2025高考物理一轮总复习第10章恒定电流专题强化12电学实验基础提能训练

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[解析] 根据20分度游标卡尺读数规则，可读出导体棒长度为L＝25 mm＋10×0.05 mm＝25.50 mm＝2.550 cm，根据螺旋测微器读数规则，可得出该金属丝的直径为d＝d2－d1＝(2.5 mm＋36.0×0.01 mm)＋(46.0×0.01 mm)＝2.400 mm。
2．有一种新式游标卡尺，它的刻度与传统的游标卡尺明显不同。新式游标卡尺的刻线看起来很“稀疏”，使得读数显得清晰明了，便于使用者正确读取数据。传统游标卡尺的刻度有10分度、20分度、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份，99 mm等分成50份，以“39 mm等分成20份”的新式游标卡尺为例，如图所示。
(1)它的精确度是 0.05 mm。
(2)用它测量某物体的厚度，示数如图所示，正确的读数是 3.130 cm。
[解析] (1)39 mm等分成20份的新式游标卡尺，其每一小格的长度为1.95 mm，故精确度为2.00 mm－1.95 mm＝0.05 mm。
(2)主尺示数为31 mm，游标尺示数为6×0.05 mm＝0.30 mm，故物体的厚度为31 mm＋0.30 mm＝31.30 mm＝3.130 cm。
3．(2024·江西景德镇高三月考)某实验小组要测量一根镍铬合金丝通过额定电流(0.4 A)时的电阻。把合金丝绕成螺线圈固定在接线板上，提供的实验器材如图乙所示：直流电源、电流表、电压表、滑动变阻器(最大阻值50 Ω)、开关和导线若干。
(1)采用如图甲所示的电路测电阻时，电压表一端接线固定，另一端接线接a点，调节滑动变阻器，使得电流表示数为0.40 A，此时电压表示数为10.0 V，保持滑动变阻器滑片位置不变，电压表另一端接b点时，发现电流表示数几乎不变，电压表示数变为10.5 V。那么本实验中电压表另一端接线接 a 点时，得到的结果更接近合金丝电阻的真实值，此时电阻的测量值为 25.0 Ω。(计算结果保留三位有效数字)
(2)实验之前滑动变阻器滑片的位置如图乙所示，根据第(1)问的解答，为保证实验的安全性，请你用笔画线代替导线把乙图的电路连接完整。
[答案] (2)见解析图
[解析] (1)电压表一端接线固定，另一端接线接a点换为接b点时，电流表示数几乎不变，但电压表示数变化较大，说明电流表内阻对实验影响较大，电压表内阻对实验几乎没有影响，所以应该采用电流表外接法，即电压表另一端接线接a点时，得到的结果更接近合金丝电阻的真实值。此时电阻的测量值Rx＝eq \f(Ua,Ia)＝25.0 Ω。
(2)为了保证实验的安全性，开关闭合前滑动变阻器接入电路的阻值应该调到最大，所以滑动变阻器下方接线柱接右下方；由于电压表的示数能够达到10.0 V，所以电源电动势应该选12 V的，电压表量程选15 V，如图所示。
4．(2020·全国卷Ⅰ，22)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx，所用电压表的内阻为1 kΩ，电流表内阻为0.5 Ω。该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图(a)所示电路的O、P两点之间，另一种是跨接在O、Q两点之间。测量得到如图(b)所示的两条U－I图线，其中U与I分别为电压表和电流表的示数。
回答下列问题：
(1)图(b)中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在 O、P (填“O、P”或“O、Q”)两点的方案测量得到的。
(2)根据所用实验器材和图(b)可判断，由图线 Ⅰ (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为 50.5 Ω(保留1位小数)。
