2025年高考物理一輪總復(fù)習(xí)課件 第10章 專(zhuān)題強(qiáng)化12 電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)

第十章恒定電流專(zhuān)題強(qiáng)化十二電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破提能訓(xùn)練練案[48]核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破1基本儀器的使用和讀數(shù)(基礎(chǔ)考點(diǎn)·自主探究)一、游標(biāo)卡尺的構(gòu)造、原理及讀數(shù)1．構(gòu)造(如圖)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，尺身上還有一個(gè)緊固螺釘。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)小等份刻度，它的刻度部分的總長(zhǎng)度比主尺上的同樣多的小等份刻度少1mm。常見(jiàn)的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等份刻度有10個(gè)的、20個(gè)的、50個(gè)的，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)109mm0.1mm______________2019mm0.05mm________________5049mm0.02mm________________0.1mm0.05mm0.02mm3.讀數(shù)若用L0表示由主尺上讀出的整毫米數(shù)，x表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻線(xiàn)對(duì)齊的游標(biāo)的格數(shù)，則其讀數(shù)為L(zhǎng)＝L0＋kx，其中k為精確度。4．注意事項(xiàng)(1)主尺上的整毫米刻度為游標(biāo)尺零刻度線(xiàn)之前的整數(shù)部分，而不是游標(biāo)尺左棱之前的整數(shù)部分。(2)不管是10分度的游標(biāo)卡尺，還是20分度、50分度的游標(biāo)卡尺，在讀數(shù)時(shí)均不需要向后估讀一位。二、螺旋測(cè)微器的構(gòu)造、原理及讀數(shù)1．螺旋測(cè)微器的構(gòu)造如下圖所示是常用的螺旋測(cè)微器。它的測(cè)砧A和固定刻度S固定在尺架F上。旋鈕K、微調(diào)旋鈕K′和可動(dòng)刻度H、測(cè)微螺桿P連在一起，通過(guò)精密螺紋套在S上。2．螺旋測(cè)微器的原理測(cè)微螺桿P與固定刻度S之間的精密螺紋的螺距為0.5mm，即旋鈕K每旋轉(zhuǎn)一周，P前進(jìn)或后退0.5mm，而可動(dòng)刻度H上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格，P前進(jìn)或后退0.01mm。即螺旋測(cè)微器的精確度為_(kāi)_______________。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。0.01mm3．讀數(shù)測(cè)量時(shí)被測(cè)物體長(zhǎng)度的整數(shù)毫米數(shù)或半毫米數(shù)由固定刻度讀出，小數(shù)部分由可動(dòng)刻度讀出。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)。4．注意事項(xiàng)(1)讀數(shù)時(shí)，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度線(xiàn)是否已經(jīng)露出。(2)讀數(shù)時(shí)要準(zhǔn)確到0.01mm，估讀到0.001mm，即測(cè)量結(jié)果若用mm為單位，則讀數(shù)必須保留三位小數(shù)。三、電流表和電壓表的讀數(shù)原則1．若刻度盤(pán)上每一小格為：1,0.1,0.01…時(shí)，需估讀到最小刻度值的下一位。2．若刻度盤(pán)上每一小格為：0.2,0.02,0.5，0.05…時(shí)，只需讀到最小刻度值的位數(shù)。【跟蹤訓(xùn)練】

如圖所示的三把游標(biāo)卡尺，它們的游標(biāo)卡尺從上至下分別為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_(kāi)___________mm，______________mm，____________mm。17.723.853.18[解析]

題圖甲讀數(shù)：整毫米是17mm，不足1毫米數(shù)是7×0.1mm＝0.7mm，最后結(jié)果是17mm＋0.7mm＝17.7mm。題圖乙讀數(shù)：整毫米是23mm，不足1毫米數(shù)是17×0.05mm＝0.85mm，最后結(jié)果是23mm＋0.85mm＝23.85mm。題圖丙讀數(shù)：整毫米是3mm，不足1毫米數(shù)是9×0.02mm＝0.18mm，最后結(jié)果是3mm＋0.18mm＝3.18mm。

