新高考物理一轮复习知识梳理+分层练习专题51 电学实验基础（含解析）

SKIPIF1<02023届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练SKIPIF1<0专题51电学实验基础导练目标导练内容目标1游标卡尺的使用目标2螺旋测微器的使用目标3常用电表的读数目标4内外接法测电阻目标5滑动变阻器的两种接法目标6电表的改装【知识导学与典例导练】游标卡尺的使用1．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。2．精度：对应关系为10分度0.1mm，20分度0.05mm，50分度0.02mm。3．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刻线的格数，则记录结果表达为(x＋K×精度)mm。【例1】图甲为一游标卡尺的结构示意图，当测量一钢笔帽的内径时，应该用游标卡尺的__________（填“A”“B”或“C”）进行测量；示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为________mm。【答案】

A

11.25【详解】[1]由游标卡尺的结构原理可知，测内径应选游标卡尺的内测量爪，故选A；[2]游标卡尺的主尺读数为11mm，游标尺的读数为SKIPIF1<0故钢笔帽的内径为SKIPIF1<0螺旋测微器的使用1．原理：测微螺杆与固定刻度之间的精密螺纹的螺距为0.5mm，即旋钮每旋转一周，测微螺杆前进或后退0.5mm，而可动刻度上的刻度为50等份，每转动一小格，测微螺杆前进或后退0.01mm，即螺旋测微器的精确度为0.01mm。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。2．读数：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)。【例2】在测量一根粗细均匀的合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示，校零时的读数为________mm，合金丝的直径为________mm。【答案】

0.007

0.650【详解】[1][2]校零时可动刻度为0.7格，故读数为0.7×0.01mm＝0.007mm，测量时固定刻度上读数为0.5mm，可动刻度为15.7格，故读数为0.5mm＋15.7×0.01mm＝0.657mm。合金丝的直径为两次读数之差D＝0.657mm－0.007mm＝0.650mm。常用电表的读数对于电压表和电流表的读数问题,首先要弄清电表量程,即电表两接线柱间允许加的最大电压或电表允许通过的最大电流,然后根据表盘总的刻度数确定精确度,按照指针的实际位置进行读数。(1)0~3V的电压表和0~3A的电流表的读数方法相同,此量程下的精确度分别是0.1V和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,这时要求“15(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”。【例3】在“描绘伏安特性曲线”的实验中，电表示数如图所示。若如图1所示的电流表使用的是SKIPIF1<0量程，则图中电流表示数是___________A；若使用的是SKIPIF1<0量程，则图中电流表示数为___________A。若图2所示电压表使用的是较小量程，则图中电压表的示数为___________V；若使用的是较大量程，则图中电压表示数为___________V。【答案】

0.44

2.20

1.70

8.5【详解】[1]如图1中的电流表使用0.6A量程时，表盘刻度每小格表示0.02A，图中表针示数为0.44A；[2]如图1中的电流表使用3A量程时，表盘刻度每小格表示0.1A，图中表针示数为2.20A；[3]如图2中的电压表使用较小量程，即量程为3V时，表盘刻度每小格表示0.1V，图中表针的示数为1.70V。[4]如图2中的电压表使用较大量程，即量程为15V时，表盘刻度每小格表示0.5V，图中表针示数为8.5V。内外接法测电阻(一)两种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(二)两种接法的选择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。简单概括为“大内偏大，小外偏小”。2．临界值计算法①Rx<eq\r(RVRA)时，用电流表外接法。②Rx>eq\r(RVRA)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，则应采用电流表外接法；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，则应采用电流表内接法。【例4】厦门中学生助手用伏安法测电阻，如果电压表、电流表均为理想电表，其读数分别为U、I，则待测电阻阻值为：Rx=SKIPIF1<0。实际上电压表及电流表也是有一定内阻的，如量程为0-3V的电压表内阻一般较大，约为3kΩ，量程为0-0.6A的电流表内阻一般很小，约为0.5Ω。如图甲所示为电流表外接法，如图乙所示为电流表内接法，请回答以下问题：（1）采用图甲所示方案测电阻时，待测电阻Rx的测量值___________（填“大于”或“小于”）真实值，其原因是___________。（2）采用图乙所示方案测电阻时，待测电阻Rx的测量值___________（填“大于”或“小于”）真实值，其原因是___________。（3）厦门中学生助手测量一电阻时，不知道电阻大概阻值，因此，他采用了如图丙所示的方法。先把电压表的右端与a点连接，此时电压表示数为4.5V、电流表示数为1.8mA；再把电压表的右端与b点连接，此时电压表示数为4.6V、电流表示数为1.6mA；为了减小电阻的测量误差，他应该把电压表的右端接在___________（选填“a”或“b”）点进行实验；则圆环接入电路的两点间的电阻值为___________Ω。【答案】

