专题复习与训练十六 电学实验基础(解析版)

专题复习与训练十六 电学实验基础

类型一 电学实验误差分析

知识回望

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R x 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甲或乙所示，结果由公式R x ＝U

I 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R x 1和R x 2，则 (选填“R x 1”或“R x 2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值R x 1 (选填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测量值R x 2 (选填“大于”“等于”或“小于”)真实值．

【答案】R x 1 大于 小于 【解析】

R V R x ＝2 000 Ω200 Ω＝10，R x R A ＝200 Ω10 Ω＝20，故R V R x ＜R x

R A

，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R x 1大于真实值，外接时测量值R x 2小于真实值．

变式训练1 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 ＝U

I

－R A . 变式训练2 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R 1的测量值为 Ω，真实值是 Ω，R 2的测量值为 Ω，真实值是 Ω.

【答案】300 290 300 333.3

【解析】题图甲：电阻R 1的测量值R 1测＝U

I ＝300 Ω，真实值R 1真＝R 1测－R A ＝290 Ω；题图乙：电阻R 2的测

量值R 2测＝U I ＝300 Ω，真实值R 2真＝U

I －U

R V ≈333.3 Ω.

类型二 常用仪器的读数

知识回望

一、螺旋测微器

1．构造：如图所示，B 为固定刻度，E 为可动刻度．

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.

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．(如图所示)

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 表示从主尺上读出的整毫米数，K 表示从游标尺上读出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. 三、常用电表的读数

对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可．

(1)0～3 V 的电压表和0～3 A 的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1 V 和0.1 A ，看清楚指针的实际位置，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，这时要求“15格估

读”，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. 注意事项