專題強化十六電學(xué)實驗基礎(chǔ)

【目標(biāo)要求】1.會分析電學(xué)實驗的誤差，學(xué)會通過改進(jìn)電路減少系統(tǒng)誤差.2.掌握常用儀器的讀

數(shù).3.理解電表改裝的原理.4.會連接實驗器材.

題型一電學(xué)實驗誤差分析

1.系統(tǒng)誤差

(1)伏安法測電阻誤差來源：通過電阻的電流不準(zhǔn)確，電阻兩端的電壓不準(zhǔn)確.

(2)測電源電動勢和內(nèi)阻誤差來源：路端電壓測量不準(zhǔn)確、干路電流測量不準(zhǔn)確.

(3)減小系統(tǒng)誤差

①題目中給出的電阻阻值大約值，選用合適的實驗器材，采用誤差小的實驗方案(如電流表的

內(nèi)、外接法).

②消除系統(tǒng)誤差

題目給定的條件充分(電阻阻值已知)，合理設(shè)計電路可消除系統(tǒng)誤差.

2.偶然誤差

(1)電壓表、電流表、多用電表、毫米刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器等讀數(shù)誤差；

(2)描點、計算等對數(shù)據(jù)處理造成的誤差.

(3)通過多次測量取平均值或圖象法可以減小偶然誤差.

【例1】在伏安法測電阻的實驗中，待測電阻&的阻值約為200Q,電壓表V的內(nèi)阻約為2kd

電流表A的內(nèi)阻約為10Q,測量電路中電流表的連接方式如圖1甲或乙所示，結(jié)果由公式

&=號計算得出，式中U與一分別為電壓表和電流表的示數(shù).若將圖甲和圖乙中電路測得的

電阻值分別記為和&2,則(選填“RM”或“&2”)更接近待測電阻的真實值，且

測量值Rxl(選填“大于”“等于”或“小于”)真實值，測量值&2(選填

“大于”“等于”或“小于”)真實值.

甲乙

圖1

答案RM大于小于

解析整=啜臀=1°，筆稱=20，故等＜2，應(yīng)該采用電流表內(nèi)接法，即題圖甲接

KxZUU12KA1U12KxKA

法.由“大內(nèi)偏大，小外偏小”的結(jié)論可知，電流表內(nèi)接時測量值RX1大于真實值，外接時

測量值以2小于真實值.

【例2】某同學(xué)用伏安法測一個阻值約為10。的電阻，所選器材為電壓表V（量程為3V,內(nèi)

阻約為1k。）、電流表A（量程為300mA,內(nèi)阻為1。），該同學(xué)應(yīng)選用電流表的（填

“內(nèi)接法”或“外接法”）.

答案內(nèi)接法

解析在用伏安法測電阻時，若無法確定電流表和電壓表的內(nèi)阻對測量結(jié)果的影響，一般小

電阻用電流表外接法，大電阻用電流表內(nèi)接法，以減小系統(tǒng)誤差，但對于已知電表內(nèi)阻的情

況，可以在計算過程中直接排除電表內(nèi)阻的影響.本題中選用內(nèi)接法時，所得電壓與電流的

比值為待測電阻與電流表的內(nèi)阻之和，通過計算可以得到待測電阻的真實值，不存在系統(tǒng)誤

差，即R=彳-RA.

跟進(jìn)訓(xùn)練

1.用內(nèi)阻為3000。的電壓表和內(nèi)阻為10。的電流表測電阻，在圖2甲、乙兩種情況下，電壓表

的示數(shù)都是60V,電流表的示數(shù)都是0.2A,則凡的測量值為Q,真實值是dR?

的測量值為真實值是Q.

答案300290300333.3

解析題圖甲：電阻R的測量值Ri，w=，=300Q,真實值以其=品洲-RA=290O;題圖乙:

電阻&的測量值&網(wǎng)=4=300Q,真實值7?2*=—^7=333.3Q.

/一屆

題型二常用儀器的讀數(shù)

一、螺旋測微器

1.構(gòu)造：如圖3所示，B為固定刻度，E為可動刻度.

圖3

2.原理：測微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5mm,即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周，F(xiàn)

前進(jìn)或后退始mm,而可動刻度E上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動一小格，F(xiàn)前進(jìn)或后退典mm,即

螺旋測微器的精確度為蛔mm.讀數(shù)時估讀到毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺.

