2025高考物理總復習電學實驗基礎(chǔ)

第十章電路及其應用第3課時電學實驗基礎(chǔ)目標要求1.掌握常用儀器的使用方法及讀數(shù)方法。2.掌握電流表的內(nèi)、外接法及滑動變阻器的兩種連接方式。3.掌握誤差的分類及產(chǎn)生原因。4.會根據(jù)電路原理圖連接實驗器材。內(nèi)容索引考點一

常用儀器的使用及讀數(shù)考點二

測電阻的實驗電路分析課時精練><考點一常用儀器的使用及讀數(shù)1.螺旋測微器(1)構(gòu)造：如圖所示，B為固定刻度，E為可動刻度。(2)原理：測微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為

mm，即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周，F(xiàn)前進或后退

mm，而可動刻度E上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動一小格，F(xiàn)前進或后退

mm，即螺旋測微器的精確度為

mm。讀數(shù)時估讀到毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺。0.50.50.010.01(3)讀數(shù)：測量值(mm)＝固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)＋可動刻度數(shù)(估讀一位)×

(mm)。如圖所示，固定刻度示數(shù)為2.0mm，半毫米刻度線未露出，則可動刻度示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)為：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm。0.012.游標卡尺(1)構(gòu)造：主尺、

(主尺和游標尺上各有一個內(nèi)、外測量爪)、游標卡尺上還有一個深度尺。(如圖所示)(2)用途：測量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑等。游標尺(3)原理：利用主尺的單位刻度與游標尺的單位刻度之間固定的差值制成。不管游標尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度的總長度少1mm。常見的游標卡尺的游標尺上小等分刻度有10個的、20個的、50個的，其規(guī)格見下表：刻度格數(shù)(分度)刻度總長度每小格與1mm的差值精確度(可精確到)109mm

mm

mm2019mm

mm

mm5049mm

mm

mm0.10.10.050.050.020.02(4)讀數(shù)：若用x表示從主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標尺上讀出的與主尺上某一刻度線對齊的格數(shù)，則記錄結(jié)果表示為(x＋K×精確度)mm。3.常用電表的讀數(shù)對于電壓表和電流表的讀數(shù)問題，首先要弄清電表量程，即指針指到最大刻度時電表允許通過的最大電壓或電流，然后根據(jù)表盤總的刻度數(shù)確定精確度，按照指針的實際位置進行讀數(shù)即可。(1)0～3V的電壓表和0～3A的電流表的讀數(shù)方法相同，此量程下的精確度分別是

V和

A，看清楚指針的實際位置，讀到小數(shù)點后面兩位。0.10.1(2)對于0～15V量程的電壓表，精確度是

V，在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面一位，這時要求“

格估讀”，即讀到0.1V。(3)對于0～0.6A量程的電流表，精確度是

A，在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面兩位，這時要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半0.01A。0.50.021.為了讀數(shù)更精確，游標卡尺也需要估讀，如圖讀作11.40mm。(

)×2.游標卡尺主尺上的數(shù)字對應的單位為cm。(

)3.如圖，游標卡尺讀數(shù)為5.20mm。(

)4.如上圖，游標卡尺讀數(shù)為50.20mm，可簡化寫為50.2mm。(

)√××例1

(1)如圖所示的三把游標卡尺，它們的游標尺從上至下分別為9mm長10等分、19mm長20等分、49mm長50等分，它們的讀數(shù)依次為______mm，________mm，______mm。17.723.853.18題圖最上面游標卡尺：主尺讀數(shù)為17mm，游標尺讀數(shù)為7×0.1mm＝0.7mm，最后結(jié)果是17mm＋0.7mm＝17.7mm。題圖中間游標卡尺：主尺讀數(shù)為23mm，游標尺讀數(shù)為17×0.05mm＝0.85mm，最后結(jié)果是23mm＋0.85mm＝23.85mm。題圖最下面游標卡尺：主尺讀數(shù)為3mm，游標尺讀數(shù)為9×0.02mm＝0.18mm，最后結(jié)果是3mm＋0.18mm＝3.18mm。(2)讀出下面各螺旋測微器的讀數(shù)，甲：______mm，乙：______mm，丙：______mm。4.0391.1003.515甲：(4＋3.9×0.01)mm＝4.039mm；乙：(1＋10.0×0.01)mm＝1.100mm；丙：(3＋0.5＋1.5×0.01)mm＝3.515mm。例2

