2019-2020學年高考物理 主題2 電路及其應用 實驗：電學基本儀器的使用和讀數學案（必修3）

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1、實驗：電學基本儀器的使用和讀數 [學科素養(yǎng)與目標要求]　 物理觀念：1.掌握電流表、電壓表的讀數方法.2.進一步理解電流表內接法和外接法以及滑動變阻器的兩種接法，能在具體問題中正確地選擇.3.掌握游標卡尺和螺旋測微器的讀數方法. 科學思維：1.對比電流表、電壓表、螺旋測微器、游標卡尺的讀數方法，找到讀數的一般方法.2.建立伏安法測量導體電阻的電路模型. 一、電壓表、電流表的讀數 1.首先要弄清電表量程，即指針指到最大刻度時電表允許通過的最大電壓或電流值. 2.根據表盤總的刻度數確定精確度，即每一小格表示的值，同時確定讀數有效數字所在的位數. 3.按照指針的實際位置進行讀數.

2、 4.(1)0～3V的電壓表和0～3A的電流表讀數方法相同，此量程下的精確度是0.1V和0.1A，讀到0.1的下一位，即讀到小數點后面兩位. (2)對于0～15V量程的電壓表，精確度是0.5V，在讀數時只要求讀到小數點后面一位，即讀到0.1V. (3)對于0～0.6A量程的電流表，精確度是0.02A，在讀數時只要求讀到小數點后面兩位，這時要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半0.01A. 例1　如圖1為電流表和電壓表的刻度盤. 圖1 (1)圖甲使用0.6A量程時，對應刻度盤上每一小格代表________A，圖中表針示數是________A；當使用3A量程時，對應刻度盤上每一小格代

3、表________A，圖中表針示數為________A. (2)圖乙使用較小量程時，每小格表示________V，圖中表針的示數為______V.若使用的是較大量程，則這時表盤刻度每小格表示______V，圖中表針示數為______V. 答案　(1)0.02　0.44　0.1　2.20 (2)0.1　1.70　0.5　8.5 解析　(1)使用0.6A量程時，刻度盤上的每一小格為0.02A，表針示數為0.44A；當使用3A量程時，每一小格為0.1A，表針示數為2.20A. (2)電壓表使用3V量程時，每小格表示0.1V，表針示數為1.70V；使用15V量程時，每小格為0.5V，表針示數

4、為8.5V. 二、電壓表、電流表及滑動變阻器的使用 1.電流表的內接法和外接法 (1)電路圖(如圖2所示) 圖2 (2)誤差分析 ①內接法：U測>UR，R測>R真，適合測量大電阻. ②外接法：I測>IR，R測時，即Rx<，應選外接法；當>，即Rx>時，應選內接法. 2.滑動變阻器的限流式與分壓式接法 (1)電路圖(如圖3所示) 圖3 (2)分壓式和限流式電路的選擇原則 ①若實驗中要求電壓從零開始調節(jié)，則必須采用分壓式電路. ②若待測電阻的阻值比滑動變阻器總電阻大得多，以致在限流電路中，滑動變阻器

5、的滑片從一端滑到另一端時，待測電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大，此時，應用分壓式電路. ③若采用限流式接法不能控制電流滿足實驗要求，即若滑動變阻器阻值調到最大時，待測電阻上的電流(或電壓)仍超過電流表(或電壓表)的量程，或超過待測電阻的額定電流(或電壓)，則此時必須選用分壓式電路. 說明：兩種電路均可使用的情況下，應優(yōu)先采用限流式接法，因為限流式接法電路簡單、能耗低. 例2　某同學想描繪小燈泡的伏安特性曲線，他選擇“3V　0.5A”的小燈泡作為研究對象，請回答下面幾個問題： (1)下列實驗器材中應選擇________.(填入器材序號) A.電流表(量程0～0.6A, 內阻1Ω) B

6、.電流表(量程0～3A，內阻1Ω) C.電壓表(量程0～15V，內阻約10kΩ) D.電壓表(0～3V，內阻約2kΩ) E.滑動變阻器(阻值0～100Ω) F.滑動變阻器(阻值0～10Ω) G.電源E＝6V H.開關S，導線若干 (2)在本實驗中要求電壓與電流從零開始變化，滑動變阻器應采用________(選填“分壓”或“限流”)式接法，電流表應采用________(選填“內”或“外”)接法. (3)在虛線框中畫出實驗電路圖，并用實線代替導線，將圖4中的器材連接成可供實驗的電路. 圖4 答案　見解析圖 解析　(1)燈泡額定電流為0.5A，電流表

7、選擇A；燈泡額定電壓為3V，電壓表選擇D；為方便實驗操作滑動變阻器應選擇F；實驗還需要電源、開關與導線，故需要的實驗器材為：ADFGH； (2)本實驗要求電壓與電流從零開始變化，滑動變阻器應采用分壓式接法；由于燈泡電阻遠小于電壓表內阻，電流表應采用外接法； (3)滑動變阻器采用分壓式接法，電流表采用外接法，電路圖如圖甲所示. 根據電路圖連接實物，實物連接圖如圖乙所示. 三、螺旋測微器的原理及讀數 1.構造及原理 如圖5所示，它的測砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可動刻度E、旋鈕D和微調旋鈕D′是與測微螺桿F連在一起的，并通過精密螺紋套在B上，精密螺紋的螺距是0.5 mm，即

8、旋鈕D每轉一周，測微螺桿F前進或后退0.5 mm，可動刻度分成50等份，每一等份表示0.01mm. 圖5 2.使用方法 當A與F并攏時，可動刻度E的零點恰好跟固定刻度B的零點重合，逆時針旋轉旋鈕D，將測微螺桿F旋出，把被測物體放入A、F之間的夾縫中，再順時針旋轉旋鈕D，F快要接觸被測物時，要停止使用旋鈕D，改用微調旋鈕D′，直到聽到“喀喀”聲. 3.讀數方法 L＝固定刻度示數＋可動刻度示數(估讀一位)×分度值. 注意：(1)以毫米為單位時，小數點后面要有三位有效數字，特別是最后一位估讀數字為零時，不能省略. (2)在讀數時注意半毫米刻度線是否已露出. 例3　用螺旋測微器測量

9、合金絲的直徑.為防止讀數時測微螺桿發(fā)生轉動，讀數前應先旋緊如圖6所示的部件________(選填“A”“B”“C”或“D”).從圖中的示數可讀出合金絲的直徑為________mm. 圖6 答案　B　0.410 解析　讀數前應先旋緊B，使讀數固定不變，螺旋測微器的固定刻度為0mm，可動刻度為41.0×0.01mm＝0.410mm，所以最終讀數為0mm＋0.410mm＝0.410mm. 四、游標卡尺的原理及讀數 1.構造：主尺、游標尺(主尺和游標尺上各有一個內、外測量爪)、游標卡尺上還有一個深度尺.(如圖7所示) 圖7 2.原理：利用主尺的最小分度與游標尺的最小分度的差值制成

10、. 不管游標尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1mm.常見的游標尺上小等分刻度有10個、20個、50個的，其規(guī)格見下表： 刻度格數(分度) 刻度總長度 1mm與每小格的差值 精確度(可精確到) 10 9mm 0.1mm 0.1mm 20 19mm 0.05mm 0.05mm 50 49mm 0.02mm 0.02mm 3.用途：測量厚度、長度、深度、內徑、外徑. 4.讀數：若用x表示從主尺上讀出的整毫米數，K表示從游標尺上讀出的與主尺上某一刻度線對齊的游標的格數，則記錄結果表示為(x＋K×精確度) mm. 例4

11、　用游標卡尺可以測量某些工件的外徑.在測量時，示數如圖8所示，則讀數為_____mm. 圖8 答案　11.50 解析　游標卡尺的主尺讀數為11mm，游標尺上第10個刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標讀數為10×0.05mm＝0.50mm，所以最終讀數為：11mm＋0.50mm＝11.50mm. 1.分別讀出下表中的電壓表和電流表的示數，并填在表格中. 電表 所選量程 測量值 0～3V 0～15V 0～3A 0～0.6A 答案　2.14V　10.7V　0.80A　0.16A 解析　0～3V的最小分度為0.1V，讀數為2.14V； 0

12、～15V的最小分度為0.5V，讀數為10.7V； 0～3A的最小分度為0.1A，讀數為0.80A； 0～0.6A的最小分度為0.02A，讀數為0.16A. 2.某同學用20分度的游標卡尺測量一薄金屬圓板的直徑D，用螺旋測微器測量其厚度d，示數如圖9甲、乙所示.由圖可讀出D＝________mm，d＝________mm. 圖9 答案　50.80　3.776(3.774～3.778均可) 3.某同學測小燈泡正常發(fā)光時的電阻，可供選擇的實驗儀器如下： 小燈泡L(“3.8V　0.3A”) 電壓表V(量程0～5V，內阻5kΩ) 電流表A1(量程0～100mA，內阻4Ω) 電

13、流表A2(量程0～500mA，內阻0.4Ω) 滑動變阻器R1(最大阻值10Ω，額定電流1.0A) 滑動變阻器R2(最大阻值500Ω，額定電流0.5A) 直流電源E(電動勢約為6V，內阻不計) 開關S，導線若干 (1)在上述器材中，滑動變阻器應選________；電流表應選________. (2)在虛線框內畫出實驗的電路圖，并在圖中注明各元件的符號. 答案　(1)R1　A2　(2)如圖所示 1.如圖1所示，游標卡尺的讀數是________mm；螺旋測微器的讀數是________mm. 圖1 答案　0.65　0.680 2.讀出圖2中給出的螺旋測微器和游

