2023屆高考物理一輪復習：第九章恒定電流第三講電學實驗基本能力

第三講電學實驗基本能力集釋一、測量工具1.游標卡尺第三講電學實驗基本能力集釋一、測量工具1.游標卡尺第三講電學實驗基本能力集釋一、測量工具1.游標卡尺0100101001①10分度9mm，精確度0.1mm。第三講電學實驗基本能力集釋一、測量工具1.游標卡尺①10分度9mm，②20分度19mm，精確度0.05mm。精確度0.1mm。第三講電學實驗基本能力集釋一、測量工具1.游標卡尺①10分度9mm，②20分度19mm，精確度0.05mm。精確度0.1mm。③50分度49mm，精確度0.02mm。這種游標尺是多少分度的？[典例]有一種新式游標卡尺，它的刻度與傳統(tǒng)的游標卡尺明顯不同。新式游標卡尺的刻線看起來很“稀疏”，使得讀數(shù)顯得清晰明了，便于使用者正確讀取數(shù)據(jù)。通常游標卡尺的刻度有10分度、20分度、50分度三種規(guī)格；新式游標卡尺也有相應的三種，但刻度卻是：19mm等分成10份，39mm等分成20份，99mm等分成50份，以“39mm等分成20份”的新式游標卡尺為例。(1)它的準確度是________mm。(2)用它測量某物體的厚度，示數(shù)如圖所示，正確的讀數(shù)是________cm。0.052.00mm－1.95mm＝0.05mm31mm＋0.05mm×6＝31.30mm＝3.130cm3.1302.螺旋測微器：第三講電學實驗基本能力集釋一、測量工具1.游標卡尺:精確度0.01mm且需估讀不估讀第三講電學實驗基本能力集釋二、電流表接法一、測量工具1.內(nèi)接法：電流表分壓2.外接法：電壓表分流口訣：大內(nèi)小外變化明顯A變化明顯V

三、滑動變阻器接法第三講電學實驗基本能力集釋二、電流表接法一、測量工具1.限流法：一上一下R三、滑動變阻器接法1.限流法：一上一下AV①U、I不能從零開始②適合于R滑≈R2.分壓法：一上兩下

思考：若R滑?R,會如何？思考：若R滑?R,會如何？U不變，I變化U不變，I不變?nèi)⒒瑒幼冏杵鹘臃?.限流法：一上一下①U、I不能從零開始②適合于R滑≈R2.分壓法：一上兩下

R三、滑動變阻器接法1.限流法：一上一下①U、I不能從零開始②適合于R滑≈R2.分壓法：一上兩下

AV①U、I從零開始，

滑片一開始在

？a

00E②適合于R滑≈R或R滑<R(以小調(diào)大)③描曲線必須用分壓思考：若R滑?R,會如何？U不變，I不變思考：若R滑?R,會如何？得心應手AV思考：將右邊的電路圖相對應的實物圖連接起來思考：滑片一開始在哪端？AV思考：將右邊的電路圖相對應的實物圖連接起來思考：滑片一開始在哪端？AV思考：將右邊的電路圖相對應的實物圖連接起來思考：滑片一開始在哪端？AV思考：將右邊的電路圖相對應的實物圖連接起來思考：這種接法有什么問題嗎？AV思考：將右邊的電路圖相對應的實物圖連接起來思考：滑片一開始在哪端？三、滑動變阻器接法第三講電學實驗基本能力集釋二、電流表接法一、測量工具四、電表的改裝1.表頭G變電壓表：串聯(lián)一個大電阻U＝Ig(Rg＋R)

＝(n-1)RgRV＝nRg2.表頭G變電流表：并聯(lián)一個小電阻

四、電表的改裝1.表頭G變電壓表：串聯(lián)一個大電阻U＝Ig(Rg＋R)

＝(n-1)Rg

RV＝nRg

2.表頭G變電流表：四、電表的改裝1.表頭G變電壓表：3.校準：[例1]

(1)如圖甲、乙所示的兩把游標卡尺，它們的游標尺分別為9mm長10等分、19mm長20等分，則讀數(shù)依次為________mm、________mm。17.523.3517mm＋5×0.1mm＝17.5mm23mm＋7×0.05mm＝23.35mm。(2)在測定一根粗細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。0.0030.642(0.640～0.644)[例2]有一種新式游標卡尺，它的刻度與傳統(tǒng)的游標卡尺明顯不同。新式游標卡尺的刻線看起來很“稀疏”，使得讀數(shù)顯得清晰明了，便于使用者正確讀取數(shù)據(jù)。通常游標卡尺的刻度有10分度、20分度、50分度三種規(guī)格；新式游標卡尺也有相應的三種，但刻度卻是：19mm等分成10份，39mm等分成20份，99mm等分成50份，以“39mm等分成20份”的新式游標卡尺為例。(1)它的準確度是________mm。(2)用它測量某物體的厚度，示數(shù)如圖所示，正確的讀數(shù)是________cm。0.052.00mm－1.95mm＝0.05mm31mm＋0.05mm×6＝31.30mm＝3.130cm3.130[解析]

(1)39mm等分成20份的新式游標卡尺，其每一小格的長度為1.95mm，故準確度為2.00mm－1.95mm＝0.05mm。(2)主尺刻度為31mm，游尺刻度為0.05mm×6＝0.30mm，故物體的厚度為31mm＋0.05mm×6＝31.30mm＝3.130cm。[答案]

