第31讲 电学实验基础（高效培优讲义）2027年高考物理一轮复习高效培优系列

该高中物理电学实验基础复习讲义，聚焦常用仪器读数、电路选择、器材连接等高考核心考点，按考情分析、知识梳理、重难突破、分层集训的逻辑架构知识体系，通过技法点拨、典例突破、真题实战等环节，帮助学生系统突破实验难点。 资料采用分层集训与精准技法指导，如游标卡尺读数“三看”、滑动变阻器接法临界值计算等策略，培养学生科学思维与科学探究能力，设置基础到真题的递进练习，确保高效复习，为教师把控节奏和提升学生应考能力提供有力支持。

第31讲 电学实验基础（培优复习讲义） 内容导航 夯实基础·突破重难·分层提能 考情・分析解读（课标要求 考情解读 备考策略） 基础・知识梳理（专题线索 知识导图 知识梳理） 知识01 常用仪器的使用与读数 知识02 测量电路和控制电路的选择 知识03 实验器材的选取与实物图的连接 重难・核心突破（技法点拨 典例突破 变式研析） 重难01 游标卡尺和螺旋测微器的读数 重难02 测量电路和控制电路的选择 重难03 实物图的连接 拔高・分层集训（基础演练 能力进阶 真题实战） 考情·分析解读 课标要求 1．掌握常用仪器的使用及读数方法。 2．掌握电流表的内、外接法及滑动变阻器的两种连接方式。 3．掌握误差的分类及产生原因。 4．会根据电路原理图连接实验器材。 考情解读 1．考查频次：高考电学实验必考核心基础，所有电学实验的前置考点，每年必考，以实验填空、作图、读数题型为主，分值稳定，是实验题得分关键。 2．考查要点：熟练掌握刻度尺、螺旋测微器、电表、变阻箱等常用仪器的读数规则，精准区分电流表内外接法、滑动变阻器分压限流接法，掌握实验器材筛选原则与规范实物电路连接方法。 3．命题情境：依托各类电学测量实验创设基础情境，单独考查仪器读数、电路接法辨析、器材选择、实物连线纠错，同时作为所有创新电学实验的底层解题依据。 备考策略 1．规范读数：熟记所有电学常用仪器读数规则，区分估读与不估读仪器，杜绝读数误差、有效数字失分。 2．熟记电路选择：熟练掌握内外接、分压限流接法的适用条件与误差特点，根据待测电阻阻值、实验要求快速选型。 3．规范电路操作：掌握器材选取的优先级原则，规范实物图连线步骤，规避电路短路、接线错误等常见问题。 基础・知识梳理 知识导图 核心梳理 知识1 常用仪器的使用与读数 1．游标卡尺 （1）构造：主尺，游标尺（主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪），游标尺上还有一个深度尺（如图所示）。 （2）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1 mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10格的、20格的、50格的，其读数见下表： 刻度格数（分度） 刻度总长度 每小格与1 mm的差值 精确度 10 9mm 0.1mm 0.1mm 20 19mm 0.05mm 0.05mm 50 49mm 0.02mm 0.02mm （3）读数：若用x表示从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，则记录结果为：（x＋K×精确度）mm。 注意：对于游标卡尺，无论哪种规格，K值均不需要估读到下一位。 2．螺旋测微器 （1）构造：如图所示，B为固定刻度，E为可动刻度。 （2）原理：固定刻度B的螺距为0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，测微螺杆F前进或后退0.5 mm，而可动刻度E上有50个等分刻度，每转动一小格，F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。 （3）读数：测量值a（mm）＝固定刻度数b（mm）（注意半毫米刻度线是否露出）＋可动刻度数c（估读一位）×0.01（mm）。 3．电压表、电流表的使用及读数 量程选择 使用事项 电表估读 选择合适量程：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）导线接在电表的接线柱上时，使电流从“＋”接线柱流入，“－”接线柱流出 （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） 知识2 测量电路和控制电路的选择 1．电流表两种接法选择 （1）伏安法测电阻两种接法的比较 （电流表）内接法 （电流表）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 巧记口诀 大内偏大（大电阻内接法，测量值偏大） 小外偏小（小电阻外接法，测量值偏小） （2）电流表两种接法选择 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。 ②临界值计算法：时，用电流表外接法；时，用电流表内接法。 ③试触法：按图所示接好电路，让连接电压表的导线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，说明电流表分压更明显，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，说明电压表分流更明显，则可采用电流表内接法。 2．滑动变阻器的两种接法 （1）滑动变阻器两种连接方式的对比 限流接法 分压接法 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） 分压电路调节范围大 闭合S前滑片位置 b端 a端 都是为了保护电路元件 （2）滑动变阻器两种接法的选择 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时，由于限流式结构简单、耗能少，优先使用限流式。滑动变阻器必须接成分压电路的几种情况： ①要求电压表从零开始读数，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。 3．实验误差分析 （1）系统误差 ①伏安法测电阻系统误差来源：电压表的分流或电流表的分压。 ②减小系统误差 根据题目中给出的电阻的大约值，选用合适的实验器材，采用误差小的实验方案（如电流表的内、外接法）。 ③消除系统误差：题目给定的条件充分（电表内阻已知），合理设计电路可消除系统误差。 （2）偶然误差 ①电压表、电流表、多用电表、毫米刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器等读数误差。 ②描点、计算等对数据处理造成的误差。 ③通过多次测量取平均值或图像法可以减小偶然误差。 知识3 实验器材的选取与实物图的连接 1．实验器材选择的技巧 （1）电压表、电流表：不超过量程，且要超过满偏刻度的。有时也可以依据测量数据来确定选择的电表。 （2））滑动变阻器：分压选最大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。 （3）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。 2．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）。 重难・核心突破 重难01 游标卡尺和螺旋测微器的读数 【技法点拨】 1．游标卡尺的读数“三看” （1）“一看”：精确度是0.1 mm、0.05 mm还是0.02 mm。 （2）“二看”：游标尺上的0刻度线位置，注意区分0刻度线与标尺最前端的边界线。 （3）“三看”：游标尺的第几条刻度线与主尺上的某刻度线对齐。 2．螺旋测微器的读数“三”注意 （1）半毫米刻度线是否漏出。 （2）一定要估读一位。 （3）如果以mm为单位记录读数，小数点后一定是三位数字，如6.700 mm、0.324 mm等。 【典例突破】在“测量导体电阻率”实验中，某同学分别用10分度的游标卡尺、螺旋测微器和量程为的电压表来测量圆柱体导体的长度、直径和导体两端的电压，测量结果分别如图甲、乙、丙所示，则该导体的长度______mm，直径______mm，导体两端的电压______V． 【变式研析】 1．某物理兴趣小组需要测一段圆柱体形金属导体的电阻率：再用刻度尺测得其长度为L，用螺旋测微器测其直径，读数如图乙所示，直径d = ______mm；根据测量数据，可得该导体的电阻率ρ = ______（用R、L、d表示）。 2．（1）某同学用20分度的游标卡尺测得该样品的长度如图所示，其示数L=_________mm；用螺旋测微器测得该样品的外径如图所示，其示数D=_________mm。 （2）某同学在使用多用电表测量某电阻时，用×10Ω挡时，发现指针偏转角度很小，他应该换用_________挡（填×1Ω挡或×100Ω挡），换挡后，在测量前要先_________。 重难02 测量电路和控制电路的选择 【典例突破】如图甲所示，某同学测量灯泡电阻时采用试接的方法，让电压表的一端接在A点，另一端先后接到B点和C点。他发现电压表示数有明显变化，而电流表示数无明显变化，说明小灯泡的阻值与______（填写“电流表”或“电压表”）的阻值接近，应选择电流表______（填写“内接”或“外接”）的电路。 【变式研析】 1．某同学想利用伏安法测电阻Rx（阻值很小）。在实验过程中，该同学欲使待测电阻两端的电压由零缓慢地增加，应选择的电路图是（　　） A． B． C． D． 2．某实验小组为了得到某电阻丝的图像，选择限流电路后，分别用最大阻值是、、的三种滑动变阻器做限流电阻。当滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动的过程中，根据实验数据，分别做出电压表读数随滑片移动距离的关系曲线、、，如图所示。该小组希望待测电阻两端电压需要有较大的调节范围，同时操作还要尽量方便，则（　　） A．最大阻值为的滑动变阻器做实验得到的图线是，应选用对应的滑动变阻器 B．最大阻值为的滑动变阻器做实验得到的图线是，应选用对应的滑动变阻器 C．可以把电压表接在滑动变阻器两端，不论或都有较大调节范围 D．可以把电压表接在滑动变阻器两端，不论、或都有较大调节范围 3．利用伏安法测定同一电阻器的电阻，第一次测量时，采用电流表外接的电路，如图甲所示，电压表示数为2.8V，电流表示数为，第二次测量时，改用电流表内接的电路，如图乙所示，电压表的读数仍为2.8V，电流表的读数变为，由此两组测量数据估测出此电阻器的阻值__________。 重难03 实物图的连接 【典例突破】用伏安法测金属丝的电阻，实验所用器材为：电池组（电压为3V，内阻不计）、电流表（内阻约、电压表内阻约、滑动变阻器额定电流、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下。由数据可知，选用的是图中的_____（_选填“甲”或“乙”）图。图丙是测量的实验器材实物图，图中已连接了部分导线。请根据图甲、乙所选的电路图，补充完成图丙中实物间的连线。______ 【变式研析】 1．某学生实验小组要测量一电阻丝（阻值约十几欧姆）的电阻率，所用实验器材有：螺旋测微器、米尺、电源E、电压表（内阻非常大）、定值电阻（阻值）、滑动变阻器R、待测电阻丝、开关、单刀双掷开关、导线若干。 （1）用螺旋测微器测电阻丝的直径d如图甲所示，则________。 （2）实验小组设计的实验电路图如图乙所示，请在实物图丙中用笔画线代替导线完成剩余连线。 （3）先将滑动变阻器的滑片P滑动到________（填“a”或“b”），闭合开关。 （4）将K与d端相连，适当减小滑动变阻器R接入电路的电阻，此时电压表读数记为，然后将K与c端相连，此时电压表读数记为。则金属丝的电阻________（结果用、、表示）。 （5）用米尺测得金属丝长度L，待测金属丝所用材料的电阻率________（用题目所给的符号表示）。 2．在“测定金属的电阻率”实验中，小强同学将一段粗细均匀的金属丝（阻值约为）固定在带有刻度尺的木板上，准备精确测量其电阻（要求电压可以从零开始调节）。现有电源（电动势为3.0V，内阻不计）、开关和导线若干，以及下列器材： A．电流表（量程，内阻约） B．电压表（量程，内阻约） C．滑动变阻器，额定电流） D．滑动变阻器，额定电流） （1）如图所示，这是测量该金属丝电阻的实验电路实物图，图中已连接了部分导线，还有三根导线没有连接，请补充完成。___________ （2）为减小误差，且便于操作，在实验中滑动变阻器应选___________（选填器材前的字母）。 （3）开关闭合前，滑动变阻器的滑片应调到最___________（选填“左”或“右”）端。 （4）如图甲所示，用螺旋测微器测金属丝的直径___________mm。 （5）如图乙所示，用游标卡尺（20等分）测得金属丝长度___________cm。 （6）所测电阻的测量值与真实值相比较，测量值___________真实值（填“大于”“小于”或“等于”）。 （7）若用游标卡尺测得金属导线长度为、用螺旋测微器测得金属导线的直径为、电压表示数为、电流表的示数为，则金属丝的电阻率___________（用字母表示）。 拔高・分层集训 基础演练 1．用如图所示的螺旋测微器测量金属丝的直径。下列说法正确的是（     ） A．使用螺旋测微器测量可准确到 B．旋转旋钮B一周，螺杆A沿轴线方向前进或后退 C．旋转旋钮B，直到螺杆A拧紧金属丝时可以读数 D．至少测量三次，平均值可作为金属丝的直径 2．某同学用螺旋测微器测量一细管的直径如图所示，则读数为（     ） A．5.700 mm B．5.70 mm C．5.200 mm D．5.20 mm 3．如图甲乙所示，用螺旋测微器测量合金丝的直径时，螺旋测微器上三个部件①、②、③使用的先后顺序及该合金丝的直径为（　　） A．①③②① B．①②③① C．0.38mm D．0.420mm 4．某物理老师给同学设计了几个易错的有关长度测量的题目，其中之一是游标卡尺的读数问题，图中游标卡尺的读数为（     ） A．9.3 mm B．0.93 cm C．9.30 cm D．0.930 cm 5．20分度的游标卡尺测量金属球直径时读数如图，则金属球直径测量值为（　　） A．20.30mm B．22.30mm C．20.06mm D．22.06mm 6．分光计测量角度的角游标结构与游标卡尺类似，如图所示。它由主尺和游标尺组成，主尺刻度盘上一小格为，游标尺上有30等分刻度。已知，则图中显示的角度为（　　） A． B． C． D． 7．下列关于误差的说法正确的是（     ） A．误差即是错误 B．只要仪器选择适当、操作正确就可以使误差减小到零 C．误差只能减小不能消除 D．为了减小误差，测量数据可以不尊重实验事实 8．小华利用图甲所示电路测量一节干电池的电动势和内阻，实验得到图乙所示的U-I图线，下列说法中正确的是（     ） A．干电池内阻的测量值为3Ω B．干电池电动势的测量值偏大 C．系统误差来源于电压表分流 D．系统误差来源于电流表分压 9．图甲、乙都是测量灯泡电阻的电路图，下列说法正确的是（　　） A．在测灯泡电阻R时，图甲的接法叫电流表内接法，图乙的接法叫电流表外接法 B．图甲中R测>R真，图乙中R测<R真 C．图甲中误差由电压表分流引起，此法适合测较大电阻 D．图乙中误差由电流表分压引起，若已知电流表内阻，此法将没有系统误差 10．用电流表内接法和外接法测量某电阻的阻值，测得的结果分别为和，则所测阻值与其真实值的关系应是（     ） A． B． C． D． 11．如图所示，甲、乙两图分别为测灯泡电阻R的电路图，下列说法不正确的是（　　） A．甲图的接法叫电流表外接法，乙图的接法叫电流表内接法 B．甲图中，乙图中 C．甲图中误差由电压表分流引起 D．乙图中误差由电流表分压引起 12．如图所示，用电流表（内阻约）和电压表（内阻约）测量电阻的阻值。某次按照如图所示电路的测量情况：电流表的示数是，电压表的示数是。下列说法正确的是（　　） A．测量值500Ω等于电阻的真实值 B．测量值500Ω略小于真实值 C．测量值500Ω略大于真实值 D．如果采用电流表外接法测量，结果更加精确 13．金属丝电阻约为，电流表电阻约，电压表电阻约。要求金属丝两端电压从0开始，能较准确地测出电阻丝的阻值，实验电路应选用下面哪个图（　　） A．B．C．D． 14．某同学用电流表和电压表测量电阻的部分实验电路图如图所示。在某次测量中，电压表的示数为12.0V，电流表的示数为0.20A，根据测量数据可计算出电阻R=________Ω。由于电流表内阻的影响，实验中电阻R的电压值电压表的示数________（选填“大于”、“小于”、“等于”），电流表的示数________（选填“大于”、“小于”、“等于”）流过电阻R的电流值，最后电阻R的测量值________（选填“大于”、“小于”、“等于”）它的真实值，此电路适合测量________。（选填“大阻值电阻”、“小阻值电阻”） 15．某实验小组在“测定金属丝的电阻率”的实验中，欲先采用伏安法测出金属丝的电阻，已知金属丝的电阻大约为。实验室中有以下器材可供使用： A．电压表（），内阻约为； B．电压表（），内阻约为； C．电流表（），内阻约为； D．电流表（），内阻约为； E．滑动变阻器（）； F．滑动变阻器（）； G．两节干电池、开关及导线若干。 （1）如右图用螺旋测微器测其直径_________，再用游标卡尺测其长度为。 （2）要求尽量减小测量误差且待测金属丝两端的电压从零开始连续变化，电压表应选_________，电流表应选_________，滑动变阻器应选_________（请填写器材前字母序号）； （3）本实验电路采用分压接法，且要求尽量减小测量误差，请设计电路并在虚线框中将电路图补充完整。 （4）实验中调节滑动变阻器滑片，读取多组电压、电流值，描绘出的图像是一条过原点的直线，已知该图线的斜率为，金属导体的有效长度为，直径为，则该金属导体电阻率的表达式为_________（用题目中给定的字母表示）； （5）依据设计的实验原理，实验测得的电阻率_________（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。 16．用伏安法测阻值约为的定值电阻，供选择的器材有： A．直流电源（电动势约为，内阻很小） B．电压表（量程，内阻约） C．电压表（量程，内阻约） D．电流表（量程，内阻约） E.电流表（量程，内阻约） F.滑动变阻器（最大阻值，额定电流） G.滑动变阻器（最大阻值额定电流） H.开关，导线 要求有较高的测量精度，且变化范围尽可能大。 （1）滑动变阻器应选择_____（填字母代号）。 （2）如图甲所示，实物图中已连接了部分导线，请用笔代替导线补充完成实验电路图甲。 （3）考虑到电表内阻的影响，该实验存在系统误差，误差产生的原因是（      ） A．电压表分流的影响 B．电流表分压的影响 C．电压表分压的影响 D．电流表分流的影响 （4）正确连接电路后，实验小组发现电流表已损坏，又去实验室找到一个电流表和定值电阻。电流表：量程，内阻；定值电阻。根据现有实验器材设计了如图乙所示的电路，电压表示数为U，电流表示数为I，则阻值___________（用U、I表示）。 17．小明通过实验测量一种合金的电阻率。 （1）如图甲所示，用螺旋测微器测量合金丝的直径；测得该合金丝的直径为________mm； （2）请根据表格中数据，在图乙中用笔画线代替导线把电路连接补充完整； （3）小明在实验室找了两节干电池进行实验，正确连接电路后，发现对电阻的测量都有误差。其原因是________（选填“电压表”或“电流表”）的内阻对另一只电表的测量构成了影响，从而导致电阻的测量值________（选填“小于”，“大于”或“等于”）； 能力进阶 1．甲图为游标卡尺，乙图为螺旋测微器，丙图多用电表所选挡位为电阻“×10”挡，丁图电压表所选量程为3 V，下列读数正确的是（　　） A．甲图读数为13.65 mm B．乙图读数为5.67 mm C．丙图读数为12.0Ω D．丁图读数为1.70 V 2．利用图甲和图乙两种电路，分别测定一节干电池的电动势和内阻，考虑电表内阻的影响，下列说法正确的是（     ） A．甲电路误差的主要原因是电流表分压 B．乙电路误差的主要原因是电压表分流 C．假设甲电路和乙电路的滑动变阻器被短路，则流过电池的电流不同 D．甲电路中的滑动变阻器滑片向右滑动，电流表的示数减小 3．如图所示，小明同学用图甲所示的电路图完成“测量电源电动势和内电阻的实验”，图乙中实线为按照实验所记录的电压表示数 U与电流表示数I所作出的图线。由于电流表和电压表都不是理想电表，所以测量结果有系统误差，两条虚线①②中有一条是真实图线，则下列关于此方案的误差说法正确的是（　　） A．本实验产生系统误差的原因是电压表的分流作用，使电流表示数偏大 B．本实验产生系统误差的原因是电流表的分压作用，使电压表示数偏大 C．图线①表示真实图线，小明所测电动势和内阻均偏小 D．图线②表示真实图线，小明所测电动势为真实值，内阻偏大 4．实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有： 干电池一节（电动势约1.5V，内阻小于1Ω）； 电压表V（量程3V，内阻约3kΩ）； 电流表A（量程0.6A，内阻约1Ω）； 滑动变阻器R（最大阻值为20Ω）； 定值电阻（阻值2Ω）； 开关一个，导线若干。 （1）某次测量中电压表的示数如图甲所示，该示数为_______V。 （2）该小组按照图乙所示电路进行实验，调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在U-I坐标纸上描点，如图丙所示。发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是_______； A．滑动变阻器最大阻值较小 B．干电池电动势较小 C．干电池内阻较小 D．电压表量程较小 （3）改进实验后再经过描点、作图得到图丁，由此可以计算出电源的电动势_______V。（保留三位有效数字） （4）由该实验测得电动势的测量值与真实值之间的关系是_______（选填“<”、“=”或“>”），产生该误差的原因是_______（选填“电压表分流”或“电流表分压”） 5．某学习小组的同学们想利用电压表和电阻箱测量一电池组的电动势和内阻，他们找到的实验器材如下： A．待测电池组； B．电压表（量程为，内阻约为）； C．电阻箱R（阻值范围为）； D．开关、导线若干。 实验步骤如下： ①将电池组与其余实验器材按图1所示连接电路； ②调节电阻箱阻值，闭合开关，待示数稳定后，记录电阻箱的阻值R和电压表的示数后立即断开开关； ③改变电阻箱的阻值，重复实验，计算出相应的和，绘制出关系图线如图2中的直线所示。请回答下列问题： （1）步骤②中立即断开开关最可能的原因是___________ A．防止烧坏电阻箱 B．防止烧坏电压表 C．防止长时间通电，电池内阻和电动势发生明显变化 （2）根据闭合电路欧姆定律，可以得到与的关系表达式为___________（用和表示） （3）根据实验数据绘制的图线得出电池组的电动势___________，内阻___________。（结果均保留3位有效数字） （4）本实验系统误差产生的原因是___________（选填“电压表分压”“电压表分流”或“电阻箱分压”），内阻的测量值比真实值___________（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。 6．一物理兴趣小组在“测定合金圆柱体的电阻率”的实验中。 （1）该组同学在测量合金圆柱体的直径时螺旋测微器的读数如图甲所示，则该合金圆柱体的直径为______，测量合金圆柱体的长度时游标卡尺的读数如图乙所示，则该圆柱体的长度为______。 （2）实验中测得合金圆柱体两端的电压为，通过它的电流为，该圆柱体的有效长度为，直径为，可以得到该合金圆柱体的电阻率______（用本小问中所给的物理量符号表示）。 （3）若圆柱体的电阻大约是，实验室提供的电流表（量程，内阻约电压表（量程，内阻约。则实验中应该将电流表______（填“内接”或“外接”）。 （4）本次实验的电阻率测量值______（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。 7．在测量一节干电池的电动势和内阻的实验中。 （1）为了了解电压表内阻的大概值，用多用电表的欧姆挡来测量电压表的内阻，如图1所示，多用电表的红表笔应该与电压表的________（填“正”或“负”）接线柱相连，经过正确操作，选择“”挡时，示数如图2所示，则电压表的电阻值约为________Ω。 （2）实验中为了减小测量误差，如图所示的电路中应该选择的是________（选填“甲”或“乙”）；请根据电路图在丙图中连接实物图________。 （3）通过调节滑动变阻器，测得多组U、I数据，在坐标纸中描点并作出图像如图所示，由此求得电动势________V，内阻________Ω。（结果均保留到小数点后两位 （4）对以上实验的系统误差进行了分析，其中正确的是（　　） A．主要是由电压表的分流引起的 B．主要是由电流表的分压引起的 C．电动势测量值小于真实值 D．内阻测量值大于真实值 8．（1）测未知电阻经常用到“伏安法”，如图甲所示，该方法的实验误差主要是________（填“电压表的分流”或“电流表的分压”）。“伏安法”还可以用于测量干电池的电动势和内电阻，如图乙所示，该方法的实验误差主要是________（填“电压表的分流”或“电流表的分压”）。 （2）某同学把上述两种应用进行了组合，如图丙所示。 ①根据丙图用笔画线代替导线连接实物图_______。 ②实验数据如下表，根据表中数据在丁图的同一坐标系中分别作出图像_______，根据图像可求得待测电阻的阻值_______，干电池的电动势_____，内电阻________。