小于

电压表的分流导致电流表的测量值偏大

大于

电流表的分压导致电压表的测量值偏大

b

2875【详解】（1）[1][2]由SKIPIF1<0可得采用图甲所示方案测电阻时，由于电压表的分流作用，所用电流表测量的电流大于流过待测电阻的电流，所以待测电阻Rx的测量值小于真实值；（2）[3][4]由SKIPIF1<0可得采用图乙所示方案测电阻时，由于电流表的分压作用，所用电压表测量的电压大于待测电阻两端的实际电压，所以待测电阻Rx的测量值大于真实值；（3）[5]由题意可得SKIPIF1<0；SKIPIF1<0由此可知，电压表分流明显，电流表应采用内接法，他应该把电压表的右端接在b端；[6]圆环接入电路的两点间的电阻值为SKIPIF1<0滑动变阻器的两种接法1．两种接法的比较限流接法分压接法两种接法电路图负载R上电压调节范围eq\f(RE,R＋R0)≤U≤E0≤U≤E负载R上电流调节范围eq\f(E,R＋R0)≤I≤eq\f(E,R)0≤I≤eq\f(E,R)闭合S前触头位置b端a端2.两种接法的选择①要求待测电阻两端的电压从零开始变化，或精确性要求较高时采用分压接法②滑动变阻器的最大阻值远小于待测电阻或串联的其他电阻的阻值时③题设条件中所提供的电表量程或电阻的最大允许电流不够时①待测电阻接近或略小于滑动变阻器的最大阻值时采用限流接法②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压接法的要求时③没有很高的精确性要求，考虑安装简捷和节能因素时【例5】13．用伏安法测定某定值电阻SKIPIF1<0（内阻约为SKIPIF1<0），要尽可能准确地测量这只电阻的阻值.现有器材除被测电阻SKIPIF1<0外，还有如下的实验仪器：A．直流电源，电压SKIPIF1<0，内阻不计；B．电压表，量程SKIPIF1<0，内阻约SKIPIF1<0；C．电压表，量程SKIPIF1<0，内阻约SKIPIF1<0；D．电流表，量程SKIPIF1<0，内阻约SKIPIF1<0；E.电流表，量程SKIPIF1<0，内阻SKIPIF1<0；F.滑动变阻器，阻值SKIPIF1<0；G.电键一只、导线若干.（1）在上述仪器中，电压表应选用_____，电流表应选用______（用仪器前序号表示）。（2）请在方框内画出电路原理图_____。（3）若电流表示数为I，电压表示数为U，则SKIPIF1<0_____（用题中字母表示）。【答案】

