2021届高考物理教学案：实验专题8　第0讲　电学实验基础含解析

1、学必求其心得，业必贵于专精2021届高考物理人教版一轮创新教学案：实验专题8第40讲电学实验基础含解析第40讲电学实验基础基础命题点一常用测量仪器的使用1游标卡尺如图所示为游标卡尺：（1）原理：利用主尺的最小刻度与游标尺的最小刻度的差值制成。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1_mm。(2)精确度：10分度对应的精确度为0。1_mm，20分度对应的精确度为0。05_mm,50分度对应的精确度为0。02_mm。（3）读数：读数时分为两部分，其一为游标尺零刻度线左侧对应的主尺上面的整毫米刻线，即为主尺的读数；其二为与主尺对齐的游标尺第n条刻度线，n乘

2、以精确度,即为游标尺的读数；二者之和即为最终读数,单位为毫米。注意精确度，末尾的零不可以省去。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(xk精确度)_mm.2螺旋测微器如图所示为螺旋测微器：(1）原理：可动部分旋转一周，前进或后退的距离为0。5 mm，将一周分为50个小格，每转过一个小格前进或后退的距离为0.01 mm。(2）读数:其刻度由固定刻度和可动刻度两部分构成，读数时先读出固定刻度上面露出的0。5_mm的整数倍，再读出可动刻度上面与固定刻度对齐的刻度线乘以精确度0。01_mm，提醒大家注意，可动刻度线必须估读到下一位;二者

3、之和为最终读数。3常用电压表和电流表(1)两种电表的使用技巧机械零点的调整：在不通电时，指针应指在零刻度线的位置。选择适当量程：因指针偏角太小时测量误差较大，故应根据估计的待测值选择合适的量程,使测量时指针偏转到满刻度的以上。若无法估算电路中的电流和电压,则应先选用较大的量程，再逐步减小量程.正确接入电路:电流表应串联在电路中,电压表应并联在电路中,两种表都应使电流从正接线柱流入，从负接线柱流出。(2）电流表和电压表的读数若刻度盘上每一小格为:1,0.1,0.001，时,需估读到最小刻度值的下一位。若刻度盘上每一小格为：0.2，0。02，0.5,0.05，时，只需估读到最小刻度值的位数。1(1

4、)如图甲、乙所示的两把游标卡尺,它们的游标尺分别为10等分、20等分，则读数依次为_ mm、_ mm。(2）使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图丙所示，则金属丝的直径是_mm。答案(1)17.523.35（2)2.140（2.1392.141均正确)解析(1)题图甲读数：整毫米是17，不足1毫米数是50。1 mm0.5 mm，最后结果是17 mm0。5 mm17.5 mm。题图乙读数:整毫米是23，不足1毫米数是70。05 mm0.35 mm，最后结果是23 mm0。35 mm23.35 mm.（2）固定刻度示数为2。0 mm，不足半毫米的从可动刻度上读，其示数为14。0,最后的读数:2。

5、0 mm14。00.01 mm2.140 mm。2(1)如图甲所示的电表使用0。6 a量程时，对应刻度盘上每一小格代表_ a，图中表针示数为_ a；当使用3 a量程时，对应刻度盘中每一小格代表_ a,图中表针示数为_ a。（2)如图乙所示的电表使用较小量程时，每小格表示_ v,图中表针的示数为_ v。若使用的是较大量程,则这时表盘刻度每小格表示_ v，图中表针示数为_ v。答案（1）0。020。440。12.20(2)0。11.700。58.5解析(1）使用0.6 a量程时，刻度盘上的每一小格为0。02 a，表针示数为0。44 a；当使用3 a量程时，每一小格为0。1 a,表针示数为2.20

