【物理】2019届一轮复习人教版电学实验基础学案
第35课时 电学实验基础
考点1 游标卡尺
如图所示为游标卡尺：
(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)精确度：10分度对应的精确度为0.1_mm,20分度对应的精确度为0.05_mm,50分度对应的精确度为0.02_mm。
(3)读数：读数时分为两部分，其一为游标尺零刻度线左侧对应的主尺上面毫米的整数倍；其二为与主尺对齐的游标尺第N条刻度线，N乘以精确度；二者之和即为最终读数，单位为毫米。注意精确度，末尾的零不可以省去。
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。
1．如图为10分度的游标卡尺测量钢管内径时的示数，其示数为
________mm。
答案 22.7
解析 22 mm(主尺)＋7(游尺)×0.1 mm＝22.7 mm。
2．下图游标卡尺的读数为________cm。
答案 1.340
解析 13 mm＋8×0.05 mm＝13.40 mm＝1.340 cm。
3．某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图甲、乙所示。则该金属杆的长度和直径分别为________cm和________mm。
答案 60.10 4.20
解析 用毫米刻度尺测量时，读数应读到mm的下一位，即长度测量值为60.10 cm；题图乙中游标卡尺为五十分度的游标卡尺，精确度为0.02 mm，主尺读数为4 mm，游标尺第10条刻度线与主尺刻度线对齐，故游标尺读数为10×0.02 mm＝0.20 mm，所以金属杆直径测量值为4.20 mm。
考点2 螺旋测微器
如图所示为螺旋测微器：
螺旋测微器，又称千分尺，其读数由固定刻度和可动刻度两部分构成，读数时先读出固定刻度上面露出的0.5_mm的整数倍，再读出可动刻度上面与固定刻度对齐的刻度线乘以精确度0.01_mm，提醒大家注意，可动刻度线必须估读到下一位；二者之和为最终读数。
1．螺旋测微器的读数为________ mm。
答案 8.117(8.116～8.118均正确)
解析 固定刻度8 mm 可动刻度11.7×0.01 mm，
8 mm＋11.7×0.01 mm＝8.117 mm。
2．(1)如图甲、乙所示的两把游标卡尺，它们的游标尺分别为10等分、20等分，则读数依次为________mm、________mm。
(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图丙所示，则金属丝的直径是________mm。
答案 (1)17.5 23.35 (2)2.140(2.139～2.141均正确)
解析 (1)题图甲读数：整毫米是17，不足1毫米数是5×0.1 mm＝0.5 mm，最后结果是17 mm＋0.5 mm＝17.5 mm。
题图乙读数：整毫米是23，不足1毫米数是7×0.05 mm＝0.35 mm，最后结果是23 mm＋0.35 mm＝23.35 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14.0，最后的读数：2.0 mm＋14.0×0.01 mm＝2.140 mm。
3．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，测量结果如图甲和乙所示。该工件的直径为________cm，高度为________mm。
答案 1.205 6.663(6.662～6.664均正确)
解析 游标卡尺读数＝主尺读数＋游标尺读数：12 mm＋1×0.05 mm＝12.05 mm＝1.205 cm。
螺旋测微器读数＝固定刻度＋可动刻度：6.5 mm＋16.3×0.01 mm＝6.663 mm。
考点3 内外接、滑动变阻器的接法
1.两种接法的比较
内接法
外接法
电路图
误差
原
电流表分压
U测＝Ux＋UA
电压表分流
I测＝Ix＋IV
因
电阻
测量值
R测＝＝Rx＋RA>Rx，测量值大于真实值
R测＝＝
