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专题八　电学实验基础
素养目标　1.了解伏安法测电阻．(物理观念) 2.知道滑动变阻器在电路中的限流接法和分压接法．(物理观念) 3.知道伏安法测电阻内、外接法的选择及误差分析．(科学思维) 4.掌握滑动变阻器在电路中的使用．(科学思维)
考点　长度的测量
1．游标卡尺的原理和使用
(1)构造：如图所示，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，尺身上还有一个紧固螺钉．
(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1 mm.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：
刻度格数(分度) 刻度总长度 每小格与1 mm的差值 精确度(可准确到)
10 9 mm 0.1_mm 0.1_mm
20 19 mm 0.05_mm 0.05_mm
50 49 mm 0.02_mm 0.02_mm
(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的格数，则记录结果表达为(x＋k×精确度) mm.
2．螺旋测微器的原理和使用
(1)构造(如图所示)
(2)原理：螺旋测微器的精密螺纹的螺距是0.5_mm，即每旋转一周，螺杆前进或后退0.5_mm，可动刻度分成50等份，每一份表示0.01_mm，即可动刻度每转过一等份，螺杆前进或后退0.01 mm，从可动刻度旋转了多少个等份，就知道长度变化了多少个0.01 mm.
(3)读数：测量时被测物体长度的整毫米数和半毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出．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)．
典例1　(1)如图所示的三把游标卡尺，从上至下分别为9 mm长10等分、19 mm长20等分、49 mm长50等分，它们的读数依次为________mm、________mm、________mm.
(2)某同学用如图丁所示的螺旋测微器测小球的直径时，他应先转动________到F靠近小球，再转动________到F夹住小球，直至听到棘轮发出声音为止，拨动________使F固定后读数(以上均填仪器部件字母符号)．正确操作后，螺旋测微器的示数如图戊所示，则小球的直径是________mm.
丁
　
戊
1．[游标卡尺读数]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(b)所示．由图可读出，圆管内壁的直径为________cm，圆管外壁的直径为________cm；由此可计算出金属圆管横截面的面积．
2．[螺旋测微器读数]在测量一根粗细均匀的合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测量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.
考点　电流表、电压表的原理和使用
1．电压表、电流表的改装
类型 把电流表G 改装成电压表 把电流表G 改装成大量程电流表
内部电路
R的作用 串联分压 并联分流
改装后的量程 U＝IgRg＋IgR I＝Ig
量程扩大的倍数 n＝ n＝
R的大小 R＝－Rg＝(n－1)Rg R＝＝
改装后的总内阻 RV＝Rg＋R＝nRg RA＝＝
2.两种电表的读数
(1)最小分度是“1、0.1、0.01、…”时，估读到最小分度的(即估读到最小分度的下一位)．
(2)最小分度是“2、0.2、0.02、…”时，估读到最小分度的(即估读到最小分度的那一位)．
(3)最小分度是“5、0.5、0.05、…”时，估读到最小分度的(即估读到最小分度的那一位)．
典例2　(2024·福建厦门一中模拟)(多选)如图所示，把两只完全相同的表头进行改装，已知表头内阻为100 Ω，下列说法正确的是(　　)
A．由甲图可知，该表头满偏电流Ig＝2 mA
B．甲图是改装成的双量程电压表，其中b量程为9 V
C．乙图中R1＝ Ω，R2＝10 Ω
D．乙图中R1＝5 Ω，R2＝45 Ω
1．[电表读数问题](1)图甲使用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中指针示数是________A；当使用3 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中指针示数为________A．
(2)图乙使用较小量程时，每小格表示________V，图中指针的示数为________V；若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示________V，图中指针示数为________V.
2．[电表改装]如图所示，某学习小组进行电表改装的实验，已知表头内阻为100 Ω，满偏电流为300 mA，使用OA接线柱时它是量程为0～3 A的电流表，使用OB接线柱时它是量程为0～0.6 A的电流表，使用OC接线柱时它是量程为0～60 V的电压表，则图中的R1＝________Ω，R2＝________Ω，R3＝________Ω.
