第06讲 电学实验基础（复习）（原卷版）-2025版高二物理寒假精-品讲义

第06讲电学实验基础（复习篇）考点聚焦：复习要点+知识网络，有的放矢重点专攻：知识点和关键点梳理，查漏补缺难点强化：难点内容标注与讲解，能力提升提升专练：真题感知+提升专练，全面突破知识点1：螺旋测微器和游标卡尺的使用和读数1.螺旋测微器原理和使用（1）构造：如图甲，S为固定刻度，H为可动刻度．（2）原理：可动刻度H上的刻度为50等份，旋钮K每旋转一周，螺杆P前进或后退0.5mm，则螺旋测微器的精确度为0.01mm.甲乙（3）读数①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)③如图乙所示，固定刻度示数为2.0mm，不足半毫米，从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm.游标卡尺的原理和使用（1）构造(如图所示)：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）用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径．（3）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.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有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)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm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的格数，则记录结果表达为(x＋K×精确度)mm.知识点2：电流表和电压表的改装、使用和读数电流表和电压表的改装项目改装为大量程的电压表改装为大量程的电流表原理串联电阻分压并联电阻分流改装原理图分压电阻或分流电阻U＝Ig(Rg＋R)，故R＝eq\f(U,Ig)－RgIgRg＝(I－Ig)R，故R＝eq\f(IgRg,I－Ig)改装后电表内阻RV＝Rg＋R>RgRA＝eq\f(RRg,R＋Rg)<Rg两种电表的使用技巧（1）机械调零：在不通电时，指针在零刻度线的位置；（2）量程选择：指针在满偏刻度的以上；（3）接入方法：电流表EQ\o\ac(○,A)与待测用电器串联，电压表EQ\o\ac(○,V)与待测电阻并联，接线时，都是电流从正极（红色接线柱）流入，负极（黑色接线柱）流出；读数（1）0～3V的电压表和0～3A的电流表读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1V或0.1A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位．（2）对于0～15V量程的电压表，精确度是0.5V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1V.（3）对于0～0.6A量程的电流表，精确度是0.02A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01A.知识点3：电流表的内外接法的选择及技巧电流表和电压表测电阻两种方法的比较（电流表）内接法（电流表）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测量值小于真实值适用条件RA≪RxRV≫Rx巧记口诀大内偏大（大电阻内接法，测量值偏大）小外偏小（小电阻外接法，测量值偏小）伏安法测电阻的电路选择方法方法（电流表）内接法（电流表）外接法计算法Rx>eq\r(RVRA)Rx<eq\r(RVRA)试触法按如图所示电路图接好电路，让电压表的一根接线柱P先后与a、b处接触一下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．