2027届高三物理一轮复习教案：第十章　第51课时　电学实验基础（含解析）

这是一份2027届高三物理一轮复习教案：第十章　第51课时　电学实验基础（含解析）
考点一 常用仪器的使用及读数
1.螺旋测微器 游标卡尺

2.常用电表的读数
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。
(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“15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。
注意：(1)最小分度是“1、0.1、0.01、…”时，估读到最小分度的110(即估读到最小分度的下一位)。
(2)最小分度是“2、0.2、0.02、…”时，估读到最小分度的12(即估读到最小分度的本位)。
(3)最小分度是“5、0.5、0.05、…”时，估读到最小分度的15(即估读到最小分度的本位)。
例1 (1)某同学利用三个不同规格的游标卡尺测量三个物体的长度，示数分别如图(a)、(b)、(c)所示，则三个物体的长度分别为 mm、 mm、 mm。
(2)完成下列螺旋测微器的读数(如图所示)。
甲 mm 乙 mm
丙 mm 丁 mm
答案 (1)17.7 42.40 10.32 (2)0.487(0.486、0.488均可) 0.537(0.536、0.538均可) 4.075(4.074、4.076均可) 5.665(5.664、5.666均可)
解析 (1)题图(a)中，游标卡尺的读数为17 mm+7×0.1 mm=17.7 mm；题图(b)中，游标卡尺的读数为42 mm+8×0.05 mm=42.40 mm；题图(c)中游标卡尺的读数为10 mm+16×0.02 mm=10.32 mm。
(2)甲：(0+48.7×0.01) mm=0.487 mm
乙：(0.5+3.7×0.01) mm=0.537 mm
丙：(4+7.5×0.01) mm=4.075 mm
丁：(5.5+16.5×0.01) mm=5.665 mm。
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0.6 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。
(2)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。
(3)由题图丙读数可知，接入电路电阻为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，用两个这样的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。
考点二 伏安法测电阻 电路的设计
1.电流表的内、外接法
2.滑动变阻器的两种连接方式
3.实验器材选择的技巧
(1)电压表、电流表：不超过量程，且要超过满偏刻度的13。有时也可以从测量数据来确定选择的电表。
(2)滑动变阻器：分压式接法选阻值小的且不超过其额定电流的滑动变阻器，限流式接法选最大阻值为待测电阻2~3倍的滑动变阻器。电流表半偏法测电阻，滑动变阻器选阻值大的。
(3)定值电阻：若用于电表改装，阻值与改装后的量程匹配，若用于保护电路，应使电流表、电压表读数在满偏刻度的13以上且不超过电流表、电压表量程。
4.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，再将要并联的元件并联到电路中去。
(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。
(4)滑动变阻器的接法：限流法，导线分别连接到上、下各一个接线柱上(两个接线柱)；分压法，导线分别连接到上边一个接线柱和下边两个接线柱上(一上两下共三个接线柱)。
5.实验误差分析
(1)系统误差
①伏安法测电阻系统误差来源：电压表的分流或电流表的分压。
②减小系统误差
根据题目中给出的电阻大约值，选用合适的实验器材，采用误差小的实验方案(如电流表的内、外接法)。
③消除系统误差
题目给定的条件充分(电表内阻已知)，合理设计电路可消除系统误差。
(2)偶然误差
①电压表、电流表、多用电表、毫米刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器等读数误差。
②描点、计算等对数据处理造成的误差。
③通过多次测量取平均值或图像法可以减小偶然误差。
例3 某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10 kΩ)，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 kΩ)
B.电压表(量程0~10 V，内阻约100 kΩ)
C.电流表(量程0~1 mA，内阻约30 Ω)
D.电流表(量程0~0.6 A，内阻约0.05 Ω)
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 Ω，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 (均填器材的字母代号)。
(2)画出测量Rx阻值的实验电路图。
(3)该同学选择器材、连接电路和实验操作等步骤均正确，从实验原理上看，待测电阻测量值会 (填“大于”“小于”或“等于”)其真实值，原因是 。
答案 (1)B C F (2)见解析图 (3)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)
解析 (1)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量程接近电源电压，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)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远小于待测电阻阻值，若采用限流式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式接法，实验电路图如图所示。
(3)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=UI，所以R测>R实。
例4 某同学用如图甲所示的电路测量一未知电阻的阻值，有以下器材可供选择：
待测电阻Rx(阻值约为10 Ω)；
电压表V1(量程为6 V，内阻约为2 kΩ)；
电压表V2(量程为15 V，内阻约为10 kΩ)；
电流表A1(量程为0.6 A，内阻约为0.2 Ω)；
电流表A2(量程为3 A，内阻约为0.02 Ω)；
单刀双掷开关；
滑动变阻器R(最大阻值为10 Ω，允许通过的最大电流为2 A)；
电源E(电动势为12 V，内阻忽略不计)；
单刀单掷开关；
导线若干。
(1)为了较准确地测出待测电阻的阻值，电压表应选择 ，电流表应选择 。
(2)如图乙所示为电路对应的实物图，请用笔画线代替导线将实物图补充完整。
(3)进行测量时，单刀双掷开关应掷于 (填“a”或“b”)处，该电阻的测量值 (填“>”“=”或“Rx
测量值大于真实值
R测=U测I测=RxRVRx+RVRARV时，选用电流表内接法
当RV≫Rx或Rx