考点　伏安法测电阻和滑动变阻器的使用
1．伏安法测电阻的内接法与外接法
项目 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＝＝Rx＋RA>Rx，测量值大于真实值 R测＝＝适用条件 RA Rx RV Rx
适用于测量 大电阻 小电阻
2.滑动变阻器两种连接方式的对比
项目 限流接法 分压接法 对比说明
电路图 串、并联关系不同
负载R上电压调节范围(不计电源内阻) ≤U≤E 0≤U≤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
典例3　某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为200 Ω)，除了Rx、开关S、导线外，还有下列器材供选用：
电压表V(量程为0～1 V，内阻约为10 kΩ)
电流表A1(量程为0～6 mA，内阻约为30 Ω)
电流表A2(量程为0～0.6 A，内阻约为0.05 Ω)
电源(电动势为1.5 V，额定电流为0.5 A，内阻不计)
滑动变阻器R0(阻值范围为0～10 Ω，额定电流为2 A)
(1)为使测量尽量准确，电流表应选用________(填“A1”或“A2”)．
(2)在选用正确的电流表的情况下，请用笔画线代替导线，将实物电路补充完整．
(3)若该同学仪器选择和电路连接均正确，其待测电阻的测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)真实值．
1．[滑动变阻器两种接法的选择]为测量“12 V　5 W”的小灯泡在不同电压下的功率，给定了以下器材：
电源：12 V，内阻不计；
电流表：量程0～0.6 A，内阻约为0.2 Ω；
电压表：量程0～15 V，内阻约为15 kΩ；
滑动变阻器：0～20 Ω，允许最大电流1 A；开关一个，导线若干，实验要求加在小灯泡上的电压可从零开始调节．
以下四个电路图你认为最合适的是________．
2．[电流表内外接法的选择]某同学要将一小量程电流表(满偏电流为250 μA，内阻为1.2 kΩ)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R1＝40 Ω，R2＝360 Ω.
(1)当开关S接A端时，该电流表的量程为0～________mA．
(2)当开关S接B端时，该电流表的量程比接在A端时________(填“大”或“小”)．
(3)该同学选用量程合适的电压表(内阻未知)和此改装电流表测量未知电阻Rx的阻值，设计了图(b)中两个电路．不考虑实验操作中的偶然误差，则使用________(填“甲”或“乙”)电路可修正由电表内阻引起的实验误差．
答案及解析
考点　长度的测量
典例1　(1)如图所示的三把游标卡尺，从上至下分别为9 mm长10等分、19 mm长20等分、49 mm长50等分，它们的读数依次为________mm、________mm、________mm.
(2)某同学用如图丁所示的螺旋测微器测小球的直径时，他应先转动________到F靠近小球，再转动________到F夹住小球，直至听到棘轮发出声音为止，拨动________使F固定后读数(以上均填仪器部件字母符号)．正确操作后，螺旋测微器的示数如图戊所示，则小球的直径是________mm.
丁
　
戊
解析：(1)图甲读数：整毫米是17，不足1毫米数是8×0.1 mm＝0.8 mm，最后结果是17 mm＋0.8 mm＝17.8 mm.
图乙读数：整毫米是23，不足1毫米数是17×0.05 mm＝0.85 mm，最后结果是23 mm＋0.85 mm＝23.85 mm.
图丙读数：整毫米是3，不足1毫米数是9×0.02 mm＝0.18 mm，最后结果是3 mm＋0.18 mm＝3.18 mm.
(2)用螺旋测微器测小球直径时，先转动粗调旋钮D使测微螺杆F靠近被测小球，再转动微调旋钮H使测微螺杆F夹住小球，直到棘轮发出声音为止，拨动止动旋钮G使F固定后读数，读数为6.5 mm＋20.0×0.01 mm＝6.700 mm.
答案：(1)17.8　23.85　3.18　(2)D　H　G　6.700
1．[游标卡尺读数]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(b)所示．由图可读出，圆管内壁的直径为________cm，圆管外壁的直径为________cm；由此可计算出金属圆管横截面的面积．
答案：2.23　2.99
2．[螺旋测微器读数]在测量一根粗细均匀的合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测量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：0.008　0.650
考点　电流表、电压表的原理和使用
典例2　(2024·福建厦门一中模拟)(多选)如图所示，把两只完全相同的表头进行改装，已知表头内阻为100 Ω，下列说法正确的是(　　)
A．由甲图可知，该表头满偏电流Ig＝2 mA
B．甲图是改装成的双量程电压表，其中b量程为9 V
C．乙图中R1＝ Ω，R2＝10 Ω
D．乙图中R1＝5 Ω，R2＝45 Ω
解析：由题图甲可知Ig＝＝ A＝0.001 A＝1 mA，b的量程为U′＝Ig(Rg＋R＋R′)＝0.001×(100＋2.9×103＋6×103) V＝9 V，故A错误，B正确；在题图乙中，改装为I1＝10 mA＝0.01 A电流表时，并联电阻的分流电流为I′＝I1－Ig＝10 mA－1 mA＝9 mA＝0.009 A，分流电阻的阻值为R1＋R2＝＝ Ω＝ Ω，改装为I2＝100 mA＝0.1 A电流表时，可得分流电阻的阻值R1＝，联立解得R1＝ Ω，R2＝10 Ω，故D错误，C正确．故选BC．
1．[电表读数问题](1)图甲使用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中指针示数是________A；当使用3 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中指针示数为________A．
(2)图乙使用较小量程时，每小格表示________V，图中指针的示数为________V；若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示________V，图中指针示数为________V.
