高考总复习物理（人教版）教师用书第08章恒定电流第3讲电学实验基础

第三讲电学实验基础考点一基本仪器的使用和读数一、螺旋测微器的原理和读数1．原理：测微螺杆与固定刻度之间的精密螺纹的螺距为0.5mm，即旋钮每旋转一周，测微螺杆前进或后退0.5mm，而可动刻度上的刻度为50等份，每转动一小格，测微螺杆前进或后退0.01mm，即螺旋测微器的精确度为0.012．读数：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)．二、游标卡尺的原理和读数1．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12．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.三、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，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，(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.(3)对于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”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，(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.(3)①图丙使用0.6A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数是________A；当使用3A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A②图丁使用较小量程时，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.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17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23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＋(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×(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3②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，每小格为0.5V，表针示数为8.5V.答案：(1)17.723.853.18(2)1.150(3)①0.020.440.12.20②0.11.700.58.5考点二电流表在电路中内外接法的选取1.两种接法的比较内接法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电阻测量值R测＝eq\f(U测,I测)＝Rx＋RA>Rx测量值大于真实值R测＝eq\f(U测,I测)＝eq\f(RxRV,Rx＋RV)<Rx测量值小于真实值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<eq\r(RVRA)时，用电流表外接法；Rx>eq\r(RVRA)时，用电流表内接法．(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．2．在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为20kΩ，电流表的内阻约为10Ω，选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验，读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上，如图所示．(1)根据各点表示的数据描出IU图线，由此求得该电阻的阻值Rx＝________Ω(保留两位有效数字)．(2)在虚线框内画出“伏安法”测量该电阻的部分电路图．解析：(1)图线如图所示Rx＝eq\f(ΔU,ΔI)＝2.4×103Ω(2.3×103～2.5×103Ω)(2)因满足eq\f(Rx,RA)>eq\f(RV,Rx)，故采用电流表内接法．答案：见解析3．(2014·全国卷Ⅱ)在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200Ω，电压表eq\o(○,\s\up1(V))的内阻约为2kΩ，电流表eq\o(○,\s\up1(A))的内阻约为10Ω，测量电路中电流表的连接方式如图a或b所示，结果由公式Rx＝eq\f(U,I)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．解析：由于eq\f(RV,Rx)＝eq\f(2000,200)＝10，而eq\f(Rx,RA)＝eq\f(200,10)＝20，可见eq\f(Rx,RA)>eq\f(RV,Rx)，应采用题图a电路测量更准确，即Rx1更接近待测电阻的真实值；由于Rx1＝eq\f(U,I)，其中R真＝eq\f(UR,IR)，而U>UR，I＝IR，则Rx1>R真，即测量值Rx1大于真实值；又由于Rx2＝eq\f(U,I)，R真＝eq\f(UR,IR)，其中U＝UR，I>IR，则Rx2<R真，即测量值Rx2小于真实值．答案：Rx1大于小于考点三滑动变阻器的选择和使用1.两种接法的比较内容方式限流接法分压接法电路图负载R上电压调节范围eq\f(RE,R＋R0)≤U≤E0≤U≤E负载R上电流调节范围eq\f(E,R＋R0)≤I≤eq\f(E,R)0≤I≤eq\f(E,R)闭合S前触头位置b端a端2.两种接法的选择(1)两种接法的一般适用条件①限流式接法适合测量阻值小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)；②分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的总电阻要大)．(2)必须采用分压法的三种情况①若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)，则必须选用分压式接法；②若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，此时，应改用分压电路；③若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式电路．(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、耗能低．4．一只小灯泡，标有“3V,0.6W”字样，现用下面给出的器材测量该小灯泡正常发光时的电阻．电源电动势为12V，内阻为1Ω；最大阻值为5Ω的滑动变阻器；电流表的内阻为1Ω；电压表的内阻为10kΩ；开关一个、导线若干．(1)在设计电路的过程中，为了尽量减小实验误差，电流表应采用________(选填“内接”或“外接”)法．滑动变阻器应采用________(选填“分压式”或“限流式”)接法．(2)在下面的虚线框内画出你所设计的实验电路图(尽量减小实验误差)．解析：因小灯泡正常工作时的电阻约为Rx＝eq\f(U2,P)＝15Ω，而电流表、电压表的内阻分别为1Ω和10kΩ，满足RV≫Rx，电流表应外接；实验中因小灯泡两端电压只需3V，而电源电动势为12V，所以滑动变阻器应采用分压式接法．答案：(1)外接分压式(2)如图所示5．为测量“12V,5W”的小电珠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0.2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1开关一个，导线若干，实验要求加在小电珠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________.解析：(1)C与D电路图不符合电压从零开始调节．小电珠的电