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人教版高考物理一轮复习第8章恒定电流实验9电学实验基础学案
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这是一份人教版高考物理一轮复习第8章恒定电流实验9电学实验基础学案，共14页。
SHI YAN ZHI SHI ZI ZHU HUI GU
知识点1 游标卡尺的构造、原理及读数
1．构造
(如图)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份刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等份刻度少1 mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等份刻度有10个的、20个的、50个的，见下表：
3．读数
若用L0表示由主尺上读出的整毫米数，x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，则其读数为L＝L0＋kx，其中k为精确度。
知识点2 螺旋测微器的构造、原理及读数
1．螺旋测微器的构造
如下图所示是常用的螺旋测微器。它的测砧A和固定刻度S固定在尺架F上。旋钮K、微调旋钮K′和可动刻度H、测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在S上。
2．螺旋测微器的原理
测微螺杆P与固定刻度S之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮K每旋转一周，P前进或后退0.5 mm，而可动刻度H上的刻度为50等份，每转动一小格，P前进或后退0.01 mm。即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。
3．读数
测量时被测物体长度的整数毫米数或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)。
核心考点·重点突破
HE XIN KAO DIAN ZHONG DIAN TU PO
考点一 测量仪器、仪表的读数
1．游标卡尺读数注意事项
(1)看清精确度
①例如(如图所示)
易错成11 mm＋5×0.1 mm＝11.50 mm
正确的应为11.5 mm，游标卡尺不需要估读，后面不能随意加零或去零；
②例如(如图所示)
易错成10 mm＋14×0.05 mm＝10.7 mm
正确的应为10.70 mm。
(2)主尺上的单位为厘米
主尺上标识的1、2、3等数字通常是指厘米，读数时应将毫米和厘米分清，游标卡尺主尺上的最小刻度是1 mm。
例如(如图所示)
易错成5 mm＋2×0.05 mm＝5.10 mm
正确的应为50 mm＋2×0.05 mm＝50.10 mm。
(3)区分零刻度与游标尺最前端
例如(如图所示)
易错成13 mm＋10×0.05 mm＝13.50 mm
正确读数为14 mm＋10×0.05 mm＝14.50 mm。
2．螺旋测微器的读数需要估读
最后一位数字为估读数字，读数和记数时估读位为有效数字的最后一位。
例如(如图所示)
固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米的部分从可动刻度上读得示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm。
例1 完成下列读数
(1)电流表量程一般有两种—— 0～0.6 A,0～3 A；电压表量程一般有两种—— 0～3 V,0～15 V。如图所示：
①接0～3 V量程时读数为1.88 V。
②接0～15 V量程时读数为9.4 V。
③接0～3 A量程时读数为0.82 A。
④接0～0.6 A量程时读数为0.16 A。
(2)①某同学用游标卡尺的深度尺测得一玻璃杯的内高，如图甲所示，则其内高为10.02 cm；
②该同学用螺旋测微器测得其玻璃厚度如图乙所示，则厚度为2.760 mm；
③该同学用螺旋测微器又测得一小球直径如图丙所示，正确读数后得小球直径为1.732 mm，则a＝20，b＝0。
(3)某同学用刻度尺测量金属丝的长度l，其示数如图甲，则金属丝的长度l＝40.29 cm。
[解析] (1)①刻度盘上每一小格为0.1 V，读数为1.88 V。
②刻度盘上每一小格为0.5 V，读数为9.4 V。
③刻度盘上每一小格为0.1 A，读数为0.82 A。
④刻度盘上每一小格为0.02 A，读数为0.16 A。
(2)①测玻璃杯的内高用游标卡尺的深度尺，由图甲知，游标尺有10个刻度线，其精确度为0.1 mm，则玻璃杯的内高为10 cm＋2×0.1 mm＝10.02 cm。
②由图乙知，玻璃杯的厚度为2.5 mm＋26.0×0.01 mm＝2.760 mm。
