赢在微点 高考复习顶层设计 大一轮物理配套课件 第十章　电路和电能

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题型1 常用仪器的使用和读数
题型2 伏安法测电阻　滑动变阻器的两种接法
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题型3 实验器材的选取与实物图连线
赢在微点 物理 大一轮
游标卡尺、螺旋测微器的使用和读数
1.游标卡尺。(1)构造：如图所示，其主要部分是主尺和一条可以沿着主尺滑动的 尺。
(2)原理：利用主尺的单位刻度(1 mm)与游标尺的单位刻度之间固定的微量差值来提高测量精度。常用的游标卡尺有10分度、20分度和50分度三种。其规格见下表：
(3)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。
2.螺旋测微器。(1)构造：如图所示，主要由尺架、固定刻度、可动刻度、旋钮、微调旋钮、测微螺杆、测砧等构成。
(2)原理：测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5 mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F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之一位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。
(3)读数：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3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。
【典例1】　(1)如图甲所示的三把游标卡尺，它们的游标尺从上至下分别为9 mm长10等分、19 mm长20等分、49 mm长50等分，它们的读数依次为 mm， mm， mm。 
(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图乙所示，则金属丝的直径是 mm。 
(1)最上面图读数：整毫米是17，不足1毫米数是7×0.1 mm=0.7 mm，最后结果是17 mm+0.7 mm=17.7 mm。中间图读数：整毫米是23，不足1毫米数是17×0.05 mm=0.85 mm,最后结果是23 mm+0.85 mm=23.85 mm。最下面图读数：整毫米是3，不足1毫米数是9×0.02 mm=0.18 mm,最后结果是3 mm+0.18 mm=3.18 mm。
(2)固定刻度示数为1.0 mm，不足半毫米的从可动刻度上读，其示数为15.0，最后的读数为1.0 mm+15.0×0.01 mm=1.150 mm。
电压表、电流表和电阻箱的读数
3.电表读数。(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，读到0.1的下一位，即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。
4.电阻箱。旋钮电阻箱的读数方法是将每个旋钮上指针所指的数值乘以各自的倍率，从最高位依次往下读，即可得到电阻箱的实际阻值。旋钮式电阻箱(以四个旋钮为例)，每个旋钮上都有0~9十个数字。每个旋钮下面都有一个小三角和倍数，使用时小三角对应的数字乘以下面的倍数就是这个旋钮的电阻值。四个旋钮的阻值加起来就是该电阻箱的示数。例如，如果旋钮式电阻箱的读数为2×1 000 Ω+0×100 Ω+1×10 Ω+7×1 Ω，则总阻值为2 017 Ω。
【典例2】　(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。 
(3)旋钮式电阻箱如图丙所示，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为 Ω。现欲将接入电路的电阻改为2 087 Ω，最安全且简单的操作方法是 。 
此电阻箱的电阻调节范围为 Ω。 
将“×1 k”挡旋钮调到2，再将“×100”挡旋钮调到0
(1)使用0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02 A，表针示数为0.44 A；当使用3 A量程时，每一小格为0.1 A，表针示数为2.20 A。(2)电压表使用3 V量程时，每小格表示0.1 V，表针示数为1.70 V；使用15 V量程时，每小格为0.5 V，表针示数为8.5 V。
(3)电阻箱的读数为1×1 000 Ω+9×100 Ω+8×10 Ω+7×1 Ω=1 987 Ω。欲将接入电路的电阻改为2 087 Ω，最安全且简单的操作方法是先将“×1 k”挡旋钮调到2，再将“×100”挡旋钮调到0 。 电阻箱的调节范围是0~9 999 Ω。
