第八章 專題強化九

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1、第八章專題強化九 專題強化九電學實驗基礎 一、螺旋測微器的使用 1?構造：如圖1所示，B為固定刻度，E為可動 刻度. 2?原理：測微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺 紋的螺距為0.5 mm，即旋鈕D每旋轉一周，F 前進或后退0.5 mm，而可動刻度E上的刻度為 50等份，每轉動一小格,F前進或后退0.01 mm， 即螺旋測微器的精確度為0.01 mm?讀數時估讀 到毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分 尺. 3?讀數：測量值(mm)=固定刻度數(mm)(注意半 毫米刻度線是否 露岀)+可動刻度數(估讀一 位)X 0.01(mm). 如圖2所示，固定刻度示數為2.0 m

2、m，半毫米刻 度線未露出，而從可動刻度上讀的示數為15.0, ■=J 【后的讀數為：2.0 mm+15.0X0.01 mm=2.150 mm. 二、游標卡尺 1?構造：主尺、游標尺（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所示） 圖3 2?用途：測量厚度、長度、深度、內徑、外徑. l=j |==| 3?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

3、的，其規(guī)格見下表: 刻度格 數 份度） 刻度總 長度 每小格與 1 mm的 差值 精確度 （可精確 到） 10 9 mm 丨 0.1 mm 20 19 mm■-0.05 mm 0.1 mm 0.05 mm 50 49 mm■-0.02 mm—0.02 mm 表示從游標尺上讀出與主尺上某一刻度線對齊 的游標的格數，則記錄結果表示為(x+KX精確 度)mm? 三、常用電表的讀數 對于電壓表和電流表的讀數問題，首先要弄清電 表量程，即指針指到最大刻度時電表允許通過的 ■=J 【大電壓或電流，然后根據表盤總的刻度數確定 精確

4、度，按照指針的實際位置進行讀數即可. (1)0?3 V的電壓表和0?3 A的電流表的讀數方 法相同，此量程下的精確度分別是0.1 V和0.1 A, 看清楚指針的實際位置，讀到小數點后面兩位. ⑵對于0?15 V量程的電壓表，精確度是05 V, 在讀數時只要求讀到小數點后面一位,即讀到0.1 ⑶對于0-0.6 A量程的電流表，精確度是002 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” ，即讀到最小刻度的一半0.01 A. 命題點一 常用儀器的使用與讀數 1?游標卡尺和螺旋測微器的讀數 游標卡尺的讀數應注意以下幾點 (1)看清精確度 例如(圖4)

5、圖4 易錯成 11 mm+4X0.1 mm=11.40 mm 正確的應為11.4 mm,游標卡尺不需要估讀，后 面不能隨意加零或去零； 例如(圖5) 圖5 易錯成 10 mm+12X0.05 mm=10.6 mm,正確 的應為10.60 mm. (2)主尺上的單位應為厘米 主尺上標識的1、2、3等數字通常是指厘米，讀 數時應將毫米和厘米分清，游標卡尺主尺上的最 小刻度是1 mm. 例如(圖6) 易錯成 5 mm+4X0.05 mm=5.20 mm 正確的應為 50 mm+4X0.05 mm=50.20 mm. (3)區(qū)分零刻度與標尺最前端 例如(圖7) 圖7 易錯

6、成 13 mm+10X0.05 mm=13.50 mm 正確讀數為 14 mm+10X0.05 mm=14.50 mm. 例1 (2019 ?福建理綜?19(1))某同學測定一金屬 桿的長度和直徑，示數如圖8甲、乙所示，則該 金屬桿的長度和直徑分別為 cm和 mm. 圖8 答案 60.10 4.20 解析 刻度尺的分度值為1 mm，要估讀到0.1 mm. 游標卡尺讀數為 4 mm + 10X0.02 mm = 4?20 mm. 例2某同學用如圖9甲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(fā)出 件字母符號）?正確操作后，

7、螺旋測微器的示數如 聲音為止，撥動 使F固定后讀數（填儀器部 圖乙所示，貝卩小球的直徑是 mm. 圖9 答案 D H G 6.700 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 6.5 mm + 20.0 X 0.01 mm = 6.700 mm. 變式1 (2019?海南單科?Il)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的直徑 和高度，測量結果如圖10(a)和⑹所示?該工件的 直徑為 cm，高度為 mm.

