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(共35张PPT)
微专题11
电学实验基础
考点一
基本仪器的使用及读数
命题视角　掌握基本仪器使用规则与读数方法,准确读取数据解决实验问题
1.游标卡尺读数的“三看”“一读”
(1)第一看→精确度。游标卡尺精确度有0.1 mm、0.05 mm、0.02 mm三种。
(2)第二看→游标尺上的0刻度线位置,区分零刻度与标尺最前端。
(3)第三看→游标尺的哪条刻度线与主尺上的刻度线对齐。
(4)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度线对齐的游标尺的格数,则记录结果表示为(x+K×精确度)mm。
例如,图中正确读数为14 mm+10×0.05 mm=14.50 mm。
2.螺旋测微器的读数要注意
(1)半毫米刻度线是否露出。
(2)一定要估读一位。
(3)如果以mm为单位记录读数,小数点后一定是3位数字如:6.700 mm、0.324 mm等。
3.电流表、电压表和电阻箱的使用和读数
项目 电流表 电压表 电阻箱
量程 选择 电流表:0~0.6 A和0~3 A;电压表:0~3 V和0~15 V (1)选择合适(精确)的量程,不能超过量程。 (2)不能确定量程时,各表都要选择最大量程。 常见量程:
0~999.9 Ω和
0~9 999 Ω等。
注意 事项 (1)使用前进行零点调整。 (2)电流从正接线柱流入,从负接线柱流出。 (1)电阻箱没有正负极。
(2)电阻箱阻值变化是不连续的。
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、0.05、…的估读到分度值的五分之一(本位估读) (1)没有估读,各表盘指示点的示数乘对应倍数后相加,就是接入电路的电阻值。
(2)表盘倍数“×0.1” 的指示点为0时,十分位的0不能省略,如825.0 Ω
【典例1】 (游标卡尺、螺旋测微器的读数·容易)
(1)如图甲、乙、丙所示的三把游标卡尺,它们的游标尺自左向右分别为10分度、20分度、50分度,它们的读数依次为　　 　 mm、　　　 mm、
　　　　 mm。
17.6
23.25
3.20
解析:(1)题图甲读数:整毫米是17 mm,不足1毫米数是6×0.1 mm=0.6 mm,最后结果是17 mm+0.6 mm=17.6 mm。
题图乙读数:整毫米是23 mm,不足1毫米数是5×0.05 mm=0.25 mm,最后结果是23 mm+0.25 mm=23.25 mm。
题图丙读数:整毫米是3 mm,不足1毫米数是10×0.02 mm=0.20 mm,最后结果是3 mm+0.20 mm=3.20 mm。
(2)某同学用如图丁所示的螺旋测微器测量小球的直径时,他应先转动　 使F靠近小球,再转动　　 使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(填仪器部件字母符号)。正确操作后,螺旋测微器的示数如图戊所示,则小球的直径是　　　　 mm。
D
H
6.700
G
解析:(2)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,拨动锁紧装置G使F固定后读数。读数为6.5 mm+20.0×0.01 mm=6.700 mm。
【典例2】 (电压表、电流表和电阻箱的读数·容易) 如图所示为电压表和电流表的刻度盘示意图,指针位置分别如图甲、乙所示。
1.68
8.4
(1)若使用的是0~3 V量程的电压表,读数为　　　　V;若使用的是0~15 V量程的电压表,读数为　　　　V。
解析:(1)对于电压表,当选取0~3 V量程时,每小格为0.1 V,读数为1.68 V;当选取0~15 V量程时,每小格为0.5 V,读数为8.4 V。
(2)若使用的是0~0.6 A量程的电流表,读数为　　　A;若使用的是0~3 A量程的电流表,读数为　　　　A。
0.46
2.30
