高考物理一轮复习（人教版）专项强化15 电学实验基础

专题强化十五电学实验基础

【目标要求】1.会分析电学实验的误差，会通过改进电路减少系统误差2掌握常用仪器的读数

方法.3.会根据电路原理图连接实验器材.

题型一常用仪器的读数

一、螺旋测微器

1.构造：如图所示，B为固定刻度，E为可动刻度.

2.原理：固定刻度B的螺距为0.5mm,即旋钮D每旋转一周，测微螺杆F前进或后退05mm,

而可动刻度E上有50个等分刻度，每转动一小格，F前进或后退皿mm,即螺旋测微相的

精确度为2m.mm.读数时估读到亳米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺.

3.读数：测量值（mm）=固定刻度数（mm）（注意半亳米刻度线是否露出）+可动刻度数（估读一

位）X0.01（mm）.

如图所示，固定刻度示数为2.0mm,半亳米刻度线未露出，可动刻度示数为15.0,最后的读

数为：2.0mm+15.0X0.01mm=2.150mm.

二、游标卡尺

1.构造：主尺，游标尺（主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪），游标卡尺上还有一个深度

尺.（如图所示）

2.用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径.

3.原理：利用主尺的单位刻度与游标尺的单位刻度之间固定的微量差值制成.

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.常见的游标卡尺有10分度、20分度和50分度三种，其规格见下表：

刻度格数（分度）刻度总长度每小格与1mm的差值精确度（可精确到）

109mm0.1mm0.1mm

2019mm0.05mm0.05mm

5049mm0.02mm0.02mm

4.读数：从主尺上读出整亳米数心然后再从游标尺上找出第4条刻度线与主尺上某一刻度线

对齐，即记录结果表示为伏+左义精确度）mm.

三、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，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的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是QJV和

QJA,看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位.

⑵对于。〜15V量程的电压表，精确度是"V,在读数时只要求读到小数点后面一位，这

时要求“士格估读”，即读到0.1V.

⑶对于。〜0.6A量程的电流表，精确度是蛔A,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.为了读数更精确，游标卡尺也需要估读，如图读作11.4()mm.(X)

2.游标卡尺主尺上的数字对应的单位为cm.(J)

3.如图，游标卡尺读数为5.20mm.(X)

4.如上图，游标卡尺读数为50.20mm,可简化写为50.2mm.(X)

mI](I)如图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.

Jcm

1I

234cm

01020

01cm2

0123

(2)读出下面各螺旋测微器的读数，甲mm,乙________mm,丙mm.

答案(1)17.723.853.18(2)4.0391.1003.515

解析(1)题图最上面游标卡尺：主尺读数为17mm,游标尺读数为7X0/mm=0.7mm,最

后结果是17mm+0.7mm=17.7mm.

题图中间游标卡尺：主尺读数为23mm,游标尺读数为17X0.05mm=0.85mm,最后结果是

23mm+0.85mm=23.85nun.

题图最下面游标卡尺：主尺读数为3mm,游标尺读数为9X0.02mm=0.18mm,最后结果是

3mm+0.18mm=3.18mm.

(2)甲：(4+3.9X0.01)mm=4.039mm;

乙：(14-l0.0X0.0l)mm=l.l00mm;

丙：(3+0.5+1.5X0.01)mm=3.5l5mm.

m2](I)如图甲所示的电表使用0.6A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3A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.

⑶旋钮式电阻箱如图内所示，电流从接线柱A流入，从8流出，则接入电路的电阻为

C.现欲将接入电路的电阻改为2087C,最简单的操作方法是.若用两个

这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为.

答案(1)0.020.440.12.20

(2)0.11.700.58.5(3)1987将“X1k”挡旋钮调到2,再将“X100”挡旋钮调到0

0〜19998c

解析(1)电流表使用0.6A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02A,表针示数为0.44A;当

使用3A量程时，每一小格为0.1A,表针示数为2.20A.

(2)电压表使用3V量程时，每小格表示0.1V,表针示数为1.70V;使用15V量程时，每小

格表示0.5V,表针示数为8.5V.

(3)电阻为1987Q.最简单的操作方法是先将“XIk”挡旋钮调到2,再将“X100”挡旋钮调

到0.每个电阻箱的最大阻值是9999Q,用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是2X9

999c=19998。,故用两个这样的电阻箱,可得到的电阻范围为。〜19998C.

测电压或电流时,电表精确度为L0.L0.01的估读到下一位；精确度为2,020.02,5,0.5,0.05.

末位为2和5的，读数时只读到与最小刻度位数相同即可.

题型二测量电路与控制电路的选择

1.电流表的内、外接法

内接法外接法

案测量得到的.

(2)根据所用实验器材和图(b)可判断，由图线(填“I”或"n”)得到的结果更接近

待测电阻的真实值，结果为C(保留1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

C(保留1位小数).

答案(1)0、P(2)I50.5(3)50.0

解析(1)若通过心的电流相等，由题图(b)知图线1对应的电压值较大，由尺=-可知图线I

所测电阻较大，图线H所测电阻较小，则图线H是采用电压表跨接在0、尸两点的方案测量

得到的.

(2)由题图(b)可得图线I测得电阻阻值氏=高畸黑冷C"50.5Q,图线II测得电阻

阻值=(64.0^X10-3C%6・6C,待测电阻阻值约为50C,肾=堞等=2。，£=

罂=100,因告击，电流表采用内接法更接近待测电阻的真实值，电压表跨接在O、Q两

U.J12AvAA

点，故图线I得到的结果更接近待测电阻的真实值，测量结果为50.5Q

(3)电压表跨接在O、。之间，测得的阻值为电阻与电流表内阻之和，则R=RI-RA=(50.5

一0.5)C=50.0C.

实验误差分析

1.系统误差

(1)伏安法测电阻系统误差来源：电压表的分流或也流表的分压.

(2)减小系统误差

根据题目中给出的电阻阻值大约值，选用合适的实验器材，采用误差小的实验方案(如电流表

的内、外接法).

(3)消除系统误差

题目给定的条件充分(电表内阻已知)，合理设计电路可消除系统误差.

2.偶然误差

(1)电压表、电流表、多用电表、毫米刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器等读数误差.

(2)描点、计算等对数据处理造成的误差.

(3)通过多次测量取平均值或图像法可以减小偶然误差.

【例4】(2023•内蒙古包头市模拟)物理兴趣小组利用“伏安法”测量一个阻值较小的定值电阻

凡的阻值，可用器材有：电压表(量程为15V,内阻约为5000Q),电流表(量程为0.6A,内

阻为5Q),电源£(电动势为12V,内阻不计)，滑动变阻器R最大阻值为10Q,定值电阻

凡)阻值为15。，开关b,导线若干.(心、&、R、电流表、电压表、电源、开关等仪器均无

断路和短路，导线无断路）

（1）将图甲所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图.要求电流表和电压表的示数从零开

始变化.

（2）连接电路后，闭合开关，逐渐移动滑片，发现电流表始终没有示数，电压表示数逐汨增大

最终接近电源电压.则出现该现象的原因可能是.

⑶该电路中Ro的作用是.

⑷测出多组数据，作出/一U图像，如图乙所示.则心阻值为Q

答案（1）见解析图（2）品）与凡之间接线处断路（凡与电流表之间接线处断路等其他答案均

可，说仪器断路或者短路均不对）

（3）①保护电路②增大电玉表读数范围，降低读数误差（能描绘出保护电路意思和方便读数即

可）（4）4

解析（1）因待测电阻凡的也阻和电流表的内阻都较小，为保护电路，应将定值电阻Ro与它

们串联，又要求电流表和也压表的示数从零开始变化，故滑动变阻器采用分压式接法，由于

电流表的内阻已知，故电流表采用内接法，故实验电路的原理图如图所示.

（2）出现该现象的原因可能是Ro与R,之间接线处断路.

（3）由（1）分析可知该电路中Ro的作用是：①保护电路；②增大电压表读数范围，降低读数误

差.

（4）根据I-U图像可知斜率为&=/=聆^~1=»1J,»＞代入数据解得几=4Q.

uiz、十/＜（）十KA

题型三实验器材的选取与实物图的连接

1.实验器材选择的技巧

⑴电压表、电流表：不超过量程，且要超过满偏刻度的!.有时也可以从测量数据来确定选择

的电表.

（2）滑动变阻器：分压选阻值小的且不超过其额定电流的滑动变阻器，限流选最人阻值为待测

电阻2〜3倍的滑动变阻器.电流半偏法测电阻，滑动变阻器选阻值大的.

（3）定值电阻：若用于电表改装，阻值与改装后的量程匹配，若用于保护电路，应使电流表、

电压表读数在满偏刻度的;以上且不超过电流表、电压表量程.

2.实物图连接的注意事项

⑴画线连接各元件，一般先从电源正极开始，按照电路原理图依次到开关，再到滑动变阻器，

按顺序以单线连接方式将主电路中串联的元件依次串联起来，再将要并联的元件并联到电路

中去.

⑵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.

（4）滑动变阻器的接法：限流法，导线分别连接到上、下接线柱上（两个接线柱）；分压法，导

线分别连接到上边一个接线柱和下边两个接线柱上（一上两下共三个接线柱）.

【例5】某实验小组要测量一个用电器L的额定功率（额定电压为10V、额定功率在12〜15W

之间），测量电路的部分导线已经接好（如图所示）.实验室有下列器材可供选用：

直流电源：B（电动势为3V,内阻很小）

6（电动势为15V,内阻很小）

直流电流表：Ai（量程。〜0.6A,内阻约为0.5Q）

A2（量程。〜3A,内阻约为0.1Q）

直流电压表：V（量程为3V、内阻为3kQ）

滑动变阻器：心（阻值范围0〜20C）

氏2（阻值范围。〜200Q）

定值电阻：R=3kQ、&=9kQ、R5=25kQ

开关一个，导线若干

为使测量尽可能准确、方便，请回答下列问题：

⑴电源应该选择（填“EJ或“反”）；

（2）电流表应该选择（填“AJ或"A?"）；

（3）滑动变阻器应该选择（填“用”或“R2”）；

(4)由于电压表的量程不够，要利用一个定值电阻进行改装.请选择合适的定值电阻，在图中

用笔画线代替导线连接好测量电路的剩余部分.

答案(1)&(2)A2(3因(4)见解析图

解析(1)由于额定电压为IOV,所以直流电源选择电,动势为15V的&.

(2)其额定电流为1.2〜1.5A,所以直流电流表选择A二

(3)根据已有的电路结合让实验结果更为精确的要求，采用限流电路，所以利用滑动变阻器

R作为限流电阻.

(4)若要将电压表改装为量程更大的电压表，需要与其串联一个定值电阻，根据串联电路特点

知，若串联当，则量程为6V,若串联值,则量程为12V,若串联心,则量程为28V,因

此串联/?4比较合适，如图所示.

【例6】现要用如图甲所示的电路图来测量某一电压表V的内阻.给定的器材有：待测电压表

V(量程2V,内阻约为4kC)；电流表A(量程1.2mA,内阻约500C)；直流电源£(电均势约

2.4V,内阻不计);滑动变阻器R)(最大阻值20C)；定值电阻R(3个：阻值分别为2kC、20kQ、

200kQ)；开关S及导线若干.要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半.

(1)定值电阻R应该选用的阻值为kC；

(2)根据图甲的测量电路原理图，用笔画线代替导线，在图乙所给的实物图上连线；

(3)根据图甲的测量电路原理图，开关S闭合前，滑动变归器的滑动端应滑动到最端

(选填“左”或“右”)；

(4)电路接通后，把滑动变阻器的滑动端滑动到某一位置，若此时电压表读数为U,电流表读

数为/,则电压表内阻Rv=.

答案(1)2(2)见解析图(3)左(4)点方

解析(1)假设电压表示数为IV,由题意可得

1v1V

解得

TTK7LTL4—1^\->0.6mA,RV2.86kQ

故电阻R应该选用的阻值为2kC.

(2)实物图如图所示

(3)为避免电流表、电压表在开关S闭合时示数超出量程，闭合开关S前，滑动变阻器的滑动

端应滑动到最左端.

(4)根据部分电路欧姆定律可得，电压表内阻为

刈-U~RI-U'

/一斤

课时精练

1.某同学用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图甲所示，此示数为mm；用游

标卡尺测量某物体的厚度时，示数如图乙所示，此示数为cm.另一位学生用游标尺

上标有50等分刻度的游标卡尺测一工件的长度，测得的结果如图内所示，则该工件的长度L

=cm.

答案8.021（8.020〜8.022均可）2.0605.236

解析螺旋测微器的固定刻度读数为8nim,可动刻度读数为2.1X0.01mm=0.021mm,所

以最终读数为8mm+0.021mm=8.02lmm,由于需要估读，因此在范围8.020〜8.022mm内

均正确.游标卡尺的主尺读数为20mm,游标尺上第12个刻度与主尺上某一刻度对齐，故

游标尺读数为12X0.05mm=0.60mm,所以最终读数为20mm+0.60mm=20.60mm=2.060cm.

工件的长度£=52mm+0.02X18mm=5.236cm.

2.如图，螺旋测微器的读数为mm；电压表的读数为V；电流表的读数为

________A.

答案0.6952.600.52

解析螺旋测微器的读数为0.5mm+0.01mmX19.5=0.695mm;电压表的读数为2.60V：

电流表的读数为0.52A.

3.某同学用伏安法测定待测电阻尺的阻值（约为10kC）,除了当、开关S、导线外，还有下

列器材供选用：

A.电压表（量程0〜IV,内阻约10kQ）

B.电压表（量程0〜10V,内阻约lOOkQ）

C.电流表（量程0〜1mA,内阻约30Q）

D.电流表（量程0〜0.6A,内阻约0.05Q）

E.电源（电动势1.5V,额定电流0.5A,内阻不计）

F.电源（电动势I2V,额定电流2A,内阻不计）

G.滑动变阻器Ro（阻值范围。〜10Q,额定电流2A）

⑴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）在虚线框内画出测量&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(选填“大于”“小于”或“等于"),原因是.

答案(1)BCF(2)见解析图

(3)大于电压表的读数大于待测电阻两端的实际电压(其他表述正确也可)

解析(1)若电源选用E,则通过心的最大电流为0.15mA,此时两电流表均达不到半偏，故

电源应选用F.电压表内阻应尽可能与被测电阻阻值相差大一些且量程接近电源电压，故电压

表选用B.由此可知电,路中的电流约为ImA,故电流表选用C.

(2)因为待测电阻阻值较大，所以电流表应采用内接法.因为滑动变阻器的阻值很小，若采用

限流式接法接入电路的滑动变阻器起不到多大的限流作月，所以滑动变阻器应采用分压式接

法，实脸电路图如图所示.

(3)因为电流表采用内接法，电压表测出的电压为&与电流表串联后两端电压，U/>U•关,而

所以R制〉R电

4.(2023•山东临沂市第一中学模拟)某物理兴趣小组利用“伏安法”测量一个阻值较小的定值

电阻凡的阻值，电路如图甲所示.已知电源电压为6V,R()=10Q，滑动变阻器规格为“50。

0.6A”.

(1)请用笔画线代替导线，洛图甲中的电路连接完整，要求滑片向右移动连入电路中的阻值变

小，导线不能交叉；

⑵实验时，闭合开关，发现电流表和电压表示数都为0.现用一根导线在图甲中先后连接接线

柱A与8、C与〃时，电流表和电压表示数仍为0,连接接线柱”与G时，电流表和电压表

指针有明显偏转，则电路的故障是：

(3)排除故障后，闭合开关调节滑片，利用电压表和电流表测出了多组实验数据，并作出了电

压表与电流表示数的关系图像，如图乙所示，则凡阻值为。；

(4)调节滑动变阻器，当电工表的示数为3V时，心消耗的电功率是W；

(5)电路中串联Ro的作用是(填正确答案前的字母).

A.增大串联电阻，增大分压，电压表易于读数

B.增大串联电阻，增大分流，电流表易于读数

答案(1)见解析图(2)开关断路(或开关接触不良)(3)2(4)0.125(5)A

解析(1)滑动变阻器的接埃柱要“一上一下”串联接入也路，因为要求滑片向右移动连入电

路中的阻值变小，连接电路如图所示.

（2）连接电路后，闭合开关，发现电流表示数为0,说明电路发生了断路，电压表示数为0,

说明与电压表并联以外的电路断路.用一根导线在题图甲中先后连接接线柱4与3、C与H

时，电流表和包压表示数仍为0,说明R）、&和滑动变阻器都没有故障，连接接线柱〃与G

时，电流表和电压表指针有明显偏转，则说明开关断路.

⑶由题图乙知电,压表测量的电阻阻值为％=岛+&=今=冬2=120故&阻值为R钎R息

1U.DA

-/?（）=12Q-10Q=2Q.

（4）由题图乙可知，当Ro和a阻值一定时，也流表示数与也压表示数成正比，所以当电压表

的示数为3V时，通过R.r的电流为0.25A,所以上消耗的电功率为尸=/'2&=o.252）＜2W

=0.125W.

（5）为了增大串联电阻，增大分压，使电压表易于读数，所以在该电路中串联扁，故A正确，

B错误.

5.某同学要测量一个未知电阻的阻值，实验室提供的器材有：

A.电流表A-量程为0〜3mA,内阻门约为15c

B.电流表A?：量程为。〜1.5mA,内阻m为25c

C.定值电阻R：R=9975C

D.定值电阻&：&=19?5Q

E.滑动变阻器自：最大阻值为10C

F.电源E,电动势为3V,内阻很小但不可忽略

G.开关S及导线若干

（1）该同学根据实验器材设计了如图所示的测量电路，闭合开关S之前，滑动变阻器凡的滑

片应置于（填“最左端”或“最右端”）.

⑵实验中需要量程为0〜3V的电压表，则电路图中的电流表①应选择.定值电阻A

应选择（均填器材前面的字母）.

（3）调节滑动变阻器，将滑动变阻器的滑片置于合适的位置，若此时电流表Ai的示数为小

电流表A?的示数为上，则待测电阻R产（用物理量的符号表示）.

答案（1）最左端（2）BD（3）'（竺f"

解析（1）为了实脸安全，闭合开关S之前，应使电路中电流从最小值开始调节，滑动变阻器

采用分压挂法，故应将滑话置于最左端.

(2)实验器材中没有电压表，要用电流表改装，只有内阻已知的电流表才能改装成电压表，所

以电流表选择B.

根据电压表改装原理可得样二2=3—।/25。=]975C,故定值电阻应选择

*A21.3XIU

D.

(3)由串、并联电路的特点和闭合电路欧姆定律有/2"2+&)=(/|一，2)尺

/2&2+R)

解得&=

1\—11

6.(2023•四川攀栈花市模欲)电阻尺的阻值在3〜5k。间，现要测最其电阻，实验室提供了

下列器材：

电压表V(量程3V,内阻约为30kC)

电流表Ai(量程100pA,内阻约为100C)

电流表A2(量程ImA,内阻约为10Q)

滑动变阻器R(最大电阻5C0C)

电源石(电动势4V)

开关S及导线若干

某课外活动小组设计了如图甲所示的测量电路进行了实验，请回答下列问题：

(1)电路中电流表应选用上述器材中的(填写字母代号)；

⑵闭合开关S前，滑动变阻器的滑动触头P应在(选填或“/尸)端；

(3)请根据图甲所示的电路图，在图乙中将实物图连接补充完整；

(4)实验中得到的/—U图线如图丙中的实线d所示，电住心的测量值为kC：

(5)由于本实验存在误差，你认为电阻