1、1专题突破八 电学实验基础1螺旋测微器的使用(1)构造：如图 1 所示， B 为固定刻度， E 为可动刻度图 1(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 0.01mm.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
2、否露出)可动刻度数(估读一位)0.01(mm)如图 2 所示，半毫米刻度线未露出，固定刻度示数为 2.0mm，而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0mm15.00.01mm2.150mm.图 22游标卡尺(1)构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺(如图 3 所示)图 3(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2少 1mm.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
3、，其规格见下表：刻度格数(分度)刻度总长度每小格与 1mm的差值精确度(可精确到)读数/mm(游标卡尺第 n 个刻度线与主尺对齐)10 9mm 0.1mm 0.1mm 主尺整毫米数0.1 n20 19mm 0.05mm 0.05mm 主尺整毫米数0.05 n50 49mm 0.02mm 0.02mm 主尺整毫米数0.02 n(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的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.3电表的改装改装成电压表 改装成电流表内部电路改装原理 串联分压 并联分流改装后的量程 U Ig(R Rg) I IgR
4、 RgR量程扩大的倍数 n UUg n IIg接入电阻的阻值 R Rg( n1) RgUIgR IgRgI Ig Rgn 1改装后的总内阻 RV Rg R nRg RA RRgR Rg Rgn校对电路改装成的电压表 改装成的电流表备注(1)改装后示数等于表头与分压电阻两端电压之和；(2)改装后量程等于满偏时表头与分压电阻两端电压之和(1)改装后示数等于通过表头与分流电阻的电流之和；(2)改装后量程等于满偏时通过表头与分流电阻的电流之和34.电流表、电压表的使用(1)机械零点的调整：在不通电时，指针应指在零刻度线的位置若不指零，应该用螺丝刀调整(2)选择适当量程：估算电路中电流和电压，电表指针应
5、偏转到满刻度的 以上若无法估算13电路中的电流和电压，则应先选用较大的量程，再逐步减小量程(3)正确接入电路，电流表应串联在电路中，电压表应并联在电路中，两种电表都应使电流从正接线柱流入，负接线柱流出(4)正确读数：根据所选量程的精确度，正确读出有效数字并注明单位03V 的电压表和 03A 的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是 0.1V 和0.1A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位对于 015V 量程的电压表，精确度是 0.5V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到 0.1V.对于 00.6A 量程的电流表，精确度是 0.02A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求
6、“半格估读” ，即读到最小刻度的一半 0.01A.(5)注意内阻：电流表和电压表一方面作为仪器使用，同时又是被测电路中的一个电阻，实验中没有特别要求时，一般不考虑它们的内阻对电路的影响，但在有些测量中，不能忽视它们的内阻对被测电路的影响，如伏安法测电阻等这时电流表应看成“能读出本身电流 IA的小电阻 RA”，若已知 RA，则该电流表可当成电压表使用，即 UA IARA；电压表也可看成“能读出本身电压 UV的大电阻 RV”，若已知 RV，则该电压表也可当电流表使用，即 IV .UVRV5滑动变阻器的两种接法限流接法 分压接法 对比说明两种接法电路图 串、并联关系不同负载 R 上电压调节范围(电源
7、内阻不计) U ERER R00 U E分压接法电压能从零开始连续变化，调节范围大负载 R 上电流调节范围(电源内阻不计) IER R0 ER0 IER分压接法调节范围大闭合 S 前滑片位置 b 端 a 端 都是为了保护电路元件实物图接法 一上一下 一上两下46实验器材的选取与实物图连接(1)电学实验仪器的选择选择电学实验器材主要是选择电表、滑动变阻器、电源等，一般要考虑四方面因素：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；使用欧姆表时应选用指针尽可能在中间刻度附近
8、的倍率13挡位便于操作：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被用到实验实际：除以上三个因素外，还应注重实验实际，如所用的电源与打点计时器的匹配问题等(2)实物图连接的注意事项画线连接各元件，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，再将需要并联的元件并联到电路中连线时要将导线接在接线柱上，两条导线不能交叉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.命题点一 常用仪器的读数例 1 (1)如图 4 甲所示的三把游标
9、卡尺，它们的游标尺从上至下分别为 9mm 长 10 等分、19mm 长 20 等分、49mm 长 50 等分，它们的读数依次为_mm、_mm、_mm.(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图乙所示，则金属丝的直径是_mm.图 45答案 (1)17.7 24.85 3.18 (2)2.150解析 (1)题图甲中最上面图读数：主尺读数是 17，游标尺读数是 70.1mm0.7mm，最后结果是 17mm0.7mm17.7mm.中间图读数：主尺读数是 24，游标尺读数是170.05mm0.85mm.最后结果是 24mm0.85mm24.85mm.最下面图读数：主尺读数是 3，游标尺读数是 90.
