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第三講電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)考點(diǎn)一基本儀器的使用和讀數(shù)一、螺旋測微器的原理和讀數(shù)1.原理:測微螺桿與固定刻度之間的精密螺紋的螺距為0.5mm,即旋鈕每旋轉(zhuǎn)一周,測微螺桿前進(jìn)或后退0.5mm,而可動刻度上的刻度為50等份,每轉(zhuǎn)動一小格,測微螺桿前進(jìn)或后退0.01mm,即螺旋測微器的精確度為0.012.讀數(shù):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).二、游標(biāo)卡尺的原理和讀數(shù)1.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12.讀數(shù):若用x表示由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)果表達(dá)為(x+K×精確度)mm.三、常用電表的讀數(shù)對于電壓表和電流表的讀數(shù)問題,首先要弄清電表量程,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的電流表讀數(shù)方法相同,此量程下的精確度是0.1V和0.1A,(2)對于0~15V量程的電壓表,精確度是0.5V,在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面一位,即讀到0.1V.(3)對于0.6A量程的電流表,精確度是0.02A,在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位,這時要求“半格估讀”1.(1)如圖甲所示的三把游標(biāo)卡尺,它們的游標(biāo)尺從上至下分別為9mm長10等分、19mm長20等分、49mm長50等分,它們的讀數(shù)依次為________mm,(2)使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,示數(shù)如圖乙所示,則金屬絲的直徑是________mm.(3)①圖丙使用0.6A量程時,對應(yīng)刻度盤上每一小格代表________A,圖中表針示數(shù)是________A;當(dāng)使用3A量程時,對應(yīng)刻度盤上每一小格代表________A②圖丁使用較小量程時,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,則這時表盤刻度每小格表示________V,圖中表針示數(shù)為________V.解析:(1)最上面圖讀數(shù):整毫米是17,不足1毫米數(shù)是7×0.1mm=0.7mm,最后結(jié)果是17中間圖讀數(shù):整毫米是23,不足1毫米數(shù)是17×0.05mm=0.85mm,最后結(jié)果是23最下面圖讀數(shù):整毫米是3,不足1毫米數(shù)是9×0.02mm=0.18mm,最后結(jié)果是3mm+(2)固定刻度示數(shù)為1.0mm,不足半毫米的從可動刻度上讀,其示數(shù)為15.0,最后的讀數(shù)為1.0mm+15.0×(3)①使用0.6A量程時,刻度盤上的每一小格為0.02A,表針示數(shù)為0.44A;當(dāng)使用3②電壓表使用3V量程時,每小格表示0.1V,表針示數(shù)為1.70V;使用15V量程時,每小格為0.5V,表針示數(shù)為8.5V.答案:(1)17.723.853.18(2)1.150(3)①0.020.440.12.20②0.11.700.58.5考點(diǎn)二電流表在電路中內(nèi)外接法的選取1.兩種接法的比較內(nèi)接法外接法電路圖誤差原因電流表分壓U測=Ux+UA電壓表分流I測=Ix+I(xiàn)V電阻測量值R測=eq\f(U測,I測)=Rx+RA>Rx測量值大于真實(shí)值R測=eq\f(U測,I測)=eq\f(RxRV,Rx+RV)<Rx測量值小于真實(shí)值2.兩種接法的選擇(1)阻值比較法:先將待測電阻的估計(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,用電流表外接法;Rx>eq\r(RVRA)時,用電流表內(nèi)接法.(3)實(shí)驗(yàn)試探法:按如圖所示接好電路,讓電壓表一根接線柱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.2.在用伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)中,所用電壓表的內(nèi)阻約為20kΩ,電流表的內(nèi)阻約為10Ω,選擇能夠盡量減小誤差的電路圖接線進(jìn)行實(shí)驗(yàn),讀得的各組數(shù)據(jù)用實(shí)心圓點(diǎn)標(biāo)于坐標(biāo)圖上,如圖所示.(1)根據(jù)各點(diǎn)表示的數(shù)據(jù)描出IU圖線,由此求得該電阻的阻值Rx=________Ω(保留兩位有效數(shù)字).(2)在虛線框內(nèi)畫出“伏安法”測量該電阻的部分電路圖.解析:(1)圖線如圖所示Rx=eq\f(ΔU,ΔI)=2.4×103Ω(2.3×103~2.5×103Ω)(2)因滿足eq\f(Rx,RA)>eq\f(RV,Rx),故采用電流表內(nèi)接法.