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知识点4：滑动变阻器的分压式和限流式接法的选择及技巧滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较限流接法分压接法对比说明电路图串并联关系不同负载R上电压的调节范围eq\f(RE,R＋R0)≤U≤E0≤U≤E分压调节范围大，并且从0开始负载R上电流的调节范围eq\f(E,R＋R0)≤I≤eq\f(E,R)0≤I≤eq\f(E,R)分压条件范围大，并且从0开始开关闭合前触头位置最右端最左断都是为了保护电路两种接法的选择（1）限流式接法适合控制阻值较小的电阻的电压，分压式接法适合控制阻值较大的电阻的电压．（2）要求电压从0开始逐渐增大，采取分压式接法．知识点5：欧姆表的工作原理1.欧姆表的原理和使用（1）构造：如图所示，欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成．欧姆表内部：电流表、电池、调零电阻串联．外部：接被测电阻Rx.全电路电阻R总＝Rg＋R＋r＋Rx.（2）工作原理：闭合电路欧姆定律I＝eq\f(E,Rg＋R＋r＋Rx).（3）刻度的标定：红、黑表笔短接(被测电阻Rx＝0)时，调节调零电阻R，使I＝Ig，电流表的指针达到满偏，这一过程叫欧姆调零．①当I＝Ig时，Rx＝0，在满偏电流Ig处标为“0”．(图甲)②当I＝0时，Rx→∞，在I＝0处标为“∞”．(图乙)③当I＝eq\f(Ig,2)时，Rx＝Rg＋R＋r，此电阻值等于欧姆表的内阻值，Rx叫中值电阻．2.欧姆表测电阻的误差分析（1）电池旧了电动势下降，会使电阻测量值偏大．（2）欧姆表挡位选择不当，导致表头指针偏转过大或过小都有较大误差，通常使表针指在中央刻度附近，即表盘的eq\f(1,3)～eq\f(2,3)范围内，误差较小．强化点一测量仪器的读数(1)测长度时,刻度尺、螺旋测微器要估读,游标卡尺不估读。(2)电表读数时,都要估读,但最小分度0.1、0.01的与最小分度0.02，0.5的读数规则不同。【典例1】（23-24高二上·河南许昌·期末）如图所示，甲图中游标卡尺（游标卡尺规格为20分度）的读数为mm，乙图中螺旋测微器的读数为mm。【变式1-1】一同学用游标卡尺测一根金属管的深度h时，游标卡尺上的游标尺和主尺的相对位置如图甲所示，则这根金属管的深度；该同学又利用螺旋测微器测量电阻丝直径d时，螺旋测微器示数如图乙所示，则。【变式1-2】用游标卡尺测量圆柱体的内径如图所示，圆柱体的内径为mm；用螺旋测微器测量一金属的直径如图所示，金属丝的直径为mm。强化点二电表的改装准确理解两个改装图,明确表头G改装为电压表或电流表的原理，能根据不同要求分析相关问题。(1)无论表头G改装成电压表还是电流表,它的三个特征量Ug、Ig、Rg是不变的,即通过表头的最大电流Ig并不因改装为不同的电表而改变。(2)电表改装的问题实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题,只要把表头G看成一个电阻Rg即可,切记通过表头的满偏电流Ig是不变的。(3)改装后的电压表的表盘上显示的是表头和分压电阻两端的总电压,改装后的电流表的表盘上显示的是通过表头和分流电阻的总电流。【典例2】（24-25高二上·新疆乌鲁木齐·期末）把一个满偏电流I=1mA、线圈电阻R=的小量程电流表，改装成量程U=10V的电压表，需串联的分压电阻阻值为Ω；改装成量程10mA的电流表，需并联的分流电阻的阻值为Ω。【变式2-1】（23-24高二下·湖南湘西·期末）一灵敏电流计G的内阻，满偏电流，现把它改装成如图所示的多量程电表。开关、都闭合时为电流表，量程为0～3A；开关、都断开时为电压表，量程为0～3V。试回答下列问题：(1)定值电阻、(2)开关闭合、断开时为（填“电流”或“电压”）表，量程为。【变式2-2】（23-24高一下·河北承德·期末）某物理兴趣小组将一灵敏电流计G进行改装。按图甲所示改装时，定值电阻，；按图乙所示改装成电流表时，4、5接线柱之间的量程是4、6接线柱之间量程的10倍。已知电流计内阻，，求：(1)图甲中1、3接线柱之间的最大电压与电流计G两端的最大电压的比值；(2)定值电阻的阻值。强化点三电流表内外接法的选择(1)定量判定法:已知待测电阻的阻值大约为Rx,电流表的内阻RA和电压表的内阻RV，则:当，用内接法；当，用外接法。（2）试触法：①若电流表示数有显著变化,说明电压表的分流作用较强,即Rx是一个大阻值电阻，应选用电流表内接法；②若电压表示数有显著变化,说明电流表的分压作用较强,即Rx是一个小阻值电阻，应选用电流表外接法。