(1)如圖甲所示的電表使用0.6A量程時，對應刻度盤上每一小格代表______A，圖中表針示數(shù)為_____A；當使用3A量程時，對應刻度盤中每一小格代表____A，圖中表針示數(shù)為____A。0.020.440.12.20電流表使用0.6A量程時，刻度盤上的每一小格為0.02A，表針示數(shù)為0.44A；當使用3A量程時，每一小格為0.1A，表針示數(shù)為2.20A。(2)如圖乙所示的電表使用較小量程時，每小格表示_____V，圖中表針的示數(shù)為______V；若使用的是較大量程，則這時表盤刻度每小格表示______V，圖中表針示數(shù)為____V。0.11.700.58.5電壓表使用3V量程時，每小格表示0.1V，表針示數(shù)為1.70V；使用15V量程時，每小格表示0.5V，表針示數(shù)為8.5V。(3)旋鈕式電阻箱如圖丙所示，電流從接線柱A流入，從B流出，則接入電路的電阻為______Ω。現(xiàn)欲將接入電路的電阻改為2087Ω，最簡單的操作方法是_________________________________________________。若用兩個這樣的電阻箱，則可得到的電阻范圍為____________。1987

將“×1k”擋旋鈕調(diào)到2，再將“×100”擋旋鈕調(diào)到00～19998Ω電阻為1987Ω。最簡單的操作方法是先將“×1k”擋旋鈕調(diào)到2，再將“×100”擋旋鈕調(diào)到0。每個電阻箱的最大阻值是9999Ω，用兩個這樣的電阻箱串聯(lián)可得到的最大電阻是2×9999Ω＝19998Ω，故用兩個這樣的電阻箱，可得到的電阻范圍為0～19998Ω。返回測電阻的實驗電路分析><考點二1.電流表的內(nèi)、外接法

內(nèi)接法外接法電路圖

誤差原因電流表分壓U測＝Ux＋UA電壓表分流I測＝Ix＋IV

內(nèi)接法外接法電阻測量值＝Rx＋RA>Rx測量值大于真實值測量值小于真實值適用于測量大阻值電阻小阻值電阻

內(nèi)接法外接法兩種接法選擇標準

限流接法分壓接法對比說明電路圖

串、并聯(lián)關(guān)系不同負載R上電壓調(diào)節(jié)范圍(不計電源內(nèi)阻)0≤U≤E分壓電路調(diào)節(jié)范圍大2.滑動變阻器兩種連接方式(1)兩種連接方式對比

限流接法分壓接法對比說明閉合S前觸頭位置b端a端都是為了保護電路元件(2)滑動變阻器兩種接法的選擇滑動變阻器的最大阻值和用電器的阻值差不多且不要求電壓從零開始變化，通常情況下，由于限流式接法結(jié)構(gòu)簡單、耗能少，優(yōu)先使用限流式接法?；瑒幼冏杵鞅仨毥映煞謮弘娐返膸追N情況：①要求電壓表能從零開始讀數(shù)，要求電壓(電流)測量范圍盡可能大；②當待測電阻Rx?R(滑動變阻器的最大阻值)時(限流式接法滑動變阻器幾乎不起作用)；③若采用限流式接法，電路中的最小電流仍超過電路中電表、電阻允許的最大電流。3.實驗器材選擇的技巧(1)電壓表、電流表：不超過量程，且要超過滿偏刻度的

