高考物理復習第八章恒定電流專題強化九電學實驗基礎

第八章恒定電流專題強化九電學試驗基礎1/54過好雙基關2/542.原理：測微螺桿F與固定刻度B之間精密螺紋螺距為0.5mm，即旋鈕D每旋轉一周，F前進或后退

mm，而可動刻度E上刻度為50等份，每轉動一小格，F前進或后退

mm，即螺旋測微器準確度為

mm.讀數時估讀到毫米千分位上，所以，螺旋測微器又叫千分尺.一、螺旋測微器使用1.結構：如圖1所表示，B為固定刻度，E為可動刻度.圖10.50.010.013/543.讀數：測量值(mm)＝固定刻度數(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)＋可動刻度數(估讀一位)×

(mm).如圖2所表示，固定刻度示數為2.0mm，半毫米刻度線未露出，而從可動刻度上讀示數為15.0，最終讀數為：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm.圖20.014/54二、游標卡尺1.結構：主尺、

(主尺和游標尺上各有一個內、外測量爪)、游標卡尺上還有一個深度尺.(如圖3所表示)圖32.用途：測量厚度、長度、深度、內徑、外徑.游標尺5/544.讀數：若用x表示從主尺上讀出整毫米數，K表示從游標尺上讀出與主尺上某一刻度線對齊游標格數，則統(tǒng)計結果表示為(x＋K×準確度)mm.3.原理：利用主尺最小分度與游標尺最小分度差值制成.不論游標尺上有多少個小等分刻度，它刻度部分總長度比主尺上一樣多小等分刻度少1mm.常見游標卡尺游標尺上小等分刻度有10個、20個、50個，其規(guī)格見下表：刻度格數(分度)刻度總長度每小格與1mm差值準確度(可準確到)109mm0.1mm

mm2019mm0.05mm

mm5049mm0.02mm

mm0.10.050.026/54三、慣用電表讀數對于電壓表和電流表讀數問題，首先要搞清電表量程，即指針指到最大刻度時電表允許經過最大電壓或電流，然后依據表盤總刻度數確定準確度，按照指針實際位置進行讀數即可.(1)0～3V電壓表和0～3A電流表讀數方法相同，此量程下準確度分別是0.1V和0.1

A，看清楚指針實際位置，讀到小數點后面兩位.(2)對于0～15V量程電壓表，準確度是

V，在讀數時只要求讀到小數點后面一位，即讀到0.1V.(3)對于0～0.6A量程電流表，準確度是

A，在讀數時只要求讀到小數點后面兩位，這時要求“半格估讀”，即讀到最小刻度二分之一0.01A.0.50.027/54研透命題點8/541.游標卡尺和螺旋測微器讀數游標卡尺讀數應注意以下幾點(1)看清準確度比如(圖4)命題點一慣用儀器使用與讀數基礎考點自主悟透圖4易錯成11mm＋4×0.1mm＝11.40mm正確應為11.4mm，游標卡尺不需要估讀，后面不能隨意加零或去零；比如(圖5)圖5易錯成10mm＋12×0.05mm＝10.6mm，正確應為10.60mm.9/54(2)主尺上單位應為厘米主尺上標識1、2、3等數字通常是指厘米，讀數時應將毫米和厘米分清，游標卡尺主尺上最小刻度是1mm.比如(圖6)圖6易錯成5mm＋4×0.05mm＝5.20mm正確應為50mm＋4×0.05mm＝50.20mm.10/54(3)區(qū)分零刻度與標尺最前端比如(圖7)圖7易錯成13mm＋10×0.05mm＝13.50mm正確讀數為14mm＋10×0.05mm＝14.50mm.11/54解析刻度尺分度值為1mm，要估讀到0.1mm.游標卡尺讀數為4mm＋10×0.02mm＝4.20mm.例1

(·福建理綜·19(1))某同學測定一金屬桿長度和直徑，示數如圖8甲、乙所表示，則該金屬桿長度和直徑分別為

cm和

mm.答案解析圖860.10

4.2012/54例2某同學用如圖9甲所表示螺旋測微器測小球直徑時，他應先轉動

到F靠近小球，再轉動

到F夾住小球，直至聽到棘輪發(fā)出聲音為止，撥動

使F固定后讀數(填儀器部件字母符號).正確操作后，螺旋測微器示數如圖乙所表示，則小球直徑是

mm.答案解析圖9DHG6.70013/54解析用螺旋測微器測小球直徑時，先轉動粗調旋鈕D使測微螺桿F靠近被測小球，再轉動微調旋鈕H使測微螺桿F夾住小球，直到棘輪發(fā)出聲音為止，撥動止動旋鈕G使F固定后讀數，讀數為6.5mm＋20.0×0.01mm＝6.700mm.14/54解析游標卡尺讀數為d＝12mm＋4×mm＝12.20mm＝1.220cm螺旋測微器讀數為h＝6.5mm＋36.0×0.01mm＝6.860mm變式1

