专题04 电学实验基础（期中复习讲义）高二物理上学期人教版

专题04 电学实验基础 目 录 识记类 思维导图 知识清单 辨析清单 题型类 高频题型清单 重难题型清单 答题类 解题模型清单 答题技巧清单 知识1 常用仪器的使用与读数 1．游标卡尺的使用方法 （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 1 mm。 （2）精度：对应关系为10分度0.1 mm，20分度0.05 mm，50分度0.02 mm。 （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＋K×精度)mm。 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(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 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） 知识点 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内外接测量电路的选择 辨析01 运用游标卡尺注意的几点， 1.对于游标卡尺，无论哪种规格，K值均不需要向后估读一位。 2.游标卡尺的读数的“三看” （1）第一看→精确度。 例如：（如图所示） 易错读成11 mm+3.0×0.1 mm=11.30 mm，正确读数为11.3 mm，游标卡尺不需估读，后面不能随意加零，也不能随意去零。 （2）第二看→游标尺上的0刻度线位置，区分零刻度与标尺最前端。 例如：（如图所示） 易错读成11 mm+10×0.05 mm=11.50 mm，正确读数为14 mm+10×0.05 mm=14.50 mm。 （3）第三看→游标尺的哪条（第K条）刻度线与主尺上的刻度线对齐 辨析02 运用螺旋测微器注意的， 螺旋测微器的读数勿忘估读，最后一位数字为估读数字，读数和记数时估读位为有效数字的最后一位。例如（如图所示），固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米部分从可动刻度上读得示数为15.0，最后的读数为2.0 mm+15.0×0.01 mm=2.150 mm。 辨析03 电流表、电压表测电阻两种方法的比较 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 口诀 大内偏大（大电阻用内接法测量，测量值偏大） 小外偏小（小电阻用外接法测量，测量值偏小） 【题型一】游标卡尺、螺旋测微器的读数 【例1】用20分度的游标卡尺测量某小球的直径d，示数如图所示，则该小球的直径d=__________mm。 【变式1-1】某同学用螺旋测微器测量一个圆柱导体的直径，测得读数如图所示，则该圆柱导体的直径为_____________mm。 【变式1-2】小红同学分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图甲和图乙所示，则长度为________cm，直径为________mm。 【题型二】电压表、电流表和电阻箱的读数 【例2】双量程电流表的刻度盘及其指针所在位置如图甲所示，当量程为时，其示数为______A；当量程为时，其示数为______A。图乙为该电流表的内部简化电路原理图，其中为灵敏电流计，表头内阻，满偏电流，若接在“”和______（选填"a"或"b"）接线柱间，电流表的量程较大，其量程为______（用、、、表示）。 【题型三】电流表的内、外接法 【例3】 某实验小组做“测量金属丝的电阻率”的实验。 用电流表（内阻约为）和电压表（内阻约为）测量金属丝的电阻（阻值约为），要求尽量减小实验误差，应该选择的部分测量电路是图中的________（填“甲”或“乙”），若用图中的甲电路测量金属丝电阻，不考虑偶然误差，测量值与真实值相比较将________（填“偏大”“偏小”或“不变”），误差主要是由________（填“电流表”或“电压表”）的内阻引起的。 【变式3-1】某实验小组做“测量金属丝的电阻率”的实验。 (1)使用螺旋测微器测量金属丝的直径，某次测量时螺旋测微器的示数如图1所示，其读数为___________mm。 (2)用电流表（内阻约为）和电压表（内阻约为）测量金属丝的电阻（阻值约为），要求尽量减小实验误差，应该选择的部分测量电路是图2中的___________（填“甲”或“乙”），若用图2中的甲电路测量金属丝电阻，不考虑偶然误差，测量值与真实值相比较将___________（填“偏大”“偏小”或“不变”），误差主要是由___________（填“电流表”或“电压表”）的内阻引起的。 (3)某同学用图3所示的电路测量金属丝的电阻率。实验步骤如下： ①将滑动触头P调节至某位置，测量P到金属丝端之间的距离； ②闭合开关S，调节电阻箱的阻值，使电流表示数，读出相应的电压表示数，断开开关S； ③改变P的位置，重复步骤①、②，测量多组和，作出图像如图4所示，得到直线的斜率。 