解析:(2)对于电流表,当选取0~0.6 A量程时,每小格为0.02 A,读数为0.46 A;当选取0~3 A量程时,每小格为0.1 A,读数为2.30 A。
(3)如图丙所示,电阻箱的读数为　　　　Ω。
530.5
解析:(3)电阻箱的读数为530.5 Ω。
考点二
测量电路和控制电路设计
命题视角　掌握测量与控制电路选择原则,巧选电路解决实验设计问题
1.电流表的内、外接法对比
项目 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
2.滑动变阻器的两种接法
(1)两种接法的对比。
(2)两种接法选择标准。
①限流式:滑动变阻器的最大阻值和用电器的阻值差不多且不要求电压从零开始变化,通常情况下,由于限流式结构简单、耗能少,优先使用限流式。
②滑动变阻器必须接成分压电路的几种情况:
a.“测不全”:要求电压表能从零开始读数时,限流式接法无法获得需要的数据;
b.“限不住”:若采用限流式接法,电路中的最小电流仍超过电路中电表、电阻允许的最大电流;
c.“调不准”:当待测电阻R R0(滑动变阻器的最大阻值)时,限流式接法起不到调节电路电压、电流的作用。
【典例3】 (容易)某同学要测量一新材料制成的均匀圆柱体的电阻(圆柱体的电阻约为6 Ω):
为精确测量其电阻,并且待测电阻的电压从零开始可以连续调节,除待测圆柱体外,实验室还备有的实验器材如下:
A.电压表V1(量程3 V,内阻约为15 kΩ)
B.电压表V2(量程15 V,内阻约为75 kΩ)
C.电流表A1(量程0.6 A,内阻约为1 Ω)
D.电流表A2(量程3 A,内阻约为0.2 Ω)
E.滑动变阻器R1(0~5 Ω,0.6 A)
F.滑动变阻器R2(0~2 000 Ω,0.1 A)
G.1.5 V的干电池两节,内阻不计
H.开关S,导线若干
(1)为了测量多组实验数据,电压表应选　　　　;电流表应选　　　　;滑动变阻器应选　　　　。(填写器材前对应的序号字母)
A
C
E
(2)请设计合理的实验电路,将电路图完整地画在虚线框中,并把实物图连接完整。
答案及解析:(2)因RV Rx,则应该采用电流表外接电路;合理的实验电路如图甲,实物图连接如图乙。
考点三
实验器材的选取与实物图的连接
命题视角　掌握器材选取原则与实物连接原则,规范解决实物图连接问题
1.实验器材选择的技巧
(2)滑动变阻器:分压式接法选阻值小的且不超过其额定电流的滑动变阻器,限流式接法选最大阻值为待测电阻2~3倍的滑动变阻器。电流表半偏法测电阻,滑动变阻器选阻值大的。
2.实物图连接的注意事项
(1)画线连接各元件,一般先从电源正极开始,按照电路原理图依次到开关,再到滑动变阻器,按顺序以单线连接方式将主电路中串联的元件依次串联起来,再将要并联的元件并联到电路中去。
(2)连线时要将导线接在接线柱上,两条导线不能交叉。
(3)要注意电表的量程和正、负接线柱,要使电流从电表的正接线柱流入,从负接线柱流出。
(4)滑动变阻器的接法:限流法,导线分别连接到上、下各一个接线柱上(两个接线柱);分压法,导线分别连接到上边一个接线柱和下边两个接线柱上(一上两下共三个接线柱)。
【典例4】 (容易)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U-I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100 mA,内阻rA1=12 Ω;
B.电流表A2:量程2 mA,内阻rA2=200 Ω;
C.电压表V1:量程10 V,内阻rV1=15 kΩ;
D.电压表V2:量程3 V,内阻rV2=10 kΩ;
E.保护电阻R0约20 Ω;
F.滑动变阻器R,最大阻值为10 Ω,额定电流为1 A;
G.电池组:电动势12 V,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)。
A
D
解析:(1)如果选电流表A2,A2满偏时Rx两端的电压UV=IARx=0.002×15 V=
