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第二章 实验:电学基本仪器的使用和读数

实验:电学基本仪器的使用和读数一、电压表和电流表的使用 电流表的内接法和外接法的比较 (1)两种接法的比较①直接比较法:当R x ≫R A 时,采用内接法,当R x ≪R V 时,采用外接法,即大电阻用内接法,小电阻用外接法,可记忆为“大内小外”. ②公式计算法当Rx >R A RV 时,用电流表内接法,当R x <R A R V 时,用电流表外接法,当R x =R A R V 时,两种接法效果相同. ③试触法:如图1,把电压表的可动接线端分别试接b 、c 两点,观察两电表的示数变化,若电流表的示数变化明显,说明电压表的分流作用对电路影响大,应选用内接法,若电压表的示数有明显变化,说明电流表的分压作用对电路影响大,所以应选用外接法.例1 在伏安法测电阻的实验中,待测电阻R x 约为200 Ω,电压表V 的内阻约为2 kΩ,电流表A 的内阻约为10 Ω,测量电路中电流表的连接方式如图2甲或乙所示,结果由公式R x =UI 计算得出,式中U 与I 分别为电压表和电流表的示数.若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为R x 1和R x 2,则 (选填“R x 1”或“R x 2”)更接近待测电阻的真实值,且测量值R x 1 (选填“大于”“等于”或“小于”)真实值,测量值R x 2 (选填“大于”“等于”或“小于”)真实值.二、滑动变阻器的使用1.滑动变阻器的限流式与分压式接法(1)若实验中要求电压从零开始调节,则必须采用分压式电路.(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不够大,此时,应用分压式电路.(3)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),则此时必须选用分压式电路. 说明: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、能耗低.例2 某同学想描绘小灯泡的伏安特性曲线,他选择“3 V 、0.5 A ”的小灯泡作为研究对象,请回答下面几个问题:(1)下列实验器材中应选择 .(填入器材序号)A.电流表(量程0~0.6 A, 内阻1 Ω)B.电流表(量程0~3 A ,内阻1 Ω)C.电压表(量程0~15 V ,内阻约10 kΩ)D.电压表(0~3 V ,内阻约2 kΩ)E.滑动变阻器(阻值0~100 Ω)F.滑动变阻器(阻值0~10 Ω)G.电源E =6 VH.开关S ,导线若干(2)在本实验中要求电压与电流从零开始变化,滑动变阻器应采用 (选填“分压”或“限流”)式接法,电流表应采用 (选填“内”或“外”)接法.(3)画出实验电路图,并用实线代替导线,将图3中的器材连接成可供实验的电路.三、电压表、电流表的读数对于电压表和电流表的读数问题,首先要弄清电表量程,即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值,然后根据表盘总的刻度数确定精确度,按照指针的实际位置进行读数即可.(1)0~3 V 的电压表和0~3 A 的电流表读数方法相同,此量程下的精确度是0.1 V 和0.1 A ,看清楚指针的实际位置,读到小数点后面两位.(2)对于0~15 V 量程的电压表,精确度是0.5 V ,在读数时只要求读到小数点后面一位,即读到0.1 V . (3)对于0~0.6 A 量程的电流表,精确度是0.02 A ,在读数时只要求读到小数点后面两位,这时要求“半格估读”,即读到最小刻度的一半0.01 A.例3如图4为电流表和电压表的刻度盘.(1)图甲使用0.6 A量程时,对应刻度盘上每一小格代表A,图中表针示数是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.(2)图乙使用较小量程时,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.四、螺旋测微器的原理及读数1.构造及原理如图5所示,它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上,可动刻度E、旋钮D和微调旋钮D′是与测微螺杆F连在一起的,并通过精密螺纹套在B上,精密螺纹的螺距是0.5 mm,即旋钮D每转一周,测微螺杆F前进或后退0.5 mm,可动刻度分成50等份,每一等份表示0.01 mm.2.使用方法当A与F并拢时,可动刻度E的零点恰好跟固定刻度B的零点重合,逆时针旋转旋钮D,将测微螺杆F旋出,把被测物体放入A、F之间的夹缝中,再顺时针旋转旋钮D,F快要接触被测物时,要停止使用旋钮D,改用微调旋钮D′,直到听到“喀、喀”声.3.读数方法L=固定刻度示数+可动刻度示数(估读一位)×分度值.注意:(1)以毫米为单位时,小数点后面要有三位有效数字,特别是最后一位估读数字为零时,不能省略. (2)在读数时注意半毫米刻度线是否已露出.例4用螺旋测微器测量合金丝的直径.为防止读数时测微螺杆发生转动,读数前应先旋紧如图6所示的部件(选填“A”“B”“C”或“D”).从图中的示数可读出合金丝的直径为mm.图6图7五、游标卡尺的原理及读数1.