2021届高考物理一轮复习第八章恒定电流专题突破电学实验基础实验：长度的测量及其测量工具的选用教学案沪科版

1、专题突破电学实验基础 (实验：长度的测量及其测量工具的选用)基本仪器的使用 考向1长度的测量(1)游标卡尺常见3种游标卡尺的精确度：刻度格数(分度)102050精确度(可准确到)0.1 mm0.05 mm0.02 mm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(xk精确度)mm。需要注意的是，不管是哪种卡尺，k值均不需要向后估读一位。(2)螺旋测微器原理和精确度：可动刻度h上的刻度为50等份，螺距为0.5 mm，则螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数及注意事项：()测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部

2、分由可动刻度读出。()测量值(mm)固定刻度数(mm)可动刻度数(估读一位)0.01(mm)。()在读固定刻度数时，要注意半毫米刻度线是否露出。看不准时，判断方法是看可动刻度接近0还是50。()在读可动刻度格数时要估读到下一位，即使固定刻度的轴线正好与可动刻度的某一刻度线对齐，可动刻度格数小数部分要估读为“0”。结果以毫米为单位，千分位有一位估读数字，不能随便丢掉。() 如图1所示，固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米的，从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm。图1【例1】 (2015海南卷)某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱

3、体工件的直径和高度，测量结果如图2(a)和(b)所示。该工件的直径为_cm，高度为_mm。图2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 mm40.05 mm12.20 mm1.220 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 mm36.00.01 mm6.860 mm。答案1.2206.860游标卡尺读数时的 “三看”(1)第一看精确度，所用的游标卡尺可准确到0.1 mm，还是0.05 mm或0.02 mm。(

4、2)第二看确认游标尺上的0刻度线位置，要区分零刻度线与游标尺的轮廓线，如图3所示。图3读数：14.55 mm(3)第三看游标尺的哪条(第n条)刻度线与主尺上的刻度线对齐。考向2电压表、电流表的使用及读数(1)使用事项：使用前应先进行零点调整(机械调零)。红表笔插“”插孔，黑表笔插“”插孔。红表笔接电势高处，黑表笔接电势低处，即电流从红表笔进表，从黑表笔出表。(2)合适的量程选择：使得测量时指针偏转角度要尽可能大，一般要求超过量程的，但又不能超过量程。(3)电表估读最小分度是“1、0.1、0.01、”时，估读到最小分度的(即估读到最小分度的下一位)。最小分度是“2、0.2、0.02、”时，估读到

5、最小分度的(即估读到最小分度的本位)。最小分度是“5、0.5、0.05、”时，估读到最小分度的(即估读到最小分度的本位)。【例2】 (1)图4甲中使用0.6 a量程时，对应刻度盘上每一小格代表_ a，表针的示数是_ a；当使用3 a 量程时，对应刻度盘上每一小格代表_ a，图中表针示数为_ a。图4(2)图乙中使用较小量程时，每小格表示_ v，图中指针的示数为_ v，若使用的是较大量程，则每小格表示_ v，图中表针指示的是_ v。答案(1)0.020.440.12.20(2)0.11.700.58.51.(1)如图5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

6、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。图5解析(1)最上面图读数：整毫米是17，不足1毫米数是70.1 mm0.7 mm，最后结果是17 mm0.7 mm17.7 mm。中间图读数：整毫米是23，不足1毫米数是170.05 mm0.85 mm。最后结果是23 mm0.85 mm23.85 mm。最下面图读数：整毫米是3，不足1毫米数是90.02 mm0.18 mm，最后结果是3 mm0.18 mm3.18 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

7、15.0，最后的读数：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm。答案(1)17.723.853.18(2)2.1502.电压表量程一般有两种03 v，015 v；电流表量程一般有两种00.6 a，03 a；如图6所示：图6(1)接03 v量程时读数为_v。(2)接015 v量程时读数为_ v。(3)接03 a量程时读数为_a。(4)接00.6 a量程时读数为_a。答案(1)1.90(2)9.5(3)0.80(4)0.163.旋钮式电阻箱如图7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2 087 ，最简单的操作方法是_。若用两个这样的电阻箱，则