(·海南單科·11)某同學利用游標卡尺和螺旋測微器分別測量一圓柱體工件直徑和高度，測量結果如圖10(a)和(b)所表示.該工件直徑為

cm，高度為

mm.解析答案圖101.2206.86015/54解析最上面圖讀數：整毫米是17，不足1毫米數是7×0.1mm＝0.7mm，最終結果是17mm＋0.7mm＝17.7mm.中間圖讀數：整毫米是23，不足1毫米數是17×0.05mm＝0.85mm.最終結果是23mm＋0.85mm＝23.85mm.最下面圖讀數：整毫米是3，不足1毫米數是9×0.02mm＝0.18mm.最終結果是3mm＋0.18mm＝3.18mm.變式2

(1)如圖11甲所表示三把游標卡尺，它們游標尺從上至下分別為9mm長10等分、19mm長20等分、49mm長50等分，它們讀數依次為

mm、

mm、

mm.解析答案17.723.85圖113.1816/54解析固定刻度示數為2.0mm，不足半毫米從可動刻度上讀，其示數為15.0，最終讀數：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm.(2)使用螺旋測微器測量金屬絲直徑，示數如圖乙所表示，則金屬絲直徑是

mm.解析答案2.15017/54解析使用0.6A量程時，刻度盤上每一小格為0.02A，表針示數為0.44A；當使用3A量程時，每一小格為0.1A，表針示數為2.20A.2.電壓表、電流表和變阻箱讀數例3

(1)如圖12甲所表示電表使用0.6A量程時，對應刻度盤上每一小格代表

A，圖中表針示數為

A；當使用3A量程時，對應刻度盤中每一小格代表

A，圖中表針示數為

A.解析答案圖120.020.440.12.2018/54解析電壓表使用3V量程時，每小格表示0.1V，表針示數為1.70V；使用15V量程時，每小格表示0.5V，表針示數為8.5V.(2)如圖乙所表示電表使用較小量程時，每小格表示

V，圖中表針示數為

V.若使用是較大量程，則這時表盤刻度每小格表示

V，圖中表針示數

V.解析答案0.11.700.58.519/54解析電阻為1987Ω，最簡單操作方法是將“×1k”旋鈕調到2，再將“×100”旋鈕調到0.每個電阻箱最大阻值是9999Ω，用這么兩個電阻箱串聯可得到最大電阻是2×9999Ω＝19998Ω.故用兩個這么電阻箱，可得到電阻值范圍為0～19998Ω.例4旋鈕式電阻箱如圖13所表示，電流從接線柱A流入，從B流出，則接入電路電阻為

Ω，今欲將接入電路電阻改為2087Ω，最簡單操作方法是

.若用兩個這么電阻箱，即可得到電阻值范圍為

.解析答案圖131987將“×1k”旋鈕調到2，再將“×100”旋鈕調到00～19998Ω20/54圖乙為學生試驗用有兩個量程電壓表刻度盤.當使用較小量程時，測量電壓最大值不得超出

V，每小格表示

V，圖中指針示數為

V；若使用是較大量程，則表盤刻度每小格表示

V，圖中指針示數為

V.變式3如圖14甲是學生試驗用有兩個量程電流表刻度盤，當用“＋”和“－0.6”兩接線柱時，能測最大電流是

A，對應刻度盤上每一小格代表

A；圖中表針示數為

A；當使用電流表“＋”和“－3”兩個接線柱時，對應刻度盤上每一小格代表

A，圖中表針示數為

A.解析答案0.60圖140.020.340.11.703.000.12.200.511.021/54解析結合電流表和電壓表所選量程，首先應正確讀出對應分度值，然后依據表針所指位置和其讀數方法可得結果.22/54