【典例3】（23-24高二上·宁夏银川·期末）某电阻的阻值大约为70Ω，为了更精确地测量其阻值，该同学采用伏安法。实验室备有下列器材：A．电压表V1（量程3V，内阻约为15kΩ）；B．电压表V2（量程15V，内阻约为75kΩ）；C．电流表A1（量程250mA，内阻约为0.2Ω）；D．电流表A2（量程50mA，内阻约为1Ω）；E．滑动变阻器R（最大阻值150Ω）；F．电池组E（电动势为3V，内阻不计）；G．开关S，导线若干。为减小实验误差，电压表应选用，电流表应选用（填器材前面的序号），实验电路应选图（填“甲”或“乙”）。若该同学选择器材、连接电路等操作均正确，则电阻的测量值（填“大于”“小于”或“等于”）其真实值。【变式3-1】（23-24高二上·山东济宁·期末）为了更精确地测定某电学元件Rx的电阻（粗测阻值约为30Ω），小明收集到如下实验器材：①电动势为3V的电源（内阻可忽略）；

②量程为0~3V，内阻约为3kΩ的电压表；③量程为0~100mA，内阻约为1Ω的电流表；

④阻值为0~5Ω的滑动变阻器；⑤开关和导线若干。为方便控制电路，尽可能地减小实验误差，采用如图所示电路，则图中P、Q点的接法最优化的是（）A．P点接b、Q点不接 B．P点接c、Q点不接C．P点接b、Q点接a D．P点接c、Q点接a【变式3-2】（23-24高一下·贵州六盘水·期末）某兴趣小组将表头和两个定值电阻连接成如图所示的电路，得到两个量程分别为0~1mA和0~2.5mA的电流表，已知表头的满偏电流为250μA，内阻为480Ω，则下列说法正确的是（）A． B．C．当使用a、c两个端点时，量程为0~2.5mA D．当使用a、b两个端点时，量程为0~2.5mA强化点四滑动变阻器的分压式接法的三种情况（1）分压式接法、限流式接法都可以时,因为采用限流式接法能耗小,所以优先采用限流式接法;（2）当有两个滑动变阻器供选择时,在都满足电压电流调节范围要求的情况下，选最大阻值小的滑动变阻器,这样调节的电压、电流变化比较均匀,移动相同的距离，阻值变化小,便于调节;（3）当滑动变阻器的最大阻值与被测电阻差不多时，宜采用限流式接法。【典例4】（23-24高二上·山东菏泽·期中）伏安法测电阻是常用的一种测电阻的方法，用电压表和电流表测出待测电阻的电压和电流，可用电压和电流的比值计算出电阻。如图甲、乙所示为某同学设计的两个用伏安法测电阻的电路图，电压表与电流表均不能视为理想电表，则以下正确的是（）

A．图甲电路中测得的电压和电流可以从0开始调节B．图甲电路中，由于电流表的分压导致电阻的测量值大于真实值C．图乙的电阻测量值一定比图甲的电阻测量值更接近真实值D．图乙电路中，闭合开关之前滑动变阻器滑片应放到端【变式4-1】（22-23高二上·湖南株洲·期末）如图所示为伏安法测电阻的一种常用电路，已知电源电动势为，内阻不计，以下分析正确的是（）A．此接法由于电压表的分流，电流表测量值偏小B．此接法适用于测量小电阻，电阻的测量值小于真实值C．开始实验时滑动变阻器滑片应处在最左端D．滑动变阻器滑片处在中央时，电压表的示数大于【变式4-2】演示位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是（）A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化 B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化C．物体M不动时，电路中没有电流 D．物体M不动时，AB间电压为0V强化点五滑动变阻器的分压式接法的三种情况【典例5】（23-24高二上·湖北荆州·期末）欧姆表的内部结构如图甲所示，先将两表笔短接，表头满偏，再将阻值为的电阻接在之间，发现指针正好指向灵敏电流计表盘的正中央；某个欧姆表的表盘，用来测量某个电阻时，指针的刻度如图乙所示，设指针向右的偏角为，下列说法正确的是（）A．乙图的读数为 B．甲图欧姆表的内阻为C．是红表笔、是黑表笔D．对乙图，重新欧姆调零来测阻值更大的电阻时，指针向右的偏角一定小于【变式5-1】（23-24高二上·湖南郴州·期末）一个将电流表改装成欧姆表的示意图如图所示，此欧姆表已经调零用此欧姆表测一阻值为R的电阻时，指针偏转至满偏刻度的处。现用该表测一未知电阻，指针偏转到满偏刻度的处，则该电阻的阻值为（）A．2R B．3R C．4R D．5R【变式5-2】如图是一个多用电表的简化电路图，S为单刀多掷开关，通过操作开关可以接通1，也可以接通2、3、4、5或6。下列说法正确的是（

