高考物理一轮复习第9章专题突破9电学实验基础(含长度的测量及测量工具的选用)课件

这是一份高考物理一轮复习第9章专题突破9电学实验基础(含长度的测量及测量工具的选用)课件，共60页。PPT课件主要包含了细研考点·突破题型，突破1，突破2，突破3，答案1850，答案×10，答案160，答案b，答案cB，答案d60等内容，欢迎下载使用。

1．螺旋测微器的原理和读数
突破一 常用仪器的使用与读数　题组通关
辽宁卷 2022·T11
海南卷 2022·T14
(1)原理：测微螺杆与固定刻度之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮每旋转一周，测微螺杆前进或后退0.5 mm，而可动刻度上的刻度为50等份，每转动一小格，测微螺杆前进或后退0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。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。 (2)读数：测量值(mm)＝固定刻度数(注意半毫米刻线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01 mm。
2．游标卡尺的原理和读数
(1)原理：利用主尺的分度值与游标尺的分度值的差值制成。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的长度少1 mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，其读数见下表：
(2)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的与主尺上某一刻线对齐的游标尺上的格数，则记录结果表达为：(x＋K×精确度) mm。
3．电流表、电压表和电阻箱的使用和读数
[题组突破] 1．(2022·河南洛阳高三三模)在练习使用游标卡尺和螺旋测微器的实验中，测量一枚1元硬币的直径和厚度。
甲　　　　　　乙　　　　　　丙
(1)用游标卡尺测量其直径，如图乙所示，直径是________ mm。
[解析]　用游标卡尺测量其直径是25 mm＋0.05 mm×0＝25.00 mm。
[答案]　25.00　
(2)用螺旋测微器测量其厚度，如图丙所示，厚度是________ mm。
[解析]　用螺旋测微器测量其厚度是1.5 mm＋0.01 mm×35.0＝1.850 mm。
2．某实验小组使用多用电表和螺旋测微器测量一长度为80.00 cm电阻丝的电阻率，该电阻丝的电阻值约为100～200 Ω，材料未知。实验过程如下：
图(a) 图(b)
(1)用螺旋测微器测量该电阻丝的直径，示数如图(a)所示。该电阻丝的直径为________ mm。
[解析]　该电阻丝的直径为d＝1 mm＋41.4×0.01 mm＝1.414 mm。
[答案]　1.414　
(2)对多用电表进行机械调零。 (3)将多用电表的选择开关旋至________倍率的电阻挡(填“×1”“×10”“×100”或“×1 k”)。
[解析]　使用多用电表欧姆挡测电阻时，为了减小误差，应尽可能使指针偏转至刻度盘中央附近，由于该电阻丝的阻值约为100～200 Ω，而表盘中央刻度是“15”，所以应选择×10倍率的电阻挡。
(4)将黑、红表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在电阻挡零刻度线。 (5)将黑、红表笔并接在待测电阻丝两端，多用电表的示数如图(b)所示。该电阻丝的电阻值为____________ Ω。
[解析]　该电阻丝的电阻值为R＝16×10 Ω＝160 Ω。
(6)测量完成之后，将表笔从插孔拔出，并将选择开关旋到“OFF”位置。 (7)实验测得的该电阻丝电阻率为________ Ω·m(结果保留3位有效数字)。
[答案]　3.14×10－4
1．测量电路的选择——电流表的内接法、外接法 (1)电流表的内接法和外接法的比较
突破二 测量电路和控制电路的选择　师生共研
北京卷 2022·T15
(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
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，则应采用电流表外接法；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，则应采用电流表内接法。
2．控制电路的选择——滑动变阻器的分压式接法、限流式接法 (1)滑动变阻器两种连接方式
