2020版物理新增分大一輪人教通用版講義：第八章 恒定電流 專題強(qiáng)化九

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精專題強(qiáng)化九電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)一、螺旋測微器的使用1．構(gòu)造：如圖1所示，B為固定刻度，E為可動刻度．圖12．原理：測微螺桿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，mm，即螺旋測微器的精確度為0。01mm。讀數(shù)時估讀到毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺．3．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）．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.圖2二、游標(biāo)卡尺1．構(gòu)造：主尺、游標(biāo)尺（主尺和游標(biāo)尺上各有一個內(nèi)、外測量爪）、游標(biāo)卡尺上還有一個深度尺．(如圖3所示)圖32．用途：測量厚度、長度、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個的、20個的、50個的,其規(guī)格見下表：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)對于電壓表和電流表的讀數(shù)問題,首先要弄清電表量程，即指針指到最大刻度時電表允許通過的最大電壓或電流,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，這時要求“eq\f(1，5）格估讀”，即讀到0.1V。（3)對于0～0。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”，即讀到最小刻度的一半0。01A。命題點(diǎn)一常用儀器的使用與讀數(shù)1．游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的讀數(shù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)(1）看清精確度例如（圖4）圖4易錯成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；例如（圖5)圖5易錯成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)識的1、2、3等數(shù)字通常是指厘米，讀數(shù)時應(yīng)將毫米和厘米分清，游標(biāo)卡尺主尺上的最小刻度是1mm。例如(圖6）圖6易錯成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)尺最前端例如(圖7）圖7易錯成13mm＋10×0.05mm＝13.50mm正確讀數(shù)為14mm＋10×0.05mm＝14。50mm。例1某同學(xué)測定一金屬桿的長度和直徑,示數(shù)如圖8甲、乙所示，則該金屬桿的長度和直徑分別為________cm和________mm。圖8答案60.104.20解析刻度尺的分度值為1mm，要估讀到0.1mm。游標(biāo)卡尺讀數(shù)為4mm＋10×0.02mm＝4。20mm。例2某同學(xué)用如圖9甲所示的螺旋測微器測小球的直徑時，他應(yīng)先轉(zhuǎn)動________到F靠近小球，再轉(zhuǎn)動________到F夾住小球，直至聽到棘輪發(fā)出聲音為止，撥動________使F固定后讀數(shù)（填儀器部件字母符號）．正確操作后，螺旋測微器的示數(shù)如圖乙所示，則小球的直徑是_______________mm。圖9答案DHG6。700解析用螺旋測微器測小球直徑時，先轉(zhuǎn)動粗調(diào)旋鈕D使測微螺桿F靠近被測小球,再轉(zhuǎn)動微調(diào)旋鈕H使測微螺桿F夾住小球，直到棘輪發(fā)出聲音為止，撥動止動旋鈕G使F固定后讀數(shù)，讀數(shù)為6。5mm＋20。0×0。01mm＝6.700mm。變式1(2018·湖北省武漢市部分學(xué)校起點(diǎn)調(diào)研)某同學(xué)利用游標(biāo)卡尺和螺旋測微器分別測量一圓柱體工件的直徑和高度，測量結(jié)果如圖10甲和乙所示．該工件的直徑為________cm，高度為________mm.圖10答案1.2206。860（6.858～6.862均正確)解析游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為1.2cm,游標(biāo)尺上第4個刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標(biāo)讀數(shù)為4×0。05mm＝0。20mm＝0.020cm，所以最終讀數(shù)為：1.2cm＋0。020cm＝1.220cm.螺旋測微器的固定刻度為6.5mm，可動刻度為36。0×0.01mm＝0.360mm，所以最終讀數(shù)為6。5mm＋0。360mm＝6。860mm。2．電壓表、電流表和變阻箱的讀數(shù)例3(1)如圖11甲所示的電表使用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)為________A；當(dāng)使用3A量程時，對應(yīng)刻度盤中每一小格代表________A,圖中表針示數(shù)為________A.