专题十四　电学实验基础

专题十四电学实验基础基本仪器的使用与读数1.在练习使用游标卡尺和螺旋测微器的实验中,测量一枚1元硬币的直径和厚度,如图甲所示.(1)用游标卡尺测量其直径,如图乙所示,直径是25.00mm.

(2)用螺旋测微器测量其厚度,如图丙所示,厚度是1.850mm.

[解析](1)用游标卡尺测量其直径,示数为25mm+0.05mm×0=25.00mm;(2)用螺旋测微器测量其厚度,示数为1.5mm+0.01mm×35.0=1.850mm.2.(1)如图甲、乙、丙所示的三把游标卡尺,它们的游标尺自左向右分别为10分度、20分度、50分度,它们的读数依次为17.6mm、23.25mm、3.20mm.

(2)某同学用如图丁所示的螺旋测微器测量小球的直径时,他应先转动D使F靠近小球,再转动H使F夹住小球,直至听到棘轮发出声音为止,拨动G使F固定后读数.(均填仪器部件字母符号)正确操作后,螺旋测微器的示数如图戊所示,则小球的直径是6.700mm.

[解析](1)题图甲读数,整毫米是17mm,不足1毫米数是6×0.1mm=0.6mm,最后结果是17mm+0.6mm=17.6mm.题图乙读数,整毫米是23mm,不足1毫米数是5×0.05mm=0.25mm,最后结果是23mm+0.25mm=23.25mm.题图丙读数,整毫米是3mm,不足1毫米数是10×0.02mm=0.20mm,最后结果是3mm+0.20mm=3.20mm.(2)用螺旋测微器测小球直径时,先转动粗调旋钮D使测微螺杆F靠近被测小球,再转动微调旋钮H使测微螺杆F夹住小球,直到棘轮发出声音为止,拨动锁紧装置G使F固定后读数,读数为6.5mm+20.0×0.01mm=6.700mm.测量电路与控制电路的设计3.要测定某一定值电阻Rx的阻值(约为200Ω),除了被测电阻,实验室提供了以下器材:A.直流电源E(输出电压恒为12V);B.电压表V(量程0~15V,内阻约为20kΩ);C.电流表A1(量程0~0.6A,内阻约为10Ω);D.电流表A2(量程0~10mA,内阻r为200Ω);E.滑动变阻器R1(阻值范围为0~50Ω);F.定值电阻R2(阻值为40Ω);G.开关一只、导线若干.(1)为了尽可能减小误差电流表应选用A2(选填“A1”或“A2”),根据选用的器材将设计的电路画在下面的方框内.

[答案]如图所示 (2)根据设计的电路连接器材进行实验,断开开关,将滑动变阻器的滑片移到一端,闭合开关,使电路中的电流最小或滑动变阻器输出电压为零.调节滑动变阻器,测出多组电压表和电流表的值U、I,作出U-I图像,如果图像的斜率为k,则被测电阻的阻值大小为Rx=

(k-r)R(3)本实验不存在(选填“存在”或“不存在”)因电表内阻产生的系统误差.

[解析](1)因为直流电源电压为12V,定值电阻Rx的阻值约为200Ω,则电流不超过I=12200A=0.06A=60mA,若电流表选用A1,则量程过大,所以电流表应选用A2.为了获取多组数据且尽可能减小误差,滑动变阻器应采用分压式接法,由于A2量程偏小但内阻已知,故可把A2与定值电阻R2并联,改装为大量程的电流表使用,并采用内接法.设计电路图如图所示(2)根据设计电路,由欧姆定律可得U=IrR2+IRx+Ir=IRx+r+rR2·Rx,故k=R(3)由(2)中分析可知,Rx两端的电压和通过Rx的电流均可准确计算出来,所以本实验不存在因电表内阻产生的系统误差.实验器材的选取与实物图的连接4.现要测定一段粗细均匀、电阻约为50Ω的合金丝的电阻率,要尽量精确地测量其电阻值R,器材有:电池组(电动势为3.0V,内阻约为1Ω);电流表(量程为0~100mA,内阻约为0.5Ω);电压表(量程为0~3V,内阻约为3kΩ);滑动变阻器R1(0~10Ω,允许最大电流为2.0A);滑动变阻器R2(0~500Ω,允许最大电流为0.5A);开关一个、导线若干.(1)以上器材中,所用的滑动变阻器应选R1(选填“R1”或“R2”).

(2)如图所示是测量合金丝电阻的电路,闭合开关之前,滑动变阻器的滑片应移到最右端(选填“最左端”或“最右端”).

(3)若用刻度尺测得合金丝的长度为1.02m,用螺旋测微器测得合金丝的直径为0.664mm,电流表的读数为48.0mA,电压表的读数为2.40V,根据以上数据可以估算出合金丝的电阻率为B(填选项前的字母).

A.1.7×10-7Ω·m B.1.7×10-5Ω·mC.1.7×10-6Ω·m D.1.7×10-8Ω·m[解析](1)由于要尽量精确地测量合金丝的电阻值,需多测几组数据,滑动变阻器应采用分压接法,故滑动变阻器应选择最大阻值较小的R1.(2)由题图可知,滑动变阻器采用分压接法,为保护电路,闭合开关前滑片应置于最右端.(3)根据R=ρLS=UI,可得ρ=RSL=Uπd24IL,代入数据解得ρ≈1.5.现要用如图甲所示的电路图来测量某一电压表V的内阻.给定的器材有:待测电压表V(量程为0~2V,内阻约为4kΩ);电流表A(量程为0~1.2mA,内阻约为500Ω);直流电源E(电动势约为2.4V,内阻不计);滑动变阻器R0(最大阻值为20Ω);定值电阻R(3个,阻值分别为2kΩ、20kΩ、200kΩ);开关S及导线若干.要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半.(1)定值电阻R应该选用的电阻阻值为2kΩ.

(2)根据图甲的测量电路原理图,用笔画线代替导线,在图乙所给的实物图上连线.[答案]如图所示 (3)根据图甲的测量电路原理图,开关S闭合前,滑动变阻器的滑片应滑动到最左(选填“左”或“右”)端.

(4)电路接通后,把滑动变阻器的滑片滑动到某一位置,若此时电压表读数为U,电流表读数为I,则电压表内阻RV=

RURI-[解析](1)假设电压表