B

E

SKIPIF1<0【详解】（1）[1]因为直流电源，电压SKIPIF1<0，选用量程SKIPIF1<0的电压表，如果电流表采用内接法，通过电流表的电流为SKIPIF1<0SKIPIF1<0电压表选量程SKIPIF1<0，则通过待测电阻的最大电流约为SKIPIF1<0在分析两个电流的量程，要精确测量，所以电压表选B。[2]电压表选量程SKIPIF1<0，则通过待测电阻的最大电流约为SKIPIF1<0电流表应选E。（2）[3]为了精确测量滑动变阻器应采用分压接法，因为电压表量程SKIPIF1<0，如果电流表采用内接法，通过电流表的电流为SKIPIF1<0SKIPIF1<0也满足精确测量的要求，电路如图所示[4]根据SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0电表的改装改装成电压表改装成电流表内部电路改装原理串联大电阻分压并联小电阻分流改装后的量程U＝Ig(Rg＋R)I＝eq\f(R＋Rg,R)Ig量程扩大的倍数n＝1＋eq\f(R,Rg)n＝1＋eq\f(Rg,R)接入电阻的阻值R＝(n－1)RgR＝eq\f(Rg,n－1)改装后的总内阻RV＝nRgRA＝eq\f(Rg,n)校准电路【例6】如图所示为一改装后的电流表和电压表电路，已知表头满偏电流为100微安，内阻为900欧姆，定值电阻R1=100欧姆，定值电阻R2=1910欧姆，A为公用接线柱则（1）当使用___________两接线柱时是电流表，其量程为___________安培；（2）当使用___________两接线柱时是电压表，其量程为___________伏特；【答案】

A、B

0.001

A、C

2.0【详解】（1）[1][2]当使用A、B两接线柱时是电流表，其量程为SKIPIF1<0（2）[3][4]当使用A、C接线柱时是电压表，其量程为SKIPIF1<0【多维度分层专练】1．请按要求填写：（1）某同学用游标卡尺的________测得一玻璃杯的内高，如图甲所示，则其内高为________cm；（2）又用螺旋测微器测得其玻璃厚度如图乙所示，则厚度为________mm；（3）该同学用螺旋测微器又测得一小球直径如图丙所示，正确读数后得小球直径为1.731mm，则a＝__________，b＝__________。（4）某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图丁、戊所示，则该金属杆的长度和直径分别为______cm和______mm。【答案】

深度尺

10.03

2.760

20

0

60.10

4.20【详解】（1）[1]因需测量的是玻璃杯的内高即深度，所以要用游标卡尺的深度尺测量；[2]根据图甲所示的游标卡尺主尺上的整毫米数为100mm，游标尺的精确度为0.1mm，且第3条刻度线与主尺上的刻度线对齐，可知玻璃杯的内高为SKIPIF1<0（2）[3]螺旋测微器的读数规则：测量值＝固定刻度读数（注意半毫米刻度线是否露出）＋精确度（0.01mm）×可动刻度读数（一定要估读），所以玻璃厚度为SKIPIF1<0（3）[4][5]因SKIPIF1<0由螺旋测微器读数规则知a应为20，b应为0；（4）[6]金属杆长度由刻度尺示数可得，由题图丁得SKIPIF1<0[7]由题图戊知，此游标尺为50分度，游标尺上第10刻线与主尺上一刻线对齐，则金属杆直径为SKIPIF1<02．（1）如图甲所示，螺旋测微器的读数为__________mm；（2）如图乙所示，游标卡尺的读数为__________mm。【答案】

8.470—8.471

20.60【详解】（1）[1]螺旋测微器的固定刻度为8.0mm，可动刻度为SKIPIF1<0所以最终读数为SKIPIF1<0由于需要估读，最后的结果可以在SKIPIF1<0之间。（2）[2]游标卡尺游标为20分度，总长度为19mm，故每一小格为SKIPIF1<0，由图可知，主尺上32mm与游标尺的第12个格对齐，故测量长度为SKIPIF1<03．请正确读数若电压表接入电路中是SKIPIF1<0量程，则电压读数：___________V若电压表接入电路中是SKIPIF1<0量程，则电压读数：___________V若电流表接入电路中是SKIPIF1<0量程，则电流读数：___________A若电流表接入电路中是SKIPIF1<0量程，则电流读数：___________A【答案】

