專(zhuān)題提升十九電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)題型1常用儀器的使用和讀數(shù)考向1游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器的使用和讀數(shù)1.游標(biāo)卡尺。(1)構(gòu)造：如圖所示，其主要部分是主尺和一條可以沿著主尺滑動(dòng)的游標(biāo)尺。(2)原理：利用主尺的單位刻度(1mm)與游標(biāo)尺的單位刻度之間固定的微量差值來(lái)提高測(cè)量精度。常用的游標(biāo)卡尺有10分度、20分度和50分度三種。其規(guī)格見(jiàn)下表：分度游標(biāo)尺刻度總長(zhǎng)度每小格與1mm的差值精確度109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm(3)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)尺上讀出的與主尺上某一刻度線對(duì)齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果表示為(x+K×精確度)mm。2.螺旋測(cè)微器。(1)構(gòu)造：如圖所示，主要由尺架、固定刻度、可動(dòng)刻度、旋鈕、微調(diào)旋鈕、測(cè)微螺桿、測(cè)砧等構(gòu)成。(2)原理：測(cè)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0.5mm，而可動(dòng)刻度E上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格，F(xiàn)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)估讀到毫米的千分之一位上，因此，螺旋測(cè)微器又叫千分尺。(3)讀數(shù)：L=固定刻度示數(shù)+可動(dòng)刻度示數(shù)(估讀一位)×分度值。注意：①以毫米為單位時(shí)，小數(shù)點(diǎn)后面要有3位有效數(shù)字，特別是最后一位估讀數(shù)字為零時(shí)，不能省略。②在讀數(shù)時(shí)注意半毫米刻度線是否已露出?！镜淅?】(1)如圖甲所示的三把游標(biāo)卡尺，它們的游標(biāo)尺從上至下分別為9mm長(zhǎng)10等分、19mm長(zhǎng)20等分、49mm長(zhǎng)50等分，它們的讀數(shù)依次為17.7mm，23.85mm，3.18mm。

(2)使用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖乙所示，則金屬絲的直徑是1.150mm。

解析(1)最上面圖讀數(shù)：整毫米是17，不足1毫米數(shù)是7×0.1mm=0.7mm，最后結(jié)果是17mm+0.7mm=17.7mm。中間圖讀數(shù)：整毫米是23，不足1毫米數(shù)是17×0.05mm=0.85mm，最后結(jié)果是23mm+0.85mm=23.85mm。最下面圖讀數(shù)：整毫米是3，不足1毫米數(shù)是9×0.02mm=0.18mm，最后結(jié)果是3mm+0.18mm=3.18mm。(2)固定刻度示數(shù)為1.0mm，不足半毫米的從可動(dòng)刻度上讀，其示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)為1.0mm+15.0×0.01mm=1.150mm?？枷?電壓表、電流表和電阻箱的讀數(shù)1.量程選擇。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(guò)量程的13，2.電表使用。(1)使用前應(yīng)先進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整(機(jī)械調(diào)零)。(2)紅色接線柱接電勢(shì)高處，黑色接線柱接電勢(shì)低處，即電流從紅色接線柱流入表，從黑色接線柱流出表。3.電表讀數(shù)。(1)0~3V的電壓表和0~3A的電流表讀數(shù)方法相同，此量程下的精確度是0.1V和0.1A，讀到0.1的下一位，即讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位。(2)對(duì)于0~15V量程的電壓表，精確度是0.5V，在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面一位，即讀到0.1V。(3)對(duì)于0~0.6A量程的電流表，精確度是0.02A，在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位，這時(shí)要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半0.01A。4.電阻箱。旋鈕電阻箱的讀數(shù)方法是將每個(gè)旋鈕上指針?biāo)傅臄?shù)值乘以各自的倍率，從最高位依次往下讀，即可得到電阻箱的實(shí)際阻值。旋鈕式電阻箱(以四個(gè)旋鈕為例)，每個(gè)旋鈕上都有0~9十個(gè)數(shù)字。每個(gè)旋鈕下面都有一個(gè)小三角和倍數(shù)，使用時(shí)小三角對(duì)應(yīng)的數(shù)字乘以下面的倍數(shù)就是這個(gè)旋鈕的電阻值。四個(gè)旋鈕的阻值加起來(lái)就是該電阻箱的示數(shù)。例如，如果旋鈕式電阻箱的讀數(shù)為2×1000Ω+0×100Ω+1×10Ω+7×1Ω，則總阻值為2017Ω?！镜淅?】(1)圖甲使用0.6A量程時(shí)，對(duì)應(yīng)刻度盤(pán)上每一小格代表0.02A，圖中表針示數(shù)是0.44A；當(dāng)使用3A量程時(shí)，對(duì)應(yīng)刻度盤(pán)上每一小格代表0.1A，圖中表針示數(shù)為2.20A。

(2)圖乙使用較小量程時(shí)，每小格表示0.1V，圖中表針示數(shù)為1.70V。若使用的是較大量程，則這時(shí)表盤(pán)刻度每小格表示0.5V，圖中表針示數(shù)為8.5V。

