第3講　電學(xué)實驗必備基礎(chǔ)

第3講電學(xué)實驗必備基礎(chǔ)突破點一基本儀器的使用及讀數(shù)(一)游標(biāo)卡尺1．構(gòu)造：主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個內(nèi)、外測量爪)，游標(biāo)尺與深度尺是一個整體(如圖所示)。2．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)尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長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格的、20格的、50格的，其讀數(shù)見下表：刻度格數(shù)(分度)刻度總長度每小格與1mm的差值精確度(可準(zhǔn)確到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm3．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線對齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果為(x＋K×精確度)mm。注意：對于游標(biāo)卡尺，無論哪種規(guī)格，讀數(shù)(x＋K×精確度)mm中的K值均不需要向后估讀一位。[方法規(guī)律]游標(biāo)卡尺的讀數(shù)要“三看”(1)第一看→精確度。例如(如圖所示)：易錯讀成11mm＋4.0×0.1mm＝11.40mm正確讀數(shù)為11.4mm，游標(biāo)卡尺不需估讀，后面不能隨意加零，也不能隨意去零。(2)第二看→游標(biāo)尺上的0刻度線位置，區(qū)分零刻度與游標(biāo)尺最前端。例如(如圖所示)：易錯讀成11mm＋10×0.05mm＝11.50mm正確讀數(shù)為14mm＋10×0.05mm＝14.50mm。(3)第三看→游標(biāo)尺的哪條刻度線與主尺上的刻度線對齊。

(二)螺旋測微器1．構(gòu)造：如圖，B為固定刻度，H為可動刻度。2．原理：可動刻度H上的刻度為50等分，則螺旋測微器的精確度為0.01mm。3．讀數(shù)(1)測量時被測物體長度的半毫米數(shù)由固定刻度讀出，不足半毫米部分由可動刻度讀出。(2)測量值(mm)＝固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)＋可動刻度數(shù)(估讀一位)×0.01(mm)[方法規(guī)律]螺旋測微器的讀數(shù)勿忘估讀最后一位數(shù)字為估讀數(shù)字，讀數(shù)和記數(shù)時估讀位為有效數(shù)字的最后一位。例如(如圖所示)：固定刻度上讀得示數(shù)為2.0mm，可動刻度上讀得示數(shù)為15.0，得到的讀數(shù)為2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm。

[自練通關(guān)]1．(1)如圖甲、乙所示的兩把游標(biāo)卡尺，它們的游標(biāo)尺分別為9mm長10等分、19mm長20等分，則讀數(shù)依次為______mm、________mm。(2)在測定一根粗細(xì)均勻合金絲電阻率的實驗中，利用螺旋測微器測定合金絲直徑的過程如圖丙、丁所示，校零時的讀數(shù)為________mm，測得合金絲的直徑為________mm。(3)圖戊所示是電流表的刻度線，若使用0.6A量程時，對應(yīng)刻度盤上每一小格代表________A，表針的示數(shù)是________A；若使用3A量程時，對應(yīng)刻度盤上每一小格代表________A，圖中表針示數(shù)為________A。(4)圖己所示是電壓表的刻度線，若使用3V量程時，每小格表示________V，圖中指針的示數(shù)為________V；若使用15V量程，則這時表盤刻度每小格表示________V，圖中表針指示的是________V。(5)

如圖庚所示為旋鈕式電阻箱，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，最簡單的操作方法是_____________________________。若用兩個這樣的電阻箱，則可得到的電阻值范圍為____________。解析：(1)題圖甲讀數(shù)：主尺讀數(shù)為17mm，游標(biāo)尺讀數(shù)是5×0.1mm＝0.5mm，最后結(jié)果是17mm＋0.5mm＝17.5mm。題圖乙讀數(shù)：主尺讀數(shù)為23mm，游標(biāo)尺讀數(shù)是7×0.05mm＝0.35mm，最后結(jié)果是23mm＋0.35mm＝23.35mm。(2)由于螺旋測微器校零時有誤差，估讀為0.003mm，測量后的讀數(shù)為0.5mm＋14.5×0.01mm＝0.645mm，去掉校零誤差，可得合金絲的直徑為0.642mm。(5)電阻為1987Ω。最簡單的操作方法是將“×1k”旋鈕調(diào)到2，再將“×100”旋鈕調(diào)到0。每個電阻箱的最大阻值是9999Ω，用這樣的兩個電阻箱串聯(lián)可得到的最大電阻為2×9999Ω＝19998Ω，故兩個這樣的電阻箱可得到的電阻值范圍為0～19998Ω。答案：(1)17.5

