第二章 实验：电学基本仪器的使用和读数

甲乙专题电学仪器的使用与读数◇◆电压表、电流表的使用与读数中学实验用到的电压表、电流表绝大多数都是指针刻度式电表，电流表量程一般有两种：0~0.6A，0~3A ；电压表量程一般也有两种：0~3V，0~15V ，如图所示：（1）最小分度值是“1”的，（包括1、0.1、0.01、0.001等），按“1/10估读”法估读，即：把精确的最小分度靠目测等分成“10”等份（估读），看大约所在的位置进行估读。

读数方法较为简单：只需在精确度后加一估读数即可。

例1：如甲图所示，接3v量程时读数为1.87或1.88V，若指针恰好指在2上，则读数为2.00V；例2：如乙图所示，接3A量程时读数为0.82或0.83A ；（2）最小分度值是“2”的，（包括2、0.2、0.02、0.002等），按“1/2估读”法估读，即：把精确的最小分度靠目测等分成“两”等份，看大约所在的位置进行估读（不足半格的略去，超过半格的要按半格读出）。

读数方法：精确度是几位，读数就读几位，不能再往下估读。

例3：如乙图所示，接0.6A量程时读数为0.16A ；（3）最小分度值是“5”的，（包括5、0.5、0.05、0.005等），按“1/5估读”法估读，即：把精确的最小分度靠目测等分成“5”等份，看大约所在的位置进行估读（不足1/5格的略去，超过1/5格的要按1/5格读出）。

读数方法：精确度是几位，读数就读几位，不能再往下估读。

例4：如甲图所示，接15V量程时读数为9.3A ；◇◆电阻箱的使用与读数电阻箱是一种可以调节电阻大小并且能够显示出电阻阻值的变阻器，读数方法：从大到小将各旋钮对应的示数乘以对应倍数，然后全部加在一起，就是总阻值。

（注意：电阻箱没有估读）例5：如右图所示，电阻箱的读数为56481.2Ω；◇◆电位器电位器基本上就是特殊滑动变阻器，阻值调节迅速且调节范围特别大，一般为几十上百万欧。

巩固练习：1．读出下列电流表电压表的读数2．下列电流表A1的示数是________mA，电流表A2的示数是_______μA。

基本电学仪器的使用1 基本电学仪器的使用、读数基本电学仪器主要分为测量仪器如电流表、电压表、多用电表等电路控制设备如滑动变阻器、电阻箱等一、测量仪器 1、直流电压表和直流电流表 1常用规格和构造两种表的内部线路注意毫安表的内阻一般在几欧几十欧 2电流表和电压表的读数中学常见电表的有关读数原则: 读数的基本原则是凡仪器最小刻度是10分度的要求读到最小刻度后再往下估读一位估读的这位是不可靠数字凡仪器最小刻度不是10分度的只要求读到最小刻度所在的这一位不再往下估读。

电阻箱是按照各个数量级上指针的对应数值读数的指针必须指向某一个确定的数值不能在两个数值之间因此电阻箱测量结果的各位读数都是从电阻箱上指针所指位置直接读出的不再向下估读。

例1. 右图是电压表的刻度盘。

若当时使用的是该表的0-3V量程那么电压表读数为多少若当时使用的是该表的0-15V量程那么电压表度数又为多少 3使用安培表、伏特表的注意事项 a、机械零点的调整在不通电时指针应在零刻度的位置。

0 123 A. V 0 5 10 15 2 b、选择适当量程估算电路中的电流或电压指针应偏转到满度的1/3以上。

若无法估算电路中的电流和电压则应先选用较大的量程再逐步减小量程。

c、正确接入电路电流表应串联在电路中电压表应并联在电路中两种表都应使电流从正接线柱流入负接线柱流出。

d、正确读数根据所选量程的准确度正确读出有效数字和单位。

e、注意内阻电流表和电压表一方面作为仪器使用同时又是被测电路中的一个电阻实验中没有特别要求时一般不考虑它们的内阻对电路的影响但在有些测量中不能忽视它们的内阻例2如图所示电路若先后用两只电流表分别串联在R1支路中甲表读数为0.48A 乙表读数为0.46A排除电流表读数误差则____表所测误差较小则_____电流表的内阻较小。

练习甲、乙两同学都用已校准过的两只不同的电压表来测量电路中某两点的电压甲测量结果为14.7V乙测量结果为13.6V在排除读数误差前提下测量结果不同是因为___________不同测量结果___更接近电路中的实际电压若将这两个电压表并联后一起测量这两点间电压每只电压表读数应_____填“更大”、“更小”或“不变”。

