第56讲 电学实验的“仪器问题-2026年高考物理母题60讲

高考物理母题60讲 第五十六讲 电学 母题呈现 [例]1.有一金属材料制成的圆柱形物体，当 用游标卡尺来测它的截面直径d时，示数如 图甲所示，则d= mm。然后利用 伏安法测量该物体的电阻，此时电压表和电 流表的示数如图乙、丙所示，则金属物体两 端的电压为U= V,流过该物体的 电流为1 A 3 5(单位：cm) M177 0 10 20 图甲 5 m A/ Q ⊙ 15 0.6 3 图乙 图丙 2.在测量一根粗细均匀合金丝电阻率的实验 中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程 如图丁所示，校零时的读数为 mm,合金丝的直径为 mm。 5 -20 15 45 10 图丁 3.某实验学习小组在学习了电表读数后想要 将一量程为250uA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12002，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）。 电阻箱 (mA 标准毫安表 图(a) (1)请写出计算电阻R的表达式 代入数据后得出R大约为 2(保 留2位有效数字)。 ·19 实验的“仪器”问题 (2)当标准毫安表的示数为16.0mA时，微 安表的指针位置如图(b)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) 100150 0arrmprmrjrin0o μA 图(b) A.18 mA B.21 mA C.25 mA D.28 mA (3)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12002 B.微安表内阻测量错误，实际内阻小 于12002 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R的电阻即可， 其中及= 知识链接 一、游标卡尺 内测量爪 紧固螺钉 主尺 深度尺 尺身 0. 游标尺 外测量爪 1.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。 2.精度：对应关系为10分度0.1mm,20分度 0.05mm,50分度0.02mm。 3.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 线对齐的游标刻线的格数，则记录结果表达 为(x十KX精度)mm。 二、螺旋测微器 测 测微螺杆 砧 可动刻度 旋钮 微调旋钮 固定刻度 尺架 1.原理：测微螺杆与固定刻度之间的精密螺纹 的螺距为0.5mm,即旋钮每旋转一周，测微 螺杆前进或后退0.5mm,而可动刻度上的 刻度为50等份，每转动一小格，测微螺杆前 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。 2.读数：测量值(mm)=固定刻度数(mm)(注 意半毫米刻度线是否露出)十可动刻度数 (估读一位)×0.01(mm)。 三、灵敏电流计 灵敏电流计又称表头，用符号G表示，其实 质为磁电式电流表。我们需要记住它的“三 值”大概的数量级：满偏电流I。大概是几百 微安到几毫安；自身电阻R.大概是100 2002,满偏电压大概是0.5V。 另外，需要注意的是电表的读数并非实际流 过G表的电流。比如量程为3A的电流表 是由G表改装而来的，当读数为2A时并 不是指流过G表的电流也为2A。实际电 流与示数电流之间存在某种线性关系。还 需要知道中学阶段所有示数型电表均由G 表改装而来，只有电流流过G表，表盘才会 有示数。 四、电压表与电流表的改装 改装成大量 改装成大量 程电压表 程电流表 RR o+G☐}。 内部 U平U 电路 19 高考物理母题60讲 改装成大量 改装成大量 程电压表 程电流表 串联分压：串联一个 并联分流：并联一个 改装 分压电阻R,若量程 分流电阻R,若量程 原理 扩大n倍，即n= 扩大n倍，即n= U./Ug I/Ig U 所需电 R=-R,=(n U:=R,/(n R二1-1g 阻阻值 1)R -1) 改装后 U=I(R2+R) I=R+R店 的量程 R 校准 标准表© A 电路 标准表 阻 五、欧姆表原理（多用电表测电阻原理） （一)构造 如图所示，欧姆表由电流表G、电池、调零 电阻R和红、黑表笔组成。 