1、专题突破 电学实验基础(实验：长度的测量及其测量工具的选用)基本仪器的使用考向1 长度的测量(1)游标卡尺常见3种游标卡尺的精确度：刻度格数(分度)102050精确度(可准确到)0.1 mm0.05 mm0.02 mm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(xK精确度)mm。需要注意的是，不管是哪种卡尺，K值均不需要向后估读一位。(2)螺旋测微器原理和精确度：可动刻度H上的刻度为50等份，螺距为0.5 mm，则螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数及注意事项：()测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部
2、分由可动刻度读出。()测量值(mm)固定刻度数(mm)可动刻度数(估读一位)0.01(mm)。()在读固定刻度数时，要注意半毫米刻度线是否露出。看不准时，判断方法是看可动刻度接近0还是50。()如图1所示，固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米的，从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm。()在读可动刻度格数时要估读到下一位，即使固定刻度的轴线正好与可动刻度的某一刻度线对齐，可动刻度格数小数部分要估读为“0”。结果以毫米为单位，千分位有一位估读数字，不能随便丢掉。图1【例1】(2015海南卷)某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工
3、件的直径和高度，测量结果如图2(a)和(b)所示。该工件的直径为_cm，高度为_mm。图2解析图(a)为20分度的游标卡尺，其精度为0.05 mm。主尺读数为12 mm，游标尺上第4条刻线与主尺上的一条刻线对齐，故测量结果为12 mm40.05 mm12.20 mm1.220 cm。螺旋测微器的精度为0.01 mm，由图(b)知固定刻度读数为6.5 mm，可动刻度读数为“36.0”，故工件的高度为6.5 mm36.00.01 mm6.860 mm。答案 1.2206.860游标卡尺读数时的“三看”(1)第一看精确度，所用的游标卡尺可准确到0.1 mm，还是0.05 mm或0.02 mm。(2)
4、第二看确认游标尺上的0刻度线位置，要区分零刻度线与游标尺的轮廓线，如图3所示。图3读数：14.55 mm(3)第三看游标尺的哪条(第N条)刻度线与主尺上的刻度线对齐。考向2 电压表、电流表的使用及读数【例2】(1)图4甲中使用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表_ A，表针的示数是_ A；当使用3 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。图4(2)图乙中使用较小量程时，每小格表示_ V，图中指针的示数为_ V，若使用的是较大量程，则每小格表示_ V，图中表针指示的是_ V。答案(1)0.020.440.12.20(2)0.11.700.58.51.(1)如图5甲
5、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5解析(1)最上面图读数：整毫米是17，不足1毫米数是70.1 mm0.7 mm，最后结果是17 mm0.7 mm17.7 mm。中间图读数：整毫米是23，不足1毫米数是170.05 mm0.85 mm。最后结果是23 mm0.85 mm23.85 mm。最下面图读数：整毫米是3，不足1毫米数是90.02 mm0.18 mm，最后结果是3 mm0.18 mm3.18
6、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 mm15.00.01 mm2.150 mm。答案(1)17.723.853.18(2)2.1502.电压表量程一般有两种03 V，015 V；电流表量程一般有两种00.6 A，03 A；如图6所示：图6(1)接03 V量程时读数为_V。(2)接015 V量程时读数为_ V。(3)接03 A量程时读数为_A。(4)接00.6 A量程时读数为_A。答案(1)1.90(2)9.5(3)0.80(4)0.163.旋钮式电阻箱如图7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