基本仪器的使用与读数仪器在科学研究和实验中起着至关重要的作用。

使用仪器可以帮助我们测量、观察和分析各种物理量和现象。

正确地使用仪器并准确地读数对于科学研究的可靠性和准确性至关重要。

本文将介绍一些常用的基本仪器的使用方法和读数技巧。

一、量杯的使用与读数量杯是一种常用的测量液体体积的仪器。

在使用量杯之前，首先要确保量杯内部干净无杂质。

将待测液体缓慢倒入量杯中，使液体不超过量杯的刻度线。

读数时，应以液体最低处与刻度线的接触点为准。

注意，由于液体表面的张力作用，液体的形状可能会呈现凹面或凸面，因此读数时要保持水平视角。

二、天平的使用与读数天平是一种测量物体质量的仪器。

在使用天平之前，首先要将天平校准至零点。

将待测物体放在天平的盘中，等待天平示数稳定后即可读数。

读数时，应注意取得天平示数的平均值，以提高准确性。

若物体过重，可使用配重块进行调节以使读数在天平的量程内。

三、显微镜的使用与读数显微镜是一种观察微小物体的仪器。

在使用显微镜之前，首先要调节光源以获得明亮均匀的光线。

将待观察的样品放在显微镜的物镜下，通过调节焦距和眼镜来获得清晰的像。

读数时，应以目镜中的刻度线与物镜中的像的位置对齐，然后通过目镜上的刻度线来测量物体的尺寸。

四、温度计的使用与读数温度计是一种测量温度的仪器。

在使用温度计之前，应将温度计置于室温下一段时间以使其与环境温度达到一致。

将温度计插入待测物体或环境中，等待温度计示数稳定后即可读数。

读数时，应注意读取温度计上的刻度线所对应的温度值，一般取最接近的整数值。

五、计时器的使用与读数计时器是一种测量时间的仪器。

在使用计时器之前，应先将计时器置于待测时间的起点。

开始计时后，等待所需时间过去后即可停止计时。

读数时，应注意记录计时器上显示的时间，一般以秒为单位。

总结：正确使用仪器并准确读数是科学研究和实验的基本要求。

在使用仪器之前，要熟悉仪器的使用方法和注意事项。

读数时要注意保持仪器和观测条件的稳定，以获得准确可靠的数据。

第19课时 电学实验高考题型1 基本仪器的使用与读数1．电流表和电压表量程 精确度 读数规则电流表0～3 A 0.1 A 与刻度尺一样，采用110估读，读数规则较简单，只需要精确值后加一估读数即可电压表0～3 V 0.1 V 电流表0～0.6 A 0.02 A 估读位与最小刻度在同一位，采用12估读电压表0～15 V0.5 V估读位与最小刻度在同一位，采用15估读2.多用电表的读数及使用 (1)电流的流向电流从电表的“＋”插孔(红表笔)流入，从“－”插孔(黑表笔)流出，即“红进黑出”． (2)“机械零点”与“欧姆零点”“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置，调整的是表盘下边中间的定位螺丝；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，调整的是欧姆挡的调零旋钮．(3)倍率选择：使用欧姆挡测电阻时，应使指针位于表盘中间附近，若表头指针偏角过大，则说明所测电阻偏小，应换用小倍率．(4)使用欧姆表测电阻时，换挡后需重新进行欧姆调零，读数之后要乘以倍率得阻值． (5)电池用久了，电动势变小，内阻变大，使测量结果偏大． 命题预测1．如图所示为电压表和电流表的刻度盘示意图，指针位置分别如图1甲、乙所示．图1图2(1)若使用的是0～3 V量程的电压表，读数为________ V．若使用的是0～15 V量程的电压表，读数为________ V.(2)若使用的是0～0.6 A量程的电流表，读数为________ A．若使用的是0～3 A量程的电流表，读数为________ A.(3)如图2所示，电阻箱的读数为________．答案(1)1.68(1.67～1.69均正确)8.4(8.3亦可)(2)0.46 2.30(2.29～2.31均正确)(3)530.0 Ω解析(1)对于电压表，当选取0～3 V量程时，每小格为0.1 V，读数为1.68 V，当选取0～15 V量程时，每小格为0.5 V，读数为8.4 V.(2)对于电流表，当选取0～0.6 A量程时，每小格为0.02 A，读数为0.46 A，当选取0～3 A 量程时，每小格为0.1 A，读数为2.30 A.(3)电阻箱读数为：100×5 Ω＋10×3 Ω＝530 Ω.2．某同学在做“用多用电表测电阻”的实验中：图3(1)测量某电阻时，用“×10 Ω”挡时发现指针偏转角度过大，他应该换用“________”(填“×1 Ω”或“×100 Ω”)挡，换挡后，在测量前先要进行________．(2)某次使用多用电表的实验中，多用电表指针的位置如图3所示，请你读数：①如果使用的是直流“2.5 V”的电压挡，则读数为________ V；②如果使用的是“×100 Ω”的电阻挡，则读数为________ Ω；③如果使用的是直流“10 mA”的电流挡，则读数为________ mA.答案(1)×1 Ω欧姆调零(2)①0.80②3.0×103③3.2解析(1)根据欧姆表的工作原理可知，指针的偏转角度过大，说明电阻较小，即所选的倍率过大，应选择“×1 Ω”挡，换挡后在测量前要重新进行欧姆调零．(2)①如果使用的是直流“2.5 V”的电压挡，则每小格代表0.05 V，读数为16×0.05 V＝0.80 V；②如果使用的是“×100 Ω”的电阻挡，则读数为30×100 Ω＝3.0×103Ω；③如果使用的是直流“10 mA”的电流挡，则每小格代表0.2 mA，读数为16×0.2 mA＝3.2 mA.高考题型2电阻的测量1．