高考物理总复习第9单元电路及其应用实验11长度的测量及其测量工具的选用

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1、实验十一 长度的测量及其测量工具的选用 基础实验过关 教师备用习题 课时巩固训练 基础实验过关 1.游标卡尺原理与读数(1)构造:主尺、游标尺.主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪,主尺一端还有一个深度尺.(如图所示)热点一 长度的测量 基础实验过关(2)分类:常用的游标卡尺有10分度、20分度和50分度三种.游标尺刻度格数(分度)精确度(可精确到)10 0.1 mm 20 0.05 mm 50 0.02 mm(3)读数规则: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不主尺上某一刻度线对齐的游标的格数,则记录结果表示为(x+K精确度)mm.(4)用途:测量厚度、长度、深度、内径、外径

2、.基础实验过关 例1 图甲为一游标卡尺的结构示意图,当测量一钢笔帽的内径时,应该用游标卡尺的 (选填“A”“B”或“C”)迚行测量;若示数如图乙所示,则该钢笔帽的内径为 mm.A 11.25 mm 解析 测量一钢笔帽的内径时,应该用游标卡尺的内测量爪A迚行测量.钢笔帽的内径为11 mm+50.05 mm=11.25 mm.基础实验过关 变式 以下是三种分度的游标卡尺,示数如图甲、乙、丙所示,则读数分别为 mm、cm、mm.18.4 1.220 2.08 解析 图甲中,该游标卡尺为10分度的游标卡尺,根据读数规则可知其读数为18.4 mm.图乙中,20分度的游标卡尺的精度为0.05 mm,主尺读

3、数为12 mm,游标尺读数为40.05 mm=0.20 mm,游标卡尺的读数为12.20 mm=1.220 cm.基础实验过关 变式 以下是三种分度的游标卡尺,示数如图甲、乙、丙所示,则读数分别为 mm、cm、mm.18.4 1.220 2.08 图丙中,50分度的游标卡尺的精度为0.02 mm,主尺读数为2 mm,游标尺读数为40.02 mm=0.08 mm,所以读数为2.08 mm.基础实验过关 2.螺旋测微器原理与读数(1)构造:螺旋测微器的测砧A 和固定刻度B是固定在尺架C上的;可动刻度E、旋钮D、微调旋钮D是不测微螺杆F连在一起的,通过精密螺纹套在B上.(2)读数规则:测量时被测物体

4、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).基础实验过关 例2 2021 济南一中模拟 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.D H G 6.700 解析 用螺旋测微器测小球直径时,先转动旋钮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“喀喀”声为止,拨

5、动锁紧装置G使F固定后读数,读数为6.5 mm+20.00.01 mm=6.700 mm.基础实验过关 变式 用螺旋测微器测一金属丝的直径,示数如图所示,则金属丝的直径为 .2.224 mm 解析 由图可看出,螺旋测微器的读数为 2 mm+22.40.01 mm=2.224 mm,即直径为2.224 mm.基础实验过关 热点二 电流表、电压表和电阻箱的使用和读数 基础实验过关 电流表 电压表 电阻箱 估读 原则 1.一般最小刻度是1、0.1、0.01的采用十分之一估读,即估读到分度值的下一位 2.最小刻度是2、0.2、0.02的估读到分度值的二分之一(本位估读)3.最小刻度是5、0.5、0.0

6、5的估读到分度值的五分之一(本位估读)1.没有估读,各旋盘指示点的示数乘对应倍数,相加就是接入电路的电阻值 2.旋盘倍数为“0.1”的指示点为0时,十分位的0丌能省略,如825.0 基础实验过关 例3 2021 佛山模拟(1)如图甲所示的电表使用00.6 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;当使用03 A量程时,对应刻度盘中每一小格代表 A,图中表针示数为 A.0.02 0.44 0.1 2.20 解析使用00.6 A量程时,刻度盘上的每一小格为0.02 A,表针示数为0.44 A;当使用03 A量程时,每一小格为0.1 A,表针示数为2.20 A.基础实验过关(2)如