写出测量金属丝电阻率的表达式___________（用k、d、I表示）；根据图像计算出该金属丝的电阻率___________（取图1所示示数；取3；结果保留两位有效数字）。 【变式3-2】 同学通过实验测定一个阻值约为的电阻的阻值。 (1)现有电源（4V，内阻可不计）、滑动变阻器（，额定电流2A）、开关和导线若干，以及下列电表： A．电流表（，内阻约） B．电流表（，内阻约） C．电压表（，内阻约） D．电压表（，内阻约） 为减小测量误差，在实验中，电流表应选用_____（选填器材前的字母）；实验电路应采用图中的_____（选填“甲”或“乙”）。 (2)如图中电压表的读数为_____V。若在（1）问中选用甲电路，产生误差的主要原因是___________。（选填选项前的字母） A．电流表测量值小于流经的电流值 B．电流表测量值大于流经的电流值 C．电压表测量值小于两端的电压值 D．电压表测量值大于两端的电压值 (3)接通开关，改变滑动变阻器滑片的位置，并记录对应的电流表示数、电压表示数。某次电表示数如图所示，可得该电阻的测量值______（保留两位有效数字）。 【题型四】 滑动变阻器两种接法的选择 【例4】在“测定金属的电阻率”的实验中，金属丝的阻值约为5Ω，某同学用刻度尺测量金属丝的长度，用螺旋测微器测量金属丝直径，再用伏安法测出金属丝的电阻，根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。 (1)当金属丝两端电压为时，通过金属丝的电流为；测得合金丝的长度为，直径为，请根据这些物理量写出该合金电阻率的表达式______； (2)螺旋测微器测量金属丝直径时，刻度位置如图所示，该电阻丝直径的测量值______mm； (3)如图所示，对于电流表的内接法和外接法，下列说法中正确的是______； A．内接法误差来源是电流表分压，外接法误差来源是电压表分流 B．内接法电压表测量的电压大于待测电阻两端电压，外接法电压表测量的电压小于待测电阻两端的电压 C．内接法电流表测量值等于流过待测电阻的电流，外接法电流表测量值大于流过待测电阻的电流 D．内接法测得电阻值大于待测电阻的阻值，外接法测得电阻值小于待测电阻的阻值 (4)实验中能提供的器材有： A．电压表（量程0~3V，内阻约3kΩ） B．电压表（量程0~15V，内阻约15kΩ） C．电流表（量程0~3A，内阻约0.01Ω） D．电流表（量程0~0.6A，内阻约0.1Ω） E.滑动变阻器（0~20Ω） F.滑动变阻器（0~500Ω） G.电源（电动势为3.0V）及开关和导线若干 该同学从以上器材中选择合适的器材连接好电路进行测量，则电压表应选择______，电流表应选择______，滑动变阻器应选择______（均选填各器材前的字母A~G），实验电路应选用图______。 【变式4-1】某实验小组做“测量金属丝的电阻率”的实验。 （1）用游标卡尺测出金属丝的长度。 （2）用螺旋测微器测量金属丝的直径如图1所示，则_____。 （3）用伏安法测定金属丝的电阻，实验室提供以下器材： A．待测金属丝（阻值约） B．电池组（4.5V，内阻） C．电压表（0~3V，内阻约） D．电流表（0~3A，内阻） E.电流表（0~0.6A，内阻） F.滑动变阻器（0~2000Ω，额定电流0.3A） G.滑动变阻器（0~20Ω，额定电流1A） H.开关、导线 （4）本实验要求电压表读数从零开始连续可调，滑动变阻器应选_____，电流表应选_____。（均填写各器材的字母代号）。 （5）为使测量结果尽可能准确，测量电路应选图2中的_____（填“A”或“B”）。 （6）某次测量时，电压表的读数为，电流表的读数为，则金属丝电阻率的表达式_____（用和表示）。 【变式4-2】 某同学用伏安法测电阻的阻值（约为1000Ω），除了待测电阻，开关S及导线外，还有下列器材∶ 电流表A（量程0~3 mA，内阻约为5 Ω）；        电压表V（量程0~3 V，内阻约为3 kΩ）； 滑动变阻器R（0~10 Ω，允许通过的最大电流2 A）；蓄电池E（电动势为3 V，内阻约为0.1 Ω）。 (1)要求能多测几组数据，且Rx测量值尽可能准确，你在图A、B、C、D中选择的电路图是（　　 ） A．B．C． D． (2)按所选电路进行实验，在闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片P滑到____（选填“A”或“B”）端，测量时测量值相比真实值____（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 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． 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。 。 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。______ 1.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) 2．