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1、精选优质文档-倾情为你奉上高中物理 电学实验专题（一）一、测量仪器的读数（一）读数基本原则：1一切测量都存在误差，测量误差出现在哪一位，读数就相应读到哪一位，直接测量中读出的测量值的有效数字的最后一位要与读数误差所在的一位对齐。2凡是分度值是一个单位的，如“1mm”、“1mA”、“0.1A”等，读数估读到分度值的下一位。3凡是分度值是2或5个单位的，如“2N”“0.02A ”、“0.5V”等，读数精确到分度值本位。00.20.40.6A123-0.630A0123V51015-3150V（甲）例题1、如图甲中，电流表选择03A量程时读数是 A；选择00.6A量程时读数是 A。电压表选择03V量
2、程时读数是 V；选择015V量程时读数是 V。00.20.40.6A123-0.630A0123V51015-3150V（乙）-我是华丽的分割线变式1、如图乙中，电流表选择03A量程时读数是 A；选择00.6A量程时读数是 A。电压表选择03V量程时读数是 V；选择015V量程时读数是 V。读数方法：主尺读数(mm) + N 精确度(mm)标尺0刻度线对应主尺左边刻度读数标尺与主尺刻度线对齐的刻度线序号（0开始）游标卡尺有10分度，20分度、50分度三种，对应的精确度分别是0.1mm、0.05mm、0.02mm读数注意有效数字位数。 110 120 150（二）游标卡尺的读数没有估读！ 051
3、056（1）读数 cm （2）读数 101112（cm）01020（3）读数 0123456789001234578910230123（4）读数 读数留意：莫将标尺左边缘看做0零度线；标尺部分乘积末位为0的记得保留有效数位。（三）螺旋测微器（千分尺）的读数1螺旋测微器的构造： 测砧A、测微螺杆P、尺架F、止动旋钮 、固定刻度S、可动刻度H、粗调旋钮K、微调旋钮K 2螺旋测微器的原理： 螺旋测微器的螺距是0.5 mm，可动刻度一周为50格；旋钮每旋转一周，测微螺杆P前进或后退0.5 mm。因此，可动刻度H每转过l格，测微螺杆P前进或后退0.01 mm。 3螺旋测微器的读数： 固定刻度的读数（mm
4、）+可动刻度上的格数（估读一位）精确度0.01 mm读数时需要注意半毫米刻度线是否露出。例题2、一位同学用螺旋测微器测量甲、乙、丙三根金属导线的直径，其示数如图4所示，则金属导线的直径分别为：甲 mm，乙 mm，丙 mm。图4甲乙丙二、电表改装常用的电流表和电压表都是由小量程的电流表G（表头）改装而成的，表头内阻Rg ，满偏电流Ig ，满偏电压Ug ，Ug =Ig Rg ；Ig越小，表头的灵敏度就越高。（1）表头改装为电流表（扩大量程）并联小电阻欲用该表头测量超过其量程Ig的电流，就必须扩大它的量程。表头的内阻Rg一般很小，扩大量程的方法是在表头上并联一个分流电阻Rs（如图a所示）。使超量程部
5、分的电流从分流电阻Rs上流过，而表头仍保持原来允许流过的最大电流Ig。图中虚线框内由表头G和Rs组成的整体就是改装后的电流表。 图a 改装电流表原理图G设表头改装后的量程为I，根据欧姆定律得： ； ； 若： 则： 当表头参量Ig和Rg确定后，根据要扩大量程的倍数n，可计算出需要并联的分流电阻Rs，实现电流表的扩程。改装为电流表的量程越大，表头需要并联的电阻 ；可见改装为量程更大的电流表后，新电流表的内阻比原来表头的内阻更小。（2）表头改装为电压表串联大电阻表头的电压量程为IgRg，虽然可以直接用来测量电压，但是电压量程IgRg很小，不能满足实际需要。为了能测量较高的电压，必须扩大它的电压量程。
6、方法是在表头上串联一个分压电阻（如图b所示）。使超出量程部分的电压加在分压电阻上，表头上的电压仍不超过原来的电压量程IgRg 。图b改装电压表原理图G设表头的量程为Ig，内阻为Rg，欲改成的电压表的量程为V，由欧姆定律得： 可得： 可见，要将量程为Ig的表头改装成量程为V的电压表，须在表头上串联一个阻值为的附加电阻。同一表头，串联不同的分压电阻就可得到不同量程的电压表。改装为电压表的量程越大，表头需要串联的电阻 ；例题3、有一灵敏电流计G，满偏电流是1mA，内阻r=100。（结果保留两位小数）（1）改装成量程是0.6A的电流表，需要 联一个阻值为 的电阻R1；（2）改装成量程是15V的电压表，