0 0 0 G E © E ir R 红 黑 红 黑 红表笔黑表笔 笔 笔 甲 乙 用 欧姆表内部：电流表、电池、调零电阻 串联。 (二)工作原理 E 闭合电路的欧姆定律I一R,十R十r+R (三)刻度的标定 红、黑表笔短接（被测电阻R,=0)时，调 节调零电阻R,使I=I.,电流表的指针达 到满偏，这一过程叫欧姆调零。 (1)当I=I.时，R=0,在满偏电流I.处标为 “0”。(图甲) (2)当1=0时，R,≈∞，在I=0处标为“o∞”。 (图乙) (3)当I=号时，R=R十R+r,此电阻值等于 欧姆表的内阻值，R,叫中值电阻。 高考物理母题60讲 (四)多用电表 1.外部构造 多用电表可以用来测电流、电压和电阻，如 图所示是一种多用电表的外形图，表的上半 部分为表盘，下半部分是选择开关，开关周 围标有测量功能的区域及量程。 表 TI 00 150m 5 15 25V A-V-2 0 位螺丝 0x1k×100×10×Ty 欧姆调 OFF- -2.5 零旋钮 选 100 o ⊙+ 10 50 红表笔 250 0- 插 关 mA -500 黑表笔 2.51050250500Y 插孔 2.内部构造 多用电表是由一个小量程的电流表与若干 元件组成的，如图所示，每进行一种测量时， 只使用其中一部分电路，其他部分不起作 用。如图中1、2为电流测量端，其中接1为 大量程；5、6为电压测量端，其中接6为大 量程；3、4为电阻测量端，其中接4为大倍 率。测量时，黑表笔插入“一”插孔，红表笔 插入“+”插孔，并通过选择开关接入与待测 量相对应的测量端 2 A B 红表笔 黑表笔 3.多用电表使用的“八大注意” (1)使用前要机械调零。 (2)两表笔在使用时，电流总是“红进”“黑出”。 (3)选择开关的功能区域，要分清是测电压、电 流还是电阻，还要分清是交流还是直流。 (4)电压、电流挡为量程范围挡，欧姆挡为倍 率挡。 ·1 (5)刻度线有三行：上为电阻专用，中间为直流 电流、直流电压、交流电压共用，下为交流 电压2.5V专用。 (6)测电阻时 ①待测电阻与电路、电源一定要断开。 ②两手一定不要同时接触两表笔金属杆。 ③指针指中值附近较准，不能指在中值附 近时需换挡。 ④每换一挡必须重新欧姆调零。 ⑤读出示数要乘以倍率才为电阻阻值。 (7)测电学黑箱时，一定要先用大量程电压挡 判断其内部有无电源，无电源方可用欧 姆挡。 (8)使用完毕，选择开关要置于“OFF”挡或交 流电压最高挡，长期不用应取出电池。 衍生练习 [衍生1](1)某学生用螺旋测微器测量不同 金属导线的直径，其示数如图a、b、c所示， 则金属导线的直径读数分别为： E15 E45 140 15 10 35 10 0 30 0 图a 图b 图c a. mm;b. mm; c. mm. (2)用游标尺为50分度的游标卡尺测量某 工件的长度时，示数如图d所示，则测量结 果应该读作 mm;用游标尺为20 分度的游标卡尺测量另一工件的长度时， 示数如图e所示，游标卡尺的读数为 mm。 cm 2 、05101520 图d 3 4cm thhh E 10 20 图e 08 (3)正确读出图中各表的读数： ①如图f,接0~3V量程时读数为 V: 接0~15V量程时读数为 ②如图g,接0~3A量程时读数为 A: 接0~0.6A量程时读数为 A 1 2 0.2 0.4 wlw 芳1030 240.6 V715 A 3 图f 图g [衍生2]某同学组装一个多用电表。可用的 器材有：微安表头（量程100A,内阻9002）； 电阻箱R,(阻值范围0~999.9Ω)；电阻箱 R2(阻值范围0~99999.92)；导线若干，要 求利用所给器材先组装一个量程为1mA 的直流电流表，在此基础上再将它改装成量 程为3V的直流电压表。组装好的多用电 表有电流1mA和电压3V两挡，回答下列 问题： (1)在虚线框内画出电路图并标出R,和 R2,其中·为公共接线柱，a和b分别是电 流挡和电压挡的接线柱 (A 10 1。--- ---_----- (2)电阻箱的阻值R,= 2; R2= (保留到个位)。 [衍生3]（多选）如图 G G 甲、乙两个电路，是利 用一个灵敏电流表G R (500A,2002)和一 甲 个电阻箱R改装成 电压表或电流表，若电压表量程为3V,电 流表量程为3mA,则 ) A.甲表是电压表，乙表是电流表 B.甲表中R=502,乙表中R=58002 C.若使用中发现甲表的示数总比准确值 稍小一些，则可适当增大电阻箱R的 阻值 D.若使用中发现乙表的示数总比准确值 稍大一些，则可适当增大电阻箱R的 阻值 [衍生4]常用的电压表和电流表都是由小 量程的电流表（表头）改装而成的。