8、 圖10 答案 1.220 6.860 mm 1 解析 游標卡尺讀數為d=12 mm + 4X20 =12.20 mm = 1.220 cm 螺旋測微器的讀數為h = 6.5 mm + 36.0X0.01 mm = 6.860 mm 變式2 ⑴如圖11甲所示的三把游標卡尺，它 們的游標尺從上至下分別為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)使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數如圖 乙所示，則金屬絲的直徑是 mm. 圖11 答案(1)17.7 23.85 3.18 (2)2.150 解析 ⑴最上面

9、圖讀數：整毫米是17 ,不足1 毫米數是7X0.1 mm = 0.7 mm，最后結果是17 mm + 0.7 mm = 17.7 mm?中間 讀數：整毫米是 23，不足 1 毫米數是 17 X 0.05 mm = 0.85 mm.最 后結果是23 mm + 0.85 mm = 23.85 mm.最下面 讀數整毫米是3不足1毫米數是9X0.02 mm = 0.18 mm?最后結果是 3 mm + 0.18 mm = 3.18 mm. 定刻度示數為2.0 mm，不足半毫米的從可 動刻度上讀，其示數為15?0 ,最后的讀數么0 mm +15.0 X 0.01 mm

10、 = 2.150 mm. 2?電壓表、電流表和變阻箱的讀數 例3 ⑴如圖12甲所示的電表使用0.6 A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3 A量程時， 對應刻度盤中每一小格代表 A，圖中表 針示數為 A. 圖12 ⑵如圖乙所示的電表使用較小量程時，每小格表 示 V，圖中表針的示數為 V. 若使用的是較大量程，則這時表盤刻度每小格表 示 V,圖中表針示數 V. 答案(1)0.02 0.44 0.1 2.20 (2)0.1 1.70 0.5 8.5 解析 ⑴使用0.6 A量程時，刻度盤上的每一小 格為0.02 A，表針示數為0.44

11、 A ；當使用3 A量 程時，每一小'格為0.1 A，表針示數為2.20 A. (2)電壓表使用3 V量程時，每小格表示0.1 V , 表針示數為1.70 V ；使用15 V量程時，每小格表 示0.5 V,表針示數為8.5 V. 例4旋鈕式電阻箱如圖13所示，電流從接線 柱A流入，從B流出，則接入電路的電阻 為 Q，今欲將接入電路的電阻改為2 087 Q，最簡單的操作方法是 ?若用兩個這樣的電阻箱, 即可得到的電阻值范圍為 圖13 答案 1 987 將“X1 k”旋鈕調到2，再將 “X100”旋鈕調到0 0?19 998 Q 解析 電阻為1 987 Q,最簡單的操作

12、方法是將 “X1 k”旋鈕調到2，再將 “X100”旋鈕調到 0?每個電阻箱的最大阻值是9 999 Q，用這樣的兩 個電阻箱串聯可得到的最大電阻是2X9 999 Q = 19 998 Q?故用兩個這樣的電阻箱，可得到的電阻 值范圍為0?19 998 Q? ［變式3如圖14甲是學生實驗用的有兩個量程 的電流表刻度盤，當用“ + ”和“一0?6”兩接線 柱時，能測的最大電流是 A,對應刻度 盤上每一小格代表 A；圖中表針示數為 A;當使用電流表的“ + ”和“一3”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. 圖14 圖乙為學生實驗用的有兩個量程的電

