第十章　恒定电流 第51课时　电学实验基础　实验增分课

第51课时电学实验基础[实验增分课]CONTENTS着眼“四翼”·探考点题型规律方法聚焦“素养”·提能力巧学妙解应用01着眼“四翼”·探考点题型规律方法1.游标卡尺和螺旋测微器

精确

度10分度游标尺，精确度为0.1mm；20分度游标尺，精确度为

0.05mm；50分度游标尺，精确度为0.02mm，不估读题型一

基本仪器的使用及读数读数若用x表示从主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与

主尺上某一刻度线对齐的游标的格数，则测量值（mm）＝x

（mm）＋K×精确度（mm）

使用被测物体夹在测微螺杆与测砧之间，旋转粗调旋钮，当测微

螺杆快靠近物体时，停止使用粗调旋钮，改用微调旋钮，听

到“喀喀”声时停止，然后读数读数（1）读数：测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读

出，不足半毫米部分由可动刻度读出。（2）测量值（mm）＝固定刻度读数（mm）＋可动刻度读数

（带估读值）×0.01（mm）2.电压表、电流表的使用及读数量程选择使用事项（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，从黑表笔出表电表估读

1.【游标卡尺和螺旋测微器的使用与读数】（1）如图甲、乙、丙所示的三把游标卡尺，它们的游标尺自左向

右分别为10分度、20分度、50分度，它们的读数依次

为

mm、

mm、

mm。17.623.253.20解析：题图甲读数：整毫米是17mm，不足1毫米数是

6×0.1mm＝0.6mm，最后结果是17mm＋0.6mm＝17.6mm。题图乙读数：整毫米是23mm，不足1毫米数是5×0.05mm＝

0.25mm，最后结果是23mm＋0.25mm＝23.25mm。题图丙读数：整毫米是3mm，不足1毫米数是10×0.02mm＝

0.20mm，最后结果是3mm＋0.20mm＝3.20mm。（2）①某同学用如图丁所示的螺旋测微器测量小球的直径时，他

应先转动

使F靠近小球，再转动

使F夹住小球，直

至听到棘轮发出声音为止，拨动

使F固定后读数（填仪

器部件字母符号）。正确操作后，螺旋测微器的示数如图戊

所示，则小球的直径是

mm。DHG6.700②读出下面各螺旋测微器的读数，己

mm，

庚

mm，辛

⁠mm.4.0411.1003.516解析：①用螺旋测微器测量小球直径时，先转动粗调旋钮D使测微螺杆F靠近被测小球，再转动微调旋钮H使测微螺杆F夹住小球，直到棘轮发出声音为止，拨动止动旋钮G使F固定后读数，读数为6.5mm＋20.0×0.01mm＝6.700mm。②己图：（4＋4.1×0.01）mm＝4.041mm；庚图：（1＋10.0×0.01）mm＝1.100mm；辛图：（3.5＋1.6×0.01）mm＝3.516mm。2.【电流表、电压表、电阻箱的读数】（1）图甲使用0.6A量程时，对应刻度盘上每一小格代

表

A，图中指针示数是

A；当使用3A量程

时，对应刻度盘上每一小格代表

A，图中指针示数

为

A。解析：使用0.6A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02A，指针示数为0.44A；当使用3A量程时，每一小格为0.1A，指针示数为2.20A。0.020.440.12.20（2）图乙使用较小量程时，每小格表示

V，图中指针的示

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，图中指针示数为

V。解析：电压表使用3V量程时，每小格表示0.1V，指针示数为1.70V；使用15V量程时，每小格表示0.5V，指针示数为8.5V。0.11.700.58.5（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。今欲将接入电路的电阻改为2087Ω，最简单的操作方法是

⁠

。若用两个这样的电阻箱，即可得到

的电阻值范围为

⁠。1987将“×1k”旋钮调到2，再

将“×100”旋钮调到00～19998Ω解析：电阻为1987Ω。最简单的操作方法是将“×1k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到0。每个电阻箱的最大阻值是9999Ω，用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是2×9999Ω＝19998Ω。故用两个这样的电阻箱，可得到的电阻值范围为0～19998Ω。题型二

