（鲁京津琼）2020版高考物理总复习 第八章 恒定电流 专题突破 电学实验基础课件

专题突破电学实验基础(实验：长度的测量及其测量工具的选用)基本仪器的使用(1)游标卡尺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1所示)。考向1长度的测量图1③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度线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(x＋K×精确度)mm。需要注意的是，不管是哪种卡尺，K值均不需要向后估读一位。②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格的、20格的、50格的，其读数见下表：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图2(2)螺旋测微器①构造：如图2，S为固定刻度，H为可动刻度。②原理：可动刻度H上的刻度为50等份，螺距为0.5mm，则螺旋测微器的精确度为0.01mm。图3③读数(ⅰ)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。(ⅱ)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)。(ⅲ)如图3所示，固定刻度示数为2.0mm，不足半毫米，而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm。图4【例1】(2015·海南卷)某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图4(a)和(b)所示。该工件的直径为________cm，高度为________mm。答案1.2206.860解析图(a)为20分度的游标卡尺，其精度为0.05mm。主尺读数为12mm，游标尺上第4条刻线与主尺上的一条刻线对齐，故测量结果为12mm＋4×0.05mm＝12.20mm＝1.220cm。螺旋测微器的精度为0.01mm，由图(b)知固定刻度读数为6.5mm，可动刻度读数为“36.0”，故工件的高度为6.5mm＋36.0×0.01mm＝6.860mm。考向2电压表、电流表的使用及读数量程选择使用事项电表估读选择合适量程：使得测量时指针偏转角度要尽可能大，一般要求超过量程的13，但又不能超过量程(1)使用前应先进行零点调整(机械调零)(2)红表笔插“＋”插孔，黑表笔插“－”插孔(3)红表笔接电势高处，黑表笔接电势低处，即电流从红表笔进表，从黑表笔出表(1)最小分度是“1、0.1、0.01、…”时，估读到最小分度的110(即估读到最小分度的下一位)(2)最小分度是“2、0.2、0.02、…”时，估读到最小分度的12(即估读到最小分度的本位)(3)最小分度是“5、0.5、0.05、…”时，估读到最小分度的15(即估读到最小分度的本位)图5【例2】(1)图5甲中使用0.6A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，表针的示数是________A；当使用3A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数为________A。(2)图乙中使用较小量程时，每小格表示_______V，图中指针的示数为________V，若使用的是较大量程，则每小格表示________V，图中表针指示的是________V。答案(1)0.020.440.12.20(2)0.11.700.58.5【例3】旋钮式电阻箱如图6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，则可得到的电阻值范围为________________。图6考向3电阻箱的读数答案1987将“×1k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到00～19998Ω解析电阻为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2×9999Ω＝19998Ω。故两个这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为0～19998Ω。1.(1)如图7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。图7(2)固定刻度示数为2.0mm，不足半毫米的从可动刻度上读，其示数为15.0，最后的读数：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm。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9×0.02mm＝0.18mm，最后结果是3mm＋0.18mm＝3.18mm。答案(1)17.723.853.18(2)2.150图82.现有一合金制成的圆柱体，为测量该合金的电阻率，现用伏安法测圆柱体两端之间的电阻，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度。螺旋测微器和游标卡尺的示数如图8(a)和(b)所示。(1)由上图读得圆柱体的直径为________cm，长度为________cm。(2)若流经圆柱体的电流为I，圆柱体两端之间的电压为U，圆柱体的直径和长度分别为D、L，测得D、L、I、U表示的电阻率的关系式为ρ＝________。答案(1)0.1844(在0.1842～0.1846范围内均可)4.235(2)πD2U4IL电表的改装电表的两种改装的比较改装成电压表改装成电流表内部电路改装原理串联分压并联分流改装后的量程U＝Ig(Rg＋R)I＝R＋RgRIg量程扩大的倍数n＝UUg＝Rg＋RRgn＝IIg＝R＋RgR接入电阻的阻值R＝UIg－Rg＝(n－1)RgR＝IgRgI－Ig＝Rgn－1改装后的总内阻RV＝Rg＋R＝nRgRA＝R·RgR＋Rg＝Rgn校准电路【例4】(2015·全国卷Ⅰ)图9(a)为某同学改装和校准毫安表的电路图，其中虚线框内是毫安表的改装电路。