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。 3．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） 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题04 电学实验基础 目 录 识记类 思维导图 知识清单 辨析清单 题型类 高频题型清单 重难题型清单 答题类 解题模型清单 答题技巧清单 知识1 常用仪器的使用与读数 1．游标卡尺的使用方法 （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 1 mm。 （2）精度：对应关系为10分度0.1 mm，20分度0.05 mm，50分度0.02 mm。 （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＋K×精度)mm。 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(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 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） 知识点 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内外接测量电路的选择 辨析01 运用游标卡尺注意的几点， 1.对于游标卡尺，无论哪种规格，K值均不需要向后估读一位。 2.游标卡尺的读数的“三看” （1）第一看→精确度。 例如：（如图所示） 易错读成11 mm+3.0×0.1 mm=11.30 mm，正确读数为11.3 mm，游标卡尺不需估读，后面不能随意加零，也不能随意去零。 （2）第二看→游标尺上的0刻度线位置，区分零刻度与标尺最前端。 例如：（如图所示） 易错读成11 mm+10×0.05 mm=11.50 mm，正确读数为14 mm+10×0.05 mm=14.50 mm。 （3）第三看→游标尺的哪条（第K条）刻度线与主尺上的刻度线对齐 辨析02 运用螺旋测微器注意的， 螺旋测微器的读数勿忘估读，最后一位数字为估读数字，读数和记数时估读位为有效数字的最后一位。例如（如图所示），固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米部分从可动刻度上读得示数为15.0，最后的读数为2.0 mm+15.0×0.01 mm=2.150 mm。 辨析03 电流表、电压表测电阻两种方法的比较 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 口诀 大内偏大（大电阻用内接法测量，测量值偏大） 小外偏小（小电阻用外接法测量，测量值偏小） 【题型一】游标卡尺、螺旋测微器的读数 【例1】用20分度的游标卡尺测量某小球的直径d，示数如图所示，则该小球的直径d=__________mm。 【答案】20.70 【解析】20分度游标卡尺的精度为，直径。 【变式1-1】某同学用螺旋测微器测量一个圆柱导体的直径，测得读数如图所示，则该圆柱导体的直径为_____________mm。 【答案】3.274/3.275/3.276/3.277 【解析】由图可知圆柱导体的直径。 【变式1-2】小红同学分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图甲和图乙所示，则长度为________cm，直径为________mm。 【答案】 /3.617/3.619 【解析】[1]10分度游标卡尺的精度为，可知长度为 [2] 螺旋测微器的精度为，可知直径为 【题型二】电压表、电流表和电阻箱的读数 【例2】双量程电流表的刻度盘及其指针所在位置如图甲所示，当量程为时，其示数为______A；当量程为时，其示数为______A。图乙为该电流表的内部简化电路原理图，其中为灵敏电流计，表头内阻，满偏电流，若接在“”和______（选填"a"或"b"）接线柱间，电流表的量程较大，其量程为______（用、、、表示）。 【答案】 【解析】【小题1】[1]当量程为0.6A时，由图示表盘可知，其分度值为 0.02A，则其示数为0.42A； [2]当量程为3A时，由图示表盘可知，其分度值为0.1A ，则其示数为2.10A； [3]由图示电路图可知，接在和接线柱时，分流电阻阻值较小，此时电流表量程较大； [4]由图示电路图可知，其量程 【题型三】电流表的内、外接法 【例3】 某实验小组做“测量金属丝的电阻率”的实验。 用电流表（内阻约为）和电压表（内阻约为）测量金属丝的电阻（阻值约为），要求尽量减小实验误差，应该选择的部分测量电路是图中的________（填“甲”或“乙”），若用图中的甲电路测量金属丝电阻，不考虑偶然误差，测量值与真实值相比较将________（填“偏大”“偏小”或“不变”），误差主要是由________（填“电流表”或“电压表”）的内阻引起的。 