適用于新高考新教材廣西專版2024屆高考物理一輪總復(fù)習(xí)第9章電路實(shí)驗(yàn)11電學(xué)實(shí)驗(yàn)基次件

實(shí)驗(yàn)11電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)第九章內(nèi)容索引010203強(qiáng)基礎(chǔ)增分策略增素能精準(zhǔn)突破練思維遷移運(yùn)用強(qiáng)基礎(chǔ)增分策略一、螺旋測(cè)微器的使用1.構(gòu)造:如圖所示,B為固定刻度,E為可動(dòng)刻度。2.原理:測(cè)微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5mm,即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周,F前進(jìn)或后退0.5mm,而可動(dòng)刻度E上的刻度為50等份,每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格,F前進(jìn)或后退0.01mm,即螺旋測(cè)微器的精確度為0.01mm。讀數(shù)時(shí)估讀到毫米的千分位上,因此,螺旋測(cè)微器又叫千分尺。3.讀數(shù):測(cè)量值(mm)=固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)+可動(dòng)刻度數(shù)(估讀一位)×0.01(mm)。如圖所示,固定刻度示數(shù)為2.0mm,半毫米刻度線未露出,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。二、游標(biāo)卡尺的使用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.用途:測(cè)量厚度、長(zhǎng)度、深度、內(nèi)徑、外徑。3.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。常見的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10個(gè)的、20個(gè)的、50個(gè)的,其讀數(shù)見下表:刻度格數(shù)(分度)刻度總長(zhǎng)度每小格與1

mm的差值精確度(可精確到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm4.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。三、常用電表的讀數(shù)對(duì)于電壓表和電流表的讀數(shù)問題,首先要弄清電表量程,即電表兩接線柱間允許加的最大電壓或電表允許通過的最大電流,然后根據(jù)表盤總的刻度數(shù)確定精確度,按照指針的實(shí)際位置進(jìn)行讀數(shù)。(1)0~3V的電壓表和0~3A的電流表的讀數(shù)方法相同,此量程下的精確度分別是0.1V和0.1A,看清楚指針的實(shí)際位置,讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位。(2)對(duì)于0~15V量程的電壓表,精確度是0.5V,在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面一位,這時(shí)要求“格估讀”。(3)對(duì)于0~0.6A量程的電流表,精確度是0.02A,在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位,這時(shí)要求“半格估讀”。四、實(shí)驗(yàn)器材的選擇1.選擇實(shí)驗(yàn)器材的原則(1)可行性原則要能根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求和客觀條件選用合適的儀器,使實(shí)驗(yàn)切實(shí)可行,能達(dá)到預(yù)期目標(biāo),例如當(dāng)要求測(cè)量一個(gè)電阻的阻值時(shí),就要根據(jù)要求的測(cè)量精度、實(shí)驗(yàn)室條件和已有的理論知識(shí),確定是采用歐姆表還是伏安法或者電橋法等。當(dāng)確定采用伏安法測(cè)量時(shí),還要根據(jù)電阻的規(guī)格(額定功率)選擇電壓表、電流表。(2)準(zhǔn)確性原則

滿足要求即可根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要,選用精度合適的測(cè)量工具,但是對(duì)某個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)講,精確度夠用即可,并不是越高越好,如稱一噸煤,沒有必要用精密的天平去稱量。在“測(cè)定金屬絲電阻率”的實(shí)驗(yàn)中,為保證測(cè)量結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)合適,測(cè)金屬絲的直徑要用螺旋測(cè)微器,而測(cè)金屬絲的長(zhǎng)度用毫米刻度尺即可,伏安法測(cè)電阻用一般的電表即可滿足實(shí)驗(yàn)要求。(3)操作性原則實(shí)驗(yàn)時(shí)條件方便、便于操作,如滑動(dòng)變阻器的選擇,既要考慮它的額定電流,又要考慮它的阻值范圍,在兩者都能滿足實(shí)驗(yàn)要求的情況下,還有考慮阻值大小在實(shí)驗(yàn)操作中是否調(diào)節(jié)便利。2.選擇實(shí)驗(yàn)器材的一般步驟(1)首先選擇唯一性的器材;(2)粗畫電路圖(暫不接電流表和電壓表);(3)估算回路中電流和電壓的最大值,在電表的指針有較大幅度的偏轉(zhuǎn)但不超過其量程的情況下,結(jié)合已知器材的規(guī)格,確定實(shí)驗(yàn)電路和實(shí)驗(yàn)器材。易錯(cuò)辨析