构造:主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺.(如图7所示)2.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1 mm.常见的游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个的,其规格见下表:3.用途:测量厚度、长度、深度、内径、外径.4.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的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(x+K×精确度) mm.例5用游标卡尺可以测量某些工件的外径.在测量时,示数如图8所示,则读数为mm.1.分别读出下表中的电压表和电流表的示数,并填在表格中.2.图甲测得的数据是3.0 V、3.0 mA,图乙测得的数据是2.9 V、4.0 mA,由此可知,图测得R x的误差较小,测量值R x=.图9图103.某同学用20分度的游标卡尺测量一薄金属圆板的直径D,用螺旋测微器测量其厚度d,示数如图10甲、乙所示.由图可读出D=mm,d=mm.4.某同学测小灯泡正常发光时的电阻,可供选择的实验仪器如下:小灯泡L(“3.8 V0.3 A”) 电压表V(量程0~5 V,内阻5 kΩ) 电流表A1(量程0~100 mA,内阻4 Ω) 电流表A2(量程0~500 mA,内阻0.4 Ω) 滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω,额定电流1.0 A)滑动变阻器R2(最大阻值500 Ω,额定电流0.5 A) 直流电源E(电动势约为6 V,内阻不计)开关S,导线若干(1)在上述器材中,滑动变阻器应选;电流表应选.(2)在虚线框内画出实验的电路图,并在图中注明各元件的符号.1.如图1所示,游标卡尺的读数是mm;螺旋测微器的读数是mm.图12.读出图2中给出的螺旋测微器和游标卡尺的示数,螺旋测微器的示数为mm,游标卡尺A的示数为cm,游标卡尺B的示数为cm.图23.(2018·山东聊城市高一下期末)用螺旋测微器测量某金属丝的直径,如图3所示,该金属丝的直径为mm.图3图4图54.(多选)用伏安法测未知电阻R x时,若不知R x的大约数值,为了选择正确的电流表接法以减小误差,可将仪器按如图4所示连接,只空出电压表的一个接头K,然后将K分别与a、b接触一下,观察电压表和电流表示数变化情况,则()A.若电流表示数有显著变化,K应接aB.若电流表示数有显著变化,K应接bC.若电压表示数有显著变化,K应接aD.若电压表示数有显著变化,K应接b5.在图5中,甲、乙两图分别为测灯泡电阻R的电路图,下列说法不正确的是()A.甲图的接法叫电流表外接法,乙图的接法叫电流表内接法B.甲图中R测>R真,乙图中R测<R真C.甲图中误差由电压表分流引起,为了减小误差,应使R≪R V,故此法测较小电阻好D.乙图中误差由电流表分压引起,为了减小误差,应使R≫R A,故此法测较大电阻好6.图6是小组同学在测绘小灯泡的伏安特性曲线时的实物连接图.(1)根据图6在虚线框中画出实验电路图;(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图7中的①、②、③、④所示,电流表量程为0.6 A,电压表量程为3 V.所示读数为:①、②、③、④.两组数据得到的电阻分别为和.图77.(2018·山东德州市高一下期末)为了精确测量某待测电阻R x的阻值(大约60 Ω),有以下器材可供选择.电流表:A1(量程0~50 mA,内阻约6 Ω) 电流表:A2(量程0~3 A,内阻约0.6 Ω)电压表:V1(量程0~3 V,内阻约3 000 Ω) 电压表:V2(量程0~15 V,内阻很大)滑动变阻器:R1(0~5 Ω,允许最大电流2.0 A) 滑动变阻器:R2(0~1 kΩ,允许最大电流0.5 A)电源:E(电动势约为3 V,内阻不计)单刀单掷开关S一个,导线若干;(1)电流表应选电压表应选,滑动变阻器应选(填字母代号)(2)请在虚线框中画出测量电阻R x的实验电路图.(要求测量值的范围尽可能大一些)(3)通过分析,在本实验中R x的测量值真实值(选填“大于”“等于”或“小于”).8.兴趣小组为了测量一待测电阻丝的阻值R x,其阻值约为9 Ω,再用千分尺测量该段电阻丝的直径,如图8所示,然后再用伏安法精确地测量.实验室里准备了以下器材:图8A.电压表V1,量程3 V,内阻约5 kΩB.电压表V2,量程15 V,内阻约25 kΩC.电流表A1,量程0.6 A,内阻约0.2 ΩD.电流表A2,量程3 A,内阻约0.04 ΩE.电源,电动势E=3 VF.滑动变阻器R1,最大阻值5 Ω,最大电流为3 AG.滑动变阻器R2,最大阻值200 Ω,最大电流为1.5 A H.开关S、导线若干(1)此电阻丝的直径是mm.(2)在用伏安法测量该段电阻丝的阻值时,要求尽可能准确,并且待测电阻两端的电压从零开始可以连续调节,则在上述提供的器材中电压表应选;电流表应选;滑动变阻器应选.(填器材前面的字母代号)(3)在虚线框内画出用伏安法测量该段电阻丝的阻值时的实验电路图.。

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