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专题九物理实验1．电学实验部分要求掌握的知识点有：(1)测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)(2)描绘小电珠的伏安特性曲线(3)测定电源的电动势和内阻(4)练习使用多用电表(5)传感器的简单使用2．电学实验的特点(1)考纲要求掌握的五个电学实验都是电学中的测量性实验．这些实验以电学基本知识为依据，要求学生掌握电学仪器的使用，电路的简单设计，电学量的测量和数据的处理、误差分析等，在实验内容中有很重要的地位．(2)电学实验是高考考查的重要内容，近几年高考几乎每年都涉及．有时侧重于电学仪器的选用和读数，有时侧重于电路的设计，有时还侧重于数据的处理和误差分析等，因此复习时要引起足够的重视．1．长度测量仪器(1)游标卡尺的使用：①读数方法：先在主尺上读出整毫米数N，然后看游标上的第n条刻度与主尺上某刻度线对齐，则被测长度L为：L=N+n×d(单位为毫米)．其中d为游标卡尺的测量精度，卡尺上有标出的．亦可通过下面方法求得：d=主尺最小分度值-游标尺的最小分度值或d=主尺最小分度值(1mm)/游标尺的分度数．②注意事项：(a)使用时，应先弄清卡尺的测量精度．(b)读数时，要注意主尺示数和游标示数的统一，测量结果没有估计数字．(c)能识别及消除零误差．附表：常见的几种游标卡尺的比较0.02mm～+几厘米1mm50格49mm0.02mm50分尺0.05mm～+几厘米1mm20格19mm0.05mm20分尺0.1mm～+几厘米1mm10格9mm0.1mm10分尺测量范围主尺最小分度最小分度值分度数刻度总长游标尺精度名称mm=0.98mmmm=0.95mmmm=0.9mm91019204950(2)螺旋测微器(千分尺)使用①读数：被测长度L=固定刻度值(毫米、半毫米值)+可动刻度值+估计值(1位)．②注意：(a)读数时注意判断半毫米刻度是否已露出，最后结果要估读一位数，即使固定刻度的零点正好与可动刻度的某一刻度线对齐，千分位上也应读取为“0”．(b)测量时，当测微螺杆快靠近待测物体时，应停止使用粗调旋钮，改用微调旋钮，以便保护仪器和测量准确．(c)当小砧和测微螺杆并拢时，可动刻度的零点与固定刻度零点不相重合，将出现零误差，应加以修正．(d)使用千分尺测同一长度时，一般应反复测量几次，取其平均值作为测量结果．【例1】有一游标卡尺，主尺的最小分度是1mm，游标上有20个小的等分刻度．用它测量一工件的长度，如图921所示．图示的读数是________mm.【解析】此图经过了二级放大．由一级放大图可知工件的长度约在10～11cm之间，再由二级放大图仔细看游标上的零刻线所对主尺的刻线位置，由主尺读出测量的整毫米数：L1=104mm(主尺上所标数值的单位为cm)；再看游标上的哪一条刻线与主尺上的某一刻线对齐，由游标读出毫米以下的小数．从二级放大图中可以看出，游标上零刻线右侧的第一条刻线与主尺上的刻线对得最齐，游标上共20个分度，每个分度代表0.05mm，所以游标上的读数为L2=0.05mm.故所测该工件的长度L=L1+L2=104.05mm.答案：104.05mm【同类变式1】(2009.宁夏)某同学用游标卡尺测量一圆柱体的长度l，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径d，示数如图922.由图可读出l=________cm，d=________mm.【解析】游标卡尺的读数l=22mm+0.1mm×5=22.5mm=2.25cm；螺旋测微器的读数d=6.5mm+0.01mm×36.0=6.860mm.答案：2.25,6.8602．灵敏电流表、直流电流表和电压表(1)灵敏电流表：用作改装成电流表、电压表、欧姆表等电学仪表的表头．主要参数：使用时，一般要知道仪表的几个重要参数：①满偏电流Ig(一般为几十微安～几十毫安)．②内电阻Rg(一般为几十欧～几千欧)．③满偏电压Ug(可由Ug=IgRg求出，一般为毫伏级)．(2)直流电流表和电压表灵敏电流表的测量量程(Ig和Ug)是较小的，实际应用中通常要通过扩大量程的方法把表头改装成电流表和电压表．【改装的原理】①电流表：利用并联电阻分流的原理．在表头两端并联上一小阻值电阻改装而成．如图923所示(电流量程扩大到n倍时，电压的量程仍为Ug)．图923②电压表：利用串联电阻分压的原理．在表头一端串联上一高阻值电阻改装而成．如图924所示(电压量程扩大到n倍时，电流量程仍为Ig)．图924(3)电流表、电压表的读数规则电流表量程一般有两种——0.1～0.6A,0～3A；电压表量程一般有两种——0～3V,0～15V.如图925所示．图925因为同一个电流表、电压表有不同的量程，因此，对应不同的量程，每个小格所代表的电流、电压值不相同，所以电流表、电压表的读数比较复杂，测量值的有效数字位数比较容易出错．下面是不同表，不同量程下的读数规则：电压表、电流表若用0～3V、0～3A量程，其最小刻度(精确度)分别为0.1V、0.1A，为10分度仪表读数，读数规则较为简单，只需在精确度后加一估读数即可．电压表若用0～15V量程，则其最小刻度为0.5V，为2分度仪表读数，所读数值小数点后只能有一位小数，也必须有一位小数．读数应为V=0.1V的整数倍．10.55电流表若用0～0.6A量程，则其最小刻度为0.02A，为5分度仪表读数，其读数规则与0～15V电压表相似，所读数值小数点后只能有两位小数，也必须有两位小数．如上图所示，电流表读数为0.17A.读数应为A=0.01A的整数倍．10.022【例2】如图926所示，0～3A挡电流表的读数为________A；0～15V电压表的读数为________V.图926【解析】0～3A挡电流表的最小刻度值为0.1A，故图中读数为1.77A.0～15V电压表的最小刻度值为0.5V，图中读数为10.8V.答案：1.77A10.8V.【同类变式2】如图926中，0～0.6A挡电流表读数______A,0～3V挡电压表读数________V.【解析】0～0.6A挡电流表最小刻度值为0.02A，故读数为0.35A；0～3V挡电压表最小刻度为0.1V，读数为2.16V.3．描绘小电珠的伏安特性曲线小电珠的电阻率会随温度的升高而增大，当电珠两端电压较低时，电珠的功率很小，灯丝温度不变，电阻率几乎不变，伏安特性曲线是一条直线；当电珠两端电压较大(接近额定电压)时，电珠的功率较大，灯丝温度升高，电阻率增大，伏安特性曲线不再是直线，而是如图927甲所示．图927为了使电珠两端的电压能从较低开始调节，供电部分应用分压器电路，如图927乙所示．【例3】一般情况下，导体的电阻会随着温度的改变而改变．某同学研究了一白炽灯两端的电压与电流的关系，得出如下一组数据：请回答下列问题：I/A00.0400.0720.0940.1160.1560.182U/V00.751.381.802.303.204.30I/A0.1950.2100.2200.2300.2480.2640.280U/V5.006.107.208.3010.3012.3014.30(1)在图928甲的方格纸中画出电流和电压的关系图线．图928(2)实验过程中用到下列器材(图928乙中给出)：直流电源、滑动变阻器(最大值为30Ω)、电压表(量程15V，内阻约104Ω)、电流表(量程0.6A，内阻约0.01Ω)，以及开关一只，导线若干．请按实验要求连接图928乙所给实物图．(3)从图线和实验数据均可看出，当该灯泡两端的电压大于3.2V时，灯泡的阻值会发生明显的改变．通常我们把小于3.2V的图线区域叫做线性区域，大于3.2V的图线区域叫做非线性区域．当该灯泡正常发光时，其电压值是在线性区域，还是在非线性区域，为什么？【解析】(1)图略(2)先确定电流表是内接电路还是外接电路．电流较小时，RL变化不大，可看做定值，当I=0.040A时，RL1=可见满足电流表内接要求：RA≪RL；当电流增大，RL增大，同样满足是RA≪RL，所以电流表应内接．111R18.75LUI，1118.7510418755330.0118.75VLALRRRR，再确定变阻器采用限流还是分压．因为白炽灯两端的电压是从零开始变化的，故滑动变阻器应采用分压式电路．实物连线如下图所示.(3)由表中数据可知白炽灯额定电压远大于3.2V，所以白炽灯正常发光时，电压值在非体性区域．答案：(1)选定坐标，描点画图(图略)(2)滑动变阻器采用分压式接法，电流表内接法．(3)非线性区域．【点评】连接实物图的基本方法(1)画出实验电路图．(2)分析各元件连接方式,明确电表量程及+、-接线柱．(3)画线连接各元件，一般先从电源正极开始，到开关，再到滑动变阻器等，按顺序以单线连接方式将主电路要串联的元件依次串联起来，然后将要并联的元件并联到电路中．(4)电压表测电压时应与被测对象并联，电流表测电流时应与被测对象串联，且电流由正极流入、负极流出．(5)变阻器触头的位置应保证电路中用电器安全为原则，即加在用电器的两端的电压应尽量小．(6)连接过程中尽量不交叉，所有连接线必须连接到接线柱上．