6、a.(2)电压表使用3 v量程时,每小格表示0。1 v,表针示数为1。70 v;使用15 v量程时，每小格表示0。5 v，表针示数为8.5 v。基础命题点二电压表和电流表的改装1表头常用的电压表、电流表、欧姆表都是由表头改装而成,表头自身也可做为小量程的电流表或电压表使用。(1)表头内阻rg：指电流表g的内阻，一般为几百欧到几千欧。（2）满偏电流ig：指电流表g指针偏转到最大刻度时的电流(即电流表g所能测量的最大电流值），一般为几微安到几十微安。（3)满偏电压ug:指电流表g通过满偏电流时其两端的电压，一般为几毫伏到几十毫伏.ugigrg.2电压表、电流表的改装及比较改装成电压表改装成电流表内

7、部电路改装原理串联分压并联分流改装后的量程uig(rrg)iig量程扩大的倍数nn接入电阻的阻值rrgr改装后的总内阻rvrgrra校对电路3对常用电压表和电流表的进一步认识(1)以前我们所认识的电压表和电流表是理想的，理想电压表的内阻看做无穷大，所在处认为是断路；理想电流表的内阻看做零，所在处认为是短路。(2）实际电压表的内阻不是无穷大，实际电流表的内阻也不是零，因此对实际电压表或电流表可当做电阻来处理。同一般电阻不同的是电压表能显示出自身两端的电压，电流表能显示出通过自身的电流。(3)当题目牵扯电压表或电流表的内阻时往往按实际电压表或实际电流表来处理。1（多选）用相同的表头改装成两个量程不

8、同的电流表,下列说法正确的是(）a将它们串联在一起时，两表读数相同，量程大的偏角小b将它们并联在一起时,偏角相同,量程大的读数大c将它们串联在一起时，两表读数相同,量程大的偏角大d将它们并联在一起时,偏角相同，量程大的读数小答案ab解析两电流表串联时电路如图甲.根据串联电路的电流相等可知两表的读数相同,量程大的偏角小，故a正确、c错误；两表并联时电路如图乙，根据并联电路的电压相等可知两表头两端的电压相同，通过两表头的电流相同，故两表偏角相同，量程大的读数大，故b正确、d错误。2。教材母题（人教版选修31 p52t4)如图是有两个量程的电压表，当使用a、b两个端点时，量程为010 v，当使用a、

9、c两个端点时，量程为0100 v。已知电流表的内阻rg为500 ,满偏电流ig为1 ma，求电阻r1、r2的值.变式子题（多选）两只电压表v1和v2是由完全相同的电流表改装而成的,v2的量程为5 v，v1的量程为15 v，为了测量1520 v的电压，把v1、v2串联起来使用,在这种情况下(）av1和v2的读数相等bv1和v2两表的指针偏转角相等cv1和v2的读数之比等于电压表的内阻之比dv1和v2的指针偏转角度之比等于两个电压表的内阻之比答案bc解析设电压表v1的内阻为r1，电压表v2的内阻为r2，由电压表的改装原理可知，若将二者串联起来，通过它们的电流相同，则v1的读数为u1ir1，v2的读

10、数为u2ir2，所以u1u2，故a错误；根据通过电流表的偏角与电流成正比可知，串联时电流相等,偏角也应相等，故b正确；根据选项a的分析可知,，故c正确；由电流表的指针偏角与通过的电流成正比可知，v1与v2的偏转角度应相等，故d错误。3图为双量程的电流表电路示意图，其量程分别为010 ma和01 ma，已知表头内阻rg为200 ，满偏电流ig为0。5 ma，则有(）a当使用a、c两个端点时，量程为010 ma，r2180 b当使用a、b两个端点时,量程为010 ma,r120 c当使用a、c两个端点时，量程为01 ma，r140 d当使用a、c两个端点时，量程为010 ma，r22000 答案b