（结果均保留两位有效数字） 0.63 0.79 0.87 0.91 0.94 12.7 15.8 17.4 18.2 18.8 44.1 35.6 31.9 29.5 28.2 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 第31讲 电学实验基础（培优复习讲义） 内容导航 夯实基础·突破重难·分层提能 考情・分析解读（课标要求 考情解读 备考策略） 基础・知识梳理（专题线索 知识导图 知识梳理） 知识01 常用仪器的使用与读数 知识02 测量电路和控制电路的选择 知识03 实验器材的选取与实物图的连接 重难・核心突破（技法点拨 典例突破 变式研析） 重难01 游标卡尺和螺旋测微器的读数 重难02 测量电路和控制电路的选择 重难03 实物图的连接 拔高・分层集训（基础演练 能力进阶 真题实战） 考情·分析解读 课标要求 1．掌握常用仪器的使用及读数方法。 2．掌握电流表的内、外接法及滑动变阻器的两种连接方式。 3．掌握误差的分类及产生原因。 4．会根据电路原理图连接实验器材。 考情解读 1．考查频次：高考电学实验必考核心基础，所有电学实验的前置考点，每年必考，以实验填空、作图、读数题型为主，分值稳定，是实验题得分关键。 2．考查要点：熟练掌握刻度尺、螺旋测微器、电表、变阻箱等常用仪器的读数规则，精准区分电流表内外接法、滑动变阻器分压限流接法，掌握实验器材筛选原则与规范实物电路连接方法。 3．命题情境：依托各类电学测量实验创设基础情境，单独考查仪器读数、电路接法辨析、器材选择、实物连线纠错，同时作为所有创新电学实验的底层解题依据。 备考策略 1．规范读数：熟记所有电学常用仪器读数规则，区分估读与不估读仪器，杜绝读数误差、有效数字失分。 2．熟记电路选择：熟练掌握内外接、分压限流接法的适用条件与误差特点，根据待测电阻阻值、实验要求快速选型。 3．规范电路操作：掌握器材选取的优先级原则，规范实物图连线步骤，规避电路短路、接线错误等常见问题。 基础・知识梳理 知识导图 核心梳理 知识1 常用仪器的使用与读数 1．游标卡尺 （1）构造：主尺，游标尺（主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪），游标尺上还有一个深度尺（如图所示）。 （2）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1 mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10格的、20格的、50格的，其读数见下表： 刻度格数（分度） 刻度总长度 每小格与1 mm的差值 精确度 10 9mm 0.1mm 0.1mm 20 19mm 0.05mm 0.05mm 50 49mm 0.02mm 0.02mm （3）读数：若用x表示从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，则记录结果为：（x＋K×精确度）mm。 注意：对于游标卡尺，无论哪种规格，K值均不需要估读到下一位。 2．螺旋测微器 （1）构造：如图所示，B为固定刻度，E为可动刻度。 （2）原理：固定刻度B的螺距为0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，测微螺杆F前进或后退0.5 mm，而可动刻度E上有50个等分刻度，每转动一小格，F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。 （3）读数：测量值a（mm）＝固定刻度数b（mm）（注意半毫米刻度线是否露出）＋可动刻度数c（估读一位）×0.01（mm）。 3．电压表、电流表的使用及读数 量程选择 使用事项 电表估读 选择合适量程：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）导线接在电表的接线柱上时，使电流从“＋”接线柱流入，“－”接线柱流出 （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） 知识2 测量电路和控制电路的选择 1．电流表两种接法选择 （1）伏安法测电阻两种接法的比较 （电流表）内接法 （电流表）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 巧记口诀 大内偏大（大电阻内接法，测量值偏大） 小外偏小（小电阻外接法，测量值偏小） （2）电流表两种接法选择 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。 ②临界值计算法：时，用电流表外接法；时，用电流表内接法。 ③试触法：按图所示接好电路，让连接电压表的导线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，说明电流表分压更明显，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，说明电压表分流更明显，则可采用电流表内接法。 2．滑动变阻器的两种接法 （1）滑动变阻器两种连接方式的对比 限流接法 分压接法 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） 分压电路调节范围大 闭合S前滑片位置 b端 a端 都是为了保护电路元件 （2）滑动变阻器两种接法的选择 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时，由于限流式结构简单、耗能少，优先使用限流式。滑动变阻器必须接成分压电路的几种情况： ①要求电压表从零开始读数，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。 3．实验误差分析 （1）系统误差 ①伏安法测电阻系统误差来源：电压表的分流或电流表的分压。 ②减小系统误差 根据题目中给出的电阻的大约值，选用合适的实验器材，采用误差小的实验方案（如电流表的内、外接法）。 ③消除系统误差：题目给定的条件充分（电表内阻已知），合理设计电路可消除系统误差。 （2）偶然误差 ①电压表、电流表、多用电表、毫米刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器等读数误差。 ②描点、计算等对数据处理造成的误差。 ③通过多次测量取平均值或图像法可以减小偶然误差。 知识3 实验器材的选取与实物图的连接 1．实验器材选择的技巧 （1）电压表、电流表：不超过量程，且要超过满偏刻度的。有时也可以依据测量数据来确定选择的电表。 （2））滑动变阻器：分压选最大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。 （3）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。 2．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）。 重难・核心突破 重难01 游标卡尺和螺旋测微器的读数 【技法点拨】 1．游标卡尺的读数“三看” （1）“一看”：精确度是0.1 mm、0.05 mm还是0.02 mm。 （2）“二看”：游标尺上的0刻度线位置，注意区分0刻度线与标尺最前端的边界线。 （3）“三看”：游标尺的第几条刻度线与主尺上的某刻度线对齐。 2．螺旋测微器的读数“三”注意 （1）半毫米刻度线是否漏出。 （2）一定要估读一位。 （3）如果以mm为单位记录读数，小数点后一定是三位数字，如6.700 mm、0.324 mm等。 【典例突破】在“测量导体电阻率”实验中，某同学分别用10分度的游标卡尺、螺旋测微器和量程为的电压表来测量圆柱体导体的长度、直径和导体两端的电压，测量结果分别如图甲、乙、丙所示，则该导体的长度______mm，直径______mm，导体两端的电压______V． 【答案】34.5 3.900/3.897/3.898/3.899/3.901/3.902/3.903 2.30/2.28/2.29/2.31/2.32 【解析】[1]游标尺为10分度，游标尺的第5个刻度和主尺刻度对齐，因此读数为 [2]螺旋测微器的精度为，因此读数为 [3]电压表分度值为，因此读数为 【变式研析】 1．某物理兴趣小组需要测一段圆柱体形金属导体的电阻率：再用刻度尺测得其长度为L，用螺旋测微器测其直径，读数如图乙所示，直径d = ______mm；根据测量数据，可得该导体的电阻率ρ = ______（用R、L、d表示）。 【答案】4.585 【解析】[1]螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以待测电阻直径为 [2]根据电阻定律， 所以 2．（1）某同学用20分度的游标卡尺测得该样品的长度如图所示，其示数L=_________mm；用螺旋测微器测得该样品的外径如图所示，其示数D=_________mm。 （2）某同学在使用多用电表测量某电阻时，用×10Ω挡时，发现指针偏转角度很小，他应该换用_________挡（填×1Ω挡或×100Ω挡），换挡后，在测量前要先_________。 