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1、2022年高三物理第二輪復(fù)習(xí) 實驗第1講基本儀器的使用 新人教版 具體分類 考綱要求 基本儀器 刻度尺，游標(biāo)卡尺，螺旋測微器，測量頭（光學(xué)）秒表，打點記時器，電流表，電壓表，靈敏電流表，示波器，多用電表，滑動變阻器，電阻箱 力學(xué)實驗 實驗一：研究勻變速直線運(yùn)動 實驗二：探究彈簧彈力和彈簧伸長的關(guān)系 實驗三：驗證力的平行四邊形定則 實驗四：驗證牛頓運(yùn)動定律 實驗五：探究動能定理 實驗六：驗證機(jī)械能守恒定律 電學(xué)實驗 實驗七：測定金屬的電阻率 實驗八：描繪小電珠的伏安特性曲線 實驗九：測定電源電動勢和內(nèi)阻 實驗十：練習(xí)使用多用電表 實驗十一：傳感器的使用 第1講

2、 基本儀器的使用 【實驗專題歸納】 基本儀器 長度測量儀器：刻度尺，游標(biāo)卡尺，螺旋測微器 質(zhì)量測量儀器：天平 時間測量儀器：秒表，打點計時器 力測量儀器：彈簧秤 溫度測量儀器：溫度計 電學(xué)量測量儀器：電流表，電壓表，靈敏電流表，示波器，多用電表 電學(xué)控制元件：滑動變阻器，電阻箱 一、基本儀器的分類 二、高考易錯問題剖析及應(yīng)試策略 【高考真題探究】 1.（xx·安徽理綜·T 21）（18分） Ⅰ．（1）在測定金屬的電阻率實驗中，用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖1所示，讀數(shù)為__________________m

3、m。 （2）在用單擺測定重力加速度實驗中，用游標(biāo)為20分度的卡尺測量擺球的直徑，示數(shù)如圖2所示，讀數(shù)為__________________cm。 【命題立意】本題主要考查考生對游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的的正確使用。要求考生掌握兩種儀器的讀數(shù)規(guī)則，同時會對讀出的結(jié)果進(jìn)行驗證。 【思路點撥】解答本題時可按以下思路分析： 利用精確度檢驗結(jié)果 確定精確度 讀數(shù)規(guī)則 【規(guī)范解答】（1）可以從圖1中看出，從螺旋測微器的固定刻度尺上讀出的讀數(shù)為0.5 mm，由可動刻度讀出小數(shù)部分為11.7×0.01 mm=0.117 mm，因此物體厚度

4、為0.5 mm+0.117mm=0.617 mm；（2）從圖2可以看出，主尺讀數(shù)為0.6 cm，游標(biāo)尺的第15條刻度線和主尺上的一條刻度線重合，則此時讀數(shù)為0.6cm+×15 mm=0.675 cm。 【答案】 (1)0.617 (2)0.675 【類題拓展】 三招防止讀數(shù)時出錯 （1）遵循讀數(shù)規(guī)則。游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則：整毫米數(shù)由主尺讀出，游標(biāo)尺的第幾刻度線與主尺上的某一刻度線重合，毫米以下的讀數(shù)就是n分之幾，n是游標(biāo)卡尺上的分度數(shù)，若題中游標(biāo)卡尺是10分度的，那就是10分之幾；若題中游標(biāo)卡尺是20分度的，那就是20分之幾；若題中游標(biāo)卡尺是50分度的，那就是50分之幾。 螺

5、旋測微器的讀數(shù)規(guī)則：在固定刻度尺上讀取大于0.5毫米的數(shù)l1（小于0.5毫米的數(shù)是記作l1=0），在可動刻度尺上讀取大于0.01毫米小于0.5毫米的數(shù)l2，再根據(jù)固定刻度尺上的中線處于兩個最小刻度之間的位置，估讀一個數(shù)l3。如果固定刻度尺上的中線正對某一可動刻度，千分位讀“0”?？傋x數(shù)l=l1+l2+l3。 （2）用精確度來對結(jié)果驗證 對于游標(biāo)卡尺：首先把不是以毫米作單位的一律化成以毫米作單位，則小數(shù)點后面位數(shù)與游標(biāo)卡尺的精確度相同。如果小數(shù)點后面位數(shù)與精確度不同，即出錯。 對于螺旋測微器：首先把不是以毫米作單位的一律化成以毫米作單位，則小數(shù)點后面要有三位有效數(shù)字，特別是最后一位估讀數(shù)字

