459型学生示波器注意事项:
①示波器的使用电压为220V±10%范围。超出这个范围将影响仪器正常工作。当电源电压波动比较大时,最好采用交流稳压措施后再使用。
②示波器机箱与机内电路接地点相连接,为了安全及减少外界环境对仪器的干扰,应将仪器机壳接地。可用带接线焊钩的黑色导线,将示波器面板上的接地柱和实验桌上的接地接线柱相连接。如果实验室装有带地线的三孔安全电源插座,则可以将示波器电源线二脚插头换成三脚插头,另加一根黑色导线将三脚插头外壳和三脚插头地脚相连接。机壳不接地也可以使用,这时外部感应将使示波器的噪音干扰略增大一些。
③测试信号输入线最好采用带有香蕉插头的高频屏蔽线或单股线,输入线尽量短一些,将香蕉插头分别插入示波器Y输入与地接线柱及信号输出仪器接线柱。如果要检查实验电路某点波形,输入线测试端可接一对带套管的鳄鱼夹或测试棒比较方便。如果测试点电压较高,最好应先切断被测电路电源,接好测试点再进行测试。否则应特别注意安全,站在适当的绝缘物上,单手进行操作。
④示波器使用时应注意辉度适中,不宜过亮,且光点不应长期停留在一点上,以免损坏荧光屏。还应避免在阳光直射荧光屏的情况下工作。关机前应先将辉度关灭。
⑤示波器应避免在强磁场环境中工作。因为外磁场会引起显示波形失真。
⑥示波器使用时,接入输入端的电压不应超过说明书规定的最大输出耐压400V(DC+ACPP)。如果信号为直流则应小于400V。如果信号为直流加交流,则其直流和交流峰值之和应小于400V。特别要注意当Y衰减开关放到1时,应防止过大的被测信号加入输入端,以免损坏仪器。
⑦仪器使用时,扳动面板控制器要轻,当到达极限位置时不要硬扳,以免损坏仪器。搬动时要轻拿轻放,防止碰撞。
⑧仪器用毕后应罩上防尘罩,放在阴凉干燥通风的地方。存放满3个月没有使用的仪器应开机通电1h,以防止电解电容失效和起到加热去潮的作用。
2.观察波形
示波器的主要功能是将非常抽象的电信号变成能看得见的图像,因而观察波形是示波器的主要用途。J2456型学生示波器适合观察频率在10Hz以上,1.5MHz以内,幅度在100mV以上,400V以内的各种电信号波形。
被观察波形从Y输入接线柱输入。观察频率较高的交流信号时,输入耦合开关放到“AC”;观察100Hz以内方波信号及各种变化比较慢的交变信号时,输入耦合开关放到“DC”。衰减开关及Y增益位置视输入信号幅度大小按下表确定。

如果不知道输入信号幅度时,可将衰减开关先放到“1000”挡,观察示波管荧光屏上Y方向显示,如没有显示或显示太小,则将Y衰减开关顺次放到“100”、“10”、“1”挡,再适当调节Y增益,使荧光屏Y方向有4~6格显示即可。扫描范围开关位置视输入信号频率和拟在荧光屏上显示的完整周期波形个数来选定。例如输入信号频率为50Hz,拟在荧光屏上显示两个周期波形,那么扫描频率应为50Hz/2=25Hz,应将扫描范围开关放到“10~100”挡,调扫描微调旋钮,就可在荧光屏上显示两个周期的波形。再如信号频率为10kHz,拟显示5个周期的波形,那么扫描频率应为10kHz/5=2kHz,应将扫描范围开关放到“1~10K”挡,调扫描微调旋钮,可以在荧光屏上显示出5个周期波形。如果被观察信号频率不知道,可将扫描范围开关从低到高逐挡改变,同时调节扫描微调旋钮,待荧光屏上显示出4~6个周期的稳定波形即可。当被观察信号在1MHz以上时,应注意将X增益旋钮顺时针旋到底,才能较清楚地显示波形。
3.电压的测量
示波器荧光屏上光点垂直偏转距离与输入电压成正比,因而示波器输入灵敏度经核准后,即可以测量电压。用示波器测量电压、电流,虽然不如其他测量仪表精确,但能测出任何一种交流电压的幅度值或瞬时值,这一点是其他仪表所不能做到的。J2459型学生示波器出厂时垂直系统灵敏度已校准,因而可以根据荧光屏上Y轴显示的幅度直接计算。
①直流电压的测量。将示波器Y增益旋钮顺时针旋到底,这时示波器垂直系统灵敏度为每格50AmV,A为衰减开关倍率,分别为1、10、100、1000,可根据被测直流电压的大约范围选择。将输入耦合开关放到“DC”,Y输入与地接线柱用导线短接,将示波器调出扫描线,并将扫描线移到坐标片Y轴正中,定此位置为零电位。然后除去短路线,将被测信号接入,如扫描线上移2.2格,图7-3示,则表示被测直流电压为正极性,数值为U=2.2×50×A(mV)。如扫描线下移,则表示被测直流电压为负极性。

