高考物理复习第八章恒定电流专题强化九电学实验基础

第八章恒定电流专题强化九电学试验基础1/54过好双基关2/542.原理：测微螺杆F与固定刻度B之间精密螺纹螺距为0.5mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退

mm，而可动刻度E上刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退

mm，即螺旋测微器准确度为

mm.读数时估读到毫米千分位上，所以，螺旋测微器又叫千分尺.一、螺旋测微器使用1.结构：如图1所表示，B为固定刻度，E为可动刻度.图10.50.010.013/543.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)×

(mm).如图2所表示，固定刻度示数为2.0mm，半毫米刻度线未露出，而从可动刻度上读示数为15.0，最终读数为：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm.图20.014/54二、游标卡尺1.结构：主尺、

(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺.(如图3所表示)图32.用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径.游标尺5/544.读数：若用x表示从主尺上读出整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐游标格数，则统计结果表示为(x＋K×准确度)mm.3.原理：利用主尺最小分度与游标尺最小分度差值制成.不论游标尺上有多少个小等分刻度，它刻度部分总长度比主尺上一样多小等分刻度少1mm.常见游标卡尺游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个，其规格见下表：刻度格数(分度)刻度总长度每小格与1mm差值准确度(可准确到)109mm0.1mm

mm2019mm0.05mm

mm5049mm0.02mm

mm0.10.050.026/54三、惯用电表读数对于电压表和电流表读数问题，首先要搞清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许经过最大电压或电流，然后依据表盘总刻度数确定准确度，按照指针实际位置进行读数即可.(1)0～3V电压表和0～3A电流表读数方法相同，此量程下准确度分别是0.1V和0.1

A，看清楚指针实际位置，读到小数点后面两位.(2)对于0～15V量程电压表，准确度是

V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1V.(3)对于0～0.6A量程电流表，准确度是

A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度二分之一0.01A.0.50.027/54研透命题点8/541.游标卡尺和螺旋测微器读数游标卡尺读数应注意以下几点(1)看清准确度比如(图4)命题点一惯用仪器使用与读数基础考点自主悟透图4易错成11mm＋4×0.1mm＝11.40mm正确应为11.4mm，游标卡尺不需要估读，后面不能随意加零或去零；比如(图5)图5易错成10mm＋12×0.05mm＝10.6mm，正确应为10.60mm.9/54(2)主尺上单位应为厘米主尺上标识1、2、3等数字通常是指厘米，读数时应将毫米和厘米分清，游标卡尺主尺上最小刻度是1mm.比如(图6)图6易错成5mm＋4×0.05mm＝5.20mm正确应为50mm＋4×0.05mm＝50.20mm.10/54(3)区分零刻度与标尺最前端比如(图7)图7易错成13mm＋10×0.05mm＝13.50mm正确读数为14mm＋10×0.05mm＝14.50mm.11/54解析刻度尺分度值为1mm，要估读到0.1mm.游标卡尺读数为4mm＋10×0.02mm＝4.20mm.例1

(·福建理综·19(1))某同学测定一金属杆长度和直径，示数如图8甲、乙所表示，则该金属杆长度和直径分别为

cm和

mm.答案解析图860.10

4.2012/54例2某同学用如图9甲所表示螺旋测微器测小球直径时，他应先转动

到F靠近小球，再转动

到F夹住小球，直至听到棘轮发出声音为止，拨动

使F固定后读数(填仪器部件字母符号).正确操作后，螺旋测微器示数如图乙所表示，则小球直径是

mm.答案解析图9DHG6.70013/54解析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，拨动止动旋钮G使F固定后读数，读数为6.5mm＋20.0×0.01mm＝6.700mm.14/54解析游标卡尺读数为d＝12mm＋4×mm＝12.20mm＝1.220cm螺旋测微器读数为h＝6.5mm＋36.0×0.01mm＝6.860mm变式1

(·海南单科·11)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直径和高度，测量结果如图10(a)和(b)所表示.该工件直径为

cm，高度为

mm.解析答案图101.2206.86015/54解析最上面图读数：整毫米是17，不足1毫米数是7×0.1mm＝0.7mm，最终结果是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.最终结果是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.最终结果是3mm＋0.18mm＝3.18mm.变式2

(1)如图11甲所表示三把游标卡尺，它们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，它们读数依次为

mm、

mm、

mm.解析答案17.723.85图113.1816/54解析固定刻度示数为2.0mm，不足半毫米从可动刻度上读，其示数为15.0，最终读数：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm.(2)使用螺旋测微器测量金属丝直径，示数如图乙所表示，则金属丝直径是

mm.解析答案2.15017/54解析使用0.6A量程时，刻度盘上每一小格为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、电流表和变阻箱读数例3

(1)如图12甲所表示电表使用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.解析答案图120.020.440.12.2018/54解析电压表使用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.(2)如图乙所表示电表使用较小量程时，每小格表示

V，图中表针示数为

V.若使用是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示

V，图中表针示数

V.解析答案0.11.700.58.519/54解析电阻为1987Ω，最简单操作方法是将“×1k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到0.每个电阻箱最大阻值是9999Ω，用这么两个电阻箱串联可得到最大电阻是2×9999Ω＝19998Ω.故用两个这么电阻箱，可得到电阻值范围为0～19998Ω.例4旋钮式电阻箱如图13所表示，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路电阻为

Ω，今欲将接入电路电阻改为2087Ω，最简单操作方法是

.若用两个这么电阻箱，即可得到电阻值范围为

.解析答案图131987将“×1k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到00～19998Ω20/54图乙为学生试验用有两个量程电压表刻度盘.当使用较小量程时，测量电压最大值不得超出

V，每小格表示

V，图中指针示数为

V；若使用是较大量程，则表盘刻度每小格表示

V，图中指针示数为

V.变式3如图14甲是学生试验用有两个量程电流表刻度盘，当用“＋”和“－0.6”两接线柱时，能测最大电流是

A，对应刻度盘上每一小格代表

A；图中表针示数为

A；当使用电流表“＋”和“－3”两个接线柱时，对应刻度盘上每一小格代表

A，图中表针示数为

A.解析答案0.60图140.020.340.11.703.000.12.200.511.021/54解析结合电流表和电压表所选量程，首先应正确读出对应分度值，然后依据表针所指位置和其读数方法可得结果.22/54

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电阻测量值测量值大于真实值测量值小于真实值适用条件RA≪RxRV≫Rx适适用于测量大阻值电阻小阻值电阻1.电压表和电流表内、外接法(1)两种接法比较命题点二关于电阻测量能力考点师生共研23/54(2)两种电路选择①阻值比较法：先将待测电阻预计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采取电流表外接法；若Rx较大，宜采取电流表内接法.简单概括为“大内偏大，小外偏小”.②临界值计算法：24/54③试验试探法：按图15所表示接好电路，让连接电压表导线P先后与a、b处接触一下，假如电压表示数有较大改变，而电流表示数改变不大，则可采取电流表外接法；假如电流表示数有较大改变，而电压表示数改变不大，则可采取电流表内接法.图1525/54例5用内阻为3000Ω电压表和内阻为10Ω电流表测电阻，在图16甲、乙两种情况下，电压表示数都是60V，电流表示数都是0.2A，则R1测量值为

Ω，真实值是

Ω，R2测量值为

Ω，真实值是

Ω.答案图16300290300333.326/54

限流接法分压接法对比说明电路图

串、并联关系不一样负载R上电压调整范围

0≤U≤E分压电路调整范围大负载R上电流调整范围

分压电路调整范围大闭合S前触头位置b端a端都是为保护电路元件2.滑动变阻器两种连接方式(1)滑动变阻器两种接法对比27/54(2)滑动变阻器必须接成份压电路几个情况：①要求电压表能从零开始读数；②当待测电阻Rx≫R(滑动变阻器最大阻值)时；③若采取限流式接法，电路中最小电流仍超出电路中电表、电阻允许电流.(3)滑动变阻器最大阻值和用电器阻值差不多且要求电压不从零开始改变，通常情况下，因为限流式结构简单、耗能少，优先使用限流式.28/54例6测定小灯泡“6V,3W”伏安特征曲线，要求试验中灯泡两端电压从零开始连续可调.供选择器材有：电压表V1(量程6V，内阻20kΩ)，电流表A1(量程3A，内阻0.2Ω)，电流表A2(量程0.6A，内阻1Ω)，变阻器R1(0～100Ω，0.5A)，变阻器R2(0～20Ω，2A)，学生电源E(6～8V)、开关及导线若干.选择出符合试验要求试验器材并设计出试验电路.答案解析解析不论是从题中要求灯泡两端电压必须从零开始连续可调角度考虑，还是从为了最终能较准确画出伏安特征曲线必须多测几组I、U数据角度考虑，限流电路都难以满足要求，所以必须采取分压电路，试验电路如图所表示.器材包含：电压表V1、电流表A2、变阻器R2、电源、开关及导线.答案看法析29/54变式4用伏安法测一个电阻Rx阻值，提供器材有：待测电阻Rx(约5kΩ)、电压表(0～3V，内阻100kΩ)、微安表(0～500μA，内阻100Ω)、变阻器(0～20kΩ)、稳压电源(输出电压15V).试设计出试验电路.答案解析解析若接成限流电路，电路中最小电流：Imin

