内容正文:
解析:D [由于传感器电阻R 的
电阻值随酒精气体浓度的增大而
减小,而酒驾驾驶员吹气时,酒精
浓度变大,R变小,由闭合电路的欧
姆定律可知I = ER+r+R0
,U = E -I(R0+r),
可知电流表示数变大,电压表示数变小,A、B错误;
电源的输出功率关于外阻R外 的图像如图所示,由
图可看出当R外 =r时电源的输出功率最大,而酒
精气体浓度越大导致R +R0 减小,若开始时有R
+R0>r,则随着R 减小电源的输出功率增大,若
R +R0<r,则随着R 减小电源的输出功率减小,
C错误;根据闭合电路的欧姆定律有 E = U1+
I1(r+R0),E = U2 +I2(r+R0),整 理 后 有
ΔU
ΔI =r+R0
,则无论R 怎么变,电压表示数变化
量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变,D
正确.]
第3讲 电学实验基础
学生用书 P185
考点一 游标卡尺和螺旋测微器的读数
1.游标卡尺
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1mm.
精
度
对应 关 系 为 10 分 度 0.1 mm,20 分 度
0.05mm,50分度0.02mm.
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
原
理
测微螺杆F 与固定刻度B 之间的精密螺纹
的螺距为0.5mm,即旋钮D 每旋转一周,F
前进或后退0.5mm,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.
01mm,即螺旋测微器的精确度为0.01mm.
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.
续表
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1] 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
6.5mm+20.0×0.01mm=6.700mm.
[答案] D H G 6.700
[典例2] (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9mm 长10等分、19mm
长20等分、49mm 长50等分,它们的读数依次为
mm, mm, mm.
942
第十章 电路及其应用 电能 能量守恒定律
(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)题图甲最上面游标卡尺:主尺读数为
17mm,游标尺读数为7×01mm=07mm,最后
结果是17mm+07mm=177mm.
题图甲中间游标卡尺:主尺读数为23mm,游标尺
读数 为 17×005 mm=085 mm,最 后 结 果 是
23mm+085mm=2385mm.
题图甲最下面游标卡尺:主尺读数为3mm,游标尺
读数为9×002mm=018mm,最后结果是3mm
+018mm=318mm.
(2)固 定 刻 度 示 数 为 20 mm,可 动 刻 度 示 数 为
100×001 mm =0100 mm,最 后 的 读 数 为
20mm+0100mm=2100mm.
[答案] (1)177 2385 318 (2)2100
考点二 电流表、电压表的读数及改装
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:0~0.6A,
0~3A
内阻:小于1Ω
量程:0~3V,
0~15V
内阻:3kΩ,15kΩ
电路
结构
读数
方法
视线垂直于刻度盘表
面,一般都需估读,3A
量程估读到最小分度
的1/10,0.6A 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,3V 量程估读到
最 小 分 度 的 1/10,
15V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1
3
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3] (1)如图甲所示的电表使用06A 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3A 量程时,对应
刻度盘中每一小格代表 A,图中表针示数
为 A.
(2)如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.
(3)旋钮式电阻箱如图丙所示,电
流从接线柱A 流入,从B 流出,
则接入电路的电阻为
Ω.现欲将接入电路的电阻改为
2087Ω,最简单的操作方法是
.若用
两个这样的电阻箱,则可得到的
电阻值范围为 .
[解析] (1)使用06A 量程时,刻度盘上的每一
小格为002A,表针示数为044A;当使用3A 量
程时,每一小格为01A,表针示数为220A.
(2)电压表使用3V 量程时,每小格表示01V,表
针示数为170V;使用15V 量程时,每小格表示
05V,表针示数为85V.
(3)电阻为1987Ω.最简单的操作方法是先将“×1k”
挡旋钮调到2,再将“×100”挡旋钮调到0.每个电阻箱
的最大阻值是9999Ω,用这样的两个电阻箱串联可得
到的最大电阻是2×9999Ω=19998Ω,故用两个这
样的电阻箱,可得到的电阻范围为0~19998Ω.
052
高考总复习 物理
[答案] (1)002 044 01 220
(2)01 170 05 85
(3)1987 将“×1k”挡旋钮调到2,再将“×100”
挡旋钮调到0 0~19998Ω
[典例4] 实验室中有一块量程较小的电流表 G,其
内阻约为1000Ω,满偏电流为100μA,将它改装成
量程为1mA、10mA 的双量程电流表.现有器材
如下:
A.滑动变阻器,最大阻值50Ω;
B.滑动变阻器,最大阻值50kΩ;
C.电阻箱,最大阻值9999Ω;
D.电池,电动势3.0V,内阻不计;
E.电池,电动势4.5V,内阻不计;
F.单刀单掷开关S1 和S2,单刀双掷开关S3 及导线若干.
(1)采用如图甲所示电路测量电流表 G的内阻,为
提高测量精确度,选用的滑动变阻器为 ,
选用的电池为 (填器材前的字母序号);采
用此种方法,电流表 G 内阻的测量值 真
实值(填“>”“=”或“<”).
(2)如果在(1)中测得电流表G的内阻为900Ω,将电
流表G改装成双量程电流表,设计电路如图乙所示,
则在此电路中R1= Ω,R2= Ω.
[解析] (1)此为半偏法测量电流表的内阻,滑动
变阻器选用阻值较大的B,电池选用电动势较大的
E.因闭合S2 时,电路中总电阻变小,总电流变大,
通过电流表 G 的电流为
Ig
2
,则通过R′的电流大于
Ig
2
,则R′<Rg,即测量值偏小.
(2)当量程为10mA 时,根据欧姆定律;Ig(Rg+
R2)=(I-Ig)R1;当量程为1mA 时,根据欧姆定
律:IgRg=(I′-Ig)(R1+R2);代入数据解得:R1=
10Ω,R2=90Ω.