电流表的内接法和外接法1.电流表内、外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内接法外接法电阻测量值适用条件RA≪RxRV≫Rx适用于测量大电阻小电阻2.电流表的内、外接法的选择定性

法先将待测电阻的估计值（或大约值）与电压表、电流表内阻进

行比较：（1）若Rx较小，宜采用电流表外接法；（2）若Rx较大，宜采用电流表内接法比较

法试

触

法

1.【试触法的应用】（2021·浙江6月选考19题节选）小李在实验室测量一电阻R的阻

值。因电表内阻未知，用如图1所示的电路来判定电流表该内接还是外

接。正确连线后，合上开关S，将滑动变阻器的滑片P移至合适位

置。单刀双掷开关K掷到1，电压表的读数U1＝1.65V，电流表的示

数如图2所示，其读数I1＝

A；将K掷到2，电压表和电流表

的读数分别为U2＝1.75V，I1＝0.33A。由此可知应采用电流

表

（填“内”或“外”）接法。0.34外

2.【比较法的应用】（2023·全国甲卷22题）某同学用伏安法测绘一额定电压为6V、额

定功率为3W的小灯泡的伏安特性曲线，实验所用电压表内阻约为6

kΩ，电流表内阻约为1.5Ω。实验中有图（a）和（b）两个电路图

供选择。（1）实验中得到的电流I和电压U的关系曲线如图（c）所示，该同

学选择的电路图是图

（a）

[填“（a）”或“（b）”]。（a）

（2）若选择另一个电路图进行实验，在图（c）上用实线画出实验中应得到的I-U关系曲线的示意图。答案：见解析图解析：根据（1）问分析可知，题图（b）的关系图线应在题图（a）图线的下方，如图中实线所示。题型三

滑动变阻器的限流接法和分压接法1.滑动变阻器两种接法的比较项目限流接法分压接法对比说明电路图

串、并联关系不

同电压调节范围0≤U≤E分压电路的调节

范围大项目限流接法分压接法对比说明电流调节范

围分压电路的调节

范围大闭合S前滑片

P的位置

b端a端都是为了保护电

路元件优点电路简单而且节能电压和电流的调

节范围大满足实验要求的

条件下优先考虑

选择限流接法2.滑动变阻器两种接法的选择（1）滑动变阻器必须采用分压式接法的几种情况①要求电压（或电流）能从零开始变化；②当待测电阻Rx≫R滑（R滑为滑动变阻器的最大阻值）时；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、电阻的允许电流。（2）除了上述三种情况外，如果滑动变阻器采用两种接法都能

满足要求，则从节能、方便操作角度考虑，优先选用限流

式接法。【典例1】

物理兴趣小组利用“伏安法”测量一个阻值较小

的定值电阻Rx的阻值，可用器材有：电压表（量程为15V，

内阻约为5000Ω），电流表（量程为0.6A，内阻为5Ω），

电源E（电动势为12V，内阻不计），滑动变阻器R最大阻值

为10Ω，定值电阻R0阻值为15Ω，开关S，导线若干。（R0、

Rx、R、电流表、电压表、电源、开关等仪器均无断路和短

路，导线无断路）（1）将图甲所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图。要求

电流表和电压表的示数从零开始变化。答案：见解析图解析：因待测电阻Rx的电阻和电流表的内阻都较小，为保护电路，应将定值电阻R0与它们串联，又要求电流表和电压表的示数从零开始变化，故滑动变阻器采用分压式接法，由于电流表的内阻已知，故电流表采用内接法，故实验电路的原理图如图所示。（2）该电路中R0的作用是

⁠

⁠。①保护电路

②增大电压表读数范

围，降低读数误差（答方便读数也可）解析：由（1）分析可知该电路中R0的作用是：①保护

电路；②增大电压表读数范围，降低读数误差。（3）测出多组数据，作出I-U图像，如图乙所示。则Rx阻值

为

Ω。

4

为测量“12V，5W”的小电珠在不同电压下的功率，给定了以下

器材：电源：12V，内阻不计；电流表：量程0～0.6A、0～3A，内阻约为0.2Ω；电压表：量程0～3V、0～15V，内阻约为15kΩ；滑动变阻器：0～20Ω，允许最大电流1A；开关一个，导线若干，实验要求加在小电珠上的电压可从零开始

