第41讲 电学实验必须熟练掌握的基本技能（练习）（解析版）-2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）

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【题型一】基本仪器的读数
1．某同学用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图甲所示，此示数为________ mm；用游标卡尺测量某物体的厚度时，示数如图乙所示，此示数为______ cm。另一位学生用游标尺上标有50等分刻度的游标卡尺测一工件的长度，测得的结果如图丙所示，则该工件的长度L＝________ cm。
【答案】 8.021(8.020、8.022均可) 2.060 5.236
【解析】 螺旋测微器的固定刻度读数为8 mm，可动刻度读数为2.1×0.01 mm＝0.021 mm，所以最终读数为8 mm＋0.021 mm＝8.021 mm，由于需要估读，因此8.020 mm、8.022 mm均正确。游标卡尺的主尺读数为20 mm，游标尺上第12个刻度与主尺上某一刻度对齐，故游标尺读数为12×0.05 mm＝0.60 mm，所以最终读数为20 mm＋0.60 mm＝20.60 mm＝2.060 cm。工件的长度L＝52 mm＋0.02×18 mm＝5.236 cm。
2.某同学利用三个不同规格的游标卡尺测量三个物体的长度，示数如图所示，则三个物体的长度分别为________mm、________mm、________mm。
【答案】 11.4 42.40 10.32
【解析】 图(a)中，游标卡尺的读数为L＝11 mm＋4×0.1 mm＝11.4 mm。图(b)中，游标卡尺的读数为L＝42 mm＋8×0.05 mm＝42.40 mm。图(c)中，游标卡尺的读数为L＝10 mm＋16×0.02 mm＝10.32 mm。
3.图甲读数为________mm，图乙读数为________mm。
【答案】 2.320(2.319～2.321均可) 13.870(13.869～13.871均可)
【解析】 螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以题图甲读数为2.0 mm＋32.0×0.01 mm＝2.320 mm，题图乙的读数为13.5 mm＋37.0×0.01 mm＝13.870 mm。
4.(1)如图甲所示，当电流表使用的量程为0～0.6 A时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针所指位置的示数为________A；当电流表使用的量程为0～3 A时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针所指位置的示数为______A。
(2)如图乙所示，当电压表使用的量程为0～3 V时，每一小格代表______V，图中表针所指位置的示数为______V；当电压表使用的量程为0～15 V时，表盘刻度每一小格代表________V，图中表针所指位置的示数为______V。
【答案】 (1)0.02 0.36 0.1 1.80 (2)0.1 2.10 0.5 10.5
【解析】 (1)当电流表使用0～0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格代表0.02 A，表针所指位置的示数为0.36 A；当电流表使用0～3 A量程时，每一小格代表0.1 A，表针所指位置的示数为1.80 A。
(2)当电压表使用0～3 V量程时，每一小格代表0.1 V，表针所指位置的示数为2.10 V；当电压表使用0～15 V量程时，每一小格代表0.5 V，表针所指位置的示数为10.5 V。
5.某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻。分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图甲和乙所示，长度为________mm，直径为________mm；
正确连接电路后，测得电压表、电流表示数如图所示，接3 V量程时读数为________V，接0.6 A量程时读数为________A。
【答案】 10.52 0.900 2.13 0.16