0.03 V,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2.7 V,电压表选择D,也接近满偏,这样读数引起的误差较小。
(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。
内接
分压
答案及解析:(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U-I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。
(3)若在所测量数据中选一组数据U、I及已知量计算Rx,则其表达式为Rx=
　　　　(用所给字母表示)。
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课时作业
1.(1)一同学用游标卡尺测一根金属管的深度时,游标卡尺上的游标尺和主尺的相对位置如图1甲所示,则这根金属管的深度是　　　　 cm;该同学又利用螺旋测微器测量一金属板的厚度为5.702 mm,则图乙中可动刻度a、b处的数字分别是　　　　、　　　　。
(2)如图2所示为电压表和电流表的刻度盘示意图,指针位置分别如图甲、乙所示。
图2
①若使用的是0~3 V量程的电压表,读数为　　　V,若使用的是0~15 V量程的电压表,读数为
　　　V。
②若使用的是0~0.6 A量程的电流表,读数为　　　　A,若使用的是0~3 A量程的电流表,读数为　　　　A。
③如图丙所示,电阻箱的读数为　　　　。如图丁所示,多用电表旋在×10挡,读数为　　　　。
解析:(1)题图甲中游标卡尺主尺读数为10 mm,20分度游标尺精确度为0.05 mm,故游标尺读数为11×0.05 mm=0.55 mm,所以金属管深度为10.55 mm=1.055 cm。螺旋测微器固定刻度部分读数为5.5 mm,可动刻度最小分度值为0.01 mm,可动刻度部分读数应为20.2×0.01 mm,因此a处数字应为20,b处数字为25。
(2)①对于电压表,当选取0~3 V量程时,每小格为0.1 V,读数为1.68 V;当选取0~15 V量程时,每小格为0.5 V,读数为8.4 V。
②对于电流表,当选取0~0.6 A量程时,每小格为0.02 A,读数为0.46 A;当选取0~3 A量程时,每小格为0.1 A,读数为2.30 A。
③电阻箱读数为(100×5+10×3) Ω=530.0 Ω。欧姆表读数为5×10 Ω=50 Ω。
答案:(1) 1.055　20　25　(2)①1.68　8.4　②0.46　2.30　③530.0 Ω　50 Ω
2.某同学对2B铅笔芯的导电性能感兴趣,于是用伏安法测量其电阻值。
(1)图甲是部分连接好的实物电路图,请用电流表外接法完成接线并在图甲中画出。
(2)他用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性,并将得到的电流、电压数据描绘到U-I图上,如图乙所示。在图中,由电流表外接法得到的数据点是用　　　　(选填“○”或“×”)表示的。
(3)请将由外接法得到的数据点,在图乙上用作图法作图,并求出这段铅笔芯的电阻为　 Ω。
解析:(1)由题图乙U-I图线可以看出铅笔芯的电压和电流从零开始变化,所以滑动变阻器采用分压式接法,实物连接如图所示。
(2)电流表外接法测得的电阻值比真实值偏小,电流表内接法测得的电阻值比真实值偏大,结合欧姆定律,由U-I图线可以看出电流表外接法测得的数据点是用“×”表示的。
(3)结合欧姆定律由U-I图线可以看出,用电流表外接法测得铅笔芯的电阻R== Ω=
1.25 Ω。U-I图线如图所示。
答案:(1)见解析图　(2)×　(3)见解析图　1.25(1.1~1.3均可)
3.为了精确测量某电阻Rx的阻值(约2 000 Ω),有如下实验器材可供选择:
A.直流电源:电动势18 V,内阻很小
B.电流表:量程0~10 mA,内阻为10 Ω
C.电压表:量程0~3 V,内阻为3 000 Ω