圖11(2）如圖乙所示的電表使用較小量程時，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.答案（1)0。020.440.12。20（2）0.11.700.58．5解析(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3A量程時，每一小格為0.1A，表針示數(shù)為2。20A.（2）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，每小格表示0。5V，表針示數(shù)為8。5V。例4旋鈕式電阻箱如圖12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，最簡單的操作方法是__________________。若用兩個這樣的電阻箱，即可得到的電阻值范圍為________．圖12答案1987將“×1k"旋鈕調(diào)到2，再將“×100”旋鈕調(diào)到00~19998Ω變式2如圖13甲是學(xué)生實(shí)驗(yàn)用的有兩個量程的電流表刻度盤，當(dāng)用“＋”和“－0。6”兩接線柱時,能測的最大電流是________A,對應(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”兩個接線柱時，對應(yīng)刻度盤上每一小格代表______A,圖中表針示數(shù)為________A.圖13圖乙為學(xué)生實(shí)驗(yàn)用的有兩個量程的電壓表刻度盤．當(dāng)使用較小量程時,測量電壓最大值不得超過________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.答案0.600。020.340。11.703.000。12．200.511。0解析結(jié)合電流表和電壓表所選量程，首先應(yīng)正確讀出相應(yīng)的分度值，然后根據(jù)表針?biāo)肝恢煤推渥x數(shù)方法可得結(jié)果．命題點(diǎn)二關(guān)于電阻的測量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＝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)值適用條件RA?RxRV?Rx適用于測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：先將待測電阻的估計值與電壓表、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：按圖14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．圖14例5用內(nèi)阻為3000Ω的電壓表和內(nèi)阻為10Ω的電流表測電阻，在圖15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的測量值為______Ω，真實(shí)值是________Ω,R2的測量值為________Ω，真實(shí)值是________Ω.圖15答案300290300333.3解析題圖甲：電阻R1的測量值R1測＝eq\f(U,I）＝300Ω，真實(shí)值R1真＝R1測－RA＝290Ω；題圖乙：電阻R2的測量值R2測＝eq\f(U，I)＝300Ω,真實(shí)值R2真＝eq\f（U，I－\f（U,RV）)＝333。3Ω。2．滑動變阻器兩種連接方式（1）滑動變阻器兩種接法的對比限流接法分壓接法對比說明電路圖串、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端都是為保護(hù)電路元件(2)滑動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)待測電阻Rx?R(滑動變阻器的最大阻值）時;③若采用限流式接法，電路中的最小電流仍超過電路中電表、電阻允許的最大電流．(3）滑動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)簡單、耗能少,優(yōu)先使用限流式．例6(2018·天津理綜·9（3)）某同學(xué)用伏安法測定待測電阻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（電動勢1。5V，額定電流0.5A，內(nèi)阻不計)F．電源（電動勢12V，額定電流2A,內(nèi)阻不計)G．滑動變阻器R0（阻值范圍0~10Ω，額定電流2A）(1）為使測量盡量準(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）（2)在虛線框內(nèi)畫出測量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,待測電阻測量值會________其真實(shí)值(填“大于”“小于"或“等于”）,原因是_______________________________．答案(1）BCF(2）見解析圖(3)大于電壓表的讀數(shù)大于待測電阻兩端的實(shí)際電壓(其他表述正確也可）解析（1）若電源選用E，則通過Rx的最大電流為0.15mA，電流表選用C還達(dá)不到半偏,故電源應(yīng)選用F.電壓表內(nèi)阻應(yīng)盡可能與被測電阻阻值相差大一些且接近電源電壓,故電壓表選用B。由此可知電路中的電流約為1mA,故電流表選用C.（2）因?yàn)榇郎y電阻阻值較大，所以電流表應(yīng)采用內(nèi)接法．