2026高考物理复习-实验18 电学实验基础（解析版）

高考实验解读与针对性训练

实验18电学实验基础

【实验解读】

一、基本仪器的原理和读数

1.螺旋测微器原理和读数

（1）构造：如图甲所示，B为固定刻度，石为可动刻度.

内测砧4则微里『心眄钮

5^3^//微调

Jd司定下可动旋钮

/刻度刻度

c尺架飞锁紧装置

图甲

（2）原理：固定刻度8的螺距为0.5mm,即旋钮。每旋转一周，测微螺杆尸前进或后退

0.5mm,而可动刻度E上有5（）个等分刻度，每转动一小格，产前进或后退0.01mm,即螺旋

测微器的精确度为0.01mm.读数时估读到亳米的千分位上.

（3）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）xO.Ol（mm）.如图乙所示，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.Q1mm=2.150mm.

2.游标卡尺原理和读数

（1）构造主尺、游标尺（主尺和游标尺上各有一个测量爪），游标卡尺上还有一个深嗖尺.

（如图所示）

外测量爪

（2）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，其规格见下

表：

游标尺刻度部分总长游标尺上每小格与

游标卡尺（分度）精确度（可准确到）

度1mm的差值

109mm0.1mm0.1mm

2019mm0.05mm0.05mm

5049mm0.02mm0.02mm

（3）读数：从主尺上读出整亳米数x,然后从游标尺上找出第4+1条刻度线与主尺上某一

刻度线对齐，即记录结果表示为（x+〃x精确度）mm.

（4）几点注意事项

①注意精度，如图1：

图1

易错读成11mm+4x0,1mm=11.40mm；

正确的读数应为

②游标卡尺不需要估读，后面不能随意加零或去零，如图2：

1cm23

“中.由“小一

01020

图2

易错读成10mm+6x0.05mm=10.3mm：

正确读数为10.30mm.

③注意主尺上的单位为厘米

主尺上标识的1、2、3等数字的单位通常是厘米，读数时应将亳米和厘米分清，主尺上的最

小刻度是1mm.如图3：

图3

易错读成5mm+4^0.05mm=5.20mm；

IE确的读法应为50mm4-4x0.05nim=50.20mm.

④区分游标尺的零刻度线与游标尺最前端，如图4：

图4

易错读成13mm+10x0.05mm=13.50mm；

正确的读法为14mm+i0＞：0.05mm=14.50mm.

3.电压表、电流表的读数规则

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的

最大电压或最大电流，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，最后按照指针的实际位置进行

读数即可.

(1)0〜3V量程的电压表和。〜3A量程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,读数时看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位.

(2)对于()〜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］格估读”，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).

二、.电表改装

改装成电压表改装成电流表

r

吁■

叫十哈：自上J-o

内部电路…。.…，0

O--o

-u-H

改装原理串联分压并联分流

_R+R«

改装后的量程U=L©(/?+/?1O,)1=k

U1

量程扩大的倍数

U

接入电阻的阻值典R”

R—%—Rg—(〃—1)RgR-、Tg-1一1

RRg=殳

改装后的总内阻R\f—Rg+R—nRgAA-

R+Rjn

三.测量电路与控制电路的选择及实验器材的选择

1.内接法和外接法

测显电路常用的方法是电压表和电流表结合的m内接法和121外接法，还有只用一

个电表的替代法、半偏法、电桥法等.

内接法外接法

电路图

D人7氏

误差原因电流表分压，。测=〃+4电压表分流，/测二人+&

R利~|.则一Rx+测量值大于真我滞-1测一4+Ry、&x，测量值小于真

电阻测量值

实值实值

U

修正方法3-AR«=1-±.

叩

表格中的实验的条件：电流表A和电压表V均是实际电表，且知道心、RA

备注

和Rv的近似值

【方法点拨】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流表内阻的估计值进行比较.若匕，为

大电阻，则电流表内接，测得的阻值偏大；若R、《RA，为小电阻，则电流表外接，测得的

阻值偏小.

(2).临界值计算法：已知电压表内阻、电流表内阻、待测电阻三者的估计值时，若&V

而两，则用电流表外接法；风＞眄M，则用电流表内接法.

(3).试触法：如图所示，让电压表一根导线P先后与°、8处接触，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，则采用电流表外接去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，则采用电流表内接法.

-o

X

<y>

2.滑动变阻器的限流接法和分压接法

供电电路由电源和滑动变皿器两部分组成，其组合可以获得多组测量数据，以减小误差，根

据滑动变阻器的接法可分为f3i限流式接法和「41分压式接法（下表中不计电源内

阻）.

