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0.02mm
(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与主尺上某一刻线对齐的游标的格数,则记录结果表示为(x+K×
精确度)mm。
需要注意的是,不管是哪种卡尺,K值均不需要向后估读一位。
2.螺旋测微器
如图,S为固定刻度,H为可动刻度。
可动刻度H上的刻度为50等份,则螺旋测微器的精确度为0.01mm。
(3)读数
①测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出,不足半毫米部分由可动刻度读出。
②测量值(mm)=固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)+可动刻度数(估读一位)×
0.01(mm)
③如图所示,固定刻度示数为2.0mm,不足半毫米,而从可动刻度上读的示数为15.0,最后的读数为:
2.0mm+15.0×
0.01mm=2.150mm。
3.电压表、电流表的使用及读数
量程选择
使用事项
电表估读
选择合适量程:
使得测量时指针偏转角度要尽可能大,一般要求超过量程的
,但又不能超过量程
(1)使用前应先进行零点调整(机械调零)
(2)红表笔插“+”插孔,黑表笔插“-”插孔
(3)红表笔接电势高处,黑表笔接电势低处,即电流从红表笔进表,从黑表笔出表
(1)最小分度是“1、0.1、0.01、…”时,估读到最小分度的
(即估读到最小分度的下一位)
(2)最小分度是“2、0.2、0.02、…”时,估读到最小分度的
(即估读到最小分度的本位)
(3)最小分度是“5、0.5、0.05、…”时,估读到最小分度的
典例:
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9mm长10等分、19mm长20等分、49mm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。
(3)①如图甲所示的电表使用0~0.6A量程时,对应刻度盘上每一小格代表________A,图中表针示数为________A;
当使用0~3A量程时,对应刻度盘中每一小格代表________A,图中表针示数为________A。
②如图乙所示的电表使用较小量程时,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。
(4)旋钮式电阻箱如图所示,电流从接线柱A流入,从B流出,则接入电路的电阻为________Ω,今欲将接入电路的电阻改为2087Ω,最简单的操作方法是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
若用两个这样的电阻箱,即可得到的电阻值范围为________。
热点二 电流表在电路中的内、外接法
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。
例2、在测量金属丝电阻率的实验中,可供选用的器材
如下:
待测金属丝:
Rx(阻值约4Ω,额定电流约0.5A);
电压表:
(量程0~3V,内阻约3kΩ);
电流表:
(量程0~0.6A,内阻约0.2Ω);
(量程0~3A,内阻约0.05Ω);
电源:
E1(电动势3V,内阻不计);
E2(电动势12V,内阻不计);
滑动变阻器:
R(最大阻值约20Ω);
螺旋测微器;
毫米刻度尺;
开关S;
导线。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图所示,读数为________mm.
(2)若滑动变阻器采用限流接法,为使测量尽量精确,电流表应选________,电源应选________,在虚线框内完成电路原理图。
(均填器材代号)
热点三 滑动变阻器的两种接法及其选择
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、电阻的允许电流。
例3、某研究性学习小组为了制作一种传感器,需要选用一电器元件。
如图所示为该电器元件的伏安特性曲线,有同学对其提出质疑,先需进一步验证该伏安特性曲线,实验室备有下列器材:
器材(代号)
规格
电流表(A1)
量程0~50mA,内阻约为50Ω
电流表(A2)
量程0~200mA,内阻约为10Ω
电压表(V1)
量程0~3V,内阻约为10kΩ
电压表(V2)
量程0~15V,内阻约为25kΩ
滑动变阻器(R1)
阻值范围0~15Ω,允许最大电流1A
滑动变阻器(R2)
阻值范围0~1kΩ,允许最大电流100mA
直流电源(E)
输出电压6V,电阻不计
电键(S)、导线若干
(1)为提高实验结果的准确程度,电流表应选用________;
电压表应选用________;
滑动变阻器应选用________。
(以上均填器材代号)
(2)为达到上述目的,请在虚线框内画出正确的实验电路原理图,并标明所用器材的代号。
测定金属的电阻率
例4、某同学为了测量电流表
内阻的精确值,提供如下器材:
电流表
(量程300mA,内阻约为5Ω)
(量程600mA,内阻约为1Ω)
电压表
(量程15V,内阻约为3kΩ)
滑动变阻器R1(0~10Ω,额定电流为1A)
滑动变阻器R2(0~250Ω,额定电流为0.01A)
电源E(电动势3V,内阻较小)
定值电阻R0(5Ω)
导线、开关若干
(1)要求待测电流表
的示数从零开始变化,且多测几组数据,尽可能减小误差。
以上给定的器材中滑动变阻器应选________。
请画出测量用的电路原理图,并在图中标出所选仪器的代号。
(2)若选测量数据中的一组来计算电源流
的内阻r1,则r1的表达式为r1=________。
(3)上式中各符号的物理意义是
描绘小电珠的伏安特性曲线