D.滑动变阻器R1:最大阻值为10 Ω
E.滑动变阻器R2:最大阻值为1 000 Ω
F.开关、导线、定值电阻
(1)电压表的量程太小,不满足实验要求,若要改装成量程为18 V的电压表,则需串联一个阻值为　　　　 Ω的定值电阻R0。
(2)按图甲所示的电路图设计实验,则滑动变阻器应选用　　　　(选填“R1”或“R2”)。
(3)根据图甲用笔画线将图乙中的实物图补充完整。
(4)闭合开关前,滑动变阻器滑片P应置于最　　　　(选填“左”或“右”)端。
(5)某次实验中电压表示数为1.20 V,电流表示数为3.6 mA,则测得Rx阻值为　　　　 Ω。
解析:(1)由题可知,电压表内阻为3 000 Ω,量程为3 V,需改装成量程为18 V的电压表,则有
18 V=3 V+R0,解得R0=15 000 Ω。
(2)题图甲所示为分压式接法,滑动变阻器应当选择最大阻值较小的,过大不利于读数。选择R1。
(3)根据电路图连接实物图,如图所示。
(4)闭合开关前,应当将滑片移至最左端,使电压表示数从0开始变化。
(5)电压表示数为1.20 V,则可知此时改装后的电压表示数为7.20 V,即Rx和电流表两端的电压为7.20 V,可得Rx+RA==2 000 Ω,且RA=10 Ω,解得Rx=1 990 Ω。
答案:(1)15 000　(2)R1　(3)见解析图　(4)左　(5)1 990
4.在“导体电阻率的测量”实验中,待测合金丝接入电路部分的长度为58.00 cm。
(1)某次测量合金丝的直径为0.039 6 cm,则使用的仪器是　　　　。
A.螺旋测微器　
B.游标卡尺　
C.毫米刻度尺
(2)用多用电表的电阻挡“×10”倍率粗测合金丝电阻,发现指针偏转角度过大,则应将倍率更换至电阻挡　　　　(选填“×1”或“×100”)倍率。
(3)用伏安法测量合金丝的电阻,器材有电池组(电动势3.0 V)、电流表(内阻约0.1 Ω)、电压表(内阻约3 kΩ)、滑动变阻器(0~10 Ω)、开关、导线若干,记录数据如表所示。
次数 1 2 3 4 5 6 7
U/V 0.11 0.30 0.70 1.00 1.50 2.00 2.30
I/A 0.02 0.06 0.16 　 0.34 0.46 0.52
①第4次测量时,电流表指针如图甲所示,其示数为　　　　 A。
②图乙中已经连接了部分导线,根据器材与表中数据,可推断出还需要　　　、　　　(选填“ac”“ad”“bc”“eh”“eg”“fh”或“fg”)连线。
③在坐标纸上描绘出U-I图线,得到合金丝的阻值Rx约为4.5 Ω,可估算出合金丝电阻率约为　　　。
A.1×10-2 Ω·m B.1×10-4 Ω·m
C.1×10-6 Ω·m D.1×10-8 Ω·m
解析:(1)某次测量合金丝的直径为0.039 6 cm,则使用的仪器是螺旋测微器,故选A。
(2)用多用电表的电阻挡“×10”倍率粗测合金丝电阻,发现指针偏转角度过大,则应换成小倍率,即将倍率更换至电阻挡“×1”倍率。
(3)①由表中数据可知,电流表所选用的量程为0~0.6 A,即每一小格为0.02 A,所以示数为
0.22 A。
②由表中数据可知,待测电阻阻值约5 Ω,由于Rx<,所以电流表应采用外接法,从给出的数据表可知,电流表和电压表的读数变化范围较大,所以滑动变阻器应采用分压式接法,故需要连接ac、eh。
③根据电阻定律Rx=ρ,S=π() 2=,所以ρ== Ω·m=1×10-6 Ω·m,
故选C。
答案:(1)A　(2)×1　(3)①0.22　②ac　eh　③C微专题11　电学实验基础
考点一　基本仪器的使用及读数
命题视角　掌握基本仪器使用规则与读数方法,准确读取数据解决实验问题
1.游标卡尺读数的“三看”“一读”
(1)第一看→精确度。游标卡尺精确度有0.1 mm、0.05 mm、0.02 mm三种。
(2)第二看→游标尺上的0刻度线位置,区分零刻度与标尺最前端。
(3)第三看→游标尺的哪条刻度线与主尺上的刻度线对齐。
(4)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度线对齐的游标尺的格数,则记录结果表示为(x+K×精确度)mm。