【答案】甲 偏小 电压表 【解析】[1]由题意可知， 可得，可知应该选择的部分测量电路是图中的电流表外接法，即甲。 [2][3]由于电压表分流，有 电阻的测量值为 可得 可得测量值与真实值相比较将偏小，误差主要是由电压表的内阻引起的 【变式3-1】某实验小组做“测量金属丝的电阻率”的实验。 (1)使用螺旋测微器测量金属丝的直径，某次测量时螺旋测微器的示数如图1所示，其读数为___________mm。 (2)用电流表（内阻约为）和电压表（内阻约为）测量金属丝的电阻（阻值约为），要求尽量减小实验误差，应该选择的部分测量电路是图2中的___________（填“甲”或“乙”），若用图2中的甲电路测量金属丝电阻，不考虑偶然误差，测量值与真实值相比较将___________（填“偏大”“偏小”或“不变”），误差主要是由___________（填“电流表”或“电压表”）的内阻引起的。 (3)某同学用图3所示的电路测量金属丝的电阻率。实验步骤如下： ①将滑动触头P调节至某位置，测量P到金属丝端之间的距离； ②闭合开关S，调节电阻箱的阻值，使电流表示数，读出相应的电压表示数，断开开关S； ③改变P的位置，重复步骤①、②，测量多组和，作出图像如图4所示，得到直线的斜率。 写出测量金属丝电阻率的表达式___________（用k、d、I表示）；根据图像计算出该金属丝的电阻率___________（取图1所示示数；取3；结果保留两位有效数字）。 【答案】(1)0.730 (2)甲 偏小 电压表 (3) 【解析】（1）图1可知直径 （2）[1]由题中数据发现，可知电流表应采用外接法，故选甲。 [2][3]若用图2中的甲电路测量金属丝电阻，电压表测量真实电压，电流表测量值为金属丝电流和电压表电流，电流的测量值偏大，根据可知电阻的测量值偏小，误差来源为电压表的分流作用。 （3）[1]根据 可知图像斜率为 解得 [2]根据图4可知斜率 题意可知I=0.40A，联立解得 【变式3-2】 同学通过实验测定一个阻值约为的电阻的阻值。 (1)现有电源（4V，内阻可不计）、滑动变阻器（，额定电流2A）、开关和导线若干，以及下列电表： A．电流表（，内阻约） B．电流表（，内阻约） C．电压表（，内阻约） D．电压表（，内阻约） 为减小测量误差，在实验中，电流表应选用_____（选填器材前的字母）；实验电路应采用图中的_____（选填“甲”或“乙”）。 (2)如图中电压表的读数为_____V。若在（1）问中选用甲电路，产生误差的主要原因是___________。（选填选项前的字母） A．电流表测量值小于流经的电流值 B．电流表测量值大于流经的电流值 C．电压表测量值小于两端的电压值 D．电压表测量值大于两端的电压值 (3)接通开关，改变滑动变阻器滑片的位置，并记录对应的电流表示数、电压表示数。某次电表示数如图所示，可得该电阻的测量值______（保留两位有效数字）。 【答案】(1) B 甲 (2) 2.60 B (3)5.2 【详解】（1）[1]电源电动势为4V，所以电压表应选择量程为，则通过的最大电流约为故电流表应选用B； [2]由可知电流表应采用外接法，故实验电路应采用图中的甲。 （2）[1]电压表选择量程为，分度值为，则图中电压表的读数为； [2]甲电路中电流表采用外接法，产生误差的主要原因是：由于电压表的分流，使得电流表测量值大于流经的电流值。故选B。 （3）由图可知，，则该电阻的测量值【题型四】 滑动变阻器两种接法的选择 【例4】在“测定金属的电阻率”的实验中，金属丝的阻值约为5Ω，某同学用刻度尺测量金属丝的长度，用螺旋测微器测量金属丝直径，再用伏安法测出金属丝的电阻，根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。 (1)当金属丝两端电压为时，通过金属丝的电流为；测得合金丝的长度为，直径为，请根据这些物理量写出该合金电阻率的表达式______； (2)螺旋测微器测量金属丝直径时，刻度位置如图所示，该电阻丝直径的测量值______mm； (3)如图所示，对于电流表的内接法和外接法，下列说法中正确的是______； A．内接法误差来源是电流表分压，外接法误差来源是电压表分流 B．内接法电压表测量的电压大于待测电阻两端电压，外接法电压表测量的电压小于待测电阻两端的电压 C．内接法电流表测量值等于流过待测电阻的电流，外接法电流表测量值大于流过待测电阻的电流 D．内接法测得电阻值大于待测电阻的阻值，外接法测得电阻值小于待测电阻的阻值 (4)实验中能提供的器材有： A．电压表（量程0~3V，内阻约3kΩ） B．电压表（量程0~15V，内阻约15kΩ） C．电流表（量程0~3A，内阻约0.01Ω） D．电流表（量程0~0.6A，内阻约0.1Ω） E.滑动变阻器（0~20Ω） F.滑动变阻器（0~500Ω） G.电源（电动势为3.0V）及开关和导线若干 该同学从以上器材中选择合适的器材连接好电路进行测量，则电压表应选择______，电流表应选择______，滑动变阻器应选择______（均选填各器材前的字母A~G），实验电路应选用图______。 