常见的电阻测量方法对比名称电路测量原理伏安法R＝UI，“小外小；大内大”(小电阻采用电流表外接法，测量值小于真实值；大电阻采用电流表内接法，测量值大于真实值)安安法如果已知的内阻R1，则可测得的内阻R2＝I1R1I2串联一定值电阻R0后，同样可测得的内阻R2＝I1(R1＋R0)I2伏伏法两电表的满偏电流接近时，若已知的内阻R1，则可测出的内阻R2＝U2U1R1并联一定值电阻R0后，同样可得的内阻R2＝U2U1R1＋U1R0替代法双掷开关分别与1、2相接，调节电阻箱R1，保证电流表两次读数相等，则R1的读数即等于待测电阻的阻值半偏法测量电流表内阻闭合S1，断开S2，调节R1使G表满偏；闭合S2，只调节R2，使G表半偏(R1≫R2)，则R2＝R测，R测<R真测量电压表内阻使R2＝0，闭合S，调节R1使V表满偏；只调节R2使V表半偏(R V≫R1)，则R2＝R测，R测>R真电桥法调节电阻箱R3，当A、B两点的电势相等时，R1和R3两端的电压相等，设为U1，同时R2和R x两端的电压也相等，设为U2，根据欧姆定律有：U1R1＝U2R2，U1R3＝U2R x.由以上两式解得：R1·R x＝R2·R3，这就是电桥平衡的条件，由该平衡条件可求出被测电阻R x的阻值2.滑动变阻器分压式接法与限流式接法的选择(1)“以小控大用分压，相差无几用限流”①当采用分压式接法时，一般应选用最大阻值较小、而额定电流较大的滑动变阻器．②当采用限流式接法时，一般应选用最大阻值比待测电阻稍大或差不多的滑动变阻器．(2)必须采用分压式接法的三种情况：①要求电压从零开始变化；②滑动变阻器阻值太小，不能起到限流的作用；③限流式接法不能获取有区分度的多组数据．考题示例例1(2018·全国卷Ⅲ·23)一课外实验小组用如图4所示的电路测量某待测电阻R x的阻值．图中R0为标准定值电阻(R0＝20.0 Ω)；可视为理想电压表；S1为单刀开关，S2为单刀双掷开关；E为电源；R为滑动变阻器．采用如下步骤完成实验：(1)按照实验原理线路图(a)，将图(b)中实物连线．图4(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置，闭合S 1.(3)将开关S 2掷于1端，改变滑动变阻器滑动端的位置，记下此时电压表的示数U 1；然后将S 2掷于2端，记下此时电压表的示数U 2.(4)待测电阻阻值的表达式R x ＝________(用R 0、U 1、U 2表示)． (5)重复步骤(3)，得到如下数据．1 2 3 4 5 U 1/V 0.25 0.30 0.36 0.40 0.44 U 2/V 0.86 1.03 1.22 1.36 1.49 U 2U 13.443.433.393.403.39(6)利用上述5次测量所得U 2U 1的平均值，求得R x ＝________Ω.(保留1位小数)答案 (1)实物连线如图所示(4)⎝⎛⎭⎫U 2U 1－1R 0 (6)48.2解析 (1)根据原理图，沿电流的流向依次连接． ①先将E 、R 、S 1连接起来，组成闭合回路． ②将R 0、R x 与R 连接起来． ③将、S 2与R x 连接起来．(4)由于为理想电压表，故S 2接1或接2时流过R 0、R x 的电流相等．根据部分电路欧姆定律和串联电路的特点得 U 1R 0＝U 2R 0＋R x解得R x ＝⎝⎛⎭⎫U 2U 1－1R 0(6)U 2U 1的平均值为3.44＋3.43＋3.39＋3.40＋3.395＝3.41， 则结合(4)中的表达式可知，R x ＝(U 2U 1－1)R 0＝(3.41－1)R 0＝2.41×20.0 Ω＝48.2 Ω.例2 (2019·天津卷·9(3))现测定长金属丝的电阻率．(1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图5所示，其读数是________mm.图5(2)利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻．这段金属丝的电阻R x 约为100 Ω，画出实验电路图，并标明器材代号． 电源E (电动势10 V ，内阻约为10 Ω) 电流表A 1(量程0～250 mA ，内阻R 1＝5 Ω) 电流表A 2(量程0～300 mA ，内阻约为5 Ω) 滑动变阻器R (最大阻值10 Ω，额定电流2 A) 开关S 及导线若干(3)某同学设计方案正确，测量得到电流表A 1的读数为I 1，电流表A 2的读数为I 2，则这段金属丝电阻的计算式R x ＝________.从设计原理看，则测量值与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“相等”)． 答案 (1)0.200(0.196～0.204均可) (2)如图所示(3)I 1R 1I 2－I 1相等解析(1)由螺旋测微器的读数规则可知，该金属丝的直径应为0 mm＋20.0×0.01 mm＝0.200 mm；(2)对提供的实验器材分析可知，滑动变阻器的总电阻比待测电阻的阻值小得多，因此滑动变阻器应采用分压式接法，由于没有提供电压表，因此可以用内阻已知的电流表充当电压表，即将A1作为电压表，由于A1的内阻已知，因此A2应采用外接法；(3)由电路图可知，R x＝I1R1I2－I1；由于A1的内阻已知，因此该实验不存在系统误差，因此测量值与真实值相等．命题预测3．(2020·陕西汉中市高三期末)LED绿色照明技术已经走进我们的生活．某实验小组要精确测定额定电压为3 V的LED灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时电阻大约为500 Ω，电学符号与小灯泡电学符号相同．实验室提供的器材有：A．电流表A1(量程为0～5 mA，内阻R A1约为3 Ω)B．电流表A2(量程为0～4 mA，内阻R A2＝10 Ω)C．电压表V(量程为0～10 V，内阻R V＝1 000 Ω)D．定值电阻R1＝590 ΩE．定值电阻R2＝990 ΩF．滑动变阻器R (最大阻值为20 Ω)G．蓄电池E (电动势为4 V，内阻很小)H．开关S一只，导线若干图6(1)如图6甲所示，请选择合适的器材，电表1为____________，电表2为__________，定值电阻为________ .( 填写器材前的字母序号) (2)请将图乙中的实物连线补充完整．