【物理】2019届一轮复习人教版 电学实验基础 学案 14页

专题强化九　电学实验基础 一、螺旋测微器的使用 ‎1.构造：如图1所示，B为固定刻度，E为可动刻度.‎ 图1‎ ‎2.原理：测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5 mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为0.01 mm.读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺.‎ ‎3.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).‎ 如图2所示，固定刻度示数为2.0 mm，半毫米刻度线未露出，而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm.‎ 图2‎ 二、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)、游标卡尺上还有一个深度尺.(如图3所示)‎ 图3‎ ‎2.用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径.‎ ‎3.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1 mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，其规格见下表：‎ 刻度格数 ‎(分度)‎ 刻度总长度 每小格与 ‎1 mm的差值 精确度 ‎(可精确到)‎ ‎10‎ ‎9 mm ‎0.1 mm ‎0.1 mm ‎20‎ ‎19 mm ‎0.05 mm ‎0.05 mm ‎50‎ ‎49 mm ‎0.02 mm ‎0.02 mm ‎4.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度线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(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，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流，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)0～3 V的电压表和0～3 A的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1 V和0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位.‎ ‎(2)对于0～15 V量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 V.‎ ‎(3)对于0～0.6 A量程的电流表，精确度是0.02 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”，即读到最小刻度的一半0.01 A.‎ 命题点一　常用仪器的使用与读数 ‎1.游标卡尺和螺旋测微器的读数 游标卡尺的读数应注意以下几点 ‎(1)看清精确度 例如(图4)‎ 图4‎ 易错成11 mm＋4×0.1 mm＝11.40 mm 正确的应为11.4 mm，游标卡尺不需要估读，后面不能随意加零或去零；‎ 例如(图5)‎ 图5‎ 易错成10 mm＋12×0.05 mm＝10.6 mm，正确的应为10.60 mm.‎ ‎(2)主尺上的单位应为厘米 主尺上标识的1、2、3等数字通常是指厘米，读数时应将毫米和厘米分清，游标卡尺主尺上的最小刻度是1 mm.‎ 例如(图6)‎ 图6‎ 易错成5 mm＋4×0.05 mm＝5.20 mm 正确的应为50 mm＋4×0.05 mm＝50.20 mm.‎ ‎(3)区分零刻度与标尺最前端 例如(图7)‎ 图7‎ 易错成13 mm＋10×0.05 mm＝13.50 mm 正确读数为14 mm＋10×0.05 mm＝14.50 mm.‎ 例1　(2014·福建理综·19(1))某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图8甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为 cm和 mm.‎ 图8‎ 答案　60.10　4.20‎ 解析　刻度尺的分度值为1 mm，要估读到0.1 mm.‎ 游标卡尺读数为4 mm＋10×0.02 mm＝4.20 mm.‎ 例2　某同学用如图9甲所示的螺旋测微器测小球的直径时，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，螺旋测微器的示数如图乙所示，则小球的直径是 mm.‎ 图9‎ 答案　D　H　G　6.700‎ 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6.5 mm＋20.0×0.01 mm＝6.700 mm.‎ 变式1　(2015·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的直径和高度，测量结果如图10(a)和(b)所示.该工件的直径为 cm，高度为 mm.‎ 图10‎ 答案　1.220　6.860‎ 解析　游标卡尺读数为d＝12 mm＋4× mm＝12.20 mm＝1.220 cm 螺旋测微器的读数为h＝6.5 mm＋36.0×0.01 mm＝6.860 mm 变式2　(1)如图11甲所示的三把游标卡尺，它们的游标尺从上至下分别为9 mm长10等分、19 mm长20等分、49 mm长50等分，它们的读数依次为 mm、 mm、 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.‎ 图11‎ 答案　(1)17.7　23.85　3.18　(2)2.150‎ 解析　(1)最上面图读数：整毫米是17，不足1毫米数是7×0.1 mm＝0.7 mm，最后结果是17 mm＋0.7 mm＝17.7 mm.中间图读数：整毫米是23，不足1毫米数是17×0.05 mm＝0.85 mm.最后结果是23 mm＋0.85 mm＝23.85 mm.最下面图读数：整毫米是3，不足1毫米数是9×0.02 mm＝0.18 mm.