实验11 电学实验基本能力集释 课件 -2027届高考物理一轮复习

该高中物理高考复习课件聚焦电学实验专题，覆盖常用仪器读数、电表改装、测量与控制电路选择等高考核心考点，依据高考评价体系分析各考点权重，如仪器读数占30%、电路选择占40%，归纳游标卡尺读数、内接外接法判断等常考题型，构建系统备考框架。 课件亮点在于“真题典例+变式训练+素养提升”策略，以螺旋测微器读数、电表改装计算等典例为载体，通过“大内小外”电路选择法培养科学思维，结合实验试探法提升科学探究能力。特设易错点分析如电表估读误差，帮助学生掌握答题技巧，教师可据此精准指导，助力高考冲刺。

实验11 电学实验基本能力集释 方法指导 一、常用仪器的读数 1.螺旋测微器的原理和读数 (1)原理:测微螺杆与固定刻度之间的 精密螺纹的螺距为0.5 mm,即旋钮每 旋转一周,测微螺杆前进或后退0.5 mm, 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0.01 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。 (2)读数:测量值=固定刻度(注意半毫米刻线是否露出)+可动刻度× 0.01 mm+估读值(注意要估读到0.001 mm)。 2.游标卡尺的原理和读数 (1)原理:利用主尺的分度值与游标尺的分度值的差值制成。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的长度少1 mm。 (2)读数:d=主尺读数(cm)+精度×游标尺上对齐刻线数值(mm),不估读。 3.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,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的电流表读数方法相同,此量程下的精确度是0.1 V或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,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”,即读到分度值的一半0.01 A。 注意:测量时,尽量使指针指示超过满偏刻度的的位置。 典例　(1)如图所示的三把游标卡尺,它们的游标卡尺从上至下分别为 9 mm长10等分、19 mm长20等分、49 mm长50等分,它们的读数依次为 　　　　 mm,　　　　 mm,　　　　 mm。  甲 乙 丙 17.6 23.85 3.18 (2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图丁所示,则金属丝的直径是　　　　 mm。  (3)①图戊使用0~0.6 A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0~3 A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图己使用较小量程时,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。  丁 戊 己 2.160 0.02 0.44　 0.1 2.20 0.1 1.70 0.5 8.5 (4)旋钮式电阻箱如图庚所示,电流从接线柱A流入,从B流出,则接入电路的电阻为　　　　 Ω。若用两个这样的电阻箱,即可得到的电阻值范围为　 　　　。  庚 1 987　 0~19 998 Ω 解析 (1)图甲读数:17 mm+6×0.1 mm=17.6 mm。 图乙读数:23 mm+17×0.05 mm=23.85 mm。 图丙读数:3 mm+9×0.02 mm=3.18 mm。 (2)读数为2.0 mm+16.0×0.01 mm=2.160 mm。 (3)①使用0~0.6 A量程时,刻度盘上的每一小格为0.02 A,表针示数为0.44 A;当使用0~3 A量程时,每一小格为0.1 A,表针示数为2.20 A。 ②电压表使用0~3 V量程时,每小格表示0.1 V,表针示数为1.70 V;使用0~15 V量程时,每小格表示0.5 V,表针示数为8.5 V。 (4)电阻为1 987 Ω。每个电阻箱的最大阻值是9 999 Ω,用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是2×9 999 Ω=19 998 Ω。故用两个这样的电阻箱,可得到的电阻值范围为0~19 998 Ω。 二、电表改装 电表的改装分析 项目 改装成电压表 改装成大量程电流表 原理 串联电路分压 并联电路分流 内部电路     项目 改装成电压表 改装成大量程电流表 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= 改装后的总电阻 Rx=Rg+R=nRg Rx= 典例　有两个量程的电压表如图所示,当使用A、B两个端点时,量程为 0~3 V;当使用A、C两个端点时,量程为0~15 V。已知表头的内阻Rg为 300 Ω,满偏电流Ig为1 mA,则(　　) A.R1=2 700 Ω、R2=12 000 Ω B.R1=3 000 Ω、R2=15 000 Ω C.R1=270 Ω、R2=1 200 Ω D.R1=300 Ω、R2=1 500 Ω A 解析 依题意,当使用A、B两个端点时,可测量的最大电压值为U1=3 V,有U1=Ig(Rg+R1),当使用A、C两个端点时,可测量的最大电压值为U2=15 V,有U2=Ig(Rg+R1+R2),联立并代入题中相关数据求得R1=2 700 Ω、R2=12 000 Ω,故选A。 变式练 图甲所示小量程电流表的内阻Rg=100 Ω,满偏电流Ig=300 μA。 (1)若将此电流表改装成0~0.6 A的电流表,改装后电流表的内阻为　　　　。  (2)若将此电流表改装成0~3 V的电压表,则需要串联的电阻阻值大小为　　　　。  (3)在图乙指定的虚线框内给(2)中改装后的电压表标上刻度值。 0.05 Ω 9 900 Ω 如图所示 解析 (1)设改装后电流表的内阻为R1,改装成电流表是在小量程电流表两端并联电阻,有IgRg=(I-Ig)R1,解得R1=0.05 Ω。 (2)设需要串联的电阻阻值为R2,则有Ig(R2+Rg)=U,解得R2=9 900 Ω。 (3)见答案图。 