【答案】(1) (2)0.233/0.232/0.234 (3)ACD (4) A D E 丁 【解析】（1）由欧姆定律得金属丝电阻 结合电阻定律 横截面积 联立得 （2）读数为 （3）A．内接法电流准确，误差来源于电流表分压；外接法电压测量准确，误差来源于电压表分流，故A正确； B．内接法电压表测量待测电阻与电流表的总电压，测量值大于待测电阻电压；外接法电压表直接并联在待测电阻两端，测量电压等于待测电阻电压，故B错误； C．内接法电流表与待测电阻串联，测量电流等于待测电阻电流；外接法电流表测待测电阻与电压表的总电流，测量值大于待测电阻电流，故C正确； D．内接法 外接法，故D正确。故选ACD。 （4）[1]电压表：电源电动势为，选量程的；故选A。 [2]电流表：最大电流，选量程的；故选D。 [3]滑动变阻器：小阻值滑动变阻器操作方便、电流变化灵敏，选的；故选E。 [4]满足 ，属于小电阻，选电流表外接法；滑动变阻器总阻值是的4倍，限流法可满足测量要求，操作简单。故选丁。 【变式4-1】某实验小组做“测量金属丝的电阻率”的实验。 （1）用游标卡尺测出金属丝的长度。 （2）用螺旋测微器测量金属丝的直径如图1所示，则_____。 （3）用伏安法测定金属丝的电阻，实验室提供以下器材： A．待测金属丝（阻值约） B．电池组（4.5V，内阻） C．电压表（0~3V，内阻约） D．电流表（0~3A，内阻） E.电流表（0~0.6A，内阻） F.滑动变阻器（0~2000Ω，额定电流0.3A） G.滑动变阻器（0~20Ω，额定电流1A） H.开关、导线 （4）本实验要求电压表读数从零开始连续可调，滑动变阻器应选_____，电流表应选_____。（均填写各器材的字母代号）。 （5）为使测量结果尽可能准确，测量电路应选图2中的_____（填“A”或“B”）。 （6）某次测量时，电压表的读数为，电流表的读数为，则金属丝电阻率的表达式_____（用和表示）。 【答案】 0.730 G E A 【详解】[1]根据螺旋测微器的读数规则可知，该金属丝的直径为 [2]为了方便实验操作，减小误差，需要电压表读数从零开始连续可调，则滑动变阻器采用分压式连接，故滑动变阻器选择阻值较小的G。 [3]由于电压表量程为3V，则通过待测金属丝的最大电流为 故电流表应选择E。 [4]由于电流表内阻已知，则应采用电流表内接法减小测量误差，且滑动变阻器采用分压法，故测量电路应选图2中的A。 [5]根据欧姆定律可知可得根据电阻定律联立可得金属丝电阻率的表达式为 【变式4-2】 某同学用伏安法测电阻的阻值（约为1000Ω），除了待测电阻，开关S及导线外，还有下列器材∶ 电流表A（量程0~3 mA，内阻约为5 Ω）；        电压表V（量程0~3 V，内阻约为3 kΩ）； 滑动变阻器R（0~10 Ω，允许通过的最大电流2 A）；蓄电池E（电动势为3 V，内阻约为0.1 Ω）。 (1)要求能多测几组数据，且Rx测量值尽可能准确，你在图A、B、C、D中选择的电路图是（　　 ） A．B．C． D． (2)按所选电路进行实验，在闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片P滑到____（选填“A”或“B”）端，测量时测量值相比真实值____（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 【答案】(1)B (2) A 偏大 【详解】（1）AC．AC图中滑动变阻器一部分短路后剩余部分与待测电阻和电流表两端并联，为不超过电流表量程，滑动变阻器的调节范围会非常小，不合理，故AC错误； BD．滑动变阻器阻值远小于待测电阻，限流接法电流调节范围过小，无法满足多测几组数据的要求，故采用分压接法，同时可以多测几组数据；由于应采用电流表内接法，故D错误，B正确。故选B。 （2）[1]为保护电路和待测元件，在闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片P滑到A端，待测元件的分压最小。 [2]用电流表内接法，电压表的测量值偏大，根据欧姆定律可知电阻测量时的测量值比真实值偏大 故选C。 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 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。 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： 1.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) 2．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。 3．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） 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $