第06講 電學(xué)實驗基礎(chǔ)（復(fù)習(xí)）（原卷版）-2025版高二物理寒假精-品講義

第06講電學(xué)實驗基礎(chǔ)（復(fù)習(xí)篇）考點(diǎn)聚焦：復(fù)習(xí)要點(diǎn)+知識網(wǎng)絡(luò)，有的放矢重點(diǎn)專攻：知識點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)梳理，查漏補(bǔ)缺難點(diǎn)強(qiáng)化：難點(diǎn)內(nèi)容標(biāo)注與講解，能力提升提升專練：真題感知+提升專練，全面突破知識點(diǎn)1：螺旋測微器和游標(biāo)卡尺的使用和讀數(shù)1.螺旋測微器原理和使用（1）構(gòu)造：如圖甲，S為固定刻度，H為可動刻度．（2）原理：可動刻度H上的刻度為50等份，旋鈕K每旋轉(zhuǎn)一周，螺桿P前進(jìn)或后退0.5mm，則螺旋測微器的精確度為0.01mm.甲乙（3）讀數(shù)①測量時被測物體長度的半毫米數(shù)由固定刻度讀出，不足半毫米部分由可動刻度讀出．②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)×0.01(mm)③如圖乙所示，固定刻度示數(shù)為2.0mm，不足半毫米，從可動刻度上讀的示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)為：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm.游標(biāo)卡尺的原理和使用（1）構(gòu)造(如圖所示)：主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個內(nèi)外測量爪)、游標(biāo)尺上還有一個深度尺，尺身上還有一個緊固螺釘．（2）用途：測量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑．（3）原理：利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成．不管游標(biāo)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少1mm.常見的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10個的、20個的、50個的，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(可準(zhǔn)確到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm讀數(shù)：若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果表達(dá)為(x＋K×精確度)mm.知識點(diǎn)2：電流表和電壓表的改裝、使用和讀數(shù)電流表和電壓表的改裝項目改裝為大量程的電壓表改裝為大量程的電流表原理串聯(lián)電阻分壓并聯(lián)電阻分流改裝原理圖分壓電阻或分流電阻U＝Ig(Rg＋R)，故R＝eq\f(U,Ig)－RgIgRg＝(I－Ig)R，故R＝eq\f(IgRg,I－Ig)改裝后電表內(nèi)阻RV＝Rg＋R>RgRA＝eq\f(RRg,R＋Rg)<Rg兩種電表的使用技巧（1）機(jī)械調(diào)零：在不通電時，指針在零刻度線的位置；（2）量程選擇：指針在滿偏刻度的以上；（3）接入方法：電流表EQ\o\ac(○,A)與待測用電器串聯(lián)，電壓表EQ\o\ac(○,V)與待測電阻并聯(lián)，接線時，都是電流從正極（紅色接線柱）流入，負(fù)極（黑色接線柱）流出；讀數(shù)（1）0～3V的電壓表和0～3A的電流表讀數(shù)方法相同，此量程下的精確度分別是0.1V或0.1A，看清楚指針的實際位置，讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位．（2）對于0～15V量程的電壓表，精確度是0.5V，在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面一位，即讀到0.1V.