2.50

12.5

0.36

1.80【详解】[1]若电压表接入电路中是SKIPIF1<0量程，最小分度为0.1V，则电压读数：2.50V[2]若电压表接入电路中是SKIPIF1<0量程，最小分度为0.5V，则电压读数：12.5V[3]若电流表接入电路中是SKIPIF1<0量程，最小分度为0.02A，则电流读数：0.36A[4]若电流表接入电路中是SKIPIF1<0量程，最小分度为0.1A，则电流读数：1.80A4．测量电阻伏安特性时，用SKIPIF1<0表示测量电阻的阻值，SKIPIF1<0表示电压表的内阻，RA表示电流表的内阻，SKIPIF1<0表示内外接转换时电流表的相对变化，SKIPIF1<0表示内外接转换时电压表的相对变化，则下列说法正确的是（）A．当SKIPIF1<0，且R较RA大得不多时，宜选用电流表外接B．当SKIPIF1<0，且R较RA大得不多时，宜选用电流表内接C．当SKIPIF1<0时宜采用电流表内接D．当SKIPIF1<0时宜采用电流表外接【答案】AC【详解】AB．当SKIPIF1<0，且R较RA大得不多时，即有SKIPIF1<0则电流表的分压影响大于电压表的分流影响，应排除电流表的分压影响，采用电流表外接法，A正确，B错误；CD．当SKIPIF1<0时，表明在内外接转换时，电流表的示数变化大于电压表的示数变化，说明电压表的分流影响大于电流表的分压影响，应排除电压表的分流影响，采用电流表内接法，C正确，D错误。故选AC。5．小李在实验室测量一电阻Rx的阻值。因电表内阻未知，用如图甲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SKIPIF1<0，电流表的示数如图乙所示，其读数SKIPIF1<0___________A；将K掷到2，电压表和电流表的读数分别为SKIPIF1<0，SKIPIF1<0。由此可知应采用电流表___________（选填“内”或“外”）接法。【答案】

0.34

外【详解】[1]由图乙可知，电流表的量程为0.6A，最小刻度为0.02A，则电流表的读数为0.34A。[2]根据题意可得，电压表的百分比变化为SKIPIF1<0电流表的百分比变化为SKIPIF1<0因此可知，电压表的示数变化更明显，说明电流表的分压更严重，因此不能让电流表分压，采用外接法。6．利用伏安法测电阻，可以选电流表内接法和电流表外接法两种方法。图甲中电压表的读数为SKIPIF1<0，电流表的读数为SKIPIF1<0，图乙中电压表的读数为SKIPIF1<0，电流表的读数为SKIPIF1<0，待测电阻的阻值为SKIPIF1<0。（1）关于测量过程中产生的误差，下列说法正确的是________（填正确答案标号）。A．无论哪种方法，只要采用多次测量取平均值的方式，就能有效减小误差，使误差几乎为0B．采用图甲电路，电压表的测量值大于待测电阻两端的电压值，电流表的测量值等于流经待测电阻的电流值C．采用图乙电路，电压表的测量值等于待测电阻两端的电压值，电流表的测量值大于流经待测电阻的电流值D．图甲适用于测小电阻，图乙适用于测大电阻（2）利用电流表内接法，待测电阻阻值记为“SKIPIF1<0”；利用电流表外接法，待测电阻阻值记为“SKIPIF1<0”；该电阻阻值的真实值记为“SKIPIF1<0”。请按照从大到小的顺序将这三个量依次排序为________。（3）若已知电压表的内阻为SKIPIF1<0，则可利用________（填“图甲”或“图乙”）测出待测电阻的真实值，其真实值为SKIPIF1<0________。【答案】

