《2020新亮剑高考物理总复习讲义：第八单元 恒定电流 微专题7》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020新亮剑高考物理总复习讲义：第八单元 恒定电流 微专题7（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第八单元恒 定 电 流 微专题 7 电学实验仪器的使用和基本电路的选择 见 自学听讲 P146 一基本测量工具 仪器和仪表的读数 1 游标卡尺 螺旋测微器 欧姆表的读数 1 游标卡尺 构造 如图所示 原理 游标卡尺的主要部分是主尺和一条沿着主尺滑动的游标尺 在同样长度的主尺 和游标尺上分成不同的等份 利用它们每一等份长度上的差异 来读出较精确的测量数据 比 如 50 分度游标卡尺上 50 个分度的总长只有主尺的 49 mm 长 则游标上每个分度比主尺上 每个分度短 mm 0 02 mm 将这个差异称为精度 即它的测量精度为 0 02 mm 根据游 1 50 标上的分度格数 常把游标卡尺分为 1
2、0 分度 20 分度和 50 分度三种 它们的精度分别为 0 1 mm 0 05 mm 0 02 mm 游标卡尺的读数规则 游标尺 mm 刻度格数刻度总长度 每小格与 1 毫米 差 精度 mm 1090 10 1 20190 050 05 50490 020 02 游标卡尺的读数要三看 一看游标尺的分格数 由此确定精度 二看游标尺上 0 刻度线位置 易与游标尺的 边界混淆 三看游标尺的哪条刻度线与主尺上的刻度线对齐 即游标卡尺的读数 主尺 整毫米数 游标尺 对齐格数 精度 精度包括 0 1 mm 0 05 mm 或 0 02 mm 读数时不需要向后估读一位 2 螺旋测微器 千分尺 构造 如图所
3、示 原理 利用螺旋转动 将微小的直线位移化为角度变化 并在较大的圆周上对其进行显示 取螺纹的螺 距为 0 5 mm 即测微螺杆旋转一周时前进或后退 0 5 mm 将螺旋分成 50 等份 每一等份表示沿螺杆位移变 化 mm 0 01 mm 即螺旋测微器的分度值是 0 01 mm 测量时要估读到千分位 故而得名 千分尺 0 5 50 螺旋测微器的读数规则 螺旋测微器的读数要 三步 一步读整 读出固定刻度上的整毫米数 二步读零 看半毫米刻度线是否露 出 三步读螺旋 即螺旋测微器的读数 固定刻度示数 单位 mm 注意半毫米刻度线是否露出 可动刻度示数 精度 0 01 mm 读数时要估读 即以毫米为单位
4、时 有效数字要保留到小数点后第三位 例 1 某同学要测量一由均匀新材料制成的圆柱体的长度 直径 电阻 其步骤如下 1 用 20 分度的游标卡尺测量其长度如图甲所示 由图甲可知其长度为 cm 2 用螺旋测微器测量其直径如图乙所示 由图乙可知其直径为 mm 解析 1 游标卡尺的读数 主尺 整毫米数 游标尺 对齐条数 精度 题中游标卡尺的主尺部分的读 数为 6 mm 对齐条数为第 15 条 20 分度的游标卡尺的精度为 mm 0 05 mm 所以读数为 6 1 20 mm 15 0 05 mm 6 75 mm 0 675 cm 2 螺旋测微器的读数 固定部分 可动部分 题中螺旋测微器的固定部分为 4
5、 5 mm 可动部分为 20 0 0 01 mm 0 200 mm 所以读数为 4 5 mm 0 200 mm 4 700 mm 答案 1 0 675 2 4 700 变式 1 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 测量结果如图甲和 乙所示 该工件的直径为 cm 高度为 mm 甲 乙 解析 游标卡尺读数d 12 mm 4 mm 12 20 mm 1 220 cm 螺旋测微器的读数h 6 5 1 20 mm 36 0 0 01 mm 6 860 mm 答案 1 220 6 860 2 电压表 电流表的读数规则 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
6、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 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 例 2 如图所示为电压表 电流表的刻度盘示意图 指针位置分别如图甲
7、 乙所示 1 若使用的是 0 3 V 量程 读数为 V 若使用的是 0 15 V 量程 读数为 V 2 若使用的是 0 0 6 A 量程 读数为 A 若使用的是 0 3 A 量程 读数为 A 解析 1 对于电压表 当选取 0 3 V 量程时 每小格为 0 1 V 读数为 1 68 V 当选取 0 15 V 量程时 每 小格为 0 5 V 读数为 8 4 V 2 对于电流表 当选取 0 0 6 A 量程时 每小格为 0 02 A 读数为 0 47 A 当选取 0 3 A 量程时 每小格 为 0 1 A 读数为 2 35 A 答案 1 1 68 8 4 2 0 47 2 35 变式 2 如图甲是学
8、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 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 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及读数方 法可得结果 答案 0 02 0 34 0 1 1 70 3 00 0 1 2 20 0 5 11 0 二实验
9、器材的选取和实物图连接 1 电学实验器材的选择 选择电学实验器材主要是选择电表 滑动变阻器 电源 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误差 电压表 电流表在使 用时 其指针应偏转到满偏刻度的 以上 使用欧姆表时宜选用指针尽可能在中间刻度附近的 1 3 倍率挡位 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用到 4 节能因素 这是最后考虑的方面 一般要选用能耗小的电路 例如滑动变阻器若既能用 分压式接法又能
10、用限流式接法 应选择限流式接法 能耗小 2 实物图连接的注意事项 1 画线连接各元件 一般先从电源正极开始 按照电路原理图依次到开关 再到滑动变阻 器 按顺序以单线连接方式将主电路中串联的元件依次串联起来 其次将要并联的元件再并联 到电路中去 2 连线时要将导线接在接线柱上 两条导线不能交叉 3 要注意电表的量程和正 负接线柱 要使电流从电表的正接线柱流入 从负接线柱流 出 例 3 为了测量一电阻的阻值Rx 现有以下器材 蓄电池E 电流表 电压表 滑动变阻器R 电阻箱 RP 开关 S1 S2 导线若干 电流表 电压表均不能看作理想的电表 某活动小组设计了如图甲所示的电路 实验的主要步骤如下 a
11、 闭合 S1 断开 S2 调节R和RP 使电流表和电压表示数合适 记下两表示数分别为I1 U1 b 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 甲 乙 1 按电路图在实物图乙上连线 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 解析 1 实物连线图如图丙所示 丙 2 第一次测量 由欧姆定律知 测量的电阻为电压表和RP的并联电阻 即 R并 第二次测量 测量的电阻 1 1 为电压表 Rx和RP的并联电阻 联立解得Rx 2 2 并 并 1 2 1 2 2 1 3 由于电流表
12、 电压表内阻不影响被测电阻的测量 其测量值等于真实值 答案 1 如图丙所示 2 3 等于 1 2 1 2 2 1 三伏安法测电阻 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 测 测量值大于真实值 R测 Rx 测 测 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 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
13、括为 大内偏大 小外偏小 临界值计算法 Rx时 用电流表内接法 实验试探法 按图示接好电路 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 则应采用电流表外接法 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 则应采用电流表内接法 例 4 某同学准备测定一只电阻的阻值 欲采用伏安法进行测定 已知被测电阻R的阻值为几千欧 除 电阻R外 还有以下的实验仪器 A 直流电源 电压为 12 V 内阻不计 B 电压表 量程为 0 3 V 和 0 15 V 内阻分别为 2 k 和 10 k C 电流表 量程为 0 0 6 A 和 0 3 A 内阻分
14、别为 20 和 4 D 电流表 量程为 0 5 mA 内阻约为 40 E 滑动变阻器 阻值为 0 50 F 开关一只 导线若干 在上述仪器中 电压表的量程应选择 V 电流表应选用 用字母表示 请画出电路原 理图 并用笔画线作为导线 在图甲中将你选用的仪器连接起来 甲 解析 电源电动势为 12 V 则电压表选择 0 15 V 量程 待测电阻的阻值为几千欧姆 则通过电阻的电流为 几毫安 电流表应选择 D 待测电阻的阻值为几千欧姆 滑动变阻器最大阻值为 50 待测电阻阻值远大于 滑动变阻器最大阻值 为测多组实验数据 滑动变阻器应采用分压式接法 电流表内阻约为 40 电压表内阻 约为 10 k 电流表
15、应采用内接法 电路图如图乙所示 根据电路图连接实物电路图 实物电路图如图丙 所示 乙 丙 答案 0 15 D 如图乙 丙所示 变式 3 用内阻为 3000 的电压表和内阻为 10 的电流表测电阻 在图甲 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 R2的测量值为 真实值是 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 00 U E分压电路调节范围大 负载R 上电流调 节范围 I 0 0 I 分压电路调
16、节范围大 闭合 S 前滑片位 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 5 有一个电阻Rx 其阻值大约是 10 某同学从实验室找到电动势为 4 5 V 内阻不计的电源E 内 阻很小 量程合适的电流表 内阻很大 量程合适的电压表 最大阻值为 20 额定电流为 1 5 A 的滑动 变阻器R1 最大阻值为 500 额定电流为 0 5 A 的滑动变阻器R2 开关和若干根导线 为较精确测量其 电阻值 可供选择的电路如图甲 乙所示 则选用的电路是 选填 甲 或 乙 滑动变阻器应选用 选填 R1 或 R2 解析 Rx的阻值小于滑动变阻器的总阻值 因而采用限流接法 故选用甲电路 变阻器R2的最大值为 500 与Rx偏差太大 因此变阻器选R1 答案 甲 R1 测量电阻的几种方法 名称电路测量原理 伏安法
