2025年高考物理一轮总复习课件 第10章 专题强化12 电学实验基础

第十章恒定电流专题强化十二电学实验基础核心考点·重点突破提能训练练案[48]核心考点·重点突破1基本仪器的使用和读数(基础考点·自主探究)一、游标卡尺的构造、原理及读数1．构造(如图)主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉。2．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份刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等份刻度少1mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等份刻度有10个的、20个的、50个的，见下表：刻度格数(分度)刻度总长度每小格与1mm的差值精确度(可准确到)109mm0.1mm______________2019mm0.05mm________________5049mm0.02mm________________0.1mm0.05mm0.02mm3.读数若用L0表示由主尺上读出的整毫米数，x表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则其读数为L＝L0＋kx，其中k为精确度。4．注意事项(1)主尺上的整毫米刻度为游标尺零刻度线之前的整数部分，而不是游标尺左棱之前的整数部分。(2)不管是10分度的游标卡尺，还是20分度、50分度的游标卡尺，在读数时均不需要向后估读一位。二、螺旋测微器的构造、原理及读数1．螺旋测微器的构造如下图所示是常用的螺旋测微器。它的测砧A和固定刻度S固定在尺架F上。旋钮K、微调旋钮K′和可动刻度H、测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在S上。2．螺旋测微器的原理测微螺杆P与固定刻度S之间的精密螺纹的螺距为0.5mm，即旋钮K每旋转一周，P前进或后退0.5mm，而可动刻度H上的刻度为50等份，每转动一小格，P前进或后退0.01mm。即螺旋测微器的精确度为________________。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。0.01mm3．读数测量时被测物体长度的整数毫米数或半毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出。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)。4．注意事项(1)读数时，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出。(2)读数时要准确到0.01mm，估读到0.001mm，即测量结果若用mm为单位，则读数必须保留三位小数。三、电流表和电压表的读数原则1．若刻度盘上每一小格为：1,0.1,0.01…时，需估读到最小刻度值的下一位。2．若刻度盘上每一小格为：0.2,0.02,0.5，0.05…时，只需读到最小刻度值的位数。【跟踪训练】

如图所示的三把游标卡尺，它们的游标卡尺从上至下分别为9mm长10等分、19mm长20等分、49mm长50等分，它们的读数依次为____________mm，______________mm，____________mm。17.723.853.18[解析]

题图甲读数：整毫米是17mm，不足1毫米数是7×0.1mm＝0.7mm，最后结果是17mm＋0.7mm＝17.7mm。题图乙读数：整毫米是23mm，不足1毫米数是17×0.05mm＝0.85mm，最后结果是23mm＋0.85mm＝23.85mm。题图丙读数：整毫米是3mm，不足1毫米数是9×0.02mm＝0.18mm，最后结果是3mm＋0.18mm＝3.18mm。

某同学用如图甲所示的螺旋测微器测小球的直径时，他应先转动______到F靠近小球，再转动______到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乙所示，则小球的直径是_________mm。DHG6.700[解析]

用螺旋测微器测小球直径时，先转动旋钮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。(1)如图甲所示的电表使用0.6A量程时，对应刻度盘上每小格代表__________A，图中电表示数为__________A；当使用3A量程时，对应刻度盘中每一小格代表________A，图中电表示数为_________A。0.020.440.12.20(2)如图乙所示的电表使用较小量程时，每小格表示________V，图中电表的示数为__________V。若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示________V，图中电表示数为________V。0.11.700.58.5[解析]

(1)使用0.6A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02A，电表示数为0.44A；当使用3A量程时，每一小格为0.1A，电表示数为2.20A。(2)电压表使用3V量程时，每小格表示0.1V，电表示数为1.70V；使用15V量程时，每小格表示0.5V，电表示数为8.5V。

旋钮式电阻箱如图所示，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，即可得到的阻值范围为________________。1987将“×1k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到0

0～19998Ω[解析]

接入电路的电阻为1987Ω，将电阻改为2087Ω，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，可得到的阻值范围为0～19998Ω。2测量电路与控制电路的选择(能力考点·深度研析)1．电压表和电流表的内、外接法(1)两种接法比较

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(2)两种电路的选择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。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，则可采用电流表内接法。2．滑动变阻器两种连接方式的对比3.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，通常情况下，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要求电压表能从零开始读数，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。(2024·青海西宁市高三开学考试)某实验小组为了测定某一标准圆柱形导体电阻的电阻率，进行如下实验：(1)分别用游标卡尺和螺旋测微器对圆柱形导体的长度L和直径d进行测量，测直径d的结果如图所示，其读数是____________mm。2.795(2)用多用电表的电阻“×10”挡粗测其阻值，读数如图，阻值约为__________Ω。(3)该同学想用伏安法更精确地测量该电阻R，使用如下规格器材：待测圆柱体电阻R；直流电源E(电动势为4V，内阻不计)；电流表A(量程为0～10mA，内阻约30Ω)；电压表V(量程为0～3V，内阻约10kΩ)；滑动变阻器R1(0～15Ω，允许最大电流2.0A)；开关、导线等。请在方框内画出合理的测量电路图。220[解析]

