電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)

第3講電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)考點(diǎn)突破夯基固本·講練提升考點(diǎn)一基本儀器的使用1.游標(biāo)卡尺(1)構(gòu)造:主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個(gè)內(nèi)、外測(cè)量爪)、游標(biāo)尺上還有一個(gè)深度尺(如圖所示).(2)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(gè)小等分刻度,它的刻度部分的總長(zhǎng)度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1mm.常見(jiàn)的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10格的、20格的、50格的,其讀數(shù)見(jiàn)下表:刻度格數(shù)(分度)刻度總長(zhǎng)度每小格與1mm的差值精確度(可準(zhǔn)確到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm(3)讀數(shù):若用x表示從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度線(xiàn)對(duì)齊的游標(biāo)的格數(shù),則記錄結(jié)果表示為(x+K×精確度)mm.需要注意的是,不管是哪種卡尺,K值均不需要向后估讀一位.2.螺旋測(cè)微器(1)構(gòu)造:如圖,S為固定刻度,H為可動(dòng)刻度.(2)原理:可動(dòng)刻度H上的刻度為50等份,則螺旋測(cè)微器的精確度為0.01mm.(3)讀數(shù)①測(cè)量時(shí)被測(cè)物體長(zhǎng)度的半毫米數(shù)由固定刻度讀出,不足半毫米部分由可動(dòng)刻度讀出.②測(cè)量值(mm)=固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線(xiàn)是否露出)+可動(dòng)刻度數(shù)(估讀一位)×0.01(mm).③如圖所示,固定刻度示數(shù)為2.0mm,不足半毫米,而從可動(dòng)刻度上讀的示數(shù)為15.0,最后的讀數(shù)為2.0mm+15.0×0.01mm=2.150mm.3.電壓表、電流表的使用及讀數(shù)【典例1】(1)如圖(甲)所示的三把游標(biāo)卡尺,它們的游標(biāo)尺從上至下分別為9mm長(zhǎng)10等分、19mm長(zhǎng)20等分、49mm長(zhǎng)50等分,它們的讀數(shù)依次為

mm,

mm,

mm.

解析:(1)最左面圖讀數(shù):整毫米是17,不足1毫米數(shù)是7×0.1mm=0.7mm,最后結(jié)果是17mm+0.7mm=17.7mm.中間圖讀數(shù):整毫米是23,不足1毫米數(shù)是17×0.05mm=0.85mm,最后結(jié)果是23mm+0.85mm=23.85mm.最右面圖讀數(shù):整毫米是3,不足1毫米數(shù)是9×0.02mm=0.18mm,最后結(jié)果是3mm+0.18mm=3.18mm.答案:(1)17.723.853.18(2)使用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑,示數(shù)如圖(乙)所示,則金屬絲的直徑是

mm.

解析:(2)固定刻度示數(shù)為2.0mm,不足半毫米的從可動(dòng)刻度上讀,其示數(shù)為15.0,最后的讀數(shù)為2.00mm+15.0×0.01mm=2.150mm.答案:(2)2.150(3)①如圖(丙)所示的電表使用0.6A量程時(shí),對(duì)應(yīng)刻度盤(pán)上每一小格代表

A,圖中表針示數(shù)為

A;當(dāng)使用3A量程時(shí),對(duì)應(yīng)刻度盤(pán)中每一小格代表

A,圖中表針示數(shù)為

A.

②如圖(丁)所示的電表使用較小量程時(shí),每小格表示

V,圖中表針的示數(shù)為

V.若使用的是較大量程,則這時(shí)表盤(pán)刻度每小格表示

V,圖中表針示數(shù)為

V.

解析:(3)①使用0.6A量程時(shí),刻度盤(pán)上的每一小格為0.02A,表針示數(shù)為0.44A;當(dāng)使用3A量程時(shí),每一小格為0.1A,表針示數(shù)為2.20A.答案:(3)①0.02

0.44

0.1

2.20

②電壓表使用3V量程時(shí),每小格表示0.1V,表針示數(shù)為1.70V;使用15V量程時(shí),每小格表示0.5V,表針示數(shù)為8.5V.②0.1

1.70

0.5

8.5(4)旋鈕式電阻箱如圖(戊)所示,電流從接線(xiàn)柱A流入,從B流出,則接入電路的電阻為

Ω.今欲將接入電路的電阻改為2087Ω,最簡(jiǎn)單的操作方法是

.若用兩個(gè)這樣的電阻箱,可得到的電阻值范圍為

.