(3)请写出测量LED 灯正常工作时的电阻表达式：R x ＝__________________(电表1的读数用a 表示，电表2的读数用b 表示，其余电学量用题中所对应的电学符号表示) 答案 (1)A B E (2)见解析图 (3)b (R 2＋R A2)a －b解析 (1)LED 灯正常工作时的电流约为I LED ＝U LED R LED ＝3500A ＝0.006 A ＝6 mA ，故电表1选用A ；要精确测定额定电压为3 V 的LED 灯正常工作时的电阻，需测量LED 灯两端的电压和通过LED 灯的电流，由于电压表的量程较大，测量误差较大，不能用已知的电压表测量LED 两端的电压，可以将电流表A 2与定值电阻串联改装为电压表测量电压，故电表2选用B ；要改装成量程为3 V 的电压表，需要串联的电阻为：R ′＝U LED I A2g －R A2＝30.004 Ω－10 Ω＝740 Ω，则定值电阻应选E ；(2)因为滑动变阻器阻值远小于LED 的电阻，所以滑动变阻器采用分压式接法．实物连线如图所示：(3)根据欧姆定律知，灯泡两端的电压U LED ＝b (R 2＋R A2)，通过灯泡的电流I LED ＝a －b ，所以LED 灯正常工作时的电阻R x ＝U LED I LED ＝b (R 2＋R A2)a －b.4．(2020·黑龙江实验中学测试)灵敏电流计G 的量程为500 μA 、内阻未知，某小组要将该电流计的量程扩大至5 mA ，有下列器材可选：图7A ．干电池一节B ．电压表V(量程1.5 V ，内阻几千欧)C ．滑动变阻器R 1(0～100 Ω)D ．电阻箱R 2(0～999.9 Ω)E ．开关、导线若干 某同学设计了如下实验：(1)用如图7所示电路测量电流计和电压表的内阻．①将R 1滑片滑到最左端，断开S 2，闭合S 1，调节R 1，使电流计满偏，此时电压表V 的示数为1.0 V ；②将R 2调至最大，闭合S 2，调节R 1、R 2，当电压表示数为1.2 V 时，电流计的示数为300 μA ，R 2的阻值为180 Ω.由以上数据可得电压表的内阻R V ＝________ Ω，电流计的内阻R g ＝________ Ω.(2)用灵敏电流计和电阻箱改装电流表，请在方框中画出改装电路图，此时电阻箱的阻值应调为________ Ω.答案 (1)②2 000 180 (2)见解析图 20解析 (1)第一步为电压表和电流计串联的电路，由欧姆定律有U 1＝I g R V 可得R V ＝U 1I g ＝ 1.0500×10－6Ω＝2 000 Ω第二步为R g 与R 2并联再与R V 串联，由电路的电流关系可得U 2R V ＝I 2＋I 2R gR 2代入数据解得R g ＝180 Ω(2)电流计改装成电流表需要利用并联电阻分流，电路图如图所示：由并联电路的电压关系得(I －I g )R 2′＝I g R g 解得R 2′＝20 Ω，即电阻箱的阻值应调为20 Ω.高考题型3电源电动势与内阻的测量1．电源电动势和内阻的测量方法方案伏安法伏阻法安阻法原理E＝U＋Ir E＝U＋UR rE＝IR＋Ir 电路图关系式U＝E－Ir1U＝rER＋1E1I＝RE＋rE图象纵轴截距：E斜率：－r纵轴截距：1E斜率：rE纵轴截距：rE斜率：1E2.(1)任何一种实验方法，一定要紧扣闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，其中最关键的是看电路中如何测量出路端电压U和电路中的总电流I.(2)利用图象求解电动势和内阻是常用的方法，对于不同的电路设计，一般采用化曲为直的方法，即得到有关电动势和内阻的一次函数关系，再利用图象中的斜率与截距求解．考题示例例3(2018·江苏卷·10)一同学测量某干电池的电动势和内阻．(1)如图8所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路．请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处．图8(2)实验测得的电阻箱阻值R 和电流表示数I ，以及计算的1I数据见下表：R /Ω 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 I /A 0.15 0.17 0.19 0.22 0.26 1I/A －1 6.76.05.34.53.8根据表中数据，在图9方格纸上作出R －1I关系图象．图9由图象可计算出该干电池的电动势为________V ；内阻为________Ω.(3)为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为100 mV 的电压表并联在电流表的两端．调节电阻箱，当电流表的示数为0.33 A 时，电压表的指针位置如图10所示，则该干电池的电动势应为________V ；内阻应为________Ω.图10答案 (1)①开关未断开；②电阻箱阻值为零(2)见解析图 1.34(1.30～1.44均可) 1.2(1.0～1.4均可) (3)1.34[结果与(2)问第一个空格一致] 1.0[结果比(2)问第二个空格小0.2]解析 (1)在电学实验中，连接电路时应将开关断开，电阻箱的阻值调为最大，确保实验仪器、仪表的安全．(2)根据闭合电路欧姆定律，得E ＝I (R ＋r ) 即R ＝E I －r ＝E ·1I －r ，即R －1I图象为直线．描点连线后图象如图所示．根据图象可知r ＝1.2 Ω. 图象的斜率为电动势E ，在R －1I 图象上取两点(2,1.59)、(5,5.61)则E ＝5.61－1.595－2 V ＝1.34 V.(3)根据欧姆定律，得电流表的内阻 r A ＝U I ＝66×10－30.33Ω＝0.2 Ω，该干电池的内阻应为r ′＝r －r A ＝1.0 Ω R －1I 图象的斜率仍为电动势E ，即E ＝1.34 V.命题预测5．某同学设计了一个“测定电池的电动势和内阻”的实验，可供选择的器材如下： A ．待测干电池一节B ．电流表A(量程为0～60 mA ，内阻R A ＝18 Ω)C ．电压表V(量程为0～3 V ，内阻R V 约为3 kΩ)D ．