高考總復習物理（人教版）教師用書第08章恒定電流第3講電學實驗基礎

第三講電學實驗基礎考點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，即旋鈕每旋轉一周，測微螺桿前進或后退0.5mm，而可動刻度上的刻度為50等份，每轉動一小格，測微螺桿前進或后退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、游標卡尺的原理和讀數(shù)1．原理：利用主尺的最小分度與游標尺的最小分度的差值制成．不管游標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表示從游標尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標的格數(shù)，則記錄結果表達為(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，按照指針的實際位置進行讀數(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)點后面兩位，這時要求“半格估讀”1．(1)如圖甲所示的三把游標卡尺，它們的游標尺從上至下分別為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，對應刻度盤上每一小格代表________A，圖中表針示數(shù)是________A；當使用3A量程時，對應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考點二電流表在電路中內外接法的選取1.兩種接法的比較內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＋IV電阻測量值R測＝eq\f(U測,I測)＝Rx＋RA>Rx測量值大于真實值R測＝eq\f(U測,I測)＝eq\f(RxRV,Rx＋RV)<Rx測量值小于真實值2.兩種接法的選擇(1)阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內阻進行比較，若Rx較小，宜采用電流表外接法；若Rx較大，宜采用電流表內接法．簡單概括為“大內偏大，小外偏小”．(2)臨界值計算法Rx<eq\r(RVRA)時，用電流表外接法；Rx>eq\r(RVRA)時，用電流表內接法．(3)實驗試探法：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，則可采用電流表內接法．2．在用伏安法測電阻的實驗中，所用電壓表的內阻約為20kΩ，電流表的內阻約為10Ω，選擇能夠盡量減小誤差的電路圖接線進行實驗，讀得的各組數(shù)據(jù)用實心圓點標于坐標圖上，如圖所示．(1)根據(jù)各點表示的數(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)，故采用電流表內接法．答案：見解析3．(2014·全國卷Ⅱ)在伏安法測電阻的實驗中，待測電阻Rx約為200Ω，電壓表eq\o(○,\s\up1(V))的內阻約為2kΩ，電流表eq\o(○,\s\up1(A))的內阻約為10Ω，測量電路中電流表的連接方式如圖a或b所示，結果由公式Rx＝eq\f(U,I)計算得出，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值，且測量值Rx1________(選填“大于”“等于”或“小于”)真實值，測量值Rx2________(選填“大于”“等于”或“小于”)真實值．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)，應采用題圖a電路測量更準確，即Rx1更接近待測電阻的真實值；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小于真實值．答案：Rx1大于小于考點三滑動變阻器的選擇和使用1.兩種接法的比較內容方式限流接法分壓接法電路圖負載R上電壓調節(jié)范圍eq\f(RE,R＋R0)≤U≤E0≤U≤E負載R上電流調節(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驗要求，即若滑動變阻器阻值調到最大時，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，應改用分壓電路；③若實驗中要求電壓從零開始調節(jié)，則必須采用分壓式電路．(3)兩種電路均可使用的情況下，應優(yōu)先采用限流式接法，因為限流式接法電路簡單、耗能低．4．一只小燈泡，標有“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，內阻為1Ω；最大阻值為5Ω的滑動變阻器；電流表的內阻為1Ω；電壓表的內阻為10kΩ；開關一個、導線若干．(1)在設計電路的過程中，為了盡量減小實驗誤差，電流表應采用________(選填“內接”或“外接”)法．滑動變阻器應采用________(選填“分壓式”或“限流式”)接法．(2)在下面的虛線框內畫出你所設計的實驗電路圖(盡量減小實驗誤差)．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、電壓表的內阻分別為1Ω和10kΩ，滿足RV?Rx，電流表應外接；實驗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，內阻不計；電流表：量程0～0.6A、0～3A，內阻約為0.2電壓表：量程0～3V、0～15V，內阻約為15kΩ；滑動變阻器：0～20Ω，允許最大電流1開關一個，導線若干，實驗要求加在小電珠上的電壓可從零開始調節(jié)．(1)以下四個電路圖你認為最合適的是()(2)在本實驗中，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節(jié)．小電珠的電