2025年高考物理一輪總復習課件 第10章 專題強化12 電學實驗基礎

第十章恒定電流專題強化十二電學實驗基礎核心考點·重點突破提能訓練練案[48]核心考點·重點突破1基本儀器的使用和讀數(基礎考點·自主探究)一、游標卡尺的構造、原理及讀數1．構造(如圖)主尺、游標尺(主尺和游標尺上各有一個內、外測量爪)、游標尺上還有一個深度尺，尺身上還有一個緊固螺釘。2．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份刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等份刻度少1mm。常見的游標卡尺的游標尺上小等份刻度有10個的、20個的、50個的，見下表：刻度格數(分度)刻度總長度每小格與1mm的差值精確度(可準確到)109mm0.1mm______________2019mm0.05mm________________5049mm0.02mm________________0.1mm0.05mm0.02mm3.讀數若用L0表示由主尺上讀出的整毫米數，x表示從游標尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標的格數，則其讀數為L＝L0＋kx，其中k為精確度。4．注意事項(1)主尺上的整毫米刻度為游標尺零刻度線之前的整數部分，而不是游標尺左棱之前的整數部分。(2)不管是10分度的游標卡尺，還是20分度、50分度的游標卡尺，在讀數時均不需要向后估讀一位。二、螺旋測微器的構造、原理及讀數1．螺旋測微器的構造如下圖所示是常用的螺旋測微器。它的測砧A和固定刻度S固定在尺架F上。旋鈕K、微調旋鈕K′和可動刻度H、測微螺桿P連在一起，通過精密螺紋套在S上。2．螺旋測微器的原理測微螺桿P與固定刻度S之間的精密螺紋的螺距為0.5mm，即旋鈕K每旋轉一周，P前進或后退0.5mm，而可動刻度H上的刻度為50等份，每轉動一小格，P前進或后退0.01mm。即螺旋測微器的精確度為________________。讀數時估讀到毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺。0.01mm3．讀數測量時被測物體長度的整數毫米數或半毫米數由固定刻度讀出，小數部分由可動刻度讀出。測量值(mm)＝固定刻度數(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)＋可動刻度數(估讀一位)×0.01(mm)。4．注意事項(1)讀數時，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度線是否已經露出。(2)讀數時要準確到0.01mm，估讀到0.001mm，即測量結果若用mm為單位，則讀數必須保留三位小數。三、電流表和電壓表的讀數原則1．若刻度盤上每一小格為：1,0.1,0.01…時，需估讀到最小刻度值的下一位。2．若刻度盤上每一小格為：0.2,0.02,0.5，0.05…時，只需讀到最小刻度值的位數。【跟蹤訓練】

如圖所示的三把游標卡尺，它們的游標卡尺從上至下分別為9mm長10等分、19mm長20等分、49mm長50等分，它們的讀數依次為____________mm，______________mm，____________mm。17.723.853.18[解析]

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

某同學用如圖甲所示的螺旋測微器測小球的直徑時，他應先轉動______到F靠近小球，再轉動______到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(填儀器部件字母符號)。正確操作后，螺旋測微器的示數如圖乙所示，則小球的直徑是_________mm。DHG6.700[解析]

用螺旋測微器測小球直徑時，先轉動旋鈕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，撥動止動旋鈕G使F固定后讀數，讀數為6.5mm＋20.0×0.01mm＝6.700mm。(1)如圖甲所示的電表使用0.6A量程時，對應刻度盤上每小格代表__________A，圖中電表示數為__________A；當使用3A量程時，對應刻度盤中每一小格代表________A，圖中電表示數為_________A。0.020.440.12.20(2)如圖乙所示的電表使用較小量程時，每小格表示________V，圖中電表的示數為__________V。若使用的是較大量程，則這時表盤刻度每小格表示________V，圖中電表示數為________V。0.11.700.58.5[解析]

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

旋鈕式電阻箱如圖所示，電流從接線柱A流入，從B流出，則接入電路的電阻為________Ω，今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，即可得到的阻值范圍為________________。1987將“×1k”旋鈕調到2，再將“×100”旋鈕調到0

0～19998Ω[解析]

接入電路的電阻為1987Ω，將電阻改為2087Ω，最簡單的操作方法是將“×1k”旋鈕調到2，再將“×100”旋鈕調到0。每個電阻箱的最大阻值是9999Ω，用這樣的兩個電阻箱串聯可得到的最大電阻是2×9999Ω＝19998Ω。故用兩個這樣的電阻箱，可得到的阻值范圍為0～19998Ω。2測量電路與控制電路的選擇(能力考點·深度研析)1．電壓表和電流表的內、外接法(1)兩種接法比較

內接法外接法電路圖誤差原因電流表分壓U測＝Ux＋UA電壓表分流I測＝Ix＋IV(2)兩種電路的選擇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，宜采用電流表內接法。③實驗試探法：按如圖所示接好電路，讓電壓表一根接線柱P先后與a、b處接觸一下，如果電壓表的示數有較大的變化，而電流表的示數變化不大，則可采用電流表外接法；如果電流表的示數有較大的變化，而電壓表的示數變化不大，則可采用電流表內接法。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要求電壓表能從零開始讀數，要求電壓(電流)測量范圍盡可能大；②當待測電阻Rx?R(滑動變阻器的最大阻值)時(限流式接法滑動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電路中電表、電阻允許的最大電流。(2024·青海西寧市高三開學考試)某實驗小組為了測定某一標準圓柱形導體電阻的電阻率，進行如下實驗：(1)分別用游標卡尺和螺旋測微器對圓柱形導體的長度L和直徑d進行測量，測直徑d的結果如圖所示，其讀數是____________mm。2.795(2)用多用電表的電阻“×10”擋粗測其阻值，讀數如圖，阻值約為__________Ω。(3)該同學想用伏安法更精確地測量該電阻R，使用如下規(guī)格器材：待測圓柱體電阻R；直流電源E(電動勢為4V，內阻不計)；電流表A(量程為0～10mA，內阻約30Ω)；電壓表V(量程為0～3V，內阻約10kΩ)；滑動變阻器R1(0～15Ω，允許最大電流2.0A)；開關、導線等。請在方框內畫出合理的測量電路圖。220[解析]

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

(3)見解析【跟蹤訓練】(誤差分析)(多選)在用伏安法測電阻的實驗中，測量電路中電表的連接方式如圖甲或圖乙所示，把電壓表讀數和電流表讀數的比值作為電阻的測量值，考慮到實際電表內阻對測量的影響，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，電阻的測量值大于真實值D．若采用圖乙的連接方式，電阻的測量值小于真實值BD(試觸法的應用)(2021·浙江6月選考)小李在實驗室測量一電阻R的阻值。因電表內阻未知，用如圖1所示的電路來判定電流表該內接還是外接。正確連線后，合上開關S，將滑動變阻器的滑片P移至合適位置。單刀雙擲開關K擲到1，電壓表的讀數U1＝1.65V，電流表的示數如圖2所示，其讀數I1＝____________A；將K擲到2，電壓表和電流表的讀數分別為U2＝1.75V，I1＝0.33A。由此可知應采用電流表______(選填“內”或“外”)接法。0.34外3實驗器材的選取與實物圖的連接(能力考點·深度研析)1．實驗器材的選取

以“安全性”“精確性”“方便性”為前提，綜合考慮。選擇電學實驗儀器主要是選擇電表、滑動變阻器、電源等器件。(2)選擇滑動變阻器要考慮它的額定電流，然后對采用分壓法的滑動變阻器選總阻值較小的，對采用限流法的滑動變阻器的總阻值選比電路中的電阻稍大些為好。對于滑動頭稍有移動，使電流、電壓有很大變化的，不宜采用。2．實物圖連接的一般思路(1)先畫電路圖，后連實物圖。在電路圖上標明電源的正、負極，電流表和電壓表的正、負接線柱等。(按實物的布局設計線路圖，再根據線路圖連接實物圖)(2)先串后并，注意正負。連電路實物圖時，應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關、用電器、電流表(先接正接線柱，后接負接線柱)、變阻器等連接起來，一直連到電源負極，然后再把其余的電路元件和電壓表并聯在電路的某兩點之間。(3)注意量程，接線到柱。連接多量程電流表、電壓表時，應注意選擇適當的接線柱(即選取合適的量程)，所有導線的連接點都應接在用電器的接線柱上或電源的正、負極上，不應在無接線柱的地方把幾條導線相接。(4)避免交叉，檢查無誤。所連導線不應交叉，以使連接情況清晰易辨。連好電路實物圖后，應對照電路圖再檢查一遍，以便減少錯誤。

某研究性小組在實驗室找到一阻值未知的電阻Rx，用歐姆表粗略測量其阻值大約為2kΩ，該小組同學在實驗室找到了如下的實驗儀器：電流表A1，量程1mA，內阻約為50Ω電流表A2，量程300μA，內阻約為300Ω電壓表V1，量程10V，內阻約為15kΩ電壓表V2，量程3V，內阻約為10kΩ滑動變阻器R，總阻值50Ω，額定電流為1A電池組E，電動勢3V，內阻很小但不能忽略，開關、導線若干(1)在線框中畫出測量Rx阻值的電路圖，要求標明各儀器符號。(2)由于電壓表、電流表內阻未知，實驗結果存在系統(tǒng)誤差，為了消除系統(tǒng)誤差，該小組同學又在實驗室找到一阻值大約為1kΩ的定值電阻R0，設計了如圖所示的測量電路。①請完成下列操作過程：第一步：先將滑動變阻器R的滑片滑至最左端，單刀雙擲開關S2合向a，然后閉合開關S1，調節(jié)滑動變阻器，使電壓表和電流表的示數盡量大些(不超過量程)，讀出此時電壓表和電流表的示數U1、I1；第二步：_____________________________________________________________________________。②根據以上記錄數據寫出被測電阻Rx的表達式Rx＝________。

保持滑片P位置不變，將單刀雙擲開關合向b，讀出此時電壓表和電流表的示數U2、I2

③根據實驗原理圖連接好實物圖。(2)①為了測出電流表與R0的總電阻以消除系統(tǒng)誤差，應保持滑片P位置不變，將單刀雙擲開關合向b，讀出此時電壓表和電流表的示數U2、I2。③根據實驗原理圖連接實物圖如圖乙。[答案]

(1)見解析圖甲(2)③見解析圖乙【跟蹤訓練】(2022·山東卷)一同學探究阻值約為550Ω的待測電阻Rx在0～5mA范圍內的伏安特性。可用器材有：電壓表V(量程為3V，內阻很大)，電流表A(量程為1mA，內阻為300Ω)，電源E(電動勢約為4V，內阻不計)，滑動變阻器R(最大阻值可選10Ω或1.5kΩ)，定值電阻R0(阻值可選75Ω或150Ω)，開關S，導線若干。(1)要求通過Rx的電流可在0～5mA范圍內連續(xù)可調，將圖(a)所示的器材符號連線，畫