2025届高三物理一轮复习导学案： 8.3 电学实验基础

2025届高三物理一轮复习导学案 第3课时 电学实验基础 考点一　电流表、电压表的读数 1．两种电表的读数方法 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,即电流从红表笔流入,从黑表笔流出 (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那一位)。 (3)最小分度是“5,0.5,0.05,…”时,估读到最小分度的(即估读到最小分度的那一位) 【例题1】①图1所示的电流表使用0.6A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数是________A；当使用3A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数为________A。 ②图2所示的电压表使用较小量程时，每小格表示________V，图中指针的示数为________V。若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示________V，图中表针指示的是________V。 　　　 　 图1　　　　　　　　　 图2 【变式1】请完成下列各表的读数，把答案填在图下的横线上。 （1）量程为0~3 V和0~3 A的电表。读数_________，读数_________ （2）量程为0~15 V的电压表读数。读数_________，读数_________，读数_________ （3）量程为0~0.6 A的电流表读数。读数_________，读数_________，读数_________，读数_________ 【延伸1】如图所示，多用电表的选择开关指在电阻“×10”挡，此时的测量值为_________；选择开关指在直流250 V电压挡，此时的测量值为___________，选择开关指在直流10 V电压挡，测量值应该为____________，选择开关指在直流100 mA电流挡，测量值应该为____________。 考点二　电表的改装 改装成电压表 改装成电流表 内部电路 改装原理 串联大电阻分压 并联小电阻分流 改装后的量程 U＝Ig(R＋Rg) I＝Ig 量程扩大的倍数 n＝ n＝ 接入电阻的阻值 R＝－Rg＝(n－1)Rg R＝＝ 改装后的总内阻 RV＝Rg＋R＝nRg RA＝＝ 校对电路 改装成的电流表 改装成的电压表 【例题2】[电表的改装]如图所示是由表头Rg改装的有两个量程的电表，则关于该电表下列说法正确的是（　　） A．改装的是电压表，接A、C两点量程大 B．改装的是电压表，接A、B'两点量程大 C．改装的是电流表，接A、C两点量程大 D．改装的是电流表，接A、B两点量程大 【变式2】如图所示，其中电流表的量程为0.6 A，表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示0.02 A；R1的阻值等于电流表内阻的；R2的阻值等于电流表内阻的2倍。若用电流表的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列分析正确的是(　　) A．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.04 A B．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02 A C．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06 A D．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01 A 【延伸2】[电流表的改装与校准](2022·辽宁高考)某同学要将一小量程电流表(满偏电流为250 μA，内阻为1.2 kΩ)改装成有两个量程的电流表，设计电路如图(a)所示，其中定值电阻R1＝40 Ω，R2＝360 Ω。 (1)当开关S接A端时，该电流表的量程为0～________mA； (2)当开关S接B端时，该电流表的量程比接在A端时________(填“大”或“小”)； (3)该同学选用量程合适的电压表(内阻未知)和此改装电流表测量未知电阻Rx的阻值，设计了图(b)中两个电路。不考虑实验操作中的偶然误差，则使用________(填“甲”或“乙”)电路可修正由电表内阻引起的实验误差。 考点三　测量电路与控制电路的选择与设计 1．测量电路 (1)电流表的内接法和外接法的比较 内接法 外接法 电路图 误差原因 电流表分压 U测＝Ux＋UA 电压表分流 I测＝Ix＋IV 电阻 测量值 R测＝＝Rx＋RA＞Rx，测量值大于真实值 R测＝＝＜Rx，测量值小于真实值 适用条件 RA≪Rx RV≫Rx 适用于测量 大阻值电阻 小阻值电阻 (2) 两种电路的选择 ① 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。简单概括为“大内偏大、小外偏小”。 ② 临界值计算法： Rx＜时，用电流表外接法； Rx＞时，用电流表内接法。 ③ 实验试探法：按图所示接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法。 2．控制电路 (1) 滑动变阻器的限流式接法和分压式接法 　方式 内容　　 限流式接法 分压式接法 对比说明 两种接法电路图 串、并联关系不同 负载R上电压调节范围 ≤ U ≤ E 0≤ U ≤ E 分压电路调节范围大 负载R上电流调节范围 ≤ I ≤ 0≤ I ≤ 分压电路调节范围大 闭合S前滑片P位置 b端 a端 都是为了保护电路元件 (2) 两种接法的选择 采用分压接法 ①要求待测电阻两端的电压从零开始变化，或精确性要求较高时 ②滑动变阻器的最大阻值远小于待测电阻或串联的其他电阻的阻值时 ③若采用限流式接法时，滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程。 