(2)滑动变阻器必须接成分压电路的几种情况 ①要求电压表能从零开始读数； ②当待测电阻Rx≫R(滑动变阻器的最大阻值)时； ③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。 (3)滑动变阻器的最大阻值和用电器的阻值差不多且要求电压不从零开始变化，通常情况下，由于限流式结构简单、耗能少，优先使用限流式。
[典例1]　(2021·海南卷)在伏安法测电阻的实验中，提供以下实验器材：电源E(电动势约6 V，内阻约1 Ω)，待测电阻Rx(阻值小于10 Ω)，电压表 (量程3 V，内阻约3 kΩ)，电流表 (量程0.6 A，内阻约1 Ω)，滑动变阻器(最大阻值20 Ω)，单刀开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干。某同学利用上述实验器材设计如图所示的测量电路。
回答下列问题： (1)闭合开关S1前，滑动变阻器的滑片P应滑到________(填“a”或“b”)端；
[解析]　由题图可判断滑动变阻器为限流接法，故滑片应滑到b端，使全部阻值接入电路。
(2)实验时，为使待测电阻的测量值更接近真实值，应将S2拨向___ (填“c”或“d”)； 在上述操作正确的情况下，引起实验误差的主要原因是____(填正确选项前的标号)； A．电流表分压 B．电压表分流 C．电源内阻分压
[解析]　开关S2拨到c或d分别代表电流表外接和内接，由题干Rx<10 Ω，RA≈1 Ω，RV≈3 kΩ可知Rx< ，故电流表应外接，S2应拨到c。此时电流表所测电流为通过电压表和待测电阻总电流，所以引起误差的主要原因为电压表分流，故选B。
(3)实验时，若已知电流表的内阻为1.2 Ω，在此情况下，为使待测电阻的测量值更接近真实值，应将S2拨向______(填“c”或“d”)；读得电压表的示数为2.37 V，电流表的示数为0.33 A，则Rx＝___ Ω (结果保留两位有效数字)。
[跟进训练] 1．(电流表的内接法、外接法的选择)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx，所用电压表的内阻为1 kΩ，电流表内阻为0.5 Ω。该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图(a)所示电路的O、P两点之间，另一种是跨接在O、Q两点之间。测量得到如图(b)所示的两条U-I图线，其中U与I分别为电压表和电流表的示数。
图(a) 图(b)
(1)图(b)中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在________(填“O、P”或“O、Q”)两点的方案测量得到的。
[解析]　伏安法测电阻的电路图分为电流表内接法和外接法，电压表跨接在O、Q两点为内接法，所得结果Rx测＝Rx＋RA；电压表跨接在O、P两点为外接法，所得结果为Rx与RV并联的总阻值，小于Rx的真实值。由图(b)可知，图线Ⅰ的斜率kⅠ大于图线Ⅱ的斜率kⅡ，即测量值RⅠ测>RⅡ测，故图线Ⅰ对应电流表内接法，电压表跨接在O、Q两点；图线Ⅱ对应电流表外接法，电压表跨接在O、P两点。
(2)根据所用实验器材和图(b)可判断，由图线________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为________ Ω(保留1位小数)。
[答案]　Ⅰ　50.5　
(3)考虑到实验中电表内阻的影响，需对(2)中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为________ Ω(保留1位小数)。
[解析]　第(2)中用内接法，故有Rx测＝Rx＋RA，修正后待测电阻阻值Rx＝Rx测－RA＝50.5 Ω－0.5 Ω＝50.0 Ω。
2．(滑动变阻器分压式、限流式接法的选择)(2022·浙江6月选考)(1)探究滑动变阻器的分压特性，采用图1所示的电路，探究滑片P从A移到B的过程中，负载电阻R两端的电压变化。
①图2为实验器材部分连线图，还需要______(选填af、bf、fd、fc、ce或cg)连线(多选)。 ②图3所示电压表的示数为______V。
③已知滑动变阻器的最大阻值R0＝10 Ω，额定电流I＝1.0 A。选择负载电阻R＝10 Ω，以R两端电压U为纵轴， 为横轴(x为AP的长度，L为AB的长度)，得到U- 分压特性曲线为图4中的“Ⅰ”；当R＝100 Ω，分压特性曲线对应图4中的______(选填“Ⅱ”或“Ⅲ”)；则滑动变阻器最大阻值的选择依据是______。
[解析]　①由题给电路图可知，应将电压表并联在电阻箱两端，又由题图2可知电源是两节干电池，因此电压表的量程应选择3 V，即连接af；由于滑动变阻器采用分压接法，因此滑动变阻器的接线柱c与开关的接线柱e相连，即连接ce；电阻箱的接线柱f应连接在滑动变阻器上侧的一个接线柱上，即连接df；
