2012年高三物理电学实验

一、电流表的使用2.“十”、“一”接线柱的接法要正确1.电流表应串联在电路中4.绝对不允许将电流表直接接到电源的两极上3.被测电流不能超过电流表的量程电流表的使用规则01230123读数的基本原则1、凡最小分度值是一个单位的，有效数字的末位都在精度的下一位，即需要估读。2、凡最小分度值是2或5个单位的，有效数字的末位就是精度的同一位（含估读数）。若用0~3安量程，其精度为0.1A，图示值为1.32A.01230123读数的基本原则1、凡最小分度值是一个单位的，有效数字的末位都在精度的下一位，即需要估读。2、凡最小分度值是2或5个单位的，有效数字的末位就是精度的同一位（含估读数）。若用0~0.6安量程，其精度为0.02安，说明测量时只能准确到0.02安，不可能准确到0.01安，因此误差出现在安培的百分位（0.01安），读数只能读到安培的百分位，图示值为0.29安，若小于半小格则舍去，若大于半小格，则算一格。01230123安培表读数练习1示数为：2.22A01230123示数为：0.44A01230123安培表读数练习2示数为：2.00A01230123示数为：0.40A甲的问题：。乙的问题：。丙的问题：。例1、三位同学使用安培表时指针偏转情况如图所示可能是正、负接线柱接反选定的量程太小,超出了量程选定的量程太大，使得指针偏角太小二、电压表的使用2.“十”、“一”接线柱的接法要正确1.电压表应并联在被测电路两端4.可以将电压表直接接到电源的两极上，示数为电源的电动势。3.被测电压不能超过电压表的量程电压表的使用规则0.90V伏特表读数练习14.5V伏特表读数练习2例2、如图所示,当电键闭合时小灯泡能否正常发光?此时电压表的读数约为多少?答案小灯泡不能正常发光；电压表的读数约为3V三、表头——小量程的电流表gggUIR三个主要参数①电流计内阻Rg②满偏电流Ig③满偏电压Ug电路图符号G0123mA三、表头——小量程的电流表常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表（表头）改装而成的四、把表头G改成电压表V串联一个电阻，分担一部分电压分压电阻例3、有一个电流表G，内阻Rg=10Ω，满偏电流Ig=3mA。要把它改装为量程为0～3V的电压表，要串联多大的电阻？改装后的电压表内阻多大？IgRgRUUgURVUR串=990ΩRv=1000Ω五、把表头G改成大量程电流表A并联一个电阻，分担一部分电流分流电阻例4、有一个电流表G，内阻Rg=25Ω，满偏电流Ig=3mA。要把把它改装为量程为0～0.6A的电流表，要并联多大的电阻？改装后的电流表内阻多大？UIRgIgIRRAUIR并=0.126ΩRA=0.125ΩmA例7、将改装好了的电压表校对的电路如左，请按电路图连接好实物图。电流表改装成电压表以后表头的内电阻没有发生变化，变化的只是等效内电阻，两电压表串联时因电流相同，故两表指针偏转角度相同；而读数是整个内阻分压所决定的，表盘是改装后的刻度值，故读数正比于表的内阻。例8、两个电压表A和B是由完全相同的电流表改装成的，它们的量程分别是5V、15V，若将两表串联起来，接入电路中，则两表的：A、读数相同B、指针偏转角度相同C、读数正比于表的内电阻D、指针偏角正比于表的内电阻并联适当电阻串联适当电阻电压表电流计的改装电流表(1)构造：如图所示是常用的螺旋测微器．它的小砧A和固定刻度S固定在框架F上．旋钮K、微调旋钮K′和可动刻度H、测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在S上．螺旋测微器(2)原理：测微螺杆P与固定刻度S之间的精密螺纹的螺距为0.5mm，即旋钮K每旋转一周，P前进或后退0.5mm，而可动刻度H上的刻度为50等份，每转动一小格，P前进或后退0.01mm.即螺旋测微器的精确度为0.01mm.读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺．(3)读数：测量时被测物体长度的整数毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出．测量值(毫米)＝固定刻度数(毫米)(注意半毫米刻线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(毫米)【例1】如图所示，螺旋测微器读数是：。特别提示：使用螺旋测微器读数时，以毫米为单位，有三位小数．解：固定刻度示数为，不足半毫米而从可动刻度上读的示数为，最后的读数为：2.0mm15.02.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm.1、在测定金属的电阻率实验中，用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图甲所示，读数为mm。【解析】d1=0.5mm+11.7×0.01mm=0.617mm2、某同学用用螺旋测微器测量该圆柱体的直径d，示数如图。由图可读出d=mm。6.860(1)构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉．游标卡尺(2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径．(3)原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成．不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，见下表：刻度格数(分度)刻度总长度每小格与1mm的差值精确度(可准确到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm(4)读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为：(x＋K×精确度)mm.【例2】在用单摆测定重力加速度实验中，用游标为20分度的卡尺测量摆球的直径，示数如图所示，读数为cm。【解析】d=6mm+15×0.05mm=0.675cm3、某同学用游标卡尺测量一圆柱体的长度l，示数如图。由图可读出l=cm。2.251、电流表的内接法和外接法的比较2、两种电路的选择①阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法．简单概括为“大内偏大，小外偏小”．②临界值计算法RxRVRA时，用电流表外接法．RxRVRA时，用电流表内接法．③实验试探法：按图7－3－4接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法．图7－3－4特别提示：电表示数变化大小是指相对变化的大小，即比较|ΔU|U与|ΔI|I的大小．限流式分压式分压式连接方式的变压范围比较大在以下几种情况中，滑动变阻器需要采用分压式接法（1）实验中要求负载电压变化范围大，应把滑动变阻器连接成分压式电路（2）实验中用小阻值滑动变阻器控制大阻值负载，应把滑动变阻器连成分压式接法（4）实验中电源电动势过大，尽管滑动变阻器的阻值也较大，但总电流大于负载的额定值，滑动变阻器也采用分压式接法（3）实验中如果需要用图像，即伏安特性曲线，多测量几组、值，滑动变阻器也要连接成分压式IU（5）实验中电动势过大，尽管滑动变阻器阻值较大，但干路总电流的值大于所给表的量程，滑动变阻器也采用分压式接法（6）如果实验中的待测电阻额定值弄不清楚，为安全起见控制电路也要采用分压式接法（7）半偏法测电压表的内阻，滑动变阻器采用分压式接法滑动变阻器分压式接法如何连实物图滑动变阻器分压式接法如何画电路图1．安全性原则：通过电源、电阻、电流表、电压表等的电流不能超过其允许的额定电流．2．误差性原则：选用电表应考虑尽可能达到电表量程．3．便于操作原则：选择滑动变阻器时应使对外供电电压的变化范围既要满足实验要求，又要便于调节，滑动变阻器调节时应使其滑动范围较大．【例2】一个额定功率约为0.25W，阻值约为100～200Ω的待测电阻，用伏安法测它的阻值，现备有如下器材：A．电压表(量程0～3V，内阻2kΩ)B．电压表(量程0～6V，内阻4kΩ)C．电流表(量程0～50mA，内阻20Ω)D．电流表(量程0～3A，内阻0.01Ω)E．滑动变阻器(阻值0～20Ω，额定电流1A)F．电池组(电动势12V，内阻较小)G．开关、导线若干(1)电流表应选用________，电压表应选用________．(2)请画出实验电路图．【解析】(1)待测电阻的额定电压约为多少？答：待测电阻Rx的额定功率Px约为0.25W，阻值约为100～200Ω，由Px＝可知其额定电压Ux约为5～7.07V.(2)待测电阻的额定电流约为多少？答：由Px＝I·Rx可知其额定电流约为35～50mA.(3)选哪一个电流表？答：用电流表C和D都不至于烧表，但若用电流表D，指针偏角太小(一般不应小于满偏角度的)，读数不方便，误差较大，故应选用电流表C.(4)选哪一个电压表？答：电压表A量程太小，若把Rx两端电压控制在3V以内，虽不至于烧表，但实验过程中Rx两端电压变化范围太窄，不利于多测几组数据来减小偶然误差，故应选用电压表B.(5)选电流表内接还是外接？答：Rx的阻值约为100～200Ω，所选电流表C的内阻RC＝20Ω，所选电压表B的内阻RB＝4000Ω，因RB·RC＝4000×20Ω＝2002ΩRx，可知待测电阻Rx偏小，故应选择电流表外接的伏安法电路(系统误差较小)．(6)滑动变阻器采用分压式还是限流式连接？答：电池组电动势E＝12V，内阻较小，因此路端电压应约等于12V，但Rx两端电压又不能超过5V，需要通过滑动变阻器来分担一部分电压．若滑动变阻器采用限流接法，如下图甲所示，则即使滑动变阻器的电阻值调至最大值20Ω时，Rx两端的最小电压也有RxRx＋RU＝100100＋20×12V＝10V，远超过Rx能够承受的最高电压，那么Rx将被烧毁，而滑动变阻器采用分压接法时，Rx两端的电压可以在0～12V范围内连续调节，只要控制在5V以内，就能保证Rx的安全，且通过滑动变阻器各段电阻丝的最大电流值不超过0.65A，小于滑动变阻器允许通过的最大电流1A，故应采用如下图乙所示的分压电路．【答案】(1)C'B'(2)实验电路图如图乙所示