专题10 第3讲 电学实验基础-【名师带你过关】2026-2027学年高考物理一轮复习

第三讲　电学实验基础 一　 基本仪器的使用及读数 考点1　游标卡尺的使用方法 1.原理:通过主尺的最小分度与游标尺的最小分度之间的差值来实现。无论游标尺上划分了多少个小等分刻度,其总长度总是比主尺上相同数量的小等分刻度少1毫米。 2.精度:其对应关系为10分度精度为0.1毫米,20分度精度为0.05毫米,50分度精度为0.02毫米。 3.读数:假设主尺上读出的整毫米数为x,游标尺上与主尺某一刻线对齐的游标刻线格数为K,则记录结果表达式为(x+K×精度)毫米。 考点2　螺旋测微器的使用方法 1.原理:测微螺杆与固定刻度之间的精密螺纹螺距为0.5毫米,即旋钮每旋转一周,测微螺杆前进或后退0.5毫米。可动刻度分为50等份,每转动一小格,测微螺杆前进或后退0.01毫米,因此螺旋测微器的精确度为0.01毫米。读数时需估读至毫米的千分位,这也是螺旋测微器又被称为千分尺的原因。 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)+可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)。 考点3　常用电表的读数方法 量程选择 使用事项 电表估读 选择合适量程:使得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)红表笔插“+”插孔,黑表笔插“-”插孔; (3)红表笔接电势高处,黑表笔接电势低处,即电流从红表笔进表,从黑表笔出表 (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本位); (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本位) 考点1　游标卡尺、螺旋测微器的读数 【例1】(1)如图所示的三把游标卡尺,它们的游标尺从上至下分别为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。  (2)读出下面各螺旋测微器的读数,甲　　　　mm,乙　　　　mm,丙　　　　mm。  考向2 电压表、电流表和电阻箱的读数 【例2】(1)如图甲所示的电表使用0.6 A量程时,对应刻度盘上每一小格代表　　　　A,图中表针示数为　　　　 A;当使用3 A量程时,对应刻度盘中每一小格代表　　　　 A,图中表针示数为　　　　.  (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2 087 Ω,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　　　　。  考向1 游标卡尺的使用 1.如图甲、乙所示的两把游标卡尺,它们的游标尺分别为9 mm 长10等分、19 mm长20等分,则读数依次为　　　　mm、　　　　mm。  2.如图所示,游标卡尺的读数为　　　　mm。  考向2 螺旋测微器的使用 3.用螺旋测微器测量某材质电线的直径d,其中一次测量如图所示,其读数d　　　　mm。  4.甲、乙、丙三个螺旋测微器的示数如图所示,其读数分别为　　　　　mm、　　　　　mm、　　　　　mm。  考向3 常用电表的读数 5.如图甲所示的电表使用0.6 A量程时,图中表针示数为　　　　A;如图乙所示的电表使用3 V的量程时,图中表针示数为　　　　V。  6.某学生小组在测量某种长为 30 cm金属丝的电阻率实验时,两电表的示数分别如图所示(电压表量程0~3 V, 电流表量程0~0.6 A),用螺旋测微器测得金属丝的直径如图,下列说法正确的是 (　　) A.加在金属丝两端电压为 7.0 V B.流过金属丝的电流为0.5 A C.该金属丝电阻阻值为 35 Ω D.该金属丝直径为 1.605 mm 二　测量电路与控制电路 考点　内外接测量电路的选择 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==Rx+RA>Rx,测量值大于真实值 R测==<Rx,测量值小于真实值 2.