第3讲 电学实验基础-【创新教程】2026年高考物理总复习大一轮讲义(人教版2019)

2025-09-09
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解析:D [由于传感器电阻R 的 电阻值随酒精气体浓度的增大而 减小,而酒驾驾驶员吹气时,酒精 浓度变大,R变小,由闭合电路的欧 姆定律可知I = ER+r+R0 ,U = E -I(R0+r), 可知电流表示数变大,电压表示数变小,A、B错误; 电源的输出功率关于外阻R外 的图像如图所示,由 图可看出当R外 =r时电源的输出功率最大,而酒 精气体浓度越大导致R +R0 减小,若开始时有R +R0>r,则随着R 减小电源的输出功率增大,若 R +R0<r,则随着R 减小电源的输出功率减小, C错误;根据闭合电路的欧姆定律有 E = U1+ I1(r+R0),E = U2 +I2(r+R0),整 理 后 有 ΔU ΔI =r+R0 ,则无论R 怎么变,电压表示数变化 量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变,D 正确.] 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 第3讲 电学实验基础       学生用书 P185 考点一 游标卡尺和螺旋测微器的读数 1.游标卡尺 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1mm. 精 度 对应 关 系 为 10 分 度 0.1 mm,20 分 度 0.05mm,50分度0.02mm. 读 数 若用x表示由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线对齐的 游标的格数,则记录结果表达为(x+K×精 确度)mm. 2.螺旋测微器 原 理 测微螺杆F 与固定刻度B 之间的精密螺纹 的螺距为0.5mm,即旋钮D 每旋转一周,F 前进或后退0.5mm,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. 01mm,即螺旋测微器的精确度为0.01mm. 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. 续表 读 数 测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读 出,小数部分由可动刻度读出.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). [典例1] 某同学用如图甲所示的螺旋测微器测小 球的直径时,他应先转动   到F 靠近小球,再 转动   到F 夹住小球,直至听到棘轮发出声音 为止,拨动   使F 固定后读数(以上均填仪器部 件字母符号).正确操作后,螺旋测微器的示数如图 乙所示,则小球的直径是    mm. [解析] 用螺旋测微器测小球直径时,先转动粗调 旋钮D 使测微螺杆F 靠近被测小球,再转动微调 旋钮 H 使测微螺杆F 夹住小球,直到棘轮发出声 音为止,拨动止动旋钮G 使F 固定后读数,读数为 6.5mm+20.0×0.01mm=6.700mm. [答案] D H G 6.700 [典例2] (1)如图甲所示的三把游标卡尺,它们的 游标尺从上至下分别为9mm 长10等分、19mm 长20等分、49mm 长50等分,它们的读数依次为      mm,     mm,     mm. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰942􀅰                                                第十章 电路及其应用 电能 能量守恒定律 (2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图 乙所示,则金属丝的直径是     mm. [解析] (1)题图甲最上面游标卡尺:主尺读数为 17mm,游标尺读数为7×0􀆰1mm=0􀆰7mm,最后 结果是17mm+0􀆰7mm=17􀆰7mm. 题图甲中间游标卡尺:主尺读数为23mm,游标尺 读数 为 17×0􀆰05 mm=0􀆰85 mm,最 后 结 果 是 23mm+0􀆰85mm=23􀆰85mm. 