限流接法分压接法对比说明

R

电路图串、并联关系不同

V

—T-E

负载R

RE

上电压()<U<E分压电路电压的调节范围大

的范围

负载R

上电流—<l<^叱忌分压电路电流的调节范围大

的范围

闭合S

前触头b端a端都是为了保护电路元件

的位置

对滑动变

面的大小要适中，不宜在安全前提下，R）越小

阻器阻值

太大或太小越好

的要求

【方法点拨】滑动变阻器必须采用分压接法的几种情况

（1）.要求电压表能从零开始读数.

（2）.当待测电阻凡》凡陋（滑动变阻器的最大阻值）时，若用限流接法，则调节范围太小,

无法满足要求.

（3）.若采用限流接法，电路中的最小电流仍超过电路中电表、电阻允许通过的最大电流.

3.电学实验仪器的选择

选择电学实验器材主要是选择电表、滑动变阻器、电源等器材，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：选用电表量程时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;以上；使用欧姆表时应选用指针尽可能在中间刻度附

近的挡位.

（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，应使其大部分电阻能被用到.

（4）实验实际：除以上三个因素外，还应注重实验实际，如所用的电压表量程与电源的匹

配问题等.

4.实物图连接的注意事项

（1）画线连接各元件，按照电路原理图，一般先从电源正极开始，顺着电流方向，依次到

开关、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申联起来，再招要并

联的元件并联到电路中去.

（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.

（4）滑动变阻器的接法：限流接法，两根导线分别连接到上、下接线柱上（共两个接线

柱）；分压接法，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）.

【高考典例】

【典例1][2023全国甲]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6kC,电流表内阻约为L5C.实验中有图（a）和

（b）两个电路图供选择.

（1）实验中得到的电流/和电压U的关系曲线如图（c）所示，该同学选择的电路图是图」1

（填“a”或"b”）.

（2）若选择另•个电路图进行实验，在所给图上用实线画出实验中应得到的/一U关系曲

线的示意图.

答案（l）a（2）如图所示

o(M)»……

400一疗Sf

I-••-・-r>•<••Q•--e•••

•/V•••••

2(M)

I1A•r1.•-•一•”A.

¥j：：_»

0246777V

解析（1）由题意知，小灯泡的额定电流/*=^=0.5A,图（a）中，当电压表示数为6V

时，电流表示数是略人30.5A的，图（b）中，当电流笈示数为0.5A时，电压表示数超大

于6V的，对比题图（c）可知，该同学选择的电路图是图（a）.

（2）根据（1）问分析可如，图（b）的关系图线应在图（a）图线的下方，如答图中实线所

示.

【典例2].[2023北京]采用图1所示的电路图来测量金属丝R*的电阻率.

①实验时，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应处在（选填“乂"或端.

②按照图1连接实物图，如图2所示.闭合开关前检查电路时，发现有一根导线接错，该导

线为b（选填“a”或“c”）.若闭合开关，该错误连接会带来的问题有.

y

答案：①M②b测量电路部分被短路，无法进行测量

解析①闭合开关S前，需要将滑动变阻器的滑片P滑动至M端，这是为了在闭合S后，

测量电路中的电表示数均可以从0开始变大，保护也表.②b导线误接在滑动变阻器的滑讦上,

导致滑动变阻器没有按照分压的方式接入电路，测量电路部分被短路，无法进行测量.

【典例3】•[2022辽宁]某同学要将一小量程电流表（满偏电流为250川\,内阻为1.2kC）改

装成有两个量程的电流表，设计电路如图（a）所示，其中定值电阻％=40Q,R2=360Q.

（1）当开关S接A端时，该电流表的量程为0〜q_mA；

（2）当开关S接8端时，该电流表的量程比接A端时的（填"大”或“小”）；

（3）该同学选用量程合适的电压表（内阻未知）和此改装电表测量未知电阻色的阻值，设

计了图（b）中的两个电路，不考虑实验操作中的偶然误差，则利用乙（填“甲”或

“乙”）电路可修正由电表内阻引起的实验误差.

图（b）

【答案】（1）1（2）大（3）乙

解析（1）当开关S接才端时，定值电（阻修与定值电但串联后再与电•流表并联，等效

电路图如图1所示，由并炭电路的规律可知，电流表两端的也压和两定值电阻两端的总电压

相等，当电流表满偏时，有/gRg=/|（凡+必），代入数据解得/1=7503\,所以该电流表的

量程为7ml=/|4-/g=lOOOpA=1mA.

（2）当开关S接8端时，电流表和定值也阻&串联后再与定值电阻N弁联，等效电路图

如图2所示.同理可得&（凡+R?）=I?Ri,代入数据解得，2=9750NA,该电流表的量程为

/m2=，2+/g=I。。。。卜人=10mA,则按4端时电流表的量程比接力端时的量程大.

