高考調(diào)研物理大本練習(xí)冊

第七章 恒

定

電

流第5單元

專題

儀器選擇及讀數(shù)規(guī)則基礎(chǔ)知識(shí)過關(guān)規(guī)律方法技巧綜合拓展創(chuàng)新基礎(chǔ)知識(shí)過關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器的讀數(shù)在歷年的考試說明(或考試大綱)中，要求高中生“要求知道有效數(shù)字的概念，會(huì)用有效數(shù)字表達(dá)直接測量的結(jié)果．間接測量的有效數(shù)字運(yùn)算不作要求”．高考要求會(huì)正確使用的電學(xué)儀器有：電流表、電壓表、多用電表、滑動(dòng)變阻器、電阻箱等．除了滑動(dòng)變阻器以外，其他儀器都要求會(huì)正確讀數(shù)．1．伏安表的讀數(shù)方法在實(shí)驗(yàn)中，測量時(shí)要按照有效數(shù)字的規(guī)律來讀數(shù)．測量儀器的讀數(shù)規(guī)則為：測量誤差出現(xiàn)在哪一位，讀數(shù)就相應(yīng)讀到哪一位，在中學(xué)階段一般可根據(jù)測量儀器的分度值來確定讀數(shù)誤差出現(xiàn)的位置，對于常用的儀器可按下述方法讀數(shù)(根據(jù)誤差理論可以證明以下結(jié)論，此處略去)．(1)分度值是“1”的儀器，測量誤差出現(xiàn)在下一位，下一位按十分之一估讀，如分度值是1

mm的刻度尺，測量誤差出現(xiàn)在毫米的十分位上，估讀到十分之幾毫米．如圖1

所示，電壓表0－3

伏量程的最小分度為0.1

伏/2格．當(dāng)表針指在3格處，不能估讀為0.067

伏．因?yàn)樽钚》侄戎嫡f明：讀數(shù)能精確到伏特的十分位，只能估讀到伏特的百分位，而“0.067

伏”中的“7”是不符合估讀計(jì)數(shù)方法的，因?yàn)椤?”已是估讀，“7”自然失去其意義．是以讀數(shù)記為“0.07伏”為好．(2)分度值是“2”或“5”的儀器，測量誤差出現(xiàn)在同一位上，同一位分別按二分之一或五分之一估讀．如學(xué)生用的電流表0.6A量程，如圖2所示，分度值為0.02A，誤差出現(xiàn)在安培的百分位，只讀到安培的百分位，估讀半小格，不足半小格的舍去，超過半小格的按半小格估讀；學(xué)生用的電壓表15V量程，如圖1所示，分度值為0.5V，測量誤差出現(xiàn)在伏特的十分位上，只讀到伏特的十分位．讀法同分度值為“2”的．參照圖2

，電流表0.6

安培量程，最小分度為0.02

安/格．當(dāng)表針指在1.4格處時(shí)，有的人讀為“0.028

A”，這屬于誤讀．因?yàn)?.5級(jí)電流表的0.6安培量程，根據(jù)誤差理論，只需估讀到安培的百分位(即最小分度的同一位)即可，如果預(yù)計(jì)到安培的千分位，已無意義了；若有人將“0.028

A”改成“0.03

A”(四舍五入)這也是錯(cuò)讀．因?yàn)榇祟悊栴}的估法是：將最小分度分為二等分，把不足半等分的舍去，等于或者超過半等分的算一個(gè)等分．由此可知，該示數(shù)應(yīng)記為“0.02

A”(注意不是“0.020

A”)；若表針指在或者超過1.5格(仍在二小格內(nèi))，則示數(shù)記為“0.03

A”．2．歐姆表的讀數(shù)待測電阻的阻值應(yīng)為表盤讀數(shù)乘上倍數(shù)，由于歐姆表的工作原理表明，阻值與電流不是線性關(guān)系，如指針指示整刻度線，不需估讀，估讀也無意義．如果指針不指示整刻度，此種情況需要根據(jù)實(shí)際情況估讀．為減小讀數(shù)誤差，指針應(yīng)指表盤較中間的部分，否則需換擋，讀數(shù)一般以中值電阻Rz4z

z為參考，被測量的電阻選擇擋位時(shí)，在1

～4R

范圍．換擋R后，需要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零．3．電阻箱的讀數(shù)電阻箱測量結(jié)果的各位讀數(shù)都是從電阻箱上指針?biāo)肝恢弥苯幼x出的，不再向下估讀．游標(biāo)卡尺、秒表、電阻箱不需要估讀，多用電表的歐姆擋估讀無意義．【考題隨練1】如圖2是學(xué)生實(shí)驗(yàn)用的有兩個(gè)量程的電流表刻度盤，當(dāng)用“＋”和“－0.6”兩接線柱時(shí)，能測量的最大電流是