滑动变阻器R 1(阻值为0～5 Ω)E ．滑动变阻器R 2(阻值为0～30 Ω)F ．定值电阻R 3(阻值为2 Ω)G ．定值电阻R 4(阻值为10 Ω)(1)为完成实验，滑动变阻器应该选________，定值电阻应该选________．(填器材后面的代号) (2)请完善图11(a)中的电路图．图11(3)根据图(b)中已描出的点画出U －I 图象，由图象得该电池的电动势E ＝________ V ，内阻r ＝________ Ω.(结果均保留三位有效数字)答案 (1)R 2 R 3 (2)见解析图 (3)见解析图 1.49(1.47～1.49均可) 1.05(1.04～1.07均可) 解析 (1)因为电池的内阻较小，约为几欧，故为了能起到控制调节作用，滑动变阻器应选用总阻值为30 Ω的R 2；因为给出的电流表量程为0～60 mA ，量程偏小，为了能准确测量，可以采用串联定值电阻的方法来减小电流，需要的电阻R ＝ 1.5 V60×10－3 A ＝25 Ω，两定值电阻均达不到要求，所以应考虑改装电流表，为了让量程变大，应将较小的电阻与电流表并联，电流表改装后的量程为I ＝I g ＋I g R AR 3＝60 mA ＋60×182mA ＝600 mA ，符合实验要求． (2)根据(1)中分析可知，电路图如图所示．(3)根据已描出的点画出的U －I 图象如图所示．设电压表示数为U ，电流表示数为I ，则根据闭合电路欧姆定律有U ＝E －10Ir ，可知电路的U －I 图线与纵轴的交点即为该电池的电动势，故E ＝1.49 V ，图线的斜率k ＝－10r ＝0.9－1.490.056Ω，则r ≈1.05 Ω.6．(2020·河南开封市3月模拟)一电源电动势E约为9 V，内阻r在30～50 Ω范围内，允许的最大输出电流为120 mA，为了测定该电池的电动势和内阻，某同学设计了如图12甲的电路进行实验．图中表示电压表，R为电阻箱(阻值范围为0～999.9 Ω)，R0为定值电阻．图12(1)在图甲中接入R0的目的是为了________；实验室备有的定值电阻R0的规格有以下几种，则本实验应选用________．A．50Ω，1.0 W B．500 Ω，2.5 WC．1 500 Ω，15 W D．2 500 Ω，25 W(2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调节电阻箱的阻值读出电压表的示数U，再改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了如图乙的图象．由图象知：当电压表的示数为2 V时，电阻箱接入电路的阻值为________ Ω.(3)根据图乙所作出的图象求得该电池的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω.(结果均保留三位有效数字)(4)由于电压表不能看成理想电表，因此实验测得的电动势________真实值，测得的内阻________真实值．(均选填“大于”“等于”或“小于”)答案(1)保护电路A(2)20(3)10.033.3(4)小于小于解析(1)R0是定值电阻，起保护电路的作用；当电阻箱短路时，电路中通过的最大电流为120 mA，则由闭合电路欧姆定律可知，定值电阻的最小阻值约为R0＝(9120×10－3－50) Ω＝25 Ω，故选A；(2)由题图乙可知，当电压表示数为2 V时，电阻箱阻值的倒数为1R＝0.05，则此时电阻箱的阻值为20 Ω；(3)由闭合电路欧姆定律可得U ＝ER ＋R 0＋r R变形得1U ＝1E ＋R 0＋rER则图象中的斜率k ＝R 0＋r E截距b ＝1E ，由图可知，b ＝0.1，故E ＝10.0 Vk ＝0.6－0.16×10－2≈8.33，即r ＋R 0E ＝8.33解得r ＝33.3 Ω(4)由于电压表内阻不能忽略，则在实验中相当于电压表内阻并联到电源两端后再由电压表两端输出路端电压，因此所测量的电动势小于真实值，而由于电压表内阻的并联，故内阻的测量值小于真实值．高考题型4 电学创新拓展实验电学创新实验的常用方法电学创新实验的常用方法转换法将不易测量的物理量转换成可以(或易于)测量的物理量进行测量，然后再求待测物理量的值，这种方法叫转换测量法(简称转换法)．如在测量金属丝电阻率的实验中，虽然无法直接测量电阻率，但可通过测量金属丝的长度和直径，并将金属丝接入电路测出其电阻，然后再计算出它的电阻率 替代法用一个标准的已知量替代被测量，通过调整此标准量，使整个测量系统恢复到替代前的状态，则被测量等于标准量 控制变量法研究一个物理量与其他几个物理量的关系时，要使其中的一个或几个物理量不变，分别研究这个物理量与其他各物理量的关系，然后再归纳总结，如探究影响导体电阻的因素实验考题示例例4 (2020·全国卷Ⅲ·23)已知一热敏电阻当温度从10 ℃升至60 ℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系．所用器材：电源E 、开关S 、滑动变阻器R (最大阻值为20 Ω)、电压表(可视为理想电表)和毫安表(内阻约为100 Ω)．(1)在图12中将所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图．图12(2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和亳安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值．若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5 V 和3.0 mA ，则此时热敏电阻的阻值为________ kΩ(保留2位有效数字)．实验中得到的该热敏电阻阻值R 随温度t 变化的曲线如图13(a)所示．图13(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2 kΩ.