（3）改装也流表内阻已知，能测量出通过它的电流及其两端电压，题图（b）甲所示的电路

能精确测量未知电阻凡两端的电压，但是由于电压表的分流作用，测得的电流偏大，存在

系统误差；题图（b）乙所示的电路■图，改装电流表能精确测量通过未知电阻凡的电流，而

未知电阻两端的也压为电压表的示数与改装电流表分得的电压之差，既能测出通过&的精

确电流又能测出凡.两端的精确电压，故题图（b）乙所示的电路能修正由电表内阻引起的实

验误差.

竭嘱

图1图2

[典例4][2021辽宁]某同学将一量程为250PA的微安表改装成量程为1.5V的电压表.先

将电阻箱修与该微安表串联进行改装，然后选用合适的电源反滑动变阻器&、定值电阻

危、开关S和标准电压表对改装后的电表进行检测，设计电路如图所示.

（1）微安表铭牌标示内阻为0.8kC,据此计算凡的阻值应为5.2kQ.按照电路图连接电

路，并将修调为该阻值.

（2）开关闭合前，&的滑片应移动到左或2端.

（3）开关闭合后，调节色的滑片位置，微安表有示数，但变化不显著，故障原因可能是

A.（填选项前的字母）

A.1、2间断路B.3、4间断路

C.3、5间短路

（4）排除故障后，调节小的滑片位置，当标准电压表的示数为0.60V时，微安表的示数为

98pA,此时需要」（选填“增大”或“减小”）%的阻值，以使改装电表的量程达到预

期值.

【答案】（1）5.2（2）2（3）A⑷减小

解析⑴根据串联电路规律有（Rg+R）=U,解得4=括一隼=5.2'103。=5.21<12

（2）开关闭合前，&的滑片应该移动到测量电路电压最小处，即&的滑片应该移动到左端

或2端.

（3）若1、2间断路，则该电路从分压电路变成了限流电路，&的变化引起电路总电阻的

变化较小，故微安表有示数但变化不显著；若3、4间断路，则微安表始终无示数；若3、5

间短路，则微安表的示数变化范围与无故障时相同.故应选A.

（4）调节&的滑片位置，当标准电压表示数为0.60V时，微安表的示数为98pA,对应的

电压5=嗤风/=0.588\"小于标准电压表的示数，则需要减小尺的阻值，以使改装电表

的量程达到预期值.

【针对性训练】

1如图甲、乙、丙所示的三把游标卡尺，它们的游标尺分别为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。

012345

11111.u11,1〃以151］工从1,11|“11nli〃11H

I1111I11111111111111111111111111111111111111111111I

O1()203()405()

丙

答案16.223.3510.38

解析甲图读数：整毫米数是16mm,不足1毫为数是2X0/mm=0.2mm,最

后读数是后mm+0.2mm=16.2mm；

乙图读数：整毫米数是23mm,不足1毫米数是7X0.05mm=0.35mm,最后读

数是23mm+0.35mm=23.35mm；

丙图读数：整毫米数是10mm,不足1毫米数是19X0.02mm=0.38mm,最后

读数是10mm+0.38mm=10.38mm。

2.某同学用游标卡尺分别测量金属圆管的内、外壁直径，游标卡尺的示数分别如

图(a)和图(b)所示。

主尺

替

二

一m

标

J_L标

游

游

II尺

/b\

XI/!

由图可读出，圆管内壁的直径为mm,圆管外壁的直径为

mm；由此可计算出金属圆管横截面的面积。

答案22.329.9

解析根据所给图像可知，该游标卡尺的游标尺为10分度值游标卡尺，其精度

为0.1mm,由图⑶可读出，圆管内壁的直径为主尺读数加游标尺读数，即为

4=22mm+3X0.1mm=22.3mm

由图(b)可读出,圆管外壁的直径为心=29mm+9X0.1mm=29.9mm。

3.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

mirio

答案0.0070.650

解析校零时可动刻度为0.7格，故读数为0.7义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+15.7X0.01mm

=0.657mm,合金丝的直径为两次读数之差。=0.657mm—0.007mm=0.650mm。

4.[2022浙江6月]探究滑动变阻器的分压特性，采用图1所示的电路，探究滑片P从A移到

8的过程中，负载电阻R两端的电压变化.

（1）图2为实验器材部分连线图，还需要af、fd、ce（选填

或"eg”）连线（多选）.

图2

（2）图3所示电压表的示数为1.50（1.48〜1.52均可）V.

