高考物理复习热点08 电学实验仪器选择问题-2021年高考物理

2021年高考物理【热点•重点•难点】专练（山东专用）

热点08电学实验仪器选择问题

【热点解读】

（1）、实验仪器的选择

根据实验原理和实验室条件选择仪器是进行正确测量的前提，一般遵循以下三原则：

①安全性原则：要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器，使实验切实可行，能达到预

期目标。另外还要注意测量仪器的量程，电阻类器件的电流不能超过其最大允许电流等。

②准确性原则：根据实验的需要，选用精度合适的测量工具，但对某个实验来讲，精确程度够

用即可，并不是精度越高越好。

③操作性原则：实验时需考虑调节方便，便于操作，如滑动变阻器的选择，既要考虑它的额定

电流，又要考虑它的阻值范围，在二者都能满足实验要求的情况下，还要考虑阻值大小对实验操作

中是否调节方便的影响。

根据教学大纲及高考考核的要求，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，通常可以从以下三方面人手：

a.根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表.首先保证流过电流表的电流和加在电

压表上的电压均不超过使用量程.然后合理选择量程。务必使指针有较大偏转（一般取满偏的1/3-

2/3左右），以减少测读的误差.

b.根据电路中可能出现的电流或电压范围需选择滑动变阻器.注意流过滑动变阻器的电流不

超过它额定值.对高阻值的变阻器，如果滑动头稍有移动，使电流电压有很大变化的，不宜采用.

c.应根据实验的基本要求来选择仪器.对于这种情况.只有熟悉实验原理.才能做出恰当的

选择.

对器材的选择的一般步骤是：

①找出唯一性的器材.；

②草画电路图（暂不把电表接入）；

③估算最大值（在限流电路中把滑动变阻器触头推向最小值）；

④考虑能否都使电表达到满偏的1/3以上。

※在“伏安法测电阻”和“伏安法测电池电动势和内电阻”的实验中，一般选用总阻值较小的滑动

变阻器，前者可方便调节，后者可减少误差。

※①在滑动变阻器作限流作用时，为使负载Rx既能得到较宽的电流调节范围，又能使电流变

化均匀，选择变阻器时，应使其总电阻，Ro大于Rx，一般在2—5倍为好。

※②在滑动变阻器作为分压作用时，一般取滑动变阻器的总电阻网在O.lRx—0.5Rx之间为好。

【限时检测】（建议用时：30分钟）

1.一电流表的内阻&约在IkO〜2kC之间，现要测量它的内阻，提供的器材有：

A.待测电流表G(量程250^A)

B.电源E(4V,内阻0.60)

C.电阻箱RA(0-9999Q)

D.滑动变阻器R(0-20Q,1A)

E.滑动变阻器&(0-250Q,0.6A)

F.滑动变阻器当(0-lkQ,0.3A)

G.标准电流表G(量程250RA)

H.电键S、S2及导线若干

有甲、乙两同学，用不同的测量方法来测出内阻。设计的电路如图(1)和Q)