解析：(1)使用0～0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02 A，指针示数为0.44 A；当使用0～3 A量程时，每一小格为0.1 A，指针示数为2.20 A．
(2)电压表使用0～3 V量程时，每小格表示0.1 V，指针示数为1.70 V；使用0～15 V量程时，每小格表示0.5 V，指针示数为8.5 V.
答案：(1)0.02　0.44　0.1　2.20　(2)0.1　1.70　0.5　8.5
2．[电表改装]如图所示，某学习小组进行电表改装的实验，已知表头内阻为100 Ω，满偏电流为300 mA，使用OA接线柱时它是量程为0～3 A的电流表，使用OB接线柱时它是量程为0～0.6 A的电流表，使用OC接线柱时它是量程为0～60 V的电压表，则图中的R1＝________Ω，R2＝________Ω，R3＝________Ω.
解析：使用OA接线柱时，量程为0～3 A，则有IOA＝3 A＝Ig＋
使用OB接线柱时，量程为0～0.6 A，则有IOB＝0.6 A＝Ig＋
其中Ig＝0.3 A，Rg＝100 Ω
联立解得R1＝20 Ω，R2＝80 Ω
使用OC接线柱时，量程为0～60 V，则有UOC＝60 V＝IgRg＋IOBR3，解得R3＝50 Ω.
答案：20　80　50
考点　伏安法测电阻和滑动变阻器的使用
典例3　某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为200 Ω)，除了Rx、开关S、导线外，还有下列器材供选用：
电压表V(量程为0～1 V，内阻约为10 kΩ)
电流表A1(量程为0～6 mA，内阻约为30 Ω)
电流表A2(量程为0～0.6 A，内阻约为0.05 Ω)
电源(电动势为1.5 V，额定电流为0.5 A，内阻不计)
滑动变阻器R0(阻值范围为0～10 Ω，额定电流为2 A)
(1)为使测量尽量准确，电流表应选用________(填“A1”或“A2”)．
(2)在选用正确的电流表的情况下，请用笔画线代替导线，将实物电路补充完整．
(3)若该同学仪器选择和电路连接均正确，其待测电阻的测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)真实值．
解析：(1)电路中可能出现的最大电流I＝＝ A＝7.5×10－3 A，为使测量尽量准确，电流表应选用A1.
(2)因为滑动变阻器的最大阻值较小，所以滑动变阻器采用分压式接法，因为＞，所以电流表采用外接法，实物电路连接如答案图所示．
(3)采用电流表外接法，电压表测量值等于真实值，电流表测量值大于真实值，故待测电阻的测量值小于真实值．
答案：(1)A1　(2)如图所示　(3)小于
1．[滑动变阻器两种接法的选择]为测量“12 V　5 W”的小灯泡在不同电压下的功率，给定了以下器材：
电源：12 V，内阻不计；
电流表：量程0～0.6 A，内阻约为0.2 Ω；
电压表：量程0～15 V，内阻约为15 kΩ；
滑动变阻器：0～20 Ω，允许最大电流1 A；开关一个，导线若干，实验要求加在小灯泡上的电压可从零开始调节．
以下四个电路图你认为最合适的是________．
解析：C与D电路图不符合电压从零开始调节．小灯泡的电阻RL＝＝ Ω＝28.8 Ω，＝144，≈520.8，由于＜，故电流表应采用外接法，应选A．
答案：A
2．[电流表内外接法的选择]某同学要将一小量程电流表(满偏电流为250 μA，内阻为1.2 kΩ)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R1＝40 Ω，R2＝360 Ω.
(1)当开关S接A端时，该电流表的量程为0～________mA．
(2)当开关S接B端时，该电流表的量程比接在A端时________(填“大”或“小”)．
(3)该同学选用量程合适的电压表(内阻未知)和此改装电流表测量未知电阻Rx的阻值，设计了图(b)中两个电路．不考虑实验操作中的偶然误差，则使用________(填“甲”或“乙”)电路可修正由电表内阻引起的实验误差．
解析：(1)由图可知当S接A端时，R1和R2串联接入电路，和电流表并联，满偏时电流表两端的电压为Um＝Imr＝250×10－6×1.2×103 V＝0.3 V，此时通过R1和R2的电流为I＝＝ A＝0.75×10－3 A＝0.75 mA，所以总电流为I总＝Im＋I＝1 mA，即量程为0～1 mA．
(2)当开关S接B端时，由图可知R1和电流表串联再和R2并联，由于和电流表并联的电阻变小，当电流表满偏时，流过R2的电流变大，干路电流变大，即量程变大；所以比接在A端时大．
(3)图甲是电流表的外接法，误差是由于电压表的分流引起的；图乙是电流表的内接法，误差是由于电流表的分压引起的，因为题目中电流表内阻已知，故采用图乙的方法可以修正由电表内阻引起的实验误差．
答案：(1)1　(2)大　(3)乙(共30张PPT)
专题八　电学实验基础
第八章　恒定电流
解析
O

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