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”兩接線柱時(shí)，對應(yīng)刻度盤上每一小格代表

A，圖中表針示數(shù)為

A.圖1為學(xué)生實(shí)驗(yàn)用的兩個(gè)量程的電壓表刻度盤，當(dāng)使用較小量程時(shí)，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)

V；若使用的是較大量程時(shí)，則表盤刻度每小格表示

V，圖中指針示數(shù)

V.【答案】

對圖2：0.6、0.02、0.34、0.1、1.70；對圖1：3.0、0.1、2.20、0.5、11.0【考題隨練2】如圖所示為一正在測量中的多用電表表盤．如果是用×10擋測量電阻，則讀數(shù)為

Ω.如果是用直流5

V擋測量電壓，則讀數(shù)為

V.【解析】歐姆擋在最上面的一排數(shù)據(jù)讀取，讀數(shù)為

6×10Ω＝60Ω；同樣直流電壓擋測量讀取中間的三排數(shù)據(jù)的中間一排數(shù)據(jù)較好，讀數(shù)為35.9×0.1

V＝3.59

V.【答案】

(1)60

(2)3.59【考題隨練3】使用多用電表測量電阻，實(shí)驗(yàn)時(shí)，將多用電表調(diào)至×1擋，調(diào)好零點(diǎn)；電阻箱置于適當(dāng)數(shù)值．若適當(dāng)調(diào)節(jié)電阻箱后，多用電表、電流表與電阻箱的示數(shù)分別如圖1，圖2，圖3所示，則多用電表的讀數(shù)為

Ω.電流表的讀數(shù)為

mA，電阻箱的讀數(shù)為

Ω：【答案】

14

53.0

4.6規(guī)律方法技巧高考調(diào)研規(guī)律(四十五)滑動(dòng)變阻器分壓式、限流式接法選擇滑動(dòng)變阻器以何種方式接入電路，應(yīng)遵循安全性、精確性、方便性、節(jié)能性原則綜合考慮，靈活選?。?．滑動(dòng)變阻器的分壓式接法(1)滑動(dòng)變阻器分壓式接法電壓、電流調(diào)節(jié)范圍：如圖所示，負(fù)載R

上電壓U

調(diào)節(jié)范圍：0≤U≤U0；負(fù)載RR

上電流調(diào)節(jié)范圍：0≤I

≤U0R.(2)必須選擇分壓接法的三種情況：①要使某部分電路的電壓或電流從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)，只有滑動(dòng)變阻器分壓接法的電路才能滿足(如測定導(dǎo)體的伏安特性、校對改裝后的電表等電路)②如果實(shí)驗(yàn)所提供的電壓表、電流表量程或電阻元件允許最大電流較小，采用限流接法時(shí)，無論怎樣調(diào)節(jié)，電路中實(shí)際電流(電壓)都會(huì)超過電表量程或電阻元件允許的最大電流