某同學(xué)用如圖甲所示的螺旋測(cè)微器測(cè)小球的直徑時(shí)，他應(yīng)先轉(zhuǎn)動(dòng)______到F靠近小球，再轉(zhuǎn)動(dòng)______到F夾住小球，直至聽(tīng)到棘輪發(fā)出聲音為止，撥動(dòng)______使F固定后讀數(shù)(填儀器部件字母符號(hào))。正確操作后，螺旋測(cè)微器的示數(shù)如圖乙所示，則小球的直徑是_________mm。DHG6.700[解析]

用螺旋測(cè)微器測(cè)小球直徑時(shí)，先轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕D使測(cè)微螺桿F靠近被測(cè)小球，再轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)旋鈕H使測(cè)微螺桿F夾住小球，直到棘輪發(fā)出聲音為止，撥動(dòng)止動(dòng)旋鈕G使F固定后讀數(shù)，讀數(shù)為6.5mm＋20.0×0.01mm＝6.700mm。(1)如圖甲所示的電表使用0.6A量程時(shí)，對(duì)應(yīng)刻度盤(pán)上每小格代表__________A，圖中電表示數(shù)為_(kāi)_________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，圖中電表示數(shù)為_(kāi)________A。0.020.440.12.20(2)如圖乙所示的電表使用較小量程時(shí)，每小格表示________V，圖中電表的示數(shù)為_(kāi)_________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，圖中電表示數(shù)為_(kāi)_______V。0.11.700.58.5[解析]

(1)使用0.6A量程時(shí)，刻度盤(pán)上的每一小格為0.02A，電表示數(shù)為0.44A；當(dāng)使用3A量程時(shí)，每一小格為0.1A，電表示數(shù)為2.20A。(2)電壓表使用3V量程時(shí)，每小格表示0.1V，電表示數(shù)為1.70V；使用15V量程時(shí)，每小格表示0.5V，電表示數(shù)為8.5V。

旋鈕式電阻箱如圖所示，電流從接線(xiàn)柱A流入，從B流出，則接入電路的電阻為_(kāi)_______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，即可得到的阻值范圍為_(kāi)_______________。1987將“×1k”旋鈕調(diào)到2，再將“×100”旋鈕調(diào)到0

0～19998Ω[解析]

接入電路的電阻為1987Ω，將電阻改為2087Ω，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0。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)可得到的最大電阻是2×9999Ω＝19998Ω。故用兩個(gè)這樣的電阻箱，可得到的阻值范圍為0～19998Ω。2測(cè)量電路與控制電路的選擇(能力考點(diǎn)·深度研析)1．電壓表和電流表的內(nèi)、外接法(1)兩種接法比較

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＋I(xiàn)V(2)兩種電路的選擇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。③實(shí)驗(yàn)試探法：按如圖所示接好電路，讓電壓表一根接線(xiàn)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，則可采用電流表外接法；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，則可采用電流表內(nèi)接法。2．滑動(dòng)變阻器兩種連接方式的對(duì)比3.滑動(dòng)變阻器兩種接法的選擇滑動(dòng)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(kāi)始變化，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?；瑒?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)，要求電壓(電流)測(cè)量范圍盡可能大；②當(dāng)待測(cè)電阻Rx?R(滑動(dòng)變阻器的最大阻值)時(shí)(限流式接法滑動(dòng)變阻器幾乎不起作用)；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、電阻允許的最大電流。(2024·青海西寧市高三開(kāi)學(xué)考試)某實(shí)驗(yàn)小組為了測(cè)定某一標(biāo)準(zhǔn)圓柱形導(dǎo)體電阻的電阻率，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：(1)分別用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器對(duì)圓柱形導(dǎo)體的長(zhǎng)度L和直徑d進(jìn)行測(cè)量，測(cè)直徑d的結(jié)果如圖所示，其讀數(shù)是____________mm。2.795(2)用多用電表的電阻“×10”擋粗測(cè)其阻值，讀數(shù)如圖，阻值約為_(kāi)_________Ω。(3)該同學(xué)想用伏安法更精確地測(cè)量該電阻R，使用如下規(guī)格器材：待測(cè)圓柱體電阻R；直流電源E(電動(dòng)勢(shì)為4V，內(nèi)阻不計(jì))；電流表A(量程為0～10mA，內(nèi)阻約30Ω)；電壓表V(量程為0～3V，內(nèi)阻約10kΩ)；滑動(dòng)變阻器R1(0～15Ω，允許最大電流2.0A)；開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)等。請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)畫(huà)出合理的測(cè)量電路圖。220[解析]

(1)由圖可知，螺旋測(cè)微器讀數(shù)d＝2.5mm＋29.5×0.01mm＝2.795mm。(2)由圖讀出R＝22×10Ω＝220Ω。(3)電壓表電阻遠(yuǎn)大于待測(cè)電阻阻值，故采用電流表外接法，為精確地測(cè)量該電阻，應(yīng)使待測(cè)電阻兩端電壓從零開(kāi)始變化，故采用分壓接法，如圖所示：[答案]

(3)見(jiàn)解析【跟蹤訓(xùn)練】(誤差分析)(多選)在用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量電路中電表的連接方式如圖甲或圖乙所示，把電壓表讀數(shù)和電流表讀數(shù)的比值作為電阻的測(cè)量值，考慮到實(shí)際電表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量的影響，兩種連接方式都存在系統(tǒng)誤差。下列判斷正確的是()A．若采用圖甲的連接方式，誤差是由電壓表分流引起的B．若采用圖甲的連接方式，誤差是由電流表分壓引起的C．若采用圖乙的連接方式，電阻的測(cè)量值大于真實(shí)值D．若采用圖乙的連接方式，電阻的測(cè)量值小于真實(shí)值BD(試觸法的應(yīng)用)(2021·浙江6月選考)小李在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量一電阻R的阻值。因電表內(nèi)阻未知，用如圖1所示的電路來(lái)判定電流表該內(nèi)接還是外接。正確連線(xiàn)后，合上開(kāi)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(kāi)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2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。0.34外3實(shí)驗(yàn)器材的選取與實(shí)物圖的連接(能力考點(diǎn)·深度研析)1．實(shí)驗(yàn)器材的選取

以“安全性”“精確性”“方便性”為前提，綜合考慮。選擇電學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器主要是選擇電表、滑動(dòng)變阻器、電源等器件。(2)選擇滑動(dòng)變阻器要考慮它的額定電流，然后對(duì)采用分壓法的滑動(dòng)變阻器選總阻值較小的，對(duì)采用限流法的滑動(dòng)變阻器的總阻值選比電路中的電阻稍大些為好。對(duì)于滑動(dòng)頭稍有移動(dòng)，使電流、電壓有很大變化的，不宜采用。2．實(shí)物圖連接的一般思路(1)先畫(huà)電路圖，后連實(shí)物圖。在電路圖上標(biāo)明電源的正、負(fù)極，電流表和電壓表的正、負(fù)接線(xiàn)柱等。(按實(shí)物的布局設(shè)計(jì)線(xiàn)路圖，再根據(jù)線(xiàn)路圖連接實(shí)物圖)(2)先串后并，注意正負(fù)。連電路實(shí)物圖時(shí)，應(yīng)選擇一條包含電路元件最多的通路，例如：從電源的正極出發(fā)，沿著電流的方向依次把開(kāi)關(guān)、用電器、電流表(先接正接線(xiàn)柱，后接負(fù)接線(xiàn)柱)、變阻器等連接起來(lái)，一直連到電源負(fù)極，然后再把其余的電路元件和電壓表并聯(lián)在電路的某兩點(diǎn)之間。(3)注意量程，接線(xiàn)到柱。連接多量程電流表、電壓表時(shí)，應(yīng)注意選擇適當(dāng)?shù)慕泳€(xiàn)柱(即選取合適的量程)，所有導(dǎo)線(xiàn)的連接點(diǎn)都應(yīng)接在用電器的接線(xiàn)柱上或電源的正、負(fù)極上，不應(yīng)在無(wú)接線(xiàn)柱的地方把幾條導(dǎo)線(xiàn)相接。(4)避免交叉，檢查無(wú)誤。所連導(dǎo)線(xiàn)不應(yīng)交叉，以使連接情況清晰易辨。連好電路實(shí)物圖后，應(yīng)對(duì)照電路圖再檢查一遍，以便減少錯(cuò)誤。

某研究性小組在實(shí)驗(yàn)室找到一阻值未知的電阻Rx，用歐姆表粗略測(cè)量其阻值大約為2kΩ，該小組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室找到了如下的實(shí)驗(yàn)儀器：電流表A1，量程1mA，內(nèi)阻約為50Ω電流表A2，量程300μA，內(nèi)阻約為300Ω電壓表V1，量程10V，內(nèi)阻約為15kΩ電壓表V2，量程3V，內(nèi)阻約為10kΩ滑動(dòng)變阻器R，總阻值50Ω，額定電流為1A電池組E，電動(dòng)勢(shì)3V，內(nèi)阻很小但不能忽略，開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干(1)在線(xiàn)框中畫(huà)出測(cè)量Rx阻值的電路圖，要求標(biāo)明各儀器符號(hào)。(2)由于電壓表、電流表內(nèi)阻未知，實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在系統(tǒng)誤差，為了消除系統(tǒng)誤差，該小組同學(xué)又在實(shí)驗(yàn)室找到一阻值大約為1kΩ的定值電阻R0，設(shè)計(jì)了如圖所示的測(cè)量電路。①請(qǐng)完成下列操作過(guò)程：第一步：先將滑動(dòng)變阻器R的滑片滑至最左端，單刀雙擲開(kāi)關(guān)S2合向a，然后閉合開(kāi)關(guān)S1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表和電流表的示數(shù)盡量大些(不超過(guò)量程)，讀出此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)U1、I1；第二步：_____________________________________________________________________________。②根據(jù)以上記錄數(shù)據(jù)寫(xiě)出被測(cè)電阻Rx的表達(dá)式Rx＝________。

保持滑片P位置不變，將單刀雙擲開(kāi)關(guān)合向b，讀出此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)U2、I2

③根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理圖連接好實(shí)物圖。(2)①為了測(cè)出電流表與R0的總電阻以消除系統(tǒng)誤差，應(yīng)保持滑片P位置不變，將單刀雙擲開(kāi)關(guān)合向b，讀出此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)U2、I2。③根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理圖連接實(shí)物圖如圖乙。[答案]

(1)見(jiàn)解析圖甲(2)③見(jiàn)解析圖乙【跟蹤訓(xùn)練】(2022·山東卷)一同學(xué)探究阻值約為550Ω的待測(cè)電阻Rx在0～5mA范圍內(nèi)的伏安特性?？捎闷鞑挠校弘妷罕鞻(量程為3V，內(nèi)阻很大)，電流表A(量程為1mA，內(nèi)阻為300Ω)，電源E(電動(dòng)勢(shì)約為4V，內(nèi)阻不計(jì))，滑動(dòng)變阻器R(最大阻值可選10Ω或1.5kΩ)，定值電阻R0(阻值可選75Ω或150Ω)，開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線(xiàn)若干。(1)要求通過(guò)Rx的電流可在0～5mA范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，將圖(a)所示的器材符號(hào)連線(xiàn)，畫(huà)