【解析】 游标卡尺的精度为0.02 mm，主尺示数为10 mm，游标尺示数为26×0.02 mm＝0.52 mm，故示数为10 mm＋0.52 mm＝10.52 mm；螺旋测微器精度为0.01 mm，螺旋测微器的读数为0.5 mm＋40.0×0.01 mm＝0.900 mm；接3 V量程时分度值为0.1 V，读数为2.13 V；接0.6 A量程时分度值为0.02 A，读数为0.16 A。
【题型二】电路的选择
6．某同学用伏安法测绘一额定电压为6 V、额定功率为3 W的小灯泡的伏安特性曲线，实验所用电压表内阻约为6 kΩ，电流表内阻约为1.5 Ω。实验中有图(a)和(b)两个电路图供选择。
(1)实验中得到的电流I和电压U的关系曲线如图(c)所示，该同学选择的电路图是图(____)(填“a”或“b”)。
(2)若选择另一个电路图进行实验，在图(c)上用实线画出实验中应得到的I-U关系曲线的示意图。
【答案】：(1)a (2)见解析图
【解析】：(1)灯泡正常工作时的电阻RL＝eq \f(U2,P)＝eq \f(62,3) Ω＝12 Ω，由题图(c)可知，当U＝6 V时，I＝0.5 A，此时电阻R＝eq \f(U,I)＝12 Ω＝RL。因RV≈6 kΩ≫RL，RA≈1.5 Ω，由电阻关系可知，该同学选择的电路图是题图(a)。
(2)若选用另一个电路图即题图(b)实验，会有U＝U灯＋IRA，则分别代入电流I＝200 mA、I＝400 mA、I＝500 mA，可得对应的电压应为1.3 V、3.8 V、6.75 V，描点连线得到的I-U关系曲线如图所示。
7．物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
(1)用电压表（内阻约为）和电流表（内阻约为）测量一个电阻的阻值（约为）。要求尽量减小实验误差，应该选择的测量电路是图1中的 （选填“甲”或“乙”）。
(2)一多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样。用它测量约电阻的阻值，下列实验步骤正确的操作顺序为________（填各实验步骤前的字母）。
A．将选择开关置于“”位置
B．将选择开关置于“OFF”位置
C．将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开
D．将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0”
(3)图2是“测量电源的电动势和内电阻”实验的电路图。某同学在实验中，闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变，电流表始终没有示数。为查找故障，在其他连接不变的情况下，他将电压表连接位置的导线端分别试触、、d三个位置，发现试触、、d时，电压表均没有示数。若电路中仅有一处故障，则________（选填选项前的字母）。
A．导线断路
B．导线断路
C．滑动变阻器断路
D．滑动变阻器短路
【答案】(1)乙 (2)ADCB (3)A
【详解】（1）因为待测电阻约为，由
可知为了减小误差应该采用电流表的内接法，即选用乙图；
（2）一多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样。用它测量约电阻的阻值，先将选择开关置于“”位置，将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0”，将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开，将选择开关置于“OFF”位置，故正确的顺序为ADCB。
（3）在实验中，闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变，电流表始终没有示数，说明在电路中有断路的地方。在其它连接不变的情况下，他将电压表连接a位置的导线端分别试触b、c、d三个位置，发现试触、、d时，电压表均没有示数，则说明导线ab断路。
故选A。
【题型三】电表的改装
9．某实验小组把一只满偏电流Ig=3mA，内阻Rg=100Ω的灵敏电流计，改装成双量程电压表（0~3V和0~15V）。该小组根据电表改装原理设计电路图如图，请结合电路图完成下列问题：
(1)选0~3V量程时应该使用 两个接线柱；选0~15V量程时应该使用 两个接线柱（选填“AB”、“AC”）；
(2)若要达到改装目的，图中两个电阻的阻值应为：R1= Ω，R2= Ω。
【答案】(1) AB AC
(2) 900 4000
【详解】（1）[1][2]根据欧姆定律可得AB和AC接线柱对应量程分别为
，
可知
则选0~3V量程时应该使用AB两个接线柱；选0~15V量程时应该使用AC两个接线柱。
（2）[1][2]若要达到改装目的，则有
，
解得
，