(電壓)，為了保證電表和電阻元件免受損壞，必須采用滑動(dòng)變阻器分壓接法連接電路．③伏安法測電阻實(shí)驗(yàn)中，若所用的變阻器阻值小于待測電阻阻值，若采用限流接法時(shí)，即使變阻器觸頭從一端滑至另一端，待測電阻上的電流(電壓)變化小，這不利于多次測量求平均值或用圖像法處理數(shù)據(jù)，為了變阻器遠(yuǎn)小于待測電阻阻值的情況下能大范圍地調(diào)節(jié)待測電阻上的電流(電壓)，應(yīng)選擇滑動(dòng)變阻器的分壓接法．(3)分壓式接法如何選擇合適的滑動(dòng)變阻器：選擇分壓電路的滑動(dòng)變阻器時(shí)，從電壓調(diào)節(jié)均勻角度考慮，應(yīng)使滑動(dòng)變阻器阻值小于被測電阻阻值，但應(yīng)注意不是滑動(dòng)變阻器阻值越小越好，因?yàn)樽冏杵髯柚岛苄r(shí)，通過滑動(dòng)變阻器的電流遠(yuǎn)大于負(fù)載電阻上的電流，電能主要消耗在變阻器上．實(shí)際分壓電路一般使被測電阻阻值是滑動(dòng)變阻器阻值的2－10倍之間為好．2．滑動(dòng)變阻器的限流式接法(1)滑動(dòng)變阻器限流式接法電壓、電流調(diào)節(jié)范圍：R＋R00

0如圖所示，負(fù)載

R

上電壓

U

調(diào)節(jié)范圍：

R

U

≤U≤U

；負(fù)載R

上電流調(diào)節(jié)范圍：R＋R0≤IR≤

RU0

U0.(2)可以選擇限流式接法的三種情況：①測量時(shí)電路電流(電壓)不要求從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)，只是小范圍內(nèi)測量，且負(fù)載電阻R接近或小于滑動(dòng)變阻器電阻

R0，采用滑動(dòng)變阻器限流接法．②電源的放電電流或滑動(dòng)變阻器的額定電流太小，不能滿足分壓接法的要求，應(yīng)采用滑動(dòng)變阻器限流接法．③沒有很高的要求，僅從安全性和精確性角度分析兩者都可采用時(shí)，可考慮安裝簡便和節(jié)能因素采用滑動(dòng)變阻器限流接法．(3)限流式接法如何選擇恰當(dāng)?shù)幕瑒?dòng)變阻器：為使負(fù)載電阻既能得到較寬的電流調(diào)節(jié)范圍，又能使電流變化均勻，選擇變阻器時(shí)應(yīng)使其總電阻大于被測阻值電阻，一般在2－5倍為好．綜合拓展創(chuàng)新高考綜合拓展(三十九)電壓表、電流表的改裝及選擇1．電壓表改裝如圖所示，已知靈敏電流表滿偏電流為Ig，內(nèi)阻為Rg，將其改裝為量程為U的電壓表．與靈敏電流表串聯(lián)一個(gè)阻值為R

的定值電阻，使得電壓U

將成比例的降在靈敏電流表兩端，比例系數(shù)設(shè)為k，可得kU＝IgRg＝RgRg＋R.由于改裝后的電壓表加電壓U

時(shí)，通過靈敏電流表的電Ug

g流為I

，可計(jì)算出電阻R＝Ig－R

，由該方程可知串聯(lián)的電阻R

越大則改裝的電壓表量程越大．2．電流表改裝如圖所示，已知靈敏電流表滿偏電流為Ig，內(nèi)阻為Rg，將其改裝為量程為I的電流表．與靈敏電流表并聯(lián)一個(gè)阻值為R′的定值電阻，使得通過干路的電流I

將成比例的通過靈敏電流表，比例系數(shù)設(shè)為RgR′k′，可得k′＝Ig＝Rg＋R′＝I

RgR′Rg＋R′.由于改裝后的電流表通過電流I

時(shí)，通過靈敏電流表的gRgR′電流為

I

，可計(jì)算出并聯(lián)的電阻

＝IgI－Ig，進(jìn)一步得到R′＝

IgRg

，由該方程可知并聯(lián)的電阻R′越大則改裝的I－Ig電流表量程越小．3．合理選擇電壓表、電流表使測量結(jié)果更精確1(1)電壓表、電流表均能在表盤中央3區(qū)域內(nèi)讀數(shù)．可以通過調(diào)節(jié)電壓表測多組數(shù)據(jù)并通過描點(diǎn)連線并作圖的方法處理數(shù)據(jù)．電壓表給出其內(nèi)阻(如：“內(nèi)阻等于”“內(nèi)阻為”)，可以當(dāng)成電流表，電流表給出內(nèi)阻可當(dāng)成電壓表，經(jīng)過轉(zhuǎn)換1后使得量程比較合適，能夠在