第44讲电学实验基础（讲义）（原卷版）

第44讲电学实验基础目录复习目标网络构建考点一基本仪器的使用及读数【夯基·必备基础知识梳理】知识点1游标卡尺的使用方法知识点2螺旋测微器的使用方法知识点3常用电表的读数方法【提升·必考题型归纳】考向1游标卡尺的使用考向2螺旋测微器的使用考向3常用电表的读数考点二测量电路与控制电路【夯基·必备基础知识梳理】知识点1内外接测量电路的选择知识点2滑动变阻器控制电路的选择【提升·必考题型归纳】考向1内外接的选择考向2滑动变阻器的选择考点三电表的改装【夯基·必备基础知识梳理】知识点电表改装的方法和计算【提升·必考题型归纳】考向1电流表的改装考向2电压表的改装真题感悟理解和掌握常用仪器的使用方法。理解和掌握测量电路和控制电路的选择。理解和掌握电表改装的原理。考点要求考题统计考情分析（1）常用测量仪器的使用（2）测量电路和控制电路选择（3）电表的改装2023年海南卷第15题2023年江苏卷第12题2023年全国甲卷第22题高考对电学实验基础的考查较为频繁，大多在电学实验题中穿插考查，题目难度不同省市各年份有所不同。考点一基本仪器的使用及读数知识点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1mm。2．精度：对应关系为10分度0.1mm，20分度0.05mm，50分度0.02mm。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。知识点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的螺距为0.5mm，即旋钮每旋转一周，测微螺杆前进或后退0.5mm，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0.01mm，即螺旋测微器的精确度为0.01mm。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)。知识点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eq\f(1,3)，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eq\f(1,10)(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eq\f(1,2)(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eq\f(1,5)(即估读到最小分度的本位)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9mm长10等分、19mm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___________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0.6A量程时，图中表针示数为A；如图乙所示的电表使用3V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30cm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0~3V，电流表量程0~0.6A），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7.0VB．流过金属丝的电流为0.5AC．该金属丝电阻阻值为35ΩD．该金属丝直径为1.605mm考点二测量电路与控制电路知识点1内外接测量电路的选择(一)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＝eq\f(U测,I测)＝Rx＋RA>Rx，测量值大于真实值R测＝eq\f(U测,I测)＝eq\f(RxRV,Rx＋RV)<Rx，测量值小于真实值(二)两种接法的选择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。简单概括为“大内偏大，小外偏小”。2．临界值计算法①Rx<eq\r(RVRA)时，用电流表外接法。②Rx>eq\r(RVRA)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。知识点2滑动变阻器控制电路的选择1．两种接法的比较限流接法分压接法两种接法电路图负载R上电压调节范围eq\f(RE,R＋R0)≤U≤E0≤U≤E负载R上电流调节范围eq\f(E,R＋R0)≤I≤eq\f(E,R)0≤I≤eq\f(E,R)闭合S前触头位置b端a端2.两种接法的选择①要求待测电阻两端的电压从零开始变化，或精确性要求较高时采用分压接法②滑动变阻器的最大阻值远小于待测电阻或串联的其他电阻的阻值时③题设条件中所提供的电表量程或电阻的最大允许电流不够时①待测电阻接近或略小于滑动变阻器的最大阻值时采用限流接法②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压接法的要求时③没有很高的精确性要求，考虑安装简捷和节能因素时考向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10V，电流表示数为0.2A；当开关S接通b端时，电压表示数为12V，电流表示数为0.15A，可以推断S接端时的测量值更准确；电阻的真实值是Ω。2．某物理学习小组的两位同学采用“伏安法”测金属丝的电阻率实验中，实验室备有下列实验器材：A．电压表（量程0~3V，内阻约为15kΩ）B．电流表（量程0~0.6A，内阻约为1Ω）C．变阻器R1（0~100Ω，0.6A）D．待测金属丝（阻值约为5Ω）E.电池组E（电压为3V）F.开关S，导线若干，米尺，游标卡尺等（1）甲，乙两位同学分别画出了两个电路图，如图甲、乙所示。本实验选用（填“甲”或“乙”）图比较合适。

（2）实验中用游标卡尺测量金属丝的直径，读数如图甲所示，测量金属丝直径时如图所示，则金属丝的直径d=mm；（3）如果实验中测得金属丝的电阻值为R，用米尺测出的金属丝长度为L，用游标卡尺测出的金属丝的直径为d（单位m），则其电阻率ρ=。考向2滑动变阻器的选择3．某同学要测量一导体的电阻约为，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（量程，内阻约为）；电流表（量程，内阻约为）；电压表（量程，内阻约为；电压表（量程，内阻约为）；滑动变阻器（阻值范围为，允许通过的最大电流为）；滑动变阻器（阻值范围为，允许通过的最大电流为）；直流电源E（电动势，内阻不计），待测电阻，电键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。

4．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Rx，已知金属丝的电阻大约为10Ω，实验室中有以下器材可供使用：A．电压表0~3V，内阻约为5kΩ；B．电压表0~15V，内阻约为50kΩ；C．电流表0~0.6A，内阻约为0.5Ω；D．电流表0~3A，内阻约为0.1Ω；E．滑动变阻器（0~5Ω）；F.两节干电池、开关及导线若干。（1）要求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（请填写器材前字母序号）；（2）请在右侧虚线框中将电路图补充完整。

考点三电表的改装知识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＝eq\f(R＋Rg,R)Ig量程扩大的倍数n＝1＋eq\f(R,Rg)n＝1＋eq\f(Rg,R)接入电阻的阻值R＝(n－1)RgR＝eq\f(Rg,n－1)改装后的总内阻RV＝nRgRA＝eq\f(Rg,n)校准电路考向1电流表的改装1．图为有两个量程的电流表内部简化电路图，表头的内阻，满偏电流，已知电流表两量程分别为，，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B．当使用A、B两个端点时，该电流表的量程为C．D．2．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）。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，若电阻发生变化，则抽头3、4对应的两个量程都会发生变化考向2电压表的改装3．一个电流表的满偏电流，内阻，现将它改装为电压表。当使用a，b两个端点时，量程为，若使用a，c两个端点时的量程为，则的阻值大小为（）A． B． C． D．4．将一只量程为100μA，内阻Rg=900Ω的灵敏电流计分别改装成量程为1mA的电流表、量程为1V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∼1V的电压表B．选择开关置于b时，构成量程为0∼1mA的电流表C．电阻Ra的阻值为90ΩD．电阻Rb的阻值为910Ω（2023年江苏卷高考真题）小明通过实验探究电压表内阻对测量结果的影响．所用器材有：干电池（电动势约1.5V，内阻不计）2节；两量程电压表（量程0~3V，内阻约3kΩ；量程0~15V，内阻约15kΩ）1个；滑动变阻器（最大阻值50Ω）1个；定值电阻（阻值50Ω）21个；开关1个及导线若干．实验电路如题1图所示．

（1）电压表量程应选用（选填“3V”或“15V”）．（2）题2图为该实验的实物电路（右侧未拍全）．先将滑动变阻器的滑片置于如图所示的位置，然后用导线将电池盒上接线柱A与滑动变阻器的接线柱（选填“B”“C”“D”）连接，再闭合开关，开始实验．

（3）将滑动变阻器滑片移动到合适位置后保持不变，依次测量电路中O与1，2，…，21之间的电压．某次测量时，电压表指针位置如题3图所示，其示数为V．根据测量数据作出电压U与被测电阻值R的关系图线，如题4图中实