資源簡介

專題八　電學實驗基礎
素養目標　1.了解伏安法測電阻．(物理觀念) 2.知道滑動變阻器在電路中的限流接法和分壓接法．(物理觀念) 3.知道伏安法測電阻內、外接法的選擇及誤差分析．(科學思維) 4.掌握滑動變阻器在電路中的使用．(科學思維)
考點　長度的測量
1．游標卡尺的原理和使用
(1)構造：如圖所示，主尺，游標尺(主尺和游標尺上各有一個內外測量爪)，游標尺上還有一個深度尺，尺身上還有一個緊固螺釘．
(2)原理：利用主尺的最小分度與游標尺的最小分度的差值制成．不管游標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1 mm.常見的游標卡尺的游標尺上小等分刻度有10個的、20個的、50個的，其規格見下表：
刻度格數(分度) 刻度總長度 每小格與1 mm的差值 精確度(可準確到)
10 9 mm 0.1_mm 0.1_mm
20 19 mm 0.05_mm 0.05_mm
50 49 mm 0.02_mm 0.02_mm
(3)讀數：若用x表示由主尺上讀出的整毫米數，k表示從游標尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標的格數，則記錄結果表達為(x＋k×精確度) mm.
2．螺旋測微器的原理和使用
(1)構造(如圖所示)
(2)原理：螺旋測微器的精密螺紋的螺距是0.5_mm，即每旋轉一周，螺桿前進或后退0.5_mm，可動刻度分成50等份，每一份表示0.01_mm，即可動刻度每轉過一等份，螺桿前進或后退0.01 mm，從可動刻度旋轉了多少個等份，就知道長度變化了多少個0.01 mm.
(3)讀數：測量時被測物體長度的整毫米數和半毫米數由固定刻度讀出，小數部分由可動刻度讀出．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)×0.01(mm)．
典例1　(1)如圖所示的三把游標卡尺，從上至下分別為9 mm長10等分、19 mm長20等分、49 mm長50等分，它們的讀數依次為________mm、________mm、________mm.
(2)某同學用如圖丁所示的螺旋測微器測小球的直徑時，他應先轉動________到F靠近小球，再轉動________到F夾住小球，直至聽到棘輪發出聲音為止，撥動________使F固定后讀數(以上均填儀器部件字母符號)．正確操作后，螺旋測微器的示數如圖戊所示，則小球的直徑是________mm.
丁
　
戊
1．[游標卡尺讀數]某同學用游標卡尺分別測量金屬圓管的內、外壁直徑，游標卡尺的示數分別如圖(a)和(b)所示．由圖可讀出，圓管內壁的直徑為________cm，圓管外壁的直徑為________cm；由此可計算出金屬圓管橫截面的面積．
2．[螺旋測微器讀數]在測量一根粗細均勻的合金絲電阻率的實驗中，利用螺旋測微器測量合金絲直徑的過程如圖所示，校零時的讀數為________mm.合金絲的直徑為________mm.
考點　電流表、電壓表的原理和使用
1．電壓表、電流表的改裝
類型 把電流表G 改裝成電壓表 把電流表G 改裝成大量程電流表
內部電路
R的作用 串聯分壓 并聯分流
改裝后的量程 U＝IgRg＋IgR I＝Ig
量程擴大的倍數 n＝ n＝
R的大小 R＝－Rg＝(n－1)Rg R＝＝
改裝后的總內阻 RV＝Rg＋R＝nRg RA＝＝
2.兩種電表的讀數
(1)最小分度是“1、0.1、0.01、…”時，估讀到最小分度的(即估讀到最小分度的下一位)．
(2)最小分度是“2、0.2、0.02、…”時，估讀到最小分度的(即估讀到最小分度的那一位)．
(3)最小分度是“5、0.5、0.05、…”時，估讀到最小分度的(即估讀到最小分度的那一位)．
典例2　(2024·福建廈門一中模擬)(多選)如圖所示，把兩只完全相同的表頭進行改裝，已知表頭內阻為100 Ω，下列說法正確的是(　　)
A．由甲圖可知，該表頭滿偏電流Ig＝2 mA
B．甲圖是改裝成的雙量程電壓表，其中b量程為9 V
C．乙圖中R1＝ Ω，R2＝10 Ω
D．乙圖中R1＝5 Ω，R2＝45 Ω
1．[電表讀數問題](1)圖甲使用0.6 A量程時，對應刻度盤上每一小格代表________A，圖中指針示數是________A；當使用3 A量程時，對應刻度盤上每一小格代表________A，圖中指針示數為________A．
(2)圖乙使用較小量程時，每小格表示________V，圖中指針的示數為________V；若使用的是較大量程，則這時表盤刻度每小格表示________V，圖中指針示數為________V.