③螺旋测微器读数时，在固定刻度处读出整毫米数或半毫米数，由于小球直径为1.732 mm，固定刻度读数为1.5 mm，可动刻度读数为(1.732 mm－1.5 mm)/0.01 mm＝23.2，故a＝20，b＝0。
(3)由图甲知，刻度尺的分度值为0.1 cm，读数时要估计一位，金属丝的长度l＝40.29 cm。
名师点拨 电流表和电压表的读数原则
(1)若刻度盘上每一小格为：1,0.1,0.01…时，需估读到最小刻度值的下一位。
(2)若刻度盘上每一小格为：0.2,0.02,0.5,0.05…时，只需估读到最小刻度值的位数。
〔变式训练1〕(2021·山东临沂蒙阴实验中学月考)新式游标卡尺的刻度线看起来“稀疏”，使读数更加清晰明了，便于使用者正确读取数据。通常游标卡尺有10分度、20分度和50分度三种规格；新式游标卡尺也有相应的三种，但刻度却是：19 mm等分成10份，39 mm等分成20分，99 mm等分成50份。对于一个“39 mm等分成20份”的新式游标卡尺， 它的分度值是0.05 mm。用它测量某物体的厚度，示数如图所示，正确的读数是3.030 cm。
[解析] 本题考查游标卡尺的读数。游标卡尺上20格对应的长度为39 mm，即每格长为1.95 mm，游标卡尺上每格比主尺上每两格小Δx＝0.05 mm，故分度值为0.05 mm；这种游标卡尺的读数方法为主尺读数＋游标对准刻度×Δx，即30 mm＋6×0.05 mm＝30.30 mm＝3.030 cm。
考点二 测量电路与控制电路的选择
1．电压表和电流表的内、外接法
(1)两种接法比较
(2)两种电路的选择
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比值法：当eq \f(Rx,RA)当eq \f(Rx,RA)>eq \f(RV,Rx)时，用电流表内接法。
③实验试探法：按如图所示接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，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，则可采用电流表外接法；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，则可采用电流表内接法。
2．滑动变阻器的两种接法
例2 用内阻为3 000 Ω的电压表和内阻为10 Ω的电流表测电阻，在下图甲、乙两种情况下，电压表的示数都是60 V，电流表的示数都是0.2 A，则R1的测量值为300 Ω，真实值是290 Ω，R2的测量值为300 Ω，真实值是333.3 Ω。
[解析] 题图甲：电阻R1的测量值R1测＝eq \f(U,I)＝300 Ω，真实值R1真＝R1测－RA＝290 Ω；题图乙：电阻R2的测量值R2测＝eq \f(U,I)＝300 Ω，真实值R2真＝eq \f(U,I－\f(U,RV))≈333.3 Ω。
考点三 实验器材的选取与实物图连接
1．实验器材的选取
以“安全性”“精确性”“方便性”为前提，综合考虑。选择电学实验仪器主要是选择电表、滑动变阻器、电源等器件。
(1)选择电表以不使电表受损和尽量减少误差为原则，即加在电表上的最大电压或电流不得超过其最大量程，实验过程中指针可移动范围最好大于量程的eq \f(1,3)。
(2)选择滑动变阻器要考虑它的额定电流，然后对采用分压法的滑动变阻器选总阻值较小的，对采用限流法的滑动变阻器的总阻值选比电路中的电阻稍大些为好。对于滑动头稍有移动，使电流、电压有很大变化的，不宜采用。
(3)对器材选择的一般步骤是：①找出唯一性的器材；②草画电路图(暂不把电表接入)；③估算电流最大值和最小值；④考虑电表是否安全(该用分压法还是限流法)，以及能否使电表达到满偏的eq \f(1,3)以上。
2．实物图连接的一般思路
(1)先画电路图，后连实物图。在电路图上标明电源的正、负极，电流表和电压表的正、负接线柱等。(按实物的布局设计线路图，再根据线路图连接实物图)
(2)先串后并，注意正负。连电路实物图时，应选择一条包含电路元件最多的通路，例如：从电源的正极出发，沿着电流的方向依次把开关、用电器、电流表(先接正接线柱，后接负接线柱)、变阻器等连接起来，一直连到电源负极，然后再把其余的电路元件和电压表并联在电路的某两点之间。
(3)注意量程，接线到柱。连接多量程电流表、电压表时，应注意选择适当的接线柱(即选取合适的量程)，所有导线的连接点都应画在用电器的接线柱上或电源的正、负极上，不应在无接线柱的地方把几条导线相接。
(4)避免交叉，检查无误。所画导线不应交叉，以使连接情况清晰易辨。画好电路实物图后，应对照电路图再检查一遍，以便减小错误。
例3 某同学利用图(a)所示电路测量量程为 2.5 V 的电压表的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱R(最大阻值99 999.9 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5 kΩ)，直流电源E(电动势3 V)，开关1个，导线若干。