11、解析当使用a、c两个端点时，分流电阻的阻值大，电流表量程小,为01 ma,iig，当使用a、b两个端点时，分流电阻的阻值小，电流表量程大，为010 ma，iig，联立解得:r120 ,r2180 ，所以a、c、d错误,b正确。基础命题点三测量电路的基本设计一、伏安法测电阻的两种电路设计1两种设计电路的比较内接法外接法电路图误差原因电流表分压u测uxua电压表分流i测ixiv电阻测量值r测rxrarx，测量值大于真实值r测rx，测量值小于真实值2两种设计电路的选择(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。简

12、单概括为“大内偏大，小外偏小。(2）临界值计算法rx 时，用电流表外接法；rx 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rx为小电阻,宜采用电流表外接法；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rx为大电阻，宜采用电流表内接法.二、滑动变阻器的两种连接方式1滑动变阻器连入电路的方式有限流接法和分压接法，两种接法的目的都是为了调节部分电路两端的电压或通过它的电流，但两种接法的调节范围不同。2两种连接方式的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

13、压调节范围ue0ue分压电路调节范围大负载r上电流调节范围i0i分压电路调节范围大闭合s前触头位置b端a端都是为了保护电路元件3滑动变阻器必须选择分压接法的三种情况(1）要求电压从零开始调节。（2)当待测电阻rxr(滑动变阻器的最大阻值）时，若用限流接法则调节范围太小，无法满足题目要求.(3）采用限流接法，待调节电路两端的最小电压或通过的最小电流仍超过其额定值或量程。1教材母题(人教版选修31 p52t2）如图画出了用电压表、电流表测量导体电阻的两种电路图。图中电压表的内阻为1 k，电流表的内阻为0.1 ，被测导体r的真实电阻为87。4 。测量时，把电压表读数和电流表读数的比值作为电阻的测量值

14、。如果不考虑实验操作中的偶然误差，按甲、乙两种电路进行实验，得到的电阻测量值各是多少?你能从中得出什么结论？变式子题在伏安法测电阻的实验中，待测电阻rx约为200 ，电压表v的内阻约为2 k，电流表a的内阻约为10 ，测量电路中电流表的连接方式如图a或图b所示,结果由公式rx计算得出，式中u与i分别为电压表和电流表的示数.若将图a和图b中电路测得的电阻值分别记为rx1和rx2，则_(选填“rx1”或“rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值rx1_（选填“大于“等于”或“小于”)真实值,测量值rx2_(选填“大于”“等于”或“小于”）真实值.答案rx1大于小于解析20，10，因此rx属于大电

15、阻，用电流表内接法时测量值更接近真实值,即rx1更接近真实值;因rx1rxra，故rx1rx，rx2，故rx2rx。2如图所示电路中,r1100 ，滑动变阻器的总电阻r100 ,a、b两端电压恒定，且uab12 v。当s断开时，滑动变阻器r的滑片p由a移至b的过程中，r1两端的电压由_ v变至_ v；当s闭合时,滑动变阻器r滑动头p由a移至b的过程中，r1两端的电压由_ v变至_ v。答案126120解析开关s断开，当滑动变阻器的滑片p滑到a端时,r1两端的电压最大,最大值为u12 v.滑片滑到b时，变阻器与电阻r1串联，r1两端的电压最小，最小值为uuab6 v，即滑片p由a移至b的过程中,

16、r1两端的电压由12 v变至6 v；开关s闭合，当滑片p滑到a端时，r1两端的电压最大，等于12 v。滑片滑到b端时,电阻r1被短路,r1两端的电压为零，即滑片p由a移至b的过程中，r1两端的电压由12 v变至0.3用伏安法测一个电阻rx的阻值,提供器材有：待测电阻rx(约5 k）、电压表(03 v，内阻100 k）、微安表（0500 a，内阻100 ）、变阻器(020 k）、稳压电源（输出电压15 v）。试设计出实验电路。答案图见解析解析若接成限流电路，电路中最小电流：imin a0.6103 a600 a，大于微安表的量程。因此,为了电路安全必须将变阻器接成分压电路，rx,电流表采用内接法

