實(shí)驗(yàn)十一長(zhǎng)度的測(cè)量及其測(cè)量工具的選用第九章電路及其應(yīng)用1.掌握游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器的使用和讀數(shù)方法。2.掌握電流表、電壓表和電阻箱的讀數(shù)方法。3.理解電流表內(nèi)接法和外接法誤差的產(chǎn)生原因,能正確選擇電流表的內(nèi)、外接法。4.理解滑動(dòng)變阻器的兩種接法,并會(huì)實(shí)物圖的連接。學(xué)習(xí)目標(biāo)目

錄CONTENTS考點(diǎn)01限時(shí)作業(yè)02考點(diǎn)1考點(diǎn)二測(cè)量電路和控制電路的選擇考點(diǎn)一常用儀器的使用和讀數(shù)考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)器材的選取和實(shí)物圖連線考點(diǎn)一常用儀器的使用和讀數(shù)(1)構(gòu)造:主尺,游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個(gè)內(nèi)、外測(cè)量爪),游標(biāo)尺上還有一個(gè)深度尺(如圖甲所示)。角度游標(biāo)卡尺(2)原理:利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成,不管游標(biāo)尺上有多少個(gè)小等分刻度,它的刻度部分的總長(zhǎng)度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1

mm。常見(jiàn)的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10格、20格、50格,其讀數(shù)見(jiàn)下表:刻度格數(shù)(分度)刻度總長(zhǎng)度每小格與1

mm的差值精確度(可準(zhǔn)確到)109

mm0.1

mm0.1

mm2019

mm0.05

mm0.05

mm5049

mm0.02

mm0.02

mm(3)讀數(shù):若用x表示從主尺上讀出的整毫米數(shù),K表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻線對(duì)齊的游標(biāo)的格數(shù),則記錄結(jié)果為:(x+K×精確度)mm。注意:對(duì)于游標(biāo)卡尺,無(wú)論哪種規(guī)格,K值均不需要估讀到下一位。例1

如圖甲、乙、丙所示的三把游標(biāo)卡尺,它們的游標(biāo)尺分別為9

mm長(zhǎng)10等分、19

mm長(zhǎng)20等分、49

mm長(zhǎng)50等分,它們的讀數(shù)依次為_________mm、____________mm、____________mm。

解析

甲圖讀數(shù):整毫米數(shù)是16

mm,不足1毫米數(shù)是2×0.1

mm=0.2

mm,最后讀數(shù)是16

mm+0.2

mm=16.2

mm;乙圖讀數(shù):整毫米數(shù)是23

mm,不足1毫米數(shù)是7×0.05

mm=0.35

mm,最后讀數(shù)是23

mm+0.35

mm=23.35

mm;丙圖讀數(shù):整毫米數(shù)是10

mm,不足1毫米數(shù)是19×0.02

mm=0.38

mm,最后讀數(shù)是10

mm+0.38

mm=10.38

mm。答案

16.2

23.35

10.38(1)構(gòu)造:如圖乙所示,B為固定刻度,E為可動(dòng)刻度。角度螺旋測(cè)微器(2)原理:固定刻度B的螺距為0.5

mm,即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周,測(cè)微螺桿F前進(jìn)或后退0.5

mm,而可動(dòng)刻度E上有50個(gè)等分刻度,每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格,F前進(jìn)或后退0.01

mm,即螺旋測(cè)微器的精確度為0.01

mm。讀數(shù)時(shí)需估讀到毫米的千分位上。(3)讀數(shù):測(cè)量值a(mm)=固定刻度數(shù)b(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)+可動(dòng)刻度數(shù)c(估讀一位)×0.01(mm)。例如:如圖丙所示,固定刻度示數(shù)為2.0

mm,半毫米刻度線未露出,可動(dòng)刻度示數(shù)為15.0,最后的讀數(shù)為:2.0

mm+15.0×0.01

mm=2.150

mm。例2

(1)某同學(xué)用如圖甲所示的螺旋測(cè)微器測(cè)量小球的直徑時(shí),他應(yīng)先轉(zhuǎn)動(dòng)____________使F靠近小球,再轉(zhuǎn)動(dòng)____________使F夾住小球,直至聽(tīng)到棘輪發(fā)出聲音為止,撥動(dòng)____________使F固定后讀數(shù)(以上三空均填儀器部件字母符號(hào))。正確操作后,螺旋測(cè)微器的示數(shù)如圖乙所示,則小球的直徑是____________