3.讀數(shù)：測量值（mm）=固定刻度數(shù)（mm）（注意半毫米刻度線是否露出）+可動刻度數(shù)（估讀一

位）X001（mm）.

如圖4所示，固定刻度示數(shù)為2.0mm,半毫米刻度線未露出，而從可動刻度上讀的示數(shù)為

15.0,最后的讀數(shù)為：2.0mm+15.0X0.01mm=2.150mm.

圖4

二、游標(biāo)卡尺

1.構(gòu)造：主尺，游標(biāo)尺（主尺和游標(biāo)尺上各有一個內(nèi)、外測量爪），游標(biāo)卡尺上還有一個深度

尺.（如圖5所示）

外測量爪

圖5

2.用途：測量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑.

3.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)尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度

少1mm.常見的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10個的、20個的、50個的，其規(guī)格見下表：

刻度格數(shù)（分度）刻度總長度每小格與1mm的差值精確度（可精確到）

109mm0.1mm0.1mm

2019mm0.05mm0.05mm

5049mm0.02mm0.02mm

4.讀數(shù)：若用x表示從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度線

對齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果表示為（尤+KX精確度）mm.

三、常用電表的讀數(shù)

對于電壓表和電流表的讀數(shù)問題，首先要弄清電表量程，即指針指到最大刻度時電表允許通

過的最大電壓或電流，然后根據(jù)表盤總的刻度數(shù)確定精確度，按照指針的實際位置進(jìn)行讀數(shù)

即可.

（1）0-3V的電壓表和0-3A的電流表的讀數(shù)方法相同，此量程下的精確度分別是。1V和

0JA,看清楚指針的實際位置，讀到小數(shù)點后面兩位.

(2)對于0?15V量程的電壓表，精確度是"V,在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面一位，這

時要求［格估讀”，即讀到0.1V.

(3)對于0?0.6A量程的電流表，精確度是0.02A,在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面兩位，這

時要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半0.01A.

【注意事項】

游標(biāo)卡尺的讀數(shù)應(yīng)注意以下幾點

(1)精確度.所用的游標(biāo)卡尺可準(zhǔn)確到0.1mm,還是0.05mm或0.02mm.游標(biāo)卡尺不需要估

讀，后面不能隨意加零或去零；

例如(圖6)

0cm12

IIII1IIII1I-LLLLIJ」」」」一LI1)

?IIII|IIIII

()51()

圖6

正確讀數(shù)：11mm+4X0.1mm=11.4mm

易錯讀成：11.40mm

例如(圖7)

1cm23

iiIIiIIiIiiIIIiIIiIiiiiIi

|丁門IImI“IIfIIIIIII

|o1020|

圖7

正確讀數(shù)：10mm+12X0.05mm=10.60mm

易錯讀成：10.6mm

(2)主尺上的單位應(yīng)為厘米

主尺上標(biāo)識的1、2、3等數(shù)字通常是指厘米，讀數(shù)時應(yīng)將毫米和厘米分清，游標(biāo)卡尺主尺上

的最小刻度是1mm.

例如(圖8)

5

d

T

o

圖8

正確讀數(shù)：50mm+4X0.05mm=50.20mm.

易錯讀成：5mm+4X0.05mm=5.20mm

(3)區(qū)分零刻度與標(biāo)尺最前端

例如(圖9)

12cm

?1????1????1????1????(IMI

游標(biāo)卡尺|9051020

的美嫌-----------------------------

圖9

正確讀數(shù)：14mm+10X0.05mm=14.50mm.

易錯讀成：13mm+10X0.05mm=13.50mm

考向1游標(biāo)卡尺、螺旋測微器的讀數(shù)

「例31(1)如圖10甲所示的三把游標(biāo)卡尺，它們的游標(biāo)尺從上至下分別為9mm長10等分、

19mm長20等分、49mm長50等分，它們的讀數(shù)依次為mm,mm,mm.

圖10

(2)使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖乙所示，則金屬絲的直徑是mm.

答案(1)17.723.853.18⑵2.150

解析(1)題圖甲最上面游標(biāo)卡尺：主尺讀數(shù)為17mm，游標(biāo)尺讀數(shù)為7X0.1mm=0.7mm,

最后結(jié)果是17mm+0.7mm=17.7mm.

題圖甲中間游標(biāo)卡尺：主尺讀數(shù)為23mm,游標(biāo)尺讀數(shù)為17X0.05mm=0.85mm,最后結(jié)果

是23mm+0.85mm=23.85mm.