【答案】33.35 0.919/0.920/0.921 ×100Ω挡 欧姆调零 【解析】（1）[1]游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和，所以样品的长度为 [2]螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以样品的外径为 （2）[3]欧姆表指针偏转角度很小，说明待测电阻阻值较大，要使指针指在表盘中间位置附近，应换用大倍率的挡位，所以选用×100Ω挡； [4]换挡后需要重新进行欧姆调零，才能进行测量。 重难02 测量电路和控制电路的选择 【典例突破】如图甲所示，某同学测量灯泡电阻时采用试接的方法，让电压表的一端接在A点，另一端先后接到B点和C点。他发现电压表示数有明显变化，而电流表示数无明显变化，说明小灯泡的阻值与______（填写“电流表”或“电压表”）的阻值接近，应选择电流表______（填写“内接”或“外接”）的电路。 【答案】电流表 外接 【解析】[1][2]当电压表一端接A，另一端先后接B和C时，电压表示数有明显变化，电流表示数无明显变化。这说明电流表的分压作用明显，而电压表的分流作用不明显，也就意味着小灯泡的阻值与电流表的阻值接近。此时为了减小测量误差，应选择电流表外接的电路。 【变式研析】 1．某同学想利用伏安法测电阻Rx（阻值很小）。在实验过程中，该同学欲使待测电阻两端的电压由零缓慢地增加，应选择的电路图是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】AC．两个选项中的电路不能实现待测电阻两端的电压由零开始缓慢地增加，故AC错误； B．选项中的电路虽然采用变阻器的分压式接法，但待测电阻Rx的阻值很小，应采用电流表外接法，故B错误； D．选项中的电路采用了电流表外接法，同时采用变阻器的分压式接法，可实现待测电阻两端的电压由零开始缓慢地增加，故D正确。 故选D。 2．某实验小组为了得到某电阻丝的图像，选择限流电路后，分别用最大阻值是、、的三种滑动变阻器做限流电阻。当滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动的过程中，根据实验数据，分别做出电压表读数随滑片移动距离的关系曲线、、，如图所示。该小组希望待测电阻两端电压需要有较大的调节范围，同时操作还要尽量方便，则（　　） A．最大阻值为的滑动变阻器做实验得到的图线是，应选用对应的滑动变阻器 B．最大阻值为的滑动变阻器做实验得到的图线是，应选用对应的滑动变阻器 C．可以把电压表接在滑动变阻器两端，不论或都有较大调节范围 D．可以把电压表接在滑动变阻器两端，不论、或都有较大调节范围 【答案】B 【解析】由题意可知，电压表测量的是被测电阻两端的电压U随着滑动变阻器滑片移动的距离x的变化关系，被测电阻与滑动变阻器是串联分压关系，从图中可以看出a曲线在滑片移动很小距离，就产生了很大的电压变化，说明该滑动变阻器阻值远大于被测量电阻阻值，所以a图对应滑动变阻器；同理分析，可知，c图线电压几乎不随着距离x变化，说明该滑动变阻器是小电阻，分压效果不明显，所以对应是的图象；本实验采用的是伏安法测量电阻，电压表应测待测电阻两端的电压，不能电压表接在滑动变阻器两端，同时为了减小实验误差，应该要保证被测电阻两端的电压变化范围大一些，所以选择图中b所对应的滑动变阻器。故ACD错误，B正确。 故选B。 3．利用伏安法测定同一电阻器的电阻，第一次测量时，采用电流表外接的电路，如图甲所示，电压表示数为2.8V，电流表示数为，第二次测量时，改用电流表内接的电路，如图乙所示，电压表的读数仍为2.8V，电流表的读数变为，由此两组测量数据估测出此电阻器的阻值__________。 【答案】 【解析】甲图（电流表外接），电压表示数就是待测电阻两端的电压，电流表示数是的电流与电压表分流之和。 乙图（电流表内接），电压表示数仍为，电流表示数就是流过的电流，两次电压不变，电流差就是电压表的分流 当两端电压为时，流过的电流就是 由欧姆定律 重难03 实物图的连接 【典例突破】用伏安法测金属丝的电阻，实验所用器材为：电池组（电压为3V，内阻不计）、电流表（内阻约、电压表内阻约、滑动变阻器额定电流、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下。由数据可知，选用的是图中的_____（_选填“甲”或“乙”）图。图丙是测量的实验器材实物图，图中已连接了部分导线。请根据图甲、乙所选的电路图，补充完成图丙中实物间的连线。______ 【答案】甲 【解析】[1]根据题意，表格中电流最小值为，此时电路中总电阻为 若滑动变阻器采用限流式电路，电路的最大电阻不可能达到此值； 从给出的数据表可知，电流表和电压表的读数变化范围较大，且电压可从非常接近零的位置进行调节，所以变阻器采用的应是分压式接法，即测量采用的是甲图； [2]实验电路的连接如图所示： 【变式研析】 1．某学生实验小组要测量一电阻丝（阻值约十几欧姆）的电阻率，所用实验器材有：螺旋测微器、米尺、电源E、电压表（内阻非常大）、定值电阻（阻值）、滑动变阻器R、待测电阻丝、开关、单刀双掷开关、导线若干。 （1）用螺旋测微器测电阻丝的直径d如图甲所示，则________。 （2）实验小组设计的实验电路图如图乙所示，请在实物图丙中用笔画线代替导线完成剩余连线。 （3）先将滑动变阻器的滑片P滑动到________（填“a”或“b”），闭合开关。 （4）将K与d端相连，适当减小滑动变阻器R接入电路的电阻，此时电压表读数记为，然后将K与c端相连，此时电压表读数记为。则金属丝的电阻________（结果用、、表示）。 （5）用米尺测得金属丝长度L，待测金属丝所用材料的电阻率________（用题目所给的符号表示）。 【答案】（1）2.085/2.084/2.086 （2） （3）a （4） （5） 【解析】（1）电阻丝的直径 （2）根据电路图连接实物图，如图 （3）在实验开始前，滑动变阻器接入电路的阻值应最大，则滑动变阻器的滑片应滑至a端。 （4）根据题意可知，两端的电压为，则流过即流过待测金属丝的电流 金属丝的电阻 联立可得 （5）由电阻定律可得， 可得 2．在“测定金属的电阻率”实验中，小强同学将一段粗细均匀的金属丝（阻值约为）固定在带有刻度尺的木板上，准备精确测量其电阻（要求电压可以从零开始调节）。现有电源（电动势为3.0V，内阻不计）、开关和导线若干，以及下列器材： A．电流表（量程，内阻约） B．电压表（量程，内阻约） C．滑动变阻器，额定电流） D．滑动变阻器，额定电流） （1）如图所示，这是测量该金属丝电阻的实验电路实物图，图中已连接了部分导线，还有三根导线没有连接，请补充完成。___________ （2）为减小误差，且便于操作，在实验中滑动变阻器应选___________（选填器材前的字母）。 （3）开关闭合前，滑动变阻器的滑片应调到最___________（选填“左”或“右”）端。 （4）如图甲所示，用螺旋测微器测金属丝的直径___________mm。 （5）如图乙所示，用游标卡尺（20等分）测得金属丝长度___________cm。 （6）所测电阻的测量值与真实值相比较，测量值___________真实值（填“大于”“小于”或“等于”）。 （7）若用游标卡尺测得金属导线长度为、用螺旋测微器测得金属导线的直径为、电压表示数为、电流表的示数为，则金属丝的电阻率___________（用字母表示）。 【答案】（1） （2）C （3）左 （4）2.895 （5）10.335 （6）小于 （7） 【解析】（1）要求电压可以从零开始调节，所以采用分压式接法，且，采用外接法，如下图 （2）分压式接法，滑动变阻器选择总电阻值较小的C。 （3）开关闭合前，滑动变阻器的滑片应调到最左端，使待测支路电流为零。 （4）螺旋测微器测金属丝的直径 （5）金属丝长度 （6）外接法电流值偏大，可知，电阻的测量值与真实值相比较，测量值小于真实值。 （7）根据 其中 联立解得 拔高・分层集训 基础演练 1．用如图所示的螺旋测微器测量金属丝的直径。下列说法正确的是（     ） A．使用螺旋测微器测量可准确到 B．旋转旋钮B一周，螺杆A沿轴线方向前进或后退 C．旋转旋钮B，直到螺杆A拧紧金属丝时可以读数 D．至少测量三次，平均值可作为金属丝的直径 【答案】D 【解析】A．使用螺旋测微器测量可准确到，A错误； B．旋转旋钮B一周，螺杆A沿轴线方向前进或后退，B错误； C．旋转旋钮B，当测微螺杆A靠近金属丝时，改用旋转B后面的微调旋钮，直到听到“喀喀”的声音停止旋转，然后再读数，C错误； D．为减小误差，则至少测量三次，平均值可作为金属丝的直径，D正确。故选D。 2．某同学用螺旋测微器测量一细管的直径如图所示，则读数为（     ） A．