專題十四　電學實驗基礎

專題十四電學實驗基礎基本儀器的使用與讀數1.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,如圖甲所示.(1)用游標卡尺測量其直徑,如圖乙所示,直徑是25.00mm.

(2)用螺旋測微器測量其厚度,如圖丙所示,厚度是1.850mm.

[解析](1)用游標卡尺測量其直徑,示數為25mm+0.05mm×0=25.00mm;(2)用螺旋測微器測量其厚度,示數為1.5mm+0.01mm×35.0=1.850mm.2.(1)如圖甲、乙、丙所示的三把游標卡尺,它們的游標尺自左向右分別為10分度、20分度、50分度,它們的讀數依次為17.6mm、23.25mm、3.20mm.

(2)某同學用如圖丁所示的螺旋測微器測量小球的直徑時,他應先轉動D使F靠近小球,再轉動H使F夾住小球,直至聽到棘輪發(fā)出聲音為止,撥動G使F固定后讀數.(均填儀器部件字母符號)正確操作后,螺旋測微器的示數如圖戊所示,則小球的直徑是6.700mm.

[解析](1)題圖甲讀數,整毫米是17mm,不足1毫米數是6×0.1mm=0.6mm,最后結果是17mm+0.6mm=17.6mm.題圖乙讀數,整毫米是23mm,不足1毫米數是5×0.05mm=0.25mm,最后結果是23mm+0.25mm=23.25mm.題圖丙讀數,整毫米是3mm,不足1毫米數是10×0.02mm=0.20mm,最后結果是3mm+0.20mm=3.20mm.(2)用螺旋測微器測小球直徑時,先轉動粗調旋鈕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,撥動鎖緊裝置G使F固定后讀數,讀數為6.5mm+20.0×0.01mm=6.700mm.測量電路與控制電路的設計3.要測定某一定值電阻Rx的阻值(約為200Ω),除了被測電阻,實驗室提供了以下器材:A.直流電源E(輸出電壓恒為12V);B.電壓表V(量程0~15V,內阻約為20kΩ);C.電流表A1(量程0~0.6A,內阻約為10Ω);D.電流表A2(量程0~10mA,內阻r為200Ω);E.滑動變阻器R1(阻值范圍為0~50Ω);F.定值電阻R2(阻值為40Ω);G.開關一只、導線若干.(1)為了盡可能減小誤差電流表應選用A2(選填“A1”或“A2”),根據選用的器材將設計的電路畫在下面的方框內.

[答案]如圖所示 (2)根據設計的電路連接器材進行實驗,斷開開關,將滑動變阻器的滑片移到一端,閉合開關,使電路中的電流最小或滑動變阻器輸出電壓為零.調節(jié)滑動變阻器,測出多組電壓表和電流表的值U、I,作出U-I圖像,如果圖像的斜率為k,則被測電阻的阻值大小為Rx=

(k-r)R(3)本實驗不存在(選填“存在”或“不存在”)因電表內阻產生的系統(tǒng)誤差.

[解析](1)因為直流電源電壓為12V,定值電阻Rx的阻值約為200Ω,則電流不超過I=12200A=0.06A=60mA,若電流表選用A1,則量程過大,所以電流表應選用A2.為了獲取多組數據且盡可能減小誤差,滑動變阻器應采用分壓式接法,由于A2量程偏小但內阻已知,故可把A2與定值電阻R2并聯(lián),改裝為大量程的電流表使用,并采用內接法.設計電路圖如圖所示(2)根據設計電路,由歐姆定律可得U=IrR2+IRx+Ir=IRx+r+rR2·Rx,故k=R(3)由(2)中分析可知,Rx兩端的電壓和通過Rx的電流均可準確計算出來,所以本實驗不存在因電表內阻產生的系統(tǒng)誤差.實驗器材的選取與實物圖的連接4.現要測定一段粗細均勻、電阻約為50Ω的合金絲的電阻率,要盡量精確地測量其電阻值R,器材有:電池組(電動勢為3.0V,內阻約為1Ω);電流表(量程為0~100mA,內阻約為0.5Ω);電壓表(量程為0~3V,內阻約為3kΩ);滑動變阻器R1(0~10Ω,允許最大電流為2.0A);滑動變阻器R2(0~500Ω,允許最大電流為0.5A);開關一個、導線若干.(1)以上器材中,所用的滑動變阻器應選R1(選填“R1”或“R2”).

(2)如圖所示是測量合金絲電阻的電路,閉合開關之前,滑動變阻器的滑片應移到最右端(選填“最左端”或“最右端”).

(3)若用刻度尺測得合金絲的長度為1.02m,用螺旋測微器測得合金絲的直徑為0.664mm,電流表的讀數為48.0mA,電壓表的讀數為2.40V,根據以上數據可以估算出合金絲的電阻率為B(填選項前的字母).

A.1.7×10-7Ω·m B.1.7×10-5Ω·mC.1.7×10-6Ω·m D.1.7×10-8Ω·m[解析](1)由于要盡量精確地測量合金絲的電阻值,需多測幾組數據,滑動變阻器應采用分壓接法,故滑動變阻器應選擇最大阻值較小的R1.(2)由題圖可知,滑動變阻器采用分壓接法,為保護電路,閉合開關前滑片應置于最右端.(3)根據R=ρLS=UI,可得ρ=RSL=Uπd24IL,代入數據解得ρ≈1.5.現要用如圖甲所示的電路圖來測量某一電壓表V的內阻.給定的器材有:待測電壓表V(量程為0~2V,內阻約為4kΩ);電流表A(量程為0~1.2mA,內阻約為500Ω);直流電源E(電動勢約為2.4V,內阻不計);滑動變阻器R0(最大阻值為20Ω);定值電阻R(3個,阻值分別為2kΩ、20kΩ、200kΩ);開關S及導線若干.要求測量時兩電表指針偏轉均超過其量程的一半.(1)定值電阻R應該選用的電阻阻值為2kΩ.

(2)根據圖甲的測量電路原理圖,用筆畫線代替導線,在圖乙所給的實物圖上連線.[答案]如圖所示 (3)根據圖甲的測量電路原理圖,開關S閉合前,滑動變阻器的滑片應滑動到最左(選填“左”或“右”)端.

(4)電路接通后,把滑動變阻器的滑片滑動到某一位置,若此時電壓表讀數為U,電流表讀數為I,則電壓表內阻RV=

RURI-[解析](1)假設電壓表