17、,如图所示。能力命题点实验器材的选择和实物图连接1电学实验仪器的选择选择电学实验器材主要是选择电表、滑动变阻器、电源等,一般要考虑以下因素：（1）安全因素：通过电源、电阻和电表的电流不能超过其允许的最大电流。（2)误差因素：选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对误差，电压表、电流表在使用时，其指针应偏转到满偏刻度的以上;使用欧姆表时应选用指针尽可能在中间刻度附近的倍率挡位.(3）便于操作：选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实际要求,又便于调节，为方便调节。在调节滑动变阻器时，应使大部分电阻线都能被用到。2实物图连接的注意事项（1）连实物图时要先画出电路图，遵照电路图按电流顺

18、序逐条支路依次连接。(2）连线时要将导线接在接线柱上，两条导线不能交叉.(3)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。某同学测量阻值约为25 k的电阻rx,现备有下列器材：a电流表（量程0100 a，内阻约2 k）；b电流表(量程0500 a，内阻约300 )；c电压表（量程015 v,内阻约100 k)；d电压表（量程050 v，内阻约500 k)；e直流电源(20 v，允许最大电流1 a）；f滑动变阻器（最大阻值1 k，额定功率1 w)；g开关和导线若干。（1)电流表应选_,电压表应选_。（填字母代号)（2）该同学正确选择仪器后连接了如图所示的电路，为

19、保证实验顺利进行,并使测量误差尽量小，实验前请你检查该电路，指出电路在连线上存在的问题：_；_.解析(1)由于电源电压为20 v，为测量精确电压表应选c。此时电路中电流表的最大电流im0.6 ma600 a，为保证安全，电流表需选b。(2),，故rx是大电阻，电流表应采用内接法.滑动变阻器最大阻值为1 k，待测电阻约为25 k，若滑动变阻器采用限流接法，电流的调节范围很小，起不到应有作用,故滑动变阻器应采用分压接法。答案（1)bc（2）电流表应采用内接法滑动变阻器应采用分压接法(1)伏安法测电阻、描绘小灯泡伏安特性曲线及测用电器功率等实验设计电路的原则类似，它们共同的特点是都需测量出研究对象两

20、端的电压和通过它的电流。(2)这类题重点考查实验器材的选择、内外接电路的选择、滑动变阻器接法的选择等方面，考查面广,需前后兼顾。（2019山东济宁二模）热敏电阻是传感电路中常用的电子元件。广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中的温度传感器,是利用热敏电阻随温度变化而变化的特性工作的.现在用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整。已知常温下待测热敏电阻的阻值约4050 。热敏电阻和温度计插入烧杯中,烧杯内有一定量的冷水,其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水杯、直流电源(电动势15 v,内阻可忽略）、直流电流表（对应不同的量程内阻约为0。2 或1 )、直流电

21、压表(对应不同的量程内阻约为5 k或15 k）、滑动变阻器（010 )、开关、导线若干。(1)在图a的方框中用给定的器材画出完整的实验电路图,要求测量误差尽可能小。(2）根据电路图,在实物图上用铅笔画线作为导线进行连线。答案(1)见解析图(2)见解析图解析(1）因为测量伏安特性曲线,电压需要从0开始，滑动变阻器选择分压式接法，根据题中信息可得im0.375 a，所以电流表选择小挡位,对应电阻为1 ，而电压达到了15 v,所以电压表选择大挡位，对应电阻为15 k，根据，所以电流表采用外接法.电路图如图所示.（2）根据电路图连接实物图课时作业1以下说法中，正确的是(）a采用伏安法测电阻时，只要仪器