13、壓表刻度 盤?當使用較小量程時，測量電壓最大值不得超過 V,每小格表示 V,圖中指針示數為 V；若使用的是較大量程，則表盤刻度每小格表 示 V,圖中指針示數為 V. 答案 0.60 0.02 0.34 0.1 1.70 3.00 0.1 2.20 0.5 11.0 解析結合電流表和電壓表所選量程，首先應正 確讀出相應的分度值，然后根據表針所指位置和 其讀數方法可得結果. 命題點二關于電阻的測量 1?電壓表和電流表的內、外接法 (1)兩種接法比較 內接法 外接法 電路 圖 __?— r?i 誤差 原因 電流表分壓 U =U + 測 x UA

14、 電壓表分流 I =I +IV 測 x V 電阻 測量 值 U R = 測= 測I 測 R +RA>R x A x 測量值大于 真實值 U R = 測= 測廠 測 R RV x V RRA

15、時，用電流表內接法. ③ 實驗試探法：按圖15所示接好電路，讓連接 電壓表的導線P先后與a、b處接觸一下，如果 電壓表的示數有較大的變化，而電流表的示數變 化不大，則可采用電流表外接法；如果電流表的 示數有較大的變化，而電壓表的示數變化不大， 則可采用電流表內接法. 圖15 例5用內阻為3 000 Q的電壓表和內阻為10 Q 的電流表測電阻，在圖16甲、乙兩種情況下， 電壓表的示數都是60 V，電流表的示數都是0.2 A，則坷的測量值為 Q，真實值是 Q，R2的測量值為 Q，真實值是 圖16 答案 300 290 300 333.3 2?滑動變阻器兩種連接方式 (1

16、)滑動變阻器兩種接法的對比 限流接法 分壓接 法 對比說明 電路 圖 n P* M—— 串、并聯關 系不同 負載 R上 RE R+R0 WUWE 0WUW E 分壓電路 調節(jié)范圍 r電壓 調節(jié) 范圍 ^載 R上 電流 調節(jié) E R+Ro 0WIW： 分壓電路 調節(jié)范圍 ■W合 S前 觸頭 位置 都是為保 護電路元 件 ⑵滑動變阻器必須接成分壓電路的幾種情況: ① 要求電壓表能從零開始讀數; ② 當待測電阻Rx R（滑動變阻器的最大阻值） 時； ③ 若采用限流式接法，電路中的最小電流仍超過 電路中電表、電阻

17、的允許電流. （3）滑動變阻器的最大阻值和用電器的阻值差不 多且要求電壓不從零開始變化，通常情況下，由 于限流式結構簡單、耗能少，優(yōu)先使用限流式. 例6測定小燈泡“6 V W”的伏安特性曲線， 要求實驗中燈泡兩端的電壓從零開始連續(xù)可調. 供選擇的器材有：電壓表V］（量程6 V，內阻20 kU），電流表A］（量程3 A，內阻0.2 Q）,電流表 A2（量程0.6 A,內阻1 Q）,變阻器坷（0?100 Q, 0.5 A）,變阻器R2（0?20 U, 2 A）,學生電源E（6? 8 V）、開關及導線若干?選擇出符合實驗要求的實 驗器材并設計出實驗電路. 答案見解析 解析 不管是從題中

18、要求燈泡兩端電壓必須從 零開始連續(xù)可調的角度考慮，還是從為了最終能 較準確畫出伏安特性曲線必須多測幾組I、U數 據的角度考慮，限流電路都難以滿足要求，因此 必須采用分壓電路，實驗電路如圖所示.器材包 括：電壓表t、電流表a2、變阻器r2、 電源、開關及導線? I變式4用伏安法測一個電阻Rx的阻值，提供器 材有：待測電阻R （約5 kft）、電壓表（0?3 V, X 內阻100 kft）、微安表（0?50OpA,內阻100 Q）、 變阻器（0?20也）、穩(wěn)壓電源（輸出電壓15 V）?試 設計出實驗電路. 答案見解析圖 解析 若接成限流電路，電路中最小電流：I込 E 15 =