14、標卡尺的示數，螺旋測微器的示數為________mm，游標卡尺A的示數為________cm，游標卡尺B的示數為________cm. 圖2 答案　6.125　4.120　1.095 3.(2018·山東聊城市高一下期末)用螺旋測微器測量某金屬絲的直徑，如圖3所示，該金屬絲的直徑為______mm. 圖3 答案　0.900 4.(2018·濱州市期末)有一燈泡上標有“2.5V　1.5W”字樣，現要測繪該燈泡的伏安特性曲線，有下列器材可供選用： A.電壓表(0～3V，內阻1.0kΩ) B.電壓表(0～15V，內阻3.0kΩ) C.電流表(0～3A，內阻1.0Ω)

15、 D.電流表(0～0.6A，內阻3.5Ω) E.滑動變阻器(最大阻值為5Ω，2A) F.滑動變阻器(最大阻值為1000Ω，0.5A) G.學生電源(直流6V)及開關、導線等 (1)實驗中所用的電壓表應選________，電流表應選______，滑動變阻器應選________.(選填器材前面的字母) (2)本實驗要求電壓從零開始測量，所以下列電路圖中正確的是圖________. 答案　(1)A　D　E　(2)B 5.圖4是小組同學在測繪小燈泡的伏安特性曲線時的實物連接圖. 圖4 (1)在虛線框中畫出實驗電路圖； (2)調節(jié)滑動變阻器得到了兩組電流

16、表與電壓表的示數如圖5中的①、②、③、④所示，電流表量程為0.6A，電壓表量程為3V.所示讀數為：①________、②________、③________、④__________.兩組數據得到的電阻分別為________和________. 圖5 答案　見解析 解析　(1)由實物連接圖可知電路圖如圖所示. (2)電流表量程為0.6 A時，最小刻度為0.02 A，讀數讀到小數點后兩位，所以①表示數為0.10A，②表示數為0.24A；電壓表量程為3V，最小刻度為0.1V，應估讀到0.01V，所以③表示數為2.00V，④表示數為0.28V，燈泡兩端電壓小，通過燈泡的電流就小，故

17、①④為同一組數據，②③為另一組數據，根據歐姆定律得R1＝≈8.3Ω，R2＝＝2.8Ω. 6.(2018·山東德州市高一下期末)為了精確測量某待測電阻Rx的阻值(大約60Ω)，有以下器材可供選擇. 電流表：A1(量程0～50mA，內阻約6Ω) 電流表：A2(量程0～3A，內阻約0.6Ω) 電壓表：V1(量程0～3V，內阻約3000Ω) 電壓表：V2(量程0～15V，內阻很大) 滑動變阻器：R1(0～5Ω，允許最大電流2.0A) 滑動變阻器：R2(0～1kΩ，允許最大電流0.5A) 電源：E(電動勢約為3V，內阻不計) 單刀單擲開關S一個，導線若干； (1)電流表應選_____

18、___，電壓表應選________，滑動變阻器應選________；(均填器材代號) (2)請在虛線框中畫出測量電阻Rx的實驗電路圖.(要求測量值的范圍盡可能大一些) (3)通過分析，在本實驗中Rx的測量值________真實值(選填“大于”“等于”或“小于”). 答案　(1)A1　V1　R1 (2)如圖所示 (3)小于 7.興趣小組為了測量一待測電阻絲的阻值Rx，其阻值約為9Ω，再用千分尺測量該段電阻絲的直徑，如圖6所示，然后再用伏安法精確地測量.實驗室里準備了以下器材： 圖6 A.電壓表V1，量程3V，內阻約5kΩ B.電壓表V2，量程15V，內阻

19、約25kΩ C.電流表A1，量程0.6A，內阻約0.2Ω D.電流表A2，量程3A，內阻約0.04Ω E.電源，電動勢E＝3V F.滑動變阻器R1，最大阻值5Ω，最大電流為3A G.滑動變阻器R2，最大阻值200Ω，最大電流為1.5A H.開關S、導線若干 (1)此電阻絲的直徑是________mm. (2)在用伏安法測量該段電阻絲的阻值時，要求盡可能準確，并且待測電阻兩端的電壓從零開始可以連續(xù)調節(jié)，則在上述提供的器材中電壓表應選____________；電流表應選__________；滑動變阻器應選________.(填器材前面的字母代號) (3)在虛線框內畫出用伏安法測量該段電阻絲的阻值時的實驗電路圖. 答案　(1)1.010　(2)A　C　F　(3)如圖所示 11