高考物理【一轮复习】讲义54　第九章　思维进阶课十一　电学实验基础(含长度的测量及测量工具的选用)课件PPT

这是一份高考物理【一轮复习】讲义54　第九章　思维进阶课十一　电学实验基础(含长度的测量及测量工具的选用)课件PPT，共62页。PPT课件主要包含了”旋钮调到0，～19998Ω，见解析图，思维进阶特训十一，Rx1等内容，欢迎下载使用。
[学习目标]　1．掌握常用仪器的使用方法及读数方法。2．掌握电流表的内、外接法及滑动变阻器的两种连接方式。
进阶1　常用仪器的使用与读数
1．游标卡尺读数的“三看”“一读”(1)第一看→精确度。例如，甲图易错读成11 mm＋3.0×0.1 mm＝11.30 mm，正确读数为11.3 mm，游标卡尺不需估读，后面不能随意加零，也不能随意去零。
(2)第二看→游标尺上的0刻度线位置，区分零刻度与标尺最前端。例如，乙图易错读成13 mm＋10×0.05 mm＝13.50 mm，正确读数为14 mm＋10×0.05 mm＝14.50 mm。
(3)第三看→游标尺的哪条刻度线与主尺上的刻度线对齐。(4)读数若用x表示由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尺的格数，则记录结果表示为(x＋K×精确度)mm。
2．螺旋测微器的读数要注意(1)半毫米刻度线是否露出。(2)一定要估读一位。(3)如果以mm为单位记录读数，小数点后一定是三位数字，如：6.700 mm、0.324 mm等。
3．电流表、电压表和电阻箱的使用和读数
[典例1]　为了测量一精密金属丝的电阻率：先用多用电表电阻挡“×1”挡粗测其电阻为______ Ω(如图甲)，然后用螺旋测微器测其直径为______________________ mm(如图乙)，游标卡尺测其长度是________ mm(如图丙)。
2.095(2.094～2.096均可)
[解析]　由于多用电表为“×1”挡，根据题图甲可得其电阻为6.0 Ω； 由题图乙可得其直径为D＝2 mm＋0.01 mm×9.5＝2.095 mm；游标卡尺精确度为 0.1 mm，故由题图丙可得其长度为L＝36 mm＋0.1 mm×2＝36.2 mm。
[典例2]　(1)如图甲所示的电表使用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________ A，图中指针示数是________ A；当使用3 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________ A，图中指针示数为________ A。
(2)如图乙所示的电表使用较小量程时，每小格表示________ V，图中指针的示数为________ V；若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示________ V，图中指针示数为________ 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。今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，即可得到的电阻值范围为_________________。
将“×1 k”旋钮调到2，再将“×
[解析]　(1)使用0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02 A，指针示数为0.44 A；当使用3 A量程时，每一小格为0.1 A，指针示数为2.20 A。(2)电压表使用3 V量程时，每小格表示0.1 V，指针示数为1.70 V；使用15 V量程时，每小格表示0.5 V，指针示数为8.5 V。
(3)电阻为1 987 Ω。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 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，可得到的电阻值范围为0～19 998 Ω。
进阶2　电流表的内接法和外接法
1．电流表内、外接法的比较
(3)实验试探法：按如图所示接好电路，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。
[典例3]　某实验小组同学要测量阻值约为350 Ω的定值电阻Rx，现备有下列器材：A．电流表A(量程为10 mA，内阻约为100 Ω)；B．电压表V(量程为3 V，内阻约为3 kΩ)；C．滑动变阻器R1(阻值范围为0～10 Ω，额定电流为2 A)；D．定值电阻R2(阻值为750 Ω)；E．直流电源E(电动势为4.5 V，内阻不计)；F．开关S和导线若干。
(2)若采用(1)中所选电路进行测量，得到电压表和电流表的示数如图丙所示，则由此组数据可得待测电阻的测量值Rx＝________ Ω，若所用电压表和电流表的内阻分别按3 kΩ和100 Ω进行计算，则由此可得待测电阻的真实值R真＝________ Ω(计算结果均保留3位有效数字)。
进阶3　滑动变阻器的分压接法和限流接法
1．滑动变阻器两种接法的比较
2．滑动变阻器两种接法的选择滑动变阻器的最大阻值和用电器的阻值差不多且不要求电压从零开始变化，通常情况下，由于限流式结构简单、耗能少，优先使用限流式。
滑动变阻器必须接成分压电路的几种情况：(1)要求电压表能从零开始读数，要求电压(电流)测量范围尽可能大。(2)当待测电阻Rx≫R(滑动变阻器的最大阻值)时(限流式接法滑动变阻器几乎不起作用)。(3)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。
[典例4]　某同学要测量一新材料制成的均匀圆柱体的电阻(圆柱体的电阻约为6 Ω)：为精确测量其电阻，并且待测电阻的电压从零开始可以连续调节，除待测圆柱体外，实验室还备有的实验器材如下：A．电压表V1(量程3 V，内阻约为15 kΩ) B．电压表V2(量程15 V，内阻约为75 kΩ)C．电流表A1(量程0.6 A，内阻约为1 Ω)D．电流表A2(量程3 A，内阻约为0.2 Ω)
E．滑动变阻器R1(0～5 Ω，0.6 A) F．滑动变阻器R2(0～2 000 Ω，0.1 A)G．1.5 V的干电池两节，内阻不计 H．开关S，导线若干
(1)为了测量多组实验数据，电压表应选________；电流表应选________；滑动变阻器应选________。(填写器材前对应的序号字母)(2)请设计合理的实验电路，将电路图完整地画在虚线框中，并把实物图连接完整。
(2)因RV≫Rx，则应该采用电流表外接电路；合理的实验电路如图甲，实物图连接如图乙。
1．(6分)某同学用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图甲所示，此示数为________________________ mm；用游标卡尺测量某物体的厚度时，示数如图乙所示，此示数为________ cm。另一位学生用游标尺上标有50等分刻度的游标卡尺测一工件的长度，测得的结果如图丙所示，则该工件的长度L＝________ cm。
8.021(8.020～8.022均可)　
[解析]　螺旋测微器的固定刻度读数为8 mm，可动刻度读数为2.1×0.01 mm＝0.021 mm，所以最终读数为8 mm＋0.021 mm＝8.021 mm。游标卡尺的主尺读数为20 mm，游标尺上第12个刻度与主尺上某一刻度对齐，故游标尺读数为12×0.05 mm＝0.60 mm，所以最终读数为20 mm＋0.60 mm＝20.60 mm＝2.060 cm。工件的长度L＝52 mm＋0.02×18 mm＝5.236 cm。
2．(6分)电流表量程一般有两种——0～0.6 A，0～3 A；电压表量程一般有两种——0～3 V，0～15 V。如图所示：
(1)接0～3 V量程时读数为________ V。(2)接0～15 V量程时读数为________ V。(3)接0～3 A量程时读数为________ A。(4)接0～0.6 A量程时读数为________ A。
[解析]　(1)刻度盘上每一小格为0.1 V，读数为 1.88 V。(2)刻度盘上每一小格为0.5 V，读数为9.4 V。(3)刻度盘上每一小格为0.1 A，读数为0.80 A。(4)刻度盘上每一小格为0.02 A，读数为0.16 A。
4．(6分)(2024·宁夏银川高三校考)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。(1)某同学通过实验测定阻值约为5 Ω的电阻Rx，用内阻约为3 kΩ的电压表、内阻约为0.125 Ω的电流表进行测量。他设计了图甲和图乙两种电路，下列说法正确的是________。
A．实验中应采用图甲电路，此电路测得的Rx偏大B．实验中应采用图乙电路，此电路测得的Rx偏大C．实验中应采用图乙电路，误差主要是由电流表分压引起的D．实验中应采用图甲电路，误差主要是由电压表分流引起的
(2)某同学要将一小量程电流表(满偏电流为 250 μA，内阻为1.2 kΩ)改装成有两个量程的电流表，设计电路如图丙所示，其中定值电阻R1＝40 Ω， R2＝360 Ω。①当开关S接A端时，该电流表的量程为0～________ mA。②当开关S接B端时，该电流表的量程为0～________ mA。
5．(8分)(2021·浙江6月选考)小李在实验室测量一电阻R的阻值。(1)因电表内阻未知，用如图1所示的电路来判定电流表该内接还是外接。正确连线后，合上开关S，将滑动变阻器的滑片P移至合适位置。单刀双掷开关K掷到1，电压表的读数U1＝1.65 V，电流表的示数如图2所示，其读数I1＝________ A；将K掷到2，电压表和电流表的读数分别为U2＝1.75 V，I2＝0.33 A。由此可知应采用电流表________(选填“内”或“外”)接法。
(2)完成上述实验后，小李进一步尝试用其他方法进行实验：①器材与连线如图3所示，请在虚线框中画出对应的电路图；
②先将单刀双掷开关掷到左边，记录电流表读数，再将单刀双掷开关掷到右边，调节电阻箱的阻值，使电流表的读数与前一次尽量相同，电阻箱的示数如图3所示，则待测电阻Rx＝________ Ω。此方法________(选填“有”或“无”)明显的实验误差，其理由是： ______________________________________________________。
电阻箱的最小分度与待测电阻比较接近(或其他合理解释)
6．(8分)请同学设计一个测量电阻的电路，待测电阻Rx阻值约为15 Ω，要求用U-I图像来处理数据，滑动变阻器可在较大范围内调节。可供选择的器材如下：A．电流表A1，量程100 mA，内阻rA1＝12 Ω；B．电流表A2，量程2 mA，内阻rA2＝200 Ω；C．电压表V1，量程10 V，内阻rV1≈15 kΩ；D．电压表V2，量程3 V，内阻rV2≈10 kΩ；E．保护电阻R0约20 Ω；
F．滑动变阻器R，最大阻值10 Ω，额定电流为1 A；G．电池组，电动势12 V，内阻很小；H．开关及导线若干。(1)电流表应选________，电压表应选________(填器材前面的字母序号)。
(2)设计电路时，电流表应采用________(选填“内接”或“外接”)法，滑动变阻器应采用________(选填“分压”或“限流”)接法。根据所设计的实验电路，用笔画线代替导线连接实物图。
(3)若在所测量数据中选一组数据U、I及已知量计算Rx，则其表达式为Rx＝__________(用所给字母表示)。
[解析]　(1)如果选电流表A2，A2满偏时UV＝IARx＝0.002×15 V＝0.03 V，远小于给出的电压表量程，故选A，在电流表A1达到满偏时，电压表示数约为2.7 V，电压表选择D，也接近满偏，这样读数引起的误差较小。
(2)因电流表内阻已知，用电流表内接法时，不会因电路设计引起系统误差，故电流表应采用内接法；因为题中要求画U-I图像处理数据，需要测量大量数据，而且滑动变阻器阻值较小，故滑动变阻器应采用分压接法。