2024屆一輪復習新人教版 小專題(十二)　電學實驗必備基礎 課件（57張）

小專題(十二)電學實驗必備基礎提升關鍵能力突破考點考點一基本儀器的使用及讀數(shù)1.游標卡尺的原理和讀數(shù)(1)原理:利用主尺的分度值與游標尺的分度值的差值制成。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的長度少1mm。(2)讀數(shù):若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù),K表示從游標尺上讀出的與主尺上某一刻線對齊的游標尺上的格數(shù),則記錄結果表達為(x+K×精確度)mm,對于游標卡尺,無論哪種規(guī)格,讀數(shù)(x+K×精確度)mm中的K值均不需要向后估讀一位。2.螺旋測微器的原理和讀數(shù)(1)原理:測微螺桿與固定刻度之間的精密螺紋的螺距為0.5mm,即旋鈕每旋轉一周,測微螺桿前進或后退0.5mm,而可動刻度上的刻度為50等份,每轉動一小格,測微螺桿前進或后退0.01mm,即螺旋測微器的精確度為0.01mm。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)=固定刻度讀數(shù)(注意半毫米刻線是否露出)+可動刻度讀數(shù)(估讀一位)。3.常用電表的讀數(shù)對于電壓表和電流表的讀數(shù)問題,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,按照指針的實際位置進行讀數(shù)即可。(1)0～3V的電壓表和0～3A的電流表讀數(shù)方法相同,此量程下的最小分度是0.1V或0.1A,看清楚指針的實際位置,讀到小數(shù)點后面兩位,即估讀到最小分度的下一位。(2)對于0～15V量程的電壓表,最小分度是0.5V,在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面一位,即估讀到最小分度的本位。(3)對于0～0.6A量程的電流表,精確度是0.02A,在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面兩位,即估讀到最小分度的本位。[例1][游標卡尺、螺旋測微器的讀數(shù)](1)如圖甲、乙、丙所示的三把游標卡尺,它們的游標尺自左向右分別為10分度、20分度、50分度,它們的讀數(shù)依次為

mm、

mm、

mm。

解析:(1)圖甲讀數(shù),整毫米是17mm,不足1毫米數(shù)是6×0.1mm=0.6mm,最后結果是17mm+0.6mm=17.6mm。圖乙讀數(shù),整毫米是23mm,不足1毫米數(shù)是5×0.05mm=0.25mm,最后結果是23mm+0.25mm=23.25mm。圖丙讀數(shù),整毫米是3mm,不足1毫米數(shù)是10×0.02mm=0.20mm,最后結果是3mm+0.20mm=3.20mm。答案:(1)17.6

23.25

3.20(2)某同學用如圖丁所示的螺旋測微器測量小球的直徑時,他應先轉動

使F靠近小球,再轉動

使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(shù)(均填儀器部件字母符號)。正確操作后,螺旋測微器的示數(shù)如圖戊所示,則小球的直徑是

mm。

解析:(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(fā)出聲音為止,撥動鎖緊裝置G使F固定后讀數(shù)。讀數(shù)為6.5mm+20.0×0.01mm=6.700mm。答案:(2)D

H

G

6.700[例2][電壓表、電流表的讀數(shù)](1)圖甲使用0～0.6A量程時,對應刻度盤上每一小格代表

A,圖中示數(shù)是

A;當使用0～3A量程時,對應刻度盤上每一小格代表

A,圖中示數(shù)為

A。

解析:(1)使用0～0.6A量程時,刻度盤上的每小格為0.02A,示數(shù)為0.44A;當使用0～3A量程時,每小格為0.1A,示數(shù)為2.20A。答案:(1)0.02

0.44

0.1

2.20

(2)圖乙使用較小量程時,每小格表示

V,圖中的示數(shù)為

V。若使用的是較大量程,則這時表盤刻度每小格表示

V,圖中示數(shù)為

V。

解析:(2)電壓表使用0～3V量程時,每小格表示0.1V,示數(shù)為1.70V;使用0～15V量程時,每小格為0.5V,示數(shù)為8.5V。答案:(2)0.1

1.70

0.5

8.5(1)游標卡尺的讀數(shù)要“三看”。①第一看精確度。如圖甲所示,易錯讀成11mm+3.0×0.1mm=11.30mm,正確讀數(shù)為11.3mm,游標卡尺不需估讀,后面不能隨意加零,也不能隨意去零。②第二看游標尺上的0刻度線位置,區(qū)分零刻度與標尺最前端。如圖乙所示,易錯讀成13mm+10×0.05mm=13.50mm,正確讀數(shù)為14mm+10×0.05mm=14.50mm。③第三看游標尺的哪條(第K條)刻度線與主尺上的刻度線對齊。(2)螺旋測微器的讀數(shù)三注意。①半毫米刻度線是否漏出。②一定要估讀一位。③如果以mm為單位記錄讀數(shù),小數(shù)點后一定是三位數(shù)字,如6.700mm、0.324mm等?？键c二測量電路與控制電路的選擇1.電流表的內、外接法2.滑動變阻器兩種連接方式的對比3.滑動變阻器兩種接法的選擇滑動變阻器的最大阻值和用電器的阻值差不多且不要求電壓從零開始變化,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?；瑒幼冏杵鞅仨毥映煞謮弘娐返膸追N情況:(1)“測不全”:要求電壓表能從零開始讀數(shù)時,限流式接法無法獲得需要的數(shù)據(jù)。(2)“限不住”:若采用限流式接法,電路中的最小電流仍超過電路中電表、電阻允許的最大電流。(3)“調不準”:當待測電阻R?R0(滑動變阻器的最大阻值)時,限流式接法起不到調節(jié)電路電壓、電流作用。[例3][電流表內、外接法的選擇](2023·河南安陽檢測)某同學測量一金屬絲的電阻率。(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑。為防止讀數(shù)時測微螺桿發(fā)生轉動,讀數(shù)前應先旋緊圖甲中的部件

(選填“A”“B”“C”或“D”),從圖中的示數(shù)可讀出金屬絲的直徑為

mm。

解析:(1)為防止讀數(shù)時測微螺桿發(fā)生轉動,讀數(shù)前應先旋緊鎖緊裝置B。由題圖甲可知,金屬絲的直徑為D=0.01mm×41.0=0.410mm。答案:(1)B

0.410

[例3][電流表內、外接法的選擇](2023·河南安陽檢測)某同學測量一金屬絲的電阻率。(2)用圖乙所示電路測量金屬絲的電阻,實驗室提供的實驗器材有:A.待測金屬絲Rx(阻值約5Ω)B.直流電源(電動勢4V)C.電流表(0～0.6A)D.電壓表(0～3V)E.滑動變阻器(0～10Ω,允許通過的最大電流1A)F.滑動變阻器(0～100Ω,允許通過的最大電流0.3A)G.開關、導線若干實驗中,滑動變阻器應選用

。(填器材的序號)

解析:(2)由電路圖可知,滑動變阻器采用了分壓式接法,所以應該選擇阻值較小的滑動變阻器,即選E。答案:(2)E[例3][電流表內、外接法的選擇](2023·河南安陽檢測)某同學測量一金屬絲的電阻率。(3)正確連接電路后,閉合開關S,將滑動變阻器的滑片P滑至合適位置.將開關K擲到1,電壓表、電流表的讀數(shù)分別為1.70V、0.34A;將K擲到2,電壓表、電流表的讀數(shù)分別為1.75V、0.32A,則應采用電流表

(選填“內”或“外”)接法。

解析:(3)由題意可知,通過試觸法可判斷,電壓表分流明顯,故電流表應該內接。答案:(3)內[例3][電流表內、外接法的選擇](2023·河南安陽檢測)某同學測量一金屬絲的電阻率。(4)測得金屬絲接入電路部分的長度L和金屬絲直徑的平均值D。選擇了正確的電流表接法后,測得多組電壓表示數(shù)U和對應電流表的示數(shù)I,通過描點作出的U-I圖像為一條過原點的傾斜直線,其斜率為k,則金屬絲的電阻率ρ=

。

[例4][滑動變阻器兩種接法的選擇]為測量“12V

5W”的小燈泡在不同電壓下的功率,給定了以下器材:電源(12V,內阻不計)電流表(量程0～0.6A、0～3A,內阻約為0.2Ω)電壓表(量程0～3V、0～15V,內阻約為15kΩ)滑動變阻器(0～20Ω,允許最大電流1A)開關一個,導線若干實驗要求加在小燈泡兩端的電壓可從零開始調節(jié)。(1)如圖所示的四個電路圖中你認為最合適的是

。

答案:(1)A[例4][滑動變阻器兩種接法的選擇]為測量“12V

5W”的小燈泡在不同電壓下的功率,給定了以下器材:電源(12V,內阻不計)電流表(量程0～0.6A、0～3A,內阻約為0.2Ω)電壓表(量程0～3V、0～15V,內阻約為15kΩ)滑動變阻器(0～20Ω,允許最大電流1A)開關一個,導線若干實驗要求加在小燈泡兩端的電壓可從零開始調節(jié)。(2)在本實驗中,電流表的量程可選

。

答案:(2)0～0.6A考點三電表改裝電表的兩種改裝的比較[例5][電壓表改裝](2022·河北石家莊檢測)某實驗小組欲將量程為0～3mA的電流表G1改裝為量程為0～3V的電壓表。實驗器材如下:A.待測電流表G1(內阻約為100Ω)B.標準電壓表V(滿偏電流為6mA)C.滑動變阻器R1(最大阻值為30kΩ)D.滑動變阻器R2(最大阻值為5kΩ)E.電阻箱R(阻值范圍為0～9999.9Ω)F.電源1(電動勢15V左右)G.電源2(電動勢4.5V左右)H.導線、開關(1)實驗小組根據(jù)如圖甲所示的電路測電流表G1的內阻,為了使電表內阻的測量結果盡可能準確,實驗時電源應該選擇

(填儀器前面的字母符號),滑動變阻器應該選擇

(填儀器前面的字母符號),連接好電路后他們完成了下面的實驗內容:

①將滑動變阻器調至最大,閉合S1;②調節(jié)滑動變阻器,使電流表G1滿偏;③再閉合S2,保持滑動變阻器R不變,調節(jié)電阻箱R,電流表G1指針的位置如圖乙所示,此時電阻箱R的示數(shù)為54.5Ω?？芍娏鞅鞧1內阻的測量值為

。

解析:(1)題圖甲所示電路為恒流法測電阻,當S2閉合時電路中的電流一定會有所增大,要測量結果準確就要減小電流的變化,需要滑動變阻器的接入阻值足夠大,因此滑動變阻器要選擇R1,所以填C,此時電源的電動勢也要適當大些,所以電源要選擇電源1,所以填F。當電流表G1指針的位置如題圖乙所示時,流過電流表的電流I1=1mA,若電路中的總電流不變,此時流過電阻箱的電流I2=2mA,由并聯(lián)關系有I1Rg=I2R,解得Rg=109Ω。答案:(1)F

C

109Ω[例5][電壓表改裝](2022·河北石家莊檢測)某實驗小組欲將量程為0～3mA的電流表G1改裝為量程為0～3V的電壓表。實驗器材如下:A.待測電流表G1(內阻約為100Ω)B.標準電壓表V(滿偏電流為6mA)C.滑動變阻器R1(最大阻值為30kΩ)D.滑動變阻器R2(最大阻值為5kΩ)E.電阻箱R(阻值范圍為0～9999.9Ω)F.電源1(電動勢15V左右)G.電源2(電動勢4.5V左右)H.導線、開關(2)為了將電流表G1改裝成量程為0～3V的電壓表,實驗小組將電阻箱的接入阻值調為

,并與電流表

(選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)。

解析:(2)將電流表G1改裝成量程為0～3V的電壓表需要將電阻箱與電流表串聯(lián),并且滿足U0=Ig(Rg+R),解得R=891Ω。答案:(2)891Ω串聯(lián)[例5][電壓表改裝](2022·河北石家莊檢測)某實驗小組欲將量程為0～3mA的電流表G1改裝為量程為0～3V的電壓表。實驗器材如下:A.待測電流表G1(內阻約為100Ω)B.標準電壓表V(滿偏電流為6mA)C.滑動變阻器R1(最大阻值為30kΩ)D.滑動變阻器R2(最大阻值為5kΩ)E.電阻箱R(阻值范圍為0～9999.9Ω)F.電源1(電動勢15V左右)G.電源2(電動勢4.5V左右)H.導線、開關(3)在對改裝后的表進行校準的過程中發(fā)現(xiàn)改裝表的示數(shù)總小于標準表的示數(shù),出現(xiàn)這一偏差的原因是

。

解析:(3)由于用恒流半偏法測電阻時,在閉合S2后總電流會有所增大,所以此時流過電阻箱的電流I2>2mA,所以Rg真>109Ω,故測得的電流表的內阻偏小,所以改裝后電壓表示數(shù)小于標準表的示數(shù)。答案:(3)電流表內阻的測量值偏小[例6][電流表改裝](2019·全國Ⅰ卷,23)某同學要將一量程為250μA的微安表改裝為量程為20mA的電流表。該同學測得微安表內阻為1200Ω,經計算后將一阻值為R的電阻與該微安表連接,進行改裝。然后利用一標準毫安表,根據(jù)圖a所示電路對改裝后的電表進行檢測(虛線框內是改裝后的電表)。(1)根據(jù)圖a和題給條件,將圖b中的實物連線。解析:(1)電表改裝時,微安表應與定值電阻R并聯(lián)接入虛線框內,實物電路連接如圖所示。答案:(1)圖見解析[例6][電流表改裝](2019·全國Ⅰ卷,23)某同學要將一量程為250μA的微安表改裝為量程為20mA的電流表。該同學測得微安表內阻為1200Ω,經計算后將一阻值為R的電阻與該微安表連接,進行改裝。然后利用一標準毫安表,根據(jù)圖a所示電路對改裝后的電表進行檢測(虛線框內是改裝后的電表)。(2)當標準毫安表的示數(shù)為16.0mA時,微安表的指針位置如圖c所示,由此可以推測出所改裝的電表量程不是預期值,而是

。(填正確答案標號)

A.18mA B.21mAC.25mA D.28mA答案:(2)C[例6][電流表改裝](2019·全國Ⅰ卷,23)某同學要將一量程為250μA的微安表改裝為量程為20mA的電流表。該同學測得微安表內阻為1200Ω,經計算后將一阻值為R的電阻與該微安表連接,進行改裝。然后利用一標準毫安表,根據(jù)圖a所示電路對改裝后的電表進行檢測(虛線框內是改裝后的電表)。(3)產生上述問題的原因可能是

。(多選,填正確答案標號)

A.微安表內阻測量錯誤,實際內阻大于1200ΩB.微安表內阻測量錯誤,實際內阻小于1200ΩC.R值計算錯誤,接入的電阻偏小D.R值計算錯誤,接入的電阻偏大答案:(3)AC[例6][電流表改裝](2019·全國Ⅰ卷,23)某同學要將一量程為250μA的微安表改裝為量程為20mA的電流表。該同學測得微安表內阻為1200Ω,經計算后將一阻值為R的電阻與該微安表連接,進行改裝。然后利用一標準毫安表,根據(jù)圖a所示電路對改裝后的電表進行檢測(虛線框內是改裝后的電表)。(4)要達到預期目的,無論測得的內阻值是否正確,都不必重新測量,只需要將阻值為R的電阻換為一個阻值為kR的電阻即可,其中k=

。

[例7][歐姆表改裝](2022·山西太原模擬)某同學根據(jù)圖甲所示的歐姆表原理圖,利用微安表(滿偏電流為300μA、內阻為100Ω)、滑動變阻器R(最大值為10kΩ)和一節(jié)干電池,將微安表改裝成歐姆表。(1)將兩表筆短接,調節(jié)R使微安表指針指在“

μA”處。

解析:(1)兩表筆短接調零時,應使表的指針指在微安表的電流滿偏位置,即指針指在300μA處。答案:(1)300[例7][歐姆表改裝](2022·山西太原模擬)某同學根據(jù)圖甲所示的歐姆表原理圖,利用微安表(滿偏電流為300μA、內阻為100Ω)、滑動變阻器R(最大值為10kΩ)和一節(jié)干電池,將微安表改裝成歐姆表。(2)當兩表筆之間接入阻值為2.4kΩ的定值電阻時,微安表指針指在如圖乙所示位置,則其讀數(shù)為

μA,電池的電動勢為

V,歐姆表的內阻為

kΩ。

答案:(2)

200

1.44

4.8[例7][歐姆表改裝](2022·山西太原模擬)某同學根據(jù)圖甲所示的歐姆表原理圖,利用微安表(滿偏電流為300μA、內阻為100Ω)、滑動變阻器R(最大值為10kΩ)和一節(jié)干電池,將微安表改裝成歐姆表。(3)將微安表上的μA處標明“Ω”,“300”位置處標明“0”,“100”位置處標明“

”,并在其他位置標明相應的電阻刻度值,這樣就把微安表改裝成了歐姆表。

答案:(3)9600[例7][歐姆表改裝](2022·山西太原模擬)某同學根據(jù)圖甲所示的歐姆表原理圖,利用微安表(滿偏電流為300μA、內阻為100Ω)、滑動變阻器R(最大值為10kΩ)和一節(jié)干電池,將微安表改裝成歐姆表。(4)經過一段時間之后,電池的電動勢降低,內阻增大,則重新歐姆調零之后,測得的電阻阻值將

(選填“偏大”“不變”或“偏小”)。

答案:(4)偏大考點四電學實驗的儀器選擇及實物連線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,一般要考慮幾方面因素。(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。(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。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(lián)的元件依次串聯(lián)起來,再將要并聯(lián)的元件并聯(lián)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。(4)滑動變阻器的接法:限流法,導線分別連接到上、下接線柱上(一上一下兩個接線柱);分壓法,導線分別連接到上邊一個接線柱和下邊兩個接線柱上(一上兩下,三個接線柱)。3.儀器選擇的技巧(1)巧用電阻或電表阻值的信息。①電阻的阻值信息(一般在括號里面給出)?！暗扔凇?一般可以用于電表改裝或精確計算?！凹s為”:用于估算。②電表的阻值信息。“等于”:a.用于改裝大量程電表;b.電流表可作電壓表或電壓表可作電流表使用;c.除了測量電壓(電流)外,電表的阻值可用于準確計算待測電阻、支路的電流或電壓。“約為”:用于估算。(2)電流表、電壓表量程的選擇。①根據(jù)U-I(I-U)圖像中坐標值或表格中數(shù)值范圍。②根據(jù)待測電阻的額定值(P、U、I)綜合計算,確定電流表或電壓表量程。(3)滑動變阻器的選擇。①分壓法選阻值小,額定電流大的,不超過滑動變阻器額定電流的情況下阻值越小越好。②限流法中選最大阻值為待測電阻2～3倍的滑動變阻器。③給定額定電流,一般實際流過電流不能超過額定電流。由此可知,若題干提供的滑動變阻器唯一,可由滑動變阻器的總阻值確定分壓法或限流法;若題目通過其他線索確定了分壓接法或限流接法,則只需確定滑動變阻器。[例8][實驗儀器的選擇](2022·廣西柳州模擬)發(fā)光二極管具有耗能少、體積小、亮度高等優(yōu)點,現(xiàn)已逐步取代傳統(tǒng)光源。某同學研究某發(fā)光二極管的伏安特性。經正確實驗操作后,繪制的I-U圖像如圖乙所示,下列為實驗備選器材:A.電壓表V1(量程0～3V,內阻約20kΩ)B.電壓表V2(量程0～15V,內阻約100kΩ)C.電流表A1(量程0～50mA,內阻約40Ω)D.電流表A2(量程0～6A,內阻約2Ω)E.滑動變阻器R1(0～10Ω,額定電流2A)F.滑動變阻器R2(0～1000Ω,額定電流0.1A)G.電源E(電動勢6V,內阻不計)H.開關S,導線若干(1)實驗時,電壓表應選用

,電流表選用

,滑動變阻器選用

(填選項字母)。

答案:(1)A

C

E解析:(1)由I-U圖像可知,其電壓在0～3V的范圍內變化,應選電壓表V1,應選A;電流在0～30mA的范圍內變化,故選電流表A1,故選C;電流從零開始變化,則滑動變阻器應采用分壓式接法,為方便調節(jié),滑動變阻器應選R1,故選E。[例8][實驗儀器的選擇](2022·廣西柳州模擬)發(fā)光二極管具有耗能少、體積小、亮度高等優(yōu)點,現(xiàn)已逐步取代傳統(tǒng)光源。某同學研究某發(fā)光二極管的伏安特性。經正確實驗操作后,繪制的I-U圖像如圖乙所示,下列為