最后结果是3 mm＋0.18 mm＝3.18 mm.‎ ‎(2)固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米的从可动刻度上读，其示数为15.0，最后的读数：2.0 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm.‎ ‎2.电压表、电流表和变阻箱的读数 例3　(1)如图12甲所示的电表使用0.6 A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3 A量程时，对应刻度盘中每一小格代表 A，图中表针示数为 A.‎ 图12‎ ‎(2)如图乙所示的电表使用较小量程时，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 V.‎ 答案　(1)0.02　0.44　0.1　2.20　(2)0.1　1.70　0.5 8.5‎ 解析　(1)使用0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02 A，表针示数为0.44 A；当使用3 A量程时，每一小格为0.1 A，表针示数为2.20 A.‎ ‎(2)电压表使用3 V量程时，每小格表示0.1 V，表针示数为1.70 V；使用15 V 量程时，每小格表示0.5 V，表针示数为8.5 V.‎ 例4　旋钮式电阻箱如图13所示，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2 087 Ω，最简单的操作方法是 ‎ ‎ .若用两个这样的电阻箱，即可得到的电阻值范围为 .‎ 图13‎ 答案　1 987　将“×1 k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到0　0～19 998 Ω 解析　电阻为1 987 Ω，最简单的操作方法是将“×1 k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到0.每个电阻箱的最大阻值是9 999 Ω，用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是2×9 999 Ω＝19 998 Ω.故用两个这样的电阻箱，可得到的电阻值范围为0～19 998 Ω.‎ 变式3　如图14甲是学生实验用的有两个量程的电流表刻度盘，当用“＋”和“－0.6”两接线柱时，能测的最大电流是 A，对应刻度盘上每一小格代表 A；图中表针示数为 A；当使用电流表的“＋”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.‎ 图14‎ 图乙为学生实验用的有两个量程的电压表刻度盘.当使用较小量程时，测量电压最大值不得超过 V，每小格表示 V，图中指针示数为 V；若使用的是较大量程，则表盘刻度每小格表示 V，图中指针示数为 V.‎ 答案　0.60　0.02　0.34　0.1　1.70　3.00　0.1　2.20　0.5　11.0‎ 解析　结合电流表和电压表所选量程，首先应正确读出相应的分度值，然后根据表针所指位置和其读数方法可得结果.‎ 命题点二　关于电阻的测量 ‎1.电压表和电流表的内、外接法 ‎(1)两种接法比较 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＝＝Rx＋RA>Rx 测量值大于真实值 R测＝＝时，用电流表内接法.‎ ‎③实验试探法：按图15所示接好电路，让连接电压表的导线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.‎ 图15‎ 例5　用内阻为3 000 Ω的电压表和内阻为10 Ω的电流表测电阻，在图16甲、乙两种情况下，电压表的示数都是60 V，电流表的示数都是0.2 A，则R1的测量值为 Ω，真实值是 Ω，R2的测量值为 Ω，真实值是 Ω.‎ 图16‎ 答案　300　290　300　333.3‎ ‎2.滑动变阻器两种连接方式 ‎(1)滑动变阻器两种接法的对比 限流接法 分压接法 对比说明 电路图 串、并联关系不同 负载R上电压调节范围 ≤U≤E ‎0≤U≤E 分压电路调节范围大 负载R上电流调节范围 ≤I≤ ‎0≤I≤ 分压电路调节范围大 闭合S前触头位置 b端 a端 都是为保护电路元件 ‎(2)滑动变阻器必须接成分压电路的几种情况：‎ ‎①要求电压表能从零开始读数；‎ ‎②当待测电阻Rx≫R(滑动变阻器的最大阻值)时；‎ ‎③若采用限流式接法，电路中的最小电流仍超过电路中电表、电阻的允许电流.‎ ‎(3)滑动变阻器的最大阻值和用电器的阻值差不多且要求电压不从零开始变化，通常情况下，由于限流式结构简单、耗能少，优先使用限流式.‎ 例6　测定小灯泡“6 V,3 W”的伏安特性曲线，要求实验中灯泡两端的电压从零开始连续可调.供选择的器材有：电压表V1(量程6 V，内阻20 kΩ)，电流表A1(量程3 A，内阻0.2 Ω)，电流表A2(量程0.6 A，内阻1 Ω)，变阻器R1(0～100 Ω，0.5 A)，变阻器R2(0～20 Ω，2 A)，学生电源E(6～8 V)、开关及导线若干.选择出符合实验要求的实验器材并设计出实验电路.‎ 答案　见解析 解析　不管是从题中要求灯泡两端电压必须从零开始连续可调的角度考虑，还是从为了最终能较准确画出伏安特性曲线必须多测几组I、U数据的角度考虑，限流电路都难以满足要求，因此必须采用分压电路，实验电路如图所示.器材包括：电压表V1、电流表A2、变阻器R2、‎ 电源、开关及导线.‎ 变式4　用伏安法测一个电阻Rx的阻值，提供器材有：待测电阻Rx(约5 kΩ)、电压表(0～3 V，内阻100 kΩ)、微安表(0～500 μA，内阻100 Ω)、变阻器(0～20 kΩ)、稳压电源(输出电压15 V).试设计出实验电路.‎ 答案　见解析图 解析　若接成限流电路，电路中最小电流：Imin＝＝ A＝0.6×10－3 A＝600 μA，大于微安表的量程.因此，为了电路安全必须将变阻器接成分压电路，Rx>，电流表采用内接法，如图所示.‎ 拓展点1　用“半偏法”测电阻 利用电流表半偏测的内阻 ‎1.实验原理(如图17)：‎ 图17‎ ‎2.实验步骤：‎ ‎(1)R1调至阻值最大，闭合S1，调R1的阻值使示数达满偏值.‎ ‎(2)保持R1阻值不变，闭合S2，调R2使示数达满偏值一半，同时记录R2的值.‎ ‎(3)Rg测＝R2.‎ ‎3.误差分析：‎ 闭合S2后，R2与Rg的并联值R并Ig，而此时的示数为Ig，所以IR2>Ig，所以R2