高考總復(fù)習(xí)物理（人教版）教師用書第08章恒定電流第3講電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)

第三講電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)考點(diǎn)一基本儀器的使用和讀數(shù)一、螺旋測(cè)微器的原理和讀數(shù)1．原理：測(cè)微螺桿與固定刻度之間的精密螺紋的螺距為0.5mm，即旋鈕每旋轉(zhuǎn)一周，測(cè)微螺桿前進(jìn)或后退0.5mm，而可動(dòng)刻度上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格，測(cè)微螺桿前進(jìn)或后退0.01mm，即螺旋測(cè)微器的精確度為0.012．讀數(shù)：測(cè)量值(mm)＝固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)＋可動(dòng)刻度數(shù)(估讀一位)×0.01(mm)．二、游標(biāo)卡尺的原理和讀數(shù)1．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(gè)小等分刻度，它的刻度部分的總長(zhǎng)度比主尺上的同樣多的小等分刻度少12．讀數(shù)：若用x表示由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(duì)齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果表達(dá)為(x＋K×精確度)mm.三、常用電表的讀數(shù)對(duì)于電壓表和電流表的讀數(shù)問(wèn)題，首先要弄清電表量程，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的電流表讀數(shù)方法相同，此量程下的精確度是0.1V和0.1A，(2)對(duì)于0～15V量程的電壓表，精確度是0.5V，在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面一位，即讀到0.1V.(3)對(duì)于0.6A量程的電流表，精確度是0.02A，在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位，這時(shí)要求“半格估讀”1．(1)如圖甲所示的三把游標(biāo)卡尺，它們的游標(biāo)尺從上至下分別為9mm長(zhǎng)10等分、19mm長(zhǎng)20等分、49mm長(zhǎng)50等分，它們的讀數(shù)依次為_(kāi)_______mm，(2)使用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖乙所示，則金屬絲的直徑是________mm.(3)①圖丙使用0.6A量程時(shí)，對(duì)應(yīng)刻度盤上每一小格代表________A，圖中表針示數(shù)是________A；當(dāng)使用3A量程時(shí)，對(duì)應(yīng)刻度盤上每一小格代表________A②圖丁使用較小量程時(shí)，每小格表示________V，圖中表針的示數(shù)為_(kāi)_______V.若使用的是較大量程，則這時(shí)表盤刻度每小格表示________V，圖中表針示數(shù)為_(kāi)_______V.解析：(1)最上面圖讀數(shù)：整毫米是17，不足1毫米數(shù)是7×0.1mm＝0.7mm，最后結(jié)果是17中間圖讀數(shù)：整毫米是23，不足1毫米數(shù)是17×0.05mm＝0.85mm，最后結(jié)果是23最下面圖讀數(shù)：整毫米是3，不足1毫米數(shù)是9×0.02mm＝0.18mm，最后結(jié)果是3mm＋(2)固定刻度示數(shù)為1.0mm，不足半毫米的從可動(dòng)刻度上讀，其示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)為1.0mm＋15.0×(3)①使用0.6A量程時(shí)，刻度盤上的每一小格為0.02A，表針示數(shù)為0.44A；當(dāng)使用3②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)，每小格為0.5V，表針示數(shù)為8.5V.答案：(1)17.723.853.18(2)1.150(3)①0.020.440.12.20②0.11.700.58.5考點(diǎn)二電流表在電路中內(nèi)外接法的選取1.兩種接法的比較內(nèi)接法外接法電路圖誤差原因電流表分壓U測(cè)＝Ux＋UA電壓表分流I測(cè)＝Ix＋I(xiàn)V電阻測(cè)量值R測(cè)＝eq\f(U測(cè),I測(cè))＝Rx＋RA>Rx測(cè)量值大于真實(shí)值R測(cè)＝eq\f(U測(cè),I測(cè))＝eq\f(RxRV,Rx＋RV)<Rx測(cè)量值小于真實(shí)值2.兩種接法的選擇(1)阻值比較法：先將待測(cè)電阻的估計(jì)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(jiǎn)單概括為“大內(nèi)偏大，小外偏小”．(2)臨界值計(jì)算法Rx<eq\r(RVRA)時(shí)，用電流表外接法；Rx>eq\r(RVRA)時(shí)，用電流表內(nèi)接法．(3)實(shí)驗(yàn)試探法：按如圖所示接好電路，讓電壓表一根接線柱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．2．在用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中，所用電壓表的內(nèi)阻約為20kΩ，電流表的內(nèi)阻約為10Ω，選擇能夠盡量減小誤差的電路圖接線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讀得的各組數(shù)據(jù)用實(shí)心圓點(diǎn)標(biāo)于坐標(biāo)圖上，如圖所示．(1)根據(jù)各點(diǎn)表示的數(shù)據(jù)描出IU圖線，由此求得該電阻的阻值Rx＝________Ω(保留兩位有效數(shù)字)．