（3）已知滑动变阻器的最大阻值R0=10Q,额定电流/=1.0A.选择负载电阻R=10Q,以

两端电压U为纵轴，；为横轴（X为4P的长度，L为AB的长度），得到U—彳分压特性曲线为

图4中的“I"；当R=100Q,分压特性曲线对应图4中的一n（选填"n"或“II】"）；

则滑动变阻器最大阻值的选择依据是

图4

解析（1）由电路图可知，应将电压表并联在电阻箱两端，又由图2可知电源是两节干电

池，因此电压表的量程应选择3V,即连接qf:由于滑动变阻器采用分压接法，因此滑动变

阻器的接线柱c与电源的搂线柱e相连，即连接/;电阻箱的接线柱/应连接在滑动变阻器

上侧的一个接线柱上，即连接/工

（2）由图3可知也压表的读数为1.50V.

（3）在x相同的条件下，电阻箱的阻值越大，电阻箱与滑动变阻器力尸部分并联的电阻值

越接近NP部分的阻值，巳压表的示数越大，因此当H=IOOQ时，分压特性曲线对应图4

中的〃.由以上分析可知滑动变阻器的最大阻值越小，图线越接近直线，因此选择的依据为Ro

<R.

5.[2022北京]物理实验一般涉及实验目的、实验原理.、实验仪器、实验方法、实验操作、数

据分析等.

（1）用电压表（内阻约为3kQ）和电流表（内阻约为0.1C）测量一个电阻&的阻值（约为

5Q）.要求尽量减小实验误差，则应该选择的测量电路是图1中的中（选填“甲”或

“乙”）.

（2）一多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样.用它测量约20kQ的电阻的阻

值，下列实验步骤的正确顿序为ADCB（填各实验步骤前的字母）.

A.将选择开关置于“Xlk”位置

B.将选择开关置于“OFF”位置

C.将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开

D.将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向电阻刻度“0”

（3）图2是“测量电源的电动势和内阻”实验的电路图.某同学在实验中，

闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变，

电流表始终没有示数.为查找故障，在其他连接不变的情况下，他将电压表连

图2

接a位置的导线端分别试触b、c、d三个位置，发现试触b、c时，电压表有示数；试触d

时，电压表没有示数.若电路中仅有一处故障，则为C（填选项前的字母）.

A.导线ab断路B.滑动变阻器断路

C.导线cd断路D.滑动变阻器短路

【答案】（1）甲（2）ADCB（3）C

解析（1）因为待测电阻约为5C,而凡V/Rv-RA=\O®,故为了减小误差应该采用

电流表外接法，即选用甲

（2）用多用电表测电阻时应该先选择合适的挡位，根据题意选择“X1k”挡位，然后进行

欧姆调零，再进行测量，测量完成后要将开关置于“OFF”挡，故顺序为ADCB.

（3）闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电流表示数始终为零，可能是电

路中出现断路；电压表的示数不变化，说明电压表串联在电路中.试触氏c时依然是这个情

况说明〃、c间是正常的，试触d时，电压表没有示数说明在c、d之间某处发生了断路.故

选C.

6.[2024湖南怀化三中开学考]某物理兴趣小组欲将电流表A】改装成量程

为15V的电压表.小组同学先用如图甲所示的电路测量电流表时的内阻，

提供的实验器材有：

A.电流表Ai（鼠程为1mA,内阻约为290Q）；

B.电流表A2（量程为1.5mA,内阻约为200Q）；

C.定值电阻（阻值为600。）：

D.定值电阻（阻值为60Q）；

E.滑动变阻器R：

F.一节新的干电池E；

G.开关S及导线若干.

（1）图甲中的电阻如应选用C（选填"C”或"D”）.

（2）根据图甲，用笔画线代替导线，补充完成图乙中实物间的连线.

中目7g

•'•..一

图乙图丙

（3）正确连接线路后，闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片，获得多组餐的示数/1和A2的

示数/2,将对应的数据在八一/1坐标系中描点，作出，2一/1图像如图丙所示，Al的内阻为300

Q（结果保留3位有效数字）.

（4）给4串联一个阻值为14.7kC（结果保留3位有效数字）的定值电阻，可将心改

装成量程为15V的电压表V.

（5）用标准电压表V。与V并联进行校准.当V。的示数为12.4V时，Ai的示数为0.80mA,则

V的实际量程为15.5V（结果保留3位有效数字）.

【答案】（l）C（2）

（3）300（4）14.7

（5）15.5

解析（1）当也流表A|、A?同时满偏时，A\并联的电阻约为夕0=公空=1.5累°3：；；黑一3

Q=580Q,图甲中的电阻品应选用C.

（2）根据图甲，用笔,画线代替导线，补充完成图乙中实物间的连\

线如图所示.

（3）根据欧姆定律和串并联电路特点有/2=八+陪，整理得心=

然2人根据图像可得安生=烁，代入数据解得RAI=300C.

NoAQLU

（4）将A1改装成量程为15V的电•压表，需要串联的封阻为&=与四=上二旦_锣不