10、02mm0.18mm.最后结果是 3mm0.18mm3.18mm.(2)固定刻度示数为 2.0mm，可动刻度读数为 35.0，最后的读数：2.0mm35.00.01mm2.350mm.变式 1 (1)如图 5 甲所示的电表使用 0.6A 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 3A 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.图 5答案 (1)0.02 0.44 0.1 2.20 (2)0.1 1.70 0.58
11、5变式 2 旋钮式电阻箱如图 6 所示，电流从接线柱 A 流入，从 B 流出，则接入电路的电阻为_，今欲将接入电路的电阻改为 2087，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_图 6答案 1987 将“1k”旋钮调到 2，再将“100”旋钮调到 0 019998命题点二 电阻的测量伏安法1电流表的内、外接法(1)两种接法比较：内接法 外接法6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 RARxU测I测测量值大于真实值R 测 时，用电流表内接法RVRA实验试探法：按图 7 所示接好电路，让连接电压表的导线 P
12、 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图 72滑动变阻器两种接法的选择(1)滑动变阻器必须接成分压电路的几种情况：要求电压能从零开始变化；当待测电阻 RxR(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(2)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，由于限流式接法结构简单、耗能少，优先使用限流式接法例 2 (2018苏州市调研卷)为描绘小灯泡的伏安特性曲线，实验室备有下列
13、器材：A小灯泡(额定电压 6V，额定电流 600mA)B电流表 A1(量程 00.6A，内阻约为 0.5)C电流表 A2(量程 03A，内阻约为 0.1)7D电压表 V(量程 06V，内阻约为 10k)E滑动变阻器 R1(010，2A)F滑动变阻器 R2(0100，1.5A)G直流电源 E(约 6V)H开关、导线若干(1)实验中电流表应选用_，滑动变阻器应选用_(以上均填器材代号)(2)请用笔画线代替导线，将图 8 电路连接完整图 8答案 (1)A 1 R1 (2)电路图如图所示拓展点 1 “半偏法”测电表内阻1利用电流表半偏测 的内阻方法一 并联分流法(如图 9)：图 9(1)实验步骤： R
14、1调至阻值最大，闭合 S1，调 R1的阻值使 示数达满偏值保持 R1阻值不变，闭合 S2，调 R2使 示数达满偏值的一半，同时记录 R2的值 Rg 测 R2.(2)误差分析：8闭合 S2后， R2与 Rg的并联值 R 并 Ig，而此时 的示数为 Ig，所以 IR2 Ig，12 12所以 R2” “”“ (4)解析 (4)电阻箱的接入使电压表与电阻箱的分压大于原来电压表的分压，则电阻箱的分压10大于电压表的分压，其阻值要大于电压表的内阻例 4 (2018苏锡常镇二模)某实验小组用如下器材来测量电压表的内阻A待测电压表(量程 3V，内阻约几 k)B电流表(量程 0.6A，内阻约 0.1)C电池组(
15、电动势约 3V，内阻可忽略)D滑动变阻器 R0E变阻箱 R(09999)F开关和导线若干图 15(1)图 15 甲是某同学设计的电路，大家讨论后一致认为此电路不可行，你认为原因是_；A R0阻值较小B电流表存在内阻C电压表无法准确读数D电流表无法准确读数(2)同学们改用图乙电路进行测量，设电阻箱的阻值为 R，电压表的示数为 U，为了能根据图象求得电压表的内阻，应该作_图线(选填“ R”“U R”或“ U ”)；1U 1R(3)请根据你选择的坐标轴和下表的数据，在图丙中标上合适的标度作出相应图线；R/k 0.6 1.5 2 3 4 5U/V 2.5 2 1.8 1.5 1.3 1.13/k 11