6、是零時，也不能省略。如果多于或少于三位，即出錯。 （3）一定注意在做填空題時，題目給定的單位若不是毫米時，務(wù)必要把毫米化成題目中要求的單位。 2.（xx·天津理綜·T9（3））要測量電壓表V1的內(nèi)阻RV，其量程為2V，內(nèi)阻約2KΩ。實驗室提供的器材有： 電流表A，量程0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω； 電壓表V2，量程5V，內(nèi)阻約5KΩ； 定值電阻R1，阻值30Ω； 定值電阻R2，阻值為3KΩ； 滑動變阻器R3，最大阻值100Ω，額定電流1.5A； 電源E，電動勢6V，內(nèi)阻約0.5Ω； 開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干。 有人擬將待測電壓表V1 和電流表A串聯(lián)接入電壓合適的測量電路中，測出V

7、1 的電壓和電流，再計算出RV。該方案實際上不可行，其最主要的原因是 請從上述器材中選擇必要的器材，設(shè)計一個測量電壓表V1內(nèi)阻RV的實驗電路。要求測量盡量準(zhǔn)確，實驗必須在同一電路中，且在不增減元件的條件下完成。試畫出符合要求的實驗電路圖（圖中電源與開關(guān)已連接好），并標(biāo)出所選元件的相應(yīng)字母代號 由上問寫出V1內(nèi)阻RV的表達(dá)方式，說明式中各測量量的物理意義。 【命題立意】本題考查的電阻的測量一直是高考的熱點，本題考查的測電阻的方法，體現(xiàn)了高考的靈活性。 【思路點撥】解答本題時注意以下突破點：電流表示數(shù)太小時誤差太大，故不能使用；設(shè)計電路的關(guān)鍵是應(yīng)用電路的串并聯(lián)

8、特點求的待測電壓表中的電流。 【規(guī)范解答】 ①當(dāng)待測電壓表V1 兩端的電壓達(dá)到2V時，其中的電流約為,電流太小，電流表A幾乎沒有示數(shù)，所以不能這樣連接的原因為：電流表A不能準(zhǔn)確測量出流過電壓表V1的電流。 ②因為電流表量程太大，所以不能直接用?？梢杂枚ㄖ惦娮柚械碾娏魅ヌ娲?，可以將定值電阻與電壓表串聯(lián)，間接得到電流，所選電阻要與電壓表的內(nèi)阻差不多大，故選定值電阻R2，用電壓表V2測V1和R2的串聯(lián)電壓，有兩個電壓表的示數(shù)之差得到定值電阻兩端的電壓；為了要測得多組數(shù)據(jù)，滑動變阻器要用分壓接法，故電路設(shè)計為如圖所示。 ③R2兩端的電壓為：, R2中的電流也就是電壓表V1中的電流為：,

9、 所以電壓表V1的內(nèi)阻為： , 其中表示的電壓;表示V2的示數(shù)即和串聯(lián)的總電壓 【答案】 ①電流表A不能準(zhǔn)確測量出流過電壓表V1的電流 ②測量電壓表V1內(nèi)阻的實驗電路如圖所示 ③ 表示的電壓 ；表示和串聯(lián)的總電壓 【類題拓展】 巧改條件后的電路設(shè)計 若把題目中電壓表V2的內(nèi)阻約5KΩ；改為電壓表V2的內(nèi)阻為5KΩ，雖然只有一字之差，電路就可以有另外的設(shè)計方案，電路如下 兩個電壓表的內(nèi)阻之比等于電壓之比，所以 3.（xx·廣東物理卷·T34（2））某同學(xué)利用電壓表和電阻箱測定干電池的電動勢和內(nèi)阻，使用的器

10、材還包括定值電阻（=5）一個，開關(guān)兩個，導(dǎo)線若干，實驗原理圖如圖14(a). ①在圖14（b）的實物圖中，已正確連接了部分電路，請完成余下電路的連接。 ②請完成下列主要實驗步驟； A． 檢查并調(diào)節(jié)電壓表指針指零；調(diào)節(jié)電阻箱，示數(shù)如圖14（c）所示，讀得電阻值是____________; B． 將開關(guān)閉合，開關(guān)斷開，電壓表的示數(shù)是1.49V； C． 將開關(guān) _______,電壓表的示數(shù)是1.16V；斷開開關(guān) 。 ③使用測得的數(shù)據(jù)，計算出干電池的內(nèi)阻是_______（計算結(jié)果保留二位有效數(shù)字）。 ④由于所有電壓表不是理想電壓表，所以測得的電動勢比實際值偏_________(填“大”或

11、“小”)。 【命題立意】本題主要考查閉合電路歐姆定律、電阻箱的讀數(shù)、電路的連接、誤差分析。 【思路點撥】解答本題時可按以下思路分析： 按所給的電路圖連線。注意：按圖施工。 利用閉合電路歐姆定律及電路的連接關(guān)系列式求解。 【規(guī)范解答】①如圖所示 ②讀出：20Ω；閉合S2后電阻箱才工作 ③ S1閉合、S2斷開時：RV很大，可得： （1） S1、S2都閉合時： （2） 代入數(shù)據(jù)得： 故 ④忽略電壓表電阻的影響，有 （3） 考慮電壓表電阻的影響，設(shè)電壓表的電阻為：RV則（

12、1）（2）兩式變?yōu)椋? 兩式相減并整理得： （4） （3）/（4）得： (U1>U2) r測

13、動勢1.5Ｖ）　　　　　　　 Ｂ．電源（電動勢6Ｖ） Ｃ．電阻箱（0～999.9）　　　　　　?。模瑒幼冏杵鳎?～500） Ｅ．電位器（一種可變電阻，與滑動變阻器相當(dāng)）（0～5.1） Ｆ．電位器（0～51） ②該同學(xué)在開關(guān)斷開情況下，檢查電路連接無誤后，將Ｒ２的阻值調(diào)至最大。后續(xù)的實驗操作步驟依次是______________，______________，______________，______________，最后記錄Ｒ1的阻值并整理好器材。（請按合理的實驗順序，選填下列步驟前的字母） Ａ．閉合Ｓ１ Ｂ．閉合Ｓ２ Ｃ．調(diào)節(jié)Ｒ２的阻值，使電流計指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度 Ｄ

14、．調(diào)節(jié)Ｒ２的阻值，使電流計指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半 Ｅ．調(diào)節(jié)Ｒ１的阻值，使電流計指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半 Ｆ．調(diào)節(jié)Ｒ１的阻值，使電流計指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度 ③如果所得的Ｒ１的阻值為300.0，則圖１中被測電流計的內(nèi)阻rg的測量值為______________，該測量值__________實際值（選填“略大于”、“略小于”或“等于”）。 ④給電流計__________聯(lián)（選填“串”或“并”）一個阻值為__________的電阻，就可以將該電流計改裝為量程４Ｖ的電壓表。 （２）乙同學(xué)要將另一個電流計改裝成直流電壓表，但他僅借到一塊標(biāo)準(zhǔn)電壓表、一個電池組Ｅ、一個滑動變阻器和幾個待用的阻值準(zhǔn)確的定值

15、電阻。 ①該同學(xué)從上述具體條件出發(fā)，先將待改裝的表直接與電壓表校準(zhǔn)。請你畫完圖２方框中的校準(zhǔn)電路圖。 ② 實驗中，當(dāng)定值電阻Ｒ選用17.0時，調(diào)整滑動變阻器的阻值，電壓表的示數(shù)是4.0Ｖ時，表的指針恰好指到滿量程的五分之二；當(dāng)Ｒ選用7.0時，調(diào)整的阻值，電壓表的示數(shù)是2.0Ｖ時，表的指針又指到滿量程的五分之二。由此可以判定，表的內(nèi)阻rg是_______，滿偏電流是_______ｍＡ。若要將表改裝為量程是15Ｖ的電壓表，應(yīng)配備一個_______的電阻。 【命題立意】本題考查了半偏法測電阻、電流表改裝成電壓表及校準(zhǔn)、器材的選取、實驗步驟、誤差分析、電路圖的設(shè)計等知識點，綜合考查了考生的實

16、驗探究能力、推理能力、理解能力等。 【思路點撥】根據(jù)半偏法測電阻原理及題意選擇器材，注意實驗步驟、理解誤差來源、注重電壓表的改裝及校準(zhǔn)、畫好電路圖。 【規(guī)范解答】（１）①若選用電動勢1.5Ｖ的電源，則， 而Ｒ0≈１，則；若選用電動勢6Ｖ的電源，則， 則，所以電阻器Ｒ2只能選擇Ｆ；電阻器Ｒ1是要讀數(shù)的，因此必須選用電阻箱，所以電阻器 Ｒ1應(yīng)選用Ｃ；表頭滿偏時電路中總電阻越大，實驗誤差越小，所以電源Ｅ應(yīng)選用B。 ②檢查電路連接無誤后，將Ｒ２的阻值調(diào)至最大。后續(xù)的實驗操作步驟是：第一步閉合Ｓ２；第二步調(diào)節(jié) Ｒ２的阻值，使電流計指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度；第三步閉合Ｓ１；第四步調(diào)節(jié)Ｒ１的阻值，

17、使電流計指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半；最后記錄Ｒ1的阻值并整理好器材。 ③Ｒ1的阻值等于電流計的內(nèi)電阻rg，因Ｒ１的阻值為300.0，所以被測電流計的內(nèi)阻rg的測量值為300.0；當(dāng)把Ｒ1與電流表并聯(lián)后，即使Ｒ2比Ｒ1大很多，整個電路中的電阻也總要下降一點，從而干路中的電流比原來多少也增大一點。當(dāng)流過電流計的電流調(diào)到是原來的一半時，流過Ｒ1的電流就比流過電流計的電流要多一點，但電流計與Ｒ1兩端的電壓是相同的，因此可以判定Ｒ1的阻值比電流計的內(nèi)阻要小一點，故測得的電流計的內(nèi)阻測量值略小于實際值。 ④要想將該電流計改裝為量程４Ｖ的電壓表，必須串聯(lián)一個電阻，改裝的電壓表的內(nèi)阻為，則串聯(lián)的電阻阻值為

18、（２）將改裝的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表校準(zhǔn)，要將兩者并聯(lián)并要求電壓從零到滿偏變化，所以滑動變阻器采用分壓接法，校準(zhǔn)電路圖如圖所示。 【答案】（1）①B C F ②B C A E ③300 略小于 ④串 19.7 （2）①如圖所示 ②3.0 0.50 27.0 【備課資源】 1.如圖7-1-5所示，甲圖中螺旋測微器的讀數(shù)為______mm,乙圖中游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為______cm. 【解析】螺旋測微器讀數(shù)=10.5 mm+0.01×0.1 mm=10.501 mm，游標(biāo)卡尺的讀數(shù)=101 mm+0.0

19、5 mm×11=101.55 mm=10.155 cm. 答案:10.501 10.155 2.當(dāng)使用多用電表測量物理量時，多用電表表盤示數(shù)如圖7-1-6所示.若此時選擇開關(guān)對準(zhǔn)直流50 V電壓擋，則被測電壓為________V；若此時選擇開關(guān)對準(zhǔn)×10 Ω擋，則被測電阻的阻值為______Ω. 【解析】對直流50 V電壓擋，讀第二行“0～50”一排，最小分度1 V，估讀到0.1 V即可，故讀數(shù)為21.0 V.對準(zhǔn)×10 Ω擋，讀第一行，讀數(shù)為40×10 Ω=400 Ω. 答案:21.0 400 3.(xx·全國高考Ⅱ)某同學(xué)利用多用電表測量二極管的反向電阻.完成下列測量

20、步驟： (1)檢查多用電表的機(jī)械零點. (2)將紅、黑表筆分別插入正、負(fù)表筆插孔，將選擇開關(guān)撥至電阻測量擋適當(dāng)?shù)牧砍烫? (3)將紅、黑表筆_______，進(jìn)行歐姆調(diào)零. (4)測反向電阻時，將______表筆接二極管正極，將______表筆接二極管負(fù)極，讀出電表示數(shù). (5)為了得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果，應(yīng)讓電表指針盡量指向表盤________(選填“左側(cè)”、“右側(cè)”或“中央”)；否則，在可能的條件下，應(yīng)重新選擇量程，并重復(fù)步驟(3)、(4). (6)測量完成后，將選擇開關(guān)撥向_______位置. 【解析】本題考查多用電表的使用.首先要機(jī)械調(diào)零.在選擇量程后還要進(jìn)行歐姆調(diào)零而且每一次

21、換量程都要重復(fù)這樣的過程.將紅、黑表筆短接，即為歐姆調(diào)零.測量二極管的反向電阻時應(yīng)將紅筆接二極管的正極，黑筆接負(fù)極.歐姆表盤的刻度線分布不均勻，在中央的刻度線比較均勻，所以盡量讓指針指向表盤的中央.測量完成后應(yīng)將開關(guān)打到OFF擋. 答案:(3)短接 (4)紅 黑 (5)中央 (6)OFF擋 4.(xx·安徽高考)用如圖7-1-7所示電路，測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻.電池的內(nèi)阻較小，為了防止在調(diào)節(jié)滑動變阻器時造成短路，電路中用一個定值電阻R0起保護(hù)作用.除電池、開關(guān)和導(dǎo)線外，可供使用的實驗器材還有： (a)電流表(量程0.6 A、3 A)； (b)電壓表(量程3 V、15

22、 V)； (c)定值電阻(阻值1 Ω、額定功率5 W)； (d)定值電阻(阻值10 Ω、額定功率10 W)； (e)滑動變阻器(阻值范圍0～10 Ω、額定電流2 A)； (f)滑動變阻器(阻值范圍0～100 Ω、額定電流1 A). 那么 (1)要正確完成實驗，電壓表的量程應(yīng)選擇_____V，電流表的量程應(yīng)選擇_____A；R0應(yīng)選擇_____Ω的定值電阻，R應(yīng)選擇阻值范圍是_____Ω的滑動變阻器. (2)引起該實驗系統(tǒng)誤差的主要原因是________. 【解析】由于電源是一節(jié)干電池(1.5 V)，所以選量程為3 V的電壓表；估算電流時，考慮到干電池的內(nèi)阻一般為幾歐左右，加上保

23、護(hù)電阻，最大電流在0.5 A左右，所以選量程為0.6 A的電流表；由于電池內(nèi)阻很小，所以保護(hù)電阻不宜太大，否則會使得電流表、電壓表取值范圍小，造成的誤差較大；滑動變阻器的最大阻值一般比電池內(nèi)阻大幾倍就可以，取0～10 Ω能很好地控制電路中的電流和電壓，若取0～100 Ω會出現(xiàn)開始幾乎不變最后突然變化的現(xiàn)象.關(guān)于系統(tǒng)誤差一般是由測量工具和測量方法造成的，一般具有傾向性，總是偏大或者偏小.本實驗中由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比實際值小. 答案:(1)3 0.6 10～10 (2)由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比電池實際輸出電流小 5.某興趣小組為了測量一待測電阻Rx

24、的阻值，準(zhǔn)備先用多用電表粗測出它的阻值，然后再用伏安法精確地測量，實驗室里準(zhǔn)備了以下器材： A.多用電表 B.電壓表V1，量程6 V，內(nèi)阻約10 kΩ C.電壓表V2，量程15 V，內(nèi)阻約20 kΩ D.電流表A1，量程0.6 A,內(nèi)阻約0.2 Ω E.電流表A2，量程3 A，內(nèi)阻約0.02 Ω F.電源：電動勢E=6 V G.滑動變阻器R1，最大阻值10 Ω，最大電流為2 A H.滑動變阻器R2，最大阻值50 Ω，最大電流為0.2 A I.導(dǎo)線、電鍵若干 (1)在用多用電表粗測電阻時，該興趣小組首先選用“×10”歐姆擋，其阻值如圖7-1-8甲中指針?biāo)?，為了減小多用電

25、表的讀數(shù)誤差，多用電表的選擇開關(guān)應(yīng)換用________歐姆擋； (2)按正確的操作程序再一次用多用電表測量該待測電阻的阻值時，其阻值如圖乙中指針?biāo)?，則Rx的阻值大約是_________Ω; (3)在用伏安法測量該電阻的阻值時，要求待測電阻的電壓從0開始可以連續(xù)調(diào)節(jié)，則在上述器材中應(yīng)選擇的器材是_______.(填器材前面的字母代號) (4)在虛線框內(nèi)畫出用伏安法測量該電阻的阻值時的實驗電路圖. 【解析】(1)對題圖甲“×10”擋時，歐姆示數(shù)較小，為減小讀數(shù)誤差，應(yīng)使指針向左偏轉(zhuǎn).歐姆示數(shù)變大，故選擇開關(guān)應(yīng)換用“×1”歐姆擋. (2)Rx=9×1 Ω=9 Ω. (3)大約9 Ω的待

26、測電阻，使用電動勢為6 V的電池.電阻兩端的電壓小于6 V，故電壓表用V1，電流表用A1.因題目要求待測電阻的電壓從0開始變化，故滑動變阻器選R1，且用分壓式接法. (4) 答案:(1)×1 (2)9 (3)BDFGI (4)見解析圖 6.(xx·天津高考)圖7-1-9所示為一簡單歐姆表原理示意圖，其中電流表的滿偏電流Ig=300 μA,內(nèi)阻Rg=100 Ω，可變電阻R的最大阻值為10 kΩ,電池的電動勢E=1.5 V，內(nèi)阻r=0.5 Ω.圖中與接線柱A相連的表筆顏色應(yīng)是_______色.按正確使用方法測量電阻Rx的阻值時，指針指在刻度盤的正中央，則Rx=______kΩ.若該歐姆表使用一段時間后，電池電動勢變小、內(nèi)阻變大，但此表仍能調(diào)零，按正確使用方法再測上述Rx，其測量結(jié)果與原結(jié)果相比將_______(選填“變大”、“變小”或“不變”).