第44講電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)（講義）（原卷版）

第44講電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)目錄復(fù)習(xí)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建考點(diǎn)一基本儀器的使用及讀數(shù)【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1游標(biāo)卡尺的使用方法知識(shí)點(diǎn)2螺旋測(cè)微器的使用方法知識(shí)點(diǎn)3常用電表的讀數(shù)方法【提升·必考題型歸納】考向1游標(biāo)卡尺的使用考向2螺旋測(cè)微器的使用考向3常用電表的讀數(shù)考點(diǎn)二測(cè)量電路與控制電路【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1內(nèi)外接測(cè)量電路的選擇知識(shí)點(diǎn)2滑動(dòng)變阻器控制電路的選擇【提升·必考題型歸納】考向1內(nèi)外接的選擇考向2滑動(dòng)變阻器的選擇考點(diǎn)三電表的改裝【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)電表改裝的方法和計(jì)算【提升·必考題型歸納】考向1電流表的改裝考向2電壓表的改裝真題感悟理解和掌握常用儀器的使用方法。理解和掌握測(cè)量電路和控制電路的選擇。理解和掌握電表改裝的原理?？键c(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析（1）常用測(cè)量?jī)x器的使用（2）測(cè)量電路和控制電路選擇（3）電表的改裝2023年海南卷第15題2023年江蘇卷第12題2023年全國(guó)甲卷第22題高考對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)的考查較為頻繁，大多在電學(xué)實(shí)驗(yàn)題中穿插考查，題目難度不同省市各年份有所不同?？键c(diǎn)一基本儀器的使用及讀數(shù)知識(shí)點(diǎn)1游標(biāo)卡尺的使用方法1．原理：利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成。不管游標(biāo)尺上有多少個(gè)小等分刻度，它的刻度部分的總長(zhǎng)度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1mm。2．精度：對(duì)應(yīng)關(guān)系為10分度0.1mm，20分度0.05mm，50分度0.02mm。3．讀數(shù)：若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻線對(duì)齊的游標(biāo)刻線的格數(shù)，則記錄結(jié)果表達(dá)為(x＋K×精度)mm。知識(shí)點(diǎn)2螺旋測(cè)微器的使用方法1．原理：測(cè)微螺桿與固定刻度之間的精密螺紋的螺距為0.5mm，即旋鈕每旋轉(zhuǎn)一周，測(cè)微螺桿前進(jìn)或后退0.5mm，而可動(dòng)刻度上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格，測(cè)微螺桿前進(jìn)或后退0.01mm，即螺旋測(cè)微器的精確度為0.01mm。讀數(shù)時(shí)估讀到毫米的千分位上，因此，螺旋測(cè)微器又叫千分尺。2．讀數(shù)：測(cè)量值(mm)＝固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)＋可動(dòng)刻度數(shù)(估讀一位)×0.01(mm)。知識(shí)點(diǎn)3常用電表的讀數(shù)方法量程選擇使用事項(xiàng)電表估讀選擇合適量程：使得測(cè)量時(shí)指針偏轉(zhuǎn)角度要盡可能大，一般要求超過量程的eq\f(1,3)，但又不能超過量程(1)使用前應(yīng)先進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整(機(jī)械調(diào)零)；(2)紅表筆插“＋”插孔，黑表筆插“－”插孔；(3)紅表筆接電勢(shì)高處，黑表筆接電勢(shì)低處，即電流從紅表筆進(jìn)表，從黑表筆出表(1)最小分度是“1、0.1、0.01、…”時(shí)，估讀到最小分度的eq\f(1,10)(即估讀到最小分度的下一位)；(2)最小分度是“2、0.2、0.02、…”時(shí)，估讀到最小分度的eq\f(1,2)(即估讀到最小分度的本位)；(3)最小分度是“5、0.5、0.05、…”時(shí)，估讀到最小分度的eq\f(1,5)(即估讀到最小分度的本位)考向1游標(biāo)卡尺的使用1．如圖甲、乙所示的兩把游標(biāo)卡尺，它們的游標(biāo)尺分別為9mm長(zhǎng)10等分、19mm長(zhǎng)20等分，則讀數(shù)依次為mm、mm。2．如圖所示，游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為mm?？枷?螺旋測(cè)微器的使用3．用螺旋測(cè)微器測(cè)量某材質(zhì)電線的直徑d，其中一次測(cè)量如圖所示，其讀數(shù)___________mm。4．甲、乙、丙三個(gè)螺旋測(cè)微器的示數(shù)如圖所示，其讀數(shù)分別為mm、mm、mm?？枷?常用電表的讀數(shù)5．如圖甲所示的電表使用0.6A量程時(shí)，圖中表針示數(shù)為A；如圖乙所示的電表使用3V的量程時(shí)，圖中表針示數(shù)為V。6．某學(xué)生小組在測(cè)量某種長(zhǎng)為30cm金屬絲的電阻率實(shí)驗(yàn)時(shí)，兩電表的示數(shù)分別如圖所示（電壓表量程0~3V，電流表量程0~0.6A），用螺旋測(cè)微器測(cè)得金屬絲的直徑如圖，下列說法正確的是（）