选择两种接线方式 (1)电阻比较法 首先,将待测电阻的估算值与电压表、电流表的内阻进行比较。如果待测电阻Rx较小,推荐使用电流表的外接法;如果Rx较大,则推荐使用电流表的内接法。简而言之,可以概括为“大电阻用内接法,小电阻用外接法”。 (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。 某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx,所用电压表的内阻为1 kΩ,电流表内阻为0.5 Ω。该同学采用两种测量方案,一种是将电压表跨接在图(a)所示电路的O、P两点之间,另一种是跨接在O、Q两点之间.测量得到如图(b)所示的两条U-I图线,其中U与I分别为电压表和电流表的示数。 回答下列问题: (1)图(b)中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在　　　　(填“O、P”或“O、Q”)两点的方案测量得到的。  (2)根据所用实验器材和图(b)可判断,由图线　　　　(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的结果更接近待测电阻的真实值,结果为　　　　 Ω(保留1位小数)。  (3)考虑到实验中电表内阻的影响,需对(2)中得到的结果进行修正,修正后待测电阻的阻值为　　　　 Ω(保留1位小数)。  考向1 内外接的选择 1.如图所示,M、N间电压恒定,当开关S接通a端时,电压表示数为10 V,电流表示数为0.2 A;当开关S接通b端时,电压表示数为12 V,电流表示数为0.15 A,可以推断S接　　　　端时的测量值更准确;电阻Rx的真实值是　　　　 Ω。  考向2 滑动变阻器的选择 2.某同学要测量一导体的电阻约为200 Ω,想进一步更精确测量其阻值,现有的器材及其代号和规格如下: 电流表A1(量程0~50 mA,内阻约为5 Ω); 电流表A2(量程0~500 μA,内阻约为50 Ω); 电压表V1(量程0~3 V,内阻约为10 kΩ; 电压表V2(量程0~10 V,内阻约为50 kΩ); 滑动变阻器R1(阻值范围为0~5 Ω,允许通过的最大电流为1 A); 滑动变阻器R2(阻值范围为0~20 Ω,允许通过的最大电流为1 A); 直流电源E(电动势10 V,内阻不计),待测电阻Rx,开关S一个,导线若干。 (1)为了使实验误差较小,要求电表的指针的偏转幅度达到半偏以上,并要求测得多组数据进行分析,则电流表应选择　　　　,电压表应选择　　　　,滑动变阻器应选择　　　　;  (2)请将你设计的实验电路画在方框内　　　。  三　电表的改装 考点　电表改装的方法和计算 改装成电压表 改装成电流表 内部电路 改装原理 串联大电阻分压 并联小电阻分流 改装后 的量程 U=Ig(Rg+R) I=Ig (续表) 量程扩大 的倍数 n=1+ n=1+ 接入电阻 的阻值 R=(n-1)Rg R= 改装后的 总内阻 RV=nRg RA= 校准电路 考向1 电流表的改装 【例1】图为有两个量程的电流表内部简化电路图,表头的内阻Rg=490 Ω,满偏电流Ig=2 mA,已知电流表两量程分别为0~0.1 A,0~1 A,则下列说法正确的是 (　　) A.当使用A、B两个端点时,该电流表的量程为0~0.1 A B.当使用A、B两个端点时,该电流表的量程为0~1 A C.R1=1 Ω D.R2=10 Ω 考向2 电压表的改装 【例2】一个电流表的满偏电流Ig=1 mA,内阻Rg=500 Ω,现将它改装为电压表。当使用a,b两个端点时,量程为0~3 V,若使用a,c两个端点时的量程为0~15 V,则R2的阻值大小为 (　　) 　　　　　　　　　　　　　　　 A.12 kΩ　 B.14.5 kΩ　 C.2.5 kΩ　 D.15 kΩ 1.将一个表头G改装成多量程的电流表,通常有两种连接方式。如图甲所示的连接方式称作开路转换式(其中电阻R1<R2)。如图乙所示的连接方式称作闭路抽头式。两种连接方式在实际中均有使用,下列说法正确的是 (　　) A.开路转换式中,开关S接1时的量程大于开关S接2时的量程 B.