適用于新高考新教材廣西專版2025屆高考物理一輪總復習第9章電路實驗11電學實驗基次件

實驗11電學實驗基礎(chǔ)第九章強基礎(chǔ)增分策略一、螺旋測微器的使用1.構(gòu)造:如圖所示,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0.5mm,即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周,F前進或后退0.5mm,而可動刻度E上的刻度為50等份,每轉(zhuǎn)動一小格,F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。3.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)。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、游標卡尺的使用1.構(gòu)造:主尺,游標尺(主尺和游標尺上各有一個內(nèi)、外測量爪),游標尺上還有一個深度尺(如圖所示)。2.用途:測量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑。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1mm。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個的,其讀數(shù)見下表:刻度格數(shù)(分度)刻度總長度每小格與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表示從游標尺上讀出與主尺上某一刻度線對齊的游標的格數(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,按照指針的實際位置進行讀數(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,看清楚指針的實際位置,讀到小數(shù)點后面兩位。(2)對于0~15V量程的電壓表,精確度是0.5V,在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面一位,這時要求“格估讀”。(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,這時要求“半格估讀”。四、實驗器材的選擇1.選擇實驗器材的原則(1)可行性原則要能根據(jù)實驗要求和客觀條件選用合適的儀器,使實驗切實可行,能達到預期目標,例如當要求測量一個電阻的阻值時,就要根據(jù)要求的測量精度、實驗室條件和已有的理論知識,確定是采用歐姆表還是伏安法或者電橋法等。當確定采用伏安法測量時,還要根據(jù)電阻的規(guī)格(額定功率)選擇電壓表、電流表。(2)準確性原則

滿足要求即可根據(jù)實驗的需要,選用精度合適的測量工具,但是對某個實驗來講,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“測定金屬絲電阻率”的實驗中,為保證測量結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)合適,測金屬絲的直徑要用螺旋測微器,而測金屬絲的長度用毫米刻度尺即可,伏安法測電阻用一般的電表即可滿足實驗要求。(3)操作性原則實驗時條件方便、便于操作,如滑動變阻器的選擇,既要考慮它的額定電流,又要考慮它的阻值范圍,在兩者都能滿足實驗要求的情況下,還有考慮阻值大小在實驗操作中是否調(diào)節(jié)便利。2.選擇實驗器材的一般步驟(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,確定實驗電路和實驗器材。增素能精準突破考點一常用儀器的使用與讀數(shù)對于基本儀器,正確讀數(shù)必須做到以下三點:(1)要注意量程。(2)要弄清所選量程對應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。典例1.(1)如圖所示的三把游標卡尺,它們的游標尺從上至下分別為9mm長10等分、19mm長20等分、49mm長50等分,它們的讀數(shù)依次為

mm,

mm,

mm。

(2)讀出下面各螺旋測微器的讀數(shù),甲

mm,乙

mm,丙

mm。甲乙丙答案

(1)17.7

23.85

3.18

(2)4.039

1.100

3.515解析

(1)題圖最上面游標卡尺主尺讀數(shù)為17

mm,游標尺讀數(shù)為7×0.1

mm=0.7

mm,最后結(jié)果是17

mm+0.7

mm=17.7

mm;題圖中間游標卡尺主尺讀數(shù)為23

mm,游標尺讀數(shù)為17×0.05

mm=0.85

mm,最后結(jié)果是23

mm+0.85

mm=23.85

mm;題圖最下面游標卡尺主尺讀數(shù)為3

mm,游標尺讀數(shù)為9×0.02

mm=0.18

mm,最后結(jié)果是3

mm+0.18

mm=3.18

mm。(2)甲:(4+3.9×0.01)

mm=4.039

mm;乙:(1+10.0×0.01)

mm=1.100

mm;丙:(3+0.5+1.5×0.01)

mm=3.515

mm。典例2.(1)如圖甲所示的電表使用0~0.6A量程時,對應刻度盤上每一小格代表

A,圖中表針示數(shù)為

A;當使用3A量程時,對應刻度盤中每一小格代表

A,圖中表針示數(shù)為

A。

(2)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(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,圖中表針示數(shù)為