BC

SKIPIF1<0

图乙

SKIPIF1<0【详解】（1）[1]A．由于电压表的分流和电流表的分压都属于系统误差，多次测量取平均值的方式，并不能有效减小系统误差，使误差几乎为0，A错误；B．采用图甲电路，由于电流表的分压，电压表的测量值实际为待测电阻和电流表两端的电压之和，测量值大于待测电阻两端的电压值，但电流表的测量值等于流经待测电阻的电流值，B正确；C．采用图乙电路，电压表的测量值等于待测电阻两端的电压值，电流表的测量值为通过待测电阻和电压表两条支路的总电流，故其测量值大于流经待测电阻的电流值，C正确；D．图甲适用于测大电阻，图乙适用于测小电阻，D错误。故选BC。（2）[2]利用电流表内接法，电压表两端的电压是待测电阻上的电压与电流表上的电压的和，故电流表内接电阻测量值为SKIPIF1<0利用电流表外接法，电流表测的电流是待测电阻上的电流与电压表上的电流之和，故电流表外接电阻测量值为SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0（3）[3]已知电压表的内阻，则可利用图乙测出待测电阻的真实值。[4]根据欧姆定律得SKIPIF1<0解得SKIPIF1<07．已知一热敏电阻当温度从10℃升至60℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用下列方法测量其常温下的阻值。（1）用多用电表的欧姆挡“×10”倍率测量热敏电阻的阻值，正确操作指针偏转如图甲所示。实验小组应将倍率更换至______（选填“×100”或“×1”）倍率，正确操作并读出热敏电阻阻值；（2）实验小组在粗略测量热敏电阻阻值后，用以下的器材精确测量它的阻值。A．电源（E=5V，内阻约为1Ω）B．电流表SKIPIF1<0（0~5mA，内阻约为5Ω）C．电流表SKIPIF1<0（量程0.6A，内阻约为1Ω）D．电压表SKIPIF1<0（0~5V，内阻约为3kΩ）E.电压表SKIPIF1<0（0~15V，内阻约为10kΩ）F.滑动变阻器R（0~10Ω，允许通过的最大电流为10mA）G.开关H.导线①为了尽可能精确的测量热敏电阻的阻值，电流表选_______，电压表选_______；（选填元件前面的序号）②下列电路图设计合理的是_______。（选填“乙”或“丙”）（3）已知热敏电阻SKIPIF1<0与温度的关系如下表所示：t/℃10.020.030.040.050.060.0SKIPIF1<0/Ω2400.01500.01150.0860.0435.0120.0利用该热敏电阻制作温控报警器，其电路原理如图丁所示，图中E为直流电源（电动势为10V，内阻可忽略），报警系统接在ab之间，当ab之间的输出电压低于6.0V时，便触发报警器报警，若要求开始报警时环境温度为60℃，则图中电阻箱R的阻值应为_______Ω。测试发现温度达到55℃时报警器就开始报警，则应______（选填“调小”或“调大”）电阻箱的阻值。【答案】

×100

B

D

丙

80

调小【详解】（1）[1]选择“×10”倍率时，指针偏转角度偏小，重选相邻的大倍率“×100”。（2）[2][3]电源电动势是5V，电压表选择0~5V，电压全部加在热敏电阻上，电流约为5mA，电流表量程选0~5mA。[4]滑动变阻器的最大阻值远远小于热敏电阻阻值，所以用分压式连接。（3）[5]若要求开始报警时环境温度为60℃，此时SKIPIF1<0，由SKIPIF1<0解得电阻箱阻值应调为SKIPIF1<0[6]测试发现温控室中温度达到55℃时报警器就开始报警，说明热敏电阻偏大，所以应调小电阻箱的阻值，使其在要求温度下报警。8．某实验小组利用如下器材测量某金属丝的电阻率：A．电源（3V，内阻约为0.1Ω）B．电流表（量程0.6A，内阻约为0.1Ω）C．电流表（量程3A，内阻约为0.03Ω）D．电压表（量程3V，内阻约为3kΩ）E．滑动变阻器（1kΩ，0.3A）F．滑动变阻器（20Ω，2A）G．待测金属丝、螺旋测微器、米尺、开关和导线等（1）用螺旋测微器测出金属丝的直径，某次测量时示数如图所示，其读数为________mm；（2）实验小组选好实验器材，实验过程中改变滑动变阻器的位置，记录电压表和电流表的示数如下表：次数12345U/V0.801.001.501.802.30I/A0.180.220.340.420.52根据以上信息，你认为该小组选用的电流表是________，滑动变阻器是________（只填仪器前的代号）；（3）请设计较为节能且误差较小的电路，把图乙电路连接完整______。【答案】