19、= A = 0.6X10-3 A = 600 pA, R （5 + 20）X103 阻器接成分壓電路，Rx> RR，電流表采用內 接法,如圖所示. 拓展點1用“半偏法”測電阻 利用電流表半偏測 的內阻 1?實驗原理(如圖17)： 17 2?實驗步驟： ⑴坷調至阻值最大，閉合S一調R］的阻值使示 數達滿偏值. (2) 保持 R1阻值不變，閉合S2 ,調R2使示數達 滿偏值一半，同時記錄R2的值. 2 (3) Rg測嗎 3?誤差分析： 閉合S2后R2與R的并聯值R 并ig, 而此時的示數為”所以IR2>2lg,所以R2

20、 g 只有當Ri》Rg(Ri》R2)時，Rg測~Rg? 說明：叫》Rg、匕呱為選器材提供依據，即 R1應選阻值大的電阻；在安全范圍內電源應選電 動勢大的. 例7某同學在進行擴大電流表量程的實驗時， 需要知道電流表的滿偏電流和內阻?他設計了一 個用標準電流表G］來校對待測電流表G2的滿偏 電流和測定G2內阻的電路，如圖18所示?已知 G］的量程略大于G2的量程，圖中R1為滑動變阻 器，R2為電阻箱?該同學順利完成了這個實驗. 圖18 ⑴實驗過程包含以下步驟，其合理的順序依次為 （填步驟的字母代號）; A?合上開關S2 B?分別將R和R2的阻值調至最大 C?記下R2的最終

21、讀數 D?反復調節(jié)R1和R2的阻值，使G1的示數仍為 人，使g2的指針偏轉到滿刻度的一半，此時r2 的最終讀數為r E?合上開關S1 F?調節(jié)R]使G2的指針偏轉到滿刻度，此時G] 的示數為珀，記下此時G1的示數 (2) 僅從實驗設計原理上看，用上述方法得到的 G2內阻的測量值與真實值相比 (選填 “偏大”“偏小”或“相等”); (3) 若要將G2的量程擴大為I，并結合前述實驗過 程中測量的結果，寫出須在G2上并聯的分流電 阻R的表達式，R = ? 分 分 答案(l)BEFADC⑵相等(3)爲 解析 ⑴實驗首先要保證務G2不被燒壞，應 先將 R、r2的阻值調至最

22、大?實驗中應保持合上 S2與斷開S2兩種情況下G1的示數I1為G2的滿偏 電流IG2，當合上s2時，g2示數為，此時 流過r2的電流也為!，得 r2=rG2.S上所述可知 步驟為BEFADC?(2)這種方法測量的G2的內阻與 2 真實值相等?⑶擴大g2量程時原理如圖所示，有 (I-I,)R 分 ，解得 R 分=g ? 拓展點2用“替代法”測電阻 1?實驗原理(如圖19)： 19 2?實驗步驟: S先與2接，記錄的示數，再與1接，調R值 使示數與原值相等，則R二R? x 3?說明 對的要求，只要有刻度且不超過■程即可，與 指針是否超3無關，因為電流表示數不參與

23、運算 例8電學實驗中經常需要測量電阻的阻值: （1）測電阻的方法有很多種，現在有一只標“ 220 V 40 W”的燈泡，它正常工作時的電阻為 Q?若用多用電表歐姆擋來測量這只燈泡的電阻， 則測出的電阻值就 （選填“大于”“等 于”或“小于”）燈泡正常工作時的電阻值. （2）用下列器材設計一個實驗，測量該燈泡正常工 作時的電阻值? A.220 V交流電源 B?單刀雙擲開關一只 C?電阻箱一只（0?999?9 Q,額定電流0.5 A） D?固定電阻一只（0.5 kft,額定電流0.3 A） E.交流電流表一只（0?0?3 A） 請在方框內畫出電路原理圖. 答案（1）1

24、210小于⑵見解析圖 解析⑴正常工作時電壓為額定電壓，故有P= 紡所以R =歲=1 210 Q；燈泡在正常工作時發(fā) 熱，燈絲電阻率增大，電阻增大，因而用歐姆擋 測量時阻值應小、于正常工作時的電阻值. ⑵應用替代法?因電阻箱的最大阻值小于燈泡正 7| 常工作時的電阻值，故應串聯一固定電阻，電路 原理圖如圖. 命題點三實驗器材的選取與實物圖連接 1?電學實驗儀器的選擇 選擇電學實驗器材主要是選擇電表、滑動變阻 器、電源等，一般要考慮四方面因素： (1) 安全因素：通過電源、電阻和電表的電流不能 超過其允許的最大電流. (2) 誤差因素：選用電表量程應考慮盡可能減小測

