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1、第二讲电学实验1通览主干知识2研学核心考点目录索引3突破热考命题1 1 通览通览 主干知识主干知识2 2 研学研学 核心考点核心考点考点一实验仪器的使用与电表改装考点一实验仪器的使用与电表改装分层突破明要点命题角度1游标卡尺(1)弄清精确度:10分度0.1mm,20分度0.05mm,50分度0.02mm。(2)读出测量结果:测量值=主尺刻度整毫米数 n精确度(mm)。游标尺上第n条线与主尺上的某刻度线对齐命题角度2螺旋测微器测量值=固定刻度整毫米数 半毫米数 可动刻度读数(含估读值)0.01mm命题角度3电压表、电流表(1)为减小测量误差,一般使电流表、电压表的示数超过满偏刻度的。(2)若最小
2、分度为1、0.1、0.01等,需要估读到最小分度的下一位;如果最小分度不是1、0.1、0.01等,只需要读到最小分度位即可。命题角度4电表的改装三种电表改装方法类型电路图原理把电流表改装为电压表u=ig(rg r)深化拓展关于游标卡尺和螺旋测微器读数的几个要点(1)10分度的游标卡尺,若以mm为单位,小数点后只有1位。20分度和50分度的游标卡尺若以mm为单位,小数点后有2位。(2)游标卡尺在读数前要确定游标尺的分度,在读数时先读主尺数据,再读游标尺数据,最后两数相加。游标卡尺读数不估读。(3)不要把游标尺的边缘当成零刻度,而把主尺的刻度读错。(4)螺旋测微器读数时,要注意固定刻度上表示半毫米
3、的刻度线是否已经露出;要准确读数到0.01mm,估读到0.001mm,若以mm为单位,则小数点后有3位数字。典例剖析典例剖析例1(命题角度4)某同学将一量程为3v的电压表v1改装成量程为15v的电压表v2。(1)先将v1直接接到内阻很小的电源两端,读数为2.0v;再将v1与阻值为3000的电阻串联后,接到该电源两端,读数为0.8v,则v1的内阻为;(2)要改装成量程为15v的电压表v2,需要将v1表与合适的电阻r(选填“串联”或“并联”);2000串联(3)将改装后的电压表v2与一标准电压表校对,完成下面的实物连接;答案 见解析(4)在闭合开关之前,滑动变阻器的滑片p置于最(选填“左”或“右”
4、)端;(5)闭合开关,移动滑片p,标准电压表示数为10.5v时,v1表示数为2.5v。要达到预期目的,只需要将阻值为r的电阻换为一个阻值为kr的电阻即可,其中k=。左1.25解析(1)先将v1直接接到内阻很小的电源两端,读数为2.0v,可知电源电动势e=2v;再将v1与阻值为3000的电阻串联后,接到该电源两端,读数为0.8v,则0.8v=,解得v1的内阻为rv=2000。(2)要改装成量程为15v的电压表v2,需要将v1表与合适的电阻r串联。(3)校准电路如图所示。(4)在闭合开关之前,滑动变阻器的滑片p置于最左端。(5)标准电压表示数为10.5v时,v1表示数为2.5v,则此时的电阻分层演
5、练拿高分练真题练真题明考向明考向(命题角度4)(2022湖南卷)小梦同学自制了一个两挡位(“1”“10”)的欧姆表,其内部结构如图所示,r0为调零电阻(最大阻值为r0m),rs、rm、rn为定值电阻(rs r0mrmrn),电流表g的内阻为rg(rsrg)。用此欧姆表测量一待测电阻的阻值,回答下列问题:(1)短接,将单刀双掷开关s与m接通,电流表g示数为im;保持电阻r0滑片位置不变,将单刀双掷开关s与n接通,电流表g示数变为in,则im_(选填“大于”或“小于”)in。(2)将单刀双掷开关s与n接通,此时欧姆表的挡位为(选填“1”或“10”)。(3)若从“1”挡位换成“10”挡位,调整欧姆零
6、点(欧姆零点在电流表g满偏刻度处)时,调零电阻r0的滑片应该(选填“向上”或“向下”)调节。大于10向上(4)在“10”挡位调整欧姆零点后,在间接入阻值为100的定值电阻r1,稳定后电流表g的指针偏转到满偏刻度的;取走r1,在间接入待测电阻rx,稳定后电流表g的指针偏转到满偏刻度的,则rx=_。400解析(1)由rmin。(2)s与n接通时,欧姆表内阻大,欧姆表的挡位倍率大,即为“10”挡。(3)从“1”挡位换为“10”挡位,即开关s从m拨向n,电路总电阻增大,干路电流减小,短接时,为了使电流表满偏,则需要增大通过电流表所在支路的电流,所以需要将r0的滑片向上调节。(4)设“10”挡位时欧姆表
7、内阻为r内,电流表满偏电流为ig,电路简化结构如图所示练模拟练模拟提能力提能力1.(命题角度1、2、3)(1)某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,则该物体的长度为_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。甲乙20.300.520(3)如图丙所示,一电压表接015v量程,读数为v。(4)如图丁所示,一电流表接00.6a量程,读数为a。丙丁10.80.16解析(1)20分度的游标卡尺精确度为0.05mm,则物体的长度为l=20mm 60.05mm=20.30mm。(2)金属丝的直径为d=0.5mm 2.00.01mm=
8、0.520mm。(3)接015v量程时,每小格表示0.5v,读数为10.8v。(4)接00.6a量程时,每小格表示0.02a,读数为0.16a。2.(命题角度4)(2023山东济南一模)某同学将量程为0300ma、内阻为180的电流表改装成一种可测量直流电流(双量程)、直流电压(双量程)和电阻的多用电表,实验电路如图所示。(1)若定值电阻r3的阻值小于r4的阻值,则直流电压挡挡位3的量程(选填“大于”或“小于”)挡位4的量程。(2)直流电流挡挡位2的量程为03a,则定值电阻r1、r2串联后的总阻值为。(3)开关s拨到挡位5,将a、b两端短接,此时电流表指针处于表盘的中间位置,要进行欧姆调零,应
9、将滑动变阻器r6的阻值(选填“调大”或“调小”)。小于20调小解析(1)电压挡的串联电阻越大对应挡位的量程也越大,由于定值电阻r3的阻值小于r4的阻值,故挡位3的量程小于挡位4的量程。(2)由欧姆定律可知定值电阻r1、r2串联后的总电阻为r=20。(3)将a、b两端短接,电流表指针处于表盘的中间位置,说明电路中电阻过大,电流达不到满偏电流,要进行欧姆调零,使电流达到满偏,应减小电路电阻,将滑动变阻器r6的阻值调小。考点二以测电阻为核心的实验考点二以测电阻为核心的实验分层突破明要点命题角度1测量金属丝的电阻率(2)关键步骤:测量。分别测量s、l和u、i。求r。作u-i图像,求斜率k,则r=k。计
10、算。命题角度2测电阻的方法(1)最直接的用多用电表的欧姆挡测量;(2)最常用的伏安法;(3)最灵活的伏伏法或安安法;(4)最精确的等效替代法;(5)最专一的半偏法(测量电压表或电流表的内阻);(6)最独特的电桥法。深化拓展1.明确三个“选择”(1)实验器材的选择电源的选择:一般根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合要求的直流电源。电表的选择:一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表;根据待测电流的最大值选择电流表;读数时电表的指针摆动的幅度应较大,一般应使指针能达到半偏。要遵循安全性原则和准确性原则(尽量减小误差)(2)电流表内接法与外接法的选择大内小外(3)分压电路与限流电路的
11、选择从节能的角度考虑,优先选用限流式。以下三种情况必须用分压式:a.要求待测电路的u、i从0变化;b.r滑rx;c.选用限流式时,ux、ix过大(超过电表量程,烧坏电表、电源或用电器等)。特例:有时根据题目中给的测量数据进行选择2.数据处理和误差分析(1)线性图像处理实验数据的一般方法和步骤:先根据物理规律写出物理方程,再把物理方程转换成线性方程的数学函数式,最后把数学函数式与线性图像相结合,在图中提取斜率、截距、面积等信息。(2)判断实验误差导致测量值偏大或偏小,要从实验原理和方法上去寻找根源,所以要弄清实验原理和方法,然后依据物理规律做适当推理,最后写出测量值的表达式。典例剖析典例剖析例2
12、(命题角度2)(2022全国甲卷)某同学要测量微安表内阻,可利用的实验器材有电源e(电动势1.5v,内阻很小),电流表a(量程10ma,内阻约10),微安表g(量程100a,内阻rg待测,约1k),滑动变阻器r(最大阻值10),定值电阻r0(阻值10),开关s,导线若干。(1)将图中所示的器材符号连线,画出实验电路原理图。(2)某次测量中,微安表的示数为90.0a,电流表的示数为9.00ma,由此计算出微安表内阻rg=。990答案见解析图解析(1)为准确测出微安表两端的电压,可让微安表与定值电阻r0并联,再与电流表串联。由于电源电压过大,并且为了测量多组数据,因此滑动变阻器采用分压式接法,实验
