Question

某同學在科技活動中，設計一個實驗裝置來研究彈簧振子的運動規律，其結構如圖所示，當滑塊A在光滑的水平桿上做簡諧運動時，滑塊A發生位移并帶動P在光滑的電阻絲上運動從而在BC間輸出電壓信號，成為示波器的信息源．已知A的質量為m，彈簧勁度系數為k、自然長度為L₀，電源電動勢為E、內阻不計，光滑電阻絲的總
長度為L，電阻分布均勻，D是電阻絲的中點，系統靜止時滑片P在D點，當A做簡諧運動時帶動滑片P在電阻絲上運動．請回答下列問題：

（1）當滑塊A做簡諧運動帶動滑片P在光滑電阻絲上運動時，求出在B、C間得到的電壓與滑塊A相對于平衡位
置位移x的關系式．
（2）為了研究彈簧振子的運動規律，可以用示波器觀察在B、C間得到的電壓信號的變化規律，請用線將B、C兩點正確連接到示波器相應的接線柱上．這時“衰減”旋鈕不能置于“

 

”，“掃描范圍”不能置于

 

檔．若信號水平方向的幅度過小或過大，應該用

 

旋鈕進行調整，若信號過于偏于屏幕下方，應該用

 

旋鈕進行調整．

Answer 1

分析：根據串聯電路的分壓關系求解U與x的關系；
了解示波器的使用和各旋鈕的作用后解答．衰減調節旋鈕：調整所有通道信號的幅值．Y增益旋鈕：幅度調節旋鈕．調整當前通道顯示屏倆條橫線間的電壓差值．X增益旋鈕：時間調節旋鈕，調整當前通道顯示屏兩條豎線間的時間差值．

解答：解：（1）BC兩點間的電壓即PD兩點間的電壓，串聯電路中電流相等，分壓之比與電阻之比成正比，電阻又與長度成正比，故：

x

L

=

RBC

R

=

UBC

E

得：U_BC=

E

L

x．
（2）用示波器觀察在B、C間得到的電壓信號的變化規律則應該：B點接示波器y輸入，C點接示波器的地接線柱．
衰減調節旋鈕：調整所有通道信號的幅值．Y增益旋鈕：幅度調節旋鈕．調整當前通道顯示屏倆條橫線間的電壓差值．X增益旋鈕：時間調節旋鈕，調整當前通道顯示屏兩條豎線間的時間差值．故“衰減”旋鈕不能置于“∞”，“掃描范圍”不能置于“外X”檔，若信號水平方向的幅度過小或過大，應該“X增益旋鈕”，若信號過于偏于屏幕下方，應該調節“豎直位移旋鈕”．
故答案為：（1）U_BC=

E

L

x．
（2）B點接示波器y輸入，C點接示波器的地接線柱．
“∞”，“外X”，“X增益旋鈕”，“豎直位移旋鈕”．

點評：本題考查的是示波器的應用，掌握住各個旋鈕的用途即可解決本題．