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1、大一轮复习讲义 专题强化九 电学实验基础 第八章 恒定电流 NEIRONGSUOYIN 内容索引 过好双基关 研透命题点 回扣基础知识 训练基础题目 细研考纲和真题 分析突破命题点 过好双基关 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 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 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 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 0 5 0 010 01 图1 3 读数 测量值 mm 固定刻度数
2、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 0 01 图2 二 游标卡尺 1 构造 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所示 游标尺 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1
3、0个的 20 个的 50个的 其规格见下表 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 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 109 mm0 1 mm mm 2019 mm0 05 mm mm 5049 mm0 02 mm mm 0 1 0 05 0 02 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
4、 3 A的电流表的读数方法相同 此量程下的精确度分 别是 V和 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 V 在读数时只要求读到小数点 后面一位 这时要求 格估读 即读到0 1 V 3 对于0 0 6 A量程的电流表 精确度是 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 即读到最小刻度的一半0 01 A 0 10 1 0 5 0 02 研透命题点 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 命题点一 常用仪器的使用与读数 图4 易错成11 mm 4 0 1 mm 11 40 mm 正确
5、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
6、 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 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 图8 60 104 20 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 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
7、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 图9 D H G 6 700 变式1 2019 湖北省武汉市部分学校起点调研 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甲和乙所示 该工 件的直径为 cm 高度为 mm 图10 1 2206 860 6 858 6 862均正确 解析 游标卡尺的主尺读数为1 2 cm 游标尺上第4个刻度和主尺上某一刻度 对齐 所以游标读数为4 0 05 mm 0 20 mm 0 020 cm 所以最终读数为 1 2 cm 0 020 cm 1 220 cm 螺旋
8、测微器的固定刻度为6 5 mm 可动刻度为36 0 0 01 mm 0 360 mm 所 以最终读数为6 5 mm 0 360 mm 6 860 mm 2 电压表 电流表和变阻箱的读数 例3 1 如图11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 解析 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 图11 0 020 44 0 12 20 2 如图乙所示的电表使用较小量程时 每小格表示
9、 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 解析 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 0 1 1 700 5 8 5 例4 旋钮式电阻箱如图12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2 087 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 解析 接入电路的电阻为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
10、用这样的两 个电阻箱串联可得到的最大电阻是2 9 999 19 998 故用两个这样的电阻 箱 可得到的电阻值范围为0 19 998 1 987 将 1 k 旋钮调到2 再将 100 旋钮调到0 0 19 998 图12 变式2 如图13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 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 0 60 0 020
11、 34 图13 0 11 70 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 3 000 12 20 0 511 0 1 电压表和电流表的内 外接法 1 两种接法比较 命题点二 关于电阻的测量 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 Rx 测量值小于真实值 适用条件RA RxRV Rx 适用于测量大阻值电阻小阻值电阻 2 两种电路的选择
12、 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 简单概括为 大内偏大 小外偏小 临界值计算法 图14 实验试探法 按图14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 例5 用内阻为3 000 的电压表和内阻为10 的电流表测电阻 在图15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 真实值是 R
13、2的测量值为 真实值是 图15 300290300333 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 不计电源内阻 0 U E分压电路调节范围大 负载R上电流调节范 围 不计电源内阻 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 要求电压表能从零开始读数 当待测电阻Rx R 滑动变阻器的最大阻值 时 若采用限流式接法 电路中的最小电流仍超过电路中电表 电阻允许的最 大电流 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
14、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 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 A 电压表 量程0 1 V 内阻约10 k B 电压表 量程0 10 V 内阻约100 k C 电流表 量程0 1 mA 内阻约30 D 电流表 量程0 0 6 A 内阻约0 05 E 电源 电动势1 5 V 额定电流0 5 A 内阻不计 F 电源 电动势 12 V 额定电流2 A 内阻不计 G 滑动变阻器R0 阻值范围0 10 额定电流2 A 1 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
15、的字母代号 BCF 解析 若电源选用E 则通过Rx的最大电流为0 15 mA 电流表选用C还达不到 半偏 故电源应选用F 电压表内阻应尽可能与被测电阻阻值相差大一些且接 近电源电压 故电压表选用B 由此可知电路中的电流约为1 mA 故电流表选用C 2 在虚线框内画出测量Rx阻值的实验电路图 答案 见解析图 解析 因为待测电阻阻值较大 所以电流表应采用内接法 因为滑动变阻器的 阻值很小 若采用限流接法接入电路起不到多大的限流作用 所以滑动变阻 器应采用分压接法 实验电路图如图所示 3 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
16、因是 解析 因为电流表采用内接法 电压表测出的电压为Rx与电流表串联后两端 电压 U测 U实 而R 所以R测 R实 大于电压表的 读数大于待测电阻两端的实际电压 其他表述正确也可 1 主要类型 用灵敏电流计改装为较大量程电流表 电压表和多用电表 2 改装原理 1 电流表的改装利用了并联电路分流的原理 2 电压表的改装利用了串联电路分压的原理 命题点三 电表改装问题 例7 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0 999 9 电阻箱R2 阻 值范围0 99 999 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 图16 回答下列问题 1 在图16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 答案 见解析图 解析 如图所示 2 电阻箱的阻值应取R1 R2 保留到个位 解析 接a时改装成量程为1 mA的电流表 有 IgRg I Ig R1 解得