7、 接 入 电 路 的 电 阻 改 为 2 087，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7解析电阻为1 987。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，用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻29 999 19 998。故两个这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为019 998。答案 1 987 将“1 k”旋钮调到2，再将“100”旋钮调到0019 998 电表的改装电表的两种改装的比较考向1 电压表与电流表的改装及校对教材引领1.人教版选修31P51例1有一个电流表G，内阻Rg30，
8、满偏电流Ig1 mA。要把它改装为量程03 V的电压表，要串联多大的电阻？改装后电压表的电阻是多大？图2.46 把电流表G改装成电压表解析电压表V由表头G和电阻R串联组成，如图2.46的虚线框所示。电压表的量程是03 V，是指电压表V两端的电压为3 V时，表头的指针指在最大刻度，即通过电流表G的电流等于Ig。此时表头G两端得到的是满偏电压UgIgRg0.03 V。电阻R分担的电压为URUUg2.97 V。由欧姆定律可以求出分压电阻电压表V的内阻等于Rg和R串联时的总电阻，即RVRgR3.00103 3.00 k答案2.97103 3.00 k2.人教版选修31P51例2有一个电流表G，内阻Rg
9、30，满偏电流Ig1 mA。要把它改装为量程00.6 A的电流表，要并联多大的电阻？改装后电流表的内阻是多大？图2.47 把电流表G改装成大量程电流表解析电流表A由表头G和电阻R并联组成，如图2.47的虚线框所示。电流表量程为00.6 A，是指通过电流表A的电流为0.6 A时，表头的指针指在最大刻度，即通过电流表G的电流等于Ig。此时通过电阻R的电流IRIIg(0.60.001)A0.599 A。由欧姆定律可以求出分流电阻答案 见解析真题闯关3.(2019全国卷，23)某同学要将一量程为250 A的微安表改装为量程为20 mA的电流表。该同学测得微安表内阻为1 200，经计算后将一阻值为R的电
10、阻与该微安表连接，进行改装。然后利用一标准毫安表，根据图8(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。(1)根据图(a)和题给条件，将图(b)中的实物连线。(2)当标准毫安表的示数为16.0 mA时，微安表的指针位置如图(c)所示。由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值，而是_。(填正确答案标号)(c)图8A.18 mAB.21 mAC.25 mAD.28 mA(3)产生上述问题的原因可能是_。(填正确答案标号)A.微安表内阻测量错误，实际内阻大于1 200 B.微安表内阻测量错误，实际内阻小于1 200 C.R值计算错误，接入的电阻偏小D.R值计算错误，接入的电阻偏大(
11、4)要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k_。解析(1)实物连线如图所示。(2)串联电路中电流处处相等，根据比例关系得，毫安表示数为16.0 mA时，对应微安表的刻度为160 A说明量程扩大了100倍，所以当微安表指针到满量程250 A时，毫安表的示数应为25 mA，即为改装后电表的量程，选项C正确。(4)若微安表的满偏电压为U，则对并联的电阻R有U(250.25)103RU(200.25)103kR考向2 多量程电压表与电流表的改装教材引领1.人教版选修31P52T4如图2.412是有两个量程的电压表，当使用a、b
12、两个端点时，量程为010 V，当使用a、c两个端点时，量程为0100 V。已知电流表的内阻Rg为500，满偏电流Ig为1 mA，求电阻R1，R2的值。图2.412答案 9 500 90 000 2.人教版选修31P52T5如图2.413是有两个量程的电流表，当使用a、b两个端点时，量程为1 A，当使用a、c两个端点时，量程为0.1 A。已知表头的内阻Rg为200，满偏电流Ig为2 mA，求电阻R1、R2的值。图2.413答案 0.408 3.673 真题闯关3.(2018全国卷，22)某同学组装一个多用电表。可选用的器材有：微安表头(量程100 A，内阻900)；电阻箱R1(阻值范围0999.