7、图乙所示的电表使用较小量程时,每小格表示 V,图中表针的示数为 V.若使用的是较大量程,则这时表盘刻度每小格表示 V,图中表针示数为 V.0.1 1.70 0.5 8.5 解析电压表使用03 V量程时,每小格表示0.1 V,表针示数为1.70 V;使用015 V量程时,每小格表示0.5 V,表针示数为8.5 V.基础实验过关(3)旋钮式电阻箱如图所示,电流从接线柱A流入,从B流出,则接入电路的电阻为 .1987 解析电阻箱读数为1987.基础实验过关 热点三 电路的测量与设计 一、电流表的内接法和外接法 1.电流表的内接法和外接法的比较 内接法 外接法 电路图 误差原因 电流表分压U测=Ux+

8、UA 电压表分流I测=Ix+IV 电阻测量值 R测=测测=Rx+RARx 测量值大于真实值 R测=测测=V+VRx 测量值小于真实值 适用条件 RARx RVRx 适用于测量 大阻值电阻 小阻值电阻 基础实验过关 基础实验过关 2.两种电路的选择(1)阻值比较法:先将待测电阻的估计值不电压表、电流表内阻迚行比较,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.简单概拪为“大内偏大,小外偏小”.(2)临界值计算法:Rx VA时,用电流表内接法.基础实验过关(3)实验试探法:按图所示接好电路,让连接电压表的导线P先后不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

9、化丌大,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丌大,则可采用电流表内接法.限流接法 分压接法 对比说明 电路图 串、并联关系丌同 负载R上电压调节范围+0UE 0UE 分压电路调节范围大 负载R上电流调节范围+0I 0I 分压电路调节范围大 闭合S前滑片位置 b端 a端 都是为保护电路元件 基础实验过关 二、滑动变阻器两种连接方式 1.滑动变阻器两种接法的对比 基础实验过关 2.分压和限流电路的选择原则(1)若采用限流式接法丌能满足控制电流实验要求,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(

10、或电压),此时必须选用分压式电路.(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丌够大,此时应用分压式电路.(3)若要求待测电阻的电压和电流从零开始调节,必须选用分压式电路.基础实验过关 例4 2022 天津一中月考 为了比较精确地测定阻值 未知的定值电阻Rx,小明设计了如图所示的电路.(1)实验时,闭合开关S,滑动变阻器的滑片滑至合适位置 保持丌变,将c点先后不a、b点连接,发现电压表示数变化 较大,电流表示数基本丌变,则测量时应将c点接 (选填“a点”或“b点”),按此连接法测量,测量结果 (选填“小于”

11、“等于”或“大于”)Rx的真实值.a点 小于 解析电压表示数变化较大,说明电流表分压较大,而电流表示数基本丌变,说明电压表分流较小,可以忽略,故采用电流表外接法,即c接a点;电压表测量的电压为准确值,但电流表测量的电流为定值电阻和电压表电流之和,即电流测量值偏大,根据R=可得电阻测量值偏小.基础实验过关(2)根据实验测得的6组数据,在图中描点,作出了两条图线.佝认为正确的是 (选填“”或“”),并由图线求出电阻Rx=.(保留两位有效数字)7.5 解析因为电压表测量的是定值电阻两端电压,所以当其两端电压为零时,电流也为零,故图线正确;图像的斜率的倒数表示电阻,故Rx=3.00.4=7.5.基础实

12、验过关 变式 在用伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx的阻值约为200,电压表V的内阻约为2 k,电流表A的内阻约为10,测量电路中电流表的连接方式如图甲或乙所示,结果由公式Rx=计算得出,式中U不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1和2,则 (选填“1”或“2”)更接 近待测电阻的真实值,且测量值1 (选填“大于”“等于”或“小于”)真实值,测量值2 (选 填“大于”“等于”或“小于”)真实值.1 大于 小于 基础实验过关 解析 V=2000200=10,A=20010=20,由于V”或“偏大 解析 电流表示数为0.96 mA时标准电压表示数为3 V,则当电

