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1、电学实验专题电学实验专题一一实验常用仪器使用及读数实验常用仪器使用及读数题型探究题型探究一、螺旋测微器和游标卡尺一、螺旋测微器和游标卡尺1.螺旋测微器图Z6-1题型探究题型探究(1)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 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.(2)读数:测量时被测物体长度的整毫米数由读出,小数部分由读出.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
2、)0.01(mm).0.01固定刻度可动刻度题型探究题型探究2.游标卡尺 (1)用途:测量厚度、长度、深度、内径、外径.(2)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,见下表:图Z6-2题型探究题型探究(3)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,则记录结果表示为(x+k精确度) mm.刻度格数(分度)刻度总长度每小格与1 mm的差值精确度(可准确到)1020509 mm0
3、.1 mm0.1 mm19 mm0.05 mm0.05 mm49 mm0.02 mm0.02 mm题型探究题型探究二、电流表和电压表二、电流表和电压表1.电流表、电压表的读数方法各种仪器的估读应以误差理论为基础,读数前要清楚“仪器误差大小”“仪器误差出现在哪1位”和“分度值”,根据“仪器误差出现在哪1位,读数就相应读到那1位”的估读原则进行估读.另外,高考考试说明对有效数字的要求是“要求知道有效数字的概念,会用有效数字表达直接测量量的结果,间接测量量的有效数字的运算不作要求”.题型探究题型探究有效数字的构成是准确数+一位存疑数(不可靠数).只要我们的读数符合有效数字的构成规则即可.比如0.02
4、精度的,若指针指到一格的正中央,你可读成0.03,3就是一个存疑数,若读成0.030,则有两位存疑数,已不符合有效数字的组成规则了,是一个没有意义的数字.因此,一般最小刻度是1的采用十分之一估读,即估读到下一位.而最小刻度是2或5的采用本位估读,即最小刻度是2的采用二分之一的估读法,最小刻度是5的采用五分之一的估读法.题型探究题型探究2.两种电表的使用技巧(1)机械零点的调整:在不通电时,指针应指在零刻度线的位置.(2)选择适当量程:估算电路中的电流或电压,指针应偏转到满刻度的1/3以上.若无法估算电路中的电流和电压,则应先选用较大的量程,再逐步减小量程.(3)正确接入电路:电流表应串联在电路
5、中,电压表应并联在电路中,两种表都应使电流从正接线柱流入,从负接线柱流出.题型探究题型探究例例1 (1)如图Z6-3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.图Z6-3题型探究题型探究(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图Z6-4所示,则金属丝的直径是mm.(3)如图Z6-5甲所示的电表使用00.6 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03 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Z6-4图Z6-5题型探究题型探究如图乙所示的电表使用较
6、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.(4)旋钮式电阻箱如图Z6-6所示,电流从接线柱A流入,从B流出,则接入电路的电阻为.今欲将接入电路的电阻改为2087 ,最简单的操作方法是.若用两个这样的电阻箱,则可得到的电阻值范围为.图Z6-6题型探究题型探究答案答案 (1)17.723.8510.46(2)2.150(3)0.020.440.12.200.11.700.58.5 (4)1987将“1k”旋钮调到2,再将“100”旋钮调到0019 998 解析解析 (1)最上面图读数:整毫米数是17 mm,不足1毫米数是7
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:整毫米数是23 mm,不足1毫米数是170.05 mm=0.85 mm,最后结果是23 mm+0.85 mm=23.85 mm.最下面图读数:整毫米数是10 mm,不足1毫米数是230.02 mm=0.46 mm,最后结果是10 mm+0.46 mm=10.46 mm.题型探究题型探究(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15.00.01 mm,最后的读数是2.0 mm+15.00.01 mm=2.150 mm.(3)使用00.6 A量程时,刻度盘上的每一小格为0.02