开路转换式中,若电阻R1发生变化,则开关S接1、2对应的两个量程都会发生变化 C.闭路抽头式中,抽头3对应的量程大于抽头4对应的量程 D.闭路抽头式中,若电阻R2发生变化,则抽头3、4对应的两个量程都会发生变化 2.将一只量程为100 μA,内阻Rg=900 Ω的灵敏电流计分别改装成量程为1 mA的电流表、量程为1 V的电压表,电路如图所示,G为灵敏电流计,Ra、Rb是二个定值电阻,下列判断正确的是 (　　) A.选择开关置于a时,构成量程为0~1 V的电压表 B.选择开关置于b时,构成量程为0~1 mA的电流表 C.电阻Ra的阻值为90 Ω D.电阻Rb的阻值为910 Ω 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三讲　电学实验基础 一　基本仪器的使用及读数 例题精讲 【例1】　(1)17.7　23.85　3.18　(2)4.039　1.100　3.515 【解析】(1)题图最上面游标卡尺:主尺读数为17 mm,游标尺读数为7×0.1 mm=0.7 mm,最后结果是17 mm+0.7 mm=17.7 mm。 题图中间游标卡尺:主尺读数为23 mm,游标尺读数为17×0.05 mm=0.85 mm,最后结果是23 mm+0.85 mm=23.85 mm。 题图最下面游标卡尺:主尺读数为3 mm,游标尺读数为9×0.02 mm=0.18 mm,最后结果是3 mm+0.18 mm=3.18 mm。 (2)甲:(4+3.9×0.01)mm=4.039 mm; 乙:(1+10.0×0.01)mm=1.100 mm; 丙:(3+0.5+1.5×0.01)mm=3.515 mm。 【例2】　(1)0.02　0.44　0.1　2.20　(2)0.1　1.70　0.5　8.5 (3)1 987　将“×1 k”挡旋钮调到2,再将“×100”挡旋钮调到0　0~19 998 Ω　【解析】(1)电流表使用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3 V量程时,每小格表示0.1 V,表针示数为1.70 V;使用15 V量程时,每小格表示0.5 V,表针示数为8.5 V。 (3)电阻为1 987 Ω.最简单的操作方法是先将“×1 k”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,可得到的电阻范围为0~19 998 Ω。 测电压或电流时,电表精确度为1,0.1,0.01的估读到下一位;精确度为2,0.2,0.02,5,0.5,0.05,末位为2和5的,读数时只读到与最小刻度位数相同即可。 基础过关 1.17.5　23.35　【解析】题图甲读数:主尺读数为17 mm,游标尺读数是5×0.1 mm=0.5 mm最后结果是17 mm+0.5 mm=17.5 mm,题图乙读数:主尺读数为23 mm,游标尺读数是7×0.05 mm=0.35 mm,最后结果是23 mm+0.35 mm=23.35 mm. 2.20.60　【解析】游标卡尺游标为20分度,总长度为19 mm,故每一小格为=0.95 mm,由题图可知,主尺上32 mm与游标尺的第12个格对齐,故测量长度为32 mm-12×0.95 mm=20.60 mm. 3.1.498　【解析】螺旋测微器读数为d=1 mm+49.8×0.01 mm=1.498 mm. 4.6.857/6.858/6.859　0.007/0.008/0.009　0.657/0.658/0.659　【解析】由图甲可知,固定刻度读数为6.5 mm,可动刻度读数为35.8×0.01 mm,则示数为6.5 mm+35.8×0.01 mm=6.858 mm。6.857 mm~6.859 mm之间都正确; 由图乙可知,固定刻度读数为0,可动刻度读数为0.8×0.01 mm,则示数为0+0.8×0.01 mm=0.008 mm。0.007 mm~0.009 mm之间都正确; 由图丙可知,固定刻度读数为0.5 mm,可动刻度读数为15.8×0.01 mm,则示数为0.5 mm+15.8×0.01 mm=0.658 mm。0.657 mm~0.659 mm之间都正确。 