图9考向1改装为电流表(1)已知毫安表表头的内阻为100Ω，满偏电流为1mA；R1和R2为阻值固定的电阻。若使用a和b两个接线柱，电表量程为3mA；若使用a和c两个接线柱，电表量程为10mA。由题给条件和数据，可以求出R1＝________Ω，R2＝_______Ω。(3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大，利用图(b)的电路可以判断出损坏的电阻。图(b)中的R′为保护电阻，虚线框内未画出的电路即为图(a)虚线框内的电路。则图中的d点应和接线柱________(填“b”或“c”)相连。判断依据是：_____________________________________________________________________。(2)现用一量程为3mA、内阻为150Ω的标准电流表对改装电表的3mA挡进行校准，校准时需选取的刻度为0.5mA、1.0mA、1.5mA、2.0mA、2.5mA、3.0mA。电池的电动势为1.5V，内阻忽略不计；定值电阻R0有两种规格，阻值分别为300Ω和1000Ω；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为750Ω和3000Ω。则R0应选用阻值为________Ω的电阻，R应选用最大阻值为________Ω的滑动变阻器。解析(1)设使用a和b两接线柱时，电表量程为I1，使用a和c两接线柱时，电表量程为I2，则使用a和b时：IgRgR1＋R2＋Ig＝I1①使用a和c时：Ig（Rg＋R2）R1＋Ig＝I2②由①②两式得R1＝15Ω，R2＝35Ω。(2)校准时电路中的总电阻的最小值为R小＝1.53.0×10－3Ω＝500Ω，总电阻的最大值为R大＝1.50.5×10－3Ω＝3000Ω，故R0选300Ω的，R选用最大阻值为3000Ω的滑动变阻器。(3)d接b时，R1和R2串联，不论是R1还是R2损坏，电表都有示数且示数相同，故应将d接c。根据d接c时的电路连接情况可知：闭合开关，若电表指针偏转，则损坏的电阻是R1；若电表指针不动，则损坏的电阻是R2。答案(1)1535(2)3003000(3)c闭合开关时，若电表指针偏转，则损坏的电阻是R1；若电表指针不动，则损坏的电阻是R2图10【例5】(2016·海南卷)某同学改装和校准电压表的电路图如图10所示，图中虚线框内是电压表的改装电路。考向2改装为电压表(1)已知表头G满偏电流为100μA，表头上标记的内阻值为900Ω。R1、R2和R3是定值电阻。利用R1和表头构成1mA的电流表，然后再将其改装为两个量程的电压表。若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1V；若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3V。则根据题给条件，定值电阻的阻值应选R1＝________Ω，R2＝________Ω，R3＝________Ω。(3)校准时，在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端P应靠近________(填“M”或“N”)端。(4)若由于表头G上标记的内阻值不准，造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，则表头G内阻的真实值________(填“大于”或“小于”)900Ω。(2)用量程为3V，内阻为2500Ω的标准电压表对改装表3V挡的不同刻度进行校准。所用电池的电动势E为5V；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为50Ω和5kΩ。为方便实验中调节电压，图中R应选用最大阻值为________Ω的滑动变阻器。(2)电压表与改装电表并联之后，电阻小于2500Ω，对于分压式电路，要求滑动变阻器的最大阻值小于并联部分，同时还要便于调节，故滑动变阻器选择小电阻，即选择50Ω的电阻。解析(1)根据题意，R1与表头G构成1mA的电流表，则IgRg＝(I－Ig)R1，整理可得，R1＝IgRgI－Ig＝100Ω；若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1V，则R2＝Uab－IgRgI＝910Ω；若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3V，则R3＝Uab－IgRg－IR2I＝2000Ω。答案(1)1009102000(2)50(3)M(4)大于(3)在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端P应靠近M端，使并联部分分压为零，起到保护作用。(4)造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，说明通过表头G的电流偏小，则实际电阻偏大，故表头G内阻的真实值大于900Ω。1.有一只量程为1mA的电流表，刻度盘共有50格，若给它并联一个10－2Ω的电阻，则可将它改装成一个量程为1A的电流表，若要把这个量程为1mA的电流表改装成一个量程为10V的电压表，应在电流表上串联一个______Ω的电阻。将这个电压表接在某段电路上，指针偏转40格，这段电路两端的电压是________V。解析将电流表并联一个分流电阻R0，可改装成一较大量程的电流表，设量程为I，则I＝Ig＋IgRgR0，故Rg＝IR0－IgR0Ig＝9.99Ω≈10Ω。答案99908将电流表改装成电压表，则需串联一分压电阻，设为R，则U＝Ig(Rg＋R)，R＝UIg－Rg＝9990Ω。当电压表指针偏40格时，表示这段电路两端电压U′＝45U＝8V。图112.(2019·枣庄调研)现有一直流电流计，满偏电流为200μA，内阻约为400Ω，某同学想把它改装成量程为2V的电压表，他首先根据如图11所示电路，用半偏法测定电流计的内阻。(1)为了提高测量准确度，在下列器材中，可变电阻R应选用________；电源应选用________(均选填器材前的字母