內接法外接法電路圖

誤差原因電流表分壓U測＝Ux＋UA電壓表分流I測＝Ix＋IV電阻測量值測量值大于真實值測量值小于真實值適用條件RA?RxRV?Rx適適用于測量大阻值電阻小阻值電阻1.電壓表和電流表內、外接法(1)兩種接法比較命題點二關于電阻測量能力考點師生共研23/54(2)兩種電路選擇①阻值比較法：先將待測電阻預計值與電壓表、電流表內阻進行比較，若Rx較小，宜采取電流表外接法；若Rx較大，宜采取電流表內接法.簡單概括為“大內偏大，小外偏小”.②臨界值計算法：24/54③試驗試探法：按圖15所表示接好電路，讓連接電壓表導線P先后與a、b處接觸一下，假如電壓表示數有較大改變，而電流表示數改變不大，則可采取電流表外接法；假如電流表示數有較大改變，而電壓表示數改變不大，則可采取電流表內接法.圖1525/54例5用內阻為3000Ω電壓表和內阻為10Ω電流表測電阻，在圖16甲、乙兩種情況下，電壓表示數都是60V，電流表示數都是0.2A，則R1測量值為

Ω，真實值是

Ω，R2測量值為

Ω，真實值是

Ω.答案圖16300290300333.326/54

限流接法分壓接法對比說明電路圖

串、并聯關系不一樣負載R上電壓調整范圍

0≤U≤E分壓電路調整范圍大負載R上電流調整范圍

分壓電路調整范圍大閉合S前觸頭位置b端a端都是為保護電路元件2.滑動變阻器兩種連接方式(1)滑動變阻器兩種接法對比27/54(2)滑動變阻器必須接成份壓電路幾個情況：①要求電壓表能從零開始讀數；②當待測電阻Rx?R(滑動變阻器最大阻值)時；③若采取限流式接法，電路中最小電流仍超出電路中電表、電阻允許電流.(3)滑動變阻器最大阻值和用電器阻值差不多且要求電壓不從零開始改變，通常情況下，因為限流式結構簡單、耗能少，優(yōu)先使用限流式.28/54例6測定小燈泡“6V,3W”伏安特征曲線，要求試驗中燈泡兩端電壓從零開始連續(xù)可調.供選擇器材有：電壓表V1(量程6V，內阻20kΩ)，電流表A1(量程3A，內阻0.2Ω)，電流表A2(量程0.6A，內阻1Ω)，變阻器R1(0～100Ω，0.5A)，變阻器R2(0～20Ω，2A)，學生電源E(6～8V)、開關及導線若干.選擇出符合試驗要求試驗器材并設計出試驗電路.答案解析解析不論是從題中要求燈泡兩端電壓必須從零開始連續(xù)可調角度考慮，還是從為了最終能較準確畫出伏安特征曲線必須多測幾組I、U數據角度考慮，限流電路都難以滿足要求，所以必須采取分壓電路，試驗電路如圖所表示.器材包含：電壓表V1、電流表A2、變阻器R2、電源、開關及導線.答案看法析29/54變式4用伏安法測一個電阻Rx阻值，提供器材有：待測電阻Rx(約5kΩ)、電壓表(0～3V，內阻100kΩ)、微安表(0～500μA，內阻100Ω)、變阻器(0～20kΩ)、穩(wěn)壓電源(輸出電壓15V).試設計出試驗電路.答案解析解析若接成限流電路，電路中最小電流：Imin

A＝0.6×10－3A＝600μA，大于微安表量程.所以，為了電路安全必須將變阻器接成份壓電路，

電流表采取內接法，如圖所表示.答案看法析圖30/54利用電流表半偏測

內阻1.試驗原理(如圖17)：用“半偏法”測電阻拓展點1圖1731/542.試驗步驟：(1)R1調至阻值最大，閉合S1，調R1阻值使

示數達滿偏值.(2)保持R1阻值不變，閉合S2，調R2使

示數達滿偏值二分之一，同時統(tǒng)計R2值.(3)Rg測＝R2.32/543.誤差分析：閉合S2后，R2與Rg并聯值R并<Rg，所以I總>Ig，而此時

示數為

Ig，所以IR2>Ig，所以R2<Rg，所以Rg測<Rg.只有當R1?Rg(R1?R2)時，Rg測≈Rg.說明：R1?Rg、R1?R2為選器材提供依據，即R1應選阻值大電阻；在安全范圍內電源應選電動勢大.33/54例7某同學在進行擴大電流表量程試驗時，需要知道電流表滿偏電流和內阻.他設計了一個用標準電流表G1來校對待測電流表G2滿偏電流和測定G2內阻電路，如圖18所表示.已知G1量程略大于G2量程，圖中R1為滑動變阻器，R2為電阻箱.該同學順利完成了這個試驗.(1)試驗過程包含以下步驟，其合理次序依次為

