專(zhuān)項(xiàng)突破7 電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)-2025屆高三一輪復(fù)習(xí)物理

專(zhuān)項(xiàng)突破7電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P225角度1基本測(cè)量?jī)x器的使用和讀數(shù)用游標(biāo)卡尺分別測(cè)量金屬圓管的內(nèi)、外壁直徑,游標(biāo)卡尺的示數(shù)分別如圖1和圖2所示。由圖可讀出,圓管內(nèi)壁的直徑為cm,圓管外壁的直徑為cm。

答案2.232.99解析圖1中游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為22mm,游標(biāo)尺讀數(shù)為3×0.1mm=0.3mm,所以最終讀數(shù)為22mm+0.3mm=22.3mm=2.23cm;題圖2中游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為29mm,游標(biāo)尺讀數(shù)為9×0.1mm=0.9mm,所以最終讀數(shù)為29mm+0.9mm=29.9mm=2.99cm。利用螺旋測(cè)微器測(cè)量合金絲直徑的過(guò)程如圖所示,校零時(shí)的讀數(shù)為mm,合金絲的直徑為mm。

答案0.0080.650解析校零時(shí)螺旋上刻度為0.8格,故讀數(shù)為0.8×0.01mm=0.008mm,測(cè)量時(shí)固定刻度上讀數(shù)為0.5mm,螺旋上有15.8格,故讀數(shù)為0.5mm+15.8×0.01mm=0.658mm。合金絲的直徑為兩次讀數(shù)之差D=0.658mm-0.008mm=0.650mm。完成電流表、電壓表及電阻箱的讀數(shù)。(1)如圖1所示的電表使用0.6A量程時(shí),對(duì)應(yīng)刻度盤(pán)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(shí),對(duì)應(yīng)刻度盤(pán)中每一小格代表A,圖中表針示數(shù)為A。

(2)如圖2所示的電表使用較小量程時(shí),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(shí)表盤(pán)刻度每小格表示V,圖中表針示

數(shù)為V。

(3)旋鈕式電阻箱如圖3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?，F(xiàn)欲將接入電路的電阻改為2087Ω,最簡(jiǎn)單的操作方法是。若用兩個(gè)這樣的電阻箱,則可得到的電阻值范圍為。

答案(1)0.020.440.12.20(2)0.11.700.58.5(3)1987將“×1k”擋旋鈕調(diào)到2,再將“×100”擋旋鈕調(diào)到00~19998Ω解析(1)電流表使用0.6A量程時(shí),刻度盤(pán)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(shí),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(shí),每小格表示0.1V,表針示數(shù)為1.70V;使用15V量程時(shí),每小格表示0.5V,表針示數(shù)為8.5V。(3)電阻為1987Ω。最簡(jiǎn)單的操作方法是先將“×1k”擋旋鈕調(diào)到2,再將“×100”擋旋鈕調(diào)到0。每個(gè)電阻箱的最大阻值是9999Ω,用這樣的兩個(gè)電阻箱串聯(lián)可得到的最大電阻是2×9999Ω=19998Ω,故用兩個(gè)這樣的電阻箱,可得到的電阻范圍為0~19998Ω。角度2電表的改裝與校對(duì)比較項(xiàng)目改裝成電壓表改裝成電流表內(nèi)部電路改裝原理串聯(lián)大電阻分壓并聯(lián)小電阻分流改裝后的量程U=Ig(Rg+R)I=R+R量程擴(kuò)大的倍數(shù)n=1+Rn=1+R接入電阻的阻值R=(n-1)RgR=R改裝后的總內(nèi)阻RV=nRgRA=R校準(zhǔn)電路某同學(xué)欲將內(nèi)阻約為100Ω、滿(mǎn)偏電流為500μA的微安表改裝為量程為0~3V的電壓表,并同時(shí)要求對(duì)改裝的電壓表的刻度從0開(kāi)始進(jìn)行逐一校準(zhǔn)。(1)測(cè)量微安表內(nèi)阻測(cè)量微安表內(nèi)阻的測(cè)量電路如圖1所示,實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下:①按圖1接好實(shí)驗(yàn)電路,觀察R的阻值是否最大,若不是最大的話(huà),調(diào)至最大;②閉合開(kāi)關(guān)S1,調(diào)節(jié)電阻R使微安表指針滿(mǎn)偏;③閉合開(kāi)關(guān)S2,調(diào)節(jié)電阻箱R',使微安表指針偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)刻度的三分之二;④記下電阻箱的阻值R'。若某次實(shí)驗(yàn)中,電阻箱的阻值R'=196.6Ω,則被測(cè)微安表內(nèi)阻為Ω。該測(cè)量值較真實(shí)值(選填“偏大”、“偏小”或“相等”)。