題圖甲最下面游標(biāo)卡尺：主尺讀數(shù)為3mm,游標(biāo)尺讀數(shù)為9X0.02mm=0.18mm,最后結(jié)果

是3mm+0.18mm=3.18mm.

⑵固定刻度示數(shù)為2.0mm,可動刻度示數(shù)為15.0X0.01mm=0.150mm,最后的讀數(shù)為2.0mm+

0.150mm=2.150mm.

考向2電壓表、電流表和電阻箱的讀數(shù)

「例41(1)如圖11甲所示的電表使用0.6A量程時，對應(yīng)刻度盤上每一小格代表A,

圖中表針示數(shù)為A；當(dāng)使用3A量程時，對應(yīng)刻度盤中每一小格代表A,

圖中表針示數(shù)為A.

圖11

(2)如圖乙所示的電表使用較小量程時，每小格表示V,圖中表針的示數(shù)為V.若

使用的是較大量程，則這時表盤刻度每小格表示V,圖中表針示數(shù)為V.

(3)旋鈕式電阻箱如圖12所示,電流從接線柱A流入，從2流出,則接入電路的電阻為Q.

現(xiàn)欲將接入電路的電阻改為2087。，最簡單的操作方法是.若用兩個這樣

的電阻箱，則可得到的電阻值范圍為.

答案(1)0.020.440.12.20

(2)0.11.700.58.5(3)1987將“X1k”擋旋鈕調(diào)到2,再將“義100”擋旋鈕調(diào)到0

0-19998。

解析(1)使用0.6A量程時，刻度盤上的每一小格為0.02A,表針示數(shù)為0.44A;當(dāng)使用3A

量程時，每一小格為0.1A,表針示數(shù)為2.20A.

(2)電壓表使用3V量程時，每小格表示0.1V,表針示數(shù)為1.70V;使用15V量程時，每小

格表示0.5V,表針示數(shù)為8.5V.

(3)電阻為1987。,最簡單的操作方法是先將“義1k”擋旋鈕調(diào)至U2,再將“X100”擋旋鈕調(diào)

到0.每個電阻箱的最大阻值是9999Q,用這樣的兩個電阻箱串聯(lián)可得到的最大電阻是2X9

999Q=19998Q,故用兩個這樣的電阻箱，可得到的電阻范圍為0?19998Q

題型三電表改裝

電表的兩種改裝的比較

改裝成大量程電壓表改裝成大量程電流表

■q不

內(nèi)部電路

I'—u—*\

改裝原理串聯(lián)分壓并聯(lián)分流

改裝后R+R

U=&Rg+R)s

的量程

改裝成的電壓表改裝成的電流表

校準(zhǔn)電路

「例5】（2018?全國卷122）某同學(xué)組裝一個多用電表.可選用的器材有：微安表頭（量程100心,

內(nèi)阻900Q）；電阻箱R（阻值范圍0?999.9Q）；電阻箱&（阻值范圍。?99999.9。）；導(dǎo)線若干.

要求利用所給器材先組裝一個量程為1mA的直流電流表，在此基礎(chǔ)上再將它改裝成量程為3V的

直流電壓表.組裝好的多用電表有電流1mA和電壓3V兩擋.

圖13

回答下列問題：

⑴在圖13虛線框內(nèi)畫出電路圖并標(biāo)出Ri和R2,其中*為公共接線柱，a和b分別是電流擋和

電壓擋的接線柱.

（2）電阻箱的阻值應(yīng)取Ri=Q,&=Q.（保留到個位）

答案⑴見解析圖（2）1002910

解析（1）如圖所示.

666

*ab

（2）接a時改裝成量程為1mA的電流表，有

I述g=Q—Ig）Ri

解得R=100Q

接6時改裝成量程為3V的電壓表，有

U=IgRs+lR2

解得&=2910Q

跟進(jìn)訓(xùn)練

2.（2020.海南高三上學(xué)期期末）如圖14所示，有一個雙量程電流表，其中小量程為0?1A.已

知表頭G的滿偏電流/g=500mA,定值電阻Ri=20Q,&=180。，則表頭G的內(nèi)阻用的

值為（）

圖14

A.100QB.200Q

C.250QD.500Q

答案B

解析當(dāng)與表頭G并聯(lián)的電阻越大時，量程越小，即當(dāng)接線柱接公共端與最右邊的接線柱時,

量程最小.由歐姆定律可知：（Ri+&）（/-/g）=/gRg,代入數(shù)據(jù)解得：7?g=200Q,B正確.

題型四測量電路與控制電路的選擇

1.電壓表和電流表的內(nèi)、外接法

內(nèi)接法外接法

電路圖

Kx

電流表分壓電壓表分流

誤差原因

U測=G+UA/測=/%+/v

。測

U?\R測一T

測一/測

R/T測

電阻測量值=RxRv<R

=Rx+RGRX—Rx+Rv&

測量值大于真實值

測量值小于真實值

適用條件RA《RX或&〉RARVHv》&或RSRARV

適用于測量大阻值電阻小阻值電阻

2.滑動變阻器兩種連接方式的對比

限流接法分壓接法對比說明

R

aR°b串、并聯(lián)關(guān)

電路圖

系不同

負(fù)載R上電壓調(diào)節(jié)范分壓電路調(diào)節(jié)范

REwUWE

H+Ro、uOWUWE

圍（不計電源內(nèi)阻）圍大

都是為了保護(hù)電

閉合S前觸頭位置b端a端

路元件

3.滑動變阻器兩種接法的選擇

滑動變阻器的最大阻值和用電器的阻值差不多且不要求電壓從零開始變化，通常情況下，由

于限流式結(jié)構(gòu)簡單、耗能少，優(yōu)先使用限流式.

滑動變阻器必須接成分壓電路的幾種情況：

①要求電壓表能從零開始讀數(shù)，例如測量電阻的伏安特性曲線，要求電壓（電流）測量范圍盡

可能大；

②當(dāng)待測電阻尺》尺（滑動變阻器的最大阻值）時（限流式接法滑動變阻器幾乎不起作用）；

③若采用限流式接法，電路中的最小電流仍超過電路中電表、電阻允許的最大電流.

考向1電流表的內(nèi)、外接法的選擇

「例61（2020?全國卷I22）某同學(xué)用伏安法測量一阻值為幾十歐姆的電阻R,,所用電壓表的

內(nèi)阻為1k。，電流表內(nèi)阻為0.5Q該同學(xué)采用兩種測量方案，一種是將電壓表跨接在圖15（a）

所示電路的。、P兩點之間，另一種是跨接在0、。兩點之間.測量得到如圖（b）所示的兩條

U一/圖線，其中。與/分別為電壓表和電流表的示數(shù).

(a)

u/v

回答下列問題：

⑴圖(b)中標(biāo)記為II的圖線是采用電壓表跨接在(填“O、P"或“。、)兩點的方

案測量得到的.

(2)根據(jù)所用實驗器材和圖(b)可判斷，由圖線(填“I”或“II”)得到的結(jié)果更接近

待測電阻的真實值，結(jié)果為Q(保留1位小數(shù)).

(3)考慮到實驗中電表內(nèi)阻的影響，需對(2)中得到的結(jié)果進(jìn)行修正，修正后待測電阻的

阻值為。(保留1位小數(shù)).

答案(1)。、P(2)I50.5(3)50.0

解析(1)若通過Rr的電流相等，由題圖(b)知圖線I對應(yīng)的電壓值較大，由氏=，可知圖線I

所測電阻較大，圖線II所測電阻較小，則圖線II是采用電壓表跨接在O、P兩點的方案測量

得到的.

(2)由題圖(b)可得圖線I測得電阻阻值R?=:限3C^50.5Q,圖線II測得電阻

阻值Ru=(64.0—20.0)X10-346.6Q待測電阻阻值約為50Q),==20,京=

^7^=100,唔＜導(dǎo),電流表采用內(nèi)接法更接近待測電阻的真實值，電壓表跨接在。、。兩

U.Dix.xAA

點，故圖線I得到的結(jié)果更接近待測電阻的真實值，測量結(jié)果為50.5Q

(3)電壓表跨接在0、Q之間，測得的阻值為電阻與電流表內(nèi)阻之和，則R=RLRA=(50.5

一0.5)Q=50.0Q.

考向2滑動變阻器兩種接法的選擇

「例7】為測量“12V5W”的小燈泡在不同電壓下的功率，給定了以下器材:

電源(12V,內(nèi)阻不計)；

電流表(量程0?0.6A、0~3A,內(nèi)阻約為0.2。)；

電壓表(量程0?3V、0~15V,內(nèi)阻約為15k。)；

滑動變阻器(0?20Q,允許最大電流1A)；

開關(guān)一個，導(dǎo)線若干.

實驗要求加在小燈泡兩端的電壓可從零開始調(diào)節(jié).

