（通用版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 第49課時 電學(xué)實驗基本能力集釋（實驗增分課）講義（含解析）

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1、（通用版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 第49課時 電學(xué)實驗基本能力集釋（實驗增分課）講義（含解析） (一)游標(biāo)卡尺和螺旋測微器 (一)游標(biāo)卡尺 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。 2．精度：對應(yīng)關(guān)系為10分度0.1 mm,20分度0.05 mm,50分度0.02 mm。 3．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齊的游標(biāo)刻線的格數(shù)，則記錄結(jié)果表達(dá)為(x＋K×精度)mm。 (二)螺旋測微器 1．原理：測微螺桿與

2、固定刻度之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm，即旋鈕每旋轉(zhuǎn)一周，測微螺桿前進(jìn)或后退0.5 mm，而可動刻度上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動一小格，測微螺桿前進(jìn)或后退0.01 mm，即螺旋測微器的精確度為0.01 mm。讀數(shù)時估讀到毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺。 2．讀數(shù)：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)。 [例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9 mm長10等分、19 mm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

3、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。 [解析]　(1)題圖甲讀數(shù)：主尺讀數(shù)為17 mm，游標(biāo)尺讀數(shù)是5×0.1 mm＝0.5 mm，最后結(jié)果是17 mm＋0.5 mm＝17.5 mm。題圖乙讀數(shù)：主尺讀數(shù)為23 mm，游標(biāo)尺讀數(shù)是7×0.05 mm＝0.35 mm，最后結(jié)果是23 mm＋0.35 mm＝23.35 mm。 (2)由于螺旋測微器校零時有誤差，估讀為0.003 mm，測量后的讀數(shù)為0.645 mm，去掉校零誤差，可得合金絲的直徑為0.642 mm。 [答案]　(1)17.5　2

4、3.35　(2)0.003　0.642(0.640～0.644 均可) (1)游標(biāo)卡尺不需要估讀，讀數(shù)結(jié)果對應(yīng)10分度為××.×mm一位小數(shù)，20分度和50分度為××.××mm兩位小數(shù)，換算單位時只需要移動小數(shù)點，最后一位數(shù)字即使是0也不能省略。 (2)螺旋測微器需要估讀，讀數(shù)結(jié)果為×.×××mm三位小數(shù)，需要特別注意半毫米刻度線是否露出?！　? (二)電流表的內(nèi)接法與外接法 (一)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＝Ux＋UA 電壓表分流I測＝Ix＋I(xiàn)V 電阻 測量值 R測＝＝Rx＋RA>Rx，測量值大于真實值

5、R測＝＝ 時，用電流表內(nèi)接法。 3．實驗試探法：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，則應(yīng)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，則應(yīng)采用電流表內(nèi)接法。 [例2]　在伏安法測電阻的實驗中，待測電阻R

6、x約為 200 Ω，電壓表的內(nèi)阻約為2 kΩ，電流表的內(nèi)阻約為10 Ω，測量電路中電流表的連接方式如圖甲或圖乙所示，結(jié)果由公式Rx＝ 計算得出，式中U與I分別為電壓表和電流表的示數(shù)。若將圖甲和圖乙中電路測得的電阻值分別記為Rx1和Rx2，則________(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待測電阻的真實值，且測量值Rx1________(填“大于”“等于”或“小于”)真實值，測量值Rx2________(填“大于”“等于”或“小于”)真實值。 [解析]　根據(jù)題意知 >，電壓表的分流作用較顯著，故采用電流表內(nèi)接法得到的Rx1更接近待測電阻的真實值。題圖甲的測量值是Rx與RA串聯(lián)的電阻阻值，

7、故Rx1>Rx真；題圖乙的測量值是Rx與RV并聯(lián)的電阻阻值，故 Rx2

8、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 ①待測電阻接近或略小于滑動變阻器的最大阻值時 采用 限流 接法 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 [例3]　(2017·全國卷Ⅰ)某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性。所使用的器材有：小燈泡L(額定電壓3.8 V，額定電流0.32 A)；電壓表(量程3 V，內(nèi)阻3 kΩ)；電流表(量程0.5 A，內(nèi)阻0.5 Ω)；固定電阻R0(阻值1 000 Ω)；滑動變阻器R(阻值0～9.0 Ω)；電源E(電動

9、勢5 V，內(nèi)阻不計)；開關(guān)S；導(dǎo)線若干。 (1)實驗要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0～3.8 V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進(jìn)行測量，畫出實驗電路原理圖。 (2)實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖(a)所示。 由實驗曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻______(填“增大”“不變”或“減小”)，燈絲的電阻率________(填“增大”“不變”或“減小”)。 (3)用另一電源E0(電動勢4 V，內(nèi)阻1.00 Ω)和題給器材連接成圖(b)所示的電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實際功率。閉合開關(guān)S，在R的變化范圍內(nèi)，小燈泡的最小功率為________W，最大功率為______

10、__W。(結(jié)果均保留2位小數(shù)) [解析]　(1)要實現(xiàn)在0～3.8 V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進(jìn)行測量，則滑動變阻器需要設(shè)計成分壓接法；電壓表應(yīng)與固定電阻R0串聯(lián)，將量程改為4 V。由于小燈泡正常發(fā)光時電阻約為12 Ω，所以需將電流表外接。電路圖如圖所示。 (2)I-U圖像中隨著電流的增大，圖線的斜率變小，小燈泡的電阻增大。根據(jù)電阻定律R＝ρ，得燈絲的電阻率增大。 (3)當(dāng)滑動變阻器接入電路中的阻值最大為9.0 Ω時，流過小燈泡的電流最小，小燈泡的實際功率最小，把滑動變阻器視為等效電源內(nèi)阻的一部分，在題圖(a)中畫出等效電源E0′(電動勢4 V，內(nèi)阻1.00 Ω＋9.0 Ω＝10 Ω)的伏

11、安特性曲線，函數(shù)表達(dá)式為U＝4－10I(V)，圖線如圖中Ⅰ所示，故小燈泡的最小功率為Pmin＝U1I1＝1.75×0.225 W≈0.39 W。當(dāng)滑動變阻器接入電路中的阻值最小為零時，流過小燈泡的電流最大，小燈泡的實際功率最大，在題圖(a)中畫出電源E0(電動勢4 V，內(nèi)阻1.00 Ω)的伏安特性曲線，函數(shù)表達(dá)式為U＝4－I(V)，圖線如圖中Ⅱ所示，故小燈泡的最大功率為Pmax＝U2I2＝3.68×0.318 W≈1.17 W。 [答案]　(1)見解析圖　(2)增大　增大　(3)0.39　1.17 研究小燈泡的伏安特性或者其他實驗中，若要求元件的電壓、電流從零開始變化，或者要求“多

12、測幾組數(shù)據(jù)”“測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確”等，一定要采用分壓接法，此時應(yīng)選擇阻值范圍較小的滑動變阻器便于調(diào)節(jié)。　　 (四)電表的改裝 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＝Ig 量程擴大 的倍數(shù) n＝1＋ n＝1＋ 接入電阻 的阻值 R＝(n－1)Rg R＝ 改裝后的 總內(nèi)阻 RV＝nRg RA＝ 校準(zhǔn)電路 [例4]　(2018·全國卷Ⅱ)某同學(xué)組裝一個多用電表。可選用的器材有：微安表頭(量程100 μA，內(nèi)阻900 Ω)；電阻箱R1(阻值范圍

13、0～999.9 Ω)；電阻箱R2(阻值范圍0～99 999.9 Ω)；導(dǎo)線若干。 要求利用所給器材先組裝一個量程為1 mA的直流電流表，在此基礎(chǔ)上再將它改裝成量程為3 V的直流電壓表。組裝好的多用電表有電流1 mA和電壓3 V兩擋。 回答下列問題： (1)在虛線框內(nèi)畫出電路圖并標(biāo)出R1和R2，其中*為公共接線柱，a和b分別是電流擋和電壓擋的接線柱。 (2)電阻箱的阻值應(yīng)取R1＝________Ω，R2＝________Ω。(保留到個位) [解析]　(1)微安表頭改裝成毫安電流表需要并聯(lián)一個小電阻，再把電流表改裝成電壓表，需要串聯(lián)一個大電阻，電路如圖所示。 (2)接a時改裝成量程為1 mA的電流表，有IgRg＝(I－Ig)R1，解得R1＝100 Ω，接b時改裝成量程為3 V的電壓表，有U＝IgRg＋I(xiàn)R2，解得R2＝2 910 Ω。 [答案]　(1)見解析圖　(2)100　2 910 (1)本題要先將表頭與R1并聯(lián)改裝成電流表，再將改裝好的電流表與R2串聯(lián)改裝成電壓表。 (2)無論改裝成電流表還是電壓表，達(dá)到量程時通過表頭的最大電流Ig是相同的。