实验步骤如下：
①按电路原理图(a)连接线路；
图(a)
②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图(a)中最左端所对应的位置，闭合开关S；
③调节滑动变阻器，使电压表满偏；
④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00 V，记下电阻箱的阻值。
回答下列问题：
(1)实验中应选择滑动变阻器R1(填“R1”或“R2”)。
(2)根据图(a)所示电路将图(b)中实物图连线。
图(b)
[答案]
(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0 Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为2 520 Ω(结果保留到个位)。
(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为D(填正确答案标号)。
A．100 μA B．250 μA
C．500 μA D．1 mA
【解析】(1)滑动变阻器R1的阻值较小，在分压电路中便于调节，故实验中应选择滑动变阻器R1。
(2)实物图连线如图所示。
(3)电阻箱阻值为0时，电压表满偏电压Ug＝2.5 V，电阻箱阻值R＝630.0 Ω时，电压表的示数UV＝2.00 V，此时电阻箱两端的电压UR＝Ug－UV＝0.5 V，根据串联电路电压与电阻成正比可得eq \f(UV,UR)＝eq \f(Rg,R)，
故Rg＝eq \f(UV,UR)R＝eq \f(2.00,0.5)×630.0 Ω＝2 520 Ω。
(4)电压表的满偏电流为Ig，则IgRg＝Ug，
故Ig＝eq \f(Ug,Rg)＝eq \f(2.5,2 520)A≈1 mA，选项D正确。
2年高考·1年模拟
2 NIAN GAO KAO 1 NIAN MO NI
1．(2020·福建泉州期中)在测量金属丝电阻值的实验中，部分仪器显示如图所示。电流表读数为0.40 A，电压表读数为2.20 V，螺旋测微器的读数为2.430 mm。
[解析] 由题图所示电流表可知，电流表量程为0～0.6 A，其分度值为0.02 A，示数为0.40 A；由题图所示电压表可知，电压表量程为0～3 V，其分度值为0.1 V，示数为2.20 V；由题图所示螺旋测微器可知，固定刻度示数为2 mm，可动刻度示数为43.0×0.01 mm＝0.430 mm，螺旋测微器的读数为2 mm＋0.430 mm＝2.430 mm。
2．(2020·安徽六安月考)某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10 kΩ)，除了Rx、开关S、导线外，还有下列器材供选用：
A．电压表(量程0～1 V，内阻约10 kΩ)
B．电压表(量程0～10 V，内阻约100 kΩ)
C．电流表(量程0～1 mA，内阻约30 Ω)
D．电流表(量程0～0.6 A，内阻约0.05 Ω)
E．电源(电动势1.5 V，额定电流0.5 A，内阻不计)
F．电源(电动势12 V，额定电流2 A，内阻不计)
G．滑动变阻器R0(阻值范围0～10 Ω，额定电流2 A)
(1)为使测量尽量准确，电压表选用B，电流表选用C，电源选用F。(均填器材的字母代号)
(2)在虚线框内画出测量Rx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，待测电阻测量值会大于其真实值(填“大于”“小于”或“等于”)，原因是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Rx的最大电流为0.15 mA，电流表选用C还达不到半偏，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1 mA，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，若采用限流接法接入电路起不到多大的限流作用，所以滑动变阻器应采用分压接法，实验电路图如图所示。
(3)因为电流表采用内接法，电压表测出的电压为Rx与电流表串联后两端电压，U测>U实，而R＝eq \f(U,I)，所以R测>R实。
3．(2010·河北模拟)实验台上备有下列器材：
A．电流表(量程500 μA，内阻约为300 Ω)；
B．电流表(量程100 μA，内阻约为1 kΩ)；
C．电压表(量程15 V，内阻约100 kΩ)；
D．电压表(量程6 V，内阻约6 kΩ)；
E．直流电源(15 V，允许最大电流1 A)；
F．滑动变阻器(最大阻值100 Ω，额定功率1 kW)
G．开关和导线若干。
某同学用供选器材设计了测一个阻值约30 kΩ电阻的实验，电路如图所示(电路还没有完全接好)。