8、可得到的电阻值范围为_。图7解析电阻为1 987 。最简单的操作方法是将“1 k”旋钮调到2，再将“100”旋钮调到0。每个电阻箱的最大阻值是9 999 ，用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻29 999 19 998 。故两个这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为019 998 。答案1 987将“1 k”旋钮调到2，再将“100”旋钮调到0019 998 电表的改装电表的两种改装的比较改装成大量程电压表改装成大量程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uig(rgr)iig校准电路 考向1电压表与电流表的改装及校对教材引领1.人教版选修31p51例1有一个电流表g，内阻rg30

9、 ，满偏电流ig1 ma。要把它改装为量程03 v的电压表，要串联多大的电阻？改装后电压表的电阻是多大？图2.46把电流表g改装成电压表解析电压表v由表头g和电阻r串联组成，如图2.46的虚线框所示。电压表的量程是03 v，是指电压表v两端的电压为3 v时，表头的指针指在最大刻度，即通过电流表g的电流等于ig。此时表头g两端得到的是满偏电压ugigrg0.03 v。电阻r分担的电压为uruug2.97 v。由欧姆定律可以求出分压电阻r 2.97103 电压表v的内阻等于rg和r串联时的总电阻，即rvrgr3.00103 3.00 k答案2.97103 3.00 k2.人教版选修31p51例2有

10、一个电流表g，内阻rg30 ，满偏电流ig1 ma。要把它改装为量程00.6 a的电流表，要并联多大的电阻？改装后电流表的内阻是多大？图2.47把电流表g改装成大量程电流表解析电流表a由表头g和电阻r并联组成，如图2.47的虚线框所示。电流表量程为00.6 a，是指通过电流表a的电流为0.6 a时，表头的指针指在最大刻度，即通过电流表g的电流等于ig。此时通过电阻r的电流iriig(0.60.001) a0.599 a。由欧姆定律可以求出分流电阻r 0.050 电流表内阻ra等于rg与r的并联值。由解出ra，然后代入数据，得ra 0.050 。答案见解析真题闯关3.(2019全国卷，23)某同

11、学要将一量程为250 a的微安表改装为量程为20 ma的电流表。该同学测得微安表内阻为1 200 ，经计算后将一阻值为r的电阻与该微安表连接，进行改装。然后利用一标准毫安表，根据图8(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。(1)根据图(a)和题给条件，将图(b)中的实物连线。(2)当标准毫安表的示数为16.0 ma时，微安表的指针位置如图(c)所示。由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值，而是_。(填正确答案标号)(c)图8a.18 ma b.21 mac.25 ma d.28 ma(3)产生上述问题的原因可能是_。(填正确答案标号)a.微安表内阻测量错误，实际内阻大

12、于1 200 b.微安表内阻测量错误，实际内阻小于1 200 c.r值计算错误，接入的电阻偏小d.r值计算错误，接入的电阻偏大(4)要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，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_。解析(1)实物连线如图所示。(2)串联电路中电流处处相等，根据比例关系得，毫安表示数为16.0 ma时，对应微安表的刻度为160 a说明量程扩大了100倍，所以当微安表指针到满量程250 a时，毫安表的示数应为25 ma，即为改装后电表的量程，选项c正确。(3)根据igrg(iig)r得iig。出现该情况可能是微安表内阻测量错误，实际电阻大于1

13、200 ，或者并联的电阻r计算错误，接入的电阻偏小。选项a、c正确。(4)若微安表的满偏电压为u，则对并联的电阻r有u(250.25)103ru(200.25)103kr解得k。答案(1)见解析图(2)c(3)ac(4)考向2多量程电压表与电流表的改装教材引领1.人教版选修31p52t4如图2.412是有两个量程的电压表，当使用a、b两个端点时，量程为010 v，当使用a、c两个端点时，量程为0100 v。已知电流表的内阻rg为500 ，满偏电流ig为1 ma，求电阻r1，r2的值。图2.412解析接a、b时，由串联电路特点有r总r1rg，得r1rg9 500 ；接a、c时，同理有r总r1r2