(1)0.082cm有兩位有效數(shù)字。(

)(2)0.92cm與0.920cm含義是一樣的。(

)(3)多測(cè)幾次求平均值可減小系統(tǒng)誤差。(

)√××應(yīng)用提升1.如圖所示,螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為

mm;游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為

mm。

答案

6.120

50.90解析

螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為6

mm+0.01

mm×12.0=6.120

mm;游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為5

cm+0.05

mm×18=50.90

mm。2.要測(cè)繪一個(gè)標(biāo)有“3V

0.6W”的小燈泡的伏安特性曲線,燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3V,并便于操作。已選用的器材有:電池組(電動(dòng)勢(shì)為4.5V,內(nèi)阻約1Ω);電流表(量程為0~250mA,內(nèi)阻約5Ω);電壓表(量程為0~3V,內(nèi)阻約3kΩ);開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干。(1)實(shí)驗(yàn)中所用的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選下列中的

(填字母代號(hào))。

A.滑動(dòng)變阻器(最大阻值20Ω,額定電流1A)B.滑動(dòng)變阻器(最大阻值1750Ω,額定電流0.3A)(2)實(shí)驗(yàn)的電路圖應(yīng)選用下列的圖

(填字母代號(hào))。

(3)實(shí)驗(yàn)得到小燈泡的伏安特性曲線如圖所示,如果將這個(gè)小燈泡接到電動(dòng)勢(shì)為1.5V,內(nèi)阻為5Ω的電源兩端,小燈泡消耗的功率是

W。

答案

(1)A

(2)B

(3)0.1解析

(1)根據(jù)小燈泡標(biāo)示的額定值可以計(jì)算出小燈泡的額定電流

,兩個(gè)滑動(dòng)變阻器在此電流下都能保證安全,根據(jù)測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線的要求,小燈泡兩端的電壓需要從零開始調(diào)節(jié),故調(diào)節(jié)電路中滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法,為方便調(diào)節(jié)應(yīng)選用最大阻值小的滑動(dòng)變阻器,故選A。(2)額定電壓下小燈泡的阻值

,遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻,電流表內(nèi)阻較大,故電流表應(yīng)該采用外接法,所以電路應(yīng)采用分壓外接法,故選B。(3)在小燈泡的伏安特性曲線圖像中,根據(jù)E=U+Ir,作出電源的I-U圖像如圖所示,由圖像可知,由該電源對(duì)小燈泡供電的電流I=0.1

