專題十四　電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)

專題十四電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)基本儀器的使用與讀數(shù)1.在練習(xí)使用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的實(shí)驗(yàn)中,測(cè)量一枚1元硬幣的直徑和厚度,如圖甲所示.(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量其直徑,如圖乙所示,直徑是25.00mm.

(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量其厚度,如圖丙所示,厚度是1.850mm.

[解析](1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量其直徑,示數(shù)為25mm+0.05mm×0=25.00mm;(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量其厚度,示數(shù)為1.5mm+0.01mm×35.0=1.850mm.2.(1)如圖甲、乙、丙所示的三把游標(biāo)卡尺,它們的游標(biāo)尺自左向右分別為10分度、20分度、50分度,它們的讀數(shù)依次為17.6mm、23.25mm、3.20mm.

(2)某同學(xué)用如圖丁所示的螺旋測(cè)微器測(cè)量小球的直徑時(shí),他應(yīng)先轉(zhuǎn)動(dòng)D使F靠近小球,再轉(zhuǎn)動(dòng)H使F夾住小球,直至聽(tīng)到棘輪發(fā)出聲音為止,撥動(dòng)G使F固定后讀數(shù).(均填儀器部件字母符號(hào))正確操作后,螺旋測(cè)微器的示數(shù)如圖戊所示,則小球的直徑是6.700mm.

[解析](1)題圖甲讀數(shù),整毫米是17mm,不足1毫米數(shù)是6×0.1mm=0.6mm,最后結(jié)果是17mm+0.6mm=17.6mm.題圖乙讀數(shù),整毫米是23mm,不足1毫米數(shù)是5×0.05mm=0.25mm,最后結(jié)果是23mm+0.25mm=23.25mm.題圖丙讀數(shù),整毫米是3mm,不足1毫米數(shù)是10×0.02mm=0.20mm,最后結(jié)果是3mm+0.20mm=3.20mm.(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)小球直徑時(shí),先轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)旋鈕D使測(cè)微螺桿F靠近被測(cè)小球,再轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)旋鈕H使測(cè)微螺桿F夾住小球,直到棘輪發(fā)出聲音為止,撥動(dòng)鎖緊裝置G使F固定后讀數(shù),讀數(shù)為6.5mm+20.0×0.01mm=6.700mm.測(cè)量電路與控制電路的設(shè)計(jì)3.要測(cè)定某一定值電阻Rx的阻值(約為200Ω),除了被測(cè)電阻,實(shí)驗(yàn)室提供了以下器材:A.直流電源E(輸出電壓恒為12V);B.電壓表V(量程0~15V,內(nèi)阻約為20kΩ);C.電流表A1(量程0~0.6A,內(nèi)阻約為10Ω);D.電流表A2(量程0~10mA,內(nèi)阻r為200Ω);E.滑動(dòng)變阻器R1(阻值范圍為0~50Ω);F.定值電阻R2(阻值為40Ω);G.開(kāi)關(guān)一只、導(dǎo)線若干.(1)為了盡可能減小誤差電流表應(yīng)選用A2(選填“A1”或“A2”),根據(jù)選用的器材將設(shè)計(jì)的電路畫(huà)在下面的方框內(nèi).

[答案]如圖所示 (2)根據(jù)設(shè)計(jì)的電路連接器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn),斷開(kāi)開(kāi)關(guān),將滑動(dòng)變阻器的滑片移到一端,閉合開(kāi)關(guān),使電路中的電流最小或滑動(dòng)變阻器輸出電壓為零.調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,測(cè)出多組電壓表和電流表的值U、I,作出U-I圖像,如果圖像的斜率為k,則被測(cè)電阻的阻值大小為Rx=

(k-r)R(3)本實(shí)驗(yàn)不存在(選填“存在”或“不存在”)因電表內(nèi)阻產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差.

