第3讲 第1课时 基础先行-电学实验基础知识整合

第3讲实验专题系统化突破第1课时基础先行——电学实验基础知识整合(一)基本仪器的使用及读数(一)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)，游标尺与深度尺是一个整体(如图所示)。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，则记录结果为(x＋K×精确度)mm。[注意]

对于游标卡尺，无论哪种规格，读数(x＋K×精确度)mm中的K值均不需要向后估读一位。(二)螺旋测微器1．构造：如图，B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等分，则螺旋测微器的精确度为0.01mm。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)。[针对训练]1．(1)如图甲、乙所示的两把游标卡尺，它们的游标尺分别为9mm长10等分、19mm长20等分，则读数依次为________mm、________mm。

(2)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图丙、丁所示，校零时的读数为________mm，测得合金丝的直径为________mm。(3)图戊所示是电流表的刻度线，若使用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；若使用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。(4)图己所示是电压表的刻度线，若使用3V量程时，每小格表示______V，图中指针的示数为______V；若使用15V量程，则这时表盘刻度每小格表示________V，图中表针指示的是______V。(5)

如图庚所示为旋钮式电阻箱，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____________。解析：(1)题图甲读数：主尺读数为17mm，游标尺读数是5×0.1mm＝0.5mm，最后结果是17mm＋0.5mm＝17.5mm。题图乙读数：主尺读数为23mm，游标尺读数是7×0.05mm＝0.35mm，最后结果是23mm＋0.35mm＝23.35mm。(2)由于螺旋测微器校零时有误差，估读为0.003mm，测量后的读数为0.5mm＋14.5×0.01mm＝0.645mm，去掉校零误差，可得合金丝的直径为0.642mm。(5)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为2×9999Ω＝19998Ω，故两个这样的电阻箱可得到的电阻值范围为0～19998Ω。答案：(1)17.5

23.35

(2)0.003

0.642(0.640～0.644均可)

(3)0.02

0.44

0.1

2.20

(4)0.1

1.70

0.5

8.5

(5)1987将“×1k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到0

0～19998Ω(3)正确读出图中各电表的读数：①如图g，接0～3V量程时读数为______V；接0～15V量程时读数为________V。②如图h，接0～3A量程时读数为______A；接0～0.6A量程时读数为________A。解析：(1)图a读数：整毫米是17mm，不足1毫米数是2×0.1mm＝0.2mm，最后结果是17mm＋0.2mm＝17.2mm。图b读数：整毫米是23mm，不足1毫米数是17×0.05mm＝0.85mm，最后结果是23mm＋0.85mm＝23.85mm。答案：(1)17.2

23.85(2)0.486(0.484～0.488)

0.536(0.534～0.538)4．077(4.076～4.078)

5.667(5.665～5.669)

(3)①2.16

10.8

②0.80

0.16[归纳总结]1．游标卡尺的读数要“三看”(1)第一看→精确度。例如(如图所示)：

易错读成11mm＋4.0×0.1mm＝11.40mm

正确读数为11.4mm，游标卡尺不需估读，后面不能随意加零，也不能随意去零。(2)第二看→游标尺上的0刻度线位置，区分零刻度与游标尺最前端。例如(如图所示)：

易错读成11mm＋10×0.05mm＝11.50mm正确读数为14mm＋10×0.05mm＝14.50mm。(3)第三看→游标尺的哪条刻度线与主尺上的刻度线对齐。2．螺旋测微器的读数勿忘估读

最后一位数字为估读数字，读数和记数时估读位为有效数字的

最后一位。例如(如图所示)：

固定刻度上读得示数为2.0mm，可动刻度上读得示数为15.0，得到的读数为2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm。(二)伏安法测电阻1．电流表内、外接法的比较答案：Rx1大于小于2．某电阻的阻值大约为70Ω，为了更精确地测量其阻值，该同学采用伏安法。实验室备有下列器材：A．电压表V1(量程3V，内阻约为15kΩ)；B．电压表V2(量程15V，内阻约为75kΩ)；C．电流表A1(量程250mA，内阻约为0.2Ω)；D．电流表A2(量程50mA，内阻约为1Ω)；E．滑动变阻器R(最大阻值150Ω)；F．电池组E(电动势为3V，内阻不计)；G．开关S，导线若干。为减小实验误差，电压表应选用________，电流表应选用________(填器材前面的序号)，实验电路应选图________(填“甲”或“乙”)。若该同学选择器材、连接电路等操作均正确，则电阻的测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)其真实值，原因是________________________________________________。答案：A