2．[電表改裝]如圖所示，某學習小組進行電表改裝的實驗，已知表頭內阻為100 Ω，滿偏電流為300 mA，使用OA接線柱時它是量程為0～3 A的電流表，使用OB接線柱時它是量程為0～0.6 A的電流表，使用OC接線柱時它是量程為0～60 V的電壓表，則圖中的R1＝________Ω，R2＝________Ω，R3＝________Ω.
考點　伏安法測電阻和滑動變阻器的使用
1．伏安法測電阻的內接法與外接法
項目 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 R測＝＝Rx＋RA>Rx，測量值大于真實值 R測＝＝適用條件 RA Rx RV Rx
適用于測量 大電阻 小電阻
2.滑動變阻器兩種連接方式的對比
項目 限流接法 分壓接法 對比說明
電路圖 串、并聯關系不同
負載R上電壓調節范圍(不計電源內阻) ≤U≤E 0≤U≤E 分壓電路調節范圍大
閉合S前觸頭位置 b端 a端 都是為了保護電路元件
典例3　某同學用伏安法測定待測電阻Rx的阻值(約為200 Ω)，除了Rx、開關S、導線外，還有下列器材供選用：
電壓表V(量程為0～1 V，內阻約為10 kΩ)
電流表A1(量程為0～6 mA，內阻約為30 Ω)
電流表A2(量程為0～0.6 A，內阻約為0.05 Ω)
電源(電動勢為1.5 V，額定電流為0.5 A，內阻不計)
滑動變阻器R0(阻值范圍為0～10 Ω，額定電流為2 A)
(1)為使測量盡量準確，電流表應選用________(填“A1”或“A2”)．
(2)在選用正確的電流表的情況下，請用筆畫線代替導線，將實物電路補充完整．
(3)若該同學儀器選擇和電路連接均正確，其待測電阻的測量值________(填“大于”“小于”或“等于”)真實值．
1．[滑動變阻器兩種接法的選擇]為測量“12 V　5 W”的小燈泡在不同電壓下的功率，給定了以下器材：
電源：12 V，內阻不計；
電流表：量程0～0.6 A，內阻約為0.2 Ω；
電壓表：量程0～15 V，內阻約為15 kΩ；
滑動變阻器：0～20 Ω，允許最大電流1 A；開關一個，導線若干，實驗要求加在小燈泡上的電壓可從零開始調節．
以下四個電路圖你認為最合適的是________．
2．[電流表內外接法的選擇]某同學要將一小量程電流表(滿偏電流為250 μA，內阻為1.2 kΩ)改裝成有兩個量程的電流表，設計電路如圖(a)所示，其中定值電阻R1＝40 Ω，R2＝360 Ω.
(1)當開關S接A端時，該電流表的量程為0～________mA．
(2)當開關S接B端時，該電流表的量程比接在A端時________(填“大”或“小”)．
(3)該同學選用量程合適的電壓表(內阻未知)和此改裝電流表測量未知電阻Rx的阻值，設計了圖(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阻引起的實驗誤差．
答案及解析
考點　長度的測量
典例1　(1)如圖所示的三把游標卡尺，從上至下分別為9 mm長10等分、19 mm長20等分、49 mm長50等分，它們的讀數依次為________mm、________mm、________mm.
(2)某同學用如圖丁所示的螺旋測微器測小球的直徑時，他應先轉動________到F靠近小球，再轉動________到F夾住小球，直至聽到棘輪發出聲音為止，撥動________使F固定后讀數(以上均填儀器部件字母符號)．正確操作后，螺旋測微器的示數如圖戊所示，則小球的直徑是________mm.
丁
　
戊
解析：(1)圖甲讀數：整毫米是17，不足1毫米數是8×0.1 mm＝0.8 mm，最后結果是17 mm＋0.8 mm＝17.8 mm.
圖乙讀數：整毫米是23，不足1毫米數是17×0.05 mm＝0.85 mm，最后結果是23 mm＋0.85 mm＝23.85 mm.
圖丙讀數：整毫米是3，不足1毫米數是9×0.02 mm＝0.18 mm，最后結果是3 mm＋0.18 mm＝3.18 mm.
(2)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，直到棘輪發出聲音為止，撥動止動旋鈕G使F固定后讀數，讀數為6.5 mm＋20.0×0.01 mm＝6.700 mm.
答案：(1)17.8　23.85　3.18　(2)D　H　G　6.700
1．[游標卡尺讀數]某同學用游標卡尺分別測量金屬圓管的內、外壁直徑，游標卡尺的示數分別如圖(a)和(b)所示．由圖可讀出，圓管內壁的直徑為________cm，圓管外壁的直徑為________cm；由此可計算出金屬圓管橫截面的面積．
答案：2.23　2.99
2．[螺旋測微器讀數]在測量一根粗細均勻的合金絲電阻率的實驗中，利用螺旋測微器測量合金絲直徑的過程如圖所示，校零時的讀數為________mm.合金絲的直徑為________mm.
答案：0.008　0.650
考點　電流表、電壓表的原理和使用
典例2　(2024·福建廈門一中模擬)(多選)如圖所示，把兩只完全相同的表頭進行改裝，已知表頭內阻為100 Ω，下列說法正確的是(　　)
A．由甲圖可知，該表頭滿偏電流Ig＝2 mA
B．甲圖是改裝成的雙量程電壓表，其中b量程為9 V
C．乙圖中R1＝ Ω，R2＝10 Ω
D．乙圖中R1＝5 Ω，R2＝45 Ω
解析：由題圖甲可知Ig＝＝ A＝0.001 A＝1 mA，b的量程為U′＝Ig(Rg＋R＋R′)＝0.001×(100＋2.9×103＋6×103) V＝9 V，故A錯誤，B正確；在題圖乙中，改裝為I1＝10 mA＝0.01 A電流表時，并聯電阻的分流電流為I′＝I1－Ig＝10 mA－1 mA＝9 mA＝0.009 A，分流電阻的阻值為R1＋R2＝＝ Ω＝ Ω，改裝為I2＝100 mA＝0.1 A電流表時，可得分流電阻的阻值R1＝，聯立解得R1＝ Ω，R2＝10 Ω，故D錯誤，C正確．故選BC．
1．[電表讀數問題](1)圖甲使用0.6 A量程時，對應刻度盤上每一小格代表________A，圖中指針示數是________A；當使用3 A量程時，對應刻度盤上每一小格代表________A，圖中指針示數為________A．
(2)圖乙使用較小量程時，每小格表示________V，圖中指針的示數為________V；若使用的是較大量程，則這時表盤刻度每小格表示________V，圖中指針示數為________V.
解析：(1)使用0～0.6 A量程時，刻度盤上的每一小格為0.02 A，指針示數為0.44 A；當使用0～3 A量程時，每一小格為0.1 A，指針示數為2.20 A．
(2)電壓表使用0～3 V量程時，每小格表示0.1 V，指針示數為1.70 V；使用0～15 V量程時，每小格表示0.5 V，指針示數為8.5 V.
答案：(1)0.02　0.44　0.1　2.20　(2)0.1　1.70　0.5　8.5
2．[電表改裝]如圖所示，某學習小組進行電表改裝的實驗，已知表頭內阻為100 Ω，滿偏電流為300 mA，使用OA接線柱時它是量程為0～3 A的電流表，使用OB接線柱時它是量程為0～0.6 A的電流表，使用OC接線柱時它是量程為0～60 V的電壓表，則圖中的R1＝________Ω，R2＝________Ω，R3＝________Ω.
解析：使用OA接線柱時，量程為0～3 A，則有IOA＝3 A＝Ig＋
使用OB接線柱時，量程為0～0.6 A，則有IOB＝0.6 A＝Ig＋
其中Ig＝0.3 A，Rg＝100 Ω
聯立解得R1＝20 Ω，R2＝80 Ω
使用OC接線柱時，量程為0～60 V，則有UOC＝60 V＝IgRg＋IOBR3，解得R3＝50 Ω.
答案：20　80　50
考點　伏安法測電阻和滑動變阻器的使用
典例3　某同學用伏安法測定待測電阻Rx的阻值(約為200 Ω)，除了Rx、開關S、導線外，還有下列器材供選用：
電壓表V(量程為0～1 V，內阻約為10 kΩ)
電流表A1(量程為0～6 mA，內阻約為30 Ω)
電流表A2(量程為0～0.6 A，內阻約為0.05 Ω)
電源(電動勢為1.5 V，額定電流為0.5 A，內阻不計)
滑動變阻器R0(阻值范圍為0～10 Ω，額定電流為2 A)
(1)為使測量盡量準確，電流表應選用________(填“A1”或“A2”)．
(2)在選用正確的電流表的情況下，請用筆畫線代替導線，將實物電路補充完整．
(3)若該同學儀器選擇和電路連接均正確，其待測電阻的測量值________(填“大于”“小于”或“等于”)真實值．
解析：(1)電路中可能出現的最大電流I＝＝ A＝7.5×10－3 A，為使測量盡量準確，電流表應選用A1.
(2)因為滑動變阻器的最大阻值較小，所以滑動變阻器采用分壓式接法，因為＞，所以電流表采用外接法，實物電路連接如答案圖所示．
(3)采用電流表外接法，電壓表測量值等于真實值，電流表測量值大于真實值，故待測電阻的測量值小于真實值．
答案：(1)A1　(2)如圖所示　(3)小于
1．[滑動變阻器兩種接法的選擇]為測量“12 V　5 W”的小燈泡在不同電壓下的功率，給定了以下器材：
電源：12 V，內阻不計；
電流表：量程0～0.6 A，內阻約為0.2 Ω；
電壓表：量程0～15 V，內阻約為15 kΩ；
滑動變阻器：0～20 Ω，允許最大電流1 A；開關一個，導線若干，實驗要求加在小燈泡上的電壓可從零開始調節．
以下四個電路圖你認為最合適的是________．
解析：C與D電路圖不符合電壓從零開始調節．小燈泡的電阻RL＝＝ Ω＝28.8 Ω，＝144，≈520.8，由于＜，故電流表應采用外接法，應選A．
答案：A
2．[電流表內外接法的選擇]某同學要將一小量程電流表(滿偏電流為250 μA，內阻為1.2 kΩ)改裝成有兩個量程的電流表，設計電路如圖(a)所示，其中定值電阻R1＝40 Ω，R2＝360 Ω.
(1)當開關S接A端時，該電流表的量程為0～________mA．
(2)當開關S接B端時，該電流表的量程比接在A端時________(填“大”或“小”)．
(3)該同學選用量程合適的電壓表(內阻未知)和此改裝電流表測量未知電阻Rx的阻值，設計了圖(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阻引起的實驗誤差．
解析：(1)由圖可知當S接A端時，R1和R2串聯接入電路，和電流表并聯，滿偏時電流表兩端的電壓為Um＝Imr＝250×10－6×1.2×103 V＝0.3 V，此時通過R1和R2的電流為I＝＝ A＝0.75×10－3 A＝0.75 mA，所以總電流為I總＝Im＋I＝1 mA，即量程為0～1 mA．
(2)當開關S接B端時，由圖可知R1和電流表串聯再和R2并聯，由于和電流表并聯的電阻變小，當電流表滿偏時，流過R2的電流變大，干路電流變大，即量程變大；所以比接在A端時大．
(3)圖甲是電流表的外接法，誤差是由于電壓表的分流引起的；圖乙是電流表的內接法，誤差是由于電流表的分壓引起的，因為題目中電流表內阻已知，故采用圖乙的方法可以修正由電表內阻引起的實驗誤差．
答案：(1)1　(2)大　(3)乙(共30張PPT)
專題八　電學實驗基礎
第八章　恒定電流
解析
O

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