[解析](1)因?yàn)橹绷麟娫措妷簽?2V,定值電阻Rx的阻值約為200Ω,則電流不超過(guò)I=12200A=0.06A=60mA,若電流表選用A1,則量程過(guò)大,所以電流表應(yīng)選用A2.為了獲取多組數(shù)據(jù)且盡可能減小誤差,滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法,由于A2量程偏小但內(nèi)阻已知,故可把A2與定值電阻R2并聯(lián),改裝為大量程的電流表使用,并采用內(nèi)接法.設(shè)計(jì)電路圖如圖所示(2)根據(jù)設(shè)計(jì)電路,由歐姆定律可得U=IrR2+IRx+Ir=IRx+r+rR2·Rx,故k=R(3)由(2)中分析可知,Rx兩端的電壓和通過(guò)Rx的電流均可準(zhǔn)確計(jì)算出來(lái),所以本實(shí)驗(yàn)不存在因電表內(nèi)阻產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差.實(shí)驗(yàn)器材的選取與實(shí)物圖的連接4.現(xiàn)要測(cè)定一段粗細(xì)均勻、電阻約為50Ω的合金絲的電阻率,要盡量精確地測(cè)量其電阻值R,器材有:電池組(電動(dòng)勢(shì)為3.0V,內(nèi)阻約為1Ω);電流表(量程為0~100mA,內(nèi)阻約為0.5Ω);電壓表(量程為0~3V,內(nèi)阻約為3kΩ);滑動(dòng)變阻器R1(0~10Ω,允許最大電流為2.0A);滑動(dòng)變阻器R2(0~500Ω,允許最大電流為0.5A);開(kāi)關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干.(1)以上器材中,所用的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R1(選填“R1”或“R2”).

(2)如圖所示是測(cè)量合金絲電阻的電路,閉合開(kāi)關(guān)之前,滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)移到最右端(選填“最左端”或“最右端”).

(3)若用刻度尺測(cè)得合金絲的長(zhǎng)度為1.02m,用螺旋測(cè)微器測(cè)得合金絲的直徑為0.664mm,電流表的讀數(shù)為48.0mA,電壓表的讀數(shù)為2.40V,根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出合金絲的電阻率為B(填選項(xiàng)前的字母).

A.1.7×10-7Ω·m B.1.7×10-5Ω·mC.1.7×10-6Ω·m D.1.7×10-8Ω·m[解析](1)由于要盡量精確地測(cè)量合金絲的電阻值,需多測(cè)幾組數(shù)據(jù),滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法,故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇最大阻值較小的R1.(2)由題圖可知,滑動(dòng)變阻器采用分壓接法,為保護(hù)電路,閉合開(kāi)關(guān)前滑片應(yīng)置于最右端.(3)根據(jù)R=ρLS=UI,可得ρ=RSL=Uπd24IL,代入數(shù)據(jù)解得ρ≈1.5.現(xiàn)要用如圖甲所示的電路圖來(lái)測(cè)量某一電壓表V的內(nèi)阻.給定的器材有:待測(cè)電壓表V(量程為0~2V,內(nèi)阻約為4kΩ);電流表A(量程為0~1.2mA,內(nèi)阻約為500Ω);直流電源E(電動(dòng)勢(shì)約為2.4V,內(nèi)阻不計(jì));滑動(dòng)變阻器R0(最大阻值為20Ω);定值電阻R(3個(gè),阻值分別為2kΩ、20kΩ、200kΩ);開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干.要求測(cè)量時(shí)兩電表指針偏轉(zhuǎn)均超過(guò)其量程的一半.(1)定值電阻R應(yīng)該選用的電阻阻值為2kΩ.

(2)根據(jù)圖甲的測(cè)量電路原理圖,用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線,在圖乙所給的實(shí)物圖上連線.[答案]如圖所示 (3)根據(jù)圖甲的測(cè)量電路原理圖,開(kāi)關(guān)S閉合前,滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)滑動(dòng)到最左(選填“左”或“右”)端.

(4)電路接通后,把滑動(dòng)變阻器的滑片滑動(dòng)到某一位置,若此時(shí)電壓表讀數(shù)為U,電流表讀數(shù)為I,則電壓表內(nèi)阻RV=

RURI-[解析](1)假設(shè)電壓表