解析:(4)電阻為1987Ω,最簡(jiǎn)單的操作方法是將“×1k”旋鈕調(diào)到2,再將“×100”旋鈕調(diào)到零,每個(gè)電阻箱的最大阻值是9999Ω,用這樣的兩個(gè)電阻箱串聯(lián)可達(dá)到的最大電阻是2×9999Ω=19998Ω.故用兩個(gè)這樣的電阻箱,可得到的電阻值范圍為0～19998Ω.答案:(4)1987將“×1k”旋鈕調(diào)到2,再將“×100”旋鈕調(diào)到零0～19998Ω【跟蹤訓(xùn)練】(2018·黑龍江哈師大附中期末)某同學(xué)用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器分別測(cè)量一圓柱體工件的直徑和厚度,測(cè)量結(jié)果如圖A和B所示,該工件的直徑為

cm,厚度為

mm.

解析:游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為10cm,游標(biāo)尺上第16個(gè)刻度和主尺上某一刻度對(duì)齊,所以游標(biāo)讀數(shù)為16×0.05mm=0.80mm,所以最終讀數(shù)為100mm+0.80mm=100.80mm=10.080cm.螺旋測(cè)微器的固定刻度為10.5mm,可動(dòng)刻度為34.2×0.01mm=0.342mm,所以最終讀數(shù)為10.5mm+0.342mm=10.842mm.答案:10.080

10.842考點(diǎn)二電表的內(nèi)接與外接1.電流表內(nèi)、外接法的比較內(nèi)接法外接法電路圖誤差原因電流表分壓U測(cè)=Ux+UA電壓表分流I測(cè)=Ix+IV2.兩種電路的選擇方法(1)阻值比較法:先將待測(cè)電阻的估計(jì)值與電壓表、電流表內(nèi)阻進(jìn)行比較,若Rx較小,宜采用電流表外接法;若Rx較大,宜采用電流表內(nèi)接法.(3)試觸法:如圖所示,將電壓表分別接在a,c和b,c兩點(diǎn)間時(shí),若電流表示數(shù)變化較大,說(shuō)明電壓表分流較大,應(yīng)選用電流表內(nèi)接法;若電壓表示數(shù)變化較大,則選用電流表外接法.【典例2】(多選)如圖所示,(甲)、(乙)兩圖分別為測(cè)燈泡電阻R的電路圖,下述說(shuō)法正確的是(

)A.(甲)圖的接法叫電流表內(nèi)接法,(乙)圖的接法叫電流表的外接法B.(甲)圖中R測(cè)<R真,(乙)圖中R測(cè)>R真C.(甲)圖中誤差由電壓表分流引起,為了減小誤差,就使R?RV,故此法測(cè)較小電阻好D.(乙)圖中誤差由電流表分壓引起,為了減小誤差,應(yīng)使R?RA,故此法測(cè)較大電阻好BCD【跟蹤訓(xùn)練】

分別用如圖所示的(甲)、(乙)兩種電路測(cè)量同一未知電阻的阻值,圖(甲)兩表的示數(shù)分別為3V,4mA;圖(乙)兩表的示數(shù)分別為4V,3.8mA,則待測(cè)電阻Rx的真實(shí)值為(

)A.略小于1kΩ B.略小于750ΩC.略大于1kΩ D.略大于750ΩD考點(diǎn)三滑動(dòng)變阻器的兩種接法方式內(nèi)容限流接法分壓接法對(duì)比說(shuō)明兩種接法電路圖(忽略電源內(nèi)阻)串、并聯(lián)關(guān)系不同2.滑動(dòng)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(kāi)始讀數(shù);(2)當(dāng)待測(cè)電阻Rx?R(滑動(dòng)變阻器的最大阻值)時(shí);(3)若采用限流式接法,電路中的最小電流仍超過(guò)電路中電表、電阻的允許電流.3.當(dāng)待測(cè)電阻Rx與滑動(dòng)變阻器的最大阻值R差不多,或R比Rx稍大時(shí),滑動(dòng)變阻器接成限流式.【典例3】(2018·廣東清遠(yuǎn)模擬)在“描繪小電珠伏安特性曲線(xiàn)”的實(shí)驗(yàn)中,被測(cè)小電珠的規(guī)格為“4V

2W”.實(shí)驗(yàn)室只有以下可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材:電壓表V1(量程6V,內(nèi)阻約20kΩ)電壓表V2(量程3V,內(nèi)阻約10kΩ)電流表A(量程0.6A,內(nèi)阻約1Ω)變阻器R1(0～10Ω,1.0A)變阻器R2(0～200Ω,0.6A)電源E(6V)開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線(xiàn)若干(1)實(shí)驗(yàn)中要求測(cè)定小電珠在0.4～4.0V的范圍內(nèi),不同電壓U時(shí)流經(jīng)它的電流值為I,作出伏安特性曲線(xiàn).為了順利完成實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)電路中應(yīng)采用

(選填“分壓”或“限流”)法供電,變阻器選用

(填字母代號(hào),下同),電壓表選用

.

解析:(1)實(shí)驗(yàn)要測(cè)定小電珠的電壓范圍為0.4～4.0V,應(yīng)采用限流法供電,滑動(dòng)變阻器選用阻值范圍較大的R2,電壓表選用V1.答案:(1)限流R2

V1(2)請(qǐng)將圖中實(shí)物連接成實(shí)驗(yàn)所需的電路,并使變阻器接入電路的阻值有比較恰當(dāng)?shù)闹?解析:(2)滑動(dòng)變阻器采用限流式接法,滑動(dòng)變阻器的滑片位于右端,保證接入電路的電阻最大,實(shí)物連線(xiàn)如圖所示.答案:(2)見(jiàn)解析圖反思總結(jié)兩種接法的選擇(1)選擇不同接法的原則(2)下列情況下滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法①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.②題設(shè)條件中的滑動(dòng)變阻器的最大阻值遠(yuǎn)小于被測(cè)電阻或電路中串聯(lián)的其他電阻的阻值.③題設(shè)要求回路中某部分電路兩端的電壓從零開(kāi)始連續(xù)變化.(3)兩種電路均可使用的情況下,應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法,因?yàn)橄蘖魇浇臃娐泛?jiǎn)單、耗能低.【跟蹤訓(xùn)練】(2018·河南新鄉(xiāng)一模)在探究小燈泡的伏安特性實(shí)驗(yàn)中,所用器材有:燈泡L、量程恰當(dāng)?shù)碾娏鞅鞟和電壓表V、直流電源E、滑動(dòng)變阻器R、開(kāi)關(guān)S等,要求燈泡兩端電壓從0開(kāi)始變化.(1)實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用

接法(選填“分壓”或“限流”).答案:(1)分壓(2)某同學(xué)已連接如圖所示的電路,在連接最后一根導(dǎo)線(xiàn)的c端到直流電源正極之前,請(qǐng)指出其中僅有的2個(gè)不當(dāng)之處,并說(shuō)明如何改正.①

.②

.答案:(2)①開(kāi)關(guān)S不應(yīng)閉合,應(yīng)處于斷開(kāi)狀態(tài)②滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭P位置不當(dāng),應(yīng)將其置于b端考點(diǎn)四電路的故障分析1.故障特點(diǎn)(1)斷路特點(diǎn):表現(xiàn)為電路中的兩點(diǎn)間電壓不為零而電流為零,并且這兩點(diǎn)與電源的連接部分沒(méi)有斷點(diǎn).(2)短路特點(diǎn):用電器或電阻發(fā)生短路,表現(xiàn)為有電流通過(guò)電路但其兩端電壓為零.2.檢查方法(1)電壓表檢測(cè):如果電壓表示數(shù)為零,則說(shuō)明可能在并聯(lián)路段之外有斷路,或并聯(lián)路段短路.(2)歐姆表檢測(cè):當(dāng)測(cè)量值很大時(shí),表示該處是斷路,當(dāng)測(cè)量值很小或?yàn)榱銜r(shí),表示該處是短路.在運(yùn)用歐姆表檢測(cè)時(shí),電路一定要切斷電源.(3)電流表檢測(cè):當(dāng)電路中接有電源時(shí),可用電流表測(cè)量各部分電路上的電流,通過(guò)對(duì)電流值的分析,可以確定故障的位置.在運(yùn)用電流表檢測(cè)時(shí),要注意電流表的極性和量程.(4)假設(shè)法:將整個(gè)電路劃分為若干部分,然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生某種故障,運(yùn)用閉合電路或部分電路的歐姆定律進(jìn)行推理.【典例4】(2019·四川樂(lè)山調(diào)考)某同學(xué)用圖示的電路測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn),連好電路后閉合開(kāi)關(guān),由a端向b端調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的滑片,發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)為零,電壓表的示數(shù)逐漸增大,則電路的可能故障為(

)A.小燈泡短路 B.小燈泡斷路C.電流表斷路 D.滑動(dòng)變阻器斷路B解析:若小燈泡短路,電壓表也被短路,示數(shù)應(yīng)為零,與題不符,故A錯(cuò)誤;若小燈泡斷路,電壓表與電流表組成串聯(lián)電路,由于電壓表內(nèi)阻很大,電流表示數(shù)為零,電壓表直接測(cè)量滑片與a端間的電壓,在滑片從a端向b端移動(dòng)時(shí),電壓表的示數(shù)將增大,與題相符,故B正確;若電流表斷路,電壓表中無(wú)電流,示數(shù)為零,與題不符,故C錯(cuò)誤;若滑動(dòng)變阻器滑片左半部分?jǐn)嗦?則電流表示數(shù)不為零,若滑動(dòng)變阻器滑片右半部分?jǐn)嗦?則兩個(gè)電表示數(shù)都為零,與題不符,故D錯(cuò)誤