14、rg，得r2rgr190 000 。答案9 500 90 000 2.人教版选修31p52t5如图2.413是有两个量程的电流表，当使用a、b两个端点时，量程为1 a，当使用a、c两个端点时，量程为0.1 a。已知表头的内阻rg为200 ，满偏电流ig为2 ma，求电阻r1、r2的值。图2.413解析接a、c时，由并联电路特点有，得r1r24.082 ；接a、b时，由并联电路特点有，得499r1200 r2；所以r10.408 ， r23.673 。答案0.408 3.673 真题闯关3.(2018全国卷，22)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 a，内阻900 )；

15、电阻箱r1(阻值范围0999.9 )；电阻箱r2(阻值范围099 999.9 )；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。图9(2)电阻箱的阻值应取r1_ ，r2_ 。(保留到个位)解析(1)微安表头改装成电流表需要并联一个小电阻，电流表改装成一个电压表需要串联一个大电阻，所以并联的电阻箱应为r1，串联的电阻箱应为r2，电路如图所示。(2)微安表头改装成电流表需要

16、并联一个小电阻r1100 ，电流表改装成一个电压表应串联一个大电阻r22 910 。答案(1)如解析图所示(2)1002 910伏安法测电阻的两种方法、滑动变阻器的两种接法1.电流表内、外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uxua电压表分流i测ixiv电阻测量值r测rxrarx测量值大于真实值r测，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(a)的测量值是rx与ra串联的电阻阻值，故rx1rx真；图(b)的测量值是rx与rv并联的电阻阻值，故rx2rx真。答案rx1大于小于2.2018天津理综9(3)某同学用伏安法测定待测电阻rx的阻值(约为10 k)，除了r

17、x、开关s、导线外，还有下列器材供选用：a.电压表(量程01 v，内阻约10 k)b.电压表(量程010 v，内阻约100 k)c.电流表(量程01 ma，内阻约30 )d.电流表(量程00.6 a，内阻约0.05 )e.电源(电动势1.5 v，额定电流0.5 a，内阻不计)f.电源(电动势12 v，额定电流2 a，内阻不计)g.滑动变阻器r0(阻值范围010 ，额定电流2 a)为使测量尽量准确，电压表选用_，电流表选用_，电源选用_。(均填器材的字母代号)画出测量rx阻值的实验电路图。该同学选择器材、连接电路和操作均正确，从实验原理上看，待测电阻测量值会_其真实值(填“大于”“小于”或“等于

18、”)，原因是_。解析若选用电源1.5 v，由于被测电阻很大，电路中电流非常小，不利于实验，即电源选用12 v的，即f；则电压表就应该选取b；电路中的最大电流为i a1.2 ma，故电流表应选用c。因为给的滑动变阻器的最大阻值只有10 ，若采用限流接法，则电路中电流和电压变化不明显，故应采用滑动变阻器的分压接法，由于，所以采用电流表内接法，电路图如图所示。由于电流表的分压，导致电压测量值偏大，而电流准确，根据rx可知测量值偏大。答案bcf见解析图大于电压表的读数大于待测电阻两端实际电压(其他正确表述也可)活页作业(时间：30分钟)基础巩固练1.(1)如图1所示的两把游标卡尺，它们的游标尺从左至右

19、分别为9 mm长10等分、19 mm长20等分，它们的读数依次为_ mm，_ mm。图1(2)使用螺旋测微器测量两金属丝的直径，示数如图2所示，图(a)、(b)金属丝的直径分别为_ mm，_ mm。图2答案(1)47.753.85(2)2.1500.048(0.0470.048均可)2.(多选)如图3所示，甲、乙两电路都是由一个灵敏电流表g和一个变阻器r组成的，下列说法正确的是()图3a.甲表是电流表，r增大时量程增大b.甲表是电流表，r增大时量程减小c.乙表是电压表，r增大时量程增大d.乙表是电压表，r增大时量程减小解析由电表的改装原理可知，电流表应是g与r并联，改装后加在g两端的最大电压u