(1)0.05

(2)3.130Rx1大于小于[答案]

Rx1大于小于[例4]為了比較精確地測定阻值未知的定值電阻R，小明設計了如圖甲所示的電路。(1)實驗時，閉合開關(guān)S，滑動變阻器的滑片滑至合適位置保持不變，將c點先后與a、b點連接，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)變化較大，電流表示數(shù)基本不變，則測量時應將c點接________(選填“a點”或“b點”)，按此連接測量，測量結(jié)果________(選填“小于”“等于”或“大于”)Rx的真實值。(2)根據(jù)實驗測得的6組數(shù)據(jù)，在圖乙中描點，作出了2條圖線。你認為正確的是________(選填“①”或“②”)，并由圖線求出電阻Rx＝_____________Ω。(保留2位有效數(shù)字)7.5a點小于②[解析]

(1)由題中表述知，電流表的電阻對電路影響比較大，所以應該使用電流表外接法，即接a點，測量值比真實值偏小。(2)根據(jù)電路的接法，當電流為零時電壓表示數(shù)也為零，故圖線過原點，選②，由斜率的倒數(shù)即為電阻阻值可知，R＝7.5Ω。[答案]

(1)a點小于(2)②

7.5±0.2[例5]

(2022·青島模擬)某同學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)畫出測量Rx阻值的實驗電路圖。BCF(3)該同學選擇器材、連接電路和操作均正確，從實驗原理上看，待測電阻測量值會______其真實值(選填“大于”“小于”或“等于”)，原因是__________________________________________________。電壓表的讀數(shù)大于電阻兩端實際電壓大于[答案]

(1)B

C

F

(2)見解析圖(3)大于電壓表的讀數(shù)大于待測電阻兩端實際電壓[例6]某學習小組探究電學元件的伏安特性曲線。(1)甲同學要描繪一個標有“3.6V,1.2W”的小燈泡的伏安特性曲線，除了導線和開關(guān)外，還有下列器材可供選擇：電壓表V(量程5V，內(nèi)阻約為5kΩ)直流電源E(電動勢4.5V，內(nèi)阻不計)電流表A1(量程350mA，內(nèi)阻約為1Ω)電流表A2(量程150mA，內(nèi)阻約為2Ω)滑動變阻器R1(阻值0～200Ω)滑動變阻器R2(阻值0～10Ω)實驗中電流表應選________，滑動變阻器應選________；(填寫器材代號)以下的四個電

路中應選用________進行實驗。A1R2A(2)乙同學利用甲同學的電路分別描繪了三個電學元件的伏安特性曲線，如圖(a)所示。然后他用圖(b)所示的電路給三個元件分別供電，并測出給元件1和元件2供電時的電流和電壓值，分別標在圖上，它們是A點和B點。已知R0＝9.0Ω，則該電源的電動勢E′＝________V，內(nèi)電阻r′＝________Ω。這個電源給元件3供電時，元件3的電功率P＝________W。元件1：E＝IARA＋IAr＋IAR0元件2：E＝IBRB＋IBr＋IBR0，IA＝0.08A，UA＝2.2V，則RA＝27.5ΩIB＝0.15A，UB＝1.5V，則RB＝10ΩE=3.0Vr＝1.0ΩU3＝1V，I3＝0.2A，元件3:P＝U3I3＝0.2W(2)根據(jù)閉合電路的歐姆定律，測量元件1時有：E＝IARA＋IAr＋IAR0，據(jù)圖可知IA＝0.08A，UA＝2.2V，則RA＝27.5Ω，測量元件2時有：E＝IBRB＋IBr＋IBR0，據(jù)圖可知IB＝0.15A，UB＝1.5V，則RB＝10Ω，代入數(shù)據(jù)后可求電源電動勢E＝3.0V，電源內(nèi)阻r＝1.0Ω。在圖中，過電壓軸的3V、A、B幾點畫一直線交于電流軸，該直線就是外電壓隨電流的變化圖，圖線與1、2、3元件的圖像交點正是這幾個元件接在該電源上的實際工作狀態(tài)，所以可以看出元件3的電壓U3＝1V，電流I3＝0.2A，所以元件3的功率為P＝UI＝0.2W。[答案]

(1)A1

R2

A

(2)3.0

1.0

0.2[關(guān)鍵點撥]研究小燈泡的伏安特性或者其他實驗中，若要求元件的電壓、電流從零開始變化，或者要求“多測幾組數(shù)據(jù)”“測量結(jié)果盡量準確”等，一定要采用分壓接法，此時應選擇阻值范圍較小的滑動變阻器便于調(diào)節(jié)。

[例7]

(2021年8省聯(lián)考·重慶卷)某同學擬將量程為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。260050串聯(lián)950[答案]

(1)2600

50

(2)串聯(lián)950[例8]某同學組裝一個多用電表。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?；卮鹣铝袉栴}：(1)在虛線框內(nèi)畫出電路圖并標出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)電阻箱的阻值應取R1＝________Ω，R2＝________Ω。(保留到個位)1002910IgRg＝(I－Ig)R1，得R1＝100ΩU＝IgRg＋IR2，得R2＝2910Ω[解析]

(1)微安表頭改裝成毫安電流表需要并聯(lián)一個小電阻，再把電流表改裝成電壓表，需要串聯(lián)一個大電阻，電路如圖所示。(2)接a時改裝成量程為1mA的電流表，有IgRg＝(I－Ig)R1，解得R1＝100