第十章 专题强化课十 电学实验基础-【优学精研】2026年高考物理一轮总复习教用课件

专题强化课十　电学实验基础 链接高考 基本仪器的读数、点迹的处理、图像法、电路连接、电表改装与设计、误差分析等 方法规律 串并联电路规律和闭合电路欧姆定律 关键能力 三种能力:理解能力、实验探究能力和分析综合能力 返回 考点一　测量电路与控制电路 【核心要点】 一、电流表的内、外接法 项目 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 适用电阻 大阻值电阻 小阻值电阻 返回 二、电流表的内、外接法的选择 定 性 法 先将待测电阻的估计值(或大约值)与电压表、电流表内阻进行比较: (1)若Rx较小,宜采用电流表外接法; (2)若Rx较大,宜采用电流表内接法 比 较 法 当已知Rx、RA、RV的大约阻值时: (1)Rx<时,用电流表外接法; (2)Rx>时,用电流表内接法; (3)Rx=时,内、外接法均可 返回 试 触 法 按图接好电路,让电压表一个接线柱固定接好,另一个接线柱P先后与 a、b处接触一下,记录两表的读数为Ia、Ua、Ib、Ub: (1)如果电压表的示数变化比电流表的示数变化更明显,对应表达式为<,则应采用电流表外接法; (2)如果电流表的示数变化比电压表的示数变化更明显,对应表达式为>,则应采用电流表内接法 返回 三、滑动变阻器两种连接方式的对比 项目 限流式接法 分压式接法 对比说明 电路图 串、并联关系不同 负载R上电压调节范围 (不计电源内阻) ≤U≤E 0≤U≤E 分压电路调节范围大 闭合S前触头位置 b端 a端 都是为了保护电路元件 返回 四、滑动变阻器两种接法的选择 1.滑动变阻器的最大阻值和用电器的阻值差不多且不要求电压从零开始变化,通常情况下,由于限流式结构简单、耗能少,优先使用限流式接法。 2.滑动变阻器必须接成分压电路的几种情况 (1)要求电压表能从零开始读数,要求电压(电流)测量范围尽可能大; (2)当待测电阻Rx≫R(滑动变阻器的最大阻值)时(限流式接法滑动变阻器几乎不起作用); (3)若采用限流式接法,电路中的最小电流仍超过电路中电表、电阻允许的最大电流时。 返回 【典例剖析】 角度1　电流表的内、外接法的选择 【典例1】 (2024·北京丰台区模拟)某同学通过实验测定阻值约为5 Ω的电阻Rx,用内阻约为3 kΩ的电压表,内阻约为0.125 Ω的电流表进行测量。他设计了图甲和图乙两种电路,下列说法正确的是(　　) A.实验中应采用图甲电路,此电路测得的Rx偏大 B.实验中应采用图乙电路,此电路测得的Rx偏大 C.实验中应采用图甲电路,误差主要是由电压表分流引起的 D.实验中应采用图乙电路,误差主要是由电流表分压引起的 返回 【解析】选C。根据=5 Ω>5 Ω,故应采用电流表外接法,即实验中采用图甲电路图,由于电压表的分流作用,使得测量的电流值偏大,则根据R=可知,测得电阻比真实值小,故A、B、D错误,C正确。 返回 角度2　滑动变阻器两种接法的选择 【典例2】某同学为研究热敏电阻Rt(约几百欧)的I-U关系,准备以下器材: A.待测热敏电阻Rt B.电压表V(量程0~3 V,内阻约为1 kΩ) C.电流表A(量程0~60 mA,内阻约为0.1 Ω) D.滑动变阻器R(0~10 Ω) E.电源E(电动势3 V,内阻可忽略) F.开关与导线若干 为使实验误差较小,要求电压从零开始测得多组数据进行分析,以下的四个电路中应选用________进行实验。  返回 【解析】热敏电阻的阻值比滑动变阻器的阻值大很多,且要求电压从零开始,所以滑动变阻器要用分压式接法;根据所给仪器,电压表内阻与待测电阻的比值小于待测电阻与电流表内阻的比值,故用电流表内接法,故B正确。 答案:B 返回 考点二　实验器材的选取与实物图的连接 【核心要点】 一、实验器材选择的技巧 电压表、 电流表 不超过量程,且要超过满偏刻度的,有时也可以从测量数据来确定选择的电表。 滑动 变阻器 分压选阻值小的且不超过其额定电流的滑动变阻器,限流选最大阻值为待测电阻2~3倍的滑动变阻器。电流半偏法测电阻,滑动变阻器选阻值大的 定值 电阻 若用于电表改装,阻值与改装后的量程匹配,若用于保护电路,应使电流表、电压表读数在满偏刻度的以上且不超过电流表、电压表量程 返回 二、实物图连接的注意事项 1.画线连接各元件,一般先从电源正极开始,按照电路原理图依次到开关,再到滑动变阻器,按顺序以单线连接方式将主电路中串联的元件依次串联起来,再将要并联的元件并联到电路中去。 2.连线时要将导线接在接线柱上,两条导线不能交叉。 3.要注意电表的量程和正、负接线柱,要使电流从电表的正接线柱流入,从负接线柱流出。 4.滑动变阻器的接法: 限流法:导线分别连接到上、下接线柱上(两个接线柱); 分压法:导线分别连接到上边一个接线柱和下边两个接线柱上(一上两下共三个接线柱)。 返回 三、电学实验设计的“三原则” 安全性 确保电源、电阻和电表都不会过载,如电流表或电压表量程一定要大于被测电流或电压的最大值 精确性 判断选用多大量程的电表时,应考虑尽可能减小测量误差,对于电压表或电流表,应使指针偏转到满偏刻度的到处,多用电表选用电阻挡时,应尽可能使指针指在中间刻度附近 可调性 选用滑动变阻器时,应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求,又能实现调节时测量电表的示数变化明显 返回 【典例剖析】 【典例3】某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10 kΩ),除了Rx、开关S、导线外,还有下列器材供选用: A.电压表(量程0~1 V,内阻约为10 kΩ) B.电压表(量程0~10 V,内阻约为100 kΩ) C.电流表(量程0~1 mA,内阻约为30 Ω) D.电流表(量程0~0.6 A,内阻约为0.05 Ω) E.电源(电动势为1.5 V,额定电流为0.5 A,内阻不计) F.电源(电动势为12 V,额定电流为2 A,内阻不计) G.滑动变阻器R0(阻值范围0~10 Ω,额定电流为2 A) 返回 (1)为使测量尽量准确,电压表选用________,电流表选用________,电源选用________。(均填器材的字母代号)  (2)在虚线框内画出测量Rx阻值的实验电路图。 (3)该同学选择器材、连接电路和操作均正确,从实验原理上看,待测电阻的测量值会______(选填“大于”“小于”或“等于”)其真实值,原因是________________。  返回 【解析】(1)若电源选用E,则通过Rx的最大电流为0.15 mA,电流表选用C还达不到半偏,故电源应选用F。电压表内阻应尽可能与被测电阻阻值相差大一些且量程接近电源电压,故电压表选用B。由此可知电路中的电流约为1 mA,故电流表选用C。 (2)因为待测电阻阻值较大,所以电流表应采用内接法。因为滑动变阻器的阻值很小,若采用限流法接入电路起不到多大的限流作用,所以滑动变阻器应采用分压接法,实验电路图如图所示。 返回 (3)因为电流表采用内接法,电压表测出的电压为Rx与电流表串联后两端的电压,U测>U实,而R=,所以R测>R实。 答案:(1)B　C　F　(2)见解析图 (3)大于　电压表的读数大于待测电阻两端的实际电压(其他表述正确也可) 返回 考点三　电表的改装及校准 【核心要点】 电表的两种改装的比较 项目 改装成大量程电压表 改装成大量程电流表 内部 电路 改装原理 串联分压 并联分流 所需电阻阻值 R=-Rg R= 改装后的量程 U=Ig(Rg+R) I=Ig 校准电路 返回 【典例剖析】 【典例4】(2024·重庆模拟)某同学想把一个电流计(满偏电流为1 mA)改装成一个量程为5 V的电压表。为了先测量该电流计的内阻,该同学设计了如图1所示的实验电路,该电路中电源电动势约为6 V,滑动变阻器R1的总阻值为20 kΩ。连接好电路后,该同学进行了如下操作: 返回 ①先断开开关S2,闭合开关S1,将滑动变阻器R1由最大阻值逐渐调小,使电流计的示数达到满偏电流Ig; ②保持滑动变阻器R1的滑片位置不变,闭合开关S2,调节电阻箱R2的阻值,使电流计的示数等于Ig,同时记录下此时电阻箱的阻值R2=80 Ω。 (1)根据以上实验数据,在误差允许范围内,可求得该电流计的内阻为_______Ω。  (2)该同学用(1)中测量值作为该电流计的内阻,并将其改装成量程为5 V的电压表,需要串联一个阻值R=________Ω的定值电阻。  返回 (3)用一个量程为6 V的标准电压表与(2)中改装后的电压表并联进行校准,发现标准电压表的示数如图2所示,改装电压表的示数如图3所示,则改装电压表的量程为________V(保留两位有效数字);改装电压表的量程发生偏差的可能原因是R的阻值计算有偏差,接入的电阻________(选填“偏大”或“偏小”)。  (4)要达到预期改装目的,无论测得的电流计的内阻值是否正确,都不必重新测量,只需要将与其串联的R的阻值减少________Ω。  返回 【解析】(1)设定①、②步骤中电路总电阻不变,干路电流不变,则IgRg=(1-)IgR2, 解得Rg=R2=100 Ω。 (2)当Rg=100 Ω时,与其串联的电阻R=-Rg=4 900 Ω。 (3)由图2可知,标准电压表的示数为3.2 V,改装后的电压表电流为0.6 mA,因此改装电压表的示数为3.0 V,则改装电压表的量程为×5 V=5.3 V,改装后的电压表量程发生偏差的可能原因是R的阻值计算有偏差,接入的电阻偏大。 返回 (4)设改装电压表的内阻为RV,则RV== Ω,要达到预期改装目的,应使其电流变为I=×1 mA=0.64 mA,因此只需要将R的阻值减少ΔR,则有 0.64 mA×(RV-ΔR)=3.2 V,代入数据,可得ΔR=(-) Ω= Ω。 答案:(1)100　(2)4 900　(3)5.3　偏大　(4) 返回 $