）A．当开关S分别接1或2时，测量的是电流，其中S接1时量程较小B．当开关S接3时，测量的是电阻，图中A是黑表笔C．当开关S接4时，A表笔电势比B表笔高D．当开关S分别接5和6时，测量的是电压，其中S接6时量程较大提升专练一、单选题1．（2024·广东清远·模拟预测）图为双量程电压表的内部结构，其中表头内阻Rg=1000Ω，满偏电流Ig=1mA。连接ab时电压表的量程为2V，连接ac时电压表的量程为10V，现在调整R1、R2的连接方式，则电压表最大量程可达到（）A．12V B．17V C．18V D．20V2．（2024·浙江杭州·一模）如图所示是双量程的磁电式电表的原理图，测量时分别接入“A、B”或“A、C”，下列说法正确的是（）A．此为电流表，接“A、B”时量程更大 B．此为电压表，接“A、C”时量程更大C．若被短路，接“A、B”时电表测量值仍正确 D．若被短路，接“A、C”时电表测量值偏大3．（2024·江苏苏州·二模）如图所示，甲、乙两个电路都是由一个灵敏电流计G和一个可变电阻组成，知灵敏电流计的满偏电流，内电阻，则下列说法正确的是（）A．甲表是电流表，减小时量程增大B．乙表是电压表，减小时量程增大C．在甲图中，若改装的电流表量程为，则D．在乙图中，若改装的电压表量程为，则4．（2024·江苏南通·一模）在电学实验中，改装后的电表测量值略偏小，为校准电表，可以将一个阻值较小的电阻（）A．与电阻串联 B．与电阻并联 C．与电阻串联 D．与电阻并联5．（2024·北京朝阳·模拟预测）如图所示是一个用补偿法测未知电阻的电路。已知电阻，、的总长度为。当拨至1时，、电阻线的长度调为时表指针指零位；当拨至2时，、电阻线的长度调为时表指针指零位；则的大小满足（）A． B． C． D．6．（2024·江苏镇江·一模）如图所示，先将R2的阻值调为零，闭合S，调节R1的滑动触头，使电压表读数等于其量程Um；然后保持R1的滑动触头不动，调节R2，当电压表读数等于Um时记录下R2的值，则RV＝R2。用这种方法测得电压表内阻的测量值RV测与真实值RV真相比是（

）A．RV测＝RV真 B．RV测>RV真 C．RV测<RV真 D．无法确定7．（2024·北京平谷·模拟预测）某同学想自己设计并改装一个欧姆表。他手上有如下器材：量程300μA、内阻900Ω的电流计；电动势1.5V的一节干电池；滑动变阻器、电阻箱和若干定值电阻。他设计的电路如图甲所示，实验时他将两表笔短接，电流计指针满偏时，他计算出电路中的总电阻为5kΩ。然后他将一个50Ω和10Ω的电阻分别接到两表笔之间时，发现电流计指针指示的位置几乎一样，很难区分。经过研究后他认为，要想比较准确地测量几十欧姆的电阻，用图甲所示电路并不合适，为此他设计了如图乙所示的电路。并联合适电阻R₂后，使干路电流是流经电流计电流的100倍。则（）A．将图乙电路中的两表笔短接，此时电路中的总电阻是5ΩB．分别将一个50Ω和10Ω的电阻先后接到图乙电路的两表笔之间，通过干电池的电流几乎没有区别C．分别将一个50Ω和10Ω的电阻先后接到图乙电路的两表笔之间，电流计指针指示的位置明显不同D．在图甲电路和图乙电路的两表笔之间分别接入5kΩ和50Ω的电阻，通过两电流计的电流明显不同8．关于多用电表的使用，下列操作正确的是（）A．测电压时，应按图甲连接方式测量 B．测电流时，应按图乙连接方式测量C．测电阻时，应按图丙连接方式测量 D．测二极管的反向电阻时，应按图丁连接方式测量二、实验题9．（2025·海南省直辖县级单位·模拟预测）某同学对航天飞机上使用的由特殊材料制作的电阻进行电阻率的测量，其形状为圆柱体，实验室现提供以下器材：A．电流表（量程，内阻）；B．电流表（量程，内阻约为）；C．滑动变阻器（，额定电流2A）；D．定值电阻（）；E．待测电阻（长度为、电阻大约为）；F．直流电源E（电动势为4V，内阻很小）；G．开关一只，导线若干。实验步骤如下：a．用螺旋测微器测出该电阻的直径d，螺旋测微器示数如图甲所示；b．根据如图乙所示的实验电路将实验器材连接起来；c．闭合开关S，改变滑动变阻器的滑片位置得到多组电流表及电流表的读数、，并将其记录下来；d．将记录的数据描绘在以为纵轴、为横轴的坐标系中，得到如图丙所示的图像；e．利用图像得到待测电阻的阻值，求得其电阻率。请回答下列问题：(1)待测电阻的直径mm；(2)由图乙可以得到与的关系为