2026届高考物理一轮复习：第十章　专题提升十九　电学实验基础

专题提升十九电学实验基础题型1常用仪器的使用和读数考向1游标卡尺、螺旋测微器的使用和读数1.游标卡尺。(1)构造：如图所示，其主要部分是主尺和一条可以沿着主尺滑动的游标尺。(2)原理：利用主尺的单位刻度(1mm)与游标尺的单位刻度之间固定的微量差值来提高测量精度。常用的游标卡尺有10分度、20分度和50分度三种。其规格见下表：分度游标尺刻度总长度每小格与1mm的差值精确度109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm(3)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的与主尺上某一刻度线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(x+K×精确度)mm。2.螺旋测微器。(1)构造：如图所示，主要由尺架、固定刻度、可动刻度、旋钮、微调旋钮、测微螺杆、测砧等构成。(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。读数时估读到毫米的千分之一位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。(3)读数：L=固定刻度示数+可动刻度示数(估读一位)×分度值。注意：①以毫米为单位时，小数点后面要有3位有效数字，特别是最后一位估读数字为零时，不能省略。②在读数时注意半毫米刻度线是否已露出。【典例1】(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17.7mm，23.85mm，3.18mm。

(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图乙所示，则金属丝的直径是1.150mm。

解析(1)最上面图读数：整毫米是17，不足1毫米数是7×0.1mm=0.7mm，最后结果是17mm+0.7mm=17.7mm。中间图读数：整毫米是23，不足1毫米数是17×0.05mm=0.85mm，最后结果是23mm+0.85mm=23.85mm。最下面图读数：整毫米是3，不足1毫米数是9×0.02mm=0.18mm，最后结果是3mm+0.18mm=3.18mm。(2)固定刻度示数为1.0mm，不足半毫米的从可动刻度上读，其示数为15.0，最后的读数为1.0mm+15.0×0.01mm=1.150mm。考向2电压表、电流表和电阻箱的读数1.量程选择。选择合适量程：使得测量时指针偏转角度要尽可能大，一般要求超过量程的13，2.电表使用。(1)使用前应先进行零点调整(机械调零)。(2)红色接线柱接电势高处，黑色接线柱接电势低处，即电流从红色接线柱流入表，从黑色接线柱流出表。3.电表读数。(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，读到0.1的下一位，即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。4.电阻箱。旋钮电阻箱的读数方法是将每个旋钮上指针所指的数值乘以各自的倍率，从最高位依次往下读，即可得到电阻箱的实际阻值。旋钮式电阻箱(以四个旋钮为例)，每个旋钮上都有0~9十个数字。每个旋钮下面都有一个小三角和倍数，使用时小三角对应的数字乘以下面的倍数就是这个旋钮的电阻值。四个旋钮的阻值加起来就是该电阻箱的示数。例如，如果旋钮式电阻箱的读数为2×1000Ω+0×100Ω+1×10Ω+7×1Ω，则总阻值为2017Ω。【典例2】(1)图甲使用0.6A量程时，对应刻度盘上每一小格代表0.02A，图中表针示数是0.44A；当使用3A量程时，对应刻度盘上每一小格代表0.1A，图中表针示数为2.20A。

(2)图乙使用较小量程时，每小格表示0.1V，图中表针示数为1.70V。若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示0.5V，图中表针示数为8.5V。

(3)旋钮式电阻箱如图丙所示，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为1987Ω。现欲将接入电路的电阻改为2087Ω，最安全且简单的操作方法是将“×1k”挡旋钮调到2，再将“×100”挡旋钮调到0。

此电阻箱的电阻调节范围为0~9999Ω。

解析(1)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，每小格为0.5V，表针示数为8.5V。(3)电阻箱的读数为1×1000Ω+9×100Ω+8×10Ω+7×1Ω=1987Ω。欲将接入电路的电阻改为2087Ω，最安全且简单的操作方法是先将“×1k”挡旋钮调到2，再将“×100”挡旋钮调到0。电阻箱的调节范围是0~9999Ω。题型2伏安法测电阻滑动变阻器的两种接法考向1伏安法测电阻1.电流表内、外接法的比较。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=U测I测=Rx+RA测量值大于真实值R测=U测I测=R测量值小于真实值适用条件Rx>RRx<R适用于测量大电阻小电阻2.两种电表接法的选择。(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。(2)比值比较法。①若RVRx>RxRA(或R②若RVRx<RxRA(或R(3)试触法：如图所示，将电压表分别接在a、c和b、c两点间时，若电流表示数变化较大，说明电压表分流较大，应选用电流表内接法；若电压表示数变化较大，说明电流表分压较大，则选用电流表外接法。【典例3】(2023·全国甲卷)某同学用伏安法测绘一额定电压为6V、额定功率为3W的小灯泡的伏安特性曲线，实验所用电压表内阻约为6kΩ，电流表内阻约为1.5Ω。实验中有图甲和图乙两个电路图供选择。(1)实验中得到的电流I和电压U的关系曲线如图丙所示，该同学选择的电路图是图甲(填“甲”或“乙”)。