A．加在金屬絲兩端電壓為7.0VB．流過金屬絲的電流為0.5AC．該金屬絲電阻阻值為35ΩD．該金屬絲直徑為1.605mm考點(diǎn)二測(cè)量電路與控制電路知識(shí)點(diǎn)1內(nèi)外接測(cè)量電路的選擇(一)兩種接法的比較內(nèi)接法外接法電路圖誤差原因電流表分壓U測(cè)＝Ux＋UA電壓表分流I測(cè)＝Ix＋I(xiàn)V電阻測(cè)量值R測(cè)＝eq\f(U測(cè),I測(cè))＝Rx＋RA>Rx，測(cè)量值大于真實(shí)值R測(cè)＝eq\f(U測(cè),I測(cè))＝eq\f(RxRV,Rx＋RV)<Rx，測(cè)量值小于真實(shí)值(二)兩種接法的選擇1．阻值比較法先將待測(cè)電阻的估計(jì)值與電壓表、電流表內(nèi)阻進(jìn)行比較，若Rx較小，宜采用電流表外接法；若Rx較大，宜采用電流表內(nèi)接法。簡(jiǎn)單概括為“大內(nèi)偏大，小外偏小”。2．臨界值計(jì)算法①Rx<eq\r(RVRA)時(shí)，用電流表外接法。②Rx>eq\r(RVRA)時(shí)，用電流表內(nèi)接法。3．實(shí)驗(yàn)試探法按如圖所示接好電路，讓電壓表一根接線柱P先后與a、b處接觸一下，如果電壓表的示數(shù)有較大的變化，而電流表的示數(shù)變化不大，則應(yīng)采用電流表外接法；如果電流表的示數(shù)有較大的變化，而電壓表的示數(shù)變化不大，則應(yīng)采用電流表內(nèi)接法。知識(shí)點(diǎn)2滑動(dòng)變阻器控制電路的選擇1．兩種接法的比較限流接法分壓接法兩種接法電路圖負(fù)載R上電壓調(diào)節(jié)范圍eq\f(RE,R＋R0)≤U≤E0≤U≤E負(fù)載R上電流調(diào)節(jié)范圍eq\f(E,R＋R0)≤I≤eq\f(E,R)0≤I≤eq\f(E,R)閉合S前觸頭位置b端a端2.兩種接法的選擇①要求待測(cè)電阻兩端的電壓從零開始變化，或精確性要求較高時(shí)采用分壓接法②滑動(dòng)變阻器的最大阻值遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻或串聯(lián)的其他電阻的阻值時(shí)③題設(shè)條件中所提供的電表量程或電阻的最大允許電流不夠時(shí)①待測(cè)電阻接近或略小于滑動(dòng)變阻器的最大阻值時(shí)采用限流接法②電源的放電電流或滑動(dòng)變阻器的額定電流太小，不能滿足分壓接法的要求時(shí)③沒有很高的精確性要求，考慮安裝簡(jiǎn)捷和節(jié)能因素時(shí)考向1內(nèi)外接的選擇1．如圖所示，M、N間電壓恒定，當(dāng)開關(guān)S接通a端時(shí)，電壓表示數(shù)為10V，電流表示數(shù)為0.2A；當(dāng)開關(guān)S接通b端時(shí)，電壓表示數(shù)為12V，電流表示數(shù)為0.15A，可以推斷S接端時(shí)的測(cè)量值更準(zhǔn)確；電阻的真實(shí)值是Ω。2．某物理學(xué)習(xí)小組的兩位同學(xué)采用“伏安法”測(cè)金屬絲的電阻率實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室備有下列實(shí)驗(yàn)器材：A．電壓表（量程0~3V，內(nèi)阻約為15kΩ）B．電流表（量程0~0.6A，內(nèi)阻約為1Ω）C．變阻器R1（0~100Ω，0.6A）D．待測(cè)金屬絲（阻值約為5Ω）E.電池組E（電壓為3V）F.開關(guān)S，導(dǎo)線若干，米尺，游標(biāo)卡尺等（1）甲，乙兩位同學(xué)分別畫出了兩個(gè)電路圖，如圖甲、乙所示。本實(shí)驗(yàn)選用（填“甲”或“乙”）圖比較合適。