(1)如圖所示的四個電路圖中你認(rèn)為最合適的是(填選項下的字母).

(2)在本實驗中，電流表的量程可選

答案(1)A(2)0?0.6A

題型五實驗器材的選取與實物圖的連接

1.電學(xué)實驗儀器的選擇

選擇電學(xué)實驗器材主要是選擇電表、滑動變阻器、電源等，一般要考慮幾方面因素：

⑴安全因素：通過電源、電阻和電表的電流不能超過其允許的最大電流.

(2)誤差因素：選用電表量程應(yīng)考慮盡可能減小測量值的相對誤差，電壓表、電流表在使用時,

其指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度的g以上;使用歐姆表時應(yīng)選用指針盡可能在中間刻度附近的倍率擋

位.

(3)便于操作：選用滑動變阻器時應(yīng)考慮對外供電電壓的變化范圍既能滿足實驗要求，又便于

調(diào)節(jié).在調(diào)節(jié)滑動變阻器時，應(yīng)使其大部分電阻線都被用到.

2.實物圖連接的注意事項

(1)畫線連接各元件，一般先從電源正極開始，按照電路原理圖依次到開關(guān)，再到滑動變阻器,

按順序以單線連接方式將主電路中串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來，再將要并聯(lián)的元件并聯(lián)到電路

中去.

(2)連線時要將導(dǎo)線接在接線柱上，兩條導(dǎo)線不能交叉.

(3)要注意電表的量程和正、負(fù)接線柱，要使電流從電表的正接線柱流入，從負(fù)接線柱流出.

(4)滑動變阻器的接法：限流法，導(dǎo)線分別連接到上、下接線柱上(兩個接線柱)；分壓法，導(dǎo)

線分別連接到上邊一個接線柱和下邊兩個接線柱上（一上兩下三個接線柱）.

3.儀器選擇的技巧

⑴巧用電阻或電表阻值的信息

①電阻的阻值信息（一般在括號里面給出）：

等于：一般可以用于電表改裝或精確計算

約為：用于估算

②電表的阻值信息

等于：a.用于改裝大量程電表（電表無法改裝成小量程）

b.電流表可做電壓表或電壓表可做電流表使用

c.除了測量電壓（電流）外，電表的阻值可用于準(zhǔn)確計算待測電阻、支路的電流或電壓

約為：用于估算

（2）電流表、電壓表量程的選擇

①U—IQ—S圖象中坐標(biāo)值或表格中數(shù)值范圍；

②根據(jù)待測電阻的額定值（P、。、/）綜合計算，確定電流表或電壓表量程.

⑶滑動變阻器的選擇

①分壓法選小電阻，不超過滑動變阻器額定電流的情況下阻值越小越好；

②限流法中選最大阻值為待測電阻2?3倍的滑動變阻器；

③給定額定電流，一般實際流過電流不能超過額定電流

由此可知：若題干提供的滑動變阻器唯一，可由滑動變阻器的總阻值確定分壓法或限流法；

若題目通過其他線索確定了分壓接法或限流接法，應(yīng)先確定接法，再確定滑動變阻器（一般有

待選滑動變阻器）.

「例81（2018?天津卷9（3））某同學(xué)用伏安法測定待測電阻尺的阻值（約為10kQ）,除了心、開

關(guān)S、導(dǎo)線外，還有下列器材供選用：

A.電壓表（量程0?IV,內(nèi)阻約10kQ）

B.電壓表（量程。?10V,內(nèi)阻約lOOkQ）

C.電流表（量程0?1mA,內(nèi)阻約30。）

D.電流表（量程。?0.6A,內(nèi)阻約0.05。）

E.電源（電動勢L5V,額定電流0.5A,內(nèi)阻不計）

F.電源（電動勢12V,額定電流2A,內(nèi)阻不計）

G.滑動變阻器&（阻值范圍0?10Q,額定電流2A）

（1）為使測量盡量準(zhǔn)確，電壓表選用，電流表選用,電源選用.（均

填器材的字母代號）

(2)在虛線框內(nèi)畫出測量Rx阻值的實驗電路圖.

(3)該同學(xué)選擇器材、連接電路和操作均正確，從實驗原理上看，待測電阻測量值會其

真實值(填“大于”“小于”或“等于")，原因是.

答案(1)BCF(2)見解析圖(3)大于電壓表的讀數(shù)大于待測電阻兩端的實際電壓(其

他表述正確也可)

解析(1