（3）對于0～0.6A量程的電流表，精確度是0.02A，在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位，這時要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半0.01A.知識點(diǎn)3：電流表的內(nèi)外接法的選擇及技巧電流表和電壓表測電阻兩種方法的比較（電流表）內(nèi)接法（電流表）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＋I(xiàn)V電阻測量值R測＝eq\f(U測,I測)＝Rx＋RA>Rx測量值大于真實值R測＝eq\f(U測,I測)＝eq\f(RxRV,Rx＋RV)<Rx測量值小于真實值適用條件RA?RxRV?Rx巧記口訣大內(nèi)偏大（大電阻內(nèi)接法，測量值偏大）小外偏?。ㄐ‰娮柰饨臃?，測量值偏?。┓卜y電阻的電路選擇方法方法（電流表）內(nèi)接法（電流表）外接法計算法Rx>eq\r(RVRA)Rx<eq\r(RVRA)試觸法按如圖所示電路圖接好電路，讓電壓表的一根接線柱P先后與a、b處接觸一下如果電流表的示數(shù)有較大的變化，而電壓表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表內(nèi)接法．如果電壓表的示數(shù)有較大的變化，而電流表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表外接法知識點(diǎn)4：滑動變阻器的分壓式和限流式接法的選擇及技巧滑動變阻器的限流式接法和分壓式接法比較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(fù)載R上電壓的調(diào)節(jié)范圍eq\f(RE,R＋R0)≤U≤E0≤U≤E分壓調(diào)節(jié)范圍大，并且從0開始負(fù)載R上電流的調(diào)節(jié)范圍eq\f(E,R＋R0)≤I≤eq\f(E,R)0≤I≤eq\f(E,R)分壓條件范圍大，并且從0開始開關(guān)閉合前觸頭位置最右端最左斷都是為了保護(hù)電路兩種接法的選擇（1）限流式接法適合控制阻值較小的電阻的電壓，分壓式接法適合控制阻值較大的電阻的電壓．（2）要求電壓從0開始逐漸增大，采取分壓式接法．知識點(diǎn)5：歐姆表的工作原理1.歐姆表的原理和使用（1）構(gòu)造：如圖所示，歐姆表由電流表G、電池、調(diào)零電阻R和紅、黑表筆組成．歐姆表內(nèi)部：電流表、電池、調(diào)零電阻串聯(lián)．外部：接被測電阻Rx.全電路電阻R總＝Rg＋R＋r＋Rx.（2）工作原理：閉合電路歐姆定律I＝eq\f(E,Rg＋R＋r＋Rx).（3）刻度的標(biāo)定：紅、黑表筆短接(被測電阻Rx＝0)時，調(diào)節(jié)調(diào)零電阻R，使I＝Ig，電流表的指針達(dá)到滿偏，這一過程叫歐姆調(diào)零．①當(dāng)I＝Ig時，Rx＝0，在滿偏電流Ig處標(biāo)為“0”．(圖甲)②當(dāng)I＝0時，Rx→∞，在I＝0處標(biāo)為“∞”．(圖乙)③當(dāng)I＝eq\f(Ig,2)時，Rx＝Rg＋R＋r，此電阻值等于歐姆表的內(nèi)阻值，Rx叫中值電阻．2.歐姆表測電阻的誤差分析（1）電池舊了電動勢下降，會使電阻測量值偏大．（2）歐姆表擋位選擇不當(dāng)，導(dǎo)致表頭指針偏轉(zhuǎn)過大或過小都有較大誤差，通常使表針指在中央刻度附近，即表盤的eq\f(1,3)～eq\f(2,3)范圍內(nèi)，誤差較小．強(qiáng)化點(diǎn)一測量儀器的讀數(shù)(1)測長度時,刻度尺、螺旋測微器要估讀,游標(biāo)卡尺不估讀。(2)電表讀數(shù)時,都要估讀,但最小分度0.1、0.01的與最小分度0.02，0.5的讀數(shù)規(guī)則不同。【典例1】（23-24高二上·河南許昌·期末）如圖所示，甲圖中游標(biāo)卡尺（游標(biāo)卡尺規(guī)格為20分度）的讀數(shù)為mm，乙圖中螺旋測微器的讀數(shù)為mm。【變式1-1】一同學(xué)用游標(biāo)卡尺測一根金屬管的深度h時，游標(biāo)卡尺上的游標(biāo)尺和主尺的相對位置如圖甲所示，則這根金屬管的深度；該同學(xué)又利用螺旋測微器測量電阻絲直徑d時，螺旋測微器示數(shù)如圖乙所示，則。