A＝0.6×10－3A＝600μA，大于微安表量程.所以，为了电路安全必须将变阻器接成份压电路，

电流表采取内接法，如图所表示.答案看法析图30/54利用电流表半偏测

内阻1.试验原理(如图17)：用“半偏法”测电阻拓展点1图1731/542.试验步骤：(1)R1调至阻值最大，闭合S1，调R1阻值使

示数达满偏值.(2)保持R1阻值不变，闭合S2，调R2使

示数达满偏值二分之一，同时统计R2值.(3)Rg测＝R2.32/543.误差分析：闭合S2后，R2与Rg并联值R并<Rg，所以I总>Ig，而此时

示数为

Ig，所以IR2>Ig，所以R2<Rg，所以Rg测<Rg.只有当R1≫Rg(R1≫R2)时，Rg测≈Rg.说明：R1≫Rg、R1≫R2为选器材提供依据，即R1应选阻值大电阻；在安全范围内电源应选电动势大.33/54例7某同学在进行扩大电流表量程试验时，需要知道电流表满偏电流和内阻.他设计了一个用标准电流表G1来校对待测电流表G2满偏电流和测定G2内阻电路，如图18所表示.已知G1量程略大于G2量程，图中R1为滑动变阻器，R2为电阻箱.该同学顺利完成了这个试验.(1)试验过程包含以下步骤，其合理次序依次为

(填步骤字母代号)；A.合上开关S2B.分别将R1和R2阻值调至最大C.记下R2最终读数D.重复调整R1和R2阻值，使G1示数仍为I1，使G2

指针偏转到满刻度二分之一，此时R2最终读数为rE.合上开关S1F.调整R1使G2指针偏转到满刻度，此时G1示数为I1，记下此时G1示数图18答案解析BEFADC34/54解析试验首先要确保G1、G2不被烧坏，应先将R1、R2阻值调至最大.试验中应保持合上S2与断开S2两种情况下G1示数I1为G2满偏电流IG2，当合上S2时，G2示数为

此时流过R2电流也为

，得R2＝RG2.总而言之可知步骤为BEFADC.35/54(2)仅从试验设计原理上看，用上述方法得到G2内阻测量值与真实值相比

(选填“偏大”“偏小”或“相等”)；相等解析答案解析这种方法测量G2内阻与真实值相等.36/54(3)若要将G2量程扩大为I，并结合前述试验过程中测量结果，写出须在G2上并联分流电阻R分表示式，R分＝

.答案解析解析扩大G2量程时原理如图所表示，有(I－I1)R分＝I1r，解得R分＝37/541.试验原理(如图19)：用“替换法”测电阻拓展点2图1938/542.试验步骤：S先与2接，统计

示数，再与1接，调R值使

示数与原值相等，则Rx＝R.3.说明对

要求，只要有刻度且不超出量程即可，与指针是否超

无关，因为电流表示数不参加运算.39/54例8电学试验中经常需要测量电阻阻值：(1)测电阻方法有很各种，现在有一只标“220V

40W”灯泡，它正常工作时电阻为

Ω.若用多用电表欧姆挡来测量这只灯泡电阻，则测出电阻值就

(选填“大于”“等于”或“小于”)灯泡正常工作时电阻值.1210小于答案解析解析正常工作时电压为额定电压，故有P＝

所以R＝

＝1210Ω；灯泡在正常工作时发烧，灯丝电阻率增大，电阻增大，因而用欧姆挡测量时阻值应小于正常工作时电阻值.40/54(2)用以下器材设计一个试验，测量该灯泡正常工作时电阻值.A.220V交流电源B.单刀双掷开关一只C.电阻箱一只(0～999.9Ω，额定电流0.5A)D.固定电阻一只(0.5kΩ，额定电流0.3A)E.交流电流表一只(0～0.3A)请在方框内画出电路原理图.

答案解析答案看法析图41/54解析应用替换法.因电阻箱最大阻值小于灯泡正常工作时电阻值，故应串联一固定电阻，电路原理图如图.42/541.电学试验仪器选择选择电学试验器材主要是选择电表、滑动变阻器、电源等，普通要考虑四方面原因：(1)安全原因：经过电源、电阻和电表电流不能超出其允许最大电流.(2)误差原因：选取电表量程应考虑尽可能减小测量值相对误差，电压表、电流表在使用时，其指针应偏转到满偏刻度

以上；使用欧姆表时应选取指针尽可能在中间刻度附近倍率挡位.命题点三试验器材选取与实物图连接能力考点师生共研43/54(3)便于操作：选取滑动变阻器时应考虑对外供电电压改变范围既能满足试验要求，又便于调整.在调整滑动变阻器时，应使其大部分电阻线都被用到.(4)试验实际：除以上三个原因外，还应重视试验实际，如所用电源与打点计时器匹配问题等.44/542.实物图连接注意事项(1)画线连接各元件，普通先从电源正极开始，按照电路原理图依次到开关，再到滑动变阻器，按次序以单线连接方式将主电路中串联元件依次串联起来；其次将要并联元件再并联到电路中去.(2)连线时要将导线接在接线柱上，两条导线不能交叉.(3)要注意电表量程和正、负接线柱，要使电流从电表正接线柱流入，从负接线柱流出.45/54例9某物理试验小组利用试验室提供器材测定电压表V1内阻，可选取器材以下：A.待测电压表V1：量程3V，内阻约3kΩB.电压表V2：量程15V，内阻约20kΩC.电流表A：量程3A，内阻约0.1ΩD.定值电阻R0：9.0kΩE.滑动变阻器R1：0～200ΩF.