第八章 第3讲 电学实验基础

[考纲解读]目录ONTENTSC[跟踪检测•巩固提升]第八章恒定电流第3讲电学实验基础[考纲解读]首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升]1．掌握螺旋测微器、游标卡尺、电压表、电流表等基本测量仪器的读数方法．2.电路设计中能正确选取实验器材、电流表内(外)接方式及滑动变阻器的分压和限流式接法．3.掌握电表改装原理和方法．考点一基本仪器的使用及读数首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升]1．螺旋测微器(千分尺)的构造、原理及读数(1)构造：如图所示，B为固定刻度，E为可动刻度．(2)原理：测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退0.01mm，即螺旋测微器的精确度为0.01mm.考点一基本仪器的使用及读数首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升](3)读数①测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出．②测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)．③如图所示，固定刻度示数为2.0mm，半毫米刻度线未露，而可动刻度上的示数为15.0，最后的读数为2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm.考点一基本仪器的使用及读数首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升]2．游标卡尺的构造、原理及读数(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．(如图所示)考点一基本仪器的使用及读数首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升](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，其读数见下表：考点一基本仪器的使用及读数首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升]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表示从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.考点一基本仪器的使用及读数首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升]3．常用电表的读数对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可．(1)0～3V的电压表和0～3A的电流表读数方法相同，此量程下的精确度是0.1V和0.1A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位．(2)对于0～15V量程的电压表，精确度是0.5V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1V.考点一基本仪器的使用及读数首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升](3)对于0～0.6A量程的电流表，精确度是0.02A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01A.考点一基本仪器的使用及读数首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升][典例1](1)如图甲所示的三把游标卡尺，它们的游标尺从上至下分别为9mm长10等分、19mm长20等分、49mm长50等分，它们的读数依次为______mm、_______mm、______mm.(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图乙所示，则金属丝的直径是______mm.考点一基本仪器的使用及读数首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升](3)①如图丙所示的电表使用0.6A量程时，对应刻度盘上每一小格代表___A，图中表针示数为_____A；当使用3A量程时，对应刻度盘中每一小格代表__A，图中表针示数为________A.②如图丁所示的电表使用较小量程时，每小格表示________V，图中表针的示数为________V．若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示________V，图中表针示数为________V.考点一基本仪器的使用及读数首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升](4)旋钮式电阻箱如图所示，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为________Ω.今欲将接入电路的电阻改为2087Ω，最简单的操作方法是_______________.若用两个这样的电阻箱，可得到的电阻值范围为________．考点一基本仪器的使用及读数首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升][解析](1)最上面图读数：整毫米是17，不足1毫米数是7×0.1mm＝0.7mm，最后结果是17mm＋0.7mm＝17.7mm.中间图读数：整毫米是23，不足1毫米数是17×0.05mm＝0.85mm，最后结果是23mm＋0.85mm＝23.85mm.最下面图读数：整毫米是3，不足1毫米数是7×0.02mm＝0.14mm，最后结果是3mm＋0.14mm＝3.14mm.(2)固定刻度示数为1.0mm，不足半毫米的从可动刻度上读，其示数为15.0，最后的读数为1.0mm＋15.0×0.01mm＝1.150mm.考点一基本仪器的使用及读数首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升](3)①使用0.6A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02A，表针示数为0.44A；当使用3A量程时，每一小格为0.1A，表针示数为2.20A.②电压表使用3V量程时，每小格表示0.1V，表针示数为1.70V；使用15V量程时，每小格表示0.5V，表针示数为8.5V.(4)电阻为1987Ω，最简单的操作方法是将“×1k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到0.