题图甲最下面游标卡尺:主尺读数为3mm,游标尺 读数为9×0􀆰02mm=0􀆰18mm,最后结果是3mm +0􀆰18mm=3􀆰18mm. (2)固 定 刻 度 示 数 为 2􀆰0 mm,可 动 刻 度 示 数 为 10􀆰0×0􀆰01 mm =0􀆰100 mm,最 后 的 读 数 为 2􀆰0mm+0􀆰100mm=2􀆰100mm. [答案] (1)17􀆰7 23􀆰85 3􀆰18 (2)2􀆰100 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 考点二 电流表、电压表的读数及改装 1.两种电表的电路结构及读数方法 电流表 电压表 符号 参数 量程:0~0.6A, 0~3A 内阻:小于1Ω 量程:0~3V, 0~15V 内阻:3kΩ,15kΩ 电路 结构 读数 方法 视线垂直于刻度盘表 面,一般都需估读,3A 量程估读到最小分度 的1/10,0.6A 量程估 读到最小分度的1/2 视线 垂 直 于 刻 度 盘 表 面,一 般 都 需 估 读,3V 量程估读到 最 小 分 度 的 1/10, 15V量 程 估 读 到 最 小分度的1/5 2.两种电表的使用技巧 (1)机械零点的调整:在不通电时,指针应指在零刻线 的位置. (2)选择适当量程:估算电路中的电流或电压,指针应 偏转到满刻度的1 3 以上.若无法估算电路中的电 流和电压,则 应 先 选 用 较 大 的 量 程,再 逐 步 减 小量程. (3)正确接入电路:电流表应串联在电路中,电压表应 并联在电路中,两种表都应使电流从正接线柱流 入,从负接线柱流出. (4)正确读数:根据所选量程的准确度,正确读出有效 数字和单位. (5)注意内阻:电流表和电压表一方面作为仪器使用,同 时又是被测电路中的一个电阻,实验中没有特别要 求时,一般不考虑它们的内阻对电路的影响,但有些 测量中,不能忽视它们的内阻对被测电路的影响,如 伏安法测电阻等. [典例3] (1)如图甲所示的电表使用0􀆰6A 量程 时,对应刻度盘上每一小格代表    A,图中 表针示数为     A;当使用3A 量程时,对应 刻度盘中每一小格代表     A,图中表针示数 为     A. (2)如图乙所示的电表使用较小量程时,每小格表 示     V,图中表针的示数为     V;若 使用的是较大量程,则这时表盘刻度每小格表示      V,图中表针示数为     V. (3)旋钮式电阻箱如图丙所示,电 流从接线柱A 流入,从B 流出, 则接入电路的电阻为     Ω.现欲将接入电路的电阻改为 2087Ω,最简单的操作方法是             .若用 两个这样的电阻箱,则可得到的 电阻值范围为    . [解析] (1)使用0􀆰6A 量程时,刻度盘上的每一 小格为0􀆰02A,表针示数为0􀆰44A;当使用3A 量 程时,每一小格为0􀆰1A,表针示数为2􀆰20A. (2)电压表使用3V 量程时,每小格表示0􀆰1V,表 针示数为1􀆰70V;使用15V 量程时,每小格表示 0􀆰5V,表针示数为8􀆰5V. (3)电阻为1987Ω.最简单的操作方法是先将“×1k” 挡旋钮调到2,再将“×100”挡旋钮调到0.每个电阻箱 的最大阻值是9999Ω,用这样的两个电阻箱串联可得 到的最大电阻是2×9999Ω=19998Ω,故用两个这 样的电阻箱,可得到的电阻范围为0~19998Ω. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰052􀅰 高考总复习 物理 [答案] (1)0􀆰02 0􀆰44 0􀆰1 2􀆰20 (2)0􀆰1 1􀆰70 0􀆰5 8􀆰5 (3)1987 将“×1k”挡旋钮调到2,再将“×100” 挡旋钮调到0 0~19998Ω [典例4] 实验室中有一块量程较小的电流表 G,其 内阻约为1000Ω,满偏电流为100μA,将它改装成 量程为1mA、10mA 的双量程电流表.现有器材 如下: A.滑动变阻器,最大阻值50Ω; B.滑动变阻器,最大阻值50kΩ; C.电阻箱,最大阻值9999Ω; D.电池,电动势3.0V,内阻不计; E.电池,电动势4.5V,内阻不计; F.单刀单掷开关S1 和S2,单刀双掷开关S3 及导线若干. (1)采用如图甲所示电路测量电流表 G的内阻,为 提高测量精确度,选用的滑动变阻器为    , 选用的电池为    (填器材前的字母序号);采 用此种方法,电流表 G 内阻的测量值    真 实值(填“>”“=”或“<”). (2)如果在(1)中测得电流表G的内阻为900Ω,将电 流表G改装成双量程电流表,设计电路如图乙所示, 则在此电路中R1=    Ω,R2=    Ω. [解析] (1)此为半偏法测量电流表的内阻,滑动 变阻器选用阻值较大的B,电池选用电动势较大的 E.