7、需要 联一个阻值为 的电阻R2；（3）若在（1）改装后的电流表基础上再改装成量程3V的电压表，需要串联一个电阻R3，则R3 的阻值是 。【变式3】（2015北京）如图所示， 其中电流表 A 的量程为 0.6A， 表盘均匀划分为 30 个小格， 每一小格表示 0.02A；R1 的阻值等于电流表内阻的 1/2；R2 的阻值等于电流表内阻的2倍， 若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱 1 的电流值， 则下列分析正确的是 （ ）A将接线柱 1、2 接入电路时，每一小格表示 0.04A B将接线柱 1、2 接入电路时，每一小格表示 0.02A C将接线柱 1、3 接入电路时，每一小格表示 0.06A D
8、将接线柱 1、3 接入电路时，每一小格表示 0.01A 三、多用电表的使用（一）多用电表测量电流、电压1使用前应观察指针是否指在刻度盘 端的零刻度线处。如果不在，就应该进行机械调零。机械调零：用小螺丝刀轻旋表头正下方中央处的调零螺丝，使指针指在 左端零刻度线处 。2根据被测物理量及其数量级将选择开关旋到相应的位置。3电压、电流的测量连接方法如图21所示：图21（1）测量电压时，跟电压表一样，应把多用电表 联在被测电路两端。对于直流电，用 表笔接电势较高的点，用 表笔接电势较低的点（如图21甲所示）；（2）测量电流时，跟电流表一样，应把多用电表 联在被测电路中，对于直流电，必须使电流从 表笔流进
9、，从 表笔流出来（如图21乙所示）；（3）读数时还要注意选用刻度盘上对应的量程刻度。档位读数刻度线备注直流电流档（DCA）第二条刻度线根据所选量程重新划分刻度线的分度值直流电压档（DCV）第二条刻度线交流电压档（ACV）交流10V：第三条刻度线交流2.5V：第四条刻度线（只有三条也读第三条）交流电压其它量程：第二条刻度线欧姆档（）第一条刻度线（二）欧姆表的原理欧姆表是根据闭合电路的欧姆定律制成的。它的原理如图22所示。是电流表（表头），内阻为，满偏电流为。电池的电动势为E，内阻为r。电阻R是可变电阻，也叫 调零电阻 。l 当红、黑表笔相接时（图22a），相当于被测电阻，调节R的阻值，使电流表的
10、电流达到满偏电流，刻度盘上指针在满偏处定为欧姆表的 零刻度 。l 当红、黑表笔不接触时（图22b），指针所指的位置是刻度的 点。l 当红、黑表笔间接入被测电阻Rx时（图22c），通过表头的电流为：。改变Rx，电流I随着改变，每个Rx值都对应一个电流值。在刻度盘上直接标出与值对应的Rx值，就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值。a红表笔 黑表笔 红表笔cb图22注意：（1）欧姆表的零刻度在 电流满偏刻度 处，而左边电流零刻度处的电阻为 无穷大 。（2）由于电流I与Rx的非线性关系，欧姆表的刻度是非均匀的，右 左 。（3）当Rx=时，指针指在 ，也正是这个原因，欧姆表的内阻也叫 中值电阻 。（4）
11、由于欧姆表的上述特点，在测量时，为了减小误差，应使指针在中间左右的位置区域，可通过调整适当的档位达到要求。（三）多用电表测电阻1使用欧姆挡时，在选好倍率后，必须进行欧姆调零。方法是：将红、黑表笔 ，调节 旋钮，使指针指在 右端零欧姆 刻度线处。2测电阻的操作步骤是：（1）选挡。一般比被测电阻的估计值低一个数量级，如估计值为200就应该选10的倍率；（2）进行欧姆调零；（3）将红黑表笔接被测电阻两端进行测量；（4）将指针示数乘以倍率，得测量值。（5）将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡。注意：换用欧姆档的另一个量程时，需要重新调整 欧姆调零 旋钮，才能进行测量。使用多用电表时，两只手只能握住表笔
12、的绝缘棒部分，不能接触表笔上的金属部分。 用欧姆挡测电阻，如果指针偏转角度太小（即指针所指的刻度值太大），应该 倍率重新调零后再测；如果指针偏转角度太大（即指针所指的刻度值太小），应该 倍率重新调零后再测。3实验结束后，应将多用电表选择开关扳到 或 挡。长期不使用多用表时，要把表笔从插孔里拔出，并且把表内电池取出。图25S1S2图24例题4、如图24所示的实验电路。（1）为了粗测“2.5V 0.6W”小电珠的电阻，必须将开关 断开。把多用电表选择开关旋转到“ ”挡；进行欧姆调零后，将红、黑表笔分别与小电珠两极相接触，测得小电珠的阻值如图25所示，其读数为 。（2）将选择开关置于直流电压档，闭合