5.0.52　1.80　【解析】如图甲所示的电表使用0.6 A量程时,最小刻度为0.02 A,则图中表针示数为0.52 A。如图乙所示的电表使用3 V的量程时,最小刻度为0.1 V,则图中表针示数为1.80 V。 6.D　【解析】A.电压表量程0~3 V,加在金属丝两端电压为1.20 V。故A错误;B.电流表量程0~0.6 A,流过金属丝的电流为0.50 A,故B错误;C.该金属丝电阻阻值为R== Ω=2.40 Ω,故C 错误;D.该金属丝直径为1.50 mm+0.01×10.5 mm=1.605 mm,故D正确。故选D。 二　测量电路与控制电路 例题精讲 【例1】　(1)O、P　(2)Ⅰ　50.5　(3)50.0　【解析】(1)若通过Rx的电流相等,由题图(b)知图线Ⅰ对应的电压值较大,由R=可知图线Ⅰ所测电阻较大,图线Ⅱ所测电阻较小,则图线Ⅱ是采用电压表跨接在O、P两点的方案测量得到的。 (2)由题图(b)可得图线Ⅰ测得电阻阻值RⅠ= Ω≈50.5 Ω,图线Ⅱ测得电阻阻值RⅡ= Ω≈46.6 Ω,待测电阻阻值约为50 Ω,==20,==100,因为<,电流表采用内接法更接近待测电阻的真实值,电压表跨接在O、Q两点,故图线Ⅰ得到的结果更接近待测电阻的真实值,测量结果为50.5 Ω。 (3)电压表跨接在O、Q之间,测得的阻值为电阻与电流表内阻之和,则R=RⅠ-RA=(50.5-0.5)Ω=50.0 Ω。 基础过关 1.b　70　【解析】先看电压表示数的变化,Rx的电压是10 V,Rx与电流表的总电压为12 V,则电流表的两端电压是Rx两端电压的,故Rx=5RA,再看电流表的变化,Rx的电流是0.15 A,Rx与电压表的总电流为0.2 A,则电压表中的电流为0.05 A,故电压表的电流是Rx电流的,故电阻是它的3倍,即RV=3Rx,所以=<Rx,故Rx可以看成是大电阻,应该用电流表内接法,故S接b端误差较小。 由于两端电压恒定,故当开关S接通a端时,电流表的两端电压为12 V-10 V=2 V,而电流为0.2 A,故电流表的电阻为RA=10 Ω.当开关S接通b端时,0.15 A×(Rx+RA)=12 V,故Rx=70 Ω. 2.A1　V2　R2　【解析】(1)电动势为10 V,导体的电阻约为200 Ω,则电路中最大电流约为I==50 mA,故电流表应选A1,电压表应选择V2; 由于要测得多组数据进行分析,因此电路采用分压式电路,由于选择R1,通过滑动变阻器的最大电流约为2 A,应选用阻值较小的R2; (2)由于电压表内阻远远大于导体的电阻,电流表应采用外接法,滑动变阻器采用分压接法,故实验电路图如下图所示: 三　电表的改装 例题精讲 【例1】　BC　【解析】当使用A、B两个端点时,表头与R2串联后和R1并联有Ig+=I1,当使用A、C两个端点时,R1与R2串联后再和表头并联,有Ig+=I2,通过比较两个公式,可知I1>I2,则I1=1 A;I2=0.1 A,故当使用A、B两个端点时,该电流表的量程为0~1 A,A项错误,B项正确; 联立上式解得R1=1Ω;R2=9 Ω,C项正确,D项错误。故选BC。 【例2】A　【解析】当使用a,b两个端点时,量程为0~3 V,则有U1=Ig使用a,c两个端点时的量程为0~15 V,则有U2=Ig,解得R2=12 kΩ,故选A。 基础过关 1.ACD　【解析】A.根据I=Ig+,则并联的电阻越小,则量程越大,因R1<R2,则开路转换式中,开关S接1时的量程大于开关S接2时的量程,选项A正确;B.开路转换式中,若电阻R1发生变化,则开关S接1时对应的量程会发生变化,而开关S接2时对应的量程不会发生变化,选项B错误; CD.闭路抽头式中,接抽头3时并联的电阻只有R1,而接抽头4时并联的电阻有R1和R2,则抽头3对应的量程大于抽头4对应的量程,并且若电阻R3发生变化,则抽头3、4对应的两个量程都会发生变化,选项CD正确,故选ACD。 2.D　【解析】选择开关置于a时,构成量程为0~1 mA的电流表,由欧姆定律可知IgRg=(I-Ig)Ra,解得Ra== Ω=100 Ω,选择开关置于b时,构成量程为0~1V的电压表,由欧姆定律知U=IgRg+IRb,解得 Rb== Ω=910 Ω,故选D。 学科网（北京）股份有限公司 $