高考物理一轮复习-专题突破6-电学实验基础

专题突破6电学实验基础突破点一基本仪器的使用及读数

自主探究1．螺旋测微器(千分尺)的构造、原理及读数(1)构造：如图所示，B为固定刻度，E为可动刻度。(2)原理：测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退0.01mm，即螺旋测微器的精确度为0.01mm。(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如图所示，固定刻度示数为2.0mm，半毫米刻度线未露，而可动刻度上的示数为15.0，最后的读数为2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm。2．游标卡尺的构造、原理及读数(1)构造：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。(如图所示)(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，其读数见下表：(4)读数：若用x表示从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。3．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，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值，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即可。(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，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。1．(1)有一金属材料制成的圆柱形物体，当用游标卡尺来测它的截面直径d时，示数如图甲所示，则d＝________mm。然后利用伏安法测量该物体的电阻，此时电压表和电流表的示数如图乙、丙所示，则金属物体两端的电压为U＝________V，流过该物体的电流为

I＝________A。(2)在测定一根粗细均匀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丁所示，校零时的读数为________mm，合金丝的直径为________mm。答案：(1)30.50

2.30

0.42

(2)0.010

0.6402．(1)如图甲所示的三把游标卡尺，它们的游标尺从上至下分别为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。突破点二测量电路的接法及选择

自主探究1．电流表、电压表测电阻两种方法的比较2.滑动变阻器两种接法的比较3．有一个电阻Rx，其阻值大约是10Ω，请选择适当的器材，以便测量其阻值。可供选择的电路如图甲、乙所示，可供选择的器材如下：A．电动势为4.5V、内阻不计的电源EB．量程为0～15V、内阻10kΩ的电压表V1C．量程为0～3V、内阻6kΩ的电压表V2D．量程为0～300mA、内阻4Ω的电流表A1E．量程为0～5A、内阻2Ω的电流表A2F．最大阻值20Ω、额定电流1.5A的滑动变阻器R1G．最大阻值500Ω、额定电流0.5A的滑动变阻器R2H．开关和若干根导线。则选用的电路是________(填“甲”或“乙”)，选用的器材有________(填器材前的字母序号)。答案：甲

A、C、D、F、H4．(2020·高考全国卷Ⅰ)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx，所用电压表的内阻为1kΩ，电流表内阻为0.5Ω。该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图(a)所示电路的O、P两点之间，另一种是跨接在O、Q两点之间。测量得到如图(b)所示的两条UI图线，其中U与I分别为电压表和电流表的示数。回答下列问题：(1)图(b)中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在________(选填“O、P”或“O、Q”)两点的方案测量得到的。(2)根据所用实验器材和图(b)可判断，由图线________(选填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为________Ω(保留一位小数)。(3)考虑到实验中电表内阻的影响，需对(2)中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为________Ω(保留一位小数)。(3)电压表跨接在O、Q间，测得的阻值为电阻与电流表内阻之和，则R＝RⅠ－RA＝(50.5－0.5)Ω＝50.0Ω。答案：(1)O、P

(2)Ⅰ

50.5

(3)50.0突破点三电表的改装

自主探究1．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作无穷大，所在处认为是断路；理想电流表的内阻看作零，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作电阻来处理。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。2．电表改装的原理5．如图所示为两个量程的电压表原理图，定值电阻R1＝2.95×104

Ω，R2＝1.2×105

Ω，灵敏电流计内阻Rg＝500Ω，满偏电流Ig＝100μA，下列关于电压表量程的说法正确的是(

)A．当使用O、A两接线柱时，量程为4VB．当使用O、A两接线柱时，量程为6VC．当使用O、B两接线柱时，量程为15VD．当使用O、B两接线柱时，量程为30VC

6.图为双量程的电流表电路示意图，其量程分别为0～10mA和0～1mA，已知表头内阻rg为200Ω，满偏电流Ig为0.5mA，则有(

)A．当使用a、c两个端点时，量程为0～10mA，R2＝180ΩB．当使用a、b两个端点时，量程为0～10mA，R1＝20ΩC．当使用a、c两个端点时，量程为0～1mA，R1＝40ΩD．当使用a、c两个端点时，量程为0～10mA，R2＝2000ΩB

7．小明在实验室测量某金属丝的电阻率时，经分析需要一个量程为6V的电压表与一个量程为0.6A的电流表，但实验室为其提供的器材有两个满偏电流为Ig＝3mA、内阻为Rg＝120Ω的电流表，两个最大阻值为9999.9Ω

的电阻箱。现用以上器材改装成量程为0.6A的电流表需将________联的电阻箱调到________Ω。答案：并

0.68．某同学改装和校准电压表的电路图如图所示，图中虚线框内是电压表的改装电路。答案：(1)100

910

2000

(2)50突破点四电阻测量的三类特殊方法

师生互动

类型一半偏法测电表内阻[答案]

见解析

类型二等效替代法测电阻如图所示，(1)S接1，调节R2，读出电流表示数为I；(2)S接2，R2不变，调节电阻箱R1，使电流表示数仍为I；(3)由以上可得Rx＝R1。[典例2]

电流表A1的量程为0～200μA、内电阻约为500Ω，现要测其内阻，除若干开关、导线之外还有器材如下：电流表A2：与A1规格相同；滑动变阻器R1：阻值0～20Ω；电阻箱R2：阻值0～9999Ω；保护电阻R3：阻值约为3kΩ；电源：电动势E约1.5V、内电阻r约2Ω。(1)如图所示，某同学想用替代法测量电流表内阻，设计了部分测量电路，在此基础上请你将滑动变阻器接入电路中，使实验可以完成。(2)电路补充完整后，请你完善以下测量电流表A1内电阻的实验步骤。a．先将滑动变阻器R1的滑动端移到使电路安全的位置，再把电阻箱R2的阻值调到________(选填“最大”或“最小”)。b．闭合开关S1、S，调节滑动变阻器R1，使两电流表的指针在满偏附近，记录电流表A2的示数I。c．断开S1，保持S闭合、R1不变，再闭合S2，调节R2，使电流表A2的示数________，读出此时电阻箱的阻值R0，则电流表A1内电阻r＝________。[解析]

(1)滑动变阻器的阻值远小于待测电流表内阻，因此必须采用分压接法，电路图如图所示。(2)a.实验前R2应该调节到最大，以保证电表安全；c.替代法最简单的操作是让A2示数不变，则可直接从R2的读数得到电流表的内电阻。[答案]

(1)图见解析(2)a.最大c．再次为I(或仍为I)

R0(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线。[答案]

(1)如图所示(2)①20

②左③相等④2550

(3)调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程9．(2021·甘肃兰州高三诊断考试)某兴趣小组在学习了多用电表后，在实验室找到一个电流表G，尝试自己动手改装一个电压表。(1)先用半偏法测量电流表G的内阻，实验电路图如图所示，准备有下列器材：A．待测电流表G(量程1mA，内阻约几十欧)B．滑动变阻器(阻值范围0～100Ω)C．滑动变阻器(阻值范围0～20kΩ)D．电阻箱(0～999.9Ω)E．电阻箱(0～9999Ω)F．电源(电动势9V，有内阻)G．开关、导线①实验中要求有较高的精确度，在以上器材中，R1应选用________，R2应选用________。②实验要进行的步骤有：A．闭合开关S1B．闭合开关S2C．将R1的阻值调到最大D．调节R1的阻值，使电流表指针满偏E．调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度一半处F．记下R2的阻值并断开S1G．按图所示连接好实验电路以上步骤，合理的顺序是________(用步骤前的英文字母表示)。③若在步骤F中读得R2的阻值是50.0Ω，则电流表内阻Rg＝________Ω。(2)要将该电流表改装成量程是3V的电压表，则应串联一个阻值是________Ω的电阻。解析：(1)①为准确测量电流表的内阻，滑动变阻器的最大阻值应远大于电流表的内阻，这样才可近似认为开关S2闭合前后干路中的总电流是不变的，所以滑动变阻器R1应选择C；最终电阻箱阻值应调到与电流表内阻相等，为准确测量电流表的内阻，电阻箱R2应选择D。②先按图所示连接好实验电路，将R1的阻值调到最大，闭合开关S1，调节R1的阻值，使电流表指针满偏；闭合开关S2，调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度一半处，记下R2的阻值并断开S1，整理电路。则合理的顺序为GCADBEF。答案：(1)①C

D

②GCADBEF

③50.0

(2)295010．(2018·高考全国卷Ⅰ)某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在25℃～80℃范围内某热敏电阻的温度特性。所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT，其标称值(25℃时的阻值)为900.0Ω；电源E(6V，内阻可忽略)；电压表○

(量程150mV)；定值电阻R0(阻值20.0Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为1000Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～999.9Ω)；单刀开关S1，单刀双掷开关