13、S1、S2，此时测得的是 两端电压。（3）为了测量小电珠的电流，应将选择开关置于直流电流档，闭合开关 ，断开开关 ，然后将红、黑表笔分别接S2的左、右接线柱。（4）如图25所示，如果选择10mA直流电流档，读数为 mA；如果选择2.5V直流电压档，读数为 V；如果选择10欧姆档，读数为 。考题训练1（2015全国1）图(a)为某同学改装和校准毫安表的电路图，其中虚线框内是毫安表的改装电路。(1)已知毫安表表头的内阻为100，满偏电流为lmA；R1和R2为阻值固定的电阻。若使用a和b两个接线柱，电表量程为3mA；若使用a和c两个接线柱，电表量程为10mA。由题给条件和数据，可以求出R1 = _，
14、R2 = _。 (2)现用一量程为3mA、内阻为l50的标准电流表对改装电表的3 mA挡进行校准，校准时需选取的刻度为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mA。电池的电动势为1.5V，内阻忽略不计；定值电阻R0有两种规格，阻值分别为300和1000；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为750和3000。则R0应选用阻值为_的电阻，R应选用最大阻值为_的滑动变阻器。 (3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大，利用图(b)的电路可以判断出损坏的电阻。图(b)中的R为保护电阻，虚线框内未画出的电路即为图(a)虚线框内的电路。则图中的d点应和接线柱_(填“b”或“c”)相连。判
15、断依据是：_。拓展：若校准时发现比标准电流表的偏转小，若用此改装的电流表进行测量，则测量值比真实值 （“偏大”、“偏小”），应该如何调整为准确的电流表： 2（2013全国II）某同学用量程为1mA、内阻为120 的表头按图(a)所示电路改装成量程分别为1V和1A的多用电表。图中R1和R2为定值电阻，S为开关。回答下列问题：（1）根据图(a)所示的电路，在图(b)所示的实物图上连线。（2）开关S闭合时，多用电表用于测量 (填“电流”、“电压，或“电阻”)；开关S断开时，多用电表用于测量 (填“电流”、“电压”或“电阻”)。（3）表笔A应为 色(填“红”或“黑”)。（4）定值电阻的阻值R，R。（结
16、果取3位有效数字）3（2013全国I）某学生实验小组利用图36（a）所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“lk”挡内部电路的总电阻。使用的器材有：多用电表、电压表：量程5V，内阻十几千欧、滑动变阻器：最大阻值5k、导线若干。图36回答下列问题：（1）将多用电表挡位调到电阻“lk”挡再将红表笔和黑表笔 ，调零点。 （2）将图36（a）中多用电表的红表笔和 （填“l”或“2”）端相连，黑表笔连接另一端。（3）将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图36（b）所示，这时电压表的示数如图36（c）所示。多用电表和电压表的读数分别为 k和 V （4）调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的
17、阻值为零，此时多用电表和电压表的读数分别为图36(d)12.0 k和4 .00V。从测量数据可知，电压表的内阻为 k。 （5）多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图（36d）所示。根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为 v，电阻“1k”档内部电路的总电阻为 k。4（2016上海）在“用多用表测电阻、电流和电压”的实验中（1）（多选题）用多用表测电流或电阻的过程中，正确的是 （A）在测量电阻时，更换倍率后必须重新进行调零（B）在测量电流时，更换量程后必须重新进行调零（C）在测量未知电阻时，必须先选择倍率最大挡进行试测（D）在
