【物理】2020届一轮复习人教版电学仪器的使用及基本电路的选择学案

【物理】2020届一轮复习人教版电学仪器的使用及基本电路的选择学案

电学仪器的使用及基本电路的选择 考点一游标卡尺和螺旋测微器读数 ‎[考点解读]‎ ‎1．游标卡尺 ‎(1)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少‎1 mm.‎ ‎(2)精度：对应关系为10分度‎0.1 mm,20分度‎0.05 mm, 50分度‎0.02 mm.‎ ‎(3)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线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(x＋K×精确度)mm.‎ ‎2．螺旋测微器 ‎(1)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‎0.01 mm.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．‎ ‎(2)读数：测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出．测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)．‎ ‎[典例赏析]‎ ‎[典例1](1)如图甲所示的三把游标卡尺，它们的游标尺从上至下分别为‎9 mm长10等分、‎19 mm长20等分、‎49 mm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.‎ ‎[解析](1)最上面图读数：整毫米是17，不足1毫米数是7×‎0.1 mm＝‎0.7 mm，最后结果是‎17 mm＋‎0.7 mm＝‎17.7 mm.‎ 中间图读数：整毫米是23，不足1毫米数是17×‎0.05 mm＝‎0.85 mm，最后结果是‎23 mm＋‎0.85 mm＝‎23.85 mm.‎ 最下面图读数：整毫米是3，不足1毫米数是9×‎0.02 mm＝‎0.18 mm，最后结果是‎3 mm＋‎0.18 mm＝‎3.18 mm.‎ ‎(2)固定刻度示数为‎2.0 mm，不足半毫米的从可动刻度上读，其示数为15.0，最后的读数：‎2.0 mm＋15.0×‎0.01 mm＝‎2.150 mm.‎ ‎[答案](1)17.723.853.18(2)2.150‎ ‎1．游标卡尺不需要估读，读数结果10分度为××.× mm一位小数，20分度和50分度为××.××mm两位小数，换算单位时只需要移动小数点，最后一位数字即使是0也不能抹掉．‎ ‎2．螺旋测微器需要估读，读数结果为×.××× mm三位小数，需要特别注意半毫米刻度线是否露出．‎ ‎[题组巩固]‎ ‎1．某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图(a)和(b)所示．该工件的直径为________ cm，高度为________ mm.‎ 解析：图(a)为20分度的游标卡尺，其精度为‎0.05 mm，主尺读数为‎12 mm，游标尺上第4条刻线与主尺上的一条刻线对齐，故测量结果为‎12 mm＋4×‎0.05 mm＝‎12.20 mm＝‎1.220 cm.螺旋测微器的精度为‎0.01 mm，由图(b)知固定刻度读数为‎6.5 mm，可动刻度读数为“36.0”，故工件的高度为‎6.5 mm＋36.0×‎0.01 mm＝‎6.860 mm.‎ 答案：1.2206.860‎ ‎2．某同学用如图甲所示的螺旋测微器测小球的直径时，他应先转动______到F靠近小球，再转动_____到F夹住小球，直至听到棘轮发出声音为止，拨动_____使F固定后读数(以上均填仪器部件字母符号)．正确操作后，螺旋测微器的示数如图乙所示，则小球的直径是______ mm.‎ 解析：用螺旋测微器测小球直径时，先转动粗调旋钮D使测微螺杆F靠近被测小球，再转动微调旋钮H使测微螺杆F夹住小球，直到棘轮发出声音为止，拨动止动旋钮G使F固定后读数，读数为‎6.5 mm＋20.0×‎0.01 mm＝‎6.700 mm.‎ 答案：DHG6.700‎ 考点二电流表、电压表的读数及改装 ‎[考点解读]‎ ‎1．两种电表的电路结构及读数方法 电流表 电压表 符号 参数 量程：0～0‎.6 A，0～3 A 内阻：小于1 Ω 量程：0～3 V，0～15 V 内阻：3 kΩ，15 kΩ 电路结构 读数方法 视线垂直于刻度盘表面，一般都需估读，‎3 A量程估读到最小分度的1/10,‎0.6 A量程估读到最小分度的1/2‎ 视线垂直于刻度盘表面，一般都需估读，3 V量程估读到最小分度的1/10，15 V量程估读到最小分度的1/5‎ ‎2.两种电表的使用技巧 ‎(1)机械零点的调整：在不通电时，指针应指在零刻线的位置．‎ ‎(2)选择适当量程：估算电路中的电流或电压，指针应偏转到满刻度的以上．若无法估算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，两种表都应使电流从正接线柱流入，从负接线柱流出．‎ ‎(4)正确读数：根据所选量程的准确度，正确读出有效数字和单位．‎ ‎(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．‎ ‎[典例赏析]‎ ‎[典例2](2018·全国卷Ⅱ) 某同学组装一个多用电表，可选用的器材有：微安表头(量程100 μA，内阻900 Ω)；电阻箱R1(阻值范围0～999.9 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～99 999.9 Ω)；导线若干．‎ 要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表．组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡．‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2，其中*为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱．‎ ‎(2)电阻箱的阻值应取R1＝________Ω，R2＝________Ω.(保留到个位)‎ ‎[解析](1)R1电阻范围小，所以R1与表头并联起分流作用，R2电阻范围大，所以R2与改装后的电流表整体串联，起分压作用．电路如图所示．‎ ‎(2)Ug＝IgRg＝(I－Ig)R1，R1＝＝＝100 Ω IR2＝U－Ug，R2＝＝＝2 910 Ω.‎ ‎[答案](1)见解析图(2)1002 910‎ ‎[题组巩固]‎ ‎1．如图所示，其中电流表A的量程为‎0.6 A，表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示‎0.02 A，R1的阻值等于电流表内阻的，R2的阻值等于电流表内阻的2倍．