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1、电路及其应用素养一物理观念考点电压表、电流表及滑动变阻器的使用1.电流表的内接法和外接法:(1)电路图(如图所示)(2)误差分析内接法:U测UR,R测R真,适合测量大电阻。外接法:I测IR,R测时,即Rx,即Rx时,应选内接法。2.滑动变阻器的限流式与分压式接法:(1)电路图(如图所示)(2)分压式和限流式电路的选择原则若实验中要求电压从零开始调节,则必须采用分压式电路。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。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
2、,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),则此时必须选用分压式电路。【学业评价】(水平4)某同学想描绘小灯泡的伏安特性曲线,他选择“3 V0.5 A”的小灯泡作为研究对象,请回答下面几个问题:(1)下列实验器材中应选择。(填入器材序号)A.电流表(量程00.6 A, 内阻约1 )B.电流表(量程03 A,内阻约1 )C.电压表(量程015 V,内阻约10 k)D.电压表(量程03 V,内阻约2 k)E.滑动变阻器(阻值0100 )F.滑动变阻器(阻值010 )G.电源6 VH.开关S,导线若干(2)在本实验中要求电压与电流从零开始变化,滑动
3、变阻器应采用(选填“分压”或“限流”)式接法,电流表应采用(选填“内”或“外”)接法。(3)在虚线框中画出实验电路图,并用实线代替导线,将图中的器材连接成可供实验的电路。【解析】(1)灯泡额定电流为0.5 A,电流表选择A;灯泡额定电压为3 V,电压表选择D;为方便实验操作滑动变阻器应选择F;实验还需要电源、开关与导线,故需要的实验器材为:ADFGH;(2)本实验要求电压与电流从零开始变化,滑动变阻器应采用分压式接法;由于灯泡电阻远小于电压表内阻,电流表应采用外接法;(3)滑动变阻器采用分压式接法,电流表采用外接法,电路图如图甲所示。根据电路图连接实物,实物连接图如图乙所示。答案:见解析素养二
4、物理观念考点仪器的读数1.电表的读数:(1)如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.001等,读数时应估读到最小刻度的下一位;若表盘的最小刻度为0.2、0.02、0.5、0.05等,读数时只读到与最小刻度位数相同即可。(2)多用电表测电阻时,电阻值等于指针的示数与倍率的乘积。指针指示整刻度时估读或不估读均可,指针指示非整刻度时需要估读。2.游标卡尺:L=主尺上读出的整毫米数+N最小分度值。3.螺旋测微器:L=固定刻度示数+可动刻度示数(估读一位)分度值。注意:以毫米为单位时,小数点后面要有三位有效数字。【学业评价】1.(水平2)某同学要测量一新材料制成的圆柱形均匀电阻丝的电阻率,步骤如下:(1
5、)用游标为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L= mm。(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d= mm(3)用多用电表的电阻“10挡”,按正确的操作步骤粗测此电阻丝的电阻,表盘的示数如图丙所示,则其阻值约为R0= 。(4)该同学用伏安法更精确地测量出其电阻R,则该新材料的电阻率的表达式=(用R、d、L表示)。【解析】(1)由图甲所示可知,游标卡尺主尺示数为13 mm,游标尺示数为150.05 mm=0.75 mm,游标卡尺示数为13 mm+0.75 mm=13.75 mm;(2)由图乙所示可知,螺旋测微器固定刻度示数为0.5 mm,可动刻度示数为45.
6、00.01 mm=0.450 mm,螺旋测微器示数为0.5 mm+0.450 mm=0.950 mm;(3)用多用电表的电阻“10”挡,由图丙所示可知,电阻阻值为1110 =110 ;(4)根据电阻定律可知R=,因为S=,所以该新材料的电阻率的表达式=答案:(1)13.75(2)0.950(3)110(4)2.(水平4)某兴趣小组用“测定金属丝的电阻率”的实验方法测出金属丝的长度,用螺旋测微器测量金属丝的直径,用伏安法测出金属丝的电阻,然后根据公式计算出该金属丝的电阻率。(1)若用螺旋测微器测得金属丝直径d的读数如图,则直径d= mm。为了进一步测量一待测电阻Rx的阻值,准备先用多用电表粗测出
7、它的阻值,然后再用伏安法精确地测量。实验室里准备了以下器材:A.多用电表B.电压表V,量程06 V,内阻约10 kC.电流表A1,量程 00.6 A,内阻约0.2 D.电流表A2,量程 03 A,内阻约0.2 E.电源:22 VF.滑动变阻器R1,最大阻值20 ,最大电流为2 AG.滑动变阻器R2,最大阻值50 ,最大电流为0.2 AH.导线、电键若干(2)在用多用电表粗测电阻时,该兴趣小组首先选用“10”欧姆挡,其阻值如图甲中指针所示,为了减小多用电表的读数误差,多用电表的选择开关应换用欧姆挡(选填“100”或“1”);按正确的操作程序再一次用多用电表测量该待测电阻的阻值时,其阻值如图乙中指
8、针所示,则Rx的阻值大约是 ;(3)在用伏安法测量该电阻的阻值时,要求待测电阻的电压从0开始可以连续调节,则在上述器材中应选出电流表和滑动变阻器(填器材前面的字母代号);(4)在虚线框内画出用伏安法测量该电阻的阻值时的实验电路。【解析】(1)由螺旋测微器的读数规则可知d=(0.5+0.012.0)mm=0.520 mm;(2)选用“10”欧姆挡时甲图指针偏转过大,说明被测电阻的阻值较小,应改用较低的挡位“1”;欧姆表的读数规则:欧姆表读数=刻度盘读数乘倍率,因此R=91 =9 。故挡位为“1”,电阻Rx=91 =9 (3)在该实验中要求待测电阻的电压从0开始可以连续调节,因此说明滑动变阻器的接
9、法为分压式,而分压式滑动变阻器的选择为越小越好,因此选择F滑动变阻器;该实验中电压表的量程为06 V,待测电阻的阻值约为9 ,因此当电压表满偏时电流表的示数I1= A=0.67 A,半偏时为I2= A=0.33 A,因此选00.6 A的电流表正合适。如果选择03 A的电流表,因电流表工作时读数为其三分之一到三分之二量程比较准确,当取三分之一量程即1 A时电路中Rx两端的电压=19 V=9 V大于电压表的量程,因此不能选03 A的电流表。故电流表应选C,滑动变阻器应选F(4)= 45 9 ,因此待测电阻属于小电阻,用外接法,因此电路图为答案:(1)0.520(2)“1”9(3)CF(4)见解析。