例如,图中正确读数为14 mm+10×0.05 mm=14.50 mm。
2.螺旋测微器的读数要注意
(1)半毫米刻度线是否露出。
(2)一定要估读一位。
(3)如果以mm为单位记录读数,小数点后一定是3位数字如:6.700 mm、0.324 mm等。
3.电流表、电压表和电阻箱的使用和读数
项目 电流表 电压表 电阻箱
量程 选择 电流表:0~0.6 A和0~3 A;电压表:0~3 V和0~ 15 V (1)选择合适(精确)的量程,不能超过量程。 (2)不能确定量程时,各表都要选择最大量程。 常见量程:0~999.9 Ω和 0~9 999 Ω等。
注意 事项 (1)使用前进行零点调整。 (2)电流从正接线柱流入,从负接线柱流出。 (1)电阻箱没有正负极。 (2)电阻箱阻值变化是不连续的。
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、0.05、…的估读到分度值的五分之一(本位估读) (1)没有估读,各表盘指示点的示数乘对应倍数后相加,就是接入电路的电阻值。 (2)表盘倍数“×0.1” 的指示点为0时,十分位的0不能省略,如 825.0 Ω
【典例1】 (游标卡尺、螺旋测微器的读数·容易)
(1)如图甲、乙、丙所示的三把游标卡尺,它们的游标尺自左向右分别为10分度、20分度、50分度,它们的读数依次为　　　　 mm、　　　　 mm、　　　　 mm。
(2)某同学用如图丁所示的螺旋测微器测量小球的直径时,他应先转动　　　　使F靠近小球,再转动　　　使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(填仪器部件字母符号)。正确操作后,螺旋测微器的示数如图戊所示,则小球的直径是　　　 mm。
解析:(1)题图甲读数:整毫米是17 mm,不足1毫米数是6×0.1 mm=0.6 mm,最后结果是17 mm+
0.6 mm=17.6 mm。
题图乙读数:整毫米是23 mm,不足1毫米数是5×0.05 mm=0.25 mm,最后结果是23 mm+
0.25 mm=23.25 mm。
题图丙读数:整毫米是3 mm,不足1毫米数是10×0.02 mm=0.20 mm,最后结果是3 mm+
0.20 mm=3.20 mm。
(2)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,拨动锁紧装置G使F固定后读数。读数为6.5 mm+20.0×0.01 mm=6.700 mm。
答案:(1)17.6　23.25　3.20　(2)D　H　G　6.700
【典例2】 (电压表、电流表和电阻箱的读数·容易) 如图所示为电压表和电流表的刻度盘示意图,指针位置分别如图甲、乙所示。
(1)若使用的是0~3 V量程的电压表,读数为　　　　V;若使用的是0~15 V量程的电压表,读数为　　　　V。
(2)若使用的是0~0.6 A量程的电流表,读数为　　　A;若使用的是0~3 A量程的电流表,读数为　　　　A。
(3)如图丙所示,电阻箱的读数为　　　　Ω。
解析:(1)对于电压表,当选取0~3 V量程时,每小格为0.1 V,读数为1.68 V;当选取0~15 V量程时,每小格为0.5 V,读数为8.4 V。
(2)对于电流表,当选取0~0.6 A量程时,每小格为0.02 A,读数为0.46 A;当选取0~3 A量程时,每小格为0.1 A,读数为2.30 A。
(3)电阻箱的读数为530.5 Ω。
答案:(1)1.68　8.4　(2)0.46　2.30　(3)530.5
考点二　测量电路和控制电路设计
命题视角　掌握测量与控制电路选择原则,巧选电路解决实验设计问题
1.电流表的内、外接法对比
项目 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==适用于测量 大阻值电阻 小阻值电阻
两种电路 选择标准 当RA Rx或Rx>时,选用电流表内接法; 当RV Rx或Rx<时,选用电流表外接法
2.滑动变阻器的两种接法
(1)两种接法的对比。
项目 限流接法 分压接法 对比说明
电路图 串、并联 关系不同
负载R上电压调节范围(不计电源内阻) ≤U≤E 0≤U≤E 分压电路调节范围大
负载R上电流调节范围(不计电源内阻) ≤I≤ 0≤I≤ 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
(2)两种接法选择标准。
①限流式:滑动变阻器的最大阻值和用电器的阻值差不多且不要求电压从零开始变化,通常情况下,由于限流式结构简单、耗能少,优先使用限流式。
②滑动变阻器必须接成分压电路的几种情况:
a.“测不全”:要求电压表能从零开始读数时,限流式接法无法获得需要的数据;
b.“限不住”:若采用限流式接法,电路中的最小电流仍超过电路中电表、电阻允许的最大电流;
c.“调不准”:当待测电阻R R0(滑动变阻器的最大阻值)时,限流式接法起不到调节电路电压、电流的作用。
【典例3】 (容易)某同学要测量一新材料制成的均匀圆柱体的电阻(圆柱体的电阻约为6 Ω):
为精确测量其电阻,并且待测电阻的电压从零开始可以连续调节,除待测圆柱体外,实验室还备有的实验器材如下:
A.电压表V1(量程3 V,内阻约为15 kΩ)
B.电压表V2(量程15 V,内阻约为75 kΩ)
C.电流表A1(量程0.6 A,内阻约为1 Ω)
D.电流表A2(量程3 A,内阻约为0.2 Ω)
E.滑动变阻器R1(0~5 Ω,0.6 A)
F.滑动变阻器R2(0~2 000 Ω,0.1 A)
G.1.5 V的干电池两节,内阻不计
H.开关S,导线若干
(1)为了测量多组实验数据,电压表应选　　　　;电流表应选　　　　;滑动变阻器应选　　　　。(填写器材前对应的序号字母)
(2)请设计合理的实验电路,将电路图完整地画在虚线框中,并把实物图连接完整。
解析:(1)两节干电池的电动势为3 V,则电压表应选A;电路可能出现的最大电流为 A=0.5 A,则电流表应选C;待测电阻的电压从零开始可以连续调节,则滑动变阻器应接成分压电路,则应该选择阻值较小的E。
(2)因RV Rx,则应该采用电流表外接电路;合理的实验电路如图甲,实物图连接如图乙。
答案:(1)A　C　E　(2)见解析图
考点三　实验器材的选取与实物图的连接
命题视角　掌握器材选取原则与实物连接原则,规范解决实物图连接问题
1.实验器材选择的技巧
(1)电压表、电流表:不超过量程,且要超过满偏刻度的。有时也可以从测量数据来确定选择的电表。
(2)滑动变阻器:分压式接法选阻值小的且不超过其额定电流的滑动变阻器,限流式接法选最大阻值为待测电阻2~3倍的滑动变阻器。电流表半偏法测电阻,滑动变阻器选阻值大的。
(3)定值电阻:若用于电表改装,阻值与改装后的量程匹配;若用于保护电路,应使电流表、电压表读数在满偏刻度的以上且不超过电流表、电压表量程。
2.实物图连接的注意事项
(1)画线连接各元件,一般先从电源正极开始,按照电路原理图依次到开关,再到滑动变阻器,按顺序以单线连接方式将主电路中串联的元件依次串联起来,再将要并联的元件并联到电路中去。
(2)连线时要将导线接在接线柱上,两条导线不能交叉。
(3)要注意电表的量程和正、负接线柱,要使电流从电表的正接线柱流入,从负接线柱流出。
(4)滑动变阻器的接法:限流法,导线分别连接到上、下各一个接线柱上(两个接线柱);分压法,导线分别连接到上边一个接线柱和下边两个接线柱上(一上两下共三个接线柱)。
【典例4】 (容易)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U-I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100 mA,内阻rA1=12 Ω;
B.电流表A2:量程2 mA,内阻rA2=200 Ω;
C.电压表V1:量程10 V,内阻rV1=15 kΩ;
D.电压表V2:量程3 V,内阻rV2=10 kΩ;
E.保护电阻R0约20 Ω;
F.滑动变阻器R,最大阻值为10 Ω,额定电流为1 A;
G.电池组:电动势12 V,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Rx,则其表达式为Rx=　　　　(用所给字母表示)。
解析:(1)如果选电流表A2,A2满偏时Rx两端的电压UV=IARx=0.002×15 V=0.03 V,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2.7 V,电压表选择D,也接近满偏,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U-I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2.7 V,如果不作任何处理而直接用分压接法,滑动变阻器滑片只能在约范围内滑动,不便于调节,又因滑动变阻器额定电流为1 A,若不作处理,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)由欧姆定律知Rx+rA1=,得Rx=-rA1。
答案:(1)A　D　(2)内接　分压　见解析图
(3)-rA1
课时作业
1.(1)一同学用游标卡尺测一根金属管的深度时,游标卡尺上的游标尺和主尺的相对位置如图1甲所示,则这根金属管的深度是　　　　 cm;该同学又利用螺旋测微器测量一金属板的厚度为5.702 mm,则图乙中可动刻度a、b处的数字分别是　　　　、　　　　。
(2)如图2所示为电压表和电流表的刻度盘示意图,指针位置分别如图甲、乙所示。
图2
①若使用的是0~3 V量程的电压表,读数为　　　V,若使用的是0~15 V量程的电压表,读数为
　　　V。
②若使用的是0~0.6 A量程的电流表,读数为　　　　A,若使用的是0~3 A量程的电流表,读数为　　　　A。
③如图丙所示,电阻箱的读数为　　　　。如图丁所示,多用电表旋在×10挡,读数为　　　　。
解析:(1)题图甲中游标卡尺主尺读数为10 mm,20分度游标尺精确度为0.05 mm,故游标尺读数为11×0.05 mm=0.55 mm,所以金属管深度为10.55 mm=1.055 cm。螺旋测微器固定刻度部分读数为5.5 mm,可动刻度最小分度值为0.01 mm,可动刻度部分读数应为20.2×0.01 mm,因此a处数字应为20,b处数字为25。
(2)①对于电压表,当选取0~3 V量程时,每小格为0.1 V,读数为1.68 V;当选取0~15 V量程时,每小格为0.5 V,读数为8.4 V。
②对于电流表,当选取0~0.6 A量程时,每小格为0.02 A,读数为0.46 A;当选取0~3 A量程时,每小格为0.1 A,读数为2.30 A。
③电阻箱读数为(100×5+10×3) Ω=530.0 Ω。欧姆表读数为5×10 Ω=50 Ω。
答案:(1) 1.055　20　25　(2)①1.68　8.4　②0.46　2.30　③530.0 Ω　50 Ω
2.某同学对2B铅笔芯的导电性能感兴趣,于是用伏安法测量其电阻值。
(1)图甲是部分连接好的实物电路图,请用电流表外接法完成接线并在图甲中画出。
(2)他用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性,并将得到的电流、电压数据描绘到U-I图上,如图乙所示。在图中,由电流表外接法得到的数据点是用　　　　(选填“○”或“×”)表示的。
(3)请将由外接法得到的数据点,在图乙上用作图法作图,并求出这段铅笔芯的电阻为　 Ω。
解析:(1)由题图乙U-I图线可以看出铅笔芯的电压和电流从零开始变化,所以滑动变阻器采用分压式接法,实物连接如图所示。
(2)电流表外接法测得的电阻值比真实值偏小,电流表内接法测得的电阻值比真实值偏大,结合欧姆定律,由U-I图线可以看出电流表外接法测得的数据点是用“×”表示的。
(3)结合欧姆定律由U-I图线可以看出,用电流表外接法测得铅笔芯的电阻R== Ω=