23.35

(2)0.003

0.642(0.640～0.644均可)

(3)0.02

0.44

0.12．20

(4)0.1

1.70

0.5

8.5

(5)1987將“×1k”旋鈕調(diào)到2，再將“×100”旋鈕調(diào)到0

0～19998Ω2．(1)如圖a、b所示的兩把游標(biāo)卡尺，它們的讀數(shù)依次為________mm、________mm。(2)完成下列螺旋測微器的讀數(shù)(如圖所示)。c．________mm d．________mm

e．________mm f．________mm(3)正確讀出圖中各電表的讀數(shù)：①如圖g，接0～3V量程時讀數(shù)為________V；接0～15V量程時讀數(shù)為________V。②如圖h，接0～3A量程時讀數(shù)為________A；接0～0.6A量程時讀數(shù)為________A。解析：(1)圖a讀數(shù)：整毫米是17mm，不足1毫米數(shù)是2×0.1mm＝0.2mm，最后結(jié)果是17mm＋0.2mm＝17.2mm。圖b讀數(shù)：整毫米是23mm，不足1毫米數(shù)是17×0.05mm＝0.85mm，最后結(jié)果是23mm＋0.85mm＝23.85mm。答案：(1)17.2mm

23.85mm(2)0.486(0.484～0.488)

0.536(0.534～0.538)

4.077(4.076～4.078)

5.667(5.665～5.669)

(3)①2.16

10.8

②0.80

0.16突破點二伏安法測電阻1．電流表內(nèi)、外接法的比較[自練通關(guān)]1．用電流表和電壓表測量電阻Rx的阻值。如圖所示，分別將圖甲和乙兩種測量電路連接到電路中，按照圖甲時，電流表示數(shù)為4.50mA，電壓表示數(shù)為2.50V；按照圖乙時，電流表示數(shù)為5.00mA，電壓表示數(shù)為2.40V，比較這兩次結(jié)果，下列說法正確的是

(

)A．電阻的真實值更接近556Ω，且大于556ΩB．電阻的真實值更接近556Ω，且小于556ΩC．電阻的真實值更接近480Ω，且大于480ΩD．電阻的真實值更接近480Ω，且小于480Ω答案：B答案：Rx1大于小于突破點三滑動變阻器的兩種接法1．兩種接法的比較2.兩種接法的選擇采用分壓接法①要求待測電阻兩端的電壓從零開始變化，或精確性要求較高時②滑動變阻器的最大阻值遠小于待測電阻或串聯(lián)的其他電阻的阻值時③題設(shè)條件中所提供的電表量程或電阻的最大允許電流不夠時采用限流接法①待測電阻接近或略小于滑動變阻器的最大阻值時②電源的放電電流或滑動變阻器的額定電流太小，不能滿足分壓接法的要求時③沒有很高的精確性要求，考慮安裝簡捷和節(jié)能因素時[師生共研][典例]欲測量某種材料的電阻率

ρ，現(xiàn)提供以下實驗器材：A．20分度的游標(biāo)卡尺B．螺旋測微器C．電流表A1(量程為50mA，內(nèi)阻r1＝100Ω)D．電流表A2(量程為100mA，內(nèi)阻r2約為40Ω)E．滑動變阻器R1(0～10Ω，額定電流為2A)F．直流電源E(電動勢為3V，內(nèi)阻很小)G．待測導(dǎo)電材料R2(長約為5cm，電阻約為100Ω)H．開關(guān)一只、導(dǎo)線若干請回答下列問題：(1)用游標(biāo)卡尺測得該材料的導(dǎo)線長度如圖甲所示，其示數(shù)L＝________cm，用螺旋測微器測得該材料的導(dǎo)線外直徑如圖乙所示，其示數(shù)D＝________mm。(2)某實驗小組設(shè)計了如圖丙、丁所示的兩種實驗方案的電路圖，為了盡可能精確地測量該材料的電阻率ρ，應(yīng)選用圖________(填“丙”或“丁”)所示電路。(3)某次實驗中電流表A1和電流表A2的示數(shù)分別為I1和I2，用所測得的物理量符號和已知物理量的符號表示該材料的電阻率ρ＝________。[解析]