答案:見解析3.(2014·全國卷Ⅱ)在伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)中,待測電阻Rx約為200Ω,電壓表eq\o(○,\s\up1(V))的內(nèi)阻約為2kΩ,電流表eq\o(○,\s\up1(A))的內(nèi)阻約為10Ω,測量電路中電流表的連接方式如圖a或b所示,結(jié)果由公式Rx=eq\f(U,I)計(jì)算得出,式中U與I分別為電壓表和電流表的示數(shù).若將圖a和b中電路測得的電阻值分別記為Rx1和Rx2,則________(選填“Rx1”或“Rx2”)更接近待測電阻的真實(shí)值,且測量值Rx1________(選填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值,測量值Rx2________(選填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值.解析:由于eq\f(RV,Rx)=eq\f(2000,200)=10,而eq\f(Rx,RA)=eq\f(200,10)=20,可見eq\f(Rx,RA)>eq\f(RV,Rx),應(yīng)采用題圖a電路測量更準(zhǔn)確,即Rx1更接近待測電阻的真實(shí)值;由于Rx1=eq\f(U,I),其中R真=eq\f(UR,IR),而U>UR,I=IR,則Rx1>R真,即測量值Rx1大于真實(shí)值;又由于Rx2=eq\f(U,I),R真=eq\f(UR,IR),其中U=UR,I>IR,則Rx2<R真,即測量值Rx2小于真實(shí)值.答案:Rx1大于小于考點(diǎn)三滑動變阻器的選擇和使用1.兩種接法的比較內(nèi)容方式限流接法分壓接法電路圖負(fù)載R上電壓調(diào)節(jié)范圍eq\f(RE,R+R0)≤U≤E0≤U≤E負(fù)載R上電流調(diào)節(jié)范圍eq\f(E,R+R0)≤I≤eq\f(E,R)0≤I≤eq\f(E,R)閉合S前觸頭位置b端a端2.兩種接法的選擇(1)兩種接法的一般適用條件①限流式接法適合測量阻值小的電阻(跟滑動變阻器的總電阻相比相差不多或比滑動變阻器的總電阻還小);②分壓式接法適合測量阻值較大的電阻(一般比滑動變阻器的總電阻要大).(2)必須采用分壓法的三種情況①若采用限流式接法不能控制電流滿足實(shí)驗(yàn)要求,即若滑動變阻器阻值調(diào)到最大時,待測電阻上的電流(或電壓)仍超過電流表(或電壓表)的量程,或超過待測電阻的額定電流(或電壓),則必須選用分壓式接法;②若待測電阻的阻值比滑動變阻器總電阻大得多,以致在限流電路中,滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端時,待測電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大,此時,應(yīng)改用分壓電路;③若實(shí)驗(yàn)中要求電壓從零開始調(diào)節(jié),則必須采用分壓式電路.(3)兩種電路均可使用的情況下,應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法,因?yàn)橄蘖魇浇臃娐泛唵?、耗能低?.一只小燈泡,標(biāo)有“3V,0.6W”字樣,現(xiàn)用下面給出的器材測量該小燈泡正常發(fā)光時的電阻.電源電動勢為12V,內(nèi)阻為1Ω;最大阻值為5Ω的滑動變阻器;電流表的內(nèi)阻為1Ω;電壓表的內(nèi)阻為10kΩ;開關(guān)一個、導(dǎo)線若干.(1)在設(shè)計(jì)電路的過程中,為了盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差,電流表應(yīng)采用________(選填“內(nèi)接”或“外接”)法.滑動變阻器應(yīng)采用________(選填“分壓式”或“限流式”)接法.(2)在下面的虛線框內(nèi)畫出你所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖(盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差).解析:因小燈泡正常工作時的電阻約為Rx=eq\f(U2,P)=15Ω,而電流表、電壓表的內(nèi)阻分別為1Ω和10kΩ,滿足RV?Rx,電流表應(yīng)外接;實(shí)驗(yàn)中因小燈泡兩端電壓只需3V,而電源電動勢為12V,所以滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法.答案:(1)外接分壓式(2)如圖所示5.為測量“12V,5W”的小電珠在不同電壓下的功率,給定了以下器材:電源:12V,內(nèi)阻不計(jì);電流表:量程0~0.6A、0~3A,內(nèi)阻約為0.2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1開關(guān)一個,導(dǎo)線若干,實(shí)驗(yàn)要求加在小電珠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(shí)驗(yàn)中,電流表的量程可選________.解析:(1)C與D電路圖不符合電壓從零開始調(diào)節(jié).小電珠的電
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