18、测量未知电流时，必须先选择电流最大量程进行试测（2）测量时多用表指针指在如图所示位置。若选择开关处于“10 V”挡，其读数为 V；若选择开关处于“10”挡，其读数 200 （选填“大于”，“等于”或“小于”）。拓展：若使用多用电表的欧姆档“10”倍率的档位测量某电阻的阻值，读数是“10.0”，此时指针刚好是满偏的五分之三，可得到欧姆表此倍率对应的内部总电阻为 。5（2016海南卷）某同学改装和校准电压表的电路图如图所示，图中虚线框内是电压表的改装电路。（1）已知表头G满偏电流为100 A，表头上标记的内阻值为900 。R1、R2和R3是定值电阻。利用R1和表头构成1 mA的电流表，然后再将其改
19、装为两个量程的电压表。若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1 V；若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3 V。则根据题给条件，定值电阻的阻值应选R1=_，R2=_，R3=_。（2）用量程为3 V，内阻为2 500 的标准电压表对改装表3 V挡的不同刻度进行校准。所用电池的电动势E为5 V；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为50 和5 k。为方便实验中调节电压，图中R应选用最大阻值为_的滑动变阻器。（3）校准时，在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端P应靠近_（填“M”或“N”）端。（4）若由于表头G上标记的内阻值不准，造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，则表头G内阻的真实值_（填
20、“大于”或“小于”）900 。6（2015上海）如图是一个多用表欧姆档内部电路示意图。电流表满偏电流0.5mA、内阻10；电池电动势1.5V、内阻1；变阻器阻值0-5000。（1）该欧姆表的刻度值是按电池电动势为1.5V刻度的，当电池的电动势下降到1.45V、内阻增大到4时仍可调零。调零后阻值将变_（选填“大”或“小”）；若测得某电阻阻值为300，则这个电阻的真实值是_（2）该欧姆表换了一个电动势为1.5V，内阻为10的电池，调零后测量某电阻的阻值，其测量结果_（选填“偏大”或“偏小”或“准确”）7一直流电压表，量程为1 V，内阻为1 000，现将一阻值为50007000之间的固定电阻R1与此
21、电压表串联，以扩大电压表的量程。为求得扩大后量程的准确值，再给定一直流电源（电动势E为67 V，内阻可忽略不计），一阻值R2=2000的固定电阻，两个单刀开关S1、S2及若干线.。（1）为达到上述目的，将答题卡上对应的图连成一个完整的实验电路图。（2）连线完成以后，当S1与S2均闭合时，电压表的示数为0.90 V；当S1闭合，S2断开时，电压表的示数为0.70 V，由此可以计算出改装后电压表的量程为 V，电源电动势为 VABErRRxA B 8图示为简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig=300A，内阻Rg=100，可变电阻R的最大阻值为10k，电池的电动势E=1.5V，内阻r=0.5
22、，图中与接线柱A相连的表笔颜色应是 色，接正确使用方法测量电阻Rx的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则Rx= k。若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述Rx其测量结果与原结果相比较 （填“变大”、“变小”或“不变”）。参考答案例1、 2.30A 0.46A ；2.35V 11.7V 变式1、2.50A 0.50A ； 2.00V 10.0V游标卡尺读数：（1）1.14 （2）54.5mm （3）101.70mm （4）23.22mm例2. 2.150 ， 0.618 ， 1.496 例3、（1）并联 0.17 （2）串联 14900 （3）4
23、.83 变式3. C【解析】当接线柱1 和 2 入电路时，R1 与电流表并联，并联后等效电阻为原来电流表电阻1/3，量程扩大为原来的 3 倍，每个小格表示的电流应该是 0.06A。A、B选项错误；当接线柱 1 和 3 连入电路时，R1 与电流表并联再整体与R2 串联，但串联电阻对电流表量程无影响，每个小格表示的电流仍然是0.06A，故选项 C正确。例4：S2（填“S1和S2”也可），1，；（填也可）小电珠，S1，S2 (4）6.6 ， 1.65 ， 80练习使用多用电表（一）1左，左端零刻线3（1）并，红，黑（2）串，红，黑（二）调零电阻，零刻度，“”。（1）电流满偏刻度（最右边），无穷大（2
24、）疏，密（3）正中央，中值 （三）1短接，欧姆调零旋钮，右端零欧姆2欧姆调零增大，减小3“OFF”，交流电压最高【考题训练】1(9分) (1)15 35 (2)300 3000 (3) c闭合开关时，若电表指针偏转，则损坏的电阻是R1；若电表指针不动，则损坏的电阻是R2拓展：偏大 增大与毫安表表头并联的电阻阻值2（1）连线如图所示 2分（2）电流 电压 2分（3）黑 1分（4）1.00 880 2分3（1）短接 （2）1 （3）15.0 3.60 （4）12.0 （5）9.00 15.04.【答案】（1）AD（2）5.4；小于【解析】（1）多用电表测量电阻时，更换倍率后都必须重新进行欧姆调零，
25、选项A正确；测量电流前需要进行机械调零，更换量程时不需要进行再次调零，选项B错误；在测量未知电阻时，必须先用电压表测试电阻内是否带有电源，再大致估计电阻大小选择大致倍率，故选项C错误；在测量未知电流时，必须选择电流最大量程进行试测，避免电表烧坏，故选项D正确。（2）若选择开关处于“10 V”挡，则电表的最小刻度为0.2 V，此时读数为5.4 V；若选择开关处于“10”挡，欧姆表的中央刻度为15，此时指针指示未知但小于15，所以读数应该小于150 ，故小于200 。拓展：1505.【答案】（1）100 910 2 000 （2）50 （3）M（4）大于【解析】（1）根据题意，R1与表头G构成1
26、mA的电流表，则IgRg=（IIg）R1，得R1=100 ；若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1 V，则R2=910 ；若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3 V，则R3=R2=2 000 。（2）电压表与改装电表并联之后，电阻小于2 500 ，对于分压式电路，要求滑动变阻器的最大阻值小于并联部分，同时还要便于调节，故滑动变阻器选择小电阻，即选择50 的电阻。（3）在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端P应靠近M端，使并联部分分压为零，起到保护作用。（4）造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，说明通过表头G的电流偏小，则实际电阻偏大，故表头G内阻的真实值大于900 。6.【答案】（1
27、）小；290（2）准确【解析】（1）由闭合电路欧姆定律:得: ，因为式中E变小，r变大，故R0将减小；因为该欧姆表的刻度是按电池电动势为E=1.5V刻度的。测得某电阻阻值为300时，电流表中的电流，其它，当电池电动势下降到E=1.45V时，此时欧姆表的内阻，由闭合电路欧姆定律得，解得真实值R=290。（2）该欧姆表换了一个电动势为1.5V，内阻为10的电池，调零后测量某电阻的阻值的测量结果准确，因为电源的内阻的变化，可以通过调零电阻的阻值的变化来抵消。7.【答案】（1）电路如图所示。 （2）7；6.3【解析】（1）为了使电压表有两次不同读数，才能确定电源电动势跟的数据，电压表、只能组成串联电路
28、，电路连接如下图。（2）当闭合时， （1） 当闭合，断开时 （2）由（1）、（2）联立解得： 改装后量程为 。8.【答案】红，5，变大【解析】欧姆表是电流表改装的，必须满足电流的方向“+”进“-”出，即回路中电流从标有“+”标志的红表笔进去，所以与A相连的表笔颜色是红色；当两表笔短接(即Rx=0)时，电流表应调至满偏电流Ig，设此时欧姆表的内阻为R内此时有关系 得；当指针指在刻度盘的正中央时I=Ig/2，有，代入数据可得；当电池电动势变小、内阻变大时，欧姆得重新调零，由于满偏电流Ig不变，由公式，欧姆表内阻 R内得调小，待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的，由，可知当R内变小时，I变小，指针跟原来的位置相比偏左了，欧姆表的示数变大了。专心-专注-专业