每个电阻箱的最大阻值是9999Ω，用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是2×9999Ω＝19998Ω.故用两个这样的电阻箱，可得到的电阻值范围为0～19998Ω.考点一基本仪器的使用及读数首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升][答案](1)17.723.853.14(2)1.150(1.149～1.151均可)(3)①0.020.440.12.20(2.19～2.21均可)②0.11.70(1.69～1.71均可)0.58.5(4)1987将“×1k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到00～19998Ω考点二测量电路的接法及选择首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升]1．电流表、电压表测电阻两种方法的比较电流表内接法电流表外接法电路图误差原因电流表分压U测＝Ux＋UA电压表分流I测＝Ix＋IV考点二测量电路的接法及选择首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升]电流表内接法电流表外接法电阻测量值R测＝U测I测＝Rx＋RA＞Rx，测量值大于真实值R测＝U测I测＝RxRVRx＋RV＜Rx，测量值小于真实值适用条件RA≪RxRV≫Rx口诀大内偏大(大电阻用内接法测量，测量值偏大)小外偏小(小电阻用外接法测量，测量值偏小)考点二测量电路的接法及选择首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升]2.两种接法的选择(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Rx＜RVRA时，用电流表外接法；Rx＞RVRA时，用电流表内接法．考点二测量电路的接法及选择首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升](3)实验试探法：按如图所示接好电路，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．考点二测量电路的接法及选择首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升][典例2]在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200Ω，电压表V的内阻约为2kΩ，电流表A的内阻约为10Ω，测量电路中电流表的连接方式如图a或图b所示，结果由公式Rx＝UI计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数．若将图a和图b中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则________(选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值．考点二测量电路的接法及选择首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升]考点二测量电路的接法及选择首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升][解析]RxRA＝20，RVRx＝10，因此Rx属于大电阻，用电流表内接法时测量值更接近真实值，即Rx1更接近真实值；因Rx1＝UI＝Rx＋RA，故Rx1Rx，Rx2＝UI＝RxRVRx＋RV，故Rx2Rx.[答案]Rx1大于小于考点三滑动变阻器两种接法的选择首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升]1．滑动变阻器两种接法的比较限流接法分压接法对比说明电路图串、并联关系不同负载R上电压调节范围RER＋R0≤U≤E0≤U≤E分压电路调节范围大考点三滑动变阻器两种接法的选择首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升]限流接法分压接法对比说明负载R上电流调节范围ER＋R0≤I≤ER0≤I≤ER分压电路调节范围大闭合S前触头位置b端a端都是为保护电路元件考点三滑动变阻器两种接法的选择首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升]2.滑动变阻器应采用分压接法的情况(1)题设条件中所提供的电表量程或电阻的最大允许电流不够．(2)题设条件中的滑动变阻器的最大阻值远小于被测电阻或电路中串联的其他电阻的阻值．(3)题设要求回路中某部分电路两端的电压从零开始连续变化．3．两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法：因为限流式接法电路简单、能耗低．考点三滑动变阻器两种接法的选择首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升][典例3]有一个额定电压为2.8V，功率约为0.8W的小灯泡，现要用伏安法描绘这个小灯泡的IU图线，有下列器材供选用：A．电压表(0～3V，内阻6kΩ)B．电压表(0～15V，内阻30kΩ)C．电流表(0～3A，内阻0.1Ω)D．电流表(0～0.6A，内阻0.5Ω)E．滑动变阻器(10Ω，2A)F．滑动变阻器(200Ω，0.5A)G．蓄电池(电动势6V，内阻不计)考点三滑动变阻器两种接法的选择首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升](1)某同学误将电流表和电压表接成如图甲所示的电路，其他部分连接正确，接通电源后，小灯泡的发光情况是_______．要求小灯泡的电压从零开始增大，应选择图乙中的电路图________(选填“a”或“b”)．考点三滑动变阻器两种接法的选择首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升](2)用正确的电路进行测量，电压表应选用________，电流表应选用________(用序号字母表示)．(3)滑动变阻器应选用________(用序号字母表示)．(4)通过实验测得此小灯泡的伏安特性曲线如图丙所示．由图线可求得此小灯泡在正常工作时的电阻为______Ω.考点三滑动变阻器两种接法的选择首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升](5)若将此小灯泡与电动势为6V、内阻不计的电源相连，要使小灯泡正常发光，需串联一个阻值为________Ω的电阻．(结果保留三位有效数字)考点三滑动变阻器两种接法的选择首页上页下页尾页[考纲解读][跟踪检测•巩固提升][解析](1)由于电流表内阻很小，灯泡被短路，不发光；要使小灯泡的电压从零开始增大，应采用分压电路，即图乙中的b.(2)小灯泡额定电压为2.