(1)由图可知，螺旋测微器读数d＝2.5mm＋29.5×0.01mm＝2.795mm。(2)由图读出R＝22×10Ω＝220Ω。(3)电压表电阻远大于待测电阻阻值，故采用电流表外接法，为精确地测量该电阻，应使待测电阻两端电压从零开始变化，故采用分压接法，如图所示：[答案]

(3)见解析【跟踪训练】(误差分析)(多选)在用伏安法测电阻的实验中，测量电路中电表的连接方式如图甲或图乙所示，把电压表读数和电流表读数的比值作为电阻的测量值，考虑到实际电表内阻对测量的影响，两种连接方式都存在系统误差。下列判断正确的是()A．若采用图甲的连接方式，误差是由电压表分流引起的B．若采用图甲的连接方式，误差是由电流表分压引起的C．若采用图乙的连接方式，电阻的测量值大于真实值D．若采用图乙的连接方式，电阻的测量值小于真实值BD(试触法的应用)(2021·浙江6月选考)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______(选填“内”或“外”)接法。0.34外3实验器材的选取与实物图的连接(能力考点·深度研析)1．实验器材的选取

以“安全性”“精确性”“方便性”为前提，综合考虑。选择电学实验仪器主要是选择电表、滑动变阻器、电源等器件。(2)选择滑动变阻器要考虑它的额定电流，然后对采用分压法的滑动变阻器选总阻值较小的，对采用限流法的滑动变阻器的总阻值选比电路中的电阻稍大些为好。对于滑动头稍有移动，使电流、电压有很大变化的，不宜采用。2．实物图连接的一般思路(1)先画电路图，后连实物图。在电路图上标明电源的正、负极，电流表和电压表的正、负接线柱等。(按实物的布局设计线路图，再根据线路图连接实物图)(2)先串后并，注意正负。连电路实物图时，应选择一条包含电路元件最多的通路，例如：从电源的正极出发，沿着电流的方向依次把开关、用电器、电流表(先接正接线柱，后接负接线柱)、变阻器等连接起来，一直连到电源负极，然后再把其余的电路元件和电压表并联在电路的某两点之间。(3)注意量程，接线到柱。连接多量程电流表、电压表时，应注意选择适当的接线柱(即选取合适的量程)，所有导线的连接点都应接在用电器的接线柱上或电源的正、负极上，不应在无接线柱的地方把几条导线相接。(4)避免交叉，检查无误。所连导线不应交叉，以使连接情况清晰易辨。连好电路实物图后，应对照电路图再检查一遍，以便减少错误。

某研究性小组在实验室找到一阻值未知的电阻Rx，用欧姆表粗略测量其阻值大约为2kΩ，该小组同学在实验室找到了如下的实验仪器：电流表A1，量程1mA，内阻约为50Ω电流表A2，量程300μA，内阻约为300Ω电压表V1，量程10V，内阻约为15kΩ电压表V2，量程3V，内阻约为10kΩ滑动变阻器R，总阻值50Ω，额定电流为1A电池组E，电动势3V，内阻很小但不能忽略，开关、导线若干(1)在线框中画出测量Rx阻值的电路图，要求标明各仪器符号。(2)由于电压表、电流表内阻未知，实验结果存在系统误差，为了消除系统误差，该小组同学又在实验室找到一阻值大约为1kΩ的定值电阻R0，设计了如图所示的测量电路。①请完成下列操作过程：第一步：先将滑动变阻器R的滑片滑至最左端，单刀双掷开关S2合向a，然后闭合开关S1，调节滑动变阻器，使电压表和电流表的示数尽量大些(不超过量程)，读出此时电压表和电流表的示数U1、I1；第二步：_____________________________________________________________________________。②根据以上记录数据写出被测电阻Rx的表达式Rx＝________。

保持滑片P位置不变，将单刀双掷开关合向b，读出此时电压表和电流表的示数U2、I2

③根据实验原理图连接好实物图。(2)①为了测出电流表与R0的总电阻以消除系统误差，应保持滑片P位置不变，将单刀双掷开关合向b，读出此时电压表和电流表的示数U2、I2。③根据实验原理图连接实物图如图乙。[答案]

(1)见解析图甲(2)③见解析图乙【跟踪训练】(2022·山东卷)一同学探究阻值约为550Ω的待测电阻Rx在0～5mA范围内的伏安特性。可用器材有：电压表V(量程为3V，内阻很大)，电流表A(量程为1mA，内阻为300Ω)，电源E(电动势约为4V，内阻不计)，滑动变阻器R(最大阻值可选10Ω或1.5kΩ)，定值电阻R0(阻值可选75Ω或150Ω)，开关S，导线若干。(1)要求通过Rx的电流可在0～5mA范围内连续可调，将图(a)所示的器材符号连线，画