A、甲同学利用图(1)的电路图来测量内阻，其实验步骤如下：

①先按电路图一接好各元件，并使滑动触头尸先置。端，断开电键S，且使电阻箱阻值为零

②闭合电键S，调节滑动触头产于某一位置，使G表满刻度&

4

③保持滑动触头尸的位置不变，调节电阻箱足”使G表的读数变为半偏(2),记下此时的电阻

箱数值A

④实验完毕后断开电键，即得待测电流表内阻

B、乙同学利用图(2)的电路图来测得内阻，其实验步骤如下：

①先按电路图(2)接好各元件，并使滑动触头尸先置于a端，断开电键&、S2,且使电阻箱阻值为

零

②闭合电键S和S，调节滑动触头P于某一位置，使D'表满刻度4

③断开电键闭合电键S,调节电阻箱电阻值，使D'表电流仍为分记下电阻箱数值R

④实验完毕后断开电键，即得待测电流表内阻Rg=H

请回答以下问题：

(1)在不考虑操作过程中的失误的前提下，仅就电路设计而言，能更准确地测出电流表内阻值的是

同学设计的方案。

(2)甲、乙两同学在操作过程中有一名同学有失误，请你指出是那名同学并改正：

(3)对测量精度较差的那个设计方案中，回答以下问题：

(a)其测量误差的主要来源，以下分析正确的是

A.电阻箱两端电压大于2

B.aP端的电压增大

C.G表两端电压由/g7?g减为2

D.电阻箱R分压作用

(b)这一测量值对实际的内阻而言是偏大还是偏小？答：

(c)要使这一测量值的误差尽量小，则可变电阻应选择。

【答案】乙电阻箱R阻值应先置于2kC以上，不应先置于零AB偏大/?,

【解析】

(1)乙同学的方案能更准确地测出电流表内阻值；因为甲同学的方案中，调节电阻箱电阻值，使G

表电流为时，由于外电路总电阻增大，变阻器输出的电压增大，即电流表与电阻箱串联的总电压已

增大，电阻箱的电压将大于电流表的电压，根据串联电路分析特点可知，测量值将大于电流表内阻

真实值。乙同学采用等效替代的方法，没有系统误差；

(2)乙同学的失误是电阻箱阻值在测量前应先置于2kQ以上不应先置于零，从而使得闭合开关后电

路电流较小，保证电流表的安全；

(3)图甲的半偏法测电流表内阻的误差为电阻箱区”的接入使得A平间阻值增大，分压怎大，使得电

九人

阻箱两端电压大于2，故选AB；

由上分析可知，甲同学方案中，所得到的电流表内阻测量值偏大；

为调节方便要选小滑动变阻器，要用分压式保证总电阻变化小，变阻器也要选小阻值，则应选择

2.利用如图所示的电路测定电流表的内阻，步骤如下：

①闭合开关S”调节使电流表指针偏转到满刻度；

②再闭合开关S2,调节心，使电流表指针偏转到满刻度的一半；

③读出&的阻值，即认为隼=尺2。

己知电流表满偏电流为500pA,其内阻约在100C左右，实验室配有的可变电阻有：

A.电阻箱(0〜10C)；

B.电阻箱(0-9999Q)；

C.滑动变阻器(0-200Q)；

D.滑动变阻器(0〜20kC).

(1)电路图中&应选，必应选;

(2)若上述实验中，读得&的阻值为100C,则电流表内阻的测量值和真实值相比(选填

“偏大”或“偏小”)。

【答案】DB偏小

【解析】

(1)电路中&阻值应远大于4，&的阻值比津稍大就行，但必必须是电阻箱，不然不能读数。故

R应选D,&应选B。

4

(2网先闭合，调节使干路电流为&再闭合S2,调节&，使电流表半偏，即电流表示数为2

,此时因为回路中总电阻变小而干路电流/变大，即/比4稍大

22

这样通过%的电流

22

如图所示，

民

h>Ul

由并联电路电流和电阻关系知&真，所以读得必为100C时，实际时比100c要大，即测量

值要比真实值偏小。

3.在“测定金属丝的电阻率''的实验中，待测金属丝的电阻以约为5。，除了变阻器及、电源(3V)、

开关、导线之外，还有下列器材:

A.电压表V1（量程3V,内阻约为15kC）

B.电压表V2（量程15V,内阻约为75kC）

C.电流表A1（量程3A,内阻约为0.2C）

D.电流表A2（量程600mA,内阻约为1C）

（1）图1为测金属丝直径时螺旋测微器的示意图，则此金属丝的直径为。

（2）电压表应选；电流表应选（填仪器前的字母序号）。

（3）应选用图2中的（填“甲”或“乙”）为该实验的电路图，待测金属丝电阻的测量值比

真实值偏（选填“大域“小

【答案】1.685mmAD乙小

【解析】

（1）螺旋测微器固定部分读数为1.5mm,可动部分读数为

18.5x0.01mm=0.185mm

故最终读数为

1.5mm+0.185mm=1,685mm

（2）电源电动势为3V,则电压表选A,即电压表V1（量程3V,内阻约为l5kC）；

电路最大电流

U3

/=W=0.6A=600mA

R5

故电流表选D,即电流表A2（量程600mA,内阻约为1C）。

（3）因待测金属丝的电阻尺约为5C,与电流表内阻相差不大，故电流表应选择外接法，因此实验电

路应选乙；

因电压表分流导致电流表示数偏大，则由欧姆定律可知，待测电阻的测量值比真实值偏小。

4.在“测定金属的电阻率”的实验中，小强同学先用多用电表粗测了一段粗细均匀的电阻丝的阻值

（约为5。），随后将其固定在带有刻度尺的木板上，准备进一步精确测量其电阻。

（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图1所示，其读数应为mm；

（2）现有电源（电动势£为3.0V,内阻不计）、开关和导线若干，以及下列器材：

A.电流表（量程0~3A,内阻约0.025C）

B.电流表（量程0〜0.6A,内阻约0.125。）

C.电压表（量程0〜3V,内阻约3k。）

D.滑动变阻器（0~20^,额定电流2A）

E.滑动变阻器（0~100。，额定电流1A）

①为减小误差，且便于操作，在实验中电流表应选,滑动变阻器应选—；（选填器材前

的字母）

②如图2所示，是测量该电阻丝实验器材的实物图，图中已连接了部分导线，还有两根导线没有

连接，请补充完整;