mm。

答案

D

H

G

6.700解析

用螺旋測(cè)微器測(cè)小球直徑時(shí),先轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕D使測(cè)微螺桿F靠近被測(cè)小球,再轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)旋鈕H使測(cè)微螺桿F夾住小球,直到棘輪發(fā)出聲音為止,撥動(dòng)鎖緊裝置G使F固定后讀數(shù),讀數(shù)為6.5

mm+20.0×0.01

mm=6.700

mm。(2)讀出下面各螺旋測(cè)微器的讀數(shù),丙____________

mm,丁____________

mm,戊____________

mm。

答案

4.040

1.100

3.515解析

題圖丙:4

mm+4.0×0.01

mm=4.040

mm題圖丁:1

mm+10.0×0.01

mm=1.100

mm題圖戊:3.5

mm+1.5×0.01

mm=3.515

mm。

角度電流表、電壓表和電阻箱的讀數(shù)例3

(1)如圖甲所示的電表使用0.6

A量程時(shí),對(duì)應(yīng)刻度盤上每一小格代表____________

A,圖中指針示數(shù)為____________

A;當(dāng)使用3

A量程時(shí),對(duì)應(yīng)刻度盤中每一小格代表____________

A,圖中指針示數(shù)為____________

A。

答案

0.02

0.44

0.1

2.20解析

使用0.6

A量程時(shí),刻度盤上的每一小格為0.02

A,指針示數(shù)為0.44

A;當(dāng)使用3

A量程時(shí),每一小格為0.1

A,指針示數(shù)為2.20

A。(2)如圖乙所示的電表使用較小量程時(shí),每小格表示____________

V,圖中指針的示數(shù)為____________V;若使用的是較大量程,則這時(shí)表盤刻度每小格表示____________V,圖中指針示數(shù)為____________V。

答案

0.1

1.70

0.5

8.5解析

電壓表使用3

V量程時(shí),每小格表示0.1

V,指針示數(shù)為1.70

V;使用15

V量程時(shí),每小格表示0.5

V,指針示數(shù)為8.5

V。(3)旋鈕式電阻箱如圖丙所示,電流從接線柱A流入,從B流出,則接入電路的電阻為_________

Ω。現(xiàn)欲將接入電路的電阻改為2

087

Ω,最簡(jiǎn)單的操作方法是__________________________________________________________________。

若用兩個(gè)這樣的電阻箱,則可得到的電阻值范圍為__________________。

答案

1

987將“×1

k”擋旋鈕調(diào)到2,再將“×100”擋旋鈕調(diào)到0

0~19

998

Ω解析

電阻為1

987

Ω。最簡(jiǎn)單的操作方法是先將“×1

k”擋旋鈕調(diào)到2,再將“×100”擋旋鈕調(diào)到0。每個(gè)電阻箱的最大阻值是9

999

Ω,用這樣的兩個(gè)電阻箱串聯(lián)可得到的最大電阻是2×9

999

Ω=19

998

Ω,故用兩個(gè)這樣的電阻箱,可得到的電阻范圍為0~19

998

Ω。考點(diǎn)二質(zhì)點(diǎn)、參考系和位移角度電流表的兩種接法

內(nèi)接法外接法電路圖誤差原因電流表分壓U測(cè)=Ux+UA電壓表分流I測(cè)=Ix+IV

內(nèi)接法外接法電阻測(cè)量值R測(cè)==Rx+RA>Rx測(cè)量值大于真實(shí)值R測(cè)==<Rx測(cè)量值小于真實(shí)值適用條件RA?RxRV?Rx適用于測(cè)量大阻值電阻小阻值電阻

2.電流表兩種接法選擇

例4

某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)要測(cè)量阻值約為350

Ω的定值電阻Rx,現(xiàn)備有下列器材:A.電流表A(量程為10

mA,內(nèi)阻約為100

Ω);B.電壓表V(量程為3

V,內(nèi)阻約為3

kΩ);C.滑動(dòng)變阻器R1(阻值范圍為0~10

Ω,額定電流為2

A);D.定值電阻R2(阻值為750

Ω);E.直流電源E(電動(dòng)勢(shì)為4.5

V,內(nèi)阻不計(jì));F.開關(guān)S和導(dǎo)線若干。

答案

乙

(2)若采用(1)中所選電路進(jìn)行測(cè)量,得到電壓表和電流表的示數(shù)如圖丙所示,則由此組數(shù)據(jù)可得待測(cè)電阻的測(cè)量值Rx=__________