【變式1-2】用游標(biāo)卡尺測量圓柱體的內(nèi)徑如圖所示，圓柱體的內(nèi)徑為mm；用螺旋測微器測量一金屬的直徑如圖所示，金屬絲的直徑為mm。強(qiáng)化點(diǎn)二電表的改裝準(zhǔn)確理解兩個改裝圖,明確表頭G改裝為電壓表或電流表的原理，能根據(jù)不同要求分析相關(guān)問題。(1)無論表頭G改裝成電壓表還是電流表,它的三個特征量Ug、Ig、Rg是不變的,即通過表頭的最大電流Ig并不因改裝為不同的電表而改變。(2)電表改裝的問題實際上是串、并聯(lián)電路中電流、電壓的計算問題,只要把表頭G看成一個電阻Rg即可,切記通過表頭的滿偏電流Ig是不變的。(3)改裝后的電壓表的表盤上顯示的是表頭和分壓電阻兩端的總電壓,改裝后的電流表的表盤上顯示的是通過表頭和分流電阻的總電流?！镜淅?】（24-25高二上·新疆烏魯木齊·期末）把一個滿偏電流I=1mA、線圈電阻R=的小量程電流表，改裝成量程U=10V的電壓表，需串聯(lián)的分壓電阻阻值為Ω；改裝成量程10mA的電流表，需并聯(lián)的分流電阻的阻值為Ω?！咀兪?-1】（23-24高二下·湖南湘西·期末）一靈敏電流計G的內(nèi)阻，滿偏電流，現(xiàn)把它改裝成如圖所示的多量程電表。開關(guān)、都閉合時為電流表，量程為0～3A；開關(guān)、都斷開時為電壓表，量程為0～3V。試回答下列問題：(1)定值電阻、(2)開關(guān)閉合、斷開時為（填“電流”或“電壓”）表，量程為?！咀兪?-2】（23-24高一下·河北承德·期末）某物理興趣小組將一靈敏電流計G進(jìn)行改裝。按圖甲所示改裝時，定值電阻，；按圖乙所示改裝成電流表時，4、5接線柱之間的量程是4、6接線柱之間量程的10倍。已知電流計內(nèi)阻，，求：(1)圖甲中1、3接線柱之間的最大電壓與電流計G兩端的最大電壓的比值；(2)定值電阻的阻值。強(qiáng)化點(diǎn)三電流表內(nèi)外接法的選擇(1)定量判定法:已知待測電阻的阻值大約為Rx,電流表的內(nèi)阻RA和電壓表的內(nèi)阻RV，則:當(dāng)，用內(nèi)接法；當(dāng)，用外接法。（2）試觸法：①若電流表示數(shù)有顯著變化,說明電壓表的分流作用較強(qiáng),即Rx是一個大阻值電阻，應(yīng)選用電流表內(nèi)接法；②若電壓表示數(shù)有顯著變化,說明電流表的分壓作用較強(qiáng),即Rx是一個小阻值電阻，應(yīng)選用電流表外接法?！镜淅?】（23-24高二上·寧夏銀川·期末）某電阻的阻值大約為70Ω，為了更精確地測量其阻值，該同學(xué)采用伏安法。實驗室備有下列器材：A．電壓表V1（量程3V，內(nèi)阻約為15kΩ）；B．電壓表V2（量程15V，內(nèi)阻約為75kΩ）；C．電流表A1（量程250mA，內(nèi)阻約為0.2Ω）；D．電流表A2（量程50mA，內(nèi)阻約為1Ω）；E．滑動變阻器R（最大阻值150Ω）；F．電池組E（電動勢為3V，內(nèi)阻不計）；G．開關(guān)S，導(dǎo)線若干。為減小實驗誤差，電壓表應(yīng)選用，電流表應(yīng)選用（填器材前面的序號），實驗電路應(yīng)選圖（填“甲”或“乙”）。若該同學(xué)選擇器材、連接電路等操作均正確，則電阻的測量值（填“大于”“小于”或“等于”）其真實值?！咀兪?-1】（23-24高二上·山東濟(jì)寧·期末）為了更精確地測定某電學(xué)元件Rx的電阻（粗測阻值約為30Ω），小明收集到如下實驗器材：①電動勢為3V的電源（內(nèi)阻可忽略）；

②量程為0~3V，內(nèi)阻約為3kΩ的電壓表；③量程為0~100mA，內(nèi)阻約為1Ω的電流表；

④阻值為0~5Ω的滑動變阻器；⑤開關(guān)和導(dǎo)線若干。為方便控制電路，盡可能地減小實驗誤差，采用如圖所示電路，則圖中P、Q點(diǎn)的接法最優(yōu)化的是（）A．P點(diǎn)接b、Q點(diǎn)不接 B．P點(diǎn)接c、Q點(diǎn)不接C．P點(diǎn)接b、Q點(diǎn)接a D．P點(diǎn)接c、Q點(diǎn)接a【變式3-2】（23-24高一下·貴州六盤水·期末）某興趣小組將表頭和兩個定值電阻連接成如圖所示的電路，得到兩個量程分別為0~1mA和0~2.5mA的電流表，已知表頭的滿偏電流為250μA，內(nèi)阻為480Ω，則下列說法正確的是（）A． B．C．當(dāng)使用a、c兩個端點(diǎn)時，量程為0~2.5mA D．