(3)旋鈕式電阻箱如圖丙所示，電流從接線柱A流入，從B流出，則接入電路的電阻為1987Ω。現(xiàn)欲將接入電路的電阻改為2087Ω，最安全且簡(jiǎn)單的操作方法是將“×1k”擋旋鈕調(diào)到2，再將“×100”擋旋鈕調(diào)到0。

此電阻箱的電阻調(diào)節(jié)范圍為0~9999Ω。

解析(1)使用0.6A量程時(shí)，刻度盤(pán)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(shí)，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(shí)，每小格表示0.1V，表針示數(shù)為1.70V；使用15V量程時(shí)，每小格為0.5V，表針示數(shù)為8.5V。(3)電阻箱的讀數(shù)為1×1000Ω+9×100Ω+8×10Ω+7×1Ω=1987Ω。欲將接入電路的電阻改為2087Ω，最安全且簡(jiǎn)單的操作方法是先將“×1k”擋旋鈕調(diào)到2，再將“×100”擋旋鈕調(diào)到0。電阻箱的調(diào)節(jié)范圍是0~9999Ω。題型2伏安法測(cè)電阻滑動(dòng)變阻器的兩種接法考向1伏安法測(cè)電阻1.電流表內(nèi)、外接法的比較。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+IV電阻測(cè)量值R測(cè)=U測(cè)I測(cè)=Rx+RA測(cè)量值大于真實(shí)值R測(cè)=U測(cè)I測(cè)=R測(cè)量值小于真實(shí)值適用條件Rx>RRx<R適用于測(cè)量大電阻小電阻2.兩種電表接法的選擇。(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。(2)比值比較法。①若RVRx>RxRA(或R②若RVRx<RxRA(或R(3)試觸法：如圖所示，將電壓表分別接在a、c和b、c兩點(diǎn)間時(shí)，若電流表示數(shù)變化較大，說(shuō)明電壓表分流較大，應(yīng)選用電流表內(nèi)接法；若電壓表示數(shù)變化較大，說(shuō)明電流表分壓較大，則選用電流表外接法?！镜淅?】(2023·全國(guó)甲卷)某同學(xué)用伏安法測(cè)繪一額定電壓為6V、額定功率為3W的小燈泡的伏安特性曲線，實(shí)驗(yàn)所用電壓表內(nèi)阻約為6kΩ，電流表內(nèi)阻約為1.5Ω。實(shí)驗(yàn)中有圖甲和圖乙兩個(gè)電路圖供選擇。(1)實(shí)驗(yàn)中得到的電流I和電壓U的關(guān)系曲線如圖丙所示，該同學(xué)選擇的電路圖是圖甲(填“甲”或“乙”)。

(2)若選擇另一個(gè)電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在圖丙上用實(shí)線畫(huà)出實(shí)驗(yàn)中應(yīng)得到的I-U關(guān)系曲線的示意圖。(2)見(jiàn)解析圖解析(1)小燈泡的電阻RL=U2P=12Ω，由題圖丙知當(dāng)電壓為6V時(shí)，燈泡的電阻約為R=UI≈60.5Ω=12Ω，說(shuō)明測(cè)量誤差較小。因電壓表內(nèi)阻比小燈泡電阻大得多(2)若用圖乙所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，即采用電流表內(nèi)接法，同一電流下對(duì)應(yīng)電壓表的示數(shù)偏大，則曲線示意圖如圖所示?？枷?滑動(dòng)變阻器兩種接法的選擇1.滑動(dòng)變阻器兩種接法的比較。限流接法分壓接法對(duì)比說(shuō)明兩種接法電路圖(忽略電源內(nèi)阻)串、并聯(lián)關(guān)系不同負(fù)載R上電壓調(diào)節(jié)范圍RER+R0≤0≤U≤E分壓電路調(diào)節(jié)范圍大負(fù)載R上電流調(diào)節(jié)范圍ER+R0≤0≤I≤E分壓電路調(diào)節(jié)范圍大閉合S前觸頭位置b端a端都是為了保護(hù)電路元件2.滑動(dòng)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(kāi)始讀數(shù)，或要求電壓(或電流)變化范圍足夠大。(2)當(dāng)待測(cè)電阻Rx?R(滑動(dòng)變阻器的最大阻值)時(shí)。(3)若采用限流式接法，電路中的最小電流仍超過(guò)電路中電表等元件的允許電流?！镜淅?】(2025·滄州模擬)某實(shí)驗(yàn)小組利用電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器等元件，設(shè)計(jì)了如圖甲或如圖乙所示的電路來(lái)研究半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線。實(shí)驗(yàn)時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)，緩慢調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭的位置，記錄相對(duì)應(yīng)的電壓表讀數(shù)U、電流表讀數(shù)I，得到實(shí)驗(yàn)的I-U圖線如圖丙所示，回答下列問(wèn)題：(1)本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選圖乙(填“甲”或“乙”)電路圖來(lái)連接實(shí)物圖，閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于a(填“a”或“b”)端。