由图(a)求得，此时室温为________ ℃(保留3位有效数字)．(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图(b)所示．图中，E 为直流电源(电动势为10 V ，内阻可忽略)；当图中的输出电压达到或超过6.0 V 时，便触发报警器(图中未画出)报警．若要求开始报警时环境温度为50 ℃，则图中________(填“R 1”或“R 2”)应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为________ kΩ(保留2位有效数字)． 答案 (1)见解析图 (2)1.8 (3)25.5 (4)R 1 1.2解析 (1)滑动变阻器最大阻值仅20 Ω，应采用分压式接法，电压表为理想电表，应采用毫安表外接法，测量电路图如图所示．(2)热敏电阻的阻值R ＝U I ＝5.5 V 3.0 mA≈1.8 kΩ.(3)根据R－t图象，可知当R＝2.2 kΩ时，t约为25.5 ℃.(4)输出电压变大时，R2两端电压变大，R1两端电压变小．根据R－t图象知，温度升高时热敏电阻的阻值减小，则电路中电流变大，固定电阻两端的电压变大，所以固定电阻应为R2，热敏电阻应为R1，t＝50 ℃，R1＝0.8 kΩ，根据串联电路中电阻与电压的关系可得R1R2＝10－6.06.0，解得R2＝1.2 kΩ.命题预测7．(2020·湘赣皖十五校高三第一次联考)温度传感器的核心部分是一个热敏电阻．某课外活动小组的同学在学习了伏安法测电阻之后，利用所学知识来测量由某种金属制成的热敏电阻的阻值．可供选择的实验器材如下：A．直流电源，电动势E＝6 V，内阻不计；B．毫安表A1，量程为600 mA，内阻约为0.5 Ω；C．毫安表A2，量程为10 mA，内阻R A＝100 Ω；D．定值电阻R0＝400 Ω；E．滑动变阻器R＝5 Ω；F．被测热敏电阻R t；G．开关、导线若干．(1)实验要求能够在0～5 V范围内，比较准确地对热敏电阻的阻值R t进行测量，请在图14甲的方框中设计实验电路．(2)某次测量中，闭合开关S，记下毫安表A1的示数I1和毫安表A2的示数I2，则计算热敏电阻阻值的表达式为R t＝________(用题给的物理量符号表示)．(3)该小组的同学利用图甲电路，按照正确的实验操作步骤，作出的I2－I1图象如图乙所示，由图可知，该热敏电阻的阻值随毫安表A2的示数的增大而________(填“增大”“减小”或“不变”)．图14(4)该小组的同学通过查阅资料得知该热敏电阻的阻值随温度的变化关系如图丙所示．将该热敏电阻接入如图丁所示电路，电路中电源电压恒为9 V ，内阻不计，理想电流表示数为0.7 A ，定值电阻R 1＝30 Ω，则由以上信息可求出定值电阻R 2的阻值为________ Ω，此时该热敏电阻的温度为________ ℃.答案 (1)见解析图 (2)I 2(R A ＋R 0)I 1－I 2(3)增大 (4)17.5 55解析 (1)题目中没有电压表，可用已知内阻的电流表A 2与定值电阻R 0串联构成量程为U ＝I g (R A ＋R 0)＝0.01×(100＋400) V ＝5 V 的电压表；滑动变阻器用分压电路，电路如图．(2)由毫安表A 2和定值电阻R 0串联后两端电压等于热敏电阻R t 两端电压可得I 2(R A ＋R 0)＝R t (I 1－I 2)，故R t ＝I 2(R A ＋R 0)I 1－I 2(3)根据R t ＝I 2(R A ＋R 0)I 1－I 2可得I 2＝1R A ＋R 0R t＋1I 1由题图乙可知，随毫安表A 2的示数的增大，斜率增大，即1R A ＋R 0R t ＋1变大，则R t 变大．(4)通过R 1的电流I 1＝UR 1＝0.3 A ，则通过R 2和R t 的电流为0.4 A ，由I 2－I 1图象可知，I 2＝4 mA时，通过R t 的电流约为0.4 A ，此时R t 两端电压为2 V ，所以R 2两端电压为7 V ，则R 2＝70.4 Ω＝17.5 Ω，R t ＝20.4Ω＝5 Ω 根据R t －t 图象可知R t ＝115t ＋43，将R t ＝5 Ω代入解得t ＝55 ℃.8．在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，实验室提供了下列实验器材： A ．干电池两节，每节电动势约为1.5 V ，内阻约几欧姆 B ．电压表V 1、V 2，量程均为0～3 V ，内阻约为3 kΩ C ．电流表，量程为0～0.6 A ，内阻小于1 Ω D ．定值电阻R 0，阻值为5 Ω E ．滑动变阻器R ，最大阻值为20 Ω F ．导线和开关若干图15两位同学分别选用了上述部分实验器材设计了如图15甲、乙两种实验电路．(1)一同学利用如图甲所示的电路图组装实验器材进行实验，读出多组U 1、I 数据，并画出U 1－I 图象，求出电动势和内阻．这种方案测得的电动势和内阻均偏小，产生该误差的原因是________，这种误差属于________(填“系统误差”或“偶然误差”)．(2)另一同学利用如图乙所示的电路图组装实验器材进行实验，读出多组U 1和U 2的数据，描绘出U 1－U 2图象如图丙所示，图线斜率为k ，在纵轴上的截距为a ，则电源的电动势E ＝________，内阻r ＝________.(用k 、a 、R 0表示) 答案 (1)电压表的分流 系统误差 (2)a 1－k kR 01－k解析 (1)误差主要来源于电压表的分流作用，使流过内阻的电流不等于流过电流表的电流，这种误差属于系统设计方面的误差，因此属于系统误差． (2)U 1＋U 1－U 2R 0r ＝E则U 1＝r R 0＋r U 2＋R 0ER 0＋r故k ＝r R 0＋r ，a ＝R 0ER 0＋r解得E ＝a 1－k ，r ＝kR 01－k.专题强化练保分基础练1．(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R x，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1(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．图1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________(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________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为________ 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________ Ω(保留1位小数)．答案(1)O、P(2)Ⅰ50.5(3)50.0解析(1)若通过R x的电流相等，由题图(b)知图线Ⅰ对应的电压值较大，由R＝UI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＝3.00－1.00(59.6－20.0)×10－3Ω≈50.5 Ω，图线Ⅱ测得电阻阻值 R Ⅱ＝ 3.00－0.95(63.0－20.0)×10－3Ω≈47.7 Ω，待测电阻阻值约为50 Ω，R V R x ＝1 000 Ω50 Ω＝20，R x R A ＝50 Ω0.5 Ω＝100，因R V R x <R x R A，电流表采用内接法更接近待测电阻的真实值，电压表跨接在O 、Q 两点，故图线Ⅰ得到的结果更接近待测电阻的真实值，测量结果为50.5 Ω.(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 ＝R Ⅰ－R A ＝(50.5－0.5) Ω＝50.0 Ω.2．(2020·江苏苏锡常镇四市高三教学情况调研)合金材料的电阻率都比较大，某同学按如下步骤测量一合金金属丝的电阻率．实验操作如下：(1)用螺旋测微器在该金属丝上三个不同位置测量该金属丝的直径，结果都如图2所示，则该金属丝的直径为__________ mm.图2(2)按图3连接测量电路，将滑动变阻器置于最大值，闭合开关，移动滑动变阻器，发现电压表有读数，而电流表读数总为零，已知电流表、电压表以及待测金属丝都是完好的，则电路故障为导线__________断路(用图中导线编号表示)．图3(3)排除电路故障后，改变滑动头在金属丝上的位置，测出金属丝长度l 和接入电路的电阻R x 如下表：R x /Ω10.0 17.9 26.1 34.0 41.9 l /cm10 20 30 40 50请根据表中的数据，在图4方格纸上作出R x －l 图象．图4(4)根据图象及金属丝的直径，计算该金属丝的电阻率ρ＝__________ Ω·m (保留两位有效数字)．(5)采用上述测量电路和数据处理方法，电表内阻对该金属丝电阻率测量的影响为________(选填“使结果偏大”“使结果偏小”或“对结果无影响”)．答案 (1)0.380(0.379～0.381) (2) a 或c (3)见解析图 (4)9.1×10－6(8.5×10－6～9.9×10－6)(5)对结果无影响解析 (1)该金属丝的直径为0 mm ＋38.0×0.01 mm ＝0.380 mm(2)只有a 或c 发生断路时，电压表相当于测电源电压，此时才会出现电压表有读数，而电流表读数总为零．(3)R x －l 图象如图所示：(4)根据公式R ＝ρl S 得R x ＝ρl π(d 2)2＋R A ＝4ρπd 2l ＋R A ，由(3)中作出的R x －l 图象可知，图象的斜率k ＝4ρπd 2＝80，代入数据解得ρ≈9.1×10－6 Ω·m ； (5)因为多次测量金属丝长度l 和接入电路的电阻，通过画图求斜率求解电阻率，所以电表内阻对该金属丝电阻率测量结果无影响．3．(2020·上海市虹口区一模)根据“测定电源的电动势和内阻”这个实验：(1)在图5甲、乙中，R 1为定值电阻且阻值未知，判断下列图中能测出电源电动势的是________，能测出电源内阻的是__________；(选填图的编号)(2)若按图乙连接电路，闭合开关K前，滑动变阻器R2的滑片应处于__________(填“最左端“或“最右端”)，实验过程中，电阻R1起__________的作用；(3)若实验电路图如图丙所示，已知R1＝2 Ω，以U2为纵坐标，U1为横坐标，作出相应图线，如图丁，则电源电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω.图5答案(1) 甲、乙甲(2)最左端保护电路(3)2.50.5解析(1)由题图甲所示电路图可知，电压表测路端电压，电流表测电路电流，该电路可以求出电源电动势与内阻，由题图乙所示电路图可知，电流表测电路电流，电压表测滑动变阻器两端电压，由于R1阻值未知，该电路可以测出电源电动势，但不能测出电源内阻，因此能测出电源电动势的电路是甲、乙，能测电源内阻的电路是甲；(2)按题图乙连接电路，闭合开关K前，为了保护用电器，滑动变阻器R2的滑片应处于最左端；实验过程中，为了使电压表不会超出量程，使用电阻R1分压，所以电阻R1分压起保护电路的作用；(3)在题图丙所示的电路中，电源电动势E＝U1＋U2＋U1R1r，整理得U2＝E－(1＋rR1)U1，由题图丁所示图象可知，电源电动势E＝2.5 V图象斜率的绝对值k＝1＋rR1＝2.52＝1.25，则电源内阻r＝0.5 Ω.争分提能练4．(2020·陕西西安中学高三第三次模拟)某同学研究小灯泡的伏安特性．所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8 V，额定电流0.32 A)；电压表(量程 3 V，内阻 3 kΩ)；电流表(量程0.5 A，内阻0.5 Ω)；固定电阻R0(阻值1 000 Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0 Ω)；电源E(电动势5 V，内阻不计)；开关S；导线若干．。