Ω,若所用電壓表和電流表的內(nèi)阻分別按3

kΩ和100

Ω進(jìn)行計(jì)算,則由此可得待測(cè)電阻的真實(shí)值R真=_________

Ω(計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)。

答案

300

333

1.滑動(dòng)變阻器兩種接法的對(duì)比角度滑動(dòng)變阻器的兩種接法

限流接法分壓接法對(duì)比說(shuō)明電路圖串、并聯(lián)關(guān)系不同負(fù)載R上電壓調(diào)節(jié)范圍(不計(jì)電源內(nèi)阻)≤U≤E0≤U≤E分壓電路調(diào)節(jié)范圍大

限流接法分壓接法對(duì)比說(shuō)明負(fù)載R上電流調(diào)節(jié)范圍(不計(jì)電源內(nèi)阻)≤I≤0≤I≤分壓電路調(diào)節(jié)范圍大閉合S前滑片位置b端a端均起保護(hù)電路作用2.滑動(dòng)變阻器兩種接法的選擇原則(1)兩種電路均可使用的情況下,優(yōu)先采用限流式接法,因?yàn)橄蘖魇浇臃娐泛?jiǎn)單、耗能低。(2)必須采用分壓式接法的三種情況①電表量程小。若采用限流式接法,即使滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最大時(shí),待測(cè)電阻上的電流(或電壓)仍超過(guò)電流表(或電壓表)的量程,或超過(guò)待測(cè)電阻的額定電流(或電壓),則必須選用分壓式接法。②滑動(dòng)變阻器的阻值小。若待測(cè)電阻的阻值比滑動(dòng)變阻器的總電阻大得多,以致在限流電路中,滑動(dòng)變阻器的滑片從一端滑到另一端時(shí),待測(cè)電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大,此時(shí),應(yīng)改用分壓式接法。③實(shí)驗(yàn)要求電壓從零開始調(diào)節(jié),則必須采用分壓式接法。例5

在測(cè)量某待測(cè)電阻Rx的阻值(約為45

Ω)的實(shí)驗(yàn)中,有以下器材可供選擇:電流表A(量程0~100

mA,內(nèi)阻約為1

Ω);電壓表V(量程0~3

V,內(nèi)阻約為30

kΩ);電源E(電動(dòng)勢(shì)為3

V,內(nèi)阻約為0.2

Ω);滑動(dòng)變阻器R1(0~1

000

Ω);滑動(dòng)變阻器R2(0~5

Ω);開關(guān)S一個(gè),導(dǎo)線若干。(1)滑動(dòng)變阻器應(yīng)選__________________(填器材的元件符號(hào))。

答案

R2解析

滑動(dòng)變阻器的阻值越小,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí),流過(guò)待測(cè)電阻的電流變化及電阻兩端的電壓變化范圍越大,故滑動(dòng)變阻器選擇R2。(2)請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)畫出測(cè)量電阻Rx的實(shí)驗(yàn)電路圖,并標(biāo)出電路元件的字母符號(hào)。答案

見(jiàn)解析圖

(3)在某次測(cè)量中,電壓表示數(shù)如圖所示,則此電壓值為____________V。

答案

2.20解析

電壓表的量程為3

V,分度值為0.1

V,則電壓表的讀數(shù)為2.20

V。(4)若某次測(cè)量中,電壓表示數(shù)為1.26

V時(shí),電流表示數(shù)為30.0

mA,則待測(cè)電阻Rx的阻值為____________

Ω(保留2位有效數(shù)字)。

答案

42

1.電學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的選擇考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)器材的選取和實(shí)物圖連線

2.實(shí)物圖連接的注意事項(xiàng)(1)畫線連接各元件,一般先從電源正極開始,按照電路原理圖依次到開關(guān),再到滑動(dòng)變阻器,按順序以單線連接方式將主電路中串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來(lái);其次將要并聯(lián)的元件再并聯(lián)到電路中去。(2)連線時(shí)要將導(dǎo)線接在接線柱上,兩條導(dǎo)線不能交叉。(3)要注意電表的量程和正、負(fù)接線柱,要使電流從電表的正接線柱流入,從負(fù)接線柱流出。例6

某同學(xué)要測(cè)量一新材料制成的均勻圓柱體的電阻(圓柱體的電阻約為6

Ω)。

為精確測(cè)量其電阻,并且使待測(cè)電阻的電壓從零開始可以連續(xù)調(diào)節(jié),除待測(cè)圓柱體外,實(shí)驗(yàn)室還備有的實(shí)驗(yàn)器材如下,需求測(cè)多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 (1)則電壓表應(yīng)選____________;電流表應(yīng)選____________;滑動(dòng)變阻器應(yīng)選____________(填寫器材前對(duì)應(yīng)的序號(hào)字母)。

A.電壓表V1(量程3

V,內(nèi)阻約為15

kΩ)

B.電壓表V2(量程15

V,內(nèi)阻約為75

kΩ) C.電流表A1(量程0.6

A,內(nèi)阻約為1

Ω) D.電流表A2(量程3

A,內(nèi)阻約為0.2

Ω) E.滑動(dòng)變阻器R1(0~5

Ω,0.6

A) F.滑動(dòng)變阻器R2(0~2

000

Ω,0.1

A) G.1.5

V的干電池兩節(jié),內(nèi)阻不計(jì)

H.開關(guān)S,導(dǎo)線若干答案

A

C

E

(2)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)電路,將電路圖完整地畫在圖虛線框中,并把實(shí)物圖連接完整。答案

見(jiàn)解析圖解析

因RV?Rx,則應(yīng)該采用電流表外接電路;合理的實(shí)驗(yàn)電路如圖甲,實(shí)物圖連接如圖乙。限時(shí)作業(yè)21.某同學(xué)測(cè)量一個(gè)圓柱體的電阻率,需要測(cè)量圓柱體的尺寸和電阻。分別使用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器測(cè)量圓柱體的長(zhǎng)度和直徑,某次測(cè)量的示數(shù)如圖甲、乙所示,長(zhǎng)度為____________mm,直徑為____________

mm;

正確連接電路后,測(cè)得電壓表、電流表示數(shù)如圖丙、丁所示,接3

V量程時(shí)讀數(shù)為____________V,接0.6

A量程時(shí)讀數(shù)為____________

A。

答案

10.50

0.900

2.13

0.16解析

游標(biāo)卡尺的精度為0.02

mm,主尺示數(shù)為10

mm,游標(biāo)尺示數(shù)為25×0.02

mm=0.50

mm,故示數(shù)為10

mm+0.50

mm=10.50

mm;螺旋測(cè)微器精度為0.01

mm,螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為0.5

mm+40.0×0.01

mm=0.900

mm;接3

V量程時(shí)分度值為0.1

V,讀數(shù)為2.13

V;接0.6

A量程時(shí)分度值為0.02

A,讀數(shù)為0.16

A。2.某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中用伏安法測(cè)一電阻R的阻值。(1)該同學(xué)用如圖所示的電路判定電流表需采用內(nèi)接法還是外接法。正確連線后,合上開關(guān)S,將滑動(dòng)變阻器的滑片P移至合適位置。將單刀雙擲開關(guān)K擲到1時(shí),電壓表和電流表的示數(shù)分別為U1=2.9

V、I1=31.2

mA;將K擲到2時(shí),電壓表和電流表的示數(shù)分別為U2=3.0

V、I2=29.7

mA,由此可知單刀雙擲開關(guān)K應(yīng)擲到_______________(選填“1”或“2”)。

3.某同學(xué)用伏安法測(cè)電阻Rx的阻值(約為1000

Ω),除了待測(cè)電阻Rx、開關(guān)S、導(dǎo)線外,還有下列器材:

電流表A(量程0~3

mA,內(nèi)阻約為5

Ω);

電壓表V(量程0~3

V,內(nèi)阻約為3

kΩ);

滑動(dòng)變阻器R(0~10

Ω,允許通過(guò)的最大電流2

A);

蓄電池E(電動(dòng)勢(shì)為3

V,內(nèi)阻約為0.1

Ω)。 (1)要求能多測(cè)幾組數(shù)據(jù),且Rx測(cè)量值盡可能準(zhǔn)確,

你在圖A、B、C、D中選擇的電路圖是____________

(填字母序號(hào))。

(2)按所選電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn),在閉合開關(guān)S前,應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P滑到____________端(選填“A”或“B”),測(cè)量時(shí)測(cè)量值比真實(shí)值__________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。

(3)實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)發(fā)現(xiàn)電壓表壞了,于是找來(lái)一個(gè)電流表G(量程0~1

mA,內(nèi)阻rg=10

Ω)和電阻箱串聯(lián)改裝成量程為0~3

V的電壓表,則電阻箱的電阻值應(yīng)調(diào)節(jié)為R0=_________

Ω。該同學(xué)將改裝成功后的電壓表正確連入選擇的電路,又想辦法測(cè)出了電流表A的準(zhǔn)確內(nèi)阻RA,實(shí)驗(yàn)時(shí)電流表A的讀數(shù)為IA,電流表G的讀數(shù)為Ig,則待測(cè)電阻Rx=_____________________(用符號(hào)表示)。

4.(2025·江西贛州模擬)小軍同學(xué)從報(bào)廢的家用電器上拆下一個(gè)色環(huán)電阻,由于掉色,無(wú)法看出其阻值。他設(shè)計(jì)如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路來(lái)測(cè)量色環(huán)電阻的阻值Rx。(1)導(dǎo)線①與b處連接,閉合S,發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表均無(wú)示數(shù),于是小軍將導(dǎo)線①與b處斷開,依次連接c、d處,連接c處時(shí),兩電表仍無(wú)示數(shù),連接d處時(shí),電壓表示數(shù)為2.80

V,由此可以判斷____________。

A.ab間短路B.bc間斷路C.cd間斷路(2)處理好故障后,閉合S,當(dāng)導(dǎo)線①與b處連接時(shí),電壓表和電流表的示數(shù)分別為U1=0.95

V,I1=0.38

A;當(dāng)導(dǎo)線①與c處連接時(shí),電壓表和電流表的示數(shù)分別為U2=1.50

V,I2=0.34

A。根據(jù)以上測(cè)量數(shù)據(jù)判斷,當(dāng)導(dǎo)線①與____________(選填“b”或“c”)處連接時(shí),測(cè)量相對(duì)準(zhǔn)確,測(cè)量值Rx=____________

Ω(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

答案

(1)C

(2)b

2.5解析

(1)導(dǎo)線①與b處連接,閉合S,發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表均無(wú)示數(shù),說(shuō)明電路中有斷路,且斷路在ab之間以外的電路,連接c處時(shí),兩電表仍無(wú)示數(shù),說(shuō)明斷路在ac之間以外的電路,連接d處時(shí),電壓表示數(shù)為2.80

V,說(shuō)明斷路在cd間,故C正確。

5.某實(shí)驗(yàn)小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定一個(gè)阻值約為5

Ω的電阻Rx的阻值。(1)現(xiàn)有電源(4

V,內(nèi)阻可不計(jì))、滑動(dòng)變阻器(0~50

Ω,額定電流2

A),開關(guān)和導(dǎo)線若干,以及下列電表:A.電流表(0~3

A,內(nèi)阻約0.025

Ω)B.電流表(0~0.6

A,內(nèi)阻約0.125

Ω)C.電壓表(0~3

V,內(nèi)阻約3

kΩ)D.電壓表(0~15

V,內(nèi)阻約15

kΩ)為減小測(cè)量誤差,在實(shí)驗(yàn)中,電流表應(yīng)選用_________,電壓表應(yīng)選用____________(選填器材前的字母);實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)采用圖中的_________(選填“甲”或“乙”)。

(2)圖丙是測(cè)量Rx的實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物圖,圖中已連接了部分導(dǎo)線。請(qǐng)根據(jù)在(1)問(wèn)中所選的電路圖,補(bǔ)充完成圖中實(shí)物間的連線。

(4)若在(1)問(wèn)中選用甲電路,產(chǎn)生誤差的主要原因是_______________;若在(1)問(wèn)中選用乙電路,產(chǎn)生誤差的主要原因是____________(選填選項(xiàng)前的字母)。

A.電流表測(cè)量值