人教高考物理一轮复习 第9章 专题强化16 电学实验基础.docx

专题强化十六　电学实验基础
目标要求　1.会分析电学实验的误差，学会通过改进电路减少系统误差.2.掌握常用仪器的读数.3.理解电表改装的原理.4.会连接实验器材．
题型一　电学实验误差分析
1．系统误差
(1)伏安法测电阻误差来源：通过电阻的电流不准确，电阻两端的电压不准确．
(2)测电源电动势和内阻误差来源：路端电压测量不准确、干路电流测量不准确．
(3)减小系统误差
①题目中给出的电阻阻值大约值，选用合适的实验器材，采用误差小的实验方案(如电流表的内、外接法)．
②消除系统误差
题目给定的条件充分(电阻阻值已知)，合理设计电路可消除系统误差．
2．偶然误差
(1)电压表、电流表、多用电表、毫米刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器等读数误差；
(2)描点、计算等对数据处理造成的误差．
(3)通过多次测量取平均值或图象法可以减小偶然误差．
例1　在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx的阻值约为200 Ω，电压表V的内阻约为2 kΩ，电流表A的内阻约为10 Ω，测量电路中电流表的连接方式如图1甲或乙所示，结果由公式Rx＝计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数．若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则 (选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1 (选填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2 (选填“大于”“等于”或“小于”)真实值．
图1
答案　Rx1　大于　小于
解析　＝＝10，＝＝20，故＜，应该采用电流表内接法，即题图甲接法．由“大内偏大，小外偏小”的结论可知，电流表内接时测量值Rx1大于真实值，外接时测量值Rx2小于真实值．
例2　某同学用伏安法测一个阻值约为10 Ω的电阻，所选器材为电压表V(量程为3 V，内阻约为1 kΩ)、电流表A(量程为300 mA，内阻为1 Ω)，该同学应选用电流表的 (填“内接法”或“外接法”)．
答案　内接法
解析　在用伏安法测电阻时，若无法确定电流表和电压表的内阻对测量结果的影响，一般小电阻用电流表外接法，大电阻用电流表内接法，以减小系统误差，但对于已知电表内阻的情况，可以在计算过程中直接排除电表内阻的影响．本题中选用内接法时，所得电压与电流的比值为待测电阻与电流表的内阻之和，通过计算可以得到待测电阻的真实值，不存在系统误差，即R＝－RA.
1．用内阻为3 000 Ω的电压表和内阻为10 Ω的电流表测电阻，在图2甲、乙两种情况下，电压表的示数都是60 V，电流表的示数都是0.2 A，则R1的测量值为 Ω，真实值是 Ω，R2的测量值为 Ω，真实值是 Ω.
图2
答案　300　290　300　333.3
解析　题图甲：电阻R1的测量值R1测＝＝300 Ω，真实值R1真＝R1测－RA＝290 Ω；题图乙：电阻R2的测量值R2测＝＝300 Ω，真实值R2真＝≈333.3 Ω.
题型二　常用仪器的读数
一、螺旋测微器
1．构造：如图3所示，B为固定刻度，E为可动刻度．
图3
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位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺．
3．读数：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)．
如图4所示，固定刻度示数为2.0 mm，半毫米刻度线未露出，而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm.
图4
二、游标卡尺
1．构造：主尺，游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)，游标卡尺上还有一个深度尺．(如图5所示)
图5
2．用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径．
3．原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成．
不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，其规格见下表：
刻度格数(分度)
刻度总长度
每小格与1 mm的差值
精确度(可精确到)
10
9 mm
0.1 mm
0.1 mm
20
19 mm
0.05 mm
0.05 mm
50
49 mm
0.02 mm
0.02 mm
4.读数：若用x表示从主尺上读