(3)考虑到实验中电表内阻的影响，需对(2)中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为 50.0 Ω(保留1位小数)。
[解析] (1)若通过Rx的电流相等，由题图(b)知图线Ⅰ对应的电压值较大，由R＝eq \f(U,I)可知图线Ⅰ所测电阻较大，图线Ⅱ所测电阻较小，则图线Ⅱ是采用电压表跨接在O、P两点的方案测量得到的。
(2)由题图(b)可得图线Ⅰ测得电阻阻值RⅠ＝eq \f(3.00－1.00,59.6－20.0×10－3) Ω≈50.5 Ω，图线Ⅱ测得电阻阻值RⅡ＝eq \f(3.00－0.95,63.6－21.0×10－3) Ω≈48.1 Ω，待测电阻阻值约为50 Ω，eq \f(RV,Rx)＝eq \f(1 000 Ω,50 Ω)＝20，eq \f(Rx,RA)＝eq \f(50 Ω,0.5 Ω)＝100，因eq \f(RV,Rx)(3)电压表跨接在O、Q之间，测得的阻值为电阻与电流表内阻之和，则R＝RⅠ－RA＝(50.5－0.5)Ω＝50.0 Ω。
5．(2024·四川绵阳月考)为测量某微安表G(量程200 μA，内阻大约2 200 Ω)的内阻，有以下器材可供选择：
A．电压表(0～3 V)；
B．电压表(0～15 V)；
C．滑动变阻器(0～10 Ω)；
D．滑动变阻器(0～1 kΩ)；
E．电源E(电动势约为6 V)；
F．电阻箱R2(最大阻值为9 999 Ω)；
开关S一个，导线若干。
(1)按图甲所示的电路图将图乙中的实物连线。
(2)实验过程：闭合开关S，先调节R使电压表读数为U，再调节电阻箱(此时电压表读数几乎不变)，使微安表指针满偏，记下此时电阻箱阻值R1＝8 056 Ω；然后再调节R，使电压表读数为eq \f(2,3)U，再调节电阻箱(此时电压表读数几乎不变)，使微安表指针满偏，记下此时电阻箱阻值为R2(如图丙所示)。
电压表应选 A ，滑动变阻器应选 C 。(填字母代号)
电阻箱的读数R2＝ 4 653 Ω，待测微安表的内阻Rg＝ 2 153 Ω。
[答案] (1)见解析图
[解析] (1)根据题图甲，实物连线如图所示。
(2)因为电源电动势约为6 V，B电压表量程太大，故电压表选A，但操作时，需注意不能超过A电压表的量程，要使调节电阻箱时电压表读数几乎不变，微安表内阻应远大于滑动变阻器的阻值，故滑动变阻器选C；由题图丙可知，电阻箱的读数R2＝4 653 Ω；
由题意有(Rg＋R1)Ig＝U，(Rg＋R2)Ig＝eq \f(2,3)U，联立解得，待测微安表的内阻Rg＝2 153 Ω。
6．某待测电阻Rx的阻值约为60 Ω，现要精确测量其电阻，实验室提供以下器材：
A．电源E(电动势约为4.5 V，内阻很小)
B．电压表V1(量程0～3 V，内阻约为5 kΩ)
C．电压表V2(量程0～15 V，内阻约为15 kΩ)
D．电流表A(量程0～0.6 A，内阻约为1 Ω)
E．滑动变阻器R(最大阻值10 Ω，额定电流2 A)
F．定值电阻R1＝1 Ω
G．定值电阻R2＝6 Ω
H．开关S及导线若干
为了精确测量该待测电阻的阻值，要求电表读数不少于量程的eq \f(1,3)。
(1)在可供选择的器材中，电压表应选 B (填序号)，定值电阻应选 G (填序号)。
(2)请在虚线框中将实验电路图补充完整。
(3)若在某次实验中，电压表的读数为U，电流表的读数为I，则该待测电阻的表达式为Rx＝ eq \f(UR2,IR2－U) (用题中所给字母表示)。
[答案] (2)见解析图
[解析] (1)电动势E＝4.5 V，电压表V2量程过大，偏转角度过小，故电压表选V1；若直接测通过待测电阻的电流，则电流表偏转角度较小，故应给待测电阻并联一电阻，并联R2可让电流表有较合适的偏转。
(2)由题知eq \f(RV1,Rx)>eq \f(Rx,RA)，故采用电流表外接法，电路图如图所示。
(3)由闭合电路的欧姆定律得Rx＝eq \f(U,I－\f(U,R2))＝eq \f(UR2,IR2－U)。