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Rx为小电阻，宜采用电流表外接法；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Rx为大电阻，宜采用电流表内接法。
3．滑动变阻器的连接方式有分压式和限流式
(1)图甲为限流式，滑动变阻器与待测电阻串联，滑动变阻器右半部分被短路，滑片向右移动，电流变小，待测电阻电压变小，但是电压和电流最小都无法减小到0。
(2)图乙为分压式，滑动变阻器左半部分与待测电阻并联，后与滑动变阻器右半部分串联，滑片向右滑动，待测电阻的电压和电流增大，向左移动，待测电阻的电压和电流逐渐减小，当滑片移动到最左端时，待测电阻被短路，待测电阻的电压和电流均为0。与限流式不同之处在于电压和电流可以从零开始调节。
[例1] (2017·河北唐山检测)一个未知电阻，无法估计其电阻值，某同学用伏安法测量此电阻，用图a、b两种电路各测一次，用a图所测数据为3.0 V,3.0 mA，用b图测得的数据是2.9 V,4.0 mA，由此可知，用________图测得Rx的误差较小，测量值Rx＝________。
解析 由题意可知，＝＝，＝＝，>，电流变化量大，电压表分流对实验的影响大，因此电流表应采用内接法，即应采用图a所示实验电路进行实验；电阻测量值为：Rx＝＝＝1000 Ω。
答案 a 1000 Ω
待测电阻远大于电流表内阻时，电流表的分压小，可忽略不计，用电流表内接法，测量值偏大。待测电阻远小于电压表内阻时，电压表的分流小，可忽略不计，用电流表外接法，测量值偏小。
1．如图所示电路，用伏安法测量电阻的大小。电阻R＝320 Ω时，电流表的示数是15 mA，电压表的示数是4.5 V。如果用这个电路测量未知电阻R′，电流表的示数是13 mA，电压表的示数是5.2 V，则电阻R′的大小是( )
A．R>420 Ω B．400 ΩIx，Rx的测量值比真实值偏小。
3．(2017·江苏泰州检测)(多选)如图所示，电流表A1(0～3 A)和A2(0～0.6 A)由两个相同的电流计改装而成，现将这两个电流表并联后接入电路中，闭合开关S，调节滑动变阻器，下列说法中正确的是( )
A．A1、A2的读数之比为1∶1
B．A1、A2的读数之比为5∶1
C．A1、A2的指针偏转角度之比为1∶1
D．A1、A2的指针偏转角度之比为1∶5
答案 BC
解析 图中的A1、A2并联，表头的电压相等，电流相等，指针偏转的角度相同，所以A1、A2的指针偏转角度之比为1∶1；量程不同的电流表读数不同，电流表A1的量程为3 A，A2的量程为0.6 A，
当偏转角相同时，A1、A2的读数之比为5∶1，故B、C正确。
4．(多选)某电流表的内阻为Rg，满偏电流为Ig，那么下列结论正确的是( )
A．该电流表也可以并联在电路中测电压，只是量程较小，Ug＝IgRg
B．如果串联一个阻值为nRg的定值电阻，就可以改装为一个最大电压是(n＋1)IgRg的电压表
C．如果并联一个阻值为Rg的定值电阻，就可以改装为最大电流是nIg的电流表
D．在电流表两端并联一个小电阻将电流表改装成一个较大量程的电流表，通过原电流表的最大电流将增大
答案 ABC
解析 已知内阻的电流表可以当电压表用，电压可以通过欧姆定律计算出Ug＝IgRg，故A正确；电流表串联一个阻值为nRg的定值电阻后，该定值电阻分压为U′＝Ig·nRg，总电压为(n＋1)IgRg，故B正确；给电流表并联一个阻值为Rg的定值电阻后，根据并联分流原则，该电阻能分得的最大电流为(n－1)Ig，总电流为nIg，故C正确；电流表改装成大量程的电流表后通过原电流表的最大电流不变，只是并联上电阻后总电流变大，故D错误。
5．现有一合金制成的圆柱体。为测量该合金的电阻率，现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻，用螺旋测微器和游标卡尺的示数如图a和图b所示。
(1)由上图读得圆柱体的直径为________mm，长度为________cm。
(2)若流经圆柱体的电流为I，圆柱体两端之间的电压为U，圆柱体的直径和长度分别用D、L表示，则用D、L、I、U表示电阻率的关系式为ρ＝________。