调节。（1）以下四个电路图你认为最合适的是

⁠。

A（2）在本实验中，电流表的量程可选

⁠。

0～0.6A

（2）滑动变阻器：①分压式接法要选择总阻值小的且不超过其额定电流的滑动变阻器；②限流式接法要选择最大阻值大于等于待测电阻的滑动变阻器；③电流半偏法测电阻，滑动变阻器选阻值大的。（3）定值电阻：①若用于电表改装，阻值与改装后的量程要匹配；②若用于保护电路，应保证使电路的最大电流（电压）不超过电流表（电压表）的量程及有关元件的额定电流（电压）。3.实物连线的“三点注意”（1）连线顺序：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，其次将要并联

的元件并联到电路中去。（2）避免交叉：连线时要将导线接在接线柱上，两条导线不能

交叉。（3）“正、负”接线柱：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。【典例2】

某实验小组要测量一个用电器L的额定功率（额定电压为10V、额定功率在12～15W之间），测量电路的部分导线已经接好（如图所示）。实验室有下列器材可供选用：直流电源：E1（电动势为3V，内阻很小）E2（电动势为15V，内阻很小）直流电流表：A1（量程0～0.6A，内阻约为0.5Ω）A2（量程0～3A，内阻约为0.1Ω）直流电压表：V（量程为3V、内阻为3kΩ）滑动变阻器：R1（阻值范围0～20Ω）R2（阻值范围0～200Ω）定值电阻：R3＝3kΩ、R4＝9kΩ、R5＝25kΩ开关一个，导线若干为使测量尽可能准确、方便，请回答下列问题：（1）电源应该选择

（填“E1”或“E2”）；E2解析：由于额定电压为10V，所以直流电源选择电动势为15V的E2。（2）电流表应该选择

（填“A1”或“A2”）；A2解析：其额定电流为1.2～1.5A，所以直流电流表选择A2。（3）滑动变阻器应该选择

（填“R1”或“R2”）；解析：根据已有的电路结合让实验结果更为精确的要求，采用限流电路，所以利用滑动变阻器R1作为限流电阻。R1（4）由于电压表的量程不够，要利用一个定值电阻进行改装。请

选择合适的定值电阻，在图中用笔画线代替导线连接好测量

电路的剩余部分。答案：见解析图解析：若要将电压表改装为量程更大的电压表，需要与其串联一个定值电阻，根据串联电路特点知，若串联R3，则量程为6V，若串联R4，则量程为12V，若串联R5，则量程为28V，因此串联R4比较合适，如图所示。

某同学通过实验测量一个阻值约为5Ω的定值电阻。可供使用的器

材如下：A.待测电阻Rx≈5ΩB.电流表A1，量程0.6A，内阻约0.6ΩC.电流表A2，量程3A，内阻约0.12ΩD.电压表V1，量程15V，内阻约15kΩE.电压表V2，量程3V，内阻约3kΩF.滑动变阻器R，总电阻10ΩG.直流电源E，电动势3V，内阻不计H.开关S，导线若干（1）用伏安法测量该定值电阻阻值时，应当选择电流表

（选

填“A1”或“A2”），选择电压表

（选填“V1”或

“V2”）。解析：由于电源的电动势为3V，因此电压表选择量程为3V，即选V2，待测电阻约为5Ω，则电路中最大电流为0.6A，因此电流表选择量程为0.6A，即选A1。A1V2（2）请根据所设计的测量电路图，将下列实物图连接完整（滑动变阻器采用限流接法）。答案：见解析图