例5、甲同学要描绘一个标有“3.6V 1.2W”的小灯泡的伏安特性曲线,除了导线和开关外,还有下列器材可供选择:
电压表V(量程为5V,内阻约为5kΩ)
直流电源E(电动势为4.5V,内阻不计)
电流表A1(量程为350mA,内阻约为1Ω)
电流表A2(量程150mA,内阻约为2Ω)
滑动变阻器R1(阻值为0~200Ω)
滑动变阻器R2(阻值为0~10Ω)
(1)实验中电流表应选________,滑动变阻器应选________;
(填写器材代号)以下的四个电路中应选用________进物实验。
(2)根据所选电路图,请在图1中用笔画线代替导线,把实验器材连接成完整的实验电路。
图图1图2图3
(3)实验中得到了8组数据,该同学通过描点连线得到了小灯泡的伏安特性曲线,如图2所示。
将同种规格的两个这样的小灯泡并联后再与R=10Ω的定值电阻串联,接在电动势为8V、内阻不计的电源上,如图3所示。
则闭合开关S后,电流表的示数为________A,两个小灯泡的总功率为________W。
例6、用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx。
已知电池的电动势约6V,电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧。
可选用的实验器材有:
电流表A1(量程0~30mA);
电流表A2(量程0~100mA);
电压表V(量程0~6V);
滑动变阻器R1(阻值0~5Ω);
滑动变阻器R2(阻值0~300Ω);
开关S一个,导线若干条。
某同学的实验过程如下:
Ⅰ.设计如图1所示的电路图,正确连接电路。
Ⅱ.将R的阻值调到最大,闭合开关,逐次调小R的阻值,测出多组U和I的值,并记录。
以U为纵轴,I为横轴,得到如图2所示的图线。
Ⅲ.断开开关,将Rx改接在B、C之间,A与B直接相连,其他部分保持不变。
重复Ⅱ的步骤,得到另一条U-I图线,图线与横轴I的交点坐标为(I0,0),与纵轴U的交点坐标为(0,U0)。
回答下列问题:
(1)电流表应选用________,滑动变阻器应选用________;
(2)由图2的图线,得电源内阻r=________Ω;
(3)用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx=________,代入数值可得Rx;
(4)若电表为理想电表,Rx接在B、C之间与接在A、B之间,滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置,两种情况相比,电流表示数变化范围________,电压表示数变化范围________。
(选填“相同”或“不同”)
例1、答案:
(1)17.7 23.85 3.18
(2)2.150 (3)①0.02 0.44 0.1 2.20 ②0.1 1.70 0.5 8.5 (4)1987 将“×
1k”旋钮调到2,再将“×
100”旋钮调到0 0~19998Ω
例2、答案:
(1)1.773(1.771~1.775均正确)
(2)
E1 电路原理图如上
例3、答案:
(1)A2 V1 R1
(2)如图所示
例4、答案:
(1)R1 电路原理图见解析
(2)
R0
例5、答案:
(1)A1 R2 A
(2)连接成完整的实验电路如图甲所示 (3)0.3 1.26
例6、答案:
(1)A2 R2
(2)25 (3)
-r (4)相同 不同
课后习题
1.(10分)(全国卷2016甲)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,当要求热敏电阻的温度达到或超过60°
C时,系统报警。
提供的器材有:
热敏电阻,报警器(内阻很小,流过的电流超过IC时就会报警),电阻箱(最大阻值为999.9Ω),直流电源(输出电压为U,内阻不计),滑动变阻器R1(最大阻值为1000Ω),滑动变阻器R2(最大阻值为2000Ω),单刀双掷开关一个,导线若干。
在室温下对系统进行调节,已知U约为18V,IC约为10mA;
流过报警器的电流超过20mA时,报警器可能损坏;
该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,在60°
C时阻值为650.0Ω。
(1)在答题卡上完成待调节的报警系统原理电路图的连线。
(2)在电路中应选用滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)。
(3)按照下列步骤调节此报警系统:
①电路接通前,需将电阻箱调到一定的阻值,根据实验要求,
这一阻值为______Ω;
滑动变阻器的滑片应置于______(填“a
”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是______。
②将开关向______(填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻
器的滑片,直至______。
(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用。
2.(全国2016乙卷)(9分)某同学利用图所示电路测量量程为2.5V的电压表
的内阻(内阻为数千欧姆),可供选择的器材有:
电阻箱R(最大阻值
),滑动变阻器
(最大阻值
),直流电源E(电动势3V),开关1个,导线若干。
实验步骤如下:
①按电路原理图连接线路;
②将电阻箱阻值调节为0,将滑动变阻器的滑片移到与图中最左端所对应的位置,闭合开关S;
③调节滑动变阻器,使电压表满偏
④保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表的示数为2.00V,记下电阻箱的阻值。
实验中应选择滑动变阻器(填“
”或“
”).
根据所示电路将右图中实物图连线。
实验步骤④中记录的电阻箱阻值为
,若认为调节电阻箱时滑动
变阻器上的分压不变,计算可得电压表的内阻为
(结果保留到个位)。
如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的,可推断该表头的满刻度
电流为(填正确答案标号)。
A.
B.
C.
D.
3.[2016·
全国卷Ⅲ]某同学用图1中所给器材进行与安培力有关的实验.两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行,足够大的电磁铁(未画出)的N极位于两导轨的正上方,S极位于两导轨的正下方,一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直.
(1)在图中画出连线,完成实验电路.要求滑动变阻器以限流方式接入电路,且在开关闭合后,金属棒沿箭头所示的方向移动.
(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度,有人提出以下建议:
A.适当增加两导轨间的距离
B.换一根更长的金属棒
C.适当增大金属棒中的电流
其中正确的是________(填入正确选项前的标号).
4.(10分全国卷2017甲)
某同学研究小灯泡的伏安特性,所使用的器材有:
小灯泡L(额定电压3.8V,额定电流0.32A);
(量程3V,内阻3kΩ);
(量程0.5A,内阻0.5Ω);
固定电阻R0(阻值1000Ω);
滑动变阻器R(阻值0~9.0Ω);
电源E(电动势5V,内阻不计);
导线若干。
(1)实验要求能够实现在0~3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量,画出实验电路原理图。
(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示。
由实验曲线可知,随着电流的增加小灯泡的电阻_________(填“增大”“不变”或“减小”),灯丝的电阻率__________(填“增大”“不变”或“减小”)。
(3)用另一电源E0(电动势4V,内阻1.00Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路,调节滑动变阻器R的阻值,可以改变小灯泡的实际功率。
闭合开关S,在R的变化范围内,小灯泡的最小功率为____________W,最大功率为___________W。
(结果均保留2位小数)
5.(2017全国卷乙)某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为100μA,内阻大约为2500Ω)的内阻.可使用的器材有:
两个滑动变阻器R1,R2(其中一个阻值为20Ω,另一个阻值为2000Ω);
电阻箱Rz(最大阻值为99999.9Ω);
电源E(电动势约为1.5V);
单刀双掷开关S1和S2.C、D分别为两个滑动变阻器的滑片.
(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线.
(2)完成下列填空:
①R1的阻值为 Ω(填“20”或“2000”)
②为了保护微安表,开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中的滑动变阻器的 端(填“左”或“右”)对应的位置;
将R2的滑片D置于中间位置附近.
③将电阻箱Rz的阻值置于2500.0Ω,接通S1.将R1的滑片置于适当位置,再反复调节R2的滑片D的位置、最终使得接通S2前后,微安表的示数保持不变,这说明S2接通前B与D所在位置的电势 (填“相等”或“不相等”)
④将电阻箱Rz和微安表位置对调,其他条件保持不变,发现将Rz的阻值置于2601.0Ω时,在接通S2前后,微安表的示数也保持不变.待微安表的内阻为 Ω(结果保留到个位).
(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议:
.
6.(2017全国卷丙9分)图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。
图中E是电池;
R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻;
表头
的满偏电流为250μA,内阻为480Ω。
虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别于两表笔相连。
该多用电表有5个挡位,5个挡位为:
直流电压1V挡和5V挡,直流电流1mA挡和2.5mA挡,欧姆×
100Ω挡。
(1)图(a)中的A端与___________(填“红”或“黑”)色表笔相连接。
(2)关于R6的使用,下列说法正确的是__________________(填正确答案标号)。
A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
(3)根据题给条件可得R1+R2=________Ω,R4=_____________Ω。
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。
若此时B端是与“1”连接的,则多用电表读数为_____________;
若此时B端是与“3”连接的,则读数为_____________;
若此时B端是与“5”连接的,则读数为____________。
(结果均保留3为有效数字)
2、【答案】
如图
2520
D
3、[答案]
(1)连线如图所示
(2)AC
4、
(1)如右图
(2)增大增大
(3)0.391.17
5、故答案为:
(1)图见解析;
(2)①20;
②左;
③相等;
④2550;
(3)调节R1上的分压,尽可能使微安表接近满量程.
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- 电路 问题