(2)若选择另一个电路图进行实验，在图丙上用实线画出实验中应得到的I-U关系曲线的示意图。(2)见解析图解析(1)小灯泡的电阻RL=U2P=12Ω，由题图丙知当电压为6V时，灯泡的电阻约为R=UI≈60.5Ω=12Ω，说明测量误差较小。因电压表内阻比小灯泡电阻大得多(2)若用图乙所示的电路进行实验，即采用电流表内接法，同一电流下对应电压表的示数偏大，则曲线示意图如图所示。考向2滑动变阻器两种接法的选择1.滑动变阻器两种接法的比较。限流接法分压接法对比说明两种接法电路图(忽略电源内阻)串、并联关系不同负载R上电压调节范围RER+R0≤0≤U≤E分压电路调节范围大负载R上电流调节范围ER+R0≤0≤I≤E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2.滑动变阻器必须接成分压电路的几种情况。(1)要求电压表能从零开始读数，或要求电压(或电流)变化范围足够大。(2)当待测电阻Rx≫R(滑动变阻器的最大阻值)时。(3)若采用限流式接法，电路中的最小电流仍超过电路中电表等元件的允许电流。【典例4】(2025·沧州模拟)某实验小组利用电压表、电流表、滑动变阻器等元件，设计了如图甲或如图乙所示的电路来研究半导体二极管的伏安特性曲线。实验时，闭合开关，缓慢调节滑动变阻器滑动触头的位置，记录相对应的电压表读数U、电流表读数I，得到实验的I-U图线如图丙所示，回答下列问题：(1)本实验应选图乙(填“甲”或“乙”)电路图来连接实物图，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于a(填“a”或“b”)端。

(2)根据所选电路图，用笔画线代替导线，把图丁中的实物图连接完整。(2)实物图连接见解析(3)半导体二极管的I-U图线不是直线，这些电学元件称为非线性元件，欧姆定律不适用(填“适用”或“不适用”)于非线性元件，计算电阻的公式R=UI适用(填“适用”或“不适用”)于非线性元件，从I-U图线是一条曲线看出半导体二极管的电阻不是一个常数，当半导体二极管的电流为0.5A时，其功率为1.5W。解析(1)为了让电压、电流从0开始连续变化，本实验应选题图乙来连接实物图；为了保证电路的安全，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于a端。(2)实物连线如图所示。(3)半导体二极管的I-U图线不是直线，这些电学元件称为非线性元件，虽然欧姆定律不适用于非线性元件，但计算电阻的定义式R=UI适用于非线性元件。从I-U图线是一条曲线可以看出半导体二极管的电阻不是一个常数，当半导体二极管的电流为0.5A时，电压为3V，则功率P=UI=3×0.5W=1.5W题型3实验器材的选取与实物图连线1.电学实验仪器的选取。选取电学实验器材主要是选取电表、滑动变阻器、电源等，一般要考虑四方面因素。(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13以上；使用欧姆表时应选择合适的倍率挡，(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验要求，又便于调节。在调节滑动变阻器时，应使其大部分电阻线都被用到。(4)实验实际：除以上三个因素外，还应注重实验实际，如所用的电源与用电器的匹配问题等。在选取电表时，在保证安全性的前提下，准确性优先，例如当遇到某一待测电阻不要求一定达到某一电压或电流的情况时，即使电源电动势较大，待测电阻的最大电流或最大电压也较大，超过了比较小的电表的量程，但用较大量程的电表，读数又会小于13量程，则在滑动变阻器控制电压或电流保证安全的情况下，2.实物图连接的注意事项。(1)画线连接各元件，一般先从电源正极开始，按照电路原理图，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；然后将需要并联的元件再并联到电路中去。(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。【典例5】(2025·朔州模拟)某实验小组为描绘小灯泡L的伏安特性曲线，准备了以下器材：A.小灯泡L：额定电压3.8V，额定电流0.5AB.电流表A1：量程0.6A，内阻r1约为10ΩC.电流表A2：量程100mA，内阻为r2=2ΩD.定值电阻R1=10ΩE.定值电阻R2=40ΩF.滑动变阻器R3：最大阻值10Ω，最大电流1.5AG.滑动变阻器R4：最大阻值100Ω，最大电流1AH.电源E(电动势4.5V，内阻约1Ω)I.开关S，导线若干(1)实验中滑动变阻器应选用R3(填“R3”或“R4”)；定值电阻应选用R2(填“R1”或“R2”)。

(2)实验为了得到小灯泡完整的伏安特性曲线，该小组同学设计好实验电路图后已经连好了部分导线，如图甲，请用笔画线代替导线将实物图连线补充完整。(2)见解析图(3)多次测量，描绘出I2-(I1-I2)图像如图乙所示，其中I1为电流表A1的读数，I2为电流表A2的读数。由图线可知，灯泡两端电压为0.84V和2.52V时灯泡电阻阻值之比为2∶3。

解析(1)为了得到小灯泡完整的伏安特性曲线，小灯泡两端的电压应从0开始，因此滑动变阻器应采用分压接法，而为了方便调节应选阻值较小的滑动变阻器R3；所给仪器中缺少电压表，因此需要用已知内阻的小量程电流表串联定值电阻进行电压表的改装，而电源电压为4.5V，因此所改装的电压表的量程要与电源电压相近，则电流表A2应与定值电阻R2串联改装成电压表，改装后的量程为U=0.1×(40+2)V=4.2V，能保证