测试时也可以用光点来显示,这时只要将X增益电位器反时针旋到底,扫描线即缩成为一点。但要注意此时示波管辉度不要太亮,以免损坏荧光屏。
当不知道被测电压的大约范围时,可先将衰减开关放到“1000”,如光迹没有移动或移动太小,则再将Y衰减开关放到“100”、“10”、“1”。确定衰减挡级后应再校一次零电位,以保证测量精度。零电位也可以不选在Y轴正中,如被测电压为正极性,可选在下面;如被测电压为负极性,则可选在上面,以扩大测量范围。
②交流电压的测量。示波器可以测量交流电压的峰峰值或波形任何两点间的电位差值。测试时Y轴输入耦合开关放到“AC”,Y增益旋钮顺时针旋到底,被测信号接入Y输入与地接线柱,适当选择衰减开关和扫描范围,调节扫描微调旋钮,使荧光屏上显示出3~6个稳定的波形,如图7-4。读出波形峰峰值之间为4.2格,则被测电压峰峰值为:
Upp=4.2×50×A(mV)

如果被测电压是正弦波,则可换算成电压峰值为:
Um=0.5Upp=0.5×4.2×50×A(mV)
电压有效值为:
U=0.3535Upp=0.3535×4.2×50×A(mV)
J2459型学生示波器衰减开关是十进位的,测试某些幅度电压时会产生波形显示太小、不能稳定同步,但当衰减减小一挡时波形显示又太大,超过坐标刻度的情况。例如对峰峰值约为500mV的信号,当衰减放到“1”时,显示超出坐标片刻度,当衰减放到“10”时显示又太小,这时给定量测量带来一定困难。为解决这一问题,可以将示波器Y增益旋钮反时针旋到底时垂直系统灵敏度Smin事先测出。Y增益微调比约为6倍,此时灵敏度约为每格300mV左右,于是峰峰值约为500mV的信号,就可得到1.7格的显示。如果被测信号显示为B格,衰减挡板为A,则电压峰峰值为:
Upp=BSminA(mV)
方波、锯齿波、三角波及其他周期性变化电压幅值测量方法完全相同。但应注意,如果频率较低时,应将输入耦合开关放到“DC”。
三、典型例题解析
[例1]图7-5是某晶体管的集电极电压在示波器荧光屏上显示出的稳定的图形。图中锯齿波显示为3格。问:
①锯齿波幅度为多少?
②直流分量电压为多少?
③锯齿波C点对地电压为多少?D点对地电压为多少?

分析与解答
此问题系J2459对合成电压的测量问题。当示波器Y增益旋钮顺时针旋到底,这时示波器垂直系统灵敏度为每格50A(mV)。(A为衰减开关倍率)故:
①幅度为:Upp=3×50×A(mV)
②电压为:U=3.5×50×A(mV)
③C、D两点对地电压为:
Uc=2×50×A(mV) UD=5×50×A(mV)
本题思维点拨:在实际测量中,除了单纯的交流电压或直流电压测量外,往往需要测量既有交流分量又有直流分量的合成电压。例如晶体管放大信号时所出现的,即本题所显示的集电极电压,就是既有交流电压,又有直流电压;在脉冲电路测试中,往往要了解信号波形各点相对于地的电位高低。这种合成电压可以很方便地用示波器进行测量。测试时,输入耦合开关应放于“DC”,先将Y输入与地接线柱间用导线短接,确定扫描线的零电位。再接入被测信号,调节扫描范围与扫描微调旋钮,荧光屏上就会有波形显示了。
[例2]要测量图7-6中通过R的电流(R=2Ω),请回答下列问题:

①扫描频率、DC、AC、Y增益、水平、竖直位移、衰减等旋钮如何转动?
②应如何接到示波器上进行测量?
③如果将衰减置于10挡,光点距原点下方4格,那么通过R的电流多大?
④如果光点在原点的斜上方,测量误差过大,其原因是什么?
⑤如果换上与该电池等效的交流电源,应如何测量?
分析与解答
①扫描频率旋钮置于外X挡;DC、AC开关置于DC处,Y增益顺时针旋转到底;调节水平、竖直位移旋钮使光点位于正中;衰减置于较高挡。
②把电阻R两端分别与示波器上Y输入和地相连。(电路图请同学们自行作出。)
③加在R两端的电压U=4×50×10(mV)=2V。通过R的电流I=U/R=2/2=1A。
④测量之前光点没有调到荧光屏中央,Y增益旋钮没有顺时针旋到底。
⑤接线与测量方法相同。只须将“DC、AC”开关置于“AC”位置即可。
本题思维点拨:按现行教材(选修第三册P291,人民教育出版社)要求,在实验中不作电流测量,可是无论从“培养能力,发展智力”的教育思想,还是从“培养动手能力,加强活动课”课堂的教改要求,从培养跨世纪人才的高度,我们建议有条件的学校还要安排用示波器测电流的活动课。这里面的关键是,把一个已知阻值的小电阻串联在待测电流的电路里(或利用原电路中的已知电阻),用示波器测量这个电阻两端的电压,利用欧姆定律就可以算出电路中的电流。
四、能力训练
1.使用示波器时,发现荧光屏上的亮点不清楚,若光点的面积过大,而边缘模糊,则应向_____时针方向调整_____旋钮,若亮点沿竖直方向呈一条短的亮线,则应向_____时针方向调整_____旋钮;若亮点沿水平方向呈一条短的亮线,则应向_____方向调整_____旋钮;若沿顺时针方向旋转水平位移旋钮,可使亮点(或图像)向_____移动;若沿逆时针方向旋转竖直位移旋钮,可使亮点(或图像)向_____移动;若要使亮点自动地在水平方向移动,则要把X增益旋钮旋转1/3后,把_____旋钮置于_____挡,把扫描微调旋钮_____时针旋转到底,即可看到亮点从左到右又很快地回到左端;增大扫描频率,亮点的移动速度变为_____。

2.在上题调节的基础上,把衰减旋钮置于_____位置后,把Y增益旋钮沿顺时针旋转到某一适中位置,可看见荧光屏上出现_____图形。

3.当图形在荧光屏的左上角而不在正中间时,则应沿_____时针方向旋转_____旋钮,使图形向右移动,又沿_____时针方向旋转_____旋钮,使图形向_____移动,这样,就可使得图形位于中心。如图形仍不清楚,则要调整_____和_____旋钮。如果图形幅度太小,则应沿_____时针方向旋转_____旋钮,使图形在竖直方向上的幅度变大;沿_____时针方向旋转_____旋钮,可使图形在水平方向上的幅度增大。若把同步开关由“+”改成置于“-”时,则波形将改变_____周期。

4.试在图7-1中,把示波器面板上的旋钮和开关分成电子束发射的调节、竖直方向上的调节、水平方向上的调节3个区域。在进行开机练习时,先把辉度调节旋钮_____旋到底,垂直位移和水平位移旋钮旋到_____位置,衰减旋钮置于最_____挡,扫描范围置于“_____”挡。打开_____指示灯亮,进行预热。

5.设电源开关已经打开并已预热完毕,光点的亮度适中,光点已经最圆最小。把你在寻找扫描线、调节水平幅度大小的练习中,操作时所用到的各个旋钮的名称和观察到的现象,按操作的顺序填入下边的空格中:
①把_____旋钮顺时针旋到1/3处;
②_____旋钮反时针旋到底;
③_____旋钮置于最低挡。完成上述三步以后,可以看到扫描的情形,即光点从左向右_____,到右端后又很快_____左端。
④顺时针旋转_____旋钮以增大扫描频率,可以看到光点迅速移动成为_____。
⑤调整_____旋钮,可以看到亮线长度的改变。

6.在测量一节干电池电压的练习中,利用关系式:待测电压值=光点偏移1格输入电压的伏特数×光点偏移的格数×衰减旋钮所指的倍数。在这个测量练习中,如果你使用的示波器,光点每偏移1格时输入电压是50mV;接入干电池,Y增益旋钮顺时针旋到底时,光点偏移了3格,这时衰减旋钮所指的倍数是10,那么你所测量的干电池的电压值等于_____V。

7.在开启或关闭J2459型学生示波器的电源开关前,应把_____。
A.辉度旋钮顺时针旋到底
B.辉度旋钮逆时针旋到底
C.X、Y增益旋钮置于最小位置
D.衰减旋钮置于最低挡
8.在示波器荧光屏上观察到的波形如图7-7(a)所示,要求把波形变成如图(b)所示的样子,则可以调节面板上的_____。

A.“Y增益”旋钮
B.“X增益”旋钮
C.“Y位移”旋钮
D.“Y衰减”旋钮

9.Y输入接上外加直流电压后逐步减少衰减倍数,为什么光点会向上偏移?(简答)
10.示波器能否像电流表一样串联在电路上直接测量电流?为什么?(简答)


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