(2)將微安表改裝為電壓表由上述實(shí)驗(yàn)測(cè)得的微安表內(nèi)阻為依據(jù),擬改裝量程為3V的電壓表,則應(yīng)(選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)一個(gè)阻值為Ω(結(jié)果保留1位小數(shù))的電阻。

(3)對(duì)改裝電壓表跟標(biāo)準(zhǔn)電壓表進(jìn)行校對(duì)①圖2是某同學(xué)設(shè)計(jì)的改裝表與標(biāo)準(zhǔn)表的校對(duì)電路,圖中虛線框中的電路即為改裝的電壓表電路,請(qǐng)?jiān)趫D3所示的實(shí)物圖中畫(huà)出連線。②定義:兩電壓表示數(shù)之差的絕對(duì)值與電壓真實(shí)值的百分比稱(chēng)之為相對(duì)誤差。若改裝的電壓表的示數(shù)為2.0V時(shí),標(biāo)準(zhǔn)電壓表示數(shù)為2.1V,則本次測(cè)量的相對(duì)誤差為%。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

答案(1)98.3偏小(2)串聯(lián)5901.7(3)①見(jiàn)解析②4.8解析(1)由分壓規(guī)律,有23IgRg=13IgR',解得Rg=12R'≈98.3Ω。閉合開(kāi)關(guān)S2,回路電阻減小,干路電流增大,流經(jīng)電阻箱的電流大于13Ig,其電阻小于微安表內(nèi)阻的兩倍(2)微安表串聯(lián)一個(gè)分壓電阻,改裝為電壓表,由歐姆定律,得分壓電阻R1=U-IgRgIg(3)①如圖所示。②由相對(duì)誤差的定義,有δ=2.1-2.02(2022年遼寧卷)某同學(xué)要將一小量程電流表(滿(mǎn)偏電流為250μA,內(nèi)阻為1.2kΩ)改裝成有兩個(gè)量程的電流表,設(shè)計(jì)電路如圖1所示,其中定值電阻R1=40Ω,R2=360Ω。(1)當(dāng)開(kāi)關(guān)S接A端時(shí),該電流表的量程為0~mA。

(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S接B端時(shí),該電流表的量程比接在A端時(shí)(選填“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(cè)量未知電阻Rx的阻值,設(shè)計(jì)了圖2中的兩個(gè)電路。不考慮實(shí)驗(yàn)操作中的偶然誤差,則使用(選填“甲”或“乙”)電路可修正由電表內(nèi)阻引起的實(shí)驗(yàn)誤差。

答案(1)1(2)大(3)乙解析(1)當(dāng)S接A時(shí),R1和R2串聯(lián)接入電路,和電流表并聯(lián),滿(mǎn)偏時(shí)電流表兩端的電壓Um=Imr=0.3V,此時(shí)流過(guò)R1和R2的電流I=UmR1+R2=0.75mA,所以總電流I總=Im+I=1mA,即量程為(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S接B端時(shí),R1和電流表串聯(lián)再和R2并聯(lián),由于和電流表并聯(lián)的電阻變小,當(dāng)電流表滿(mǎn)偏時(shí),流過(guò)R2的電流變大,干路電流變大,即量程變大,所以比接在A端時(shí)大。(3)圖2中甲是電流表外接法,誤差是由于電壓表分流引起的;圖2中乙是電流表內(nèi)接法,誤差是由于電流表分壓引起的,因?yàn)轭}目中電壓表電阻未知,故采用乙方法可以修正由電表內(nèi)阻引起的實(shí)驗(yàn)誤差。角度3實(shí)驗(yàn)器材的選取和實(shí)物圖連接1.滑動(dòng)變阻器兩種連接方式的對(duì)比比較項(xiàng)目限流式接法分壓式接法對(duì)比說(shuō)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(jì)電源內(nèi)阻)RERU≤E0≤U≤E分壓電路調(diào)節(jié)范圍大閉合S前滑片位置b端a端都是為保護(hù)電路元件2.滑動(dòng)變阻器兩種接法的選擇(1)滑動(dòng)變阻器必須接成限流電路的3種情形:①負(fù)載電阻Rf比滑動(dòng)變阻器的最大阻值R小或相差不多;②要求電路耗能少;③限流式與分壓式均可的情形下,優(yōu)先使用限流式(少連一根導(dǎo)線、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單)。(2)滑動(dòng)變阻器必須接成分壓電路的3種情形:①要求電路中的電壓(電流)從零開(kāi)始,或要求電壓(電流)測(cè)量范圍盡可能大;②負(fù)載電阻Rf?R(滑動(dòng)變阻器的最大阻值);③限流式接法失敗(若采用限流式接法,電路中的最小電流仍超過(guò)電表或電阻的最大電流)。(2023年海南卷)用如圖1所示的電路測(cè)量一個(gè)量程為0~100μA,內(nèi)阻約為2000Ω的微安表頭的內(nèi)阻,所用電源的電動(dòng)勢(shì)約為12V,有兩個(gè)電阻箱可選,R1(0~9999.9Ω),R2(99999.9Ω)。(1)RM應(yīng)選,RN應(yīng)選。

(2)根據(jù)電路圖,在圖2中把實(shí)物連線補(bǔ)充完整。(3)下列操作順序合理排列是。

①將變阻器滑片P移至最左端,將RN調(diào)至最大值②閉合開(kāi)關(guān)S2,調(diào)節(jié)RM,使微安表半偏,并讀出RM阻值③斷開(kāi)S2,閉合S1,調(diào)節(jié)滑片P至某位置再調(diào)節(jié)RN使表頭滿(mǎn)偏④斷開(kāi)S1、S2,拆除導(dǎo)線,整理好器材(4)RM調(diào)節(jié)后的面板如圖3所示,則待測(cè)表頭的內(nèi)阻為,該測(cè)量值(選填“大于”、“小于”或“等于”)真實(shí)值。

圖3圖4(5)將該微安表改裝成量程為0~2V的電壓表后,某次測(cè)量指針指在圖4所示位置,則待測(cè)電壓為V。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)

(6)某次半偏法測(cè)量表頭內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中,S2斷開(kāi),電表滿(mǎn)偏時(shí)讀出RN值,在滑片P不變,S2閉合后調(diào)節(jié)電阻箱RM,使電表半偏時(shí)讀出RM,若認(rèn)為OP間電壓不變,則微安表內(nèi)阻為(用RM、RN表示)。

答案(1)R1R2(2)見(jiàn)解析(3)①③②④(4)1998.0Ω小于(5)1.28(6)R解析(1)根據(jù)半偏法的測(cè)量原理可知,RM與微安表內(nèi)阻相當(dāng),在閉合S2之后,變阻器上方的電流應(yīng)基本不變,就需要RN較大,對(duì)下方分壓電路影響甚微,故RM應(yīng)選R1,RN應(yīng)選R2。(2)根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖如圖甲所示。甲(3)半偏法的實(shí)驗(yàn)步驟如下:①將變阻器滑片P移至最左端,將RN調(diào)至最大值;③斷開(kāi)S2,閉合S1,調(diào)節(jié)滑片P至某位置再調(diào)節(jié)RN使表頭滿(mǎn)偏;②閉合開(kāi)關(guān)S2,調(diào)節(jié)RM,使微安表半偏,并讀出RM阻值;④斷開(kāi)S1、S2,拆除導(dǎo)線,整理好器材。(4)RM調(diào)節(jié)后面板讀數(shù)為1998.0Ω,在閉合S2后,原電路可看成如圖乙所示電路。乙閉合S2后,相當(dāng)于RM由無(wú)窮大變成有限值,變小了,則流過(guò)RN的電流大于原來(lái)的電流,流過(guò)RM的電流大于I原2(5)將該微安表改裝成量程為2V的電壓表,則需要串聯(lián)一個(gè)電阻R0,有U=Ig(Rg+R0),此時(shí)的電壓為U'=I'(Rg+R0),其中U=2V,Ig=100μA,I'=64μA,聯(lián)立解得U'=1.28V。(6)根據(jù)題意OP間電壓不變,可得I(RA+RN)=I2+I2RARMRN+I2·1.電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材的選擇選擇電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材主要是選擇電表、滑動(dòng)變阻器、電源,一般要考慮四方面因素。(1)安全因素:通過(guò)電源、電阻和電表的電流不能超過(guò)其允許的最大電流。(2)誤差因素:選用電表量程時(shí)應(yīng)考慮盡可能減小測(cè)量值的相對(duì)誤差,電壓表、電流表在使用時(shí),其指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)偏刻度的13附近;使用歐姆表時(shí),(3)便于操作:選用滑動(dòng)變阻器時(shí),應(yīng)考慮對(duì)外供電電壓的變化范圍既能滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求(測(cè)量多組數(shù)據(jù)),又便于調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí),應(yīng)使其大部分電阻都能用到。(4)節(jié)能因素:這是最后考慮的方面,一般要選用能耗小的電路。例如滑動(dòng)變阻器若既能用分壓式接法又能用限流式接法,應(yīng)選擇限流式接法,能耗小。2.實(shí)物圖連接的注意事項(xiàng)(1)連線“先串后并”原則:連線前盡可能畫(huà)出實(shí)驗(yàn)的原理圖。連線時(shí)一般先從電源正極開(kāi)始,按照電路原理圖依次到開(kāi)關(guān),再到滑動(dòng)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(lái);然后將要并聯(lián)的元件再并聯(lián)到電路中去。(2)連線時(shí)要將導(dǎo)線接在接線柱上,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。(4)對(duì)于滑動(dòng)變阻器的連接,要搞清楚接入電路的是哪一部分電阻,在接線時(shí)要特別注意不能將線接到滑片上或四條腿上。見(jiàn)《高效訓(xùn)練》P771.如圖1、圖2所示的兩把游標(biāo)卡尺,它們的游標(biāo)尺分別為9mm長(zhǎng)10等分、19mm長(zhǎng)20等分,則讀數(shù)依次為mm、mm。