當(dāng)使用a、b兩個端點(diǎn)時，量程為0~2.5mA強(qiáng)化點(diǎn)四滑動變阻器的分壓式接法的三種情況（1）分壓式接法、限流式接法都可以時,因為采用限流式接法能耗小,所以優(yōu)先采用限流式接法;（2）當(dāng)有兩個滑動變阻器供選擇時,在都滿足電壓電流調(diào)節(jié)范圍要求的情況下，選最大阻值小的滑動變阻器,這樣調(diào)節(jié)的電壓、電流變化比較均勻,移動相同的距離，阻值變化小,便于調(diào)節(jié);（3）當(dāng)滑動變阻器的最大阻值與被測電阻差不多時，宜采用限流式接法?！镜淅?】（23-24高二上·山東菏澤·期中）伏安法測電阻是常用的一種測電阻的方法，用電壓表和電流表測出待測電阻的電壓和電流，可用電壓和電流的比值計算出電阻。如圖甲、乙所示為某同學(xué)設(shè)計的兩個用伏安法測電阻的電路圖，電壓表與電流表均不能視為理想電表，則以下正確的是（）

A．圖甲電路中測得的電壓和電流可以從0開始調(diào)節(jié)B．圖甲電路中，由于電流表的分壓導(dǎo)致電阻的測量值大于真實值C．圖乙的電阻測量值一定比圖甲的電阻測量值更接近真實值D．圖乙電路中，閉合開關(guān)之前滑動變阻器滑片應(yīng)放到端【變式4-1】（22-23高二上·湖南株洲·期末）如圖所示為伏安法測電阻的一種常用電路，已知電源電動勢為，內(nèi)阻不計，以下分析正確的是（）A．此接法由于電壓表的分流，電流表測量值偏小B．此接法適用于測量小電阻，電阻的測量值小于真實值C．開始實驗時滑動變阻器滑片應(yīng)處在最左端D．滑動變阻器滑片處在中央時，電壓表的示數(shù)大于【變式4-2】演示位移傳感器的工作原理如圖所示，物體M在導(dǎo)軌上平移時，帶動滑動變阻器的金屬滑桿P，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來反映物體位移的大小。假設(shè)電壓表是理想的，則下列說法正確的是（）A．物體M運(yùn)動時，電源內(nèi)的電流會發(fā)生變化 B．物體M運(yùn)動時，電壓表的示數(shù)會發(fā)生變化C．物體M不動時，電路中沒有電流 D．物體M不動時，AB間電壓為0V強(qiáng)化點(diǎn)五滑動變阻器的分壓式接法的三種情況【典例5】（23-24高二上·湖北荊州·期末）歐姆表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖甲所示，先將兩表筆短接，表頭滿偏，再將阻值為的電阻接在之間，發(fā)現(xiàn)指針正好指向靈敏電流計表盤的正中央；某個歐姆表的表盤，用來測量某個電阻時，指針的刻度如圖乙所示，設(shè)指針向右的偏角為，下列說法正確的是（）A．乙圖的讀數(shù)為 B．甲圖歐姆表的內(nèi)阻為C．是紅表筆、是黑表筆D．對乙圖，重新歐姆調(diào)零來測阻值更大的電阻時，指針向右的偏角一定小于【變式5-1】（23-24高二上·湖南郴州·期末）一個將電流表改裝成歐姆表的示意圖如圖所示，此歐姆表已經(jīng)調(diào)零用此歐姆表測一阻值為R的電阻時，指針偏轉(zhuǎn)至滿偏刻度的處?，F(xiàn)用該表測一未知電阻，指針偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度的處，則該電阻的阻值為（）A．2R B．3R C．4R D．5R【變式5-2】如圖是一個多用電表的簡化電路圖，S為單刀多擲開關(guān)，通過操作開關(guān)可以接通1，也可以接通2、3、4、5或6。下列說法正確的是（

）A．當(dāng)開關(guān)S分別接1或2時，測量的是電流，其中S接1時量程較小B．當(dāng)開關(guān)S接3時，測量的是電阻，圖中A是黑表筆C．當(dāng)開關(guān)S接4時，A表筆電勢比B表筆高D．當(dāng)開關(guān)S分別接5和6時，測量的是電壓，其中S接6時量程較大提升專練一、單選題1．（2024·廣東清遠(yuǎn)·模擬預(yù)測）圖為雙量程電壓表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其中表頭內(nèi)阻Rg=1000Ω，滿偏電流Ig=1mA。連接ab時電壓表的量程為2V，連接ac時電壓表的量程為10V，現(xiàn)在調(diào)整R1、R2的連接方式，則電壓表最大量程可達(dá)到（）A．12V B．