8、A,表针示数为0.44 A;当使用03 A量程时,每一小格为0.1 A,表针示数为2.20 A.电压表使用03 V量程时,每小格表示0.1 V,表针示数为1.70 V;使用015 V量程时,每小格表示0.5 V,表针示数为8.5 V.(4)电阻为1987 .最简单的操作方法是先将“1k”旋钮调到2,再将“100”旋钮调到0.每个电阻箱的最大阻值是9999 ,用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是29999 =19 998 ,故用两个这样的电阻箱,可得到的电阻值范围为019 998 .题型探究题型探究变式题变式题 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Z6
9、-7甲和乙所示.该工件的直径为cm,高度为mm. 甲图Z6-7乙题型探究题型探究答案答案 1.2206.860题型探究题型探究一、电流表的内接法和外接法一、电流表的内接法和外接法1.电流表的内接法和外接法的比较内接法外接法电路图题型探究题型探究题型探究题型探究题型探究题型探究(3)实验试探法:按图Z6-8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Z6-8题型探究题型探究二、滑动变阻器两种连接方式二、滑动变阻器两种连接方式1.滑
10、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、并联关系不同题型探究题型探究题型探究题型探究2.分压和限流电路的选择原则(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),此时,必须选用分压式电路.(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,应用分压式电路.题型探究题型探究例例2 为测量“12 V,5 W”的小灯泡在不同电压下的功率,给定了以下器材:电源(12 V,内
11、阻不计);电流表(量程00.6 A、03 A,内阻约为0.2 );电压表(量程03 V、015 V,内阻约为15 k);滑动变阻器(020 ,允许最大电流1 A);开关一个,导线若干.实验要求加在小灯泡上的电压可从零开始调节.(1)如图Z6-9所示的四个电路图中你认为最合适的是(填选项前的字母).题型探究题型探究图Z6-9(2)在本实验中,电流表的量程可选.题型探究题型探究答案答案 (1)A(2)00.6 A题型探究题型探究图Z6-10题型探究题型探究题型探究题型探究答案答案 Rx1大于小于题型探究题型探究 要点总结要点总结在选滑动变阻器时,为调节方便,分压法一般选总阻值小的滑动变阻器,限流法
12、选总阻值比待测电阻大几倍的滑动变阻器.三三实验器材的选取与实物图连接实验器材的选取与实物图连接题型探究题型探究例例3 某物理实验小组利用实验室提供的器材测定电压表V1的内阻,可选用的器材如下:A.待测电压表V1(量程03 V,内阻约为3 k);B.电压表V2(量程015 V,内阻约为20 k);C.电流表A(量程03 A,内阻约为0.1 );D.定值电阻R0(9.0 k);E.滑动变阻器R1(0200 );F.滑动变阻器R2(02 k);G.电源E(电动势约为12 V,内阻忽略不计);H.开关、导线若干.题型探究题型探究(1)为了准确测量电压表V1的内阻,两位同学根据上述实验器材分别设计了如图
13、Z6-11甲和乙两个测量电路,你认为(选填“甲”或“乙”)更合理,请在图丙中用笔画线代替导线将实物图补充完整.图Z6-11题型探究题型探究(2)该实验中滑动变阻器应该选用(选填“R1”或“R2”).(3)用已知量R0和V1、V2的示数U1、U2来表示电压表V1的内阻:RV1=.题型探究题型探究题型探究题型探究题型探究题型探究变式题变式题 为了测量一电阻的阻值Rx,现有以下器材:蓄电池E,电流表A,电压表 V,滑动变阻器R,电阻箱RP,开关S1、S2,导线若干.某活动小组设计了如图Z6-12甲所示的电路.实验的主要步骤如下:闭合S1,断开S2,调节R和RP,使电流表和电压表示数合适,记下两表示数
14、分别为I1、U1;闭合S2,保持RP阻值不变,记下电流表和电压表示数分别为I2、U2.图Z6-12题型探究题型探究(1)请按电路图在图乙的实物图上连线;(2)写出被测电阻阻值的表达式:Rx=(用两电表的读数表示); (3)若电流表、电压表都不是理想电表,则被测电阻的测量值(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值.题型探究题型探究题型探究题型探究题型探究题型探究 要点总结要点总结电学实验仪器的选择选择电学实验器材主要是选择电表、滑动变阻器、电源等器材,一般要考虑四方面因素:(1)安全因素:通过电源、电阻和电表的电流不能超过其允许的最大电流.(2)误差因素:选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对
15、误差,电压表、电流表在使用时,其指针应偏转到满偏刻度的1/3以上;使用欧姆表时应选用指针尽可能在中间刻度附近的倍率挡位.题型探究题型探究(3)便于操作:选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求,又便于调节.在调节滑动变阻器时,应使其大部分电阻线都被用到.(4)实验实际:除以上三个因素外,还应注重实验实际,如所用的电源与打点计时器的匹配问题等.习题习题1.某同学为了测量电流表A1内阻的精确值,有如下器材可供选择:电流表A1(量程0300 mA,内阻约为5 );电流表A2(量程0600 mA,内阻约为1 );电压表V(量程015 V,内阻约为3 k);滑动变阻器R1(05 ,额