答案17.523.35解析題圖1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2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。2.三個(gè)螺旋測(cè)微器的示數(shù)分別如圖1、圖2、圖3所示,其讀數(shù)分別為mm、mm、mm。

答案6.855~6.8570.007~0.0090.655~0.657解析由圖1可知,固定刻度讀數(shù)為6.5mm,可動(dòng)刻度讀數(shù)為35.5×0.01mm,則示數(shù)為6.5mm+35.5×0.01mm=6.855mm,6.855mm~6.857mm之間都正確;由圖2可知,固定刻度讀數(shù)為0,可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.8×0.01mm,則示數(shù)為0+0.8×0.01mm=0.008mm,0.007mm~0.009mm之間都正確;由圖3可知,固定刻度讀數(shù)為0.5mm,可動(dòng)刻度讀數(shù)為15.5×0.01mm,則示數(shù)為0.5mm+15.5×0.01mm=0.655mm,0.655mm~0.657mm之間都正確。3.某學(xué)生小組實(shí)驗(yàn)中,得到兩電表的示數(shù)分別如圖1、圖2所示。若電壓表使用的量程為0~3V,則其示數(shù)為V;若電流表使用的量程為0~0.6A,則其示數(shù)為A。

答案1.200.50解析電壓表使用的量程為0~3V,加在金屬絲兩端電壓為1.20V。電流表使用的量程為0~0.6A,流過(guò)金屬絲的電流為0.50A。4.如圖1所示的電表使用0.6A量程時(shí),圖中其示數(shù)為A;如圖2所示的電表使用3V的量程時(shí),圖中其示數(shù)為V。

答案0.521.80解析圖1所示的電表使用0.6A量程時(shí),最小刻度為0.02A,則其示數(shù)為0.52A。圖2所示的電表使用3V的量程時(shí),最小刻度為0.1V,則其示數(shù)為1.80V。5.(2024屆海淀模擬)(多選)有兩個(gè)量程的電流表的內(nèi)部簡(jiǎn)化電路如圖,表頭的內(nèi)阻Rg=490Ω,滿(mǎn)偏電流Ig=2mA,已知電流表兩量程分別為0~0.1A,0~1A,則下列說(shuō)法正確的是()。A.當(dāng)使用A、B兩個(gè)端點(diǎn)時(shí),該電流表的量程為0~0.1AB.當(dāng)使用A、B兩個(gè)端點(diǎn)時(shí),該電流表的量程為0~1AC.R1=1ΩD.R2=10Ω答案BC解析當(dāng)使用A、B兩個(gè)端點(diǎn)時(shí),表頭與R2串聯(lián)后和R1并聯(lián)有Ig+Ig(Rg+R2)R1=I1;當(dāng)使用A、C兩個(gè)端點(diǎn)時(shí),R1與R2串聯(lián)后再和表頭并聯(lián),有Ig+IgRgR1+R2=I2;通過(guò)比較兩個(gè)公式,可知I1>I2,則I1=1A,I2=0.1A,故當(dāng)使用A、B兩個(gè)端點(diǎn)時(shí),該電流表的量程為0~1A,A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確。聯(lián)立上述兩式解得R6.將一只量程為100μA,內(nèi)阻Rg=900Ω的靈敏電流計(jì)分別改裝成量程為1mA的電流表、量程為1V的電壓表,電路如圖所示,為靈敏電流計(jì),Ra、Rb是兩個(gè)定值電阻。下列判斷正確的是()。A.選擇開(kāi)關(guān)置于a時(shí),構(gòu)成量程為0~1V的電壓表B.選擇開(kāi)關(guān)置于b時(shí),構(gòu)成量程為0~1mA的電流表C.電阻Ra的阻值為90ΩD.電阻Rb的阻值為910Ω答案D解析選擇開(kāi)關(guān)置