电学实验仪器的使用与读数高考频度：★★★☆☆难易程度：★★☆☆☆读出下图中游标卡尺和螺旋测微器的读数，游标卡尺的读数为____________mm；螺旋测微器的读数为________mm。

【参考答案】11.4 0.920【试题解析】主尺读数为11 mm，游标尺读数为4×0.1 mm，读数为11 mm+4×0.1 mm=11.4 mm；螺旋测微器主尺读数为0.5 mm，可动刻度示数为42.0×0.01 mm，读数为0.5 mm+42.0×0.01 mm=0.920 mm。

【知识补给】实验仪器的读数方法（1）十分之一法：最小分度是“1”的电表，测量误差出现在下一位，下一位按估读。

（2）最小分度是“2”或“5”的电表，测量误差出现在同一位，同一位分别按或估读。

（3）欧姆表只是粗略测量电阻，误差较大，一般不估读，一定要乘以倍率。

（2018·山东省烟台市高三期末自主练习）读出下图中螺旋测微器和游标卡尺的读数。

螺旋测微器的读数为______mm；游标卡尺的读数为________mm。

（1）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。

通常游标卡尺的刻度有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它的准确度是______mm；②用它测量某物体的厚度，示数如图所示，正确的读数是________cm；（2）用螺旋测微器测量某金属丝直径，其示数如右图所，由图可知该金属丝直径为________mm。

（2018·贵州省遵义航天高级中学高二期中）在如图中读出游标卡尺和螺旋测微器的读数（1）甲图螺旋测微器的读数为_______mm（2）乙图游标卡尺的读数为_______mm 如图甲、乙两图为常用的电流表和电压表的刻度盘，在甲图中如果接入电路的“+”和“–0.6”两个接线柱，则该表的示数为________A，如果接入电路的是“+”和“–3”两个接线柱，则该表的示数为________A 。