5.700 mm B．5.70 mm C．5.200 mm D．5.20 mm 【答案】A 【解析】由图可知，固定刻度的5mm整刻度已露出，且5mm后的半毫米（0.5mm）刻度也完全露出，因此固定刻度读数为。 可动刻度读数：基准线对齐可动刻度的20.0格，因此可动读数为 总读数 故选A。 3．如图甲乙所示，用螺旋测微器测量合金丝的直径时，螺旋测微器上三个部件①、②、③使用的先后顺序及该合金丝的直径为（　　） A．①③②① B．①②③① C．0.38mm D．0.420mm 【答案】B 【解析】AB．用螺旋测微器测金属丝直径时，把待测金属丝放在测微螺杆与测砧之间，然后调节旋钮②，当金属丝与测微螺杆，测砧接触时停止调节旋钮，然后调节微调旋钮③;防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧固定螺钉①，然后再读数，故B正确，A错误； CD．该合金丝的直径为，故CD均错误。 故选B。 4．某物理老师给同学设计了几个易错的有关长度测量的题目，其中之一是游标卡尺的读数问题，图中游标卡尺的读数为（     ） A．9.3 mm B．0.93 cm C．9.30 cm D．0.930 cm 【答案】D 【解析】该游标卡尺为20分度，精确度为0.05mm。若以毫米为单位需要读至小数点后两位，厘米为单位需要三位。游标尺零刻度线在主尺1厘米刻度左侧，主尺读数为0.9cm。游标尺第六条刻度线与主尺刻度线对齐，游标尺读数为0.030cm。总读数为二者相加0.930cm。 故选D。 5．20分度的游标卡尺测量金属球直径时读数如图，则金属球直径测量值为（　　） A．20.30mm B．22.30mm C．20.06mm D．22.06mm 【答案】B 【解析】20分度的游标卡尺精度为，可知金属球直径测量值 故选B。 6．分光计测量角度的角游标结构与游标卡尺类似，如图所示。它由主尺和游标尺组成，主尺刻度盘上一小格为，游标尺上有30等分刻度。已知，则图中显示的角度为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】角度读数为，故选C。 7．下列关于误差的说法正确的是（     ） A．误差即是错误 B．只要仪器选择适当、操作正确就可以使误差减小到零 C．误差只能减小不能消除 D．为了减小误差，测量数据可以不尊重实验事实 【答案】C 【解析】A．误差是测量值与真实值之间的差异，它不同于错误，即使测量方法正确也可能产生误差，故A错误； B．选择适当的仪器并进行正确操作只能减小误差，不能使误差减小到零，故B错误； C．任何测量都存在误差，通过选择精密仪器、改进实验方法和多次测量等方式只能减小误差，不能完全消除误差，故C正确； D．实验数据必须尊重客观事实，不能为了减小误差而随意修改或编造数据，故D错误。 故选C。 8．小华利用图甲所示电路测量一节干电池的电动势和内阻，实验得到图乙所示的U-I图线，下列说法中正确的是（     ） A．干电池内阻的测量值为3Ω B．干电池电动势的测量值偏大 C．系统误差来源于电压表分流 D．系统误差来源于电流表分压 【答案】C 【解析】A．由图乙可知，干电池电动势的测量值为，图像斜率的绝对值表示干电池内阻的测量值，根据图像数据有 代入数据解得 可知干电池内阻的测量值为，故A错误； B．由图甲可知实验电路采用电流表外接法，设干电池的真实电动势和内阻分别为和，电压表内阻为，根据闭合电路欧姆定律有 变形推导得 结合图像纵轴截距的意义可解得干电池电动势的测量值为 由于和均为正值，可知，即干电池电动势的测量值偏小，故B错误； C．由对B选项的分析可知，电压表并联在干电池两端，由于电压表不是理想电表，其分流作用导致电流表测得的电流小于流过干电池的真实电流，则系统误差来源于电压表分流，故C正确； D．电流表与滑动变阻器串联，其分压作用不影响干电池路端电压的直接测量，即系统误差不是来源于电流表分压，故D错误。 故选C。 9．图甲、乙都是测量灯泡电阻的电路图，下列说法正确的是（　　） A．在测灯泡电阻R时，图甲的接法叫电流表内接法，图乙的接法叫电流表外接法 B．图甲中R测>R真，图乙中R测<R真 C．图甲中误差由电压表分流引起，此法适合测较大电阻 D．图乙中误差由电流表分压引起，若已知电流表内阻，此法将没有系统误差 【答案】D 【解析】A．在测灯泡电阻R时，图甲的接法叫电流表外接法，图乙的接法叫电流表内接法，故A错误； B．图甲中，由于电压表的分流作用，导致电流测量偏大，根据欧姆定律可知， 图乙中，由于电流表的分压作用，导致电压测量偏大，根据欧姆定律可知，，故B错误； C．结合上述分析可知，图甲中，待测电阻阻值越小，电压表分流越小，误差越小，因此这种接法适合测小电阻，故C错误； D．图乙中误差由电流表分压引起，若已知电流表内阻，此法将没有系统误差，故D正确。 故选D。 10．用电流表内接法和外接法测量某电阻的阻值，测得的结果分别为和，则所测阻值与其真实值的关系应是（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】采用电流表内接法时，所测得的电流为通过的电流真实值，电压表示数比两端实际电压值大，即 采用电流表外接法时，所测得电压为两端电压真实值，电流表示数比通过的真实电流大，即 综上可知 故选C。 11．如图所示，甲、乙两图分别为测灯泡电阻R的电路图，下列说法不正确的是（　　） A．甲图的接法叫电流表外接法，乙图的接法叫电流表内接法 B．甲图中，乙图中 C．甲图中误差由电压表分流引起 D．乙图中误差由电流表分压引起 【答案】B 【解析】A．甲图的接法叫电流表外接法，乙图的接法叫电流表内接法，A正确，不符题意； B．甲图中，由于电压表的分流作用，导致电流测量偏大，故，乙图中，由于电流表的分压作用，导致电压测量偏大，故，B错误，符合题意； CD．根据上述分析可知，甲图中误差由电压表分流引起，乙图中误差由电流表分压引起，CD均正确，不符合题意。 故选B。 12．如图所示，用电流表（内阻约）和电压表（内阻约）测量电阻的阻值。某次按照如图所示电路的测量情况：电流表的示数是，电压表的示数是。下列说法正确的是（　　） A．测量值500Ω等于电阻的真实值 B．测量值500Ω略小于真实值 C．测量值500Ω略大于真实值 D．如果采用电流表外接法测量，结果更加精确 【答案】C 【解析】ABC．测量值为，即测量值500Ω略大于真实值，AB错误，C正确； D．因，可知电流表内接时测量结果更加准确，D错误。 故选C。 13．金属丝电阻约为，电流表电阻约，电压表电阻约。要求金属丝两端电压从0开始，能较准确地测出电阻丝的阻值，实验电路应选用下面哪个图（　　） A．B．C．D． 【答案】B 【解析】由题意可知，要求金属丝两端电压从0开始，滑动变阻器应选用分压式接入电路，由于待测电阻值与电压表和电流表内阻的关系有 即 因此电流表应选用外接方式。故选B。 14．某同学用电流表和电压表测量电阻的部分实验电路图如图所示。在某次测量中，电压表的示数为12.0V，电流表的示数为0.20A，根据测量数据可计算出电阻R=________Ω。由于电流表内阻的影响，实验中电阻R的电压值电压表的示数________（选填“大于”、“小于”、“等于”），电流表的示数________（选填“大于”、“小于”、“等于”）流过电阻R的电流值，最后电阻R的测量值________（选填“大于”、“小于”、“等于”）它的真实值，此电路适合测量________。（选填“大阻值电阻”、“小阻值电阻”） 【答案】60.0/60 小于 等于 大于 大阻值电阻 【解析】[1]根据欧姆定律可知，电阻 [2]由于电流表内阻的影响，导致电压表的示数 即电阻R的电压值小于电压表的示数； [3]由图可知，电流表直接与电阻串联，测量的是通过电阻R的电流，即电流表的示数等于流过电阻R的电流值； [4]根据上述分析可知，电阻的测量值为 电阻R的测量值大于它的真实值； [5]由于 根据串联分压可知，当时，电压表的示数近似等于电阻R两端的电压，因此，此电路适合测量大阻值电阻。 15．某实验小组在“测定金属丝的电阻率”的实验中，欲先采用伏安法测出金属丝的电阻，已知金属丝的电阻大约为。实验室中有以下器材可供使用： A．电压表（），内阻约为； B．电压表（），内阻约为； C．电流表（），内阻约为； D．电流表（），内阻约为； E．滑动变阻器（）； F．滑动变阻器（）； G．两节干电池、开关及导线若干。 （1）如右图用螺旋测微器测其直径_________，再用游标卡尺测其长度为。 （2）要求尽量减小测量误差且待测金属丝两端的电压从零开始连续变化，电压表应选_________，电流表应选_________，滑动变阻器应选_________（请填写器材前字母序号）； （3）本实验电路采用分压接法，且要求尽量减小测量误差，请设计电路并在虚线框中将电路图补充完整。 （4）实验中调节滑动变阻器滑片，读取多组电压、电流值，描绘出的图像是一条过原点的直线，已知该图线的斜率为，金属导体的有效长度为，直径为，则该金属导体电阻率的表达式为_________（用题目中给定的字母表示）； （5）依据设计的实验原理，实验测得的电阻率_________（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。 【答案】（1）4.700/4.699/4.701 （2）A C E （3） （4） （5）小于 【解析】（1）由图读得直径为 （2）[1]实验中使用两节干电池串联作为电源，总电动势为，为了减小读数误差，电压表应选择量程较小的A。 [2]电路中的最大电流约为 为了测量准确且指针偏转明显，电流表应选择C。 [3]要求待测金属丝两端的电压从零开始连续变化，滑动变阻器必须采用分压接法，为了便于调节且减小能耗，滑动变阻器应选用阻值较小的E。 （3）由于待测电阻，电压表内阻，待测电阻阻值远小于电压表内阻，属于小电阻，因此电流表应采用外接法，补全的电路图如下： （4）根据欧姆定律，金属丝的电阻为 根据电阻公式 联立可得金属导体电阻率的表达式为 （5）由于实验电路采用了电流表外接法，电压表的分流作用导致电流表的测量值大于流过金属丝的真实电流，根据可知测得的金属导体电阻偏小，算出的电阻率测量值比真实值小。 16．用伏安法测阻值约为的定值电阻，供选择的器材有： A．直流电源（电动势约为，内阻很小） B．电压表（量程，内阻约） C．电压表（量程，内阻约） D．电流表（量程，内阻约） E.电流表（量程，内阻约） F.滑动变阻器（最大阻值，额定电流） G.滑动变阻器（最大阻值额定电流） H.开关，导线 要求有较高的测量精度，且变化范围尽可能大。 （1）滑动变阻器应选择_____（填字母代号）。 （2）如图甲所示，实物图中已连接了部分导线，请用笔代替导线补充完成实验电路图甲。 （3）考虑到电表内阻的影响，该实验存在系统误差，误差产生的原因是（      ） A．电压表分流的影响 B．电流表分压的影响 C．电压表分压的影响 D．电流表分流的影响 （4）正确连接电路后，实验小组发现电流表已损坏，又去实验室找到一个电流表和定值电阻。电流表：量程，内阻；定值电阻。根据现有实验器材设计了如图乙所示的电路，电压表示数为U，电流表示数为I，则阻值___________（用U、I表示）。 【答案】（1）F （2） （3）B （4） 【解析】（1）要求有较高的测量精度，而且需要待测电阻上所加电压能够从零开始变化，且变化范围比较大，故采用分压式，且分压式接法应选用阻值较小的滑动变阻器。 故选F。 （2）电动势约为，故电压表应选择B；根据欧姆定律可知，最大电流为 由于 所以电流表内接；而滑动变阻器采用分压式解法，如图所示 （3）电流表内接，电流测量准确，电压值测量不准确，电流表有内阻使电压表示数偏大，则误差是因为电流表分压的影响引起。 故选B。 （4）电流表和并联，总电阻为 且 根据并联电路规律可得流过电流为，根据欧姆定律可得 解得 17．小明通过实验测量一种合金的电阻率。 （1）如图甲所示，用螺旋测微器测量合金丝的直径；测得该合金丝的直径为________mm； （2）请根据表格中数据，在图乙中用笔画线代替导线把电路连接补充完整； （3）小明在实验室找了两节干电池进行实验，正确连接电路后，发现对电阻的测量都有误差。其原因是________（选填“电压表”或“电流表”）的内阻对另一只电表的测量构成了影响，从而导致电阻的测量值________（选填“小于”，“大于”或“等于”）； 【答案】（1） （2） （3）电压表 小于 【解析】（1）由图甲可知该合金丝的直径为 （2）由表中数据，可知电压、电流都要从零开始变化，故滑动变阻器采用分压式接法，则完整的实物连线如图所示 （3）[1][2]根据实物连线可知，电流表采用外接法，由于电压表的分流使得电流表的读数大于通过待测电阻的真实电流，根据可知，测量值小于真实值，即 能力进阶 1．甲图为游标卡尺，乙图为螺旋测微器，丙图多用电表所选挡位为电阻“×10”挡，丁图电压表所选量程为3 V，下列读数正确的是（　　） A．甲图读数为13.65 mm B．乙图读数为5.67 mm C．丙图读数为12.0Ω D．丁图读数为1.70 V 【答案】D 【解析】A．甲图读数为14 mm+12×0.05 mm=14.60 mm，A错误； B．乙图读数为 5.5 mm +0.168 mm=5.668 mm，B错误； C．丙图读数为12.0×10Ω=120.0 Ω，C错误； D．丁图读数为1.70 V，D正确。 故选 D。 2．利用图甲和图乙两种电路，分别测定一节干电池的电动势和内阻，考虑电表内阻的影响，下列说法正确的是（     ） A．甲电路误差的主要原因是电流表分压 B．乙电路误差的主要原因是电压表分流 C．假设甲电路和乙电路的滑动变阻器被短路，则流过电池的电流不同 D．甲电路中的滑动变阻器滑片向右滑动，电流表的示数减小 【答案】C 【解析】A．甲电路中电压表测量电源的外电压准确，因为电压表起分流作用，电流表测量通过电源的电流偏小，即误差来自电压表的分流，故A错误； B．乙电路中电流表测量通过电源的干路电流准确，因为电流表的分压作用，电压表测量的路端电压偏小，即误差来自电流表的分压，故B错误； C．如果甲电路中滑动变阻器短路，电流表和电压表并联，如果乙电路中滑动变阻器短路，电压表被短路，外电路中只有电流表，可知两种情况下外电阻大小不同，由闭合电路欧姆定律可知，流过电池的电流不同，故C正确； D．甲电路中的滑动变阻器滑片向右滑动，滑动变阻器接入阻值减小，外部电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，干路电流增大，路端电压减小，流过电压表电流减小，所以电流表的示数增大，故D错误。 故选C。 3．如图所示，小明同学用图甲所示的电路图完成“测量电源电动势和内电阻的实验”，图乙中实线为按照实验所记录的电压表示数 U与电流表示数I所作出的图线。由于电流表和电压表都不是理想电表，所以测量结果有系统误差，两条虚线①②中有一条是真实图线，则下列关于此方案的误差说法正确的是（　　） A．本实验产生系统误差的原因是电压表的分流作用，使电流表示数偏大 B．本实验产生系统误差的原因是电流表的分压作用，使电压表示数偏大 C．图线①表示真实图线，小明所测电动势和内阻均偏小 D．图线②表示真实图线，小明所测电动势为真实值，内阻偏大 【答案】C 【解析】AB．本实验产生系统误差的原因是电压表的分流作用，使电流表示数偏小，故AB错误； CD．当电压表的示数为零时，电流表的测量值等于真实值，则图线①表示真实图线，图像在纵轴上的截距等于电动势，斜率的绝对值表示内电阻。因此小明所测电动势和内阻均偏小，故C正确，D错误； 故选C。 4．实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有： 干电池一节（电动势约1.5V，内阻小于1Ω）； 电压表V（量程3V，内阻约3kΩ）； 电流表A（量程0.6A，内阻约1Ω）； 滑动变阻器R（最大阻值为20Ω）； 定值电阻（阻值2Ω）； 开关一个，导线若干。 （1）某次测量中电压表的示数如图甲所示，该示数为_______V。 （2）该小组按照图乙所示电路进行实验，调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在U-I坐标纸上描点，如图丙所示。发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是_______； A．滑动变阻器最大阻值较小 B．干电池电动势较小 C．干电池内阻较小 D．电压表量程较小 （3）改进实验后再经过描点、作图得到图丁，由此可以计算出电源的电动势_______V。（保留三位有效数字） （4）由该实验测得电动势的测量值与真实值之间的关系是_______（选填“<”、“=”或“>”），产生该误差的原因是_______（选填“电压表分流”或“电流表分压”） 【答案】（1）1.30 （2）C （3）1.52/1.51/1.53 （4）＜ 电压表分流 【解析】（1）电压表使用量程，每小格表示，指针位于刻度处，按仪表读数规则读为 （2）由图丙可见，电流的变化范围较大。根据闭合电路欧姆定律，路端电压满足 故；电池内阻较小直接使路端电压变化量较小。 故选C。 （3）根据闭合电路欧姆定律，路端电压与电流满足 图线在纵轴上的截距即时的路端电压，从图丁读出图线纵截距约为，故取电动势测量值为 （4）[1]设电压表内阻为，电流表读数为，则电压表支路电流为 电源中的总电流为 由闭合电路欧姆定律得 整理得 图线纵截距满足 由于，所以，即电动势的测量值小于真实值。 [2]电流表未测得电压表支路中的电流，故产生该误差的原因是电压表分流。 5．某学习小组的同学们想利用电压表和电阻箱测量一电池组的电动势和内阻，他们找到的实验器材如下： A．待测电池组； B．电压表（量程为，内阻约为）； C．电阻箱R（阻值范围为）； D．开关、导线若干。 实验步骤如下： ①将电池组与其余实验器材按图1所示连接电路； ②调节电阻箱阻值，闭合开关，待示数稳定后，记录电阻箱的阻值R和电压表的示数后立即断开开关； ③改变电阻箱的阻值，重复实验，计算出相应的和，绘制出关系图线如图2中的直线所示。请回答下列问题： （1）步骤②中立即断开开关最可能的原因是___________ A．防止烧坏电阻箱 B．防止烧坏电压表 C．防止长时间通电，电池内阻和电动势发生明显变化 （2）根据闭合电路欧姆定律，可以得到与的关系表达式为___________（用和表示） （3）根据实验数据绘制的图线得出电池组的电动势___________，内阻___________。（结果均保留3位有效数字） （4）本实验系统误差产生的原因是___________（选填“电压表分压”“电压表分流”或“电阻箱分压”），内阻的测量值比真实值___________（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。 【答案】（1）C （2） （3）2.86 0.667 （4）电压表分流 偏小 【解析】（1）步骤②中立即断开开关的原因是防止长时间通电，电池内阻和电动势发生变化。 故选C。 （2）在闭合电路中，由闭合电路欧姆定律可得 解得 （3）[1][2]结合图像有， 解得， （4）[1]根据闭合电路欧姆定律有函数中的电流为干路电流，故本实验误差原因为电压表分流； [2]将电压表与电源等效为一个新电源，流过电阻电流等于新电源的干路电流，所测电阻为电源内阻与电压表并联的等效电阻，可知电阻测量值偏小。 6．一物理兴趣小组在“测定合金圆柱体的电阻率”的实验中。 （1）该组同学在测量合金圆柱体的直径时螺旋测微器的读数如图甲所示，则该合金圆柱体的直径为______，测量合金圆柱体的长度时游标卡尺的读数如图乙所示，则该圆柱体的长度为______。 （2）实验中测得合金圆柱体两端的电压为，通过它的电流为，该圆柱体的有效长度为，直径为，可以得到该合金圆柱体的电阻率______（用本小问中所给的物理量符号表示）。 （3）若圆柱体的电阻大约是，实验室提供的电流表（量程，内阻约电压表（量程，内阻约。则实验中应该将电流表______（填“内接”或“外接”）。 （4）本次实验的电阻率测量值______（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。 【答案】（1）//1.848 42.40 （2） （3）外接 （4）小于 【解析】（1）[1]螺旋测微器的读数为 [2]游标卡尺的读数为 （2）根据欧姆定律 根据电阻定律 又 联立可得 （3）根据题目数据可得 为了减小误差，实验中应该将电流表外接。 （4）电流表外接，则测得的电流大于流过待测电阻的实际电流，根据欧姆定律可知电阻的测量值偏小，则本次实验的电阻率测量值小于真实值。 7．在测量一节干电池的电动势和内阻的实验中。 （1）为了了解电压表内阻的大概值，用多用电表的欧姆挡来测量电压表的内阻，如图1所示，多用电表的红表笔应该与电压表的________（填“正”或“负”）接线柱相连，经过正确操作，选择“”挡时，示数如图2所示，则电压表的电阻值约为________Ω。 （2）实验中为了减小测量误差，如图所示的电路中应该选择的是________（选填“甲”或“乙”）；请根据电路图在丙图中连接实物图________。 （3）通过调节滑动变阻器，测得多组U、I数据，在坐标纸中描点并作出图像如图所示，由此求得电动势________V，内阻________Ω。（结果均保留到小数点后两位 （4）对以上实验的系统误差进行了分析，其中正确的是（　　） A．主要是由电压表的分流引起的 B．主要是由电流表的分压引起的 C．电动势测量值小于真实值 D．内阻测量值大于真实值 【答案】（1）负 2000 （2）甲 （3）1.45 0.66（4）AC 【解析】（1）[1]多用电表欧姆挡内部电源的正极接黑表笔，负极接红表笔；测量电压表内阻时，电流需从电压表正接线柱流入、负接线柱流出，因此红表笔应接电压表的负接线柱。 [2]选择挡，指针示数为，故电压表内阻为 （2）[1]干电池内阻很小，电流表内阻与电源内阻相近，若采用乙图（电流表内接法），电流表分压带来的误差远大于甲图电压表分流的误差，因此选择误差更小的甲图。 [2] 实物连线：从电源正极出发，依次连接开关、滑动变阻器、电流表，回到电源负极；将电压表并联在电源（滑动变阻器+电流表）两端，保证电流从电压表正接线柱流入、负接线柱流出即可。 （3）[1]根据，图像纵轴截距等于电动势，由图得截距为，即； [2]内阻等于图像斜率的绝对值： （4）AB．误差来源分析： 电流表测量的是滑动变阻器的电流，干路电流等于电流表读数加上电压表的分流，因此系统误差主要来源于电压表的分流，故A正确，B错误； CD．测量值与真实值的比较： 推导可知，该接法下，电动势测量值 ，即电动势测量值小于真实值；内阻测量值 ，即内阻测量值小于真实值。故C正确，D错误。 故选AC。 8．（1）测未知电阻经常用到“伏安法”，如图甲所示，该方法的实验误差主要是________（填“电压表的分流”或“电流表的分压”）。“伏安法”还可以用于测量干电池的电动势和内电阻，如图乙所示，该方法的实验误差主要是________（填“电压表的分流”或“电流表的分压”）。 （2）某同学把上述两种应用进行了组合，如图丙所示。 ①根据丙图用笔画线代替导线连接实物图_______。 ②实验数据如下表，根据表中数据在丁图的同一坐标系中分别作出图像_______，根据图像可求得待测电阻的阻值_______，干电池的电动势_____，内电阻________。（结果均保留两位有效数字） 0.63 0.79 0.87 0.91 0.94 12.7 15.8 17.4 18.2 18.8 44.1 35.6 31.9 29.5 28.2 【答案】（1）电流表的分压 电压表的分流（2） 50 1.4 17 【解析】（1）[1]甲图中，电流表测得的电流值等于通过待测电阻的电流，由于电流表的分压作用导致电压表测得的电压值大于待测电阻两端的电压，导致实验误差； [2]乙图中，电压表测的是路端电压，由于电压表的分流作用，导致电流表测得的电流值小于通过电源的电流，导致实验误差。 （2）[1]根据丙图用笔画线代替导线连接实物图，如图所示 [2]根据表中数据在丁图的同一坐标系中分别作出图像，如图所示（其中红线为图像，绿线为图像） [3]图像的斜率等于，故 [4][5]图像斜率的绝对值等于电源内阻，故 选取， 根据闭合电路欧姆定律有 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 第31讲 电学实验基础（培优复习讲义） 参考答案 基础・知识梳理 重难・核心突破 重难01 游标卡尺和螺旋测微器的读数 【典例突破】 34.5 3.900/3.897/3.898/3.899/3.901/3.902/3.903 2.30/2.28/2.29/2.31/2.32 【变式研析】1．4.585 2．33.35 0.919/0.920/0.921 ×100Ω挡 欧姆调零 重难02 测量电路和控制电路的选择 【典例突破】 电流表 外接 【变式研析】1．D 2．B 3． 重难03 实物图的连接 【典例突破】 甲 【变式研析】1．（1）2.085/2.084/2.086 （2） （3）a （4） （5） 2． （1） （2）C （3）左 （4）2.895 （5）10.335 （6）小于 （7） 拔高・分层集训 基础演练 1．D 2．A 3．B 4．D 5．B 6．C 7．C 8．C 9．D 10．C 11．B 12．C 13．B 14．60.0/60 小于 等于 大于 大阻值电阻 15．（1）4.700/4.699/4.701 （2）A C E （3）（4） （5）小于 16．（1）F （2） （3）B （4） 17．（1） （2） （3）电压表 小于 能力进阶 1．D 2．C 3．C 4．（1）1.30 （2）C （3）1.52/1.51/1.53 （4）＜ 电压表分流 5．（1）C （2） （3）2.86 0.667 （4）电压表分流 偏小 6．（1）1.847/1.846/1.848 42.40 （2） （3）外接 （4）小于 7．（1）负 2000 （2）甲 （3）1.45 0.66（4）AC 8．（1）电流表的分压 电压表的分流（2） 50 1.4 17 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $