第3講 第1課時 基礎(chǔ)先行-電學(xué)實驗基礎(chǔ)知識整合

第3講實驗專題系統(tǒng)化突破第1課時基礎(chǔ)先行——電學(xué)實驗基礎(chǔ)知識整合(一)基本儀器的使用及讀數(shù)(一)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)尺與深度尺是一個整體(如圖所示)。2．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格的、20格的、50格的，其讀數(shù)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(可準(zhǔn)確到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm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線對齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果為(x＋K×精確度)mm。[注意]

對于游標(biāo)卡尺，無論哪種規(guī)格，讀數(shù)(x＋K×精確度)mm中的K值均不需要向后估讀一位。(二)螺旋測微器1．構(gòu)造：如圖，B為固定刻度，H為可動刻度。2．原理：可動刻度H上的刻度為50等分，則螺旋測微器的精確度為0.01mm。3．讀數(shù)(1)測量時被測物體長度的半毫米數(shù)由固定刻度讀出，不足半毫米部分由可動刻度讀出。(2)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)。[針對訓(xùn)練]1．(1)如圖甲、乙所示的兩把游標(biāo)卡尺，它們的游標(biāo)尺分別為9mm長10等分、19mm長20等分，則讀數(shù)依次為________mm、________mm。

(2)在測定一根粗細(xì)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。(3)圖戊所示是電流表的刻度線，若使用0.6A量程時，對應(yīng)刻度盤上每一小格代表________A，表針的示數(shù)是________A；若使用3A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。(4)圖己所示是電壓表的刻度線，若使用3V量程時，每小格表示______V，圖中指針的示數(shù)為______V；若使用15V量程，則這時表盤刻度每小格表示________V，圖中表針指示的是______V。(5)

如圖庚所示為旋鈕式電阻箱，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，則可得到的電阻值范圍為____________。解析：(1)題圖甲讀數(shù)：主尺讀數(shù)為17mm，游標(biāo)尺讀數(shù)是5×0.1mm＝0.5mm，最后結(jié)果是17mm＋0.5mm＝17.5mm。題圖乙讀數(shù)：主尺讀數(shù)為23mm，游標(biāo)尺讀數(shù)是7×0.05mm＝0.35mm，最后結(jié)果是23mm＋0.35mm＝23.35mm。(2)由于螺旋測微器校零時有誤差，估讀為0.003mm，測量后的讀數(shù)為0.5mm＋14.5×0.01mm＝0.645mm，去掉校零誤差，可得合金絲的直徑為0.642mm。(5)電阻為1987Ω。最簡單的操作方法是將“×1k”旋鈕調(diào)到2，再將“×100”旋鈕調(diào)到0。每個電阻箱的最大阻值是9999Ω，用這樣的兩個電阻箱串聯(lián)可得到的最大電阻為2×9999Ω＝19998Ω，故兩個這樣的電阻箱可得到的電阻值范圍為0～19998Ω。答案：(1)17.5

23.35

(2)0.003

0.642(0.640～0.644均可)

(3)0.02

0.44

0.1

2.20

(4)0.1

1.70

0.5

8.5

(5)1987將“×1k”旋鈕調(diào)到2，再將“×100”旋鈕調(diào)到0

0～19998Ω(3)正確讀出圖中各電表的讀數(shù)：①如圖g，接0～3V量程時讀數(shù)為______V；接0～15V量程時讀數(shù)為________V。②如圖h，接0～3A量程時讀數(shù)為______A；接0～0.6A量程時讀數(shù)為________A。解析：(1)圖a讀數(shù)：整毫米是17mm，不足1毫米數(shù)是2×0.1mm＝0.2mm，最后結(jié)果是17mm＋0.2mm＝17.2mm。圖b讀數(shù)：整毫米是23mm，不足1毫米數(shù)是17×0.05mm＝0.85mm，最后結(jié)果是23mm＋0.85mm＝23.85mm。答案：(1)17.2

23.85(2)0.486(0.484～0.488)

0.536(0.534～0.538)4．077(4.076～4.078)

5.667(5.665～5.669)

(3)①2.16

10.8

②0.80

0.16[歸納總結(jié)]1．游標(biāo)卡尺的讀數(shù)要“三看”(1)第一看→精確度。例如(如圖所示)：

易錯讀成11mm＋4.0×0.1mm＝11.40mm

正確讀數(shù)為11.4mm，游標(biāo)卡尺不需估讀，后面不能隨意加零，也不能隨意去零。(2)第二看→游標(biāo)尺上的0刻度線位置，區(qū)分零刻度與游標(biāo)尺最前端。例如(如圖所示)：

易錯讀成11mm＋10×0.05mm＝11.50mm正確讀數(shù)為14mm＋10×0.05mm＝14.50mm。(3)第三看→游標(biāo)尺的哪條刻度線與主尺上的刻度線對齊。2．螺旋測微器的讀數(shù)勿忘估讀

最后一位數(shù)字為估讀數(shù)字，讀數(shù)和記數(shù)時估讀位為有效數(shù)字的

最后一位。例如(如圖所示)：

固定刻度上讀得示數(shù)為2.0mm，可動刻度上讀得示數(shù)為15.0，得到的讀數(shù)為2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm。(二)伏安法測電阻1．電流表內(nèi)、外接法的比較答案：Rx1大于小于2．某電阻的阻值大約為70Ω，為了更精確地測量其阻值，該同學(xué)采用伏安法。實驗室備有下列器材：A．電壓表V1(量程3V，內(nèi)阻約為15kΩ)；B．電壓表V2(量程15V，內(nèi)阻約為75kΩ)；C．電流表A1(量程250mA，內(nèi)阻約為0.2Ω)；D．電流表A2(量程50mA，內(nèi)阻約為1Ω)；E．滑動變阻器R(最大阻值150Ω)；F．電池組E(電動勢為3V，內(nèi)阻不計)；G．開關(guān)S，導(dǎo)線若干。為減小實驗誤差，電壓表應(yīng)選用________，電流表應(yīng)選用________(填器材前面的序號)，實驗電路應(yīng)選圖________(填“甲”或“乙”)。若該同學(xué)選擇器材、連接電路等操作均正確，則電阻的測量值________(填“大于”“小于”或“等于”)其真實值，原因是________________________________________________。答案：A