伏安法测电阻　滑动变阻器的两种接法
1.电流表内、外接法的比较。
(3)试触法：如图所示，将电压表分别接在a、c和b、c两点间时，若电流表示数变化较大，说明电压表分流较大，应选用电流表内接法；若电压表示数变化较大，说明电流表分压较大，则选用电流表外接法。
【典例3】　(2023·全国甲卷)某同学用伏安法测绘一额定电压为6 V、额定功率为3 W的小灯泡的伏安特性曲线，实验所用电压表内阻约为6 kΩ，电流表内阻约为1.5 Ω。实验中有图甲和图乙两个电路图供选择。
(1)实验中得到的电流I和电压U的关系曲线如图丙所示，该同学选择的电路图是图 (填“甲”或“乙”)。 (2)若选择另一个电路图进行实验，在图丙上用实线画出实验中应得到的I-U关系曲线的示意图。
(2)若用图乙所示的电路进行实验，即采用电流表内接法，同一电流下对应电压表的示数偏大，则曲线示意图如图所示。
滑动变阻器两种接法的选择
1.滑动变阻器两种接法的比较。
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，或要求电压(或电流)变化范围足够大。(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等元件的允许电流。
【典例4】　(2025·沧州模拟)某实验小组利用电压表、电流表、滑动变阻器等元件，设计了如图甲或如图乙所示的电路来研究半导体二极管的伏安特性曲线。实验时，闭合开关，缓慢调节滑动变阻器滑动触头的位置，记录相对应的电压表读数U、电流表读数I，得到实验的I-U图线如图丙所示，回答下列问题：
(1)本实验应选图 (填“甲”或“乙”)电路图来连接实物图，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于 (填“a”或“b”)端。 (2)根据所选电路图，用笔画线代替导线，把图丁中的实物图连接完整。
(1)为了让电压、电流从0开始连续变化，本实验应选题图乙来连接实物图；为了保证电路的安全，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于a端。(2)实物连线如图所示。
实验器材的选取与实物图连线
(3)便于操作：选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求，又便于调节。在调节滑动变阻器时，应使其大部分电阻线都被用到。
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，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；然后将需要并联的元件再并联到电路中去。(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。
【典例5】　(2025·朔州模拟)某实验小组为描绘小灯泡L的伏安特性曲线，准备了以下器材：A.小灯泡L：额定电压3.8 V，额定电流0.5 AB.电流表A1：量程0.6 A，内阻r1约为10 ΩC.电流表A2：量程100 mA，内阻为r2=2 ΩD.定值电阻R1=10 ΩE.定值电阻R2=40 Ω
F.滑动变阻器R3：最大阻值10 Ω，最大电流1.5 AG.滑动变阻器R4：最大阻值100 Ω，最大电流1 AH.电源E(电动势4.5 V，内阻约1 Ω)I.开关S，导线若干
(1)实验中滑动变阻器应选用 (填“R3”或“R4”)；定值电阻应选用 (填“R1”或“R2”)。 
(2)实验为了得到小灯泡完整的伏安特性曲线，该小组同学设计好实验电路图后已经连好了部分导线，如图甲，请用笔画线代替导线将实物图连线补充完整。
(3)多次测量，描绘出I2-(I1-I2)图像如图乙所示，其中I1为电流表A1的读数，I2为电流表A2的读数。由图线可知，灯泡两端电压为0.84 V和2.52 V时灯泡电阻阻值之比为 。 
(1)为了得到小灯泡完整的伏安特性曲线，小灯泡两端的电压应从0开始，因此滑动变阻器应采用分压接法，而为了方便调节应选阻值较小的滑动变阻器R3；所给仪器中缺少电压表，因此需要用已知内阻的小量程电流表串联定值电阻进行电压表的改装，而电源电压为4.5 V，因此所改装的电压表的量程要与电源电压相近，则电流表A2应与定值电阻R2串联改装成电压表，改装后的量程为U=0.1×(40+2) V=4.2 V，能保证测量的精度。
(2)滑动变阻器为分压式接法，而分压式接法为“一上两下”，另电流表A1应选择外接，使改装后的电压表分流，用电流表A1的示数与电流表A2的示数做差可得到通过小灯泡的电流，且这样所测通过小灯泡的电流无误差，电路连接图如图所示。
把握高考微点，实现素能提升完成——专题提升练19