22、选得正确，可保证没有系统误差b用伏安法测电阻，不论是用电流表外接法，还是电流表内接法,都存在系统误差c用欧姆表测电阻，既准确又方便d伏安法测电阻,存在系统误差的原因是由于电流表的分压答案b解析伏安法测电阻不可能没有系统误差,只能减小,故b正确、a错误;欧姆表测电阻方便,但由于刻度不均匀，读数误差较大，电池用久了误差更大，故c错误；不同的测量电路引起误差的原因不同，故d错误。2如下图所示，用伏安法测电阻，若电流表内阻为1 ,电压表内阻为5000 ,rx约为10 ,则下图中哪个测量结果较为准确？测量值比真实值偏大还是偏小()a甲电路，偏大 b甲电路，偏小c乙电路，偏大 d乙电路,偏小答案b解析因为

23、rrvra，应采用电流表外接法，由于电压表分流，使iaix，rx的测量值比真实值偏小。3。两个定值电阻r1、r2串联后接在输出电压u12 v的直流电源上，且电源电压保持不变。把一个内阻不是远大于r1、r2的电压表接在r1的两端(如图所示)，电压表的示数为8 v，如果把此电压表改接在r2的两端，则电压表的示数将()a小于4 v b等于4 vc大于4 v、小于8 v d等于或大于8 v答案a解析当电压表接在r1的两端时，其示数为8 v，此时电阻r2两端的电压为4 v，将r1与rv并联后的电阻用r1v表示,则，即r1v2r2,由于r1r1v，则r12r2；当电压表改接在r2的两端时，将r2与rv并联

24、后的电阻用r2v表示，则r2r2v；此时电阻r1两端的电压u1与电压表示数u2v之比为2，故电压表的示数将小于4 v，a正确。4（多选)如图所示,电流表a1（03 a）和a2（00.6 a）由两个相同的电流计改装而成,现将这两个电流表并联后接入电路中，闭合开关s，调节滑动变阻器，下列说法中正确的是(）aa1、a2的读数之比为11ba1、a2的读数之比为51ca1、a2的指针偏转角度之比为11da1、a2的指针偏转角度之比为15答案bc解析图中的a1、a2并联，两表头两端的电压相等，通过的电流相等，指针偏转的角度相同，所以a1、a2的指针偏转角度之比为11；量程不同的电流表读数不同，电流表a1的

25、量程为3 a，a2的量程为0.6 a，当偏转角相同时，a1、a2的读数之比为51，故b、c正确。5.如图所示电路,用伏安法测量电阻的大小。电阻r320 时，电流表的示数是15 ma,电压表的示数是4。5 v。如果用这个电路测量未知电阻r，电流表的示数是13 ma，电压表的示数是5.2 v,则电阻r的大小是（）ar420 b400 rg，rg brargcrarg，rg drarg答案c解析将电流表g改装成较大量程的电流表,需并联一个分流电阻，因此，其内阻减小，即rarg;由题意知rg，由iig得rg,故选c。7（2019贵阳一模）如图甲所示为实验室的一直流电流表，其使用说明书上附的该电流表的内

26、部电路如图乙所示.（1)某次用03 a量程测量时，示数如图丙所示,其读数为_ a；（2)该电流表的00。6 a量程对应的内阻约为_ (结果保留两位小数)；（3）若电阻r1断路，则电流表允许通过的最大电流约为_ ma（结果保留两位有效数字）.答案（1)1。20（2)0。50(3)5。0解析（1）电流表选用量程为03 a，由图丙所示表盘可知，其分度值为0.1 a,示数为1。20 a。(2)由图乙所示电路图可知,当电流表的量程为00.6 a时,电流表的内阻为：r，代入数据可得：r0。50 .(3)由图乙所示电路图可知,若电阻r1断路，则电流表能通过的最大电流为ig，当电流表的量程为03 a时：imi