③在甲图中，在开关闭合前，滑动变阻器的滑片应当调到最（选填“左''或"右”端），闭合

开关后，在实验中电压表读数的最小值（选填“大于零”或“等于零”）；

④按照上述步骤②正确连接电路的前提下，若不计实验中的偶然误差，则下列说法正确的是

A.电阻测量值偏大，产生系统误差的主要原因是电流表分压

B.电阻测量值偏小，产生系统误差的主要原因是电压表分流

C.若已知电压表的内阻，可计算出待测电阻的真实值

D.若已知电流表的内阻，可计算出待测电阻的真实值

【答案】0.212B左大于零BC

【解析】

(1)由图1所示螺旋测微器可知，螺旋测微器的读数是0+21.2x().01mm=0.212mm：

(2)流过电阻丝的最大电流约为

/=J3A=O.6A

氏5

电流表应选择B；

为方便实验操作，滑动变阻器应选择D；

滑动变阻器最大阻值远大于待测金属丝阻值，滑动变阻器应采用限流接法，由于电压表内阻远大于

待测金属丝阻值，电流表应采用外接法，实物电路图如图所示

滑动变阻器采用限流接法，为保护电路，在开关闭合前，滑动变阻器的滑片应当调到最左端，闭合

开关后，在实验中电压表读数的最小值大于零；

AB.电流表采用外接法，由于电压表的分流作用，电流测量值偏大，由欧姆定律可知，电阻测量

值偏小，故A错误，B正确；

CD.若已知电压表的内阻，由求出流过电压表的电流，可以测出流过待测电阻电流的真实值，可

计算出待测电阻的真实值，故C正确，D错误。

故选BCo

5.某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率夕，步骤如下：

5cm67

1111111111111111111,111

111111111111111111i

01020

图1图2

图3图4

（1）用游标为20分度的卡尺测量其长度如图1,由图可知其长度为.mm：

（2）用螺旋测微器测量其直径如图2,由图可知其直径为mm：

（3）用多用电表的电阻“x10，，挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图3,则该电

阻的阻值约为

（4）该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R,现有的器材及其代号和规格如下:

待测圆柱体电阻R

直流电源E（电动势4V,内阻不计）

电流表A1（量程0〜4mA,内阻约50。）

电流表A2（量程0~10mA,内阻约30C）

电压表V1（量程0~3V,内阻约10k。）

电压表V2（量程0〜15V,内阻约25k。）

滑动变阻器R（阻值范围0〜15C,允许通过的最大电流2.0A）

滑动变阻器2（阻值范围0〜2kd允许通过的最大电流0.5A）

开关S导线若干

为使实验误差较小，要求测得多组数据分析，请在图中画出测量的电路图，并标明所用器材的代号

（）

【答案】50.15mm4.700mm220c见解析

【解析】

（1）游标卡尺读数

50mm+3x0.05mm=50.15mm

(2)螺旋测微器测量的直径为

4.5mm+20.0x0.0lmm=4.700mm

(3)电阻的阻值

22xl0C=220C

(4)由于电源电动势为4V,因此电压表选用量程为3V的V1,回路最大电流

U3

/=-=A=0.0136A=13.6mA

R220

因此电流表选A2,题目要求测量多组数据，因此滑动变阻器采用分压式接法，选用阻值尽可能小

的电阻，因此选用R1,由于待测电阻与电流表内阻比较相差不大，因此采用电流表的外接法，电

路如图所示

6.某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率夕步骤如下：

(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度，由图可知其长度乙=mm。

(2)用螺旋测微器测量其直径，由图可知其直径。=mm。

(3)用多用电表的电阻“x10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘示数如图所示，则

该电阻的阻值约为。。

(4)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R,现有的器材及其代号和规格如下:

待测圆柱体电阻K;

直流电源E(电动势4V,内阻不计);

电流表4(量程0~5mA,内阻约50Q)；电流表4(量程0~15mA，内阻约30C)：

电压表匕（量程°〜3V,内阻约10kQ）；电压表匕（量程0~15V,内阻约25kQ）；

D

滑动变阻器I（阻值范围0〜150,允许通过的最大电流2.0A）；

滑动变阻器火2（阻值范围°〜2k。，允许通过的最大电流OSA）；

开关S；导线若干。

为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，请在右侧框中画出测量的电路图。（并且

标出所用器材代号）。

（5）若该同学用伏安法跟用多用电表测量得到的R