(1)由題圖所示游標(biāo)卡尺可知，其讀數(shù)為：50mm＋4×0.05mm＝50.20mm＝5.020cm；由題圖所示螺旋測微器可知，其讀數(shù)為：4.5mm＋20.0×0.01mm＝4.700mm。(2)兩個電流表中，電流表A2的滿偏電流大于電流表A1的滿偏電流，又電流表A1的內(nèi)阻為定值，根據(jù)歐姆定律與串并聯(lián)知識，應(yīng)將電流表A1與待測導(dǎo)線并聯(lián)后再與電流表A2串聯(lián)，滑動變阻器阻值較小，應(yīng)用分壓式接法，應(yīng)選擇圖丁所示電路圖。[針對訓(xùn)練]1．為測量“12V、5W”的小燈泡在不同電壓下的功率，給定了以下器材：電源：12V，內(nèi)阻不計；電流表：量程0～0.6A、0～3A，內(nèi)阻約為0.2Ω；電壓表：量程0～3V、0～15V，內(nèi)阻約為15kΩ；滑動變阻器：0～20Ω，允許最大電流1A；開關(guān)一個，導(dǎo)線若干，實驗要求加在小燈泡上的電壓可從零開始調(diào)節(jié)。(1)以下四個電路圖你認(rèn)為最合適的是________。(2)在本實驗中，電流表的量程可選________。答案：(1)A

(2)0～0.6A2．為了測定阻值約為10Ω、額定電流為0.5A的電阻器的電阻，現(xiàn)準(zhǔn)備有下列器材：A．電源E：電動勢E＝6V、內(nèi)阻不計；B．電流表A1：量程為0～3A、內(nèi)阻約為0.06Ω；C．電流表A2：量程為0～0.6A、內(nèi)阻約為0.3Ω；D．電壓表V1：量程為0～15V、內(nèi)阻約為5×104Ω；E．電壓表V2：量程0～5V、內(nèi)阻約為104Ω；F．滑動變阻器R1

：量程為0～20Ω，額定電流為3A；G．滑動變阻器R2

：量程為0～800Ω，額定電流為0.5A；H．開關(guān)S和導(dǎo)線若干。(1)實驗中要求通過待測電阻的電流能從0.15A起逐漸增大，為盡可能較精確地測出該電阻的阻值，并且實驗中電表示數(shù)調(diào)節(jié)方便，電流表應(yīng)選擇________(填寫器材前面的代碼)，電壓表應(yīng)選擇_________(填寫器材前面的代碼)，滑動變阻器應(yīng)選擇________(填寫器材前面的代碼)。(2)在方框中畫出符合要求的實驗電路圖。

解析：(1)電源電動勢為6V，電壓表需要選擇E，待測電阻的額定電流為0.5A，電流表應(yīng)選擇C；待測阻值約為10Ω，為方便實驗操作，滑動變阻器應(yīng)選擇F。(2)由題意可知，電壓表內(nèi)阻遠大于待測電阻阻值，電流表應(yīng)采用外接法，實驗中要求通過待測電阻的電流從0.15A起逐漸增大，為盡可能較精確地測出該電阻的阻值，需測多組實驗數(shù)據(jù)，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，實驗電路圖如圖所示。答案：(1)C

E

F

(2)見解析圖突破點四電表的改裝兩種改裝的比較續(xù)表[注意]改裝后表頭內(nèi)阻Rg、表頭的滿偏電流Ig、滿偏電壓Ug都沒有變，只是表頭的刻度需要相應(yīng)的調(diào)整。[師生共研]考查角度(一)表頭G改裝成電壓表[例1]某同學(xué)擬將量程為Ig＝1mA，內(nèi)阻約為幾十歐姆的電流表G改裝成量程為1V的電壓表。(1)他首先設(shè)計了如圖所示電路來測量電流表G的內(nèi)阻Rg，圖中E為電源電動勢?，F(xiàn)有最大阻值分別為100Ω和2600Ω的滑動變阻器，則R2應(yīng)選用最大阻值為________Ω的滑動變阻器。開關(guān)S1接通，S2未接通時，調(diào)節(jié)R2使電流表G示數(shù)為1.00mA；接通S2后，保持滑動變阻器R2的滑片位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱R1，當(dāng)其阻值為50Ω時，電流表G的示數(shù)為0.50mA，則電流表G的內(nèi)阻Rg為____Ω。(2)為了將電流表G改裝成量程為1V的電壓表，需要________(選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)一個大小為________Ω的電阻。[答案]

(1)2600

50

(2)串聯(lián)950考查角度(二)表頭G改裝成電流表[例2]

(2022