因?yàn)榛瑒幼冏杵鞯淖柚岛苄。舨捎孟蘖鹘臃ń尤腚娐菲鸩坏蕉啻蟮南蘖髯饔?所以滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示．(3)因?yàn)殡娏鞅聿捎脙?nèi)接法，電壓表測出的電壓為Rx與電流表串聯(lián)后兩端電壓，U測＞U實(shí)，而R＝eq\f（U,I),所以R測＞R實(shí)．命題點(diǎn)三電表改裝問題1．主要類型用靈敏電流計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7(2018·全國卷Ⅱ·22)某同學(xué)組裝一個多用電表．可選用的器材有：微安表頭(量程100μA，內(nèi)阻900Ω）；電阻箱R1(阻值范圍0～999.9Ω);電阻箱R2（阻值范圍0～99999.9Ω)；導(dǎo)線若干．要求利用所給器材先組裝一個量程為1mA的直流電流表，在此基礎(chǔ)上再將它改裝成量程為3V的直流電壓表．組裝好的多用電表有電流1mA和電壓3V兩擋．圖16回答下列問題:(1)在圖16虛線框內(nèi)畫出電路圖并標(biāo)出R1和R2，其中*為公共接線柱，a和b分別是電流擋和電壓擋的接線柱．(2）電阻箱的阻值應(yīng)取R1＝________Ω，R2＝______Ω.(保留到個位)答案(1）見解析圖(2)1002910解析（1）如圖所示．（2)接a時改裝成量程為1mA的電流表,有IgRg＝（I－Ig)R1解得R1＝100Ω接b時改裝成量程為3V的電壓表，有U＝IgRg＋I(xiàn)R2解得R2＝2910Ω。變式3（2018·江西省十所省重點(diǎn)高中二模）實(shí)驗(yàn)室中有一塊量程較小的電流表G，其內(nèi)阻約為1000Ω，滿偏電流為100μA，將它改裝成量程為1mA、10mA的雙量程電流表．現(xiàn)有器材如下：圖17A．滑動變阻器，最大阻值50Ω；B．滑動變阻器，最大阻值50kΩ；C．電阻箱，最大阻值9999Ω；D．電池,電動勢3.0V，內(nèi)阻不計；E．電池，電動勢4.5V，內(nèi)阻不計；F．單刀單擲開關(guān)S1和S2，單刀雙擲開關(guān)S3及導(dǎo)線若干．(1）采用如圖17甲所示電路測量電流表G的內(nèi)阻，為提高測量精確度，選用的滑動變阻器為________，選用的電池為________（填器材前的字母序號)；采用此種方法，電流表G內(nèi)阻的測量值________真實(shí)值（填“＞”“＝"或“＜”）．（2）如果在步驟(1）中測得電流表G的內(nèi)阻為900Ω，將電流表G改裝成雙量程電流表，設(shè)計電路如圖乙所示，則在此電路中R1＝________Ω，R2＝________Ω.答案（1）BE＜(2)1090解析（1)此為半偏法測量電流表的內(nèi)阻，滑動變阻器選用阻值較大的B，電池選用電動勢較大的E.因閉合S2時,電路中總電阻變小，總電流變大，通過電流表G的電流為eq\f（Ig，2)，則通過R′的電流大于eq\f（Ig，2)，則R′＜Rg，即測量值偏小．（2)當(dāng)量程為10mA時，根據(jù)歐姆定律：Ig（Rg＋R2)＝（I－Ig）R1；當(dāng)量程為1mA時，根據(jù)歐姆定律:IgRg＝（I′－Ig）（R1＋R2）;代入數(shù)據(jù)解得:R1＝10Ω，R2＝90Ω.命題點(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、滑動變阻器、電源等，一般要考慮四方面因素：(1）安全因素:通過電源、電阻和電表的電流不能超過其允許的最大電流．（3)便于操作：選用滑動變阻器時應(yīng)考慮對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)滑動變阻器時,應(yīng)使其大部分電阻線都被用到．（4）實(shí)驗(yàn)實(shí)際:除以上三個因素外，還應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)實(shí)際，如所用的電源與打點(diǎn)計時器的匹配問題等．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；其次將要并聯(lián)的元件再并聯(lián)到電路中去．（2）連線時要將導(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8（2018·四川省第二次“聯(lián)測促改”)為測量某微安表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．滑動變阻器(0～10Ω)；D．滑動變阻器(0～1kΩ)；E．電源E（電動勢約為6V）F．電阻箱RZ(最大阻值為9999Ω）開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干．(1）按圖18甲所示電路圖將乙圖中的實(shí)物連線．圖18(2)實(shí)驗(yàn)過程為：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(此時電壓表讀數(shù)幾乎不變），使微安表指示為滿偏，記下此時電阻箱阻值為R1＝8056Ω；然后再調(diào)節(jié)R，使電壓表讀數(shù)為eq\f（2,3)U，再調(diào)節(jié)電阻箱（此時電壓表讀數(shù)幾乎不變)，使微安表指示為滿偏，記下此時電阻箱阻值為R2(如圖19所示)．圖19電壓表應(yīng)選________，滑動變阻器應(yīng)選________．（填字母代號）電阻箱的讀數(shù)R2＝________Ω