16、R1.67 0.67 0.5 0.33 0.25 0.2011/V11U0.40 0.50 0.56 0.67 0.77 0.88(4)根据你所画出的图线，求出电源的电动势 E_V，电压表内阻 RV_k(结果均保留两位有效数字)答案 (1)D (2) R (3)如图所示1U(4)3.1(2.93.3) 2.9(2.53.3)拓展点 2 替代法测电阻实验原理如图 16：图 16(1)S 接 1，调节 R2，读出 表示数为 I；(2)S 接 2， R2不变，调节电阻箱 R1，使 表示数仍为 I；(3)由以上可得 Rx R1.该方法的优点是消除了 表内阻对测量的影响，缺点是电阻箱的电阻 R1不能连续
17、变化例 5 (2016江苏单科10)小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值 R 随温度 t 的变化关系，已知该金属电阻在常温下的阻值约 10， R 随 t 的升高而增大，实验电路如图 17所示，控温箱用以调节金属电阻的温度12图 17实验时闭合 S，先将开关 K 与 1 端闭合，调节金属电阻的温度，分别记下温度 t1， t2，和电流表的相应示数 I1， I2，.然后将开关 K 与 2 端闭合，调节电阻箱使电流表的示数再次为 I1， I2，分别记下电阻箱相应的示数 R1， R2，.(1)有以下两种电流表，实验电路中应选用_A量程 0100mA，内阻约 2B量程 00.6A，内阻可忽略(2)实验过
18、程中，要将电阻箱的阻值由 9.9 调节至 10.0，需旋转图中电阻箱的旋钮“ a”、“b”、 “c”，正确的操作顺序是_将旋钮 a 由“0”旋转至“1”将旋钮 b 由“9”旋转至“0”将旋钮 c 由“9”旋转至“0”(3)实验记录的 t 和 R 的数据见下表温度 t() 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0阻值 R() 9.6 10.4 11.1 12.1 12.8请根据表中数据，在如图 18 所示方格纸上作出 R t 图线图 18由图线求得 R 随 t 的变化关系为 R_.答案 (1)A (2)(或) (3)见解析图004 t8.8(0.04 t8.70.04 t8.9 都算对
19、)解析 (1)电路中电源电动势为 1.5V，金属电阻的阻值约为 10，滑动变阻器最大阻值为1310，电流在 0.0750.15A 范围内，则电流一般在 0.1A 以内调整，为使电流读数更准确，应选用量程 0100mA 的电流表(2)调节电阻箱时按照先调大再调小的原则，旋转各旋钮的正确操作顺序是(或)(3)R t 图象如图所示由 R t 图象知， R0.04 t8.8 ()拓展点 3 电桥法测电阻例 6 (2018金陵中学等三校四模)某物理学习兴趣小组为了测量待测电阻 Rx，设计了如下实验，用到的实验器材有：学生电源、灵敏电流计、电流表、滑动变阻器、电阻箱、定值电阻、开关、导线若干图 19按设计
20、方案完成以下实验步骤：按照图 19 甲所示的原理图连接好实验电路；将滑动变阻器 R2滑片调至适当位置，滑动变阻器 R3滑片调至最左端，闭合开关 S；调整 R3逐步增大输出电压并反复调整 R1和 R2使灵敏电流计 G 读数为零，此时电流表 A2的示数为 120mA，电阻箱 R1和电流表 A1示数如图乙和丙所示；实验完毕，整理器材14根据上述实验回答以下问题：(1)电阻箱 R1的读数为_，电流表 A1的示数为_mA；(2)待测电阻 Rx的阻值为_(计算结果保留三位有效数字)；(3)电流表的内阻对测量结果_影响(选填“有”或“无”)；(4)为提高本实验的精确度可采取的措施：_.答案 (1)50.0
21、180 (2)75.0 (3)无 (4)使用灵敏度更高的灵敏电流计或在保证电表安全的情况下，适当增大滑动变阻器 R3左侧并联部分的电压解析 (1)由题图乙可知电阻箱的示数为：01005100100.150.0，由题图丙可知电流表的分度值为 10mA，示数为：180mA；(2)灵敏电流计示数为零，则其两端电势相等， R1与 Rx两端电压相等，由欧姆定律可知：I1R1 I2Rx，代入数据解得： Rx75.0；(3)由题图甲电路图可知，两电流表内阻对 R1、 Rx两端电压没有影响，电流表的内阻对测量结果无影响；(4)使用灵敏度更高的灵敏电流计或在保证电表安全的情况下，适当增大滑动变阻器 R3左侧并联