A,電壓U=1

V,故小燈泡消耗的功率為P=IU=0.1

W。增素能精準(zhǔn)突破考點(diǎn)一常用儀器的使用與讀數(shù)對(duì)于基本儀器,正確讀數(shù)必須做到以下三點(diǎn):(1)要注意量程。(2)要弄清所選量程對(duì)應(yīng)的每一大格和每一小格所表示的值。(3)要掌握基本儀器的讀數(shù)原則。最小刻度是“1”的儀器,要求讀到最小刻度后再往下估讀一位;最小刻度是“2”和“5”的儀器,只要求讀到最小刻度所在的這一位,不再往下估讀。考點(diǎn)二測(cè)量電路和控制電路的接法1.測(cè)量電路的接法——電流表的內(nèi)接法、外接法(1)電流表兩種接法的比較連接方法內(nèi)接法外接法適用條件RA?RxRV?Rx適用于測(cè)量大阻值電阻小阻值電阻(2)電流表兩種接法的選擇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。簡(jiǎn)單概括為“大內(nèi)偏大,小外偏小”。③試觸法:如圖所示,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,則采用電流表內(nèi)接法。2.控制電路的接法——滑動(dòng)變阻器的限流式、分壓式接法(1)滑動(dòng)變阻器兩種接法的比較(2)通常情況下,由于限流式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗能少,優(yōu)先使用限流式。但以下三種情況不能使用限流式接法:①“測(cè)不全”:要求電壓表能從零開始讀數(shù)時(shí),限流式接法無(wú)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(diào)不準(zhǔn)”:當(dāng)待測(cè)電阻R?R0(滑動(dòng)變阻器的最大阻值)時(shí),限流式接法起不到調(diào)節(jié)電路電壓、電流作用。典例.(2022江西景德鎮(zhèn)期末)在金屬絲電阻率的測(cè)量的實(shí)驗(yàn)中:(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑,其中一次測(cè)量的示數(shù)如圖甲所示,則該次金屬絲直徑的測(cè)量值d=

mm。

(2)用伏安法測(cè)量金屬絲的電阻Rx(阻值約為5Ω),實(shí)驗(yàn)中除開關(guān)、若干導(dǎo)線外還提供下列器材:電流表A1(量程0~0.6A,內(nèi)阻約0.1Ω);電流表A2(量程0~3A,內(nèi)阻約0.01Ω);電壓表V1(量程0~3V,內(nèi)阻約3kΩ);電壓表V2(量程0~15V,內(nèi)阻約20kΩ);滑動(dòng)變阻器R(0~20Ω);電源E(電動(dòng)勢(shì)為3.0V,內(nèi)阻不計(jì))。為了調(diào)節(jié)方便,測(cè)量準(zhǔn)確,實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選

,電壓表應(yīng)選

。

(3)根據(jù)所選用的實(shí)驗(yàn)器材,應(yīng)選用圖

(選填“乙”或“丙”)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(4)若通過測(cè)量可知,金屬絲接入電路的長(zhǎng)度為l,直徑為d,通過金屬絲的電流為I,金屬絲兩端的電壓為U,由此可計(jì)算得出金屬絲的電阻率ρ=

(用題目所給字母表示)。

答案

(1)0.382(2)A1

V1(3)乙解析

(1)螺旋測(cè)微器的分度值為0.01

mm,需要估讀到分度值的下一位,金屬絲直徑的測(cè)量值d=0+0.382

mm=0.382

mm。(2)電源電動(dòng)勢(shì)為3.0

V,因此電壓表選擇電壓表V1(量程0~3

V,內(nèi)阻約3

kΩ);測(cè)量金屬絲的電阻阻值約為5

Ω,因此電流表應(yīng)選電流表A1(量程0~0.6

A,內(nèi)阻約0.1

Ω)。(3)由于電流表內(nèi)阻約0.1

Ω,與待測(cè)金屬絲的電阻相差較小,因此應(yīng)選用電流表外接法,即應(yīng)選用電路圖乙進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。考題點(diǎn)睛

考點(diǎn)考向點(diǎn)睛測(cè)量電路與控制電路的接法規(guī)律:在電阻測(cè)量的過程中,要根據(jù)實(shí)驗(yàn)中給出的器材恰當(dāng)?shù)剡x取電流表的接法及滑動(dòng)變阻器的接法方法:根據(jù)臨界值計(jì)算法確定電流表接法練思維遷移運(yùn)用1.用游標(biāo)卡尺測(cè)量某一零件的內(nèi)徑時(shí),應(yīng)選用圖中的

(選填“A”“B”或“C”)部位來(lái)測(cè)量。正確操作后,讀取讀數(shù)前,為防止游標(biāo)尺滑動(dòng),應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)圖中的