若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列分析正确的是()‎ A．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示‎0.04 A B．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示‎0.02 A C．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示‎0.06 A D．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示‎0.01 A 解析：C[当接线柱1、2接入电路时，电阻R1与电流表内阻并联后等效阻值为电流表内阻的，由于电流表的满偏电压为定值，因此量程扩大为原来的3倍，故每一小格变为‎0.02 A×3＝‎0.06 A，A、B选项错误．‎ 当接线柱1、3接入电路时，电阻R1与电流表内阻并联后再和电阻R2串联，但是串联的电阻R2对于电流表量程无影响，故每一小格仍为‎0.06 A，C正确，D错误．]‎ ‎2．分别读出下表中的电压表和电流表的示数，并填在表格中．‎ 电表 所选量程 测量值 ‎0～3 V ‎0～15 V ‎0～‎‎3 A ‎0～‎‎0.6 A 解析：表中0～3 V的电压表和0～3 A的电流表读数方法相同，精确度是0.1 V或‎0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位．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，即读到0.1 V．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.‎ 答案：2.14 V10.7 V‎0.80 A‎0.16 A 考点三测量电路与控制电路设计 ‎[考点解读]‎ ‎1．电流表的两种接法 ‎(1)两种接法的比较 内接法 外接法 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＋RA＞Rx测量值大于真实值 R测＝＝＜Rx测量值小于真实值 ‎(2)两种接法的选择 ‎① 阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法．简单概括为“大内偏大，小外偏小”．‎ ‎② 临界值计算法 Rx＜时，用电流表外接法；‎ Rx＞时，用电流表内接法．‎ ‎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，则可采用电流表外接法；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，则可采用电流表内接法．‎ ‎3．滑动变阻器的两种接法 ‎(1)两种接法的比较 限流接法 分压接法 两种接法电路图 负载R上电压调节范围 ≤U≤E ‎0≤U≤E 负载R上电流调节范围 ≤I≤ ‎0≤I≤ 闭合S前触头位置 b端 a端 ‎(2)两种接法的一般适用条件 ‎①限流式接法适合测量阻值小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)．‎ ‎②分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的总电阻要大)．‎ ‎(3)必须采用分压法的三种情况 ‎①若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)，则必须选用分压式接法．‎ ‎②若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，此时，应改用分压电路．‎ ‎③若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式电路．‎ ‎(4)两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单、耗能低．‎ ‎[典例赏析]‎ ‎[典例3]有一个电阻Rx，其阻值大约是10 Ω，请选择适当的器材，以便测量其阻值．可供选择的电路如图所示．可供选择的器材是：‎ A．电动势4.5 V、内阻不计的电源E B．量程为15 V、内阻10 kΩ的电压表V1‎ C．量程为3 V、内阻6 kΩ的电压表V2‎ D．量程为300 mA、内阻4 Ω的电流表A1‎ E．量程为‎5 A、内阻2 Ω的电流表A2‎ F．最大阻值20 Ω、额定电流‎1.5 A的滑动变阻器R1‎ G．最大阻值500 Ω、额定电流‎0.5 A的滑动变阻器R2‎ H．开关和若干根导线．‎ 则选用的电路是__________(填甲或乙)，选用的器材是________(填器材的字母代号)．‎ ‎[解析]Rx的阻值大约为10 Ω，与电流表内阻接近，因此用电流表外接法，同时Rx的大约值小于滑动变阻器的总阻值，因而采用限流接法，故选用甲电路；电源电动势E＝4.5 V，E＝Im(Rx＋RA)，Im＝A＝‎0.321A＝321 mA或Im＝A＝‎0.375 A＝375 mA，电流表选D.U＝ImRx＝0.321×10 V＝3.21 V，因而电压表选C，变阻器R2最大值为500 Ω，与Rx偏差太大，因此变阻器选F.‎ ‎[答案]甲ACDFH ‎[题组巩固]‎ ‎1．在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200 Ω，电压表的内阻约为2 kΩ，电流表的内阻约为10 Ω，测量电路中电流表的连接方式如图甲或图乙所示，结果由公式Rx＝计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数．若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则________(填“Rx‎1”‎或“Rx‎2”‎)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1________(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2________(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值．‎ 解析：根据串、并联电路的特点解题．根据题意知>，电压表的分流作用较显著，故Rx1更接近待测电阻的真实值．图甲的测量值是Rx与RA串联的电阻阻值，故Rx1>Rx真；图乙的测量值是Rx与RV并联的电阻阻值，故Rx2

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