采用限流接法 ①待测电阻接近或略小于滑动变阻器的最大阻值时 ②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压接法的要求时 ③没有很高的精确性要求，考虑安装简捷和节能因素时 【例题3】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R1的测量值为______ Ω，真实值是______ Ω，R2的测量值为______ Ω，真实值是______ Ω。 【变式3】某电阻的阻值大约为70 Ω，为了更精确地测量其阻值，该同学采用伏安法。实验室备有下列器材： A．电压表V1(量程3 V，内阻约为15 kΩ)； B．电压表V2(量程15 V，内阻约为75 kΩ)； C．电流表A1(量程250 mA，内阻约为0.2 Ω)； D．电流表A2(量程50 mA，内阻约为1 Ω)； E．滑动变阻器R(最大阻值150 Ω)； F．电池组E(电动势为3 V，内阻不计)； G．开关S，导线若干。 为减小实验误差，电压表应选用________，电流表应选用________(填器材前面的序号)，实验电路应选图________(填“甲”或“乙”)。若该同学选择器材、连接电路等操作均正确，则电阻的测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)其真实值，原因是_________________________________________________________________________________________。 【延伸3】某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx,所用电压表的内阻为1 kΩ,电流表内阻为0.5 Ω。该同学采用两种测量方案,一种是将电压表跨接在图a所示电路的O、P两点之间,另一种是跨接在O、Q两点之间。测量得到如图b所示的两条U-I图线,其中U与I分别为电压表和电流表的示数。回答下列问题: (1)图b中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在　　　　(选填“O、P”或“O、Q”)两点的方案测量得到的。  (2)根据所用实验器材和图b可判断,由图线　　　　(选填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的结果更接近待测电阻的真实值,结果为_________Ω(结果保留1位小数)。  (3)考虑到实验中电表内阻的影响,需对(2)中得到的结果进行修正,修正后待测电阻的阻值为_________Ω(结果保留1位小数)。  参考答案： 【例题1】解析：①电流表使用0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02 A，指针的示数为0.44 A；当换用3A量程时，每一小格为0.1 A，指针示数为2.20 A。 ②电压表使用3 V量程时，每小格表示0.1 V，指针示数为1.40 V；使用15 V量程时，每小格为0.5 V，指针示数为7.0 V。 【变式1】解析：（1）0.90 V，1.90 A（2）10.0 V，10.5 V，10.2 V/10.3 V（3）0.40 A，0.50 A，0.22 A，0.52 A 【延伸1】解析：40 Ω；200 V；8.0 V；80 mA， [1]选择开关指在电阻“×10”挡，此时的测量值为；[2]选择开关指在直流250 V电压挡，每一小格读数为，应估读到，故此时的测量值为；[3]选择开关指在直流10V电压挡，每一小格读数为，应估读到，故测量值应该为；[4]选择开关指在直流100 mA电流挡，每一小格读数为，应估读到，故测量值应该为。 【例题2】解析：选D，由图可知，电流计与分流电阻并联，改装的是电流表，且接A、B两点时，分流电阻阻值较小，电流较大，量程较大。【变式2】解析：选C，　将接线柱1、2接入电路时，R1的阻值等于电流表内阻的，通过电流表的电流为通过R1的，接线柱1、2间流过的电流为电流表示数的3倍，每一小格表示0.06 A，选项A、B错误；将接线柱1、3接入电路时，电流表先与R1并联，再与R2串联，而串联对电流没影响，故每一小格仍表示0.06 A，选项C正确，D错误。 【延伸2】解析：(1)1　(2)大　(3)乙 (1)当开关S接A端时，表头与400 Ω电阻并联，表头内阻为1.2 kΩ，当表头满偏时两端电压为0.3 V，流过电阻的电流为750 μA，总电流为1000 μA，即1 mA； (2)当开关S接B端时，相当于表头内阻变大，并联的电阻变小，可知当表头满偏时流过并联电阻的电流增加，故量程变大； (3)如果要修正电表内阻引起的误差，只需让知道内阻的电表测准确即可，即乙电路可满足要求；分析可知，乙电路接法改装的电表可准确测得待测电阻的电流，电压表测得的为改装电表与待测电阻的总电压，减去改装电表两端电压即为待测电阻准确的电压值，故乙电路满足要求。 【例题3】解析：300　290　300　333.3 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。 【变式3】解析：A　D　乙　小于　电压表分流; 电源电动势是3 V，电压表应选A，通过待测电阻的最大电流约为I＝ A≈42.9 mA，电流表选D，由于＝＜＝≈214，说明待测电阻较小，则电流表用外接法，即实验电路应选图乙，电流表外接法中，电压表测量的是电阻两端的真实电压，由于电压表的分流作用使电流表的示数大于流过待测电阻的电流，据此可知，电阻的测量值小于其真实值，主要原因为电压表的分流作用。 【延伸3】解析：(1)当用电流表内接法时,测量值为Rx1=Rx+RA>Rx,当用电流表外接法时,测量值为x2=<x,题图b中图线Ⅱ的斜率较小,所以应为使用电流表外接法测量的结果,即电压表跨接在O、P间测量得到的。 (2)由图线可得Rx约为50.0 Ω,可知Rx>,所以用电流表内接法测量的结果误差较小,即由图线Ⅰ得到的结果更接近待测电阻的真实值,测量结果Rx1==50.5 Ω。 (3)因为Rx1=Rx+RA,所以Rx=Rx1-RA=50.0 Ω。 学科网（北京）股份有限公司 $$