27、g3 a，解得：ig0。0050 a5。0 ma。8(2018天津高考)某同学用伏安法测定待测电阻rx的阻值(约为10 k),除了rx，开关s、导线外,还有下列器材供选用：a电压表(量程01 v，内阻约10 k）b电压表（量程010 v，内阻约100 k)c电流表(量程01 ma，内阻约30 ）d电流表(量程00。6 a,内阻约0.05 )e电源（电动势1。5 v，额定电流0.5 a，内阻不计)f电源(电动势12 v，额定电流2 a，内阻不计)g滑动变阻器r0(阻值范围010 ,额定电流2 a)(1)为使测量尽量准确,电压表选用_，电流表选用_，电源选用_(均填器材的字母代号)。(2）画出测量

28、rx阻值的实验电路图。（3）该同学选择器材、连接电路和操作均正确，从实验原理上看，待测电阻测量值会_其真实值（填“大于”“小于”或“等于”），原因是_.答案（1）bcf（2）图见解析（3)大于电压表的读数大于待测电阻两端实际的电压解析由于本题的待测电阻达到10 k，所以电源要选择电动势大的，然后根据电路中的电流选择电流表,电压表;若采用滑动变阻器的限流接法,则电路中电流和电压变化不明显，故采用滑动变阻器的分压接法，根据和的关系分析电流表的接法；根据电流表的接法判断实验误差所在。(1）若选用电源1。5 v,由于待测电阻很大，电路中电流非常小，不利于实验，即电源应选用12 v的,即f；则电压表就应

29、该选取b；电路中的最大电流为i a1.2 ma,故选用电流表c.(2)因为给的滑动变阻器的最大阻值只有10 ，若采用限流接法，则电路中电流和电压变化不明显，故采用滑动变阻器的分压接法.由于，所以采用电流表内接法，电路图如图所示。（3）由于电流表的分压，导致电压测量值偏大,而电流准确，根据rx可知测量值偏大.9(2019全国卷)某同学要将一量程为250 a的微安表改装为量程为20 ma的电流表。该同学测得微安表内阻为1200 ,经计算后将一阻值为r的电阻与该微安表连接，进行改装。然后利用一标准毫安表，根据图a所示电路对改装后的电表进行检测（虚线框内是改装后的电表）。（1）根据图a和题给条件，将图

30、b中的实物连线。(2)当标准毫安表的示数为16.0 ma时，微安表的指针位置如图c所示.由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值，而是_。（填正确答案标号）a18 ma b21 ma c25 ma d28 ma（3)产生上述问题的原因可能是_。（填正确答案标号)a微安表内阻测量错误，实际内阻大于1200 b微安表内阻测量错误,实际内阻小于1200 cr值计算错误，接入的电阻偏小dr值计算错误，接入的电阻偏大(4)要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量,只需要将阻值为r的电阻换为一个阻值为kr的电阻即可，其中k_。答案(1)图见解析（2）c（3)ac（4）解析（1）微安表改装为

31、大量程的电流表，应并联电阻r，实物连线如图所示。（2)串联电路中电流处处相等，毫安表示数为16.0 ma时，对应微安表的示数为160 a，根据比例关系得,当微安表指针指到满量程250 a时，毫安表的示数应为25 ma，即为改装后电表的量程，c正确。(3）根据igrg（iig）r,得iig.产生上述问题的原因可能是微安表内阻测量错误,实际内阻大于1200 ，或者并联的电阻r值计算错误,接入的电阻偏小，a、c正确。(4)设微安表的满偏电压为u,则对并联的电阻r有u（250。25)103 ar对并联的电阻kr有u(200.25)103 akr解得k。10(2018全国卷)某同学组装一个多用电表.可用的器材有：微安表头（量程100 a,内阻900 )；电阻箱r1(阻值范围0999。9 ）；电阻箱r2（阻值范围099999。9 ）；导线若干.要求利用所给器材先组装一个量程为1 ma的直流电流表,在此基础上再将它改装成量程为3 v的直流电压表。组装好的多用电表有电流1 ma和电压3 v两挡。回答下列问题：(1)在虚线框内画出电路图并标出r1和r2，其中为公共接线柱，a和