答案 (1)1.844(1.842～1.846) 4.240 (2)
解析 (1)螺旋测微器的读数为1.5 mm＋×34.4＝1.844 mm(1.842～1.846 范围内的均可)；游标卡尺的读数为42 mm＋×8＝42.40 mm＝4.240 cm。
(2)圆柱体的横截面积为S＝π2，由电阻定律R＝ρ和欧姆定律R＝可知，ρ＝。
6．用伏安法测电阻，可采用如图所示的甲、乙两种接法。所用电压表内阻为5000 Ω，电流表内阻为0.5 Ω。
(1)当测量100 Ω左右的电阻时，宜采用________电路。
(2)现采用乙图电路测量某电阻的阻值时，两电表的读数分别为10 V、0.5 A，则此电阻的测量值为________Ω，真实值为________Ω。
答案 (1)甲 (2)20 20.08
解析 (1)因Rx＝100 Ω>＝ Ω＝50 Ω，所以选择甲图电路，即电流表内接法。
(2)R测＝＝＝20 Ω
Rx中电流IR＝I测－IV＝0.5 A－ A＝0.498 A
所以R真＝＝≈20.08 Ω。
7.用伏安法测量一个阻值约为20 Ω的未知电阻Rx的阻值。实验电路图如图：
(1)在以下备选器材中，电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________。
电源E(电动势3 V、内阻可以忽略不计)
电流表A1(量程0～50 mA，内阻约12 Ω)
电流表A2(量程0～3 A，内阻约0.12 Ω)
电压表V1(量程0～3 V，内阻约3 kΩ)
电压表V2(量程0～15 V，内阻约15 kΩ)
滑动变阻器R1(0～10 Ω，允许最大电流2.0 A)
滑动变阻器R2(0～1000 Ω，允许最大电流0.5 A)
定值电阻R(30 Ω，允许最大电流1.0 A)
开关、导线若干
(2)某次测量中，电压表读数为U时，电流表读数为I，则计算待测电阻阻值的表达式Rx＝________。
答案 (1)A1 V1 R1 (2)－R
解析 (1)电源电动势E＝3 V，Rx的阻值约为20 Ω，定值电阻R＝30 Ω，流过电流表的最大电流Imax＝≈0.048 A，因此电流表应选A1，电压表应选V1，为了便于分压电路调节，滑动变阻器应选择R1。
(2)由分压电路关系可得Rx＝－R。
8.如图为实验室常用的两个量程的电压表原理图，当使用O、A两接线柱时，量程为3 V；当使用O、B两接线柱时，量程为15 V，已知电流计的内阻Rg＝500 Ω，满偏电流Ig＝100 μA。求分压电阻R1和R2的阻值。
答案 2.95×104 Ω 1.2×105 Ω
解析 当使用O、A两接线柱时，量程为3 V，即当UOA＝3 V 时，流过“表头”的电流为Ig，这时在表的内部只有R1与“表头”
串联，R2不起作用，所以R1＝－Rg，代入数据得R1＝2.95×104 Ω；当使用O、B两接线柱时，量程为15 V，即当UOB＝15 V时，流过“表头”的电流为Ig，这时在表的内部R1、R2与“表头”串联，所以R2＝－Rg－R1，代入数据得R2＝1.2×105 Ω。
9．(2016·北京高考)某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合。为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是( )
A．一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器
B．一个伏特表和多个定值电阻
C．一个安培表和一个电阻箱
D．两个安培表和一个滑动变阻器
答案 D
解析 根据U＝E－Ir，要测出E和r，就要同时测出U和I，A、B、C三个选项都能满足要求；D选项只能测出电流I，不能测出电压U，所以选D。
10．(2017·江西省吉安检测)(多选)由相同的电流表改装而成的三个电压表按如图所示的方式接入电路，已知V3的量程最大，V1的量程最小，且V3的量程等于V1与V2的量程之和，当电路导通时，三个电压表的示数分别为U1、U2、U3，指针偏转的角度分别为θ1、θ2、θ3，则有( )
A．U1
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