有時也可以從測量數(shù)據(jù)來確定選擇的電表。(2)滑動變阻器：分壓式接法選阻值小的且不超過其額定電流的滑動變阻器，限流式接法選最大阻值為待測電阻2～3倍的滑動變阻器。電流表半偏法測電阻，滑動變阻器選阻值大的。(3)定值電阻：若用于電表改裝，阻值與改裝后的量程匹配，若用于保護電路，應使電流表、電壓表讀數(shù)在滿偏刻度的

以上且不超過電流表、電壓表量程。4.實物圖連接的注意事項(1)畫線連接各元件，一般先從電源正極開始，按照電路原理圖依次到開關(guān)，再到滑動變阻器，按順序以單線連接方式將主電路中串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來，再將要并聯(lián)的元件并聯(lián)到電路中去。(2)連線時要將導線接在接線柱上，兩條導線不能交叉。(3)要注意電表的量程和正、負接線柱，要使電流從電表的正接線柱流入，從負接線柱流出。(4)滑動變阻器的接法：限流法，導線分別連接到上、下各一個接線柱上(兩個接線柱)；分壓法，導線分別連接到上邊一個接線柱和下邊兩個接線柱上(一上兩下共三個接線柱)。5.實驗誤差分析(1)系統(tǒng)誤差①伏安法測電阻系統(tǒng)誤差來源：電壓表的分流或電流表的分壓。②減小系統(tǒng)誤差根據(jù)題目中給出的電阻大約值，選用合適的實驗器材，采用誤差小的實驗方案(如電流表的內(nèi)、外接法)。③消除系統(tǒng)誤差題目給定的條件充分(電表內(nèi)阻已知)，合理設(shè)計電路可消除系統(tǒng)誤差。(2)偶然誤差①電壓表、電流表、多用電表、毫米刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器等讀數(shù)誤差。②描點、計算等對數(shù)據(jù)處理造成的誤差。③通過多次測量取平均值或圖像法可以減小偶然誤差。例3

(2023·天津卷·10)測電阻R大小。(1)同學們首先用歐姆表×1擋位大致測出電阻阻值大小，如圖甲，則電阻大小讀數(shù)為_____Ω。7電阻大小讀數(shù)為7×1Ω＝7Ω(2)同學們繼續(xù)使用學生電源(4V)組裝如圖乙電路進行實驗，其中電表可以從如下中進行選擇：(括號中為電表量程及內(nèi)阻)A.電壓表V1(0～15V,15kΩ)B.電壓表V2(0～3V,3kΩ)C.電流表A1(0～3A)D.電流表A2(0～0.6A)應選擇電壓表_____，電流表_____。(填器材前字母)BD由于同學們使用學生電源(4V)，則為減小誤差，電壓表應選擇V2，故選B。則電流表應選擇A2，故選D。(3)下列哪些說法是正確的？______。A.電壓表分流屬于系統(tǒng)誤差B.實驗開始前滑動變阻器滑片應該調(diào)到b端C.如圖乙所示的電路，可以通過調(diào)節(jié)滑片使

電壓表示數(shù)為0D.多組實驗可以減小系統(tǒng)誤差AC電壓表分流屬于系統(tǒng)誤差，故A正確；為保護電路，實驗開始前滑動變阻器滑片應該調(diào)到a端，故B錯誤；如題圖乙所示的電路為分壓式電路，可以通過調(diào)節(jié)滑片使電壓表示數(shù)為0，故C正確；多組實驗可以減小偶然誤差，故D錯誤。例4

