（江蘇專用）2020版高考物理新增分大一輪復習 第七章 恒定電流 專題突破八 電學實驗基礎(chǔ)講義（含解析）.docx

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專題突破八電學實驗基礎(chǔ)1螺旋測微器的使用(1)構(gòu)造：如圖1所示，B為固定刻度，E為可動刻度圖1(2)原理：測微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm，即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周，F(xiàn)前進或后退0.5 mm，而可動刻度E上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動一小格，F(xiàn)前進或后退0.01 mm，即螺旋測微器的精確度為0.01mm.讀數(shù)時估讀到毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺(3)讀數(shù)：測量值(mm)固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)可動刻度數(shù)(估讀一位)0.01(mm)如圖2所示，半毫米刻度線未露出，固定刻度示數(shù)為2.0mm，而從可動刻度上讀的示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)為：2.0mm15.00.01mm2.150mm.圖22游標卡尺(1)構(gòu)造：主尺、游標尺(主尺和游標尺上各有一個內(nèi)、外測量爪)、游標卡尺上還有一個深度尺(如圖3所示)圖3(2)用途：測量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑(3)原理：利用主尺的最小分度與游標尺的最小分度的差值制成不管游標尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1mm.常見的游標卡尺的游標尺上小等分刻度有10個的、20個的、50個的，其規(guī)格見下表：刻度格數(shù)(分度)刻度總長度每小格與1mm的差值精確度(可精確到)讀數(shù)/mm(游標卡尺第n個刻度線與主尺對齊)109mm0.1mm0.1mm主尺整毫米數(shù)0.1n2019mm0.05mm0.05mm主尺整毫米數(shù)0.05n5049mm0.02mm0.02mm主尺整毫米數(shù)0.02n(4)讀數(shù)：若用x表示從主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標尺上讀出的與主尺上某一刻度線對齊的游標的格數(shù)，則記錄結(jié)果表示為(xK精確度) mm.3電表的改裝改裝成電壓表改裝成電流表內(nèi)部電路改裝原理串聯(lián)分壓并聯(lián)分流改裝后的量程UIg(RRg)IIg量程擴大的倍數(shù)nn接入電阻的阻值RRg(n1)RgR改裝后的總內(nèi)阻RVRgRnRgRA校對電路改裝成的電壓表改裝成的電流表備注(1)改裝后示數(shù)等于表頭與分壓電阻兩端電壓之和；(2)改裝后量程等于滿偏時表頭與分壓電阻兩端電壓之和(1)改裝后示數(shù)等于通過表頭與分流電阻的電流之和；(2)改裝后量程等于滿偏時通過表頭與分流電阻的電流之和4.電流表、電壓表的使用(1)機械零點的調(diào)整：在不通電時，指針應指在零刻度線的位置若不指零，應該用螺絲刀調(diào)整(2)選擇適當量程：估算電路中電流和電壓，電表指針應偏轉(zhuǎn)到滿刻度的以上若無法估算電路中的電流和電壓，則應先選用較大的量程，再逐步減小量程(3)正確接入電路，電流表應串聯(lián)在電路中，電壓表應并聯(lián)在電路中，兩種電表都應使電流從正接線柱流入，負接線柱流出(4)正確讀數(shù)：根據(jù)所選量程的精確度，正確讀出有效數(shù)字并注明單位03V的電壓表和03A的電流表的讀數(shù)方法相同，此量程下的精確度分別是0.1V和0.1A，看清楚指針的實際位置，讀到小數(shù)點后面兩位對于015V量程的電壓表，精確度是0.5V，在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面一位，即讀到0.1V.