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高考物理 热门考点聚焦 专题13 基本仪器的使用(已上网)

专题 13
命题趋势

基本仪器的使用

从近几年对高考试题的统计和分析来看,物理实验的考查重点有些新的变化,但无论是 实验设计,还是原理分析,往往都涉及基本仪器的使用。因此,仪器的使用是实验考核的基 础内容。 一些基本仪器的原理、使用方法、注意事项和读数等,在近几年的高考试题中不断出现。 长度和电路量的测量及相关仪器的使用是出题最频繁的知识点。如游标卡尺、螺旋测微器的 读数在近十年的全国高考中就考了多次,往往是游标卡尺、螺旋测微器交替考查。电压表、 电流表、欧姆表使用方法的考查几率则更高。另外,打点计时器、秒表的使用有时也出现。 高考中基本仪器的考察,用的比较多的题型是填空题和作图题,时而也有选择题。高考 中常有连接电路实物图的题,这类题设置的目的就是考查电流表、电压表、滑动变阻器等器 材的操作和使用方法。 知识概要 基本仪器是指通用性强,在各种实验中经常用到的仪器。中学阶段,要求掌握的基本仪 器如下: 测量长度的仪器------刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器 测量质量的仪器------天平 测量时间的仪器------打点计时器、秒表 基本仪器 测量力的仪器-----弹簧秤 测量温度的仪器------温度计 测量电学量仪器------电流表、电压表、多用电表 电学控制仪器------滑动变阻器、变阻箱、开关 对以上这些仪器,要理解结构原理、规格和主要参数,知道使用方法、注意事项、读数 和精度等。 一、理解仪器的工作原理。这能使我们灵活的使用仪器和分析问题。例如,理解 10 分度 的游标卡尺,也就能理解和使用 20 分度和 50 分度的游标卡尺。 二、熟悉仪器使用时的注意事项。这往往是高考实验题的考点。注意事项一般是这样几 方面:①可能危及仪器安全的。如:螺旋测微器,在小砧快接触工件时,应改用微调旋钮, 以免损坏精密螺杆。②可能增大误差的。如使用螺旋测微器,读数时要注意半毫米刻度;测 量仪器使用前,要调整零位(如弹簧秤、各种电表) 。③使用时容易忽略的。最容易忽略的是 仪器使用前的调整和使用后的复位。如:使用欧姆表,要机械调零和电阻档调零,换档后要 重新进行电阻档调零,使用完毕要复位。 三、正确选择量程。大的量用小量程,会损毁仪表;小的量用大量程,会增大误差。选 择量程的原则是:在测量值不超过量程的前提下,选用尽量小的量程;在完全不清楚测量值 的情况下,试用最大量程,再视情况逐渐减小量程。如电流表和电压表一般要求指针能偏转
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到刻度盘的

R中 1 以上;欧姆表指针应在 ~ 4 R中 范围内, R中 为刻度盘中心阻值。 4 3

四、掌握测量仪器的读数方法。主要是估读问题,大部分刻度仪器读数时都需要估读。 如刻度尺和温度计,要估读到最小刻度的 点拨解疑 【例题 1】 用游标卡尺测一根金属管的内径和外径时, 卡尺上的游标位置分别如图 1 (a) 、 (b)所示。这根金属管内径读数是 cm,外径读数是 cm,管壁的厚度是 cm。