②由题图3可知电压表的读数为1.50 V；
③在x相同的条件下，电阻箱的阻值越大，电阻箱与滑动变阻器AP部分并联的电阻值越接近AP部分的真实阻值，电压表的示数越大，因此当R＝100 Ω时，分压特性曲线对应题图4中的Ⅱ，由以上分析可知滑动变阻器的最大阻值越小，图线越接近直线，因此选择的依据为R0[答案]　①af、fd、ce　②1.50　③Ⅱ　R0(2)两个相同的电流表G1和G2如图5所示连接，晃动G1表，当指针向左偏转时，静止的G2表的指针也向左偏转，原因是______(多选)。 A．两表都是“发电机” B．G1表是“发电机”，G2表是“电动机” C．G1表和G2表之间存在互感现象 D．G1表产生的电流流入G2表，产生的安培力使G2表指针偏转
[解析]　晃动G1表，当指针向左偏转时，静止的G2表的指针也向左偏转，其原因是G1表中的线圈在磁场中做切割磁感线运动产生了感应电动势，闭合回路中产生了感应电流，则G2表中线圈存在电流，线圈受安培力的作用，使得G2表的指针发生偏转，因此G1表是“发电机”，G2表是“电动机”，BD正确，AC错误。
1．仪器选择的技巧 (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：分压选阻值小的且不超过其额定电流的滑动变阻器，限流选最大阻值为待测电阻2～3倍的滑动变阻器。电流半偏法测电阻，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。
突破三 电学实验仪器的选择和实物连线　师生共研
2．实物连线的“4注意” (1)连线顺序：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，其次将要并联的元件并联到电路中去。 (2)避免交叉：连线时要将导线接在接线柱上，两条导线不能交叉。
(3)“正负”接线柱：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(一上两下三个接线柱)。
[典例2]　(2022·全国甲卷)某同学要测量微安表内阻，可利用的实验器材有： 电源E(电动势1.5 V，内阻很小)，电流表 A (量程10 mA，内阻约10 Ω)，微安表 G (量程 100 μA，内阻Rg待测，约1 kΩ)，滑动变阻器 R(最大阻值10 Ω)，定值电阻R0(阻值10 Ω)，开关S，导线若干。
(1)将图中所示的器材符号连线，画出实验电路原理图；
[解析]　题中给出的滑动变阻器的最大阻值只有10 Ω，滑动变阻器采用分压接法，为了精确得到微安表两端的电压，可将微安表与定值电阻并联，通过电流关系得到电压。
(2)某次测量中，微安表的示数为90.0 μA，电流表的示数为9.00 mA，由此计算出微安表内阻Rg＝________Ω。
[解析]　由并联电路规律可得IGRg＝(I－IG)R0，解得Rg＝990 Ω。
[跟进训练] 1．(根据原理图连接实物图)(2022·湖北省七市(州)高三年级联合统一测试)很多智能手机中配置有气压传感器，当传感器所处环境气压变化时，其电阻也随之发生变化。已知某气压传感器的阻值变化范围为几十欧姆到几百欧姆，某实验小组在室温下用伏安法探究其阻值Rx随气压p变化的规律，实验室提供了如下器材：
A．气压传感器，一个标准大气压下阻值约为300 Ω； B．直流电源，电动势6 V，内阻不计； C．电流表A，量程为0～60 mA，内阻不计； D．电压表V，量程为0～3 V，内阻为3 kΩ； E．定值电阻R1＝3 kΩ； F．滑动变阻器R，最大电阻值约为50 Ω； G．开关S与导线若干。
(1)小明同学设计了图(a)实验电路原理图，请在图(b)中将实物连线图补充完整。
图(a) 图(b)
(2)某次测量时，电压表示数如图(c)所示，电压表示数为_____ V。
[解析]　电压表量程为0～3 V，分度值为0.1 V，所以电压表读数为2.30 V。
(3)当气压传感器所处环境气压为p时，闭合开关S，测得两个电表的读数分别为U和I，则气压传感器的阻值Rx＝________。
(4)改变环境压强p的大小，测得不同的Rx值，绘成图像如图(d)所示，由图可得Rx阻值和压强p的函数关系式为Rx＝________ Ω。
[答案]　540－0.012p
2．(实验设计与实物连线)某同学用伏安法测量待测电阻的阻值。现有器材为：待测电阻R(阻值约为5 Ω)，电源(电动势3 V)，滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω)，电流表(量程0～0.6 A,0～3 A)，电压表(量程0～3 V,0～15 V)，开关，导线若干。实验要求在测量电路中将电流表外接，滑动变阻器起限流作用。回答下列问题：
甲 乙　　　　　　　　丙
(1)按照实验要求在图甲中画出实物连线图。