（2）實(shí)驗(yàn)中用游標(biāo)卡尺測(cè)量金屬絲的直徑，讀數(shù)如圖甲所示，測(cè)量金屬絲直徑時(shí)如圖所示，則金屬絲的直徑d=mm；（3）如果實(shí)驗(yàn)中測(cè)得金屬絲的電阻值為R，用米尺測(cè)出的金屬絲長(zhǎng)度為L(zhǎng)，用游標(biāo)卡尺測(cè)出的金屬絲的直徑為d（單位m），則其電阻率ρ=?？枷?滑動(dòng)變阻器的選擇3．某同學(xué)要測(cè)量一導(dǎo)體的電阻約為，想進(jìn)一步更精確測(cè)量其阻值，現(xiàn)有的器材及其代號(hào)和規(guī)格如下：電流表（量程，內(nèi)阻約為）；電流表（量程，內(nèi)阻約為）；電壓表（量程，內(nèi)阻約為；電壓表（量程，內(nèi)阻約為）；滑動(dòng)變阻器（阻值范圍為，允許通過的最大電流為）；滑動(dòng)變阻器（阻值范圍為，允許通過的最大電流為）；直流電源E（電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)阻不計(jì)），待測(cè)電阻，電鍵S一個(gè)，導(dǎo)線若干。（1）為了使實(shí)驗(yàn)誤差較小，要求電表的指針的偏轉(zhuǎn)幅度達(dá)到半偏以上，并要求測(cè)得多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，則電流表應(yīng)選擇，電壓表應(yīng)選擇，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇；（2）請(qǐng)將你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路畫在方框內(nèi)。

4．某實(shí)驗(yàn)小組在“測(cè)定金屬絲的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，欲先采用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻Rx，已知金屬絲的電阻大約為10Ω，實(shí)驗(yàn)室中有以下器材可供使用：A．電壓表0~3V，內(nèi)阻約為5kΩ；B．電壓表0~15V，內(nèi)阻約為50kΩ；C．電流表0~0.6A，內(nèi)阻約為0.5Ω；D．電流表0~3A，內(nèi)阻約為0.1Ω；E．滑動(dòng)變阻器（0~5Ω）；F.兩節(jié)干電池、開關(guān)及導(dǎo)線若干。（1）要求待測(cè)金屬絲兩端的電壓從零開始連續(xù)變化，電壓表應(yīng)選，電流表應(yīng)選（請(qǐng)?zhí)顚懫鞑那白帜感蛱?hào)）；（2）請(qǐng)?jiān)谟覀?cè)虛線框中將電路圖補(bǔ)充完整。