D乙小于電壓表分流（三）

滑動變阻器的兩種接法1．兩種接法的比較2．兩種接法的選擇采用分壓接法①要求待測電阻兩端的電壓從零開始變化，或精確性要求較高時②滑動變阻器的最大阻值遠(yuǎn)小于待測電阻或串聯(lián)的其他電阻的阻值時③題設(shè)條件中所提供的電表量程或電阻的最大允許電流不夠時采用限流接法①待測電阻接近或略小于滑動變阻器的最大阻值時②電源的放電電流或滑動變阻器的額定電流太小，不能滿足分壓接法的要求時③沒有很高的精確性要求，考慮安裝簡捷和節(jié)能因素時[針對訓(xùn)練]1．為測量“12V、5W”的小燈泡在不同電壓下的功率，給定了以下器材：電源：12V，內(nèi)阻不計；電流表：量程0～0.6A、0～3A，內(nèi)阻約為0.2Ω；電壓表：量程0～3V、0～15V，內(nèi)阻約為15kΩ；滑動變阻器：0～20Ω，允許最大電流1A；開關(guān)一個，導(dǎo)線若干，實驗要求加在小燈泡上的電壓可從零開始調(diào)節(jié)。(1)以下四個電路圖你認(rèn)為最合適的是________。(2)在本實驗中，電流表的量程可選________。答案：(1)A

(2)0～0.6A2．(2022·全國甲卷)某同學(xué)要測量微安表內(nèi)阻，可利用實驗器材有：電源E(電動勢1.5V，內(nèi)阻很小)，電流表A(量程10mA，內(nèi)阻約10Ω)，微安表G(量程100μA，內(nèi)阻Rg待測，約1kΩ)，滑動變阻器R(最大阻值10Ω)，定值電阻R0(阻值10Ω)，開關(guān)S，導(dǎo)線若干。(1)將圖中所示的器材符號連線，畫出實驗電路原理圖；(2)某次測量中，微安表的示數(shù)為90.0μA，電流表的示數(shù)為9.00mA，由此計算出微安表內(nèi)阻Rg＝________Ω。解析：(1)為了準(zhǔn)確測出微安表兩端的電壓，可以讓微安表與定值電阻R0并聯(lián)，再與電流表串聯(lián)，通過電流表的電流與微安表的電流之差，可求出流過定值電阻R0的電流，從而求出微安表兩端的電壓，進(jìn)而求出微安表的內(nèi)電阻，由于電源電壓過大，并且為了測量多組數(shù)據(jù)，滑動變阻器采用分壓式解法，實驗電路原理圖如圖所示。答案：

(1)見解析圖(2)990(四)電表的改裝兩種改裝的比較[針對訓(xùn)練]1．[電壓表的改裝與校對](2021·遼寧高考)某同學(xué)將一量程為250μA

的微安表改裝成

量程為1.5V的電壓表。先將電阻箱R1與該微安

表串聯(lián)進(jìn)行改裝，然后選用合適的電源E、滑動變阻器R2、定值電

阻R3、開關(guān)S和標(biāo)準(zhǔn)電壓表對改裝后的電表進(jìn)行檢測，設(shè)計電路如圖所示。(1)微安表銘牌標(biāo)示內(nèi)阻為0.8kΩ，據(jù)此計算R1的阻值應(yīng)為__________kΩ。按照電路圖連接電路，并將R1調(diào)為該阻值。(2)開關(guān)閉合前，R2的滑片應(yīng)移動到__________端。(3)開關(guān)閉合后，調(diào)節(jié)R2的滑片位置，微安表有示數(shù)，但變化不顯著，故障原因可能是__________。(填選項前的字母)A．1、2間斷路B．3、4間斷路C．3、5間短路(4)排除故障后，調(diào)節(jié)R2的滑片位置，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電壓表的示數(shù)為0.60V時，微安表的示數(shù)為98μA，此時需要__________(填“增大”或“減小”)R1的阻值，以使改裝電表的量程達(dá)到預(yù)期值。答案：(1)5.2

(2)2

(3)AC

(4)減小2．[電流表的改裝與校對](2022·遼寧高考)某同學(xué)要將一小量程電流表(滿偏電流為250μA，內(nèi)阻為1.2kΩ)改裝成有兩個量程的電流表，設(shè)計電路如圖(a)所示，其中定值電阻R1＝40Ω，R2＝360Ω。(1)當(dāng)開關(guān)S接A端時，該電流表的量程為0～________mA；(2)當(dāng)開關(guān)S接B端時，該電流表的量程比接在A端時________(填“大”或“小”)；(3)該同學(xué)選用量程合適的電壓表(內(nèi)阻未知)和此改裝電流表測量未知電阻Rx的阻值，設(shè)計了圖(b)中兩個電路。不考慮實驗操作中的偶然誤差，則使用________(填“甲”或“乙”)電路可修正由電表內(nèi)阻引起的實驗誤差。解析：(1)當(dāng)開關(guān)S接A端時，表頭與400Ω電阻并聯(lián)，