V。

(3)旋鈕式電阻箱如圖丙所示,電流從接線柱A流入,從B流出,則接入電路的電阻為

Ω。現(xiàn)欲將接入電路的電阻改為2087Ω,最簡單的操作方法是

。

若用兩個這樣的電阻箱,則可得到的電阻值范圍為

。

答案

(1)0.02

0.44

0.1

2.20(2)0.1

1.70

0.5

8.5(3)1987

將“×1k”擋旋鈕調(diào)到2,再將“×100”擋旋鈕調(diào)到0

0~19998Ω解析

(1)電流表使用0~0.6

A量程時,刻度盤上的每一小格為0.02

A,表針示數(shù)為0.44

A;當使用0~3

A量程時,每一小格為0.1

A,表針示數(shù)為2.20

A。(2)電壓表使用0~3

V量程時,每小格表示0.1

V,表針示數(shù)為1.70

V;使用0~15

V量程時,每小格表示0.5

V,表針示數(shù)為8.5

V。(3)電阻為1

987

Ω。最簡單的操作方法是先將“×1

k”擋旋鈕調(diào)到2,再將“×100”擋旋鈕調(diào)到0。每個電阻箱的最大阻值是9

999

Ω,用這樣的兩個電阻箱串聯(lián)可得到的最大電阻是2×9

999

Ω=19

998

Ω,故用兩個這樣的電阻箱,可得到的電阻范圍為0~19

998

Ω?？键c二測量電路和控制電路的接法1.測量電路的接法——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:先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內(nèi)阻進行比較,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——滑動變阻器的限流式、分壓式接法(1)滑動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(diào)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(diào)節(jié)電路電壓、電流作用。典例3.(2022江西景德鎮(zhèn)期末)在金屬絲電阻率的測量的實驗中:(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,其中一次測量的示數(shù)如圖甲所示,則該次金屬絲直徑的測量值d=

mm。

(2)用伏安法測量金屬絲的電阻Rx(阻值約為5Ω),實驗中除開關(guān)、若干導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);滑動變阻器R(0~20Ω);電源E(電動勢為3.0V,內(nèi)阻不計)。為了調(diào)節(jié)方便,測量準確,實驗中電流表應選

,電壓表應選

。

(3)根據(jù)所選用的實驗器材,應選用圖

(選填“乙”或“丙”)進行實驗。(4)若通過測量可知,金屬絲接入電路的長度為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,金屬絲直徑的測量值d=0+0.382

mm=0.382

mm。(2)電源電動勢為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);測量金屬絲的電阻阻值約為5

Ω,因此電流表應選電流表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,與待測金屬絲的電阻相差較小,因此應選用電流表外接法,即應選用電路圖乙進行實驗。考題點睛

考點考向點睛測量電路與控制電路的接法規(guī)律:在電阻測量的過程中,要根據(jù)實驗中給出的器材恰當?shù)剡x取電流表的接法及滑動變阻器的接法方法:根據(jù)臨界值計算法確定電流表接法典例4.(2023內(nèi)蒙古包頭模擬)物理興趣小組利用伏安法測量一個阻值較小的定值電阻Rx的阻值,可用器材有:電壓表(量程為15V,內(nèi)阻約為5000Ω),電流表(量程為0.6A,內(nèi)阻為5Ω),電源E(電動勢為12V,內(nèi)阻不計),滑動變阻器R最大阻值為10Ω,定值電阻R0阻值為15Ω,開關(guān)S,導線若干。(R0、Rx、R、電流表、電壓表、電源、開關(guān)等儀器均無斷路和短路,導線無斷路)(1)將圖甲所示的器材符號連線,畫出實驗電路的原理圖。要求電流表和電壓表的示數(shù)從零開始變化。(2)連接電路后,閉合開關(guān),逐漸移動滑片,發(fā)現(xiàn)電流表始終沒有示數(shù),電壓表示數(shù)逐漸增大最終接近電源電壓。則出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是

。(3)該電路中R0的作用是

。

(4)測出多組數(shù)據(jù),作出I-U圖像,如圖乙所示。則Rx阻值為

Ω。

答案

(1)見解析圖(2)R0與Rx之間接線處斷路(Rx與電流表之間接線處斷路等其他答案均可,說儀器斷路或者短路均不對)(3)①保護電路

②增大電壓表讀數(shù)范圍,降低讀數(shù)誤差(能描繪出保護電路意思和方便讀數(shù)即可)(4)4解析

(1)因待測電阻Rx的電阻和電流表的內(nèi)阻都較小,為保護電路,應將定值電阻R0與它們串聯(lián),又要求電流表和電壓表的示數(shù)從零開始變化,故滑動變阻器采用分壓式接法,由于電流表的內(nèi)阻已知,故電流表采用內(nèi)接法,故實驗電路的原理圖如圖所示。(2)出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是R0與Rx之間接線處斷路。(3)由(1)分析可知該電路中R0的作用是:①保護電路;②增大電壓表讀數(shù)范圍,降低讀數(shù)誤差。練思維遷移運用1.用游標卡尺測量某一零件的內(nèi)徑時,應選用圖中的

(選填“A”“B”或“C”)部位來測量。正確操作后,讀取讀數(shù)前,為防止游標尺滑動,應轉(zhuǎn)動圖中的

(選填“D”或“E”)旋鈕。

答案

A

D解析

用游標卡尺測量某一零件的內(nèi)徑時應使用內(nèi)爪,故應選用圖中的A部位來測量;正確操作后,讀取讀數(shù)前,為防止游標尺滑動,應轉(zhuǎn)動緊固旋鈕固定,即圖中的D旋鈕。2.在練習使用游標卡尺和螺旋測微器的實驗中,測量一枚1元硬幣的直徑和厚度。(1)用游標卡尺測量其直徑,如圖甲所示,直徑是

mm。

(2)用螺旋測微器測量其厚度,如圖乙所示,厚度是

mm。

答案

(1)25.00

(2)1.850解析

(1)用游標卡尺測量其直徑是25

mm+0.05

mm×0=25.00

mm。(2)用螺旋測微器測量其厚度是1.5

mm+0.01

mm×35.0=1.850

mm。3.(1)一同學用一游標尺上標有20等分刻度的游標卡尺測一物體的長度。測得的結(jié)果如圖甲所示,則該物體的長度L=

mm。

(2)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,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分度的游標卡尺精確度為0.05

mm,則物體的長度為L=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,每小格表示0.5

V,讀數(shù)為10.7

V。(4)接0~0.6

A量程時,每小格表示0.02

A,讀數(shù)為0.16

A。4.(2023山東臨沂第一中學模擬)某物理興趣小組利用伏安法測量一個阻值較小的定值電阻Rx的阻值,電路如圖甲所示。已知電源電壓為6V,R0=10Ω,滑動變阻器規(guī)格為“50Ω

0.6A”。(1)請用筆畫線代替導線,將圖甲中的電路連接完整,要求滑片向右移動連入電路中的阻值變小,導線不能交叉。甲(2)實驗時,閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表示數(shù)都為0,現(xiàn)用一根導線在圖甲中先后連接接線柱A與B、C與H時,電流表和電壓表示數(shù)仍為0,連接接線柱H與G時,電流表和電壓表指針有明顯偏轉(zhuǎn),則電路的故障是

。

(3)排除故障后,閉合開關(guān)調(diào)節(jié)滑片,利用電壓表和電流表測出了多組實驗數(shù)據(jù),并作出了電壓表與電流表示數(shù)的關(guān)系圖像,如圖乙所示,則Rx阻值為

Ω。

(4)調(diào)節(jié)滑動變阻器,當電壓表的示數(shù)為3V時,Rx消耗的電功率是

W。

(5)電路中串聯(lián)R0的作用是

(選填正確答案前的字母)。

A.增大串聯(lián)電阻,增大分壓,電壓表易于讀數(shù)B.增大串聯(lián)電阻,增大分流,電流表易于讀數(shù)乙答案

(1)見解析圖

(2)開關(guān)斷路(或開關(guān)接觸不良)

(3)2

(4)0.125

(5)A解析

(1)滑動變阻器的接線柱要“一上一下”串聯(lián)接入電路,要求滑片向右移動連入電路中的阻值變小,則應接接線柱F,連接電路如圖所示。(2)連接電路后,閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0,說明電路發(fā)生了斷路,電壓表示數(shù)為0,說明與電壓表并聯(lián)以外的電路斷路。用一根導線在題圖甲中先后連接接線柱A與B、C與H時,電流表和電壓表示數(shù)仍為0,說明R0、Rx和滑動變阻器都沒有故障,連接接線柱H與G時,電流表和電壓表指針有明顯偏轉(zhuǎn),則說明開關(guān)斷路或開關(guān)接觸不良。故Rx阻值為Rx=R總-R0=12

Ω-10

Ω=2

Ω。

(4)由題圖乙可知,當R0和Rx阻值一定時,電流表示數(shù)與電壓表示數(shù)成正比,所以當電壓表的示數(shù)為3

V時,通過Rx的電流為0.25

A,所以Rx消耗的電功率為P=I'2Rx=0.252×2

W=0.125

W。(5)為了增大串聯(lián)電阻,增大分壓,使電壓表易于讀數(shù),所以在該電路中串聯(lián)R0,故A正確,B錯誤。5.(