(1)实验中所用的电流表应选A，电压表应选C。(填器材前的字母)
(2)请用笔画线代替导线将尚未连接好的电压表连入电路中。
[答案]
(3)开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于b(填“a”或“b”)处。
(4)正确连接电路后，无论如何调节滑动变阻器的滑片，电压表和电流表示数均不能取到较小值，其原因可能是导线④(填图中导线代号)没有连接好。
[解析] (1)待测电阻Rx的阻值约为30 kΩ，直流电源电动势为15 V，经粗略计算电路中的最大电流约为Imax＝eq \f(E,R)＝500 μA，所以电流表选择A；由于电压表D的量程不足，所以电压表选择C。
(2)在题图所示电路中，电流表内阻为300 Ω，电压表内阻为100 kΩ，由串、并联电路规律得，电流表的分压作用小于电压表的分流作用，故电流表应采用内接法，实物连线如图所示。
(3)实验前，分压电路的电压应该是0，故滑动变阻器的滑片P应置于b端。
(4)实验中无论如何调节滑动变阻器的滑片，电压表和电流表示数均不能取到较小值，是由于滑动变阻器接成限流式，因此是导线④没有连接好。
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
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＝eq \f(U测,I测)＝Rx＋RA>Rx
测量值大于真实值
R测＝eq \f(U测,I测)＝eq \f(RxRV,Rx＋RV)测量值小于真实值
适用条件
RA≪Rx
RV≫Rx
口诀
大内偏大(大电阻用内接法测量，测量值偏大)
小外偏小(小电阻用外接法测量，测量值偏小)
限流法
分压法
闭合开关前要使滑动变阻器的电阻处于最大值，对应上图中应是滑动头移至最下端
闭合开关前要使用电器两端的电压最小，对应上图中滑动变阻器的滑动头应移到最左端
实物图中只用到上下两个接线柱
实物图中用到上面一个下面两个接线柱
用电器Rx的电压调节范围
eq \f(ERx,R＋Rx＋r)～eq \f(ERx,Rx＋r)
用电器Rx的电压调节范围
0～eq \f(ERxR,RxR＋rRx＋rR)
滑动变阻器的电阻与用电器的电阻差不多大时电压调节作用最理想
滑动变阻器的电阻越小调节用电器电压的作用越好
说明：有下列几种情况的一定要用分压法：
(1)被调节的用电器的电压或电流一定要从0开始连续调节或要求测量数据尽量多
(2)采用限流电路时，电路中的最小电流仍超过电表量程或超过元件允许的最大电流时
(3)在给予的滑动变阻器的电阻最大值远小于用电器的电阻时
SHI YAN ZHI SHI ZI ZHU HUI GU
知识点1 游标卡尺的构造、原理及读数
1．构造
(如图)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份刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等份刻度少1 mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等份刻度有10个的、20个的、50个的，见下表：
3．读数
若用L0表示由主尺上读出的整毫米数，x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，则其读数为L＝L0＋kx，其中k为精确度。
知识点2 螺旋测微器的构造、原理及读数
1．螺旋测微器的构造
如下图所示是常用的螺旋测微器。它的测砧A和固定刻度S固定在尺架F上。旋钮K、微调旋钮K′和可动刻度H、测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在S上。
2．螺旋测微器的原理
测微螺杆P与固定刻度S之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮K每旋转一周，P前进或后退0.5 mm，而可动刻度H上的刻度为50等份，每转动一小格，P前进或后退0.01 mm。即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。
3．读数
测量时被测物体长度的整数毫米数或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)。
核心考点·重点突破
HE XIN KAO DIAN ZHONG DIAN TU PO
考点一 测量仪器、仪表的读数
1．游标卡尺读数注意事项
(1)看清精确度
①例如(如图所示)
易错成11 mm＋5×0.1 mm＝11.50 mm
正确的应为11.5 mm，游标卡尺不需要估读，后面不能随意加零或去零；
②例如(如图所示)
易错成10 mm＋14×0.05 mm＝10.7 mm
正确的应为10.70 mm。
(2)主尺上的单位为厘米
主尺上标识的1、2、3等数字通常是指厘米，读数时应将毫米和厘米分清，游标卡尺主尺上的最小刻度是1 mm。
例如(如图所示)
易错成5 mm＋2×0.05 mm＝5.10 mm
正确的应为50 mm＋2×0.05 mm＝50.10 mm。
(3)区分零刻度与游标尺最前端
例如(如图所示)
易错成13 mm＋10×0.05 mm＝13.50 mm
正确读数为14 mm＋10×0.05 mm＝14.50 mm。
2．螺旋测微器的读数需要估读
最后一位数字为估读数字，读数和记数时估读位为有效数字的最后一位。
例如(如图所示)
固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米的部分从可动刻度上读得示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm。
例1 完成下列读数
(1)电流表量程一般有两种—— 0～0.6 A,0～3 A；电压表量程一般有两种—— 0～3 V,0～15 V。如图所示：
①接0～3 V量程时读数为1.88 V。
②接0～15 V量程时读数为9.4 V。
③接0～3 A量程时读数为0.82 A。
④接0～0.6 A量程时读数为0.16 A。
(2)①某同学用游标卡尺的深度尺测得一玻璃杯的内高，如图甲所示，则其内高为10.02 cm；
②该同学用螺旋测微器测得其玻璃厚度如图乙所示，则厚度为2.760 mm；
③该同学用螺旋测微器又测得一小球直径如图丙所示，正确读数后得小球直径为1.732 mm，则a＝20，b＝0。
(3)某同学用刻度尺测量金属丝的长度l，其示数如图甲，则金属丝的长度l＝40.29 cm。
[解析] (1)①刻度盘上每一小格为0.1 V，读数为1.88 V。
②刻度盘上每一小格为0.5 V，读数为9.4 V。
③刻度盘上每一小格为0.1 A，读数为0.82 A。
④刻度盘上每一小格为0.02 A，读数为0.16 A。
(2)①测玻璃杯的内高用游标卡尺的深度尺，由图甲知，游标尺有10个刻度线，其精确度为0.1 mm，则玻璃杯的内高为10 cm＋2×0.1 mm＝10.02 cm。
②由图乙知，玻璃杯的厚度为2.5 mm＋26.0×0.01 mm＝2.760 mm。
③螺旋测微器读数时，在固定刻度处读出整毫米数或半毫米数，由于小球直径为1.732 mm，固定刻度读数为1.5 mm，可动刻度读数为(1.732 mm－1.5 mm)/0.01 mm＝23.2，故a＝20，b＝0。
(3)由图甲知，刻度尺的分度值为0.1 cm，读数时要估计一位，金属丝的长度l＝40.29 cm。
名师点拨 电流表和电压表的读数原则
(1)若刻度盘上每一小格为：1,0.1,0.01…时，需估读到最小刻度值的下一位。
(2)若刻度盘上每一小格为：0.2,0.02,0.5,0.05…时，只需估读到最小刻度值的位数。
〔变式训练1〕(2021·山东临沂蒙阴实验中学月考)新式游标卡尺的刻度线看起来“稀疏”，使读数更加清晰明了，便于使用者正确读取数据。通常游标卡尺有10分度、20分度和50分度三种规格；新式游标卡尺也有相应的三种，但刻度却是：19 mm等分成10份，39 mm等分成20分，99 mm等分成50份。对于一个“39 mm等分成20份”的新式游标卡尺， 它的分度值是0.05 mm。用它测量某物体的厚度，示数如图所示，正确的读数是3.030 cm。
[解析] 本题考查游标卡尺的读数。游标卡尺上20格对应的长度为39 mm，即每格长为1.95 mm，游标卡尺上每格比主尺上每两格小Δx＝0.05 mm，故分度值为0.05 mm；这种游标卡尺的读数方法为主尺读数＋游标对准刻度×Δx，即30 mm＋6×0.05 mm＝30.30 mm＝3.030 cm。
考点二 测量电路与控制电路的选择
1．电压表和电流表的内、外接法
(1)两种接法比较
(2)两种电路的选择
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比值法：当eq \f(Rx,RA)
③实验试探法：按如图所示接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，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，则可采用电流表外接法；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，则可采用电流表内接法。
2．滑动变阻器的两种接法
例2 用内阻为3 000 Ω的电压表和内阻为10 Ω的电流表测电阻，在下图甲、乙两种情况下，电压表的示数都是60 V，电流表的示数都是0.2 A，则R1的测量值为300 Ω，真实值是290 Ω，R2的测量值为300 Ω，真实值是333.3 Ω。