請同學設(shè)計一個測量電阻的電路，待測電阻Rx阻值約為15Ω。要求用U－I圖像來處理數(shù)據(jù)，滑動變阻器可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)?？晒┻x擇的器材如下：A.電流表A1，量程100mA，內(nèi)阻rA1＝12Ω；B.電流表A2，量程2mA，內(nèi)阻rA2＝200Ω；C.電壓表V1，量程10V，內(nèi)阻rV1≈15kΩ；D.電壓表V2，量程3V，內(nèi)阻rV2≈10kΩ；E.保護電阻R0約20Ω；F.滑動變阻器R，最大阻值10Ω，額定電流為1A；G.電池組，電動勢12V，內(nèi)阻很?。籋.開關(guān)及導線若干。(1)電流表應選_____，電壓表應選_____(填器材前面的字母序號)。AD如果選A2電流表，A2滿偏時UV＝IARx＝0.002×15V＝0.03V，遠小于給出電壓表的量程，故選A，在電流表A1達到滿偏時，電壓表示數(shù)約為2.7V，電壓表選擇D，也接近滿偏，這樣讀數(shù)引起的誤差較小。(2)設(shè)計電路時，電流表應采用______(選填“內(nèi)接”或“外接”)法，滑動變阻器應采用______(選填“分壓”或“限流”)接法。根據(jù)所設(shè)計的實驗電路，用筆畫線代替導線連接實物圖。內(nèi)接分壓答案見解析圖因電流表內(nèi)阻已知，用電流表內(nèi)接法時，不會因電路設(shè)計引起系統(tǒng)誤差，故電流表應采用內(nèi)接法；因為題中要求畫U－I圖像處理數(shù)據(jù)，需要測量大量數(shù)據(jù)，而且滑動變阻器阻值較小，故滑動變阻器應采用分壓接法。又因電動勢為12V，而電壓表最大示數(shù)約為2.7V，如果不做任何處理而直接用分壓接法，滑動變阻器滑片只能在約

范圍內(nèi)滑動，不便于調(diào)節(jié)，又因滑動變阻器額定電流為1A，若不做處理，會損壞器材。因此將保護電阻R0串聯(lián)在供電電路的干路上，由于R0的分壓，滑動變阻器的滑片可大范圍滑動，且不損壞器材。實物圖如圖所示。(3)若在所測量數(shù)據(jù)中選一組數(shù)據(jù)U、I及已知量計算R，則其表達式為Rx＝__________(用所給字母表示)。返回課時精練1.(2023·江蘇省阜寧實驗高中模擬)某同學用螺旋測微器測圓柱體的直徑時，示數(shù)如圖甲所示，此示數(shù)為_______________________mm；用游標卡尺測量某物體的厚度時，示數(shù)如圖乙所示，此示數(shù)為______cm。另一位學生用游標尺上標有50等分刻度的游標卡尺測一工件的長度，測得的結(jié)果如圖丙所示，則該工件的長度L＝______cm。1234568.021(8.020、8.022均可)2.0605.236螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為8mm，可動刻度讀數(shù)為2.1×0.01mm＝0.021mm，所以最終讀數(shù)為8mm＋0.021mm＝8.021mm，由于需要估讀，因此8.020mm、8.022mm均正確。游標卡尺的主尺讀數(shù)為

20mm，游標尺上第12個刻度與主尺上某一刻度對齊，故游標尺讀數(shù)為12×0.05mm＝0.60mm，所以最終讀數(shù)為20mm＋0.60mm＝20.60mm＝2.060cm。工件的長度L＝52mm＋0.02×18mm＝5.236cm。1234562.(2023·北京卷·16)采用圖甲所示的電路圖來測量金屬絲Rx的電阻率。(1)實驗時，閉合開關(guān)S前，滑動變阻器的滑片P應處在____(填“M”或“N”)端。123456M實驗時，閉合開關(guān)S前，為保護電路，滑動變阻器滑片P應處在使并聯(lián)部分電壓為零處，滑動變阻器的滑片P應處在M端。(2)按照圖甲連接實物圖，如圖乙所示。閉合開關(guān)前檢查電路時，發(fā)現(xiàn)有一根導線接錯，該導線為____(填“a”“b”或“c”)。若閉合開關(guān)，該錯誤連接會帶來的問題有_______________________________________。123456b滑動變阻器采用分壓式接法，滑動變阻器下端兩接線柱與電源相連，故b導線接錯；該錯誤帶來的問題是移動滑片的過程中電壓表和電流表的示數(shù)不變。移動滑片時，電壓表和電流表的示數(shù)不變3.(2023·江蘇省金湖中學檢測)小明用多用電表歐姆擋粗測一電阻Rx的阻值為幾歐姆，為了比較精確地測定Rx阻值，設(shè)計了如圖甲所示的電路。(1)實驗時，閉合開關(guān)S，滑動變阻器的滑片滑至合適位置保持不變，將c點先后與a、b點連接，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)變化較大，電流表示數(shù)基本不變，則測量時應將c點接_____(選填“a點”或“b點”)，按此連接測量，測量值_______(選填“小于”“等于”或“大于”)真實值。123456a點小于電壓表示數(shù)變化較大，說明電流表分壓較大，而電流表示數(shù)基本不變，說明電壓表分流較小，可以忽略，故采用電流表外接法，即應接a點。電壓表測量的電壓為準確值，但電流表測量的電123456流為電阻和電壓表電流之和，即電流測量值偏大，根據(jù)

可得電阻測量值偏小。(2)除電源(電動勢3.0V，內(nèi)阻不計)、電壓表(量程0～3V，內(nèi)阻約3kΩ)、開關(guān)、導線若干外，還提供如下實驗器材：A.電流表(量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω)B.電流表(量程0～3.0A，內(nèi)阻約0.02Ω)C.滑動變阻器(最大阻值10Ω，額定電流2A)D.滑動變阻器(最大阻值1kΩ，額定電流0.5A)為了調(diào)節(jié)方便、測量準確，實驗中電流表應選用____，滑動變阻器應選用___。(均選填實驗器材前的字母)123456AC123456由題知，電源電動勢為3V，未知電阻約為幾歐姆，則0.6A的電流表足夠使用，故電流表選A。為了調(diào)節(jié)方便、誤差小，滑動變阻器要選最大阻值較小的，故滑動變阻器應選C。(3)小明某次實驗時電流表的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為______A；小明又多次測量，得到多組數(shù)據(jù)，并在坐標紙上標出，如圖丙所示。請作出該電阻的U－I圖線，根據(jù)圖線得出該電阻Rx＝____Ω(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。1234560.345.8答案見解析圖123456電流表的量程為0.6A，由題圖乙可得讀數(shù)為0.34A。由測量得到的數(shù)據(jù)點可知圖像為一條直線，作圖如圖所示4.(2023·江蘇常州市期末)如圖甲所示的金屬工件，截面外方內(nèi)圓，外邊長約為1cm、內(nèi)徑約為0.5cm、長度約為40cm。

提供的器材包括：電源(6.0V)、電壓表V(量程6V，內(nèi)阻約為8kΩ)、電流表A(量程0.6A，內(nèi)阻約為0.2Ω)、滑動變阻器R1(最大值5Ω，額定電流2A)、滑動變阻器R2(最大值200Ω，額定電流2A)、毫米刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器、導線和開關(guān)。123456(1)某同學用游標卡尺測出截面外邊長如圖乙所示，其讀數(shù)a＝______cm。1234561.02游標卡尺的讀數(shù)為a＝10mm＋2×0.1mm＝10.2mm＝1.02cm(2)應選用_____來測量工件內(nèi)徑d，選用____來測量工件長度L。A.毫米刻度尺B.游標卡尺