對于00.6A量程的電流表，精確度是0.02A，在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面兩位，這時要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半0.01A.(5)注意內(nèi)阻：電流表和電壓表一方面作為儀器使用，同時又是被測電路中的一個電阻，實驗中沒有特別要求時，一般不考慮它們的內(nèi)阻對電路的影響，但在有些測量中，不能忽視它們的內(nèi)阻對被測電路的影響，如伏安法測電阻等這時電流表應看成“能讀出本身電流IA的小電阻RA”，若已知RA，則該電流表可當成電壓表使用，即UAIARA；電壓表也可看成“能讀出本身電壓UV的大電阻RV”，若已知RV，則該電壓表也可當電流表使用，即IV.5滑動變阻器的兩種接法限流接法分壓接法對比說明兩種接法電路圖串、并聯(lián)關(guān)系不同負載R上電壓調(diào)節(jié)范圍(電源內(nèi)阻不計)UE0UE分壓接法電壓能從零開始連續(xù)變化，調(diào)節(jié)范圍大負載R上電流調(diào)節(jié)范圍(電源內(nèi)阻不計)I0I分壓接法調(diào)節(jié)范圍大閉合S前滑片位置b端a端都是為了保護電路元件實物圖接法一上一下一上兩下6實驗器材的選取與實物圖連接(1)電學實驗儀器的選擇選擇電學實驗器材主要是選擇電表、滑動變阻器、電源等，一般要考慮四方面因素：安全因素：通過電源、電阻和電表的電流不能超過其允許的最大電流誤差因素：選用電表量程應考慮盡可能減小測量值的相對誤差，電壓表、電流表在使用時，其指針應偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度的以上；使用歐姆表時應選用指針盡可能在中間刻度附近的倍率擋位便于操作：選用滑動變阻器時應考慮對外供電電壓的變化范圍既能滿足實驗要求，又便于調(diào)節(jié)在調(diào)節(jié)滑動變阻器時，應使其大部分電阻線都被用到實驗實際：除以上三個因素外，還應注重實驗實際，如所用的電源與打點計時器的匹配問題等(2)實物圖連接的注意事項畫線連接各元件，一般先從電源正極開始，按照電路原理圖依次到開關(guān)，再到滑動變阻器，按順序以單線連接方式將主電路中串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來，再將需要并聯(lián)的元件并聯(lián)到電路中連線時要將導線接在接線柱上，兩條導線不能交叉要注意電表的量程和正、負接線柱，要使電流從電表的正接線柱流入，從負接線柱流出.命題點一常用儀器的讀數(shù)例1(1)如圖4甲所示的三把游標卡尺，它們的游標尺從上至下分別為9mm長10等分、19mm長20等分、49mm長50等分，它們的讀數(shù)依次為_mm、_mm、_mm.(2)使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖乙所示，則金屬絲的直徑是_mm.圖4答案(1)17.724.853.18(2)2.150解析(1)題圖甲中最上面圖讀數(shù)：主尺讀數(shù)是17，游標尺讀數(shù)是70.1mm0.7mm，最后結(jié)果是17mm0.7mm17.7mm.中間圖讀數(shù)：主尺讀數(shù)是24，游標尺讀數(shù)是170.05mm0.85mm.最后結(jié)果是24mm0.85mm24.85mm.最下面圖讀數(shù)：主尺讀數(shù)是3，游標尺讀數(shù)是90.02mm0.18mm.最后結(jié)果是3mm0.18mm3.18mm.(2)固定刻度示數(shù)為2.0mm，可動刻度讀數(shù)為35.0，最后的讀數(shù)：2.0mm35.00.01mm2.350mm.變式1(1)如圖5甲所示的電表使用0.6A量程時，對應刻度盤上每一小格代表_A，圖中表針示數(shù)為_A；當使用3A量程時，對應刻度盤中每一小格代表_A，圖中表針示數(shù)為_A.(2)如圖乙所示的電表使用較小量程時，每小格表示_V，圖中表針的示數(shù)為_V若使用的是較大量程，則這時表盤刻度每小格表示_V，圖中表針示數(shù)為_V.圖5答案(1)0.020.440.12.20(2)0.11.700.585變式2旋鈕式電阻箱如圖6所示，電流從接線柱A流入，從B流出，則接入電路的電阻為_，今欲將接入電路的電阻改為2087，最簡單的操作方法是_.若用兩個這樣的電阻箱，即可得到的電阻值范圍為_圖6答案1987將“1k”旋鈕調(diào)到2，再將“100”旋鈕調(diào)到0019998命題點二電阻的測量伏安法1電流表的內(nèi)、外接法(1)兩種接法比較：內(nèi)接法外接法電路圖誤差原因電流表分壓U測UxUA電壓表分流I測IxIV電阻測量值R測RxRARx測量值大于真實值R測Rx測量值小于真實值適用條件RARxRVRx適用于測量大阻值電阻小阻值電阻(2)兩種電路的選擇阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內(nèi)阻進行比較，若Rx較小，宜采用電流表外接法，測量值小于真實值；若Rx較大，宜采用電流表內(nèi)接法，測量值大于真實值簡單概括為“大內(nèi)偏大，小外偏小”臨界值計算法：Rx時，用電流表內(nèi)接法實驗試探法：按圖7所示接好電路，讓連接電壓表的導線P先后與a、b處接觸一下，如果電壓表的示數(shù)有較大的變化，而電流表的示數(shù)變化不大，則采用電流表外接法；如果電流表的示數(shù)有較大的變化，而電壓表的示數(shù)變化不大，則采用電流表內(nèi)接法圖72滑動變阻器兩種接法的選擇(1)滑動變阻器必須接成分壓電路的幾種情況：要求電壓能從零開始變化；當待測電阻RxR(滑動變阻器的最大阻值)時；若采用限流式接法，電路中的最小電流仍超過電路中電表、電阻的允許電流(2)滑動變阻器的最大阻值和用電器的阻值差不多且要求電壓不從零開始變化，通常情況下，由于限流式接法結(jié)構(gòu)簡單、耗能少，優(yōu)先使用限流式接法例2(2018蘇州市調(diào)研卷)為描繪小燈泡的伏安特性曲線，實驗室備有下列器材：A小燈泡(額定電壓6V，額定電流600mA)B電流表A1(量程00.6A，內(nèi)阻約為0.5)C電流表A2(量程03A，內(nèi)阻約為0.1)D電壓表V(量程06V，內(nèi)阻約為10k)E滑動變阻器R1(010，2A)F滑動變阻器R2(0100，1.5A)G直流電源E(約6V)H開關(guān)、導線若干(1)實驗中電流表應選用_，滑動變阻器應選用_(以上均填器材代號)(2)請用筆畫線代替導線，將圖8電路連接完整圖8答案(1)A1R1(2)電路圖如圖所示拓展點1“半偏法”測電表內(nèi)阻1利用電流表半偏測的內(nèi)阻方法一并聯(lián)分流法(如圖9)：圖9(1)實驗步驟：R1調(diào)至阻值最大，閉合S1，調(diào)R1的阻值使示數(shù)達滿偏值保持R1阻值不變，閉合S2，調(diào)R2使示數(shù)達滿偏值的一半，同時記錄R2的值Rg測R2.(2)誤差分析：閉合S2后，R2與Rg的并聯(lián)值R并Ig，而此時的示數(shù)為Ig，所以IR2Ig，所以R2Rg，所以Rg測”“”“(4)解析(4)電阻箱的接入使電壓表與電阻箱的分壓大于原來電壓表的分壓，則電阻箱的分壓大于電壓表的分壓，其阻值要大于電壓表的內(nèi)阻例4(2018蘇錫常鎮(zhèn)二模)某實驗小組用如下器材來測量電壓表的內(nèi)阻A待測電壓表(量程3V，內(nèi)阻約幾k)B電流表(量程0.6A，內(nèi)阻約0.1)C電池組(電動勢約3V，內(nèi)阻可忽略)D滑動變阻器R0E變阻箱R(09999)F開關(guān)和導線若干圖15(1)圖15甲是某同學設(shè)計的電路，大家討論后一致認為此電路不可行，你認為原因是_；AR0阻值較小B電流表存在內(nèi)阻C電壓表無法準確讀數(shù)D電流表無法準確讀數(shù)(2)同學們改用圖乙電路進行測量，設(shè)電阻箱的阻值為R，電壓表的示數(shù)為U，為了能根據(jù)圖象求得電壓表的內(nèi)阻，應該作_圖線(選填“R”“UR”或“U”)；(3)請根據(jù)你選擇的坐標軸和下表的數(shù)據(jù)，在圖丙中標上合適的標度作出相應圖線；R/k0.61.52345U/V2.521.81.51.31.13/k11.670.670.50.330.250.20/V10.400.500.560.670.770.88(4)根據(jù)你所畫出的圖線，求出電源的電動勢E_V，電壓表內(nèi)阻RV_k(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)答案(1)D(2)R(3)如圖所示(4)3.1(2.93.3)2.9(2.53.3)拓展點2替代法測電阻實驗原理如圖16：圖16(1)S接1，調(diào)節(jié)R2，讀出表示數(shù)為I；(2)S接2，R2不變，調(diào)節(jié)電阻箱R1，使表示數(shù)仍為I；(3)由以上可得RxR1.該方法的優(yōu)點是消除了表內(nèi)阻對測量的影響，缺點是電阻箱的電阻R1不能連續(xù)變化例5(2016江蘇單科10)小明同學通過實驗探究某一金屬電阻的阻值R隨溫度t的變化關(guān)系，已知該金屬電阻在常溫下的阻值約10，R隨t的升高而增大，實驗電路如圖17所示，控溫箱用以調(diào)節(jié)金屬電阻的溫度圖17實驗時閉合S，先將開關(guān)K與1端閉合，調(diào)節(jié)金屬電阻的溫度，分別記下溫度t1，t2，和電流表的相應示數(shù)I1，I2，.然后將開關(guān)K與2端閉合，調(diào)節(jié)電阻箱使電流表的示數(shù)再次為I1，I2，分別記下電阻箱相應的示數(shù)R1，R2，.(1)有以下兩種電流表，實驗電路中應選用_A量程0100mA，內(nèi)阻約2B量程00.6A，內(nèi)阻可忽略(2)實驗過程中，要將電阻箱的阻值由9.9調(diào)節(jié)至10.0，需旋轉(zhuǎn)圖中電阻箱的旋鈕“a”、“b”、“c”，正確的操作順序是_將旋鈕a由“0”旋轉(zhuǎn)至“1”將旋鈕b由“9”旋轉(zhuǎn)至“0”將旋鈕c由“9”旋轉(zhuǎn)至“0”(3)實驗記錄的t和R的數(shù)據(jù)見下表溫度t()20.040.060.080.0100.0阻值R()9.610.411.112.112.8請根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在如圖18所示方格紙上作出Rt圖線圖18由圖線求得R隨t的變化關(guān)系為R_.答案(1)A(2)(或)(3)見解析圖004t8.8(0.04t8.70.04t8.9都算對)解析(1)電路中電源電動勢為1.5V，金屬電阻的阻值約為10，滑動變阻器最大阻值為10，電流在0.0750.15A范圍內(nèi)，則電流一般在0.1A以內(nèi)調(diào)整，為使電流讀數(shù)更準確，應選用量程0100mA的電流表(2)調(diào)節(jié)電阻箱時按照先調(diào)大再調(diào)小的原則，旋轉(zhuǎn)各旋鈕的正確操作順序是(或)(3)Rt圖象如圖所示由Rt圖象知，R0.04t8.8 ()拓展點3電橋法測電阻例6(2018金陵中學等三校四模)某物理學習興趣小組為了測量待測電阻Rx，設(shè)計了如下實驗，用到的實驗器材有：學生電源、靈敏電流計、電流表、滑動變阻器、電阻箱、定值電阻、開關(guān)、導線若干圖19按設(shè)計方案完成以下實驗步驟：按照圖19甲所示的原理圖連接好實驗電路；將滑動變阻器R2滑片調(diào)至適當位置，滑動變阻器R3滑片調(diào)至最左端，閉合開關(guān)S；調(diào)整R3逐步增大輸出電壓并反復調(diào)整R1和R2使靈敏電流計G讀數(shù)為零，此時電流表A2的示數(shù)為120mA，電阻箱R1和電流表A1示數(shù)如圖乙和丙所示；實驗完畢，整理器材根據(jù)上述實驗回答以下問題：(1)電阻箱R1的讀數(shù)為_，電流表A1的示數(shù)為_mA；(2)待測電阻Rx的阻值為_(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)；(3)電流表的內(nèi)阻對測量結(jié)果_影響(選填“有”或“無”)；(4)為提高本實驗的精確度可采取的措施：_.答案(1)50.0180(2)75.0(3)無(4)使用靈敏度更高的靈敏電流計或在保證電表安全的情況下，適當增大滑動變阻器R3左側(cè)并聯(lián)部分的電壓解析(1)由題圖乙可知電阻箱的示數(shù)為：01005100100.150.0，由題圖丙可知電流表的分度值為10mA，示數(shù)為：180mA；(2)靈敏電流計示數(shù)為零，則其兩端電勢相等，R1與Rx兩端電壓相等，由歐姆定律可知：I1R1I2Rx，代入數(shù)據(jù)解得：Rx75.0；(3)由題圖甲電路圖可知，兩電流表內(nèi)阻對R1、Rx兩端電壓沒有影響，電流表的內(nèi)阻對測量結(jié)果無影響；(4)使用靈敏度更高的靈敏電流計或在保證電表安全的情況下，適當增大滑動變阻器R3左側(cè)并聯(lián)部分的電壓可以提高本實驗的精確度.1(2018東臺創(chuàng)新學校月考)某同學利用螺旋測微器測量一金屬板的厚度，該螺旋測微器校零時的示數(shù)如圖20甲所示，測量金屬板厚度時的示數(shù)如圖乙所示圖甲所示讀數(shù)為_mm，圖乙所示讀數(shù)為_mm，所測金屬板的厚度為_mm，用游標卡尺測金屬板的直徑如圖丙所示，則金屬板直徑為_cm.