16、定电流为1 A);滑动变阻器R2(050 ,额定电流为0.01 A);电源E(电动势为3 V,内阻较小);定值电阻R0(5 );单刀单掷开关S一个、导线若干.习题习题实验要求待测电流表A1的示数从零开始变化,且多测几组数据,尽可能地减小误差.(1)以上给定的器材中滑动变阻器应选.(2)在虚线框内画出测量A1内阻的电路原理图,并在图中标出所用仪器的代号.(3)若选测量数据中的一组来计算电流表A1的内阻r1,则r1的表达式为r1=;式中各符号的物理意义是.习题习题习题习题习题习题2.某同学对有故障的电热毯进行探究,图甲是电热毯的电路示意图,其中电热丝和导线通过金属接线片连接,图乙为测试电路实物图,
17、A、B为测试表笔,电压表和电流表均可视为理想电表.习题习题(1)断开S1,用测试电路在1和1之间检测得知电热丝无故障,然后测得电热丝的U-I图线如图丙所示.可求得此电热丝的电阻为 .(2)在虚线框内画出与图乙对应的电路原理图.习题习题(3)为了进一步检查故障,该同学闭合开关S1和S2,用表笔A和B分别对图甲中的各点进行测试,部分测试结果如下表所示.由此测试结果可判断出电路有断路,位置在(选填“1和2”“1和2”“2和3”或“2和3”)间.测试点3和31和11和31和22和3电表指针有无偏转电压表有有无有无电流表无有有无有习题习题答案答案 (1)580(570590均可)(2)如图所示(3)1和
18、2习题习题解析解析 (1)由图线得电热丝的电阻R=580 .(2)如图所示.(3)3和3接入A、B之间时,根据两电表指针偏转情况,确认3和3间存在断路;1和1接入A、B之间时,根据两电表指针偏转情况,确认1和1之间为通路;1和3接入A、B之间时,根据两电表指针偏转情况,确认1和3之间为通路;再结合1和2及2和3接入A、B之间时,两电表指针偏转情况,可知断路故障在1和2之间.习题习题3.为了测量一个阻值较大的未知电阻的阻值,某同学使用了干电池(1.5 V)、毫安表(1 mA)、电阻箱(09999 )、开关、导线等器材.(1)该同学设计的实验电路如图Z所示,实验时,将电阻箱阻值调至最大,断开S2,
19、闭合S1,减小电阻箱的阻值,使毫安表的示数为I1=1.00 mA;然后保持电阻箱阻值不变,断开S1,闭合S2,此时毫安表示数为I2=0.8 mA.由此可得被测电阻的阻值为 .习题习题(2)经分析,该同学认为上述方案中电源电动势的值可能与标称值不一致,因此会造成误差.为避免电源对实验结果的影响,又设计了如图乙所示的实验电路,实验过程如下:断开S1,闭合S2,此时毫安表指针处于某一位置,记录相应的电流值,其大小为I;断开S2,闭合S1,调节电阻箱的阻值,使电流表的示数为,记录此时电阻箱的阻值大小为R0.由此可测出Rx=.习题习题答案答案 (1)375(2)IR0习题习题4.研究小组利用下表中的实验
20、器材测量电流表A1的内阻r1.器材规格电流表A1量程010 mA,内阻r1待测(约为40 )电流表A2量程0500 A,内阻r2=750 电压表V量程06 V,内阻r3=3 k电阻R1阻值为100 滑动变阻器R2总电阻为10 电池E电动势为1.5 V,内阻很小开关S,导线若干习题习题(1)两位同学分别设计了如图甲和乙所示电路,小组讨论后发现两电路均存在问题,请指出两电路存在的问题:(2)另一位同学对电路乙优化后进行实验,得到若干组数据,如下表所示.请你根据数据在图中画出I1-I2的关系图线.I1/mA 2.00 4.00 6.00 7.00 8.00 9.00I2/A110 210 320 3
21、70 430480习题习题(3)根据所描图线可知待测电流表的内阻为 .(4)请你在虚线框中画出优化后的电路图.习题习题答案答案 (1)甲图电压表量程过大,测量中示数太小,测量精度较低;乙图两电流表量程均较小,调节过程中滑动变阻器调节范围过小,不易操作(2)图略(3)40(38到42之间均可)(4)如图所示习题习题习题习题5.某同学利用如图所示的电路测量一微安表(量程为0100 A,内阻大约为2500 )的内阻.可使用的器材有:两个滑动变阻器R1、R2(其中一个最大阻值为20 ,另一个最大阻值为2000 );电阻箱Rz(最大阻值为99 999.9 );电源E(电动势约为1.5 V);单刀开关S1
22、和S2.C、D分别为两个滑动变阻器的滑片.(1)按原理图将图中的实物连线.习题习题(2)完成下列填空:R1的最大阻值为(选填“20”或“2000”).为了保护微安表,开始时将R1的滑片C滑到接近图中的滑动变阻器的(选填“左”或“右”)端对应的位置;将R2的滑片D置于中间位置附近.将电阻箱Rz的阻值置于2500.0 ,接通S1.将R1的滑片置于适当位置,再反复调节R2的滑片D的位置.最终使得接通S2前后,微安表的示数保持不变,这说明S2接通前B与D所在位置的电势(选填“相等”或“不相等”).习题习题将电阻箱Rz和微安表位置对调,其他条件保持不变,发现将Rz的阻值置于2601.0 时,在接通S2前后,微安表的示数也保持不变.待测微安表的内阻为(结果保留到个位).(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议:.习题习题习题习题