C.螺旋測微器123456應選用游標卡尺來測量工件內(nèi)徑d，選用毫米刻度尺來測量工件長度L。BA(3)為了測出該金屬工件的電阻率，該同學設(shè)計了如圖丙所示的電路，實驗中滑動變阻器應選用_____(選填“R1”或“R2”)，并將圖丁的實物圖連接完整。123456R1答案見解析圖123456為了方便調(diào)節(jié)，滑動變阻器選擇阻值較小的R1，實物圖如圖所示(4)某次實驗測得工件兩端電壓為U，通過的電流為I，寫出該金屬電阻率的表達式ρ＝____________。(用a、d、L、U、I表示)123456(5)任何實驗測量都存在誤差。本實驗所用測量儀器均已校準，下列關(guān)于誤差的說法中正確的選項有_____。A.用游標卡尺測量金屬工件外邊長時，由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差B.由于電流表分壓使得金屬工件電阻阻值和真實值相比偏小C.若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計算在內(nèi)，可以消除由測量儀表引起的系

統(tǒng)誤差D.用U－I圖像處理數(shù)據(jù)求金屬工件電阻可以減小偶然誤差123456CD123456用游標卡尺測量金屬外邊長時，由于讀數(shù)引起的誤差屬于偶然誤差，故A錯誤；電流表為外接法，所測出的電壓的值為真實值，由于電壓表的分流，導致電流的測量值偏大，使得金屬工件電阻阻值和真實值相比偏小，故B錯誤；若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計算在內(nèi)，可以消除由測量儀表引起的系統(tǒng)誤差，故C正確；用U－I圖像處理數(shù)據(jù)求金屬工件電阻可以減小偶然誤差，故D正確。5.智能手機中都配有氣壓傳感器，傳感器的電阻會隨所處環(huán)境氣壓變化而變化。某實驗小組在室溫下用以下可供選擇的器材探究“氣壓傳感器的電阻值Rx隨氣壓變化規(guī)律”：A.阻值隨氣壓變化而變化的氣壓傳感器一個(阻值變化范圍從幾十歐到幾百歐)；B.直流電源，電動勢6V，內(nèi)阻不計；C.電壓表V1，量程為0～3V，內(nèi)阻為3kΩ；D.電壓表V2，量程為0～15V，內(nèi)阻為15kΩ；E.電流表A1，量程為0～0.6A，內(nèi)阻忽略不計；F.電流表A2，量程為0～60mA，內(nèi)阻忽略不計；G.定值電阻R1＝3kΩ；

H.定值電阻R2＝12kΩ；I.滑動變阻器R，最大阻值約為50Ω；

J.開關(guān)與導線若干。123456(1)小明設(shè)計了如圖甲所示的實驗電路原理圖，其中電壓表應選擇_____，電流表應選擇_____，定值電阻應選擇____。(均選填實驗器材前字母)123456CFG電源電動勢為6V，電壓表讀數(shù)時要在滿偏刻度的三分之一以上更準確，而且串聯(lián)定值電阻可以擴大量程，故電壓表選C；氣壓傳感器阻值變化范圍從幾十歐到幾百歐，流經(jīng)電流表的電流約為幾十毫安，故電流表選F；123456串聯(lián)定值電阻，相當于擴大電壓表量程，擴大到6V即可，電壓表內(nèi)阻為3kΩ，定值電阻選G。(2)請在圖乙中將實物圖連線補充完整。123456答案見解析圖如圖所示123456(3)當氣壓傳感器所處環(huán)境壓強為p時，閉合開關(guān)S，測得兩個電表的讀數(shù)分別為U＝2.30V和I＝23.0mA，則氣壓傳感器阻值Rx＝_____Ω。123456200(4)當環(huán)境壓強p改變時，測得不同的Rx值，繪成圖像如圖丙所示，由圖可得Rx和壓強p的關(guān)系表達式為Rx＝________________Ω。1234561000－8×10－3p根據(jù)題圖丙，設(shè)Rx＝R0－kp代入數(shù)據(jù)可得Rx＝1000－8×10－3p(Ω)。6.(2023·江蘇卷·12)小明通過實驗探究電壓表內(nèi)阻對測量結(jié)果的影響。所用器材有：干電