(選填“D”或“E”)旋鈕。

答案

A

D解析

用游標(biāo)卡尺測(cè)量某一零件的內(nèi)徑時(shí)應(yīng)使用內(nèi)爪,故應(yīng)選用圖中的A部位來(lái)測(cè)量;正確操作后,讀取讀數(shù)前,為防止游標(biāo)尺滑動(dòng),應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)緊固旋鈕固定,即圖中的D旋鈕。2.在練習(xí)使用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的實(shí)驗(yàn)中,測(cè)量一枚1元硬幣的直徑和厚度。(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量其直徑,如圖甲所示,直徑是

mm。

(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量其厚度,如圖乙所示,厚度是

mm。

答案

(1)25.00

(2)1.850解析

(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量其直徑是25

mm+0.05

mm×0=25.00

mm。(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量其厚度是1.5

mm+0.01

mm×35.0=1.850

mm。3.(1)一同學(xué)用一游標(biāo)尺上標(biāo)有20等分刻度的游標(biāo)卡尺測(cè)一物體的長(zhǎng)度。測(cè)得的結(jié)果如圖甲所示,則該物體的長(zhǎng)度L=

mm。

(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑,從圖乙中讀出金屬絲的直徑為

mm。

(3)如圖丙所示,一電壓表接0~15V量程,讀數(shù)為

V。

(4)如圖丁所示,一電流表接0~0.6A量程,讀數(shù)為

A。

答案

(1)20.30

(2)0.520

(3)10.7(或10.8)

(4)0.16解析

(1)20分度的游標(biāo)卡尺精確度為0.05

mm,則物體的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=20

mm+6×0.05

mm=20.30

mm。(2)金屬絲的直徑為d=0.5

mm+2.0×0.01

mm=0.520

mm。(3)接0~15

V量程時(shí),每小格表示0.5

V,讀數(shù)為10.7

V。(4)接0~0.6

A量程時(shí),每小格表示0.02

A,讀數(shù)為0.16

A。4.(2021浙江卷改編)小李在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量一電阻Rx的阻值。因電表內(nèi)阻未知,用如圖甲所示的電路來(lái)判定電流表該內(nèi)接還是外接。正確連線后,合上開關(guān)S,將滑動(dòng)變阻器的滑片P移至合適位置。單刀雙擲開關(guān)K擲到1,電壓表的讀數(shù)U1=1.65V,電流表的示數(shù)如圖乙所示,其讀數(shù)I1=

A;將K擲到2,電壓表和電流表的讀數(shù)分別為U2=1.75V,I1=0.33A。由此可知應(yīng)采用電流表

(選填“內(nèi)”或“外”)接法。

答案

0.34

外5.(2022河南高三開學(xué)模擬)某實(shí)驗(yàn)小組利用下列器材盡量準(zhǔn)確地測(cè)量一個(gè)定值電阻的阻值Rx。電源E(電動(dòng)勢(shì)為3V,內(nèi)阻約為0.2Ω);電流表A(量程為25mA,內(nèi)阻RA=15Ω);電壓表V(量程為3V,內(nèi)阻約為3000Ω);滑動(dòng)變阻器R(最大阻值為15Ω,允許通過的最大電流為1.5A);開關(guān)S及導(dǎo)線若干。(1)一同學(xué)先把實(shí)驗(yàn)器材連接成如圖甲所示電路,然后閉合開關(guān)S,滑動(dòng)變阻器的滑片從一端滑到另一端,觀察到電流表的示數(shù)由約22mA增加到約25mA。另一同學(xué)提出電流變化范圍太小,不能獲得多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),這會(huì)使電阻的測(cè)量產(chǎn)生較大誤差。請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線,在圖甲電路連接的基礎(chǔ)上對(duì)實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行修改完善,并把電壓表連接在合理位置。(2)電路修改完善后,閉合開關(guān)S前,應(yīng)把滑動(dòng)變阻器的滑片移到滑動(dòng)變