10．用电压表和电流表测电源的电动势和内电阻，有如图甲、乙所示的两种电路，测得多组数据，把它们标在丙图的坐标纸上，并作出路端电压U与干路电流I间的关系图像。
(1)由丙图的图像可知，电源的电动势 V，内电阻 。（结果均保留两位有效数字）
(2)如果丙图是采用乙图所示的电路进行测量并作出的图像，所得的电源电动势E的测量值 （选填“大于”“等于”或“小于”）真实值。
(3)如果做实验时，实验室没有合适量程的电表，需要进行改装，以下电表改装正确的是___________。
A．将一个量程为10mA、内阻为20Ω的电流表，串一个280Ω的电阻可以改装为量程为3V的电压表
B．将一个量程为10mA、内阻为20Ω的电流表，并一个1Ω的电阻可以改装为量程为0.6A的电流表
C．将一个量程为10mA、内阻为20Ω的电流表，并一个300Ω的电阻可以改装为量程为3V的电压表
D．将一个量程为3V、内阻为2kΩ的电压表，串一个8kΩ的电阻可以改装为量程为10V的电压表
【答案】(1) 1.5 1.0(2) 小于(3) A
【详解】（1）[1]根据闭合电路的欧姆定律
整理得
图像的纵截距表示电源的电动势，为
[2]图像斜率的绝对值表示电源内阻，为
（2）若采用（乙）图所示的电路进行测量并作出图像，由于电压表分流的缘故，当电流表示数为零时，实际通过电源的电流并不为零，所以电源的内电压不为零，从而导致所作图像的纵截距偏小，所得的电源电动势E的测量值小于真实值。
（3）AC．将电流表改装成电压表，需串联电阻，根据电压表改装原理可得
则将一个量程为10mA、内阻为20Ω的电流表，串一个280Ω的电阻可以改装为量程为3V的电压表，故A正确，C错误；
B．根据电流表改装原理
则将一个量程为10mA、内阻为20Ω的电流表，并一个1Ω的电阻可以改装为量程为0.21A的电流表，故B错误；
D．根据电压表改装原理
则将一个量程为3V、内阻为2kΩ的电压表，串一个8kΩ的电阻可以改装为量程为15V的电压表，故D错误。
故选A。
11．为了精确测量阻值约为120欧姆的待测电阻的阻值，实验室提供了如下器材：
A．待测电阻
B．电压表V（量程、内阻）
C．电流表（量程、内阻）
D．电流表（量程、内阻）
E.滑动变阻器
F.滑动变阻器
G.电阻箱
H.电源（电动势、内阻不计）、开关，导线若干
(1)该同学分析实验器材，发现电压表的量程太小，需将该电压表改装成量程的电压表，应 （填“串联”或“并联”）电阻箱，并将的阻值调为 ；
(2)实验时，为了减小实验误差，且要求电表的示数从零开始调节，请将设计的电路画在虚线框中，并标出所选用“电流表”和“滑动变阻器”相应的符号 ；
某次测量时，电压表与电流表的示数分别为U、I，则待测电阻的阻值 （用已知物理量的字母表示）。
【答案】(1) 串联 600
(2)
【详解】（1）[1][2]把量程为1V电压表改装成量程的电压表，应串联电阻箱，由串联电路的特点可得
解得
（2）[1]实验时，为了减小实验误差，且要求电表的示数从零开始调节，滑动变阻器采用分压器的接法，为了便于调节，滑动变阻器选用；电源电动势E=3V，通过待测电阻的电流约为
为了精确测量，所以电流表选A2；由于电压表的内阻已知，可以求出电压表的电流，所以为了减小实验误差，电流表应采用外接法；电路图如图
[2]某次测量时，电压表与电流表的示数分别为U、I，通过电压表的电流为
通过的电流为
则待测电阻的阻值
解得
1.用伏安法测某金属丝的电阻Rx(约为5 Ω)。现有电池组(电动势3 V，内阻约1 Ω)、滑动变阻器R0(0～20 Ω，额定电流2 A)、双量程电流表(0～0.6 A，内阻约0.125 Ω；0～3 A，内阻约0.025 Ω)、双量程电压表(0～3 V，内阻约3 kΩ；0～15 V，内阻约15 kΩ)、开关、导线若干。
(1)为减小测量误差，该实验中，电流表量程应选用________(选填“0～0.6 A”或“0～3 A”)，电压表量程应选用________(选填“0～3 V”或“0～15 V”)。
(2)在图(a)中选择测量Rx的电路原理图________(选填“甲”或“乙”)，并在图(b)中完成相应的实物连线图。
(3)如图(c)所示，请利用图中的实验数据绘出电阻Rx的U－I图线。由图线可得金属丝的阻值Rx＝__________ Ω(保留两位有效数字)。
(4)实验中，在不损坏电表的前提下，随着滑动变阻器滑片从最右端向左移动的距离x的变化，电池组的总功率P也会发生变化。下列能正确反映P－x关系的是________。
【答案】 (1)0～0.6 A 0～3 V (2)甲 见解析图 (3)见解析图 4.5 (4)B
【解析】 (1)金属丝的电阻Rx约为5 Ω，根据闭合电路欧姆定律得Im＝eq \f(E,Rx＋r)＝eq \f(3,6) A＝0.5 A