25、量值的相對誤差，電壓表、電流表在使用時，其 1 指針應偏轉到滿偏刻度的1以上；使用歐姆表時 應選用指針盡可能在中間刻度附近的倍率擋位. (3) 便于操作：選用滑動變阻器時應考慮對外供電 電壓的變化范圍既能滿足實驗要求，又便于調節(jié). 在調節(jié)滑動變阻器時，應使其大部分電阻線都被 用到. (4) 實驗實際：除以上三個因素外，還應注重實驗 實際，如所用的電源與打點計時器的匹配問題等. 2?實物圖連接的注意事項 (1) 畫線連接各元件，一般先從電源正極開始，按 照電路原理圖依次到開關，再到滑動變阻器，按 順序以單線連接方式將主電路中串聯的元件依 次串聯起來；其次將要并聯的元件再并聯到電路

26、 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) 要注意電表的量程和正、負接線柱，要使電流 從電表的正接線柱流入，從負接線柱流出. 例9某物理實驗小組利用實驗室提供的器材測 定電壓表v1的內阻，可選用的器材如下: A?待測電壓表V］：量程3 V，內阻約3 kft B?電壓表V2：量程15 V，內阻約20 kft C?電流表A：量程3 A，內阻約0.1 Q D?定值電阻R0： 9.0 kft E?滑動變阻器R1： 0?200 Q F滑動變阻器R2： 0?2 kH G?電源E：電動勢約為12 V,內阻忽略不計 H?開關、導線若干 (1)為了準確測

27、量電壓表V1的內阻，兩位同學根 據上述實驗器材分別設計了如圖20甲和乙兩個 測量電路,你認為 (選填“甲”或“乙”) 更合理，并在實物圖丙中用筆畫線代替導線將電 路圖補充完整. 圖20 (2)該實驗中滑動變阻器應該選用 (選填 “Ri”或鶴”)? ⑶用已知量R0和J V2的示數U、U2來表示 電壓表V1的內阻：RV1= ? U R 答案⑴乙如圖所示(2)R1 (3)U ￡U 2 1 解析(1)甲圖中，因為電壓表V2的內阻與R0阻 值相當，通過電壓表V2的電流不能忽略"故用通 過R0的電流作為通過V1的電流，誤差較大，故 用乙電路較合理，電路連接如圖所示. ⑵實驗中

28、滑動變阻器要用分壓接法，故應選取阻 值較小的R1. (3)根據歐姆定律可知: Rv1 = 嗎=律冬? U2_U1 U2_U1 ^RT 變式5為了測量一電阻的阻值R’，現有以下器 材：蓄電池E,電流表A,電壓表V,滑動變阻 器R,電阻箱Rp,開關S］、S2,導線若干?某活 動小組設計了如圖21甲所示的電路. 實驗的主要步驟如下：a?閉合片，斷開S2,調節(jié) R和RP，使電流表和電壓表示數合適，記下兩表 示數分別為珀、U1； b?閉合S2,保持RP阻值不變，記下電流表和電壓 表示數分別為I2、U2 圖21 （1） 按電路圖在實物圖乙上連線； （2） 寫出被測電阻阻值的表達式：Rx = x （用兩電表的讀數表示）； ⑶電流表、電壓表都不是理想電表，則被測電阻 的測量值 （選填“大于”“小于”或 “等于”）真實值. 答案（1）見解析圖 (2) U1I2-U2I1 ⑶等于 解析⑴實物連線圖如圖所示. ⑵第一次測量，由歐姆定律知，測量的電阻為電 .SKbss ?■ 具stf超tt8*?2piK出tf^gltfslla晨 IKKHsr 界品?swatts禺展整