(2)根據(jù)所選電路圖，用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，把圖丁中的實(shí)物圖連接完整。(2)實(shí)物圖連接見(jiàn)解析(3)半導(dǎo)體二極管的I-U圖線不是直線，這些電學(xué)元件稱(chēng)為非線性元件，歐姆定律不適用(填“適用”或“不適用”)于非線性元件，計(jì)算電阻的公式R=UI適用(填“適用”或“不適用”)于非線性元件，從I-U圖線是一條曲線看出半導(dǎo)體二極管的電阻不是一個(gè)常數(shù)，當(dāng)半導(dǎo)體二極管的電流為0.5A時(shí)，其功率為1.5W。解析(1)為了讓電壓、電流從0開(kāi)始連續(xù)變化，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選題圖乙來(lái)連接實(shí)物圖；為了保證電路的安全，閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于a端。(2)實(shí)物連線如圖所示。(3)半導(dǎo)體二極管的I-U圖線不是直線，這些電學(xué)元件稱(chēng)為非線性元件，雖然歐姆定律不適用于非線性元件，但計(jì)算電阻的定義式R=UI適用于非線性元件。從I-U圖線是一條曲線可以看出半導(dǎo)體二極管的電阻不是一個(gè)常數(shù)，當(dāng)半導(dǎo)體二極管的電流為0.5A時(shí)，電壓為3V，則功率P=UI=3×0.5W=1.5W題型3實(shí)驗(yàn)器材的選取與實(shí)物圖連線1.電學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的選取。選取電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材主要是選取電表、滑動(dòng)變阻器、電源等，一般要考慮四方面因素。(1)安全因素：通過(guò)電源、電阻和電表的電流不能超過(guò)其允許的最大電流。(2)誤差因素：選用電表應(yīng)考慮盡可能減小測(cè)量值的相對(duì)誤差，電壓表、電流表在使用時(shí)，其指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)偏刻度的13以上；使用歐姆表時(shí)應(yīng)選擇合適的倍率擋，(3)便于操作：選用滑動(dòng)變阻器時(shí)應(yīng)考慮對(duì)外供電電壓的變化范圍既能滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求，又便于調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)，應(yīng)使其大部分電阻線都被用到。(4)實(shí)驗(yàn)實(shí)際：除以上三個(gè)因素外，還應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)實(shí)際，如所用的電源與用電器的匹配問(wèn)題等。在選取電表時(shí)，在保證安全性的前提下，準(zhǔn)確性?xún)?yōu)先，例如當(dāng)遇到某一待測(cè)電阻不要求一定達(dá)到某一電壓或電流的情況時(shí)，即使電源電動(dòng)勢(shì)較大，待測(cè)電阻的最大電流或最大電壓也較大，超過(guò)了比較小的電表的量程，但用較大量程的電表，讀數(shù)又會(huì)小于13量程，則在滑動(dòng)變阻器控制電壓或電流保證安全的情況下，2.實(shí)物圖連接的注意事項(xiàng)。(1)畫(huà)線連接各元件，一般先從電源正極開(kāi)始，按照電路原理圖，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(lái)；然后將需要并聯(lián)的元件再并聯(lián)到電路中去。(2)連線時(shí)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?！镜淅?】(2025·朔州模擬)某實(shí)驗(yàn)小組為描繪小燈泡L的伏安特性曲線，準(zhǔn)備了以下器材：A.小燈泡L：額定電壓3.8V，額定電流0.5AB.電流表A1：量程0.6A，內(nèi)阻r1約為10ΩC.電流表A2：量程100mA，內(nèi)阻為r2=2ΩD.定值電阻R1=10ΩE.定值電阻R2=40ΩF.滑動(dòng)變阻器R3：最大阻值10Ω，最大電流1.5AG.滑動(dòng)變阻器R4：最大阻值100Ω，最大電流1AH.電源E(電動(dòng)勢(shì)4.5V，內(nèi)阻約1Ω)I.開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干(1)實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R3(填“R3”或“R4”)；定值電阻應(yīng)選用R2(填“R1”或“R2”)。

(2)實(shí)驗(yàn)為了得到小燈泡完整的伏安特性曲線，該小組同學(xué)設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)電路圖后已經(jīng)連好了部分導(dǎo)線，如圖甲，請(qǐng)用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線將實(shí)物圖連線補(bǔ)充完整。(2)見(jiàn)解析圖(3)多次測(cè)量，描繪出I2-(I1-I2)圖像如圖乙所示，其中I1為電流表A1的讀數(shù)，I2為電流表A2的讀數(shù)。由圖線可知，燈泡兩端電壓為0.84V和2.52V時(shí)燈泡電阻阻值之比為2∶3。

解析(1)為了得到小燈泡完整的伏安特性曲線，小燈泡兩端的電壓應(yīng)從0開(kāi)始，因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，而為了方便調(diào)節(jié)應(yīng)選阻值較小的滑動(dòng)變阻器R3；所給儀器中缺少電壓表，因此需要用已知內(nèi)阻的小量程電流表串聯(lián)定值電阻進(jìn)行電壓表的改裝，而電源電壓為4.5V，因此所改裝的電壓表的量程要與電源電壓相近，則電流表A2應(yīng)與定值電阻R2串聯(lián)改裝成電壓表，改裝后的量程為U=0.1×(40+2)V=4.2V，能保證