1 1 ;螺旋测微器要估读到可动刻度的 。 10 10

图1 【点拨解疑】 游标卡尺的读数规则是:整毫米数由主尺读出,游标尺的第几刻度线与 主尺上的某一刻度线重合, 毫米以下的读数就是 n 分之几, n 是游标卡尺上的分度数, 该题中, 游标卡尺是 10 分度的,那就是 10 分之几。 图(a)中,从主尺看,整毫米数是 23,游标尺上第 7 条刻度线与主尺上的一条刻度线重 合,所以毫米以下的读数就是 0.7mm,得到内径的读数为 23.7mm=2.37cm。 图(b)中主尺上整毫米数是 30,游标尺上第 3 条刻度线与主尺上的一条刻度线重合,所 以外径的读数为 30.3mm=3.03cm。管壁的厚度为两者之差的一半 0.33cm。 【例题 2】 一学生用多用电表测电阻。他在实验中有违反使用规则之处。他的主要实验 步骤如下: 1.选择开关扳到“×1k 欧姆档上; 2.把表笔插入测试笔插孔中,先把两根表笔相接触,旋转调零旋钮,使指针指在电阻刻 度的零位上; 3.把两跟表笔分别与某一待测电阻的两端相接,发现这时指针几乎满偏; 4.换用“×100”的欧姆挡,发现这时指针的偏转适中,随即记下欧姆数值; 5.把表笔从测试笔插孔中拔出后,就把多用表放回桌上原处,实验完毕。 这个学生在测量时已注意到:待测电阻与其他元件和电源断开,不用手碰表笔的金属杆。 这个学生在实验中违反了那一或那一些重要的使用规则? 答: 【点拨解疑】 该题考查仪器使用时的注意事项。使用欧姆表要注意的地方比较多。使 用前要经过调整(机械调零,选择量程后要电阻调零) ,使用后要复位(拔出表笔,选择开关 应置于“OFF”档或交流高压档) ,使用过程中换档后要重新调零……。这些往往都是考查的
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重点。 该题中不符合操作规则的是:换到合适的量程后,要重新调整调零旋钮;使用后不能把 选择开关置于欧姆档。 【例题 3】 有一标有“6V,1.5W”的小灯泡,现用图 2(a)所示电路测量其在不同电压 下的实际功率,提供的器材除导线和开关外,还有: A.直流电源 6V(内阻不计) B.直流电流表 0-3A(内阻 0.1Ω 以下) C.直流电流表 0-300mA(内阻约为 5Ω ) D.直流电压表 0-15V(内阻约为 15kΩ ) E.滑动变阻器 10Ω F.滑动变阻器 1kΩ 2A 0.5A (用序号表示) ,滑动变阻器应选用 。

(1)实验中电流表应选用

(2)试按图(a)电路将图(b)所示器材连成电路

图2 【点拨解疑】 (1)选电流表实际上是选量程。先估算一下通过电流表的电流,由小灯 泡的规格可知通过的电流最大不能超过 0.25A。因此选 C。在该题中滑动变阻器接成分压器, 此时要求滑动变阻器的电阻比用电器的电阻小,至少应差不多;小灯泡的电阻在正常工作时 约为 24Ω ,所以滑动变阻器不能选 F,应选 E,但不应忘记还要核对一下电流是否会超过其允 许值,E 的最大允许电流是 2A,实验中的最大电流只有 0.25A,选 E 也是安全的。 (2)连接实物图实际上是考查仪器的使用方法。这里要注意电表正负接线柱的接法、滑 动变阻器做分压器时连接特点。具体连线时,可以先连主回路,把电源、开关、滑动变阻器 连成一个回路;然后再连上支路,从滑动变阻器的滑动头和一个固定端接出,连上电流表、 小灯泡,最后将电压表并联在小灯泡上。连接情况如图 3 所示。

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图3 滑动变阻器常用来调控用电器上的电压,一般有限流和分压两种形式,为了有较大的调 节范围,且操作方便,当滑动变阻器的电阻 R 比用电器电阻 R0 大得多时,应选用限流的方式; R 比 R0 小或差不多时,应选用分压方式。 基础知识练习 1. (1997 年全国高考卷)一游标卡尺的主尺的最小分度为 1mm,游标上有 10 个小等分间 隔,现用此卡尺来测量工件的直径,如图 4 所示。该工件的直径为 mm。

图4 2. 用螺旋测微器测量一矩形小零件的长和宽时, 螺旋测微器上的示数如图 5 所示。 图 (a) 的读数是 mm,图(b)的读数是 mm。

图5 3. (1995 年高考全国卷)某人用多用电表按正确步骤测量一电阻阻值。指针指示位置如 图 6 所示。则这电阻阻值是 。如果要用这多用表测量一个约 200Ω 的电阻,为了测量 比较准确,选择开关应选欧姆档的 。

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图6 4. (1992 年高考全国 卷)如图 7 所示,a、b、c、d 是滑动 变阻器的 4 个接线柱,现把此滑动变阻器接入电路中,并要求滑动变阻器滑片 P 向接线柱 c 滑动时,电路中的电流最小,则接入电路中的接线柱可能是 A.a 和 b B.a 和 c C.b 和 c D.b 和 d

图7 5.若先后用两只都准确的电流表测通过某一电阻的电流,甲表的读数为 0.52A,乙表读 数为 0.48A,排除读数误差, 表测得的读数误差较小,且可以判断出 表的内阻较小。 若先后用两只都准确的电压表测同一电阻上的电压,甲表的读数为 2.75V ,乙表的读数为 2.30V,则排除读数误差, 表测得的结果误差较小, 表的内阻较小。

参考答案: 1.2.23 2.8.474, 6.574 3.1.20×10 Ω 4.CD 5.甲 甲 甲 乙
3

×10

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