13、电路原理图如图所示。(2)流过定值电阻r0的电流i=ia-ig=9.00ma-0.09ma=8.91ma微安表两端的电压u=ir0=8.9110-2v分层演练拿高分练真题练真题明考向明考向1.(命题角度1、2)(2023全国乙卷)一学生小组测量某金属丝(阻值约十几欧姆)的电阻率。现有实验器材:螺旋测微器、刻度尺、电源e、电压表(内阻非常大)、定值电阻r0(阻值10.0)、滑动变阻器r、待测金属丝、单刀双掷开关k、开关s、导线若干。图甲是学生设计的实验电路原理图。完成下列填空:甲(1)实验时,先将滑动变阻器r接入电路的电阻调至最大,闭合s。(2)将k与1端相连,适当减小滑动变阻器r接入电路的电阻
14、,此时电压表读数记为u1,然后将k与2端相连,此时电压表读数记为u2。由此得到流过待测金属丝的电流i=,金属丝的电阻r=。(结果均用r0、u1、u2表示)乙(3)继续微调r,重复(2)的测量过程,得到多组测量数据,如下表所示:u1/mv0.570.710.851.141.43u2/mv0.971.211.451.942.43(4)利用上述数据,得到金属丝的电阻r=14.2。(5)用刻度尺测得金属丝长度l=50.00cm。用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径,某次测量的示数如图乙所示,该读数为d=mm。多次测量后,得到直径的平均值恰与d相等。(6)由以上数据可得,待测金属丝所用材料的电阻率=10
15、-7m。(保留2位有效数字)0.1505.0解析(2)k与1端相连,此时电压表测量的是金属丝两端的电压u1,k与2端相连,电压表测量的是金属丝和定值电阻二者的电压之和u2;因为电压表内阻非常大,可视为理想电压表,所以k与1端相连和k与2端相连不改变电(5)用螺旋测微器测量金属丝的直径d,该读数为d=15.00.01mm=0.150mm。2.(命题角度1)(2022湖北卷)某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后,为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率,进行了如下实验探究。(1)该小组用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径d,示数如图甲所示,其读数为mm。再用游标卡尺测得其长度l。甲3.7
16、00(2)该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻rx的阻值。图乙中电流表量程为00.6a、内阻为1.0,定值电阻r0的阻值为20.0,电阻箱r的最大阻值为999.9。首先将s2置于位置1,闭合s1,多次改变电阻箱r的阻值,记下电流表的对应读数i,实验数据见下表。乙r/i/a5.00.4142.4210.00.3522.8415.00.3083.2520.00.2723.6825.00.2444.1030.00.2224.50根据表中数据,在图丙中绘制出图像。再将s2置于位置2,此时电流表读数为0.400a。根据图丙中的图像可得rx=(结果保留2位有效数字)。最后可由表达式=(用d、l、rx表示)得到该圆柱形电阻的电阻率。6.0(3)该小组根据图乙的电路和图丙的图像,还可以求得电源电动势e=v,内阻r=。(结果均保留2位有效数字)(4)持续使用后,电源电动势降低、内阻变大。若该小组再次将此圆柱形电阻连入此装置,测得电路的电流,仍根据原来描绘的图丙的图像得到该圆柱形电阻的测量值会(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。123.0偏大解析(1)用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径d,其读数为3.