22、部分的电压可以提高本实验的精确度.1(2018东台创新学校月考)某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度，该螺旋测微器校零时的示数如图 20 甲所示，测量金属板厚度时的示数如图乙所示图甲所示读数为_mm，图乙所示读数为_mm，所测金属板的厚度为_mm，用游标卡尺测金属板的直径如图丙所示，则金属板直径为_cm.图 20答案 0.010 6.870 6.860 1.240解析 由题图甲螺旋测微器的示数为 01.00.01mm0.010mm；由题图乙螺旋测微器的示15数为 6.5mm37.00.01mm6.870mm；所测金属板的厚度为 6.870mm0.010mm6.860mm；由题图丙游标卡尺的示
23、数为 12mm80.05mm12.40mm1.240cm.2(2018丰县中学月考)某同学要测量一个由均匀新材料制成的圆柱体的电阻率 .步骤如下：图 21(1)游标卡尺测量其长度如图 21 甲所示，可知其长度为_mm；(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，可知其直径为_mm；(3)选用多用电表的电阻“1”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图丙所示，则该电阻的阻值为_.答案 (1)50.15 (2)4.700 (3)223(2018扬州中学下学期开学考)甲、乙两位同学要测量一未知电阻 Rx的阻值(阻值约1k)，实验室提供的器材如下：A待测电阻 RxB电源 E：电动势约为 3VC
24、电流表 A1：量程为 5mA，内阻 r1不超过 10D电流表 A2：量程为 1mA，内阻 r2为 50E滑动变阻器 R：最大阻值为 50F电阻箱 R：阻值 09999.9G开关、导线若干(1)由于没有电压表，甲同学利用电流表 A2和电阻箱改装成一个量程为 3V 的电压表，则电流表 A2应与电阻箱_(填“串联”或“并联”)，电阻箱的阻值应为_.用 表示 A2改装后的电压表，在测量 Rx的以下实验电路中误差较小的是_16(2)如图 22，为测量电阻 Rx，乙同学设计了如下电路，实验中只要保持滑动变阻器的滑片 P位置固定，无论怎样调节电阻箱，分压电路的输出电压变化都很小他的操作步骤如下：图 22A将
25、滑动变阻器的滑片 P 放在最左端，闭合开关 S；B将电阻箱的阻值调节到零，调节滑动变阻器，使电流表 A2的指针达到满偏；C保持滑动变阻器的滑片不动，调节电阻箱，使电流表的指针达到半偏；D读出电阻箱的示数，记为 R0；E断开开关，整理器材请你根据已知量与测量量，写出待测电阻 Rx的表达式_该测量值与真实值相比_(填“偏大”或“偏小”)答案 (1)串联 2950 A (2) R0 r2 偏大4(2018兴化一中四模)实验室提供以下器材测量电流计 G 的内阻：A待测电流计 G(010mA，内阻约 300)B电压表 V(015V，内阻约 3k)C电流表 A(015mA，内阻约 100)D定值电阻 R1
26、(300)E定值电阻 R2(10)F滑动变阻器 R3(01000)G滑动变阻器 R4(015)H干电池(4.5V，内阻不计)I开关 S 及导线若干某同学设计了如图 23 甲、乙所示两个测量电路，17图 23(1)用图甲电路测量时误差较大，原因是_；(2)用图乙电路进行实验时，滑动变阻器应选用_，定值电阻应选用_(选填器材前的字母)；(3)请用笔画线代替导线，将图丙的电路正确连接(4)按电路图乙连接实验，记录待测电流计 G 的读数 I、电路中另一个电表的读数 x；移动滑动变阻器的滑片，获得多组 I、 x 的值以 I 为纵坐标， x 为横坐标，作出如图丁所示的图线，若图线的斜率为 k，则待测电流计
27、 G 内阻为_该实验测得电流计 G 的内阻测量值与真实值相比_(选填“偏大” “偏小”或“相等”)答案 (1)甲图中电压表量程过大 (2)G D (3)电路如图所示(4)300( 1) 相等1k解析 (1)用题图甲电路测量时误差较大，原因是题图甲中电压表量程过大；(2)用题图乙电路进行实验时，滑动变阻器用分压接法，则应选用阻值较小的滑动变阻器，则选 G；定值电阻应选用与待测电流表阻值相当的定值电阻，则选 D；(3)电路连接如图：(4)由欧姆定律可知： IRG( x I)R1，解得 I x，则 k，其中 R1300，解R1RG R1 R1RG R1得 RG300( 1)；实验中电流表 A 的内阻对测量结果无影响，则测得电流计 G 的内阻测量1k值与真实值相等18