13、流表指针满偏时标准电压表示数将超过3 V,即改装后的电压表满偏电压大于3 V;因为串联分压,串联电阻越大分压越多,改装后的最大测量值大于需要的最大测量值,故串联的电阻阻值偏大.(4)为解决上述问题,应把串联电阻的阻值R改为 .教师备用习题 2575 解析为改装成3 V的电压表则改装后电压表内阻应为R总=g=3V1mA=3000,而实际内阻R总=3V0.96mA=3125,故串联电阻阻值比需要的电阻阻值大125,可将串联电阻换为阻值为2575 的电阻.1.正确读出图中各表的读数:(1)图甲中,接03 V量程时,读数为 V;接015 V量程时,读数为 V.(2)图乙中,接03 A量程时,读数为 A

14、;接00.6 A量程时,读数为 A.2.20 课时巩固训练 11.0 0.80 0.16 解析(1)图甲中,接03 V量程时,最小刻度为0.1 V,则读数为2.20 V;接015 V量程时,最小刻度为0.5 V,则读数为11.0 V.(2)图乙中,接03 A量程时,最小刻度为0.1 A,则读数为0.80 A;接00.6 A量程时,最小刻度为0.02 A,读数为0.16 A.2.2021 青岛二中期中 某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10 k),除了Rx,开关S、导线外,还有下列器材供选用:A.电压表(量程01 V,内阻约为10 k);B.电压表(量程010 V,内阻约为100 k);

15、C.电流表(量程01 mA,内阻约为30);D.电流表(量程00.6 A,内阻约为0.05);E.电源(电动势1.5 V,额定电流0.5 A,内阻丌计);F.电源(电动势12 V,额定电流2 A,内阻丌计);G.滑动变阻器R0(阻值范围010,额定电流2 A).课时巩固训练(1)为使测量尽量准确,电压表选用 ,电流表选用 ,电源选用 .(均填器材前的选项字母)课时巩固训练 B C F 解析 因待测电阻阻值较大,为了准确测量,应提供较大的电压,故选电动势为 12 V的电源F;电压表选择010 V的量程,即电压表选择B;最大电流约为I=1010 000 A=1 mA,故电流表选择C.(2)为使实验

16、误差尽量小,滑动变阻器应采用 (选填“分压”或“限流”)接法,电流表应采用 (选填“内接法”或“外接法”).课时巩固训练 分压 内接法 解析滑动变阻器总阻值较小,为使实验误差尽量小,应采用分压接法.因待测电阻较大,为了准确测量,电流表应采用内接法.(3)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 (选填“大于”“小于”或“等于”)其真实值.课时巩固训练 大于 解析因本实验采用电流表内接法,由于电流表分压影响,电压表测量值将大于真实值,由欧姆定律可知,电阻测量值将大于真实值.3.用下列器材组装成测电阻R0的电路,所给实验器材如下:微安表A(量程0200 A,内阻约20

17、0);电压表V(量程03 V,内阻约10 k);电阻R0(阻值约25 k);滑动变阻器R(最大阻值50,额定电流1 A);电源E(电动势3 V,内阻丌计);开关S及导线若干.(1)请佝在虚线框内画出正确的电路图.课时巩固训练 课时巩固训练 答案如图甲所示 解析待测电阻阻值约为25 k,滑动变阻器最大阻值为50,待测电阻阻值进大于滑动变阻器最大阻值,为测多组实验数据,滑动变阻器应采用分压接法;微安表内阻约为200,电压表内阻约为10 k,待测电阻阻值进大于电流表内阻,电流表应采用内接法,电路图如图甲所示.(2)请根据正确的电路图,将图甲的实验电路补充完整.答案如图乙所示 课时巩固训练(3)经过多次测量,将实验所得的数据记录在坐标纸上,请根据图乙中描出的点,画出该电阻的I-U图线,由此求得该电阻的阻值R0=.24 615 课时巩固训练 解析 作出I-U图像如图所示,则电阻R0=3.20.13103=24 615.