17V C．18V D．20V2．（2024·浙江杭州·一模）如圖所示是雙量程的磁電式電表的原理圖，測量時分別接入“A、B”或“A、C”，下列說法正確的是（）A．此為電流表，接“A、B”時量程更大 B．此為電壓表，接“A、C”時量程更大C．若被短路，接“A、B”時電表測量值仍正確 D．若被短路，接“A、C”時電表測量值偏大3．（2024·江蘇蘇州·二模）如圖所示，甲、乙兩個電路都是由一個靈敏電流計G和一個可變電阻組成，知靈敏電流計的滿偏電流，內(nèi)電阻，則下列說法正確的是（）A．甲表是電流表，減小時量程增大B．乙表是電壓表，減小時量程增大C．在甲圖中，若改裝的電流表量程為，則D．在乙圖中，若改裝的電壓表量程為，則4．（2024·江蘇南通·一模）在電學(xué)實驗中，改裝后的電表測量值略偏小，為校準(zhǔn)電表，可以將一個阻值較小的電阻（）A．與電阻串聯(lián) B．與電阻并聯(lián) C．與電阻串聯(lián) D．與電阻并聯(lián)5．（2024·北京朝陽·模擬預(yù)測）如圖所示是一個用補(bǔ)償法測未知電阻的電路。已知電阻，、的總長度為。當(dāng)撥至1時，、電阻線的長度調(diào)為時表指針指零位；當(dāng)撥至2時，、電阻線的長度調(diào)為時表指針指零位；則的大小滿足（）A． B． C． D．6．（2024·江蘇鎮(zhèn)江·一模）如圖所示，先將R2的阻值調(diào)為零，閉合S，調(diào)節(jié)R1的滑動觸頭，使電壓表讀數(shù)等于其量程Um；然后保持R1的滑動觸頭不動，調(diào)節(jié)R2，當(dāng)電壓表讀數(shù)等于Um時記錄下R2的值，則RV＝R2。用這種方法測得電壓表內(nèi)阻的測量值RV測與真實值RV真相比是（

）A．RV測＝RV真 B．RV測>RV真 C．RV測<RV真 D．無法確定7．（2024·北京平谷·模擬預(yù)測）某同學(xué)想自己設(shè)計并改裝一個歐姆表。他手上有如下器材：量程300μA、內(nèi)阻900Ω的電流計；電動勢1.5V的一節(jié)干電池；滑動變阻器、電阻箱和若干定值電阻。他設(shè)計的電路如圖甲所示，實驗時他將兩表筆短接，電流計指針滿偏時，他計算出電路中的總電阻為5kΩ。然后他將一個50Ω和10Ω的電阻分別接到兩表筆之間時，發(fā)現(xiàn)電流計指針指示的位置幾乎一樣，很難區(qū)分。經(jīng)過研究后他認(rèn)為，要想比較準(zhǔn)確地測量幾十歐姆的電阻，用圖甲所示電路并不合適，為此他設(shè)計了如圖乙所示的電路。并聯(lián)合適電阻R?后，使干路電流是流經(jīng)電流計電流的100倍。則（）A．將圖乙電路中的兩表筆短接，此時電路中的總電阻是5ΩB．分別將一個50Ω和10Ω的電阻先后接到圖乙電路的兩表筆之間，通過干電池的電流幾乎沒有區(qū)別C．分別將一個50Ω和10Ω的電阻先后接到圖乙電路的兩表筆之間，電流計指針指示的位置明顯不同D．在圖甲電路和圖乙電路的兩表筆之間分別接入5kΩ和50Ω的電阻，通過兩電流計的電流明顯不同8．關(guān)于多用電表的使用，下列操作正確的是（）A．測電壓時，應(yīng)按圖甲連接方式測量 B．測電流時，應(yīng)按圖乙連接方式測量C．測電阻時，應(yīng)按圖丙連接方式測量 D．測二極管的反向電阻時，應(yīng)按圖丁連接方式測量二、實驗題9．（2025·海南省直轄縣級單位·模擬預(yù)測）某同學(xué)對航天飛機(jī)上使用的由特殊材料制作的電阻進(jìn)行電阻率的測量，其形狀為圓柱體，實驗室現(xiàn)提供以下器材：A．電流表（量程，內(nèi)阻）；B．電流表（量程，內(nèi)阻約為）；C．滑動變阻器（，額定電流2A）；D．定值電阻（）；E．待測電阻（長度為、電阻大約為）；F．直流電源E（電動勢為4V，內(nèi)阻很?。?；G．開關(guān)一只，導(dǎo)線若干。實驗步驟如下：a．用螺旋測微器測出該電阻的直徑d，螺旋測微器示數(shù)如圖甲所示；b．根據(jù)如圖乙所示的實驗電路將實驗器材連接起來；c．閉合開關(guān)S，改變滑動變阻器的滑片位置得到多組電流表及電流表的讀數(shù)、，并將其記錄下來；d．將記錄的數(shù)據(jù)描繪在以為縱軸、為橫軸的坐標(biāo)系中，得到如圖丙所示的圖像；e．利用圖像得到待測電阻的阻值，求得其電阻率。請回答下列問題：(1)待測電阻的直徑mm；(2)由圖乙可以得到與的關(guān)系為