因闭合S2 时,电路中总电阻变小,总电流变大, 通过电流表 G 的电流为 Ig 2 ,则通过R′的电流大于 Ig 2 ,则R′<Rg,即测量值偏小. (2)当量程为10mA 时,根据欧姆定律;Ig(Rg+ R2)=(I-Ig)R1;当量程为1mA 时,根据欧姆定 律:IgRg=(I′-Ig)(R1+R2);代入数据解得:R1= 10Ω,R2=90Ω. [答案] (1)B E < (2)10 90 [典例5] 某同学要将一量程为250μA 的微安表改 装为量程为20mA 的电流表.该同学测得微安表 内阻为1200Ω,经计算后将一阻值为R 的电阻与 该微安表连接,进行改装.然后利用一标准毫安表, 根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚 线框内是改装后的电表). (1)根据图(a)和题给条件,将图(b)中的实物连线. (2)当标准毫安表的示数为16.0mA时,微安表的指 针位置如图(c)所示.由此可以推测出所改装的电表量 程不是预期值,而是    .(填正确答案标号) A.18mA       B.21mA C.25mA D.28mA (3)(多选)产生上述问题的原因可能是    . (填正确答案标号) A.微安表内阻测量错误,实际内阻大于1200Ω B.微安表内阻测量错误,实际内阻小于1200Ω C.R 值计算错误,接入的电阻偏小 D.R 值计算错误,接入的电阻偏大 (4)要达到预期目的,无论测得的内阻值是否正确, 都不必重新测量,只需要将阻值为R 的电阻换为一 个阻值为kR 的电阻即可,其中k=    . [解析] (1)量程为250μA 的微安表改装成量程 为20mA 的电流表,量程扩大了80倍,需要将定 值电阻 与 微 安 表 并 联,然 后 根 据 题 图(a)的 原 理 连线. (2)当标准毫安表示数为16.0mA 时,对应的微安 表读数为160μA,说明量程扩大了100倍,因此所 改装的电表量程是25mA,选项C正确. (3)当标准毫安表示数为16.0mA 时,对应的微安 表读数应为200μA,而实际测量时微安表读数为 160μA,实际测量时微安表读数偏小,若R 值计算 无误,而微安表内阻测量错误,则说明微安表实际 内阻大于1200Ω,选项 A 正确,B错误;若微安表 内阻测量无误,而R 值计算错误,则并联接入的电 阻的阻值偏小,R 的分流较大,导致微安表中电流 较小,选项C正确,D错误. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰152􀅰                                                第十章 电路及其应用 电能 能量守恒定律 (4)预期目的是将量程为250μA 的微安表改装成 量程为20mA 的电流表,量程扩大80倍,根据并 联电路规律有IgRg=79IgkR;当标准毫安表示数 为16.0mA 时,对应的微安表读数为160μA,量程 扩大了100倍,根据并联电路规律有IgRg=99IgR; 联立解得k=9979. [答案] (1)连线如图所示 (2)C (3)AC (4)9979 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 考点三 测量电路与控制电路设计 1.电流表的两种接法 (1)两种接法的比较 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 = U测 I测 =Rx+RA>Rx 测量值大于真实值 R测 = U测 I测 = RxRV Rx+RV <Rx 测量值小于真实值 (2)两种接法的选择 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< RVRA时,用电流表外接法; Rx> RVRA时,用电流表内接法. ③实验试探法:按如图所 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.滑动变阻器的两种接法 (1)两种接法的比较 限流接法 分压接法 两种接法电路图 限流接法 分压接法 负载R 上电压 调节范围 RE R+R0 ≤U≤E 0≤U≤E 负载R 上电流 调节范围 E R+R0 ≤I≤ER 0≤I≤ E R 闭合S前 触头位置 b端 a端 (2)两种接法的一般适用条件 ①限流式接法适合测量阻值小的电阻(跟滑动变 阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总 电阻还小). ②分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比 滑动变阻器的总电阻要大). (3)必须采用分压法的三种情况 ①若采用限流式接法不能控制电流满足实验要 求,即若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,或超过待测电阻的额定电流(或电压),则必须 选用分压式接法. ②若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得 多,以致在限流电路中,滑动变阻器的滑片从一端 滑到另一端时,待测电阻上的电流或电压变化范 围不够大,此时,应改用分压电路. ③若实验中要求电压从零开始调节,则必须采用 分压式电路. (4)两种电路均可使用的情况下,应优先采用限流式 接法,因为限流式接法电路简单、耗能低. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰252􀅰 高考总复习 物理 [典例6] 在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx 约为 200Ω,电压表的内阻约为2kΩ,电流表的内阻约为 10Ω,测量电路中电流表的连接方式如图(a)或(b) 所示,结果由公式Rx= 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(a)和图(b)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. [解析] 由于 RV Rx =10< Rx RA =20,应采用题图(a)电 路测量更准确,即Rx1 更接近待测电阻的真实值; 由于Rx1= U I ,其中R真 = UR IR ,而U>UR,I=IR,则 Rx1>R真 ,即测量值Rx1 大于真实值;又由于Rx2= U I ,R真 = UR IR ,其中U=UR,I>IR,则Rx2<R真 ,即 测量值Rx2 小于真实值. [答案] Rx1 大于 小于 [典例7] (2025􀅰东北三省四市联考)请同学设计 一个测量电阻的电路,待测电阻Rx 阻值约为15 Ω.要求用UGI 图像来处理数据,滑动变阻器可在 较大范围内调节.可供选择的器材如下: A.电流表 A1,量程100mA,内阻rA1=12Ω; B.电流表 A2,量程2mA,内阻rA2=200Ω; C.电压表 V1,量程10V,内阻rV1≈15kΩ; D.电压表 V2,量程3V,内阻rV2≈10kΩ; E.保护电阻R0 约20Ω; F.滑动变阻器R,最大阻值10Ω,额定电流为1A; G.电池组,电动势12V,内阻很小; H.开关及导线若干. (1)电流表应选    ,电压表应选    (填 器材前面的字母序号). (2)设计电路时,电流表应采用     (选填 “内接”或“外接”)法,滑动变阻器应采用      (选填“分压”或“限流”)接法.根据所设计的实验电 路,用笔画线代替导线连接实物图. (3)若在所测量数据中选一组数据U、I及已知量计 算R,则其表达式为Rx=     (用所给字母 表示). [解析] (1)如果电流表选 A2,A2 满偏时UV= IARx=0􀆰002×15V=0􀆰03V,远小于给出电压表 的量程,故选 A;在电流表 A1 达到满偏时,电压表 示数约为2􀆰7V,电压表选择 D,接近满偏,这样读 数引起的误差较小. (2)因电流表内阻已知,用电流表内接法时,不会因 电路设计引起系统误差,故电流表应采用内接法; 因为题中要求画UGI 图像处理数据,需要测量大量 数据,而且滑动变阻器阻值较小,故滑动变阻器应 采用分压接法. 又因 电 动 势 为 12 V,而 电 压 表 最 大 示 数 约 为 2􀆰7V,如果不做任何处理而直接用分压接法,滑动 变阻器滑片只能在约1 5 范围内滑动,不便于调节, 又因滑动变阻器额定电流为1A,若不做处理,会 损坏器材.因此将保护电阻R0 串联在供电电路的 干路上,由于R0 的分压,滑动变阻器的滑片可大范 围滑动,且不损坏器材.实物图如图所示. (3)由伏安法知Rx+rA1= U I ,得Rx= U I-rA1. [答案] (1)A D (2)内接 分压 见解析图 (3)UI-rA1 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰352􀅰                                                第十章 电路及其应用 电能 能量守恒定律

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第3讲 电学实验基础-【创新教程】2026年高考物理总复习大一轮讲义(人教版2019)
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