[解析] 题图甲：电阻R1的测量值R1测＝eq \f(U,I)＝300 Ω，真实值R1真＝R1测－RA＝290 Ω；题图乙：电阻R2的测量值R2测＝eq \f(U,I)＝300 Ω，真实值R2真＝eq \f(U,I－\f(U,RV))≈333.3 Ω。
考点三 实验器材的选取与实物图连接
1．实验器材的选取
以“安全性”“精确性”“方便性”为前提，综合考虑。选择电学实验仪器主要是选择电表、滑动变阻器、电源等器件。
(1)选择电表以不使电表受损和尽量减少误差为原则，即加在电表上的最大电压或电流不得超过其最大量程，实验过程中指针可移动范围最好大于量程的eq \f(1,3)。
(2)选择滑动变阻器要考虑它的额定电流，然后对采用分压法的滑动变阻器选总阻值较小的，对采用限流法的滑动变阻器的总阻值选比电路中的电阻稍大些为好。对于滑动头稍有移动，使电流、电压有很大变化的，不宜采用。
(3)对器材选择的一般步骤是：①找出唯一性的器材；②草画电路图(暂不把电表接入)；③估算电流最大值和最小值；④考虑电表是否安全(该用分压法还是限流法)，以及能否使电表达到满偏的eq \f(1,3)以上。
2．实物图连接的一般思路
(1)先画电路图，后连实物图。在电路图上标明电源的正、负极，电流表和电压表的正、负接线柱等。(按实物的布局设计线路图，再根据线路图连接实物图)
(2)先串后并，注意正负。连电路实物图时，应选择一条包含电路元件最多的通路，例如：从电源的正极出发，沿着电流的方向依次把开关、用电器、电流表(先接正接线柱，后接负接线柱)、变阻器等连接起来，一直连到电源负极，然后再把其余的电路元件和电压表并联在电路的某两点之间。
(3)注意量程，接线到柱。连接多量程电流表、电压表时，应注意选择适当的接线柱(即选取合适的量程)，所有导线的连接点都应画在用电器的接线柱上或电源的正、负极上，不应在无接线柱的地方把几条导线相接。
(4)避免交叉，检查无误。所画导线不应交叉，以使连接情况清晰易辨。画好电路实物图后，应对照电路图再检查一遍，以便减小错误。
例3 某同学利用图(a)所示电路测量量程为 2.5 V 的电压表的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱R(最大阻值99 999.9 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5 kΩ)，直流电源E(电动势3 V)，开关1个，导线若干。
实验步骤如下：
①按电路原理图(a)连接线路；
图(a)
②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图(a)中最左端所对应的位置，闭合开关S；
③调节滑动变阻器，使电压表满偏；
④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00 V，记下电阻箱的阻值。
回答下列问题：
(1)实验中应选择滑动变阻器R1(填“R1”或“R2”)。
(2)根据图(a)所示电路将图(b)中实物图连线。
图(b)
[答案]
(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0 Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为2 520 Ω(结果保留到个位)。
(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为D(填正确答案标号)。
A．100 μA B．250 μA
C．500 μA D．1 mA
【解析】(1)滑动变阻器R1的阻值较小，在分压电路中便于调节，故实验中应选择滑动变阻器R1。
(2)实物图连线如图所示。
(3)电阻箱阻值为0时，电压表满偏电压Ug＝2.5 V，电阻箱阻值R＝630.0 Ω时，电压表的示数UV＝2.00 V，此时电阻箱两端的电压UR＝Ug－UV＝0.5 V，根据串联电路电压与电阻成正比可得eq \f(UV,UR)＝eq \f(Rg,R)，
故Rg＝eq \f(UV,UR)R＝eq \f(2.00,0.5)×630.0 Ω＝2 520 Ω。
(4)电压表的满偏电流为Ig，则IgRg＝Ug，
故Ig＝eq \f(Ug,Rg)＝eq \f(2.5,2 520)A≈1 mA，选项D正确。
2年高考·1年模拟
2 NIAN GAO KAO 1 NIAN MO NI
1．(2020·福建泉州期中)在测量金属丝电阻值的实验中，部分仪器显示如图所示。电流表读数为0.40 A，电压表读数为2.20 V，螺旋测微器的读数为2.430 mm。
[解析] 由题图所示电流表可知，电流表量程为0～0.6 A，其分度值为0.02 A，示数为0.40 A；由题图所示电压表可知，电压表量程为0～3 V，其分度值为0.1 V，示数为2.20 V；由题图所示螺旋测微器可知，固定刻度示数为2 mm，可动刻度示数为43.0×0.01 mm＝0.430 mm，螺旋测微器的读数为2 mm＋0.430 mm＝2.430 mm。