故电流表量程应选用0～0.6 A；
电池组电动势为3 V，故电压表量程应选用0～3 V；
(2)因为Rx实物图连接如图所示
(3)如图所示
根据U－I图像斜率可得Rx＝eq \f(ΔU,ΔI)＝eq \f(2.5,0.56) Ω≈4.5 Ω
(4)根据电源总功率公式得
P＝EI＝eq \f(E2,RA＋\f(RVRx,RV＋Rx)＋r＋R0m－kx)
＝eq \f(－\f(E,k)2,x－\f(RA＋r＋R0m,k)－\f(RVRx,kRV＋Rx))，可知P－x图像是一个向右平移的反比例函数图像，故选B。
2．物理兴趣小组利用“伏安法”测量一个阻值较小的定值电阻Rx的阻值，可用器材有：电压表(量程为15 V，内阻约为5 000 Ω)，电流表(量程为0.6 A，内阻为5 Ω)，电源E(电动势为12 V，内阻不计)，滑动变阻器R最大阻值为10 Ω，定值电阻R0阻值为15 Ω，开关S，导线若干。(R0、Rx、R、电流表、电压表、电源、开关等仪器均无断路和短路，导线无断路)
(1)将图甲所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图。要求电流表和电压表的示数从零开始变化。
(2)连接电路后，闭合开关，逐渐移动滑片，发现电流表始终没有示数，电压表示数逐渐增大最终接近电源电压。则出现该现象的原因可能是________。
(3)该电路中R0的作用是________。
(4)测出多组数据，作出I－U图像，如图乙所示。则Rx阻值为________ Ω。
【答案】 (1)见解析图 (2)R0与Rx之间接线处断路(或Rx与电流表之间接线处断路)
(3)①保护电路；②减小读数误差 (4)4
【解析】 (1)因待测电阻Rx的电阻和电流表的内阻都较小，为保护电路，应将定值电阻R0与它们串联，又要求电流表和电压表的示数从零开始变化，故滑动变阻器采用分压式接法，由于电流表的内阻已知，故电流表采用内接法，故实验电路的原理图如图所示。
(2)出现该现象的原因可能是R0与Rx之间接线处断路。
(3)由(1)分析可知该电路中R0的作用是：①保护电路；②减小读数误差。
(4)根据I－U图像可知斜率为k＝eq \f(I,U)＝eq \f(0.5,12) Ω－1＝eq \f(1,Rx＋R0＋RA)，代入数据解得Rx＝4 Ω。
3．智能手机中都配有气压传感器，传感器的电阻会随所处环境气压变化而变化。某实验小组在室温下用以下可供选择的器材探究“气压传感器的电阻值Rx随气压变化规律”：
A．阻值随气压变化而变化的气压传感器一个(阻值变化范围从几十欧到几百欧)；
B．直流电源，电动势6 V，内阻不计；
C．电压表V1，量程为0～3 V，内阻为3 kΩ；
D．电压表V2，量程为0～15 V，内阻为15 kΩ；
E．电流表A1，量程为0～0.6 A，内阻忽略不计；
F．电流表A2，量程为0～60 mA，内阻忽略不计；
G．定值电阻R1＝3 kΩ；
H．定值电阻R2＝12 kΩ；
I．滑动变阻器R，最大阻值约为50 Ω；
J．开关与导线若干。
(1)小明设计了如图甲所示的实验电路原理图，其中电压表应选择________，电流表应选择________，定值电阻应选择________。(均选填实验器材前字母)
(2)请在图乙中将实物图连线补充完整。
(3)当气压传感器所处环境压强为p时，闭合开关S，测得两个电表的读数分别为U＝2.30 V和I＝23.0 mA，则气压传感器阻值Rx＝________ Ω。
(4)当环境压强p改变时，测得不同的Rx值，绘成图像如图丙所示，由图可得Rx和压强p的关系表达式为Rx＝________ Ω。
【答案】 (1)C F G (2)见解析图 (3)200 (4)1 000－8×10－3p
【解析】 (1)电源电动势为6 V，电压表读数时要在满偏刻度的三分之一以上更准确，而且串联定值电阻可以扩大量程，故电压表选C；
气压传感器阻值变化范围从几十欧到几百欧，流经电流表的电流约为几十毫安，故电流表选F；
串联定值电阻，相当于扩大电压表量程，扩大到6 V即可，电压表内阻为3 kΩ，定值电阻选G。
(2)如图所示
(3)根据欧姆定律得Rx＝eq \f(2U,I)＝200 Ω
(4)根据题图丙，设Rx＝R0－kp
代入数据可得Rx＝1 000－8×10－3p (Ω)。
4．某同学要测量一个未知电阻的阻值，实验室提供的器材有：
A．电流表A1：量程为0～3 mA，内阻r1约为15 Ω
B．电流表A2：量程为0～1.5 mA，内阻r2为25 Ω
C．定值电阻R1：R1＝9 975 Ω
D．定值电阻R2：R2＝1 975 Ω
E．滑动变阻器R3：最大阻值为10 Ω
