新教材高考物理一轮复习第9章电路实验11电学实验基础课件

这是一份新教材高考物理一轮复习第9章电路实验11电学实验基础课件，共52页。PPT课件主要包含了内容索引，强基础增分策略，增素能精准突破，练思维迁移运用，考题点睛等内容，欢迎下载使用。

一、螺旋测微器的使用1.构造:如图所示,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0.01 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。
3.读数: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)×0.01(mm)。如图所示,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。
二、游标卡尺的使用1.构造:主尺,游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪),游标尺上还有一个深度尺(如图所示)。
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10个的、20个的、50个的,其读数见下表:
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。
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,即电表两接线柱间允许加的最大电压或电表允许通过的最大电流,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,这时要求“ 格估读”。(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”。
四、实验器材的选择1.选择实验器材的原则(1)可行性原则要能根据实验要求和客观条件选用合适的仪器,使实验切实可行,能达到预期目标,例如当要求测量一个电阻的阻值时,就要根据要求的测量精度、实验室条件和已有的理论知识,确定是采用欧姆表还是伏安法或者电桥法等。当确定采用伏安法测量时,还要根据电阻的规格(额定功率)选择电压表、电流表。
(2)准确性原则 满足要求即可根据实验的需要,选用精度合适的测量工具,但是对某个实验来讲,精确度够用即可,并不是越高越好,如称一吨煤,没有必要用精密的天平去称量。在“测定金属丝电阻率”的实验中,为保证测量结果的有效数字位数合适,测金属丝的直径要用螺旋测微器,而测金属丝的长度用毫米刻度尺即可,伏安法测电阻用一般的电表即可满足实验要求。(3)操作性原则实验时条件方便、便于操作,如滑动变阻器的选择,既要考虑它的额定电流,又要考虑它的阻值范围,在两者都能满足实验要求的情况下,还有考虑阻值大小在实验操作中是否调节便利。
2.选择实验器材的一般步骤(1)首先选择唯一性的器材;(2)粗画电路图(暂不接电流表和电压表);(3)估算回路中电流和电压的最大值,在电表的指针有较大幅度的偏转但不超过其量程的情况下,结合已知器材的规格,确定实验电路和实验器材。
对于基本仪器,正确读数必须做到以下三点:(1)要注意量程。(2)要弄清所选量程对应的每一大格和每一小格所表示的值。(3)要掌握基本仪器的读数原则。最小刻度是“1”的仪器,要求读到最小刻度后再往下估读一位;最小刻度是“2”和“5”的仪器,只要求读到最小刻度所在的这一位,不再往下估读。
典例1.(1)如图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)读出下面各螺旋测微器的读数,甲　　　 mm,乙　　　 mm,丙　　 mm。
答案 (1)17.7　23.85　3.18　(2)4.039　1.100　3.515解析 (1)题图最上面游标卡尺主尺读数为17 mm,游标尺读数为7×0.1 mm=0.7 mm,最后结果是17 mm+0.7 mm=17.7 mm;题图中间游标卡尺主尺读数为23 mm,游标尺读数为17×0.05 mm=0.85 mm,最后结果是23 mm+ 0.85 mm=23.85 mm;题图最下面游标卡尺主尺读数为3 mm,游标尺读数为9×0.02 mm=0.18 mm,最后结果是3 mm+0.18 mm=3.18 mm。(2)甲:(4+3.9×0.01) mm=4.039 mm;乙:(1+10.0×0.01) mm=1.100 mm;丙:(3+0.5+1.5×0.01) mm=3.515 mm。
典例2.(1)如图甲所示的电表使用0~0.6 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。 (2)如图乙所示的电表使用较小量程时,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。 
(3)旋钮式电阻箱如图丙所示,电流从接线柱A流入,从B流出,则接入电路的电阻为　　　　Ω。现欲将接入电路的电阻改为2 087 Ω,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　　　　　　　。 
答案 (1)0.02　0.44　0.1　2.20(2)0.1　1.70　0.5　8.5(3)1 987　将“×1 k”挡旋钮调到2,再将“×100”挡旋钮调到0　0~19 998 Ω解析 (1)电流表使用0~0.6 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0~3 A量程时,每一小格为0.1 A,表针示数为2.20 A。(2)电压表使用0~3 V量程时,每小格表示0.1 V,表针示数为1.70 V;使用0~15 V量程时,每小格表示0.5 V,表针示数为8.5 V。(3)电阻为1 987 Ω。最简单的操作方法是先将“×1 k”挡旋钮调到2,再将“×100”挡旋钮调到0。每个电阻箱的最大阻值是9 999 Ω,用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是2×9 999 Ω=19 998 Ω,故用两个这样的电阻箱,可得到的电阻范围为0~19 998 Ω。
1.测量电路的接法——电流表的内接法、外接法(1)电流表两种接法的比较
(2)电流表两种接法的选择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。简单概括为“大内偏大,小外偏小”。
③试触法:如图所示,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较大的变化,而电流表的示数变化不大,则采用电流表外接法;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,则采用电流表内接法。
2.控制电路的接法——滑动变阻器的限流式、分压式接法(1)滑动变阻器两种接法的比较
(2)通常情况下,由于限流式结构简单、耗能少,优先使用限流式。但以下三种情况不能使用限流式接法:①“测不全”:要求电压表能从零开始读数时,限流式接法无法获得需要的数据;②“限不住”: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“调不准”:当待测电阻R≫R0(滑动变阻器的最大阻值)时,限流式接法起不到调节电路电压、电流作用。
典例3.(2022江西景德镇期末)在金属丝电阻率的测量的实验中:(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中一次测量的示数如图甲所示,则该次金属丝直径的测量值d=　　　　　 mm。 
(2)用伏安法测量金属丝的电阻Rx(阻值约为5 Ω),实验中除开关、若干导线外还提供下列器材:电流表A1(量程0~0.6 A,内阻约0.1 Ω);电流表A2(量程0~3 A,内阻约0.01 Ω);电压表V1(量程0~3 V,内阻约3 kΩ);电压表V2(量程0~15 V,内阻约20 kΩ);滑动变阻器R(0~20 Ω);电源E(电动势为3.0 V,内阻不计)。为了调节方便,测量准确,实验中电流表应选　　　　　,电压表应选　　　　　　。 
(3)根据所选用的实验器材,应选用图　　　　(选填“乙”或“丙”)进行实验。(4)若通过测量可知,金属丝接入电路的长度为l,直径为d,通过金属丝的电流为I,金属丝两端的电压为U,由此可计算得出金属丝的电阻率ρ=　　　　(用题目所给字母表示)。 
答案 (1)0.382(2)A1　V1(3)乙
典例4.(2023内蒙古包头模拟)物理兴趣小组利用伏安法测量一个阻值较小的定值电阻Rx的阻值,可用器材有:电压表(量程为15 V,内阻约为5 000 Ω),电流表(量程为0.6 A,内阻为5 Ω),电源E(电动势为12 V,内阻不计),滑动变阻器R最大阻值为10 Ω,定值电阻R0阻值为15 Ω,开关S,导线若干。(R0、Rx、R、电流表、电压表、电源、开关等仪器均无断路和短路,导线无断路)
(1)将图甲所示的器材符号连线,画出实验电路的原理图。要求电流表和电压表的示数从零开始变化。(2)连接电路后,闭合开关,逐渐移动滑片,发现电流表始终没有示数,电压表示数逐渐增大最终接近电源电压。则出现该现象的原因可能是　 。(3)该电路中R0的作用是  　。 (4)测出多组数据,作出I-U图像,如图乙所示。则Rx阻值为　　　　 Ω。 
答案 (1)见解析图(2)R0与Rx之间接线处断路(Rx与电流表之间接线处断路等其他答案均可,说仪器断路或者短路均不对)(3)①保护电路　②增大电压表读数范围,降低读数误差(能描绘出保护电路意思和方便读数即可)(4)4
解析 (1)因待测电阻Rx的电阻和电流表的内阻都较小,为保护电路,应将定值电阻R0与它们串联,又要求电流表和电压表的示数从零开始变化,故滑动变阻器采用分压式接法,由于电流表的内阻已知,故电流表采用内接法,故实验电路的原理图如图所示。(2)出现该现象的原因可能是R0与Rx之间接线处断路。(3)由(1)分析可知该电路中R0的作用是:①保护电路;②增大电压表读数范围,降低读数误差。
1.用游标卡尺测量某一零件的内径时,应选用图中的　　　　(选填“A”“B”或“C”)部位来测量。正确操作后,读取读数前,为防止游标尺滑动,应转动图中的　　　　(选填“D”或“E”)旋钮。 
答案 A　D解析 用游标卡尺测量某一零件的内径时应使用内爪,故应选用图中的A部位来测量;正确操作后,读取读数前,为防止游标尺滑动,应转动紧固旋钮固定,即图中的D旋钮。
2.在练习使用游标卡尺和螺旋测微器的实验中,测量一枚1元硬币的直径和厚度。
(1)用游标卡尺测量其直径,如图甲所示,直径是　　　 mm。 (2)用螺旋测微器测量其厚度,如图乙所示,厚度是　　　　 mm。 
答案 (1)25.00　(2)1.850解析 (1)用游标卡尺测量其直径是25 mm+0.05 mm×0=25.00 mm。(2)用螺旋测微器测量其厚度是1.5 mm+0.01 mm×35.0=1.850 mm。
3.(1)一同学用一游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测一物体的长度。测得的结果如图甲所示,则该物体的长度L=　　　　 mm。 (2)用螺旋测微器测量金属丝的直径,从图乙中读出金属丝的直径为　　　　 mm。 
(3)如图丙所示,一电压表接0~15 V量程,读数为　　　　 V。 (4)如图丁所示,一电流表接0~0.6 A量程,读数为　　　　 A。 
答案 (1)20.30　(2)0.520　(3)10.7(或10.8)　(4)0.16解析 (1)20分度的游标卡尺精确度为0.05 mm,则物体的长度为L=20 mm+6×0.05 mm=20.30 mm。(2)金属丝的直径为d=0.5 mm+2.0×0.01 mm=0.520 mm。(3)接0~15 V量程时,每小格表示0.5 V,读数为10.7 V。(4)接0~0.6 A量程时,每小格表示0.02 A,读数为0.16 A。
4.(2023山东临沂第一中学模拟)某物理兴趣小组利用伏安法测量一个阻值较小的定值电阻Rx的阻值,电路如图甲所示。已知电源电压为6 V,R0=10 Ω,滑动变阻器规格为“50 Ω　0.6 A”。(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整,要求滑片向右移动连入电路中的阻值变小,导线不能交叉。
(2)实验时,闭合开关,发现电流表和电压表示数都为0,现用一根导线在图甲中先后连接接线柱A与B、C与H时,电流表和电压表示数仍为0,连接接线柱H与G时,电流表和电压表指针有明显偏转,则电路的故障是　　　　　　　　。 (3)排除故障后,闭合开关调节滑片,利用电压表和电流表测出了多组实验数据,并作出了电压表与电流表示数的关系图像,如图乙所示,则Rx阻值为　　　　Ω。 (4)调节滑动变阻器,当电压表的示数为3 V时,Rx消耗的电功率是　　　　 W。 (5)电路中串联R0的作用是　　　　(选填正确答案前的字母)。 A.增大串联电阻,增大分压,电压表易于读数B.增大串联电阻,增大分流,电流表易于读数
答案 (1)见解析图　(2)开关断路(或开关接触不良) 　(3)2　(4)0.125　(5)A解析 (1)滑动变阻器的接线柱要“一上一下”串联接入电路,要求滑片向右移动连入电路中的阻值变小,则应接接线柱F,连接电路如图所示。
(2)连接电路后,闭合开关,发现电流表示数为0,说明电路发生了断路,电压表示数为0,说明与电压表并联以外的电路断路。用一根导线在题图甲中先后连接接线柱A与B、C与H时,电流表和电压表示数仍为0,说明R0、Rx和滑动变阻器都没有故障,连接接线柱H与G时,电流表和电压表指针有明显偏转,则说明开关断路或开关接触不良。
故Rx阻值为Rx=R总-R0=12 Ω-10 Ω=2 Ω。
(4)由题图乙可知,当R0和Rx阻值一定时,电流表示数与电压表示数成正比,所以当电压表的示数为3 V时,通过Rx的电流为0.25 A,所以Rx消耗的电功率为P=I'2Rx=0.252×2 W=0.125 W。(5)为了增大串联电阻,增大分压,使电压表易于读数,所以在该电路中串联R0,故A正确,B错误。
5.(2023广东茂名二模)智能手机中都配有气压传感器,传感器的电阻会随所处环境气压变化而变化。某实验小组在室温下用以下可供选择的器材探究气压传感器的电阻值Rx随气压变化规律。A.阻值随气压而变化的气压传感器一个(阻值变化范围从几十欧到几百欧)B.直流电源,电动势6 V,内阻不计C.电压表V1,量程为0~3 V,内阻为3 kΩD.电压表V2,量程为0~15 V,内阻为15 kΩE.电流表A1,量程为0~0.6 A,内阻忽略不计F.电流表A2,量程为0~60 mA,内阻忽略不计G.定值电阻R1=3 kΩH.定值电阻R2=12 kΩI.滑动变阻器R,最大电阻值约为50 ΩJ.开关与导线若干
(1)小明设计了如图甲所示的实验电路原理图,其中电压表应选择　　　　,电流表应选择　　　　,定值电阻应选择　　　　。(选填实验器材代号) (2)请在图乙中将实物连线补充完整。(3)当气压传感器所处环境压强为p时,闭合开关S,测得两个电表的读数分别为U=2.30 V和I=23.0 mA,则气压传感器阻值Rx=　　　　。(计算结果保留三位有效数字) (4)当环境压强p改变时,测得不同的Rx值,绘成图像如图丙所示,由图可得Rx和压强p的关系表达式为Rx=　　　(Ω)。 
答案 (1)C　F　G　(2)见解析图　(3)200 Ω(4)1 000-8×10-3p解析 (1)电源电动势为6 V,电压表读数时要在表盘中间三分之一更准确,而且串联定值电阻可以扩大量程,故电压表选C;气压传感器阻值变化范围从几十欧到几百欧,流经电流表的电流大概在几十毫安,故电流表选F;串联定值电阻,相当于扩大电压表量程,扩大到6 V即可,电压表内阻为3 kΩ,定值电阻选G。