考點(diǎn)三電表的改裝知識(shí)點(diǎn)電表改裝的方法和計(jì)算改裝成電壓表改裝成電流表內(nèi)部電路改裝原理串聯(lián)大電阻分壓并聯(lián)小電阻分流改裝后的量程U＝Ig(Rg＋R)I＝eq\f(R＋Rg,R)Ig量程擴(kuò)大的倍數(shù)n＝1＋eq\f(R,Rg)n＝1＋eq\f(Rg,R)接入電阻的阻值R＝(n－1)RgR＝eq\f(Rg,n－1)改裝后的總內(nèi)阻RV＝nRgRA＝eq\f(Rg,n)校準(zhǔn)電路考向1電流表的改裝1．圖為有兩個(gè)量程的電流表內(nèi)部簡(jiǎn)化電路圖，表頭的內(nèi)阻，滿偏電流，已知電流表兩量程分別為，，則下列說法正確的是（

）

A．當(dāng)使用A、B兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，該電流表的量程為B．當(dāng)使用A、B兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，該電流表的量程為C．D．2．將一個(gè)表頭G改裝成多量程的電流表，通常有兩種連接方式。如圖甲所示的連接方式稱作開路轉(zhuǎn)換式（其中電阻）。如圖乙所示的連接方式稱作閉路抽頭式。兩種連接方式在實(shí)際中均有使用，下列說法正確的是（

）A．開路轉(zhuǎn)換式中，開關(guān)S接1時(shí)的量程大于開關(guān)S接2時(shí)的量程B．開路轉(zhuǎn)換式中，若電阻發(fā)生變化，則開關(guān)S接1、2對(duì)應(yīng)的兩個(gè)量程都會(huì)發(fā)生變化C．閉路抽頭式中，抽頭3對(duì)應(yīng)的量程大于抽頭4對(duì)應(yīng)的量程D．閉路抽頭式中，若電阻發(fā)生變化，則抽頭3、4對(duì)應(yīng)的兩個(gè)量程都會(huì)發(fā)生變化考向2電壓表的改裝3．一個(gè)電流表的滿偏電流，內(nèi)阻，現(xiàn)將它改裝為電壓表。當(dāng)使用a，b兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，量程為，若使用a，c兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)的量程為，則的阻值大小為（）A． B． C． D．4．將一只量程為100μA，內(nèi)阻Rg=900Ω的靈敏電流計(jì)分別改裝成量程為1mA的電流表、量程為1V的電壓表，電路如圖所示，G為靈敏電流計(jì)，Ra、Rb是二個(gè)定值電阻，下列判斷正確的是（

）A．選擇開關(guān)置于a時(shí)，構(gòu)成量程為0～1V的電壓表B．選擇開關(guān)置于b時(shí)，構(gòu)成量程為0～1mA的電流表C．電阻Ra的阻值為90ΩD．電阻Rb的阻值為910Ω（2023年江蘇卷高考真題）小明通過實(shí)驗(yàn)探究電壓表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響．所用器材有：干電池（電動(dòng)勢(shì)約1.5V，內(nèi)阻不計(jì)）2節(jié)；兩量程電壓表（量程0~3V，內(nèi)阻約3kΩ；量程0~15V，內(nèi)阻約15kΩ）1個(gè)；滑動(dòng)變阻器（最大阻值50Ω）1個(gè)；定值電阻（阻值50Ω）21個(gè)；開關(guān)1個(gè)及導(dǎo)線若干．實(shí)驗(yàn)電路如題1圖所示．

（1）電壓表量程應(yīng)選用（選填“3V”或“15V”）．（2）題2圖為該實(shí)驗(yàn)的實(shí)物電路（右側(cè)未拍全）．先將滑動(dòng)變阻器的滑片置于如圖所示的位置，然后用導(dǎo)線將電池盒上接線柱A與滑動(dòng)變阻器的接線柱（選填“B”“C”“D”）連接，再閉合開關(guān)，開始實(shí)驗(yàn)．

（3）將滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)到合適位置后保持不變，依次測(cè)量電路中O與1，2，…，21之間的電壓．某次測(cè)量時(shí)，電壓表指針位置如題3圖所示，其示數(shù)為V．根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)作出電壓U與被測(cè)電阻值R的關(guān)系圖線，如題4圖中實(shí)