圖20答案0.0106.8706.8601.240解析由題圖甲螺旋測微器的示數(shù)為01.00.01mm0.010mm；由題圖乙螺旋測微器的示數(shù)為6.5mm37.00.01mm6.870mm；所測金屬板的厚度為6.870mm0.010mm6.860mm；由題圖丙游標卡尺的示數(shù)為12mm80.05mm12.40mm1.240cm.2(2018豐縣中學月考)某同學要測量一個由均勻新材料制成的圓柱體的電阻率.步驟如下：圖21(1)游標卡尺測量其長度如圖21甲所示，可知其長度為_mm；(2)用螺旋測微器測量其直徑如圖乙所示，可知其直徑為_mm；(3)選用多用電表的電阻“1”擋，按正確的操作步驟測此圓柱體的電阻，表盤的示數(shù)如圖丙所示，則該電阻的阻值為_.答案(1)50.15(2)4.700(3)223(2018揚州中學下學期開學考)甲、乙兩位同學要測量一未知電阻Rx的阻值(阻值約1k)，實驗室提供的器材如下：A待測電阻RxB電源E：電動勢約為3VC電流表A1：量程為5mA，內(nèi)阻r1不超過10D電流表A2：量程為1mA，內(nèi)阻r2為50E滑動變阻器R：最大阻值為50F電阻箱R：阻值09999.9G開關(guān)、導線若干(1)由于沒有電壓表，甲同學利用電流表A2和電阻箱改裝成一個量程為3V的電壓表，則電流表A2應與電阻箱_(填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)，電阻箱的阻值應為_.用表示A2改裝后的電壓表，在測量Rx的以下實驗電路中誤差較小的是_(2)如圖22，為測量電阻Rx，乙同學設(shè)計了如下電路，實驗中只要保持滑動變阻器的滑片P位置固定，無論怎樣調(diào)節(jié)電阻箱，分壓電路的輸出電壓變化都很小他的操作步驟如下：圖22A將滑動變阻器的滑片P放在最左端，閉合開關(guān)S；B將電阻箱的阻值調(diào)節(jié)到零，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表A2的指針達到滿偏；C保持滑動變阻器的滑片不動，調(diào)節(jié)電阻箱，使電流表的指針達到半偏；D讀出電阻箱的示數(shù)，記為R0；E斷開開關(guān)，整理器材請你根據(jù)已知量與測量量，寫出待測電阻Rx的表達式_該測量值與真實值相比_(填“偏大”或“偏小”)答案(1)串聯(lián)2950A(2)R0r2偏大4(2018興化一中四模)實驗室提供以下器材測量電流計G的內(nèi)阻：A待測電流計G(010mA，內(nèi)阻約300)B電壓表V(015V，內(nèi)阻約3k)C電流表A(015mA，內(nèi)阻約100)D定值電阻R1(300)E定值電阻R2(10)F滑動變阻器R3(01000)G滑動變阻器R4(015)H干電池(4.5V，內(nèi)阻不計)I開關(guān)S及導線若干某同學設(shè)計了如圖23甲、乙所示兩個測量電路，圖23(1)用圖甲電路測量時誤差較大，原因是_；(2)用圖乙電路進行實驗時，滑動變阻器應選用_，定值電阻應選用_(選填器材前的字母)；(3)請用筆畫線代替導線，將圖丙的電路正確連接(4)按電路圖乙連接實驗，記錄待測電流計G的讀數(shù)I、電路中另一個電表的讀數(shù)x；移動滑動變阻器的滑片，獲得多組I、x的值以I為縱坐標，x為橫坐標，作出如圖丁所示的圖線，若圖線的斜率為k，則待測電流計G內(nèi)阻為_該實驗測得電流計G的內(nèi)阻測量值與真實值相比_(選填“偏大”“偏小”或“相等”)答案(1)甲圖中電壓表量程過大(2)GD(3)電路如圖所示(4)300(1)相等解析(1)用題圖甲電路測量時誤差較大，原因是題圖甲中電壓表量程過大；(2)用題圖乙電路進行實驗時，滑動變阻器用分壓接法，則應選用阻值較小的滑動變阻器，則選G；定值電阻應選用與待測電流表阻值相當?shù)亩ㄖ惦娮?，則選D；(3)電路連接如圖：(4)由歐姆定律可知：IRG(xI)R1，解得Ix，則k，其中R1300，解得RG300(1)；實驗中電流表A的內(nèi)阻對測量結(jié)果無影響，則測得電流計G的內(nèi)阻測量值與真實值相等