13、9)；电阻箱R2(阻值范围099 999.9)；导线若干。要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡。回答下列问题：(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2，其中*为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱。图9(2)电阻箱的阻值应取R1_，R2_。(保留到个位)解析(1)微安表头改装成电流表需要并联一个小电阻，电流表改装成一个电压表需要串联一个大电阻，所以并联的电阻箱应为R1，串联的电阻箱应为R2，电路如图所示。答案(1)如解析图所示(2)1002 910伏安法测电阻的两种方法、
14、滑动变阻器的两种接法1.电流表内、外接法的比较2.滑动变阻器两种接法的比较由上表可以看出：分压接法中电压和电流的调节范围大，但限流接法较节能且电路简单。考向1 电流表的内接法与外接法的选择教材引领1.人教版选修31P52T2图2.410 画出了用电压表、电流表测量导体电阻的两种电路图。图中电压表的内阻为1 k，电流表的内阻为0.1，被测导体R的真实电阻为87.4。测量时，把电压表示数和电流表示数之比作为电阻的测量值。如果不考虑实验操作中的偶然误差，按甲、乙两种电路进行实验，得到的电阻测量值各是多少？你能从中得出什么结论？图2.410结论：按甲的电路(电流表外接法)进行实验，测量值小于真实值；按
15、乙的电路(电流表内接法)进行实验，测量值大于真实值。答案见解析真题闯关2.(201811月浙江选考)为了比较精确地测定阻值未知的定值电阻R，小明设计了如图10甲所示的电路。(1)实验时，闭合开关S，滑动变阻器的滑片滑至合适位置保持不变，将c点先后与a、b点连接，发现电压表示数变化较大，电流表示数基本不变，则测量时应将c点接_(选填“a点”或“b点”)，按此连接测量，测量结果_(选填“小于”“等于”或“大于”)Rx的真实值。(2)根据实验测得的6组数据，在图乙中描点，作出了2条图线。你认为正确的是_(选填“”或“”)，并由图线求出电阻Rx_。(保留2位有效数字)图10解析(1)由题中表述知，c先
16、后与a、b试触，电压表变化比较大，故电流表的电阻对电路影响比较大，所以应该使用电流表外接法，即接a点，测量值比真实值偏小。(2)根据电路的接法，当电流为零时电压表示数也为零，故图线过原点，选，由斜率的倒数即为电阻阻值可知，R7.5。答案(1)a点 小于(2)7.50.2电流表的内接法与外接法的选择方法(1)阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法。(3)试触法：按图接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下：如果电压表的示数有明显的变化，而电流表的示数变化不明显，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数
17、有明显的变化，而电压表的示数变化不明显，则可采用电流表内接法。考向2 滑动变阻器的两种接法的选择【例3】(2019石景山区质检)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除了标有“6 V1.5 W”的小灯泡、导线和开关外，还有：A.直流电源6 V(内阻不计)B.直流电流表03 A(内阻0.1 以下)C.直流电流表0300 mA(内阻约为5)D.直流电压表015 V(内阻约为15 k)E.滑动变阻器“10 2 A”F.滑动变阻器“1 k0.5 A”实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能多测几次。(1)实验中电流表应选用_，滑动变阻器应选用_。(均用序号表示)(2)试按要求在虚线框(图11甲)中画
18、出电路图。(3)根据电路图将图乙中所示器材连成实验电路。图11解析(1)小灯泡的额定电流为0.25 A，其电阻约为24，故为精确测量，电流表选C；为方便调节，滑动变阻器选E。(2)小灯泡内阻较小，故电流表采用外接法，小灯泡两端的电压要求从零开始调节，故滑动变阻器采用分压式接法。电路图如图甲所示。(3)实物图连接可以根据分压式接法先把滑动变阻器下面两个接线柱直接连在电源和开关两端，再考虑小灯泡和电流表串联的一端接在滑动变阻器的上接线柱上，另一端接在电源没有接开关的那个接线柱上，最后连接电压表。(要注意电流进出电表必须正进负出)。答案(1)CE(2)(3)图见解析滑动变阻器两种接法选择(1)若采用
19、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)，则必须选用分压式接法。(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，应改用分压电路。(3)若实验中要求测量电路中电压从零开始变化，则必须采用分压式接法。(4)两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单、耗能低。答案 Rx1 大于 小于图122.2018天津理综9(3)某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10 k)，除了Rx、开关S、导线外，还有下列器材供选用：为使测量尽量准确，电压表选用_，电流表选用_，电源选用_。(均填器材的字母代号)画出测量Rx阻值的实验电路图。该同学选择器材、连接电路和操作均正确，从实验原理上看，待测电阻测量值会_其真实值(填“大于”“小于”或“等于”)，原因是_。答案 BCF见解析图大于 电压表的读数大于待测电阻两端实际电压(其他正确表述也可)