表头的 电阻R。叫作电流表的内阻。指针偏转到 最大刻度时的电流I。叫作满偏电流。表 头通过满偏电流时，加在它两端的电压U 叫作满偏电压。U。和I。一般都比较小， 测量较大的电压时，要串联分压电阻，把表 ·199 高考物理母题60讲 头改装成电压表，如图(a)所示；测量较大 的电流时，则要并联分流电阻，把小量程的 表头改装成大量程的电流表，如图(b)所示。 已知图中用表头的内阻R。为200Ω，满偏 电流I。为2mA。 R:R B 图(a) R oD 图(b) (1)图(a)所示电压表有两个量程，当使用 A、B两个端点时，量程为0~3V;当使用 A、C两个端点时，量程为0~15V。求电 阻R,、R2的值。 (2)图(b)所示电流表也有两个量程，当使 用D、E两个端点时，量程为0~1A;当使 用D、F两个端点时，量程为0~0.1A。求电 阻R、R的值（此问的结果保留两位小数）。 高考物理母题60讲 、 [衍生5]图(a)为某同学组装完成的简易多 用电表的电路图。图中E是电池；R,、R2、 R3、R4和R是固定电阻，R。是可变电阻； 表头的满偏电流为250μA,内阻为4802。 虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与 两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡 位为：直流电压1V挡和5V挡，直流电流 1mA挡和2.5mA挡，欧姆×1002挡。 表头 (G 01 5o B 图a 7 A-V0 图b (1)图(a)中的A端与 (填“红”或“黑”)色表笔相连接 (2)关于R。的使用，下列说法正确的是 (填正确答案标号)。 A.在使用多用电表之前，调整R。使电表 指针指在表盘左端电流“0”位置 B.使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整 R。使电表指针指在表盘右端电阻“0” 位置 C.使用电流挡时，调整R。使电表指针尽 可能指在表盘右端电流最大位置 (3)根据题给条件可得R,+R= 2, R= 2。 (4)某次测量时该多用电表指针位置如图 (b)所示。若此时B端是与“1”相连的，则 多用电表读数为 ;若此 时B端是与“3”相连的，则读数为 ;若此时B端是与“5”相连的， 则读数为 。（结果均保 留3位有效数字) [衍生6]学生实验小组要测量量程为3V 的电压表V的内阻Rv。可选用的器材 有：多用电表，电源E(电动势5V),电压表 V,(量程5V,内阻约3k2),定值电阻R(阻 值为8002)，滑动变阻器R,(最大阻值50 2),滑动变阻器R,（最大阻值5k2),开关 S,导线若干。 ·200 完成下列填空： (1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻。 首先应 (把下列实验步骤前的字母 按正确操作顺序排列)。 A.将红、黑表笔短接 B.调节欧姆调零旋钮，使指针指向零欧姆 C.将多用电表选择开关置于欧姆挡“X 10”位置 再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电 压表的 (填“正极、负极”或“负极、正 极”)相连，欧姆表的指针位置如图(a)中虚 线I所示。为了减少测量误差，应将选择 开关旋转到欧姆挡 (填“X1”“X 100”或“×1k”)位置，重新调节后，测量得 到指针位置如图(a)中实线Ⅱ所示，则小组 测得到的该电压表内阻为 k2(结果 保留1位小数)。 5040 30 20 15 1灯0 00 00. V-o 图(a) Ro E 图(b) (2)为了提高测量精度，他们设计了如图 (b)所示的电路，其中滑动变阻器应选 (填“R”或“R。”),闭合开关S前， 滑动变阻器的滑片应置于（填“a”或 “b”)端。 (3)闭合开关S,滑动变阻器滑片滑到某一 位置时，电压表V,,待测电压表的示数分 别为U、U,则待测电压表内阻Rv (用U1、U和R。表示)。 (4)测量得到U1=4.20V,U=2.78V,则 待测电压表内阻Ry= k(结果保 留3位有效数字)。、高考物理母题60讲 确；C.中的位移之差分别为3.9mm、7.9mm,故C 错误；D.中的位移之差分别为4.8mm、4.8mm,故 D错误。 [答案](1)IFBGCD(2)1.821.71(3)系统 大于(4)先释放重物，再接通（打点计时器）电源 等于(5)B [衍生6][解析](1)滑块在气垫导轨上运动时可认 为阻力为零，当导轨水平放置时滑块匀速运动，遮光 片通过两个光电门的遮光时间大约相等」 (5)将砝码和砝码盘的重力作为滑块所受拉力时，由 冲量定义可知I=Ft12=m1gt12。