[答案] (1)B E < (2)10 90
[典例5] 某同学要将一量程为250μA 的微安表改
装为量程为20mA 的电流表.该同学测得微安表
内阻为1200Ω,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(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16.0mA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)
A.18mA B.21mA
C.25mA D.28mA
(3)(多选)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,实际内阻大于1200Ω
B.微安表内阻测量错误,实际内阻小于1200Ω
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)量程为250μA 的微安表改装成量程
为20mA 的电流表,量程扩大了80倍,需要将定
值电阻 与 微 安 表 并 联,然 后 根 据 题 图(a)的 原 理
连线.
(2)当标准毫安表示数为16.0mA 时,对应的微安
表读数为160μA,说明量程扩大了100倍,因此所
改装的电表量程是25mA,选项C正确.
(3)当标准毫安表示数为16.0mA 时,对应的微安
表读数应为200μA,而实际测量时微安表读数为
160μA,实际测量时微安表读数偏小,若R 值计算
无误,而微安表内阻测量错误,则说明微安表实际
内阻大于1200Ω,选项 A 正确,B错误;若微安表
内阻测量无误,而R 值计算错误,则并联接入的电
阻的阻值偏小,R 的分流较大,导致微安表中电流
较小,选项C正确,D错误.
152
第十章 电路及其应用 电能 能量守恒定律
(4)预期目的是将量程为250μA 的微安表改装成
量程为20mA 的电流表,量程扩大80倍,根据并
联电路规律有IgRg=79IgkR;当标准毫安表示数
为16.0mA 时,对应的微安表读数为160μA,量程
扩大了100倍,根据并联电路规律有IgRg=99IgR;
联立解得k=9979.
[答案] (1)连线如图所示
(2)C (3)AC (4)9979
考点三 测量电路与控制电路设计
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 =
U测
I测 =Rx+RA>Rx
测量值大于真实值
R测 =
U测
I测 =
RxRV
Rx+RV
<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< RVRA时,用电流表外接法;
Rx> RVRA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.
2.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
限流接法 分压接法
负载R 上电压
调节范围
RE
R+R0
≤U≤E 0≤U≤E
负载R 上电流
调节范围
E
R+R0
≤I≤ER 0≤I≤
E
R
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.
252
高考总复习 物理
[典例6] 在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx 约为
200Ω,电压表的内阻约为2kΩ,电流表的内阻约为
10Ω,测量电路中电流表的连接方式如图(a)或(b)
所示,结果由公式Rx=
U
I
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(a)和图(b)中
电路测得的电阻值分别记为Rx1 和Rx2,则
(选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值,且
测量值Rx1 (选填“大于”“等于”或“小
于”)真实值,测量值Rx2 (选填“大于”
“等于”或“小于”)真实值.
[解析] 由于
RV
Rx
=10<
Rx
RA
=20,应采用题图(a)电
路测量更准确,即Rx1 更接近待测电阻的真实值;
由于Rx1=
U
I
,其中R真 =
UR
IR
,而U>UR,I=IR,则
Rx1>R真 ,即测量值Rx1 大于真实值;又由于Rx2=
U
I
,R真 =
UR
IR
,其中U=UR,I>IR,则Rx2<R真 ,即
测量值Rx2 小于真实值.
[答案] Rx1 大于 小于
[典例7] (2025东北三省四市联考)请同学设计
一个测量电阻的电路,待测电阻Rx 阻值约为15
Ω.要求用UGI 图像来处理数据,滑动变阻器可在
较大范围内调节.可供选择的器材如下:
A.电流表 A1,量程100mA,内阻rA1=12Ω;
B.电流表 A2,量程2mA,内阻rA2=200Ω;
C.电压表 V1,量程10V,内阻rV1≈15kΩ;
D.电压表 V2,量程3V,内阻rV2≈10kΩ;
E.保护电阻R0 约20Ω;
F.滑动变阻器R,最大阻值10Ω,额定电流为1A;
G.电池组,电动势12V,内阻很小;
H.开关及导线若干.
(1)电流表应选 ,电压表应选 (填
器材前面的字母序号).
(2)设计电路时,电流表应采用 (选填
“内接”或“外接”)法,滑动变阻器应采用
(选填“分压”或“限流”)接法.根据所设计的实验电
路,用笔画线代替导线连接实物图.
(3)若在所测量数据中选一组数据U、I及已知量计
算R,则其表达式为Rx= (用所给字母
表示).
[解析] (1)如果电流表选 A2,A2 满偏时UV=
IARx=0002×15V=003V,远小于给出电压表
的量程,故选 A;在电流表 A1 达到满偏时,电压表
示数约为27V,电压表选择 D,接近满偏,这样读
数引起的误差较小.
(2)因电流表内阻已知,用电流表内接法时,不会因
电路设计引起系统误差,故电流表应采用内接法;
因为题中要求画UGI 图像处理数据,需要测量大量
数据,而且滑动变阻器阻值较小,故滑动变阻器应
采用分压接法.
又因 电 动 势 为 12 V,而 电 压 表 最 大 示 数 约 为
27V,如果不做任何处理而直接用分压接法,滑动
变阻器滑片只能在约1
5
范围内滑动,不便于调节,
又因滑动变阻器额定电流为1A,若不做处理,会
损坏器材.因此将保护电阻R0 串联在供电电路的
干路上,由于R0 的分压,滑动变阻器的滑片可大范
围滑动,且不损坏器材.实物图如图所示.
(3)由伏安法知Rx+rA1=
U
I
,得Rx=
U
I-rA1.
[答案] (1)A D (2)内接 分压 见解析图
(3)UI-rA1
352
第十章 电路及其应用 电能 能量守恒定律