（3）某次测量的电表示数如图所示，其中电压表示数为

⁠

V，电流表示数为

A。解析：由图可知，电压表读数为1.73V，电流表读数为0.32A。1.73

（1.71～1.74均可）0.32（4）根据上述所测量的实验数据，计算待测电阻Rx＝

⁠

Ω（计算结果保留3位有效数字）。

5.41（5.34～

5.44均可）02聚焦“素养”·提能力巧学妙解应用1.（1）图甲所示游标卡尺的读数为

⁠。解析：游标卡尺读数为L＝50mm＋5×0.05mm＝50.25mm。（2）图乙所示螺旋测微器的读数为

⁠。50.25mm12345解析：螺旋测微器的读数为d＝4.5mm＋20.0×0.01mm

＝4.700mm。4.700mm（4）图丁所示电流表的读数为

⁠。（3）图丙所示电压表的读数为

⁠。解析：电压表的读数为2.60V。2.60V解析：电流表的读数为0.52A。0.52A123452.（2020·全国卷Ⅰ22题）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1kΩ，电流表内阻为0.5Ω。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：12345（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。O、P12345

12345（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）。Ⅰ50.512345

12345（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）。

50.0123453.某学习小组研究“不同的电阻测量方案对误差的影响”。现有器材为：电源、电流表（量程0.6A）、电压表（量程3V）、

待测定值电阻、滑动变阻器、电流传感器、电压传感器、开关、导

线若干。12345实验步骤如下：（1）用图甲和图乙电路分别测量待测电阻的阻值，请在图丙中按

图甲用笔画线代替导线将电路补充完整；答案：见解析图12345解析：由题中数据可知，电压表量程选3V，所以接线柱接3V量程。电流表与待测电阻串联与电压表并联，则电压表3V接线柱接在待测电阻右侧接线柱上，滑动变阻器采用限流接法，因下端已经连接电路，则待测电阻右侧接线柱接在滑动变阻器的e端或f端，补充完整电路如图所示。12345（2）将图丙中滑动变阻器的滑片P滑到

端（填“e”或

“f”），闭合开关，调节滑动变阻器，记录测量数据；e解析：闭开关S前，应将滑动变阻器的滑片P滑到接入电路阻

值最大处，即滑动变阻器的滑片P滑到e端。12345（3）根据测量数据在U-I坐标系中描点作图，得到图丁中的图线a

和b，a图线是采用图

（选填“甲”或“乙”）电路测

得的结果。甲解析：选择电流表外接法，由于电压表的分流作用，电流表测

量值大于流经Rx的电流值，测量结果偏小；选择电流表内接

法，由于电流表的分压作用，电压表测量值大于Rx两端的电

压值，测量结果偏大；a图线对应的测量值大于b图线对应的

测量值，所以a图线是采用电流表内接法，即采用图甲电路测

得的结果。12345（4）为提高测量精度，在图甲电路中，用电流传感器代替电流

表，电压传感器代替电压表，对同一电阻再次进行测量。得

到对应的U-I图线c，拟合直线及表达式见图戊，认为其测量

值等于真实值。12345

27.8

123454.现要用如图甲所示的电路图来测量某一电压表V的内阻。给定的器

材有：待测电压表V（量程2V，内阻约为4kΩ）；电流表A（量程

1.2mA，内阻约500Ω）；直流电源E（电动势约2.4V，内阻不

计）；滑动变阻器R0（最大阻值20Ω）；定值电阻R（3个：阻值分

别为2kΩ、20kΩ、200kΩ）；开关S及导线若干。要求测量时两电

表指针偏转均超过其量程的一半。12345（1）定值电阻R应该选用的阻值为

kΩ；

212345（2）根据图甲的测量电路原理图，用笔画线代替导线，在图乙所

给的实物图上连线；答案：见解析图12345解析：实物图连线如图所示。12345（3）根据图甲的测量电路原理图，开关S闭合前，滑动变阻器的滑

片应滑动到最

端（选填“左”或“右”）；解析：为避免电流表、电压表在开关S闭合时示数超出

量程，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应滑动到最左端。左12345（4）电路接通后，把滑动变阻器的滑片滑动到某一位置，若此时

电压表读数为U，电流表读数为I，则电压表内阻RV＝

⁠。