D乙小于电压表分流（三）

滑动变阻器的两种接法1．两种接法的比较2．两种接法的选择采用分压接法①要求待测电阻两端的电压从零开始变化，或精确性要求较高时②滑动变阻器的最大阻值远小于待测电阻或串联的其他电阻的阻值时③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时采用限流接法①待测电阻接近或略小于滑动变阻器的最大阻值时②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压接法的要求时③没有很高的精确性要求，考虑安装简捷和节能因素时[针对训练]1．为测量“12V、5W”的小灯泡在不同电压下的功率，给定了以下器材：电源：12V，内阻不计；电流表：量程0～0.6A、0～3A，内阻约为0.2Ω；电压表：量程0～3V、0～15V，内阻约为15kΩ；滑动变阻器：0～20Ω，允许最大电流1A；开关一个，导线若干，实验要求加在小灯泡上的电压可从零开始调节。(1)以下四个电路图你认为最合适的是________。(2)在本实验中，电流表的量程可选________。答案：(1)A

(2)0～0.6A2．(2022·全国甲卷)某同学要测量微安表内阻，可利用实验器材有：电源E(电动势1.5V，内阻很小)，电流表A(量程10mA，内阻约10Ω)，微安表G(量程100μA，内阻Rg待测，约1kΩ)，滑动变阻器R(最大阻值10Ω)，定值电阻R0(阻值10Ω)，开关S，导线若干。(1)将图中所示的器材符号连线，画出实验电路原理图；(2)某次测量中，微安表的示数为90.0μA，电流表的示数为9.00mA，由此计算出微安表内阻Rg＝________Ω。解析：(1)为了准确测出微安表两端的电压，可以让微安表与定值电阻R0并联，再与电流表串联，通过电流表的电流与微安表的电流之差，可求出流过定值电阻R0的电流，从而求出微安表两端的电压，进而求出微安表的内电阻，由于电源电压过大，并且为了测量多组数据，滑动变阻器采用分压式解法，实验电路原理图如图所示。答案：

(1)见解析图(2)990(四)电表的改装两种改装的比较[针对训练]1．[电压表的改装与校对](2021·辽宁高考)某同学将一量程为250μA

的微安表改装成

量程为1.5V的电压表。先将电阻箱R1与该微安

表串联进行改装，然后选用合适的电源E、滑动变阻器R2、定值电

阻R3、开关S和标准电压表对改装后的电表进行检测，设计电路如图所示。(1)微安表铭牌标示内阻为0.8kΩ，据此计算R1的阻值应为__________kΩ。按照电路图连接电路，并将R1调为该阻值。(2)开关闭合前，R2的滑片应移动到__________端。(3)开关闭合后，调节R2的滑片位置，微安表有示数，但变化不显著，故障原因可能是__________。(填选项前的字母)A．1、2间断路B．3、4间断路C．3、5间短路(4)排除故障后，调节R2的滑片位置，当标准电压表的示数为0.60V时，微安表的示数为98μA，此时需要__________(填“增大”或“减小”)R1的阻值，以使改装电表的量程达到预期值。答案：(1)5.2

(2)2

(3)AC

(4)减小2．[电流表的改装与校对](2022·辽宁高考)某同学要将一小量程电流表(满偏电流为250μA，内阻为1.2kΩ)改装成有两个量程的电流表，设计电路如图(a)所示，其中定值电阻R1＝40Ω，R2＝360Ω。(1)当开关S接A端时，该电流表的量程为0～________mA；(2)当开关S接B端时，该电流表的量程比接在A端时________(填“大”或“小”)；(3)该同学选用量程合适的电压表(内阻未知)和此改装电流表测量未知电阻Rx的阻值，设计了图(b)中两个电路。不考虑实验操作中的偶然误差，则使用________(填“甲”或“乙”)电路可修正由电表内阻引起的实验误差。解析：(1)当开关S接A端时，表头与400Ω电阻并联，