(2)在虛線框內(nèi)畫出“伏安法”測(cè)量該電阻的部分電路圖．解析：(1)圖線如圖所示Rx＝eq\f(ΔU,ΔI)＝2.4×103Ω(2.3×103～2.5×103Ω)(2)因滿足eq\f(Rx,RA)>eq\f(RV,Rx)，故采用電流表內(nèi)接法．答案：見(jiàn)解析3．(2014·全國(guó)卷Ⅱ)在伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)電阻Rx約為200Ω，電壓表eq\o(○,\s\up1(V))的內(nèi)阻約為2kΩ，電流表eq\o(○,\s\up1(A))的內(nèi)阻約為10Ω，測(cè)量電路中電流表的連接方式如圖a或b所示，結(jié)果由公式Rx＝eq\f(U,I)計(jì)算得出，式中U與I分別為電壓表和電流表的示數(shù)．若將圖a和b中電路測(cè)得的電阻值分別記為Rx1和Rx2，則________(選填“Rx1”或“Rx2”)更接近待測(cè)電阻的真實(shí)值，且測(cè)量值Rx1________(選填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值，測(cè)量值Rx2________(選填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值．解析：由于eq\f(RV,Rx)＝eq\f(2000,200)＝10，而eq\f(Rx,RA)＝eq\f(200,10)＝20，可見(jiàn)eq\f(Rx,RA)>eq\f(RV,Rx)，應(yīng)采用題圖a電路測(cè)量更準(zhǔn)確，即Rx1更接近待測(cè)電阻的真實(shí)值；由于Rx1＝eq\f(U,I)，其中R真＝eq\f(UR,IR)，而U>UR，I＝IR，則Rx1>R真，即測(cè)量值Rx1大于真實(shí)值；又由于Rx2＝eq\f(U,I)，R真＝eq\f(UR,IR)，其中U＝UR，I>IR，則Rx2<R真，即測(cè)量值Rx2小于真實(shí)值．答案：Rx1大于小于考點(diǎn)三滑動(dòng)變阻器的選擇和使用1.兩種接法的比較內(nèi)容方式限流接法分壓接法電路圖負(fù)載R上電壓調(diào)節(jié)范圍eq\f(RE,R＋R0)≤U≤E0≤U≤E負(fù)載R上電流調(diào)節(jié)范圍eq\f(E,R＋R0)≤I≤eq\f(E,R)0≤I≤eq\f(E,R)閉合S前觸頭位置b端a端2.兩種接法的選擇(1)兩種接法的一般適用條件①限流式接法適合測(cè)量阻值小的電阻(跟滑動(dòng)變阻器的總電阻相比相差不多或比滑動(dòng)變阻器的總電阻還小)；②分壓式接法適合測(cè)量阻值較大的電阻(一般比滑動(dòng)變阻器的總電阻要大)．(2)必須采用分壓法的三種情況①若采用限流式接法不能控制電流滿足實(shí)驗(yàn)要求，即若滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最大時(shí)，待測(cè)電阻上的電流(或電壓)仍超過(guò)電流表(或電壓表)的量程，或超過(guò)待測(cè)電阻的額定電流(或電壓)，則必須選用分壓式接法；②若待測(cè)電阻的阻值比滑動(dòng)變阻器總電阻大得多，以致在限流電路中，滑動(dòng)變阻器的滑片從一端滑到另一端時(shí)，待測(cè)電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大，此時(shí)，應(yīng)改用分壓電路；③若實(shí)驗(yàn)中要求電壓從零開(kāi)始調(diào)節(jié)，則必須采用分壓式電路．(3)兩種電路均可使用的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法，因?yàn)橄蘖魇浇臃娐泛?jiǎn)單、耗能低．4．一只小燈泡，標(biāo)有“3V,0.6W”字樣，現(xiàn)用下面給出的器材測(cè)量該小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻．電源電動(dòng)勢(shì)為12V，內(nèi)阻為1Ω；最大阻值為5Ω的滑動(dòng)變阻器；電流表的內(nèi)阻為1Ω；電壓表的內(nèi)阻為10kΩ；開(kāi)關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干．(1)在設(shè)計(jì)電路的過(guò)程中，為了盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差，電流表應(yīng)采用________(選填“內(nèi)接”或“外接”)法．滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用________(選填“分壓式”或“限流式”)接法．(2)在下面的虛線框內(nèi)畫出你所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖(盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差)．解析：因小燈泡正常工作時(shí)的電阻約為Rx＝eq\f(U2,P)＝15Ω，而電流表、電壓表的內(nèi)阻分別為1Ω和10kΩ，滿足RV?Rx，電流表應(yīng)外接；實(shí)驗(yàn)中因小燈泡兩端電壓只需3V，而電源電動(dòng)勢(shì)為12V，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法．答案：(1)外接分壓式(2)如圖所示5．為測(cè)量“12V,5W”的小電珠在不同電壓下的功率，給定了以下器材：電源：12V，內(nèi)阻不計(jì)；電流表：量程0～0.6A、0～3A，內(nèi)阻約為0.2電壓表：量程0～3V、0～15V，內(nèi)阻約為15kΩ；滑動(dòng)變阻器：0～20Ω，允許最大電流1開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干，實(shí)驗(yàn)要求加在小電珠上的電壓可從零開(kāi)始調(diào)節(jié)．(1)以下四個(gè)電路圖你認(rèn)為最合適的是()(2)在本實(shí)驗(yàn)中，電流表的量程可選________.解析：(1)C與D電路圖不符合電壓從零開(kāi)始調(diào)節(jié)．小電珠的電