滑块通过两个光 电门时的速度大小分别为A=号g=品，故此过 d 程中滑块动量改变量的大小为△p=m2(vB一yA) =m2(△t2-△1 (6)将数据代入上述表达式可得1=m1gt12=0.221 N·s,△p=m2 i d d =0.212kg·m·s1。 △t2△t1 (7)由定义得8= I-△p ×100%=4%。 [答案](1)大约相等(5)m1gt12 dd mz△t2△t1) (6)0.2210.212(7)4 第五十六讲电学试验的“仪器”问题 [母题呈现] [例][解析]1.游标卡尺主尺的读数为30mm,游标 尺上第10条刻度线与主尺某刻度线对齐，由于游标 尺是20分度的，所以读数为30mm十0.05×10mm= 30.50mm。电压表选用0~3V量程，分度值为0.1V, 读数时应估读到分度值的0，所以读数为2.25V:电 流表选用0一0.6A量程，分度为0.02A,读数时应估 读到分度值的2，所以读数为0.42A。 2.校零时螺旋测微器的读数为0十+0.7×0.01mm =0.007mm。合金丝的直径为0.645mm-0.007 mm=0.638mm。 8)并联电阻R=气代入数据后升算得R 15.22,保留保留2位有效数字得152。 (2)由题图(b)可知，微安表的示数为160以A,标准毫 安表示数与微安表示数之比为”80A100,因 此微安表改装后的量程为I=nIg=25mA,故C 正确。 (3)设微安表满偏电流为Ig,内阻为Rg,改装后量程 为，需并联的电阻为R,则并联电阻R气，解得 1=,(+受)关奇放装宝程路大，到可痘是务称的 微安表内阻大于12002，或并联电阻R偏小，故AC 正确。 (4)改装后的电流表实际最大测量值为I1=25mA 时，并联电阻R= IR,理论最大测量值12=20mA 11-1g 99 时，并联电阻kR= IRg,两式联立得k=9 12-Ig [答案]1.30.52.250.422.0.0070.638 152C3)Ac8 3.(10R=-1g ·31 [衍生练习] [衍生1][解析](1)a.读数=4.5mm十9.2×0.01mm =4.592mm。 b.读数=1.5mm+38.0×0.01mm=1.880mm. c.读数=8.5mm+10.1×0.01mm=8.601mm。 (2)图d中，读数=10mm+20×0.02mm= 10.40mma 图e中游标尺“0”刻度线对应的主尺上的位置在图 中没有画出，故不能按照常规方法读数.由图e知游 标尺上每小格的长定为号mm=095mm,游标尺上 的第12个刻度线与主尺上32mm刻度线对齐，所以 读数为32mm-12×0.95mm=20.60mm。 (3)①接0~3V时，读数为2.18V:接0一15V时， 读数为10.8V。 ②接0~3A时，读数为0.80A;接0~0.6A时，读 数为0.16A。 [答案](1)4.592(4.591、4.592、4.593、4.594均 可)1.880(1.879、1.880、1.881均可)8.601 (8.600、8.601、8.602均可) (2)10.4020.60 (3)①2.18(2.16、2.17、2.18、2.19均可)10.8（或 10.9)②0.80(0.79、0.80、0.81均可)0.16 [衍生2][解析](1)R1电阻范围小，所以R1与表头 并联起分流作用，R2电阻范围大，所以R2与改装后 的电流表整体串联，起分压作用。电路如图所示。 μA (2)Ug=1Rg=(1-1g)R,R= 100uA×9002 1000aA-1002A=1000, IR:-U-U..R,-U-U:-3V-100uAX900Q 1 mA =29102. [答案](1)见解析图(2)1002910 [衍生3][解析]A.甲由一个灵敏电流表G和一个 变阻器R并联，利用并联电阻的分流，改装成电流 表，乙由一个灵敏电流表G和一个变阻器R串联，利 用串联电阻的分压，改装成电压表，故A错误；B由 公式1+货如，底甲因中，若我发成的包洗衣 的量程为3mA,则R=402,由公式U=Ig(Rg十R) 知，在乙图中，若改装成的电压表的量程为3V,则R =58002,故B错误：C.安培表的量程I=Ig十 尽，若使用中发现甲表的示数总比准确位精小一 R 些，应使流过表头的电流增大，所以应当增大R,使 表头分流增大，故C正确：D.电压表的量程U=Ig (Rg十R)若使用中发现乙表的示数总比准确值稍大 一些，应使流过表头的电流减小，所以应当增大R, 减小表头分压，减小表头电流，故D正确」 [答案]CD [衍生4][解析](1)图甲中使用A、B两个端点时， 量程为0~3V:使用A、C两个端点时，量程为0~ 15V,由图甲可得I(Rg+R1)=3,Ig(Rg十R1+R2) =15,解得R1=13002,R2=60002。 IgRg (2)根据串并联电路及欧姆定律有Ig十R3十R 0.1,2+B+R=1,解得R=2.240R R3 =1.842. [答案](1)R1=13002R2=60002(2)R3= 2.242R4=1.842 [衍生5][解析](1)与欧姆表内电源正极相连的是 黑表笔。 (2)R:是可变电阻，它的作用就是欧姆表调零的作 用，也就是使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6 使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置。 (3)换挡开关接2时，是量程较小的电流表，所以 IRg=1600: R1十R2=T-Ig 换挡开关接4时，是量程较小的电压表，这时表头与 R、R2并联组成新表头，新表头的内阻 R1+R)迟=120，新表头的量程是1mA,所 r=R1+R2十RE U 以R,=号-r=1×100-1200=800. 1 (4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。 若此时B端是与“1”连接的，此时多用表是量程为 2.5mA的电流表，则多用电表读数为1.47mA:若此 时B端是与“3”连接的，此时多用表是欧姆×1002 挡，则读数为1.10×103：若此时B端是与“5”连接 的，量程为5V电压表，则读数为2.95V。 [答案](1)黑(2)B(3)160880(4)1.47mA 1.10×10322.95V [衍生6][解析](1)利用多用电表粗测待测电压表 的内阻。首先应选择欧姆挡即C选项：将多用电表 选择开关置于欧姆挡“X10”位置：接着将红、黑表笔 短接即A选项：进行欧姆调零即B选项：调节欧姆调 零旋钮，使指针指向零欧姆。故首先操作顺序为 CAB;多用电表使用时电流“红进黑出”的规则可知： 测量电阻时电源在多用电表内，故将多用电表的红 黑表笔分别与待测电压表的“负极、正极”相连：读数 时欧姆表的指针位置如图(a)中虚线I所示，偏转角 度较小即倍率选择过小，为了减少测量误差，应将选 择开关旋转到欧姆挡倍率较大处，而根据表中数据 可知选择“X1k”倍率又过大，故应选择欧姆挡“X 100”的位置：测量得到指针位置如图(a)中实线Ⅱ所 示，则小组测得到该电压表内阻为 R=16.0×1002=1.6k. (2)图(b)所示的电路，滑动变阻器采用的是分压式 连接，为了方便调节，应选最大阻值较小的滑动变阻 器即R1: ·31 高考物理母题60讲 为保护电路，且测量电路部分电压从零开始条件，闭 合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于a端。 (3)通过待测电压表的电流大小与定值电阻电流相 同为1= U-U R。 根据欧姆定律得待测电压表的阻值为 Rw=兴 (4)测量得到U1=4.20V,U=2.78V,带入待测电 压表的阻值表达式Rv则待测电压表内阻 2.78×800 Rv=4.20-2.780≈15660≈1.57kn. [答案](1)CAB负极、正极×1001.6 (2)R1a(3)-U (4)1.57 第五十七讲“测电阻”的电学实验问题 [母题呈现] [例]解析](1)先读固定刻度，注意半刻度线未露 出，再读可动刻度，螺旋测微器的精确度为0.01mm, 需要估读，则d=18.2×0.01mm=0.182mm。 (2)分压电路能使待测电阻两端的电压从零开始调 节，电压调节范国较大，故CD错误：=3000 5 6000=50<60,故应来用电流表外接法，故 AB错误。电源电压为3V,为保证精度，则电压表选 量程0~3V。电路中最大电流约为1景=是A 0.6A,故电流表量程应选0~0.6A。 若电流表的内阻准确知道，由R,=)一R得应选B 项，若电压表的内阻准确知道，由R,=得应选 A项。 (3)根据图(d)可得I=0.50AU=2.60V,在图(c)中 描出对应点。各，点大致分布于过原点的直线上，用直 线连接各，点，误差较大的点舍去，图像如图所示。 AUNV 3.0 2.0 1.0 0 0.2 0.4 0.6A