20、gigrg不变，所以并联电阻r越大，iigir越小，即量程越小，a错误，b正确；电压表应是g与r串联，改装后量程uigrgigr，可知r越大，量程越大，c正确，d错误。答案bc3.(2019郑州市模拟)某实验小组找到了一只标有“2.5 v0.75 w”字样的小灯泡，他们要探究小灯泡的电流与所加电压关系，实验室提供了如下实验器材：电压表v(量程03 v，内阻约为5 k)；电流表a1(量程00.6 a，内阻约为1 )；电流表a2(量程03 a，内阻约为10 )；滑动变阻器r1(阻值010 )；滑动变阻器r2(阻值0100 )；干电池两节、开关s及导线若干。(1)为了使测量的准确度较高，调节方便，实

21、验中应选用电流表_，滑动变阻器_。(2)在虚线框内画出实验电路图。(3)连好电路，闭合开关，移动变阻器滑片p，发现小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表几乎不偏转，则故障的原因可能是_。答案(1)a1r1(2)如下图所示(3)小灯泡断路综合提能练4.用以下器材可测量电阻rx的阻值。待测电阻rx，阻值约为600 ；电源e，电动势约为6.0 v，内阻可忽略不计；电压表v1，量程为0500 mv，内阻r11 000 ；电压表v2，量程为06 v，内阻r2约为10 k；电流表a，量程为00.6 a，内阻r3约为1 ；定值电阻r0，r060 ；滑动变阻器r，最大阻值为150 ；单刀单掷开关s一个，导线若

22、干。(1)测量中要求两只电表的读数都不小于其量程的，并能测量多组数据，请在虚线框中画出测量电阻rx的实验电路图。(2)若选择测量数据中的一组来计算rx，则由已知量和测量物理量计算rx的表达式为rx_，式中各符号的意义是_。(所有物理量用题中代表符号表示)解析(1)电路的最大电流约为i0.01 a，电流表量程太大，可以把电压表v1并联一个定值电阻改装成电流表，电压表选择v2即可，要求测量多组数据，滑动变阻器需要分压式接法，电路如图所示。(2)流过被测电阻的电流为i，被测电阻为rx。答案(1)测量电路见解析图(2)u1为电压表v1的示数，u2为电压表v2的示数，r1为电压表v1的内阻，r0为定值电

23、阻5.用伏安法测定一个待测电阻rx的阻值(阻值约为200 )，实验室提供如下器材：电池组e：电动势3 v，内阻不计；电流表a1：量程015 ma，内阻约为100 ；电流表a2：量程0300 a，内阻为1 000 ；滑动变阻器r1：阻值范围020 ，额定电流2 a；电阻箱r2：阻值范围09 999 ，额定电流1 a；开关s、导线若干。要求实验中尽可能准确地测量rx的阻值，请回答下列问题：(1)为了测量待测电阻两端的电压，可以将电流表_(填写器材代号)与电阻箱串联，并将电阻箱阻值调到_，这样可以改装成一个量程为3.0 v的电压表。(2)在图4中画出完整测量rx阻值的电路图，并在图中标明器材代号。图

24、4(3)调节滑动变阻器r1，两表的示数如图5所示，可读出电流表a1的示数是_ma，电流表a2的示数是_a，测得待测电阻rx的阻值是_。本次测量存在一定的系统误差，考虑这个原因测量值比真实值_(填“偏大”或“偏小”)。图5解析(1)把a2和r2串联起来充当电压表，此电压表量程为3 v，r2ra2 1 000 9 000 。(3)由图5可知，电流表a1的示数为8.0 ma，电流表a2的示数是150 a，待测电阻阻值为rx 187.5 。采用电流表外接法测量的电流值偏大，因此测量的电阻偏小。答案(1)a29 000(2)电路如图(3)8.0150187.5 偏小6.(2015全国卷)图6(a)为某同学