(填步驟字母代號)；A.合上開關S2B.分別將R1和R2阻值調至最大C.記下R2最終讀數D.重復調整R1和R2阻值，使G1示數仍為I1，使G2

指針偏轉到滿刻度二分之一，此時R2最終讀數為rE.合上開關S1F.調整R1使G2指針偏轉到滿刻度，此時G1示數為I1，記下此時G1示數圖18答案解析BEFADC34/54解析試驗首先要確保G1、G2不被燒壞，應先將R1、R2阻值調至最大.試驗中應保持合上S2與斷開S2兩種情況下G1示數I1為G2滿偏電流IG2，當合上S2時，G2示數為

此時流過R2電流也為

，得R2＝RG2.總而言之可知步驟為BEFADC.35/54(2)僅從試驗設計原理上看，用上述方法得到G2內阻測量值與真實值相比

(選填“偏大”“偏小”或“相等”)；相等解析答案解析這種方法測量G2內阻與真實值相等.36/54(3)若要將G2量程擴大為I，并結合前述試驗過程中測量結果，寫出須在G2上并聯分流電阻R分表示式，R分＝

.答案解析解析擴大G2量程時原理如圖所表示，有(I－I1)R分＝I1r，解得R分＝37/541.試驗原理(如圖19)：用“替換法”測電阻拓展點2圖1938/542.試驗步驟：S先與2接，統(tǒng)計

示數，再與1接，調R值使

示數與原值相等，則Rx＝R.3.說明對

要求，只要有刻度且不超出量程即可，與指針是否超

無關，因為電流表示數不參加運算.39/54例8電學試驗中經常需要測量電阻阻值：(1)測電阻方法有很各種，現在有一只標“220V

40W”燈泡，它正常工作時電阻為

Ω.若用多用電表歐姆擋來測量這只燈泡電阻，則測出電阻值就

(選填“大于”“等于”或“小于”)燈泡正常工作時電阻值.1210小于答案解析解析正常工作時電壓為額定電壓，故有P＝

所以R＝

＝1210Ω；燈泡在正常工作時發(fā)燒，燈絲電阻率增大，電阻增大，因而用歐姆擋測量時阻值應小于正常工作時電阻值.40/54(2)用以下器材設計一個試驗，測量該燈泡正常工作時電阻值.A.220V交流電源B.單刀雙擲開關一只C.電阻箱一只(0～999.9Ω，額定電流0.5A)D.固定電阻一只(0.5kΩ，額定電流0.3A)E.交流電流表一只(0～0.3A)請在方框內畫出電路原理圖.

答案解析答案看法析圖41/54解析應用替換法.因電阻箱最大阻值小于燈泡正常工作時電阻值，故應串聯一固定電阻，電路原理圖如圖.42/541.電學試驗儀器選擇選擇電學試驗器材主要是選擇電表、滑動變阻器、電源等，普通要考慮四方面原因：(1)安全原因：經過電源、電阻和電表電流不能超出其允許最大電流.(2)誤差原因：選取電表量程應考慮盡可能減小測量值相對誤差，電壓表、電流表在使用時，其指針應偏轉到滿偏刻度

以上；使用歐姆表時應選取指針盡可能在中間刻度附近倍率擋位.命題點三試驗器材選取與實物圖連接能力考點師生共研43/54(3)便于操作：選取滑動變阻器時應考慮對外供電電壓改變范圍既能滿足試驗要求，又便于調整.在調整滑動變阻器時，應使其大部分電阻線都被用到.(4)試驗實際：除以上三個原因外，還應重視試驗實際，如所用電源與打點計時器匹配問題等.44/542.實物圖連接注意事項(1)畫線連接各元件，普通先從電源正極開始，按照電路原理圖依次到開關，再到滑動變阻器，按次序以單線連接方式將主電路中串聯元件依次串聯起來；其次將要并聯元件再并聯到電路中去.(2)連線時要將導線接在接線柱上，兩條導線不能交叉.(3)要注意電表量程和正、負接線柱，要使電流從電表正接線柱流入，從負接線柱流出.45/54例9某物理試驗小組利用試驗室提供器材測定電壓表V1內阻，可選取器材以下：A.待測電壓表V1：量程3V，內阻約3kΩB.電壓表V2：量程15V，內阻約20kΩC.電流表A：量程3A，內阻約0.1ΩD.定值電阻R0：9.0kΩE.滑動變阻器R1：0～200ΩF.