0.911mm

B

F

【详解】(1)[1]该金属丝的直径为0.5mm+41.1×0.01mm=0.911mm(2)[2][3]由于电路的最大电流为0.52A，故电流表是B，若滑动变阻器若选1kΩ的，要么电路电流过小难以测量，要么只使用一小部分，不方便调节，故滑动变阻器应选F。(3)[4]由于金属丝电阻较小，采用电流表外接法，较为节能滑动变阻器采用限流式接法，故实物图如图所示9．某实验小组要描绘小灯泡（2.5V，0.5W）的伏安特性曲线，实验室提供以下器材可供选择：A．直流电源3V（内阻不计）B．直流电压表V1（量程为0～3V，内阻约为3kΩ）C．直流电压表V2（量程为0～15V，内阻约为25kΩ）D．直流电流表A1（量程为0～300mA，内阻约为5Ω）E．直流电流表A2（量程为0～600mA，内阻约为10）F．滑动变阻器R1（最大阻值100Ω，允许通过的最大电流为0.5A）G．滑动变阻器R2（最大阻值10Ω，允许通过的最大电流为2A）实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量。（1）实验中电压表应选用_______，电流表应选用_______，滑动变阻器应选用_______。（均填器材前的字母标号）（2）请在方框中画出实验使用的电路图，仪器用题目中的符号表示______。（3）根据实验数据，作出的小灯泡I-U图线如图所示，由此可知，当电压为1.5V时，小灯泡的灯丝电阻为______（结果保留2位有效数字），由图可知，随着电压的增大，小灯泡的电阻______。（填“增大”或“减小”）【答案】

B

D

G

见解析

8.6Ω

增大【详解】（1）[1]小灯泡的额定电压为2.5V，电压表的量程为0~3V便可，故电压表选B。[2]小灯泡的额定功率为0.5W，可知小灯泡的额定电流为SKIPIF1<0为了保证电流表读数的准确性，电流表选D。[3]实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化，并能进行多次测量，滑动变阻器采用分压式接法，滑动变阻器最大阻值较小时，采用分压式接法能使小灯泡两端电压变化更加均匀，作出的图像更加准确，所以滑动变阻器选G。（2）[4]滑动变阻器采用分压式接法，由于小灯泡的电阻比较小，电流表采用外接法，实验电路如图所示（3）[5]根据题SKIPIF1<0图线可知，当电压为1.5V时，电流为0.175A，根据欧姆定律可知小灯泡的灯丝电阻为SKIPIF1<0[6]根据欧姆定律可知，在SKIPIF1<0图线上的点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，故随着电压的增大，小灯泡电阻增大。10．某实验兴趣小组为了测一个电阻R的阻值，他们先用欧姆表“×10”挡进行测量如图所示。为了更精确地测量其电阻，实验室给出了以下器材：①电流表G1（0~50mA，内阻r1＝3Ω）；

②电流表G2（0~100mA），内阻r2约为10Ω）；③定值电阻R1（R1＝15Ω）；

④滑动变阻器R2（0~5Ω）；⑤干电池（1.5V），内阻不计：

⑥开关S及导线若干。回答下列问题：（1）多用电表欧姆挡的