2．(2020·安徽六安月考)某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10 kΩ)，除了Rx、开关S、导线外，还有下列器材供选用：
A．电压表(量程0～1 V，内阻约10 kΩ)
B．电压表(量程0～10 V，内阻约100 kΩ)
C．电流表(量程0～1 mA，内阻约30 Ω)
D．电流表(量程0～0.6 A，内阻约0.05 Ω)
E．电源(电动势1.5 V，额定电流0.5 A，内阻不计)
F．电源(电动势12 V，额定电流2 A，内阻不计)
G．滑动变阻器R0(阻值范围0～10 Ω，额定电流2 A)
(1)为使测量尽量准确，电压表选用B，电流表选用C，电源选用F。(均填器材的字母代号)
(2)在虚线框内画出测量Rx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，待测电阻测量值会大于其真实值(填“大于”“小于”或“等于”)，原因是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Rx的最大电流为0.15 mA，电流表选用C还达不到半偏，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1 mA，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，若采用限流接法接入电路起不到多大的限流作用，所以滑动变阻器应采用分压接法，实验电路图如图所示。
(3)因为电流表采用内接法，电压表测出的电压为Rx与电流表串联后两端电压，U测>U实，而R＝eq \f(U,I)，所以R测>R实。
3．(2010·河北模拟)实验台上备有下列器材：
A．电流表(量程500 μA，内阻约为300 Ω)；
B．电流表(量程100 μA，内阻约为1 kΩ)；
C．电压表(量程15 V，内阻约100 kΩ)；
D．电压表(量程6 V，内阻约6 kΩ)；
E．直流电源(15 V，允许最大电流1 A)；
F．滑动变阻器(最大阻值100 Ω，额定功率1 kW)
G．开关和导线若干。
某同学用供选器材设计了测一个阻值约30 kΩ电阻的实验，电路如图所示(电路还没有完全接好)。
(1)实验中所用的电流表应选A，电压表应选C。(填器材前的字母)
(2)请用笔画线代替导线将尚未连接好的电压表连入电路中。
[答案]
(3)开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于b(填“a”或“b”)处。
(4)正确连接电路后，无论如何调节滑动变阻器的滑片，电压表和电流表示数均不能取到较小值，其原因可能是导线④(填图中导线代号)没有连接好。
[解析] (1)待测电阻Rx的阻值约为30 kΩ，直流电源电动势为15 V，经粗略计算电路中的最大电流约为Imax＝eq \f(E,R)＝500 μA，所以电流表选择A；由于电压表D的量程不足，所以电压表选择C。
(2)在题图所示电路中，电流表内阻为300 Ω，电压表内阻为100 kΩ，由串、并联电路规律得，电流表的分压作用小于电压表的分流作用，故电流表应采用内接法，实物连线如图所示。
(3)实验前，分压电路的电压应该是0，故滑动变阻器的滑片P应置于b端。
(4)实验中无论如何调节滑动变阻器的滑片，电压表和电流表示数均不能取到较小值，是由于滑动变阻器接成限流式，因此是导线④没有连接好。
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
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＝eq \f(U测,I测)＝Rx＋RA>Rx
测量值大于真实值
R测＝eq \f(U测,I测)＝eq \f(RxRV,Rx＋RV)
适用条件
RA≪Rx
RV≫Rx
口诀
大内偏大(大电阻用内接法测量，测量值偏大)
小外偏小(小电阻用外接法测量，测量值偏小)
限流法
分压法
闭合开关前要使滑动变阻器的电阻处于最大值，对应上图中应是滑动头移至最下端
闭合开关前要使用电器两端的电压最小，对应上图中滑动变阻器的滑动头应移到最左端
实物图中只用到上下两个接线柱
实物图中用到上面一个下面两个接线柱
用电器Rx的电压调节范围
eq \f(ERx,R＋Rx＋r)～eq \f(ERx,Rx＋r)
用电器Rx的电压调节范围
0～eq \f(ERxR,RxR＋rRx＋rR)
滑动变阻器的电阻与用电器的电阻差不多大时电压调节作用最理想
滑动变阻器的电阻越小调节用电器电压的作用越好
说明：有下列几种情况的一定要用分压法：
(1)被调节的用电器的电压或电流一定要从0开始连续调节或要求测量数据尽量多
(2)采用限流电路时，电路中的最小电流仍超过电表量程或超过元件允许的最大电流时
(3)在给予的滑动变阻器的电阻最大值远小于用电器的电阻时
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