1.25 Ω。U-I图线如图所示。
答案:(1)见解析图　(2)×　(3)见解析图　1.25(1.1~1.3均可)
3.为了精确测量某电阻Rx的阻值(约2 000 Ω),有如下实验器材可供选择:
A.直流电源:电动势18 V,内阻很小
B.电流表:量程0~10 mA,内阻为10 Ω
C.电压表:量程0~3 V,内阻为3 000 Ω
D.滑动变阻器R1:最大阻值为10 Ω
E.滑动变阻器R2:最大阻值为1 000 Ω
F.开关、导线、定值电阻
(1)电压表的量程太小,不满足实验要求,若要改装成量程为18 V的电压表,则需串联一个阻值为　　　　 Ω的定值电阻R0。
(2)按图甲所示的电路图设计实验,则滑动变阻器应选用　　　　(选填“R1”或“R2”)。
(3)根据图甲用笔画线将图乙中的实物图补充完整。
(4)闭合开关前,滑动变阻器滑片P应置于最　　　　(选填“左”或“右”)端。
(5)某次实验中电压表示数为1.20 V,电流表示数为3.6 mA,则测得Rx阻值为　　　　 Ω。
解析:(1)由题可知,电压表内阻为3 000 Ω,量程为3 V,需改装成量程为18 V的电压表,则有
18 V=3 V+R0,解得R0=15 000 Ω。
(2)题图甲所示为分压式接法,滑动变阻器应当选择最大阻值较小的,过大不利于读数。选择R1。
(3)根据电路图连接实物图,如图所示。
(4)闭合开关前,应当将滑片移至最左端,使电压表示数从0开始变化。
(5)电压表示数为1.20 V,则可知此时改装后的电压表示数为7.20 V,即Rx和电流表两端的电压为7.20 V,可得Rx+RA==2 000 Ω,且RA=10 Ω,解得Rx=1 990 Ω。
答案:(1)15 000　(2)R1　(3)见解析图　(4)左　(5)1 990
4.在“导体电阻率的测量”实验中,待测合金丝接入电路部分的长度为58.00 cm。
(1)某次测量合金丝的直径为0.039 6 cm,则使用的仪器是　　　　。
A.螺旋测微器　
B.游标卡尺　
C.毫米刻度尺
(2)用多用电表的电阻挡“×10”倍率粗测合金丝电阻,发现指针偏转角度过大,则应将倍率更换至电阻挡　　　　(选填“×1”或“×100”)倍率。
(3)用伏安法测量合金丝的电阻,器材有电池组(电动势3.0 V)、电流表(内阻约0.1 Ω)、电压表(内阻约3 kΩ)、滑动变阻器(0~10 Ω)、开关、导线若干,记录数据如表所示。
次数 1 2 3 4 5 6 7
U/V 0.11 0.30 0.70 1.00 1.50 2.00 2.30
I/A 0.02 0.06 0.16 　 0.34 0.46 0.52
①第4次测量时,电流表指针如图甲所示,其示数为　　　　 A。
②图乙中已经连接了部分导线,根据器材与表中数据,可推断出还需要　　　、　　　(选填“ac”“ad”“bc”“eh”“eg”“fh”或“fg”)连线。
③在坐标纸上描绘出U-I图线,得到合金丝的阻值Rx约为4.5 Ω,可估算出合金丝电阻率约为　　　。
A.1×10-2 Ω·m B.1×10-4 Ω·m
C.1×10-6 Ω·m D.1×10-8 Ω·m
解析:(1)某次测量合金丝的直径为0.039 6 cm,则使用的仪器是螺旋测微器,故选A。
(2)用多用电表的电阻挡“×10”倍率粗测合金丝电阻,发现指针偏转角度过大,则应换成小倍率,即将倍率更换至电阻挡“×1”倍率。
(3)①由表中数据可知,电流表所选用的量程为0~0.6 A,即每一小格为0.02 A,所以示数为
0.22 A。
②由表中数据可知,待测电阻阻值约5 Ω,由于Rx<,所以电流表应采用外接法,从给出的数据表可知,电流表和电压表的读数变化范围较大,所以滑动变阻器应采用分压式接法,故需要连接ac、eh。
③根据电阻定律Rx=ρ,S=π() 2=,所以ρ== Ω·m=1×10-6 Ω·m,
故选C。
答案:(1)A　(2)×1　(3)①0.22　②ac　eh　③C

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