專題（60）電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)專題強(qiáng)化（原卷版）

2021年高考物理一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)全攻關(guān)專題（60）電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)專題強(qiáng)化（原卷版）雙基過(guò)關(guān)：一、螺旋測(cè)微器的使用1．構(gòu)造：如圖所示，B為固定刻度，E為可動(dòng)刻度．2．原理：測(cè)微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5mm，即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周，F(xiàn)前進(jìn)或后退0.5mm，而可動(dòng)刻度E上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格，F(xiàn)前進(jìn)或后退0.01mm，即螺旋測(cè)微器的精確度為0.01mm.讀數(shù)時(shí)估讀到毫米的千分位上，因此，螺旋測(cè)微器又叫千分尺．3.讀數(shù)：測(cè)量值(mm)＝固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)＋可動(dòng)刻度數(shù)(估讀一位)×0.01(mm)．如圖2所示，固定刻度示數(shù)為2.0mm，半毫米刻度線未露出，而從可動(dòng)刻度上讀的示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)為：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm.二、游標(biāo)卡尺1．構(gòu)造：主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個(gè)內(nèi)、外測(cè)量爪)、游標(biāo)卡尺上還有一個(gè)深度尺．如圖所示2．用途：測(cè)量厚度、長(zhǎng)度、深度、內(nèi)徑、外徑．3．原理：利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成．不管游標(biāo)尺上有多少個(gè)小等分刻度，它的刻度部分的總長(zhǎng)度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1mm.常見的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10個(gè)的、20個(gè)的、50個(gè)的，其規(guī)格見下表：刻度格數(shù)(分度)刻度總長(zhǎng)度每小格與1mm的差值精確度(可精確到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm4.讀數(shù)：若用x表示從主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻度線對(duì)齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果表示為(x＋K×精確度)mm.三、常用電表的讀數(shù)對(duì)于電壓表和電流表的讀數(shù)問(wèn)題，首先要弄清電表量程，即指針指到最大刻度時(shí)電表允許通過(guò)的最大電壓或電流，然后根據(jù)表盤總的刻度數(shù)確定精確度，按照指針的實(shí)際位置進(jìn)行讀數(shù)即可．(1)0～3V的電壓表和0～3A的電流表的讀數(shù)方法相同，此量程下的精確度分別是0.1V和0.1A，看清楚指針的實(shí)際位置，讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位．(2)對(duì)于0～15V量程的電壓表，精確度是0.5V，在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面一位，這時(shí)要求“eq\f(1,5)格估讀”，即讀到0.1V.(3)對(duì)于0～0.6A量程的電流表，精確度是0.02A，在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位，這時(shí)要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半0.01A.命題熱點(diǎn)一：常用儀器儀表的使用與讀數(shù)1．游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的讀數(shù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)(1)看清精確度如圖易錯(cuò)成11mm＋4×0.1mm＝11.40mm正確的應(yīng)為11.4mm，游標(biāo)卡尺不需要估讀，后面不能隨意加零或去零；如圖易錯(cuò)成10mm＋12×0.05mm＝10.6mm，正確的應(yīng)為10.60mm.(2)主尺上的單位應(yīng)為厘米主尺上標(biāo)識(shí)的1、2、3等數(shù)字通常是指厘米，讀數(shù)時(shí)應(yīng)將毫米和厘米分清，游標(biāo)卡尺主尺上的最小刻度是1mm.如圖易錯(cuò)成5mm＋4×0.05mm＝5.20mm正確的應(yīng)為50mm＋4×0.05mm＝50.20mm.(3)區(qū)分零刻度與標(biāo)尺最前端如圖易錯(cuò)成13mm＋10×0.05mm＝13.50mm正確讀數(shù)為14mm＋10×0.05mm＝14.50mm.例1某同學(xué)測(cè)定一金屬桿的長(zhǎng)度和直徑，示數(shù)如圖甲、乙所示，則該金屬桿的長(zhǎng)度和直徑分別為________cm和________mm.變式1小明用螺旋測(cè)微器測(cè)量一根導(dǎo)體棒的直徑，刻度如圖甲所示，讀數(shù)為________mm；用游標(biāo)為20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量某個(gè)圓筒的深度，部分刻度如圖乙所示，讀數(shù)為________cm.變式2(2019·山東濟(jì)寧第二次摸底)圖甲中螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為________mm.如圖乙為用多用電表的“×1”歐姆擋正確操作后測(cè)某電阻時(shí)指針的位置，其讀數(shù)為________Ω.2．電壓表、電流表和變阻箱的讀數(shù)例2(1)如圖甲所示的電表使用0.6A量程時(shí)，對(duì)應(yīng)刻度盤上每一小格代表________A，圖中表針示數(shù)為________A；當(dāng)使用3A量程時(shí)，對(duì)應(yīng)刻度盤中每一小格代表________A，圖中表針示數(shù)為________A.(2)如圖乙所示的電表使用較小量程時(shí)，每小格表示________V，圖中表針的示數(shù)為________V．若使用的是較大量程，則這時(shí)表盤刻度每小格表示________V，圖中表針示數(shù)為________V.例3旋鈕式電阻箱如圖所示，電流從接線柱A流入，從B流出，則接入電路的電阻為________Ω，今欲將接入電路的電阻改為2087Ω，最簡(jiǎn)單的操作方法是___________________________________________________________________________.若用兩個(gè)這樣的電阻箱，即可得到的電阻值范圍為________．變式3如圖甲是學(xué)生實(shí)驗(yàn)用的有兩個(gè)量程的電流表刻度盤，當(dāng)用“＋”和“－0.6”兩接線柱時(shí)，能測(cè)的最大電流是________A，對(duì)應(yīng)刻度盤上每一小格代表________A；圖中表針示數(shù)為________A；當(dāng)使用電流表的“＋”和“－3”兩個(gè)接線柱時(shí)，對(duì)應(yīng)刻度盤上每一小格代表______A，圖中表針示數(shù)為________A.圖乙為學(xué)生實(shí)驗(yàn)用的有兩個(gè)量程的電壓表刻度盤．當(dāng)使用較小量程時(shí)，測(cè)量電壓最大值不得超過(guò)________V，每小格表示________V，圖中指針示數(shù)為________V；若使用的是較大量程，則表盤刻度每小格表示________V，圖中指針示數(shù)為________V.命題熱點(diǎn)二：測(cè)量電路與控制電路的選擇1．電壓表和電流表的內(nèi)、外接法(1)兩種接法比較內(nèi)接法外接法電路圖誤差原因電流表分壓U測(cè)＝Ux＋UA電壓表分流I測(cè)＝Ix＋I(xiàn)V電阻測(cè)量值R測(cè)＝eq\f(U測(cè),I測(cè))＝Rx＋RA>Rx測(cè)量值大于真實(shí)值R測(cè)＝eq\f(U測(cè),I測(cè))＝eq\f(RxRV,Rx＋RV)<Rx測(cè)量值小于真實(shí)值適用條件RA?RxRV?Rx適用于測(cè)量大阻值電阻小阻值電阻(2)兩種電路的選擇①阻值比較法：先將待測(cè)電阻的估計(jì)值與電壓表、電流表內(nèi)阻進(jìn)行比較，若Rx較小，宜采用電流表外接法；若Rx較大，宜采用電流表內(nèi)接法．簡(jiǎn)單概括為“大內(nèi)偏大，小外偏小”．②臨界值計(jì)算法：Rx<eq\r(RVRA)時(shí)，用電流表外接法；Rx>eq\r(RVRA)時(shí)，用電流表內(nèi)接法．③實(shí)驗(yàn)試探法：按圖所示接好電路，讓連接電壓表的導(dǎo)線P先后與a、b處接觸一下，如果電壓表的示數(shù)有較大的變化，而電流表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表外接法；如果電流表的示數(shù)有較大的變化，而電壓表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表內(nèi)接法．例4用內(nèi)阻為3000Ω的電壓表和內(nèi)阻為10Ω的電流表測(cè)電阻，在圖甲、乙兩種情況下，電壓表的示數(shù)都是60V，電流表的示數(shù)都是0.2A，則R1的測(cè)量值為______Ω，真實(shí)值是________Ω，R2的測(cè)量值為________Ω，真實(shí)值是________Ω.2．滑動(dòng)變阻器兩種連接方式(1)滑動(dòng)變阻器兩種接法的對(duì)比限流接法分壓接法對(duì)比說(shuō)明電路圖串、并聯(lián)關(guān)系不同負(fù)載R上電壓調(diào)節(jié)范圍(不計(jì)電源內(nèi)阻)eq\f(RE,R＋R0)≤U≤E0≤U≤E分壓電路調(diào)節(jié)范圍大負(fù)載R上電流調(diào)節(jié)范圍(不計(jì)電源內(nèi)阻)eq\f(E,R＋R0)≤I≤eq\f(E,R)0≤I≤eq\f(E,R)分壓電路調(diào)節(jié)范圍大閉合S前觸頭位置b端a端都是為了保護(hù)電路元件(2)滑動(dòng)變阻器必須接成分壓電路的幾種情況：①要求電壓表能從零開始讀數(shù)；②當(dāng)待測(cè)電阻Rx?R(滑動(dòng)變阻器的最大阻值)時(shí)；③若采用限流式接法，電路中的最小電流仍超過(guò)電路中電表、電阻允許的最大電流．(3)滑動(dòng)變阻器的最大阻值和用電器的阻值差不多且要求電壓不從零開始變化，通常情況下，由于限流式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗能少，優(yōu)先使用限流式．例5某同學(xué)用伏安法測(cè)定待測(cè)電阻Rx的阻值(約為10kΩ)，除了Rx、開關(guān)S、導(dǎo)線外，還有下列器材供選用：A．電壓表(量程0～1V，內(nèi)阻約10kΩ)B．電壓表(量程0～10V，內(nèi)阻約100kΩ)C．電流表(量程0～1mA，內(nèi)阻約30Ω)D．電流表(量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.05Ω)E．電源(電動(dòng)勢(shì)1.5V，額定電流0.5A，內(nèi)阻不計(jì))F．電源(電動(dòng)勢(shì)12V，額定電流2A，內(nèi)阻不計(jì))G．滑動(dòng)變阻器R0(阻值范圍0～10Ω，額定電流2A)(1)為使測(cè)量盡量準(zhǔn)確，電壓表選用________，電流表選用________，電源選用________．(均填器材的字母代號(hào))(2)在虛線框內(nèi)畫出測(cè)量Rx阻值的實(shí)驗(yàn)電路圖．(3)該同學(xué)選擇器材、連接電路和操作均正確，從實(shí)驗(yàn)原理上看，待測(cè)電阻測(cè)量值會(huì)________其真實(shí)值(填“大于”“小于”或“等于”)，原因是__________________________________．命題熱點(diǎn)三：電表改裝問(wèn)題1．主要類型用靈敏電流計(jì)改裝為較大量程電流表、電壓表和多用電表．2．改裝原理(1)電流表的改裝利用了并聯(lián)電路分流的原理．(2)電壓表的改裝利用了串聯(lián)電路分壓的原理．例6某同學(xué)要將一量程為250μA的微安表改裝為量程為20mA的電流表．該同學(xué)測(cè)得微安表內(nèi)阻為1200Ω，經(jīng)計(jì)算后將一阻值為R的電阻與該微安表連接，進(jìn)行改裝．然后利用一標(biāo)準(zhǔn)毫安表，根據(jù)圖(a)所示電路對(duì)改裝后的電表進(jìn)行檢測(cè)(虛線框內(nèi)是改裝后的電表)．(1)根據(jù)圖(a)和題給條件，將圖(b)中的實(shí)物連線．(2)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)毫安表的示數(shù)為16.0mA時(shí)，微安表的指針位置如圖所示，由此可以推測(cè)出改裝的電表量程不是預(yù)期值，而是________．(填正確答案標(biāo)號(hào))A．18mAB．21mAC．25mA D．28mA(3)產(chǎn)生上述問(wèn)題的原因可能是________．(填正確答案標(biāo)號(hào))A．微安表內(nèi)阻測(cè)量錯(cuò)誤，實(shí)際內(nèi)阻大于1200ΩB．微安表內(nèi)阻測(cè)量錯(cuò)誤，實(shí)際內(nèi)阻小于1200ΩC．R值計(jì)算錯(cuò)誤，接入的電阻偏小D．R值計(jì)算錯(cuò)誤，接入的電阻偏大(4)要達(dá)到預(yù)期目的，無(wú)論測(cè)得的內(nèi)阻值是否正確，都不必重新測(cè)量，只需要將阻值為R的電阻換為一個(gè)阻值為kR的電阻即可，其中k＝________.變式4某同學(xué)欲將內(nèi)阻為98.5Ω、量程為100μA的電流表改裝成歐姆表并進(jìn)行刻度和校準(zhǔn)，要求改裝后歐姆表的15kΩ刻度正好對(duì)應(yīng)電流表表盤的50μA刻度．可選用的器材還有：定值電阻R0(阻值14kΩ)，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值1500Ω)，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值500Ω)，電阻箱(0～99999.9Ω)，干電池(E＝1.5V，r＝1.5Ω)，紅、黑表筆和導(dǎo)線若干．(1)歐姆表設(shè)計(jì)將圖中的實(shí)物連線組成歐姆表．歐姆表改裝好后，滑動(dòng)變阻器R接入電路的電阻應(yīng)為________Ω；滑動(dòng)變阻器選________(填“R1”或“R2”)．(2)刻度歐姆表表盤通過(guò)計(jì)算，對(duì)整個(gè)表盤進(jìn)行電阻刻度，如圖所示．表盤上a、b處的電流刻度分別為25和75，則a、b處的電阻刻度分別為________、________.(3)校準(zhǔn)紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使歐姆表指針指向________kΩ處；將紅、黑表筆與電阻箱連接，記錄多組電阻箱接入電路的電阻值及歐姆表上對(duì)應(yīng)的測(cè)量值，完成校準(zhǔn)數(shù)據(jù)測(cè)量．若校準(zhǔn)某刻度時(shí)，電阻箱旋鈕位置如圖所示，則電阻箱接入的阻值為________Ω.命題熱點(diǎn)四：實(shí)驗(yàn)器材的選取與實(shí)物圖連接1．電學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的選擇選擇電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材主要是選擇電表、滑動(dòng)變阻器、電源等，一般要考慮四方面因素：(1)安全因素：通過(guò)電源、電阻和電表的電流不能超過(guò)其允許的最大電流．(2)誤差因素：選用電表量程應(yīng)考慮盡可能減小測(cè)量值的相對(duì)誤差，電壓表、電流表在使用時(shí)，其指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度的eq\f(1,3)以上；使用歐姆表時(shí)應(yīng)選用指針盡可能在中間刻度附近的倍率擋位．(3)便于操作：選用滑動(dòng)變阻器時(shí)應(yīng)考慮對(duì)外供電電壓的變化范圍既能滿足實(shí)驗(yàn)要求，又便于調(diào)節(jié)．在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)，應(yīng)使其大部分電阻線都被用到．(4)實(shí)驗(yàn)實(shí)際：除以上三個(gè)因素外，還應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)實(shí)際，如所用的電源與滑動(dòng)變阻器的匹配問(wèn)題等．2．實(shí)物圖連接的注意事項(xiàng)(1)畫線連接各元件，一般先從電源正極開始，按照電路原理圖依次到開關(guān)，再到滑動(dòng)變阻器，按順序以單線連接方式將主電路中串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來(lái)；其次將要并聯(lián)的元件再并聯(lián)到電路中去．(2)連線時(shí)要將導(dǎo)線接在接線柱上，兩條導(dǎo)線不能交叉．(3)要注意電表的量程和正、負(fù)接線柱，要使電流從電表的正接線柱流入，從負(fù)接線柱流出．例7為測(cè)量某微安表G(量程200μA，內(nèi)阻大約2200Ω)的內(nèi)阻，有以下器材可供選擇：A．電壓表(0～3V)；B．電壓表(0～15V)；C．滑動(dòng)變阻器(0～10Ω)；D．滑動(dòng)變阻器(0～1kΩ)；E．電源E(電動(dòng)勢(shì)約為6V)F．電阻箱RZ(最大阻值為9999Ω)開關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線若干．(1)按圖甲所示電路圖將圖乙中的實(shí)物連線．(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程為：合上開關(guān)S，先調(diào)節(jié)R使電壓表讀數(shù)為U，再調(diào)節(jié)電阻箱(此時(shí)電壓表讀數(shù)幾乎不變)，使微安表指