三、测量电路与控制电路的选择 考向1　测量电路的选择 1.电流表的内接法和外接法的比较 方法 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 测量值大于真实值 R测= 测量值小于真实值 方法 内接法 外接法 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“大内小外”。 (2)临界值计算法 ①Rx<时,用电流表外接法。 ②Rx>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,则应采用电流表外接法;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,则应采用电流表内接法。 典例1　(多选)(2024浙江杭州高三月考)小明用图甲所示电路测量某样品的电阻,得到如图乙所示的伏安特性曲线。关于本次实验,下列说法正确的有(　　) A.开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应该处于最右端 B.若滑动变阻器的滑片P向左移动,电流表的示数将变小 C.该样品阻值大约为2.7×102 Ω D.考虑到电表有内阻,该样品电阻的测量值比真实值大 甲 乙 BD 解析 为了保护电表,开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应该处于最左端,使测量电路电压为零,故A错误;由题图甲电路可知,若滑动变阻器的滑片P向左移动,滑动变阻器接入电路的电阻变大,则电流表的示数将变小,故B正确;根据R=,结合题图乙,有R=k= Ω=2.7×105 Ω,故C错误;题图甲中采用的是电流表内接,考虑到电流表有内阻,可得R测==R+RA>R,可知该样品电阻的测量值比真实值大,故D正确。 变式练 (2024浙江东阳高三二模)某同学在实验室中用伏安法测一电阻R的阻值。 (1)该同学用如图所示的电路判定电流表需采用内接法还是外接法。正确连线后,合上开关S,将滑动变阻器的滑片P移至合适位置。将单刀双掷开关K掷到1时,电压表和电流表的示数分别为U1=2.9 V、I1=31.2 mA;将K掷到2时,电压表和电流表的示数分别为U2=3.0 V、I2=29.7 mA,由此可知单刀双掷开关K应掷到　　　　(选填“1”或“2”)。  (2)若电阻的测量值R测是通过电压表的读数U和电流表的读数I的比值计算得出,则该电阻测量值R测=　　　　 Ω(计算结果保留三位有效数字),且测量值R测　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)电阻R的真实值。  2 101 大于 解析 (1)两次实验,电压表的百分比变化为η1=×100%=×100%≈3.3%,两次实验,电流表的百分比变化为η2=×100%=×100%≈5.1%,因此可知电流表的示数变化更明显,说明电压表的分流更严重,为减小误差,应采用内接法,单刀双掷开关K应掷到2。 (2)电阻测量值R测= Ω≈101 Ω,由于电流表的分压作用,实际待测电阻两端的电压小于电压表的示数,故测量值R测大于电阻R的真实值。 考向2　控制电路的选择 1.滑动变阻器两种连接方式 项目 限流接法 分压接法 对比说明 电路图     串、并联 关系不同 电阻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 电阻R上电流调节范围(不计电源内阻) ≤I≤ 0≤I≤ 分压电路调节范围大 闭合S前滑片位置 b端 a端 都是为保护电路元件 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。 (2)当待测电阻Rx≫R0(滑动变阻器的最大阻值)时。 (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。 3.滑动变阻器的最大阻值和用电器的阻值差不多且要求电压不从零开始变化,通常情况下,由于限流式结构简单、耗能少,优先使用限流式。 典例2　在描绘一个标有“6.3 V　0.3 A”的灯泡的伏安特性曲线的实验中,要求灯泡两端的电压由零逐渐增加到6.3 V,并便于操作。已选用的器材有: 学生电源(电动势为9 V,内阻约1 Ω); 电流表(量程为0~0.6 A,内阻约0.2 Ω;量程为0~3 A,内阻约0.04 Ω); 电压表(量程为0~3 V,内阻约3 kΩ;量程为0~15 V,内阻约15 kΩ); 开关一个、导线若干。 (1)实验中还需要选择一个滑动变阻器,现有以下两个滑动变阻器,则应选其中的　　　　 。(选填选项前的字母)   A.滑动变阻器(最大阻值10 Ω,最大允许电流1 A) B.滑动变阻器(最大阻值1 500 Ω,最大允许电流0.3 A) A (2)实验电路图应选用图1中的　　　　(选填“甲”或“乙”)。  图1 乙 (3)请根据(2)中所选的电路图,补充完成图2中实物电路的连线。 图2 如图所示 (4)闭合开关,改变滑动变阻器滑动端的位置,并记录对应的电流表示数I、电压表示数U。某次测量中电流表选择0~0.6 A量程,电压表选择0~15 V量程,电流表、电压表示数如图3所示,可知该状态下灯泡电阻的测量值Rx==　　　　 Ω 。(计算结果保留两位有效数字)   图3 18 (5)根据实验数据,画出的灯泡I-U图像如图4所示。由此可知,当灯泡两端的电压增加时,灯泡的阻值将　　　　 。(选填“变大”或“变小”)   图4 变大 解析 (1)实验要求灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到6.3 V,则滑动变阻器应采用分压接法,所以要选择最大值比较小的A。 (2)灯泡正常发光时的电阻为R= Ω=21 Ω,该电阻值相对于电压表属于小电阻,所以电流表应采用外接法,又由(1)得采用分压接法,因此实验电路应选乙。 (3)根据实验电路图连接实物电路图,实物电路图如答案图所示。 (4)电流表的量程为0~0.6 A,所以每一小格的读数为0.02 A,所以电流表的读数为0.22 A。 电压表的量程为0~15 V,所以每一小格的读数为0.5 V,所以读数为 8×0.5 V=4.0 V。 由欧姆定律得Rx= Ω=18 Ω。 (5)在I-U图像中,各个点与坐标原点的连线的斜率表示电阻的倒数,由图可知,随电压增大,各点与坐标原点的连线的斜率减小,所以可知待测电阻的阻值变大。 $