F．电源E，电动势为3 V，内阻很小
G．开关S及导线若干
(1)该同学根据实验器材设计了如图所示的测量电路，闭合开关S之前，滑动变阻器R3的滑片应置于________(选填“最左端”或“最右端”)。
(2)实验中需要量程为0～3 V的电压表，则电路图中的电流表①应选择________，定值电阻R应选择________(均填器材前面的字母)。
(3)①、②位置放置好电流表，调节滑动变阻器，将滑动变阻器的滑片置于合适的位置，若此时电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2，则待测电阻Rx＝________(用物理量的符号表示)。
【答案】 (1)最左端 (2)B D (3)eq \f(I2r2＋R2,I1－I2)
【解析】 (1)为了实验安全，闭合开关S之前，应使电路中电流从最小值开始调节，滑动变阻器采用分压接法，故应将滑片置于最左端。
(2)实验器材中没有电压表，要用电流表改装，只有内阻已知的电流表才能改装成电压表，所以电路图中的电流表①选择B。
把A2改装成量程为3 V的电压表，
根据电压表改装原理可得R＝eq \f(U－IA2r2,IA2)＝eq \f(3－1.5×10－3×25,1.5×10－3) Ω＝1 975 Ω，
故定值电阻应选择D。
(3)由串、并联电路的特点和欧姆定律有
I2(r2＋R2)＝(I1－I2)Rx
解得Rx＝eq \f(I2r2＋R2,I1－I2)。
5．(2023·江苏卷·12)小明通过实验探究电压表内阻对测量结果的影响。所用器材有：干电池(电动势约1.5 V，内阻不计)2节；两量程电压表(量程0～3 V，内阻约3 kΩ；量程0～15 V，内阻约15 kΩ)1个；滑动变阻器(最大阻值50 Ω)1个；定值电阻(阻值50 Ω)21个；开关1个及导线若干。实验电路如图甲所示。
(1)电压表量程应选用________(选填“3 V”或“15 V”)。
(2)图乙为该实验的实物电路(右侧未拍全)。先将滑动变阻器的滑片置于如图所示的位置，然后用导线将电池盒上接线柱A与滑动变阻器的接线柱________(选填“B”“C”或“D”)连接，再闭合开关，开始实验。
(3)将滑动变阻器滑片移动到合适位置后保持不变，依次测量电路中O与1,2，…，21之间的电压。某次测量时，电压表指针位置如图丙所示，其示数为________ V。根据测量数据作出电压U与被测电阻值R的关系图线，如图丁中实线所示。
(4)在图甲所示的电路中，若电源电动势为E，电压表视为理想电压表，滑动变阻器接入的阻值为R1，定值电阻的总阻值为R2，当被测电阻为R时，其两端的电压U＝________(用E、R1、R2、R表示)，据此作出U－R理论图线如图丁中虚线所示。小明发现被测电阻较小或较大时，电压的实测值与理论值相差较小。
(5)分析可知，当R较小时，U的实测值与理论值相差较小，是因为电压表的分流小，电压表内阻对测量结果影响较小。小明认为，当R较大时，U的实测值与理论值相差较小，也是因为相同的原因。你是否同意他的观点？请简要说明理由
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【答案】 (1)3 V (2)D (3)1.50 (4)eq \f(ER,R1＋R2)
(5)不同意 理由见解析
【解析】 (1)所用电源为两节干电池，电动势为3 V，则所用电压表量程为3 V；
(2)闭合开关之前，滑动变阻器阻值应调到最大，电池盒上的接线柱A应与滑动变阻器的接线柱D连接；
(3)电压表最小刻度为0.1 V，则示数为1.50 V；
(4)由闭合电路欧姆定律可得I＝eq \f(E,R1＋R2)
当被测电阻阻值为R时，电压表示数为
U＝IR＝eq \f(ER,R1＋R2)
(5)不同意。方法一：极限思维法。当R较大时，电压表分流作用大，当R等于R2时，可将R1看成等效电源内阻，由于R1阻值远小于R2，故电压表读数近似等于电源电动势。
方法二：解析法。当R较大时，电压表内阻不能忽略，
则电路中的电流I＝eq \f(E,R1＋R2－R＋\f(RRV,R＋RV))，
电压表中的电流I′＝I·eq \f(R,R＋RV)，
电压表读数为U＝eq \f(E,R1＋R2－R＋\f(RRV,R＋RV))·eq \f(RRV,R＋RV)＝eq \f(E,\f(R1＋R2－RR＋RV,RRV)＋1)
当R＝R2时，R最大，
此时U＝eq \f(E,\f(R1R2＋RV,R2RV)＋1)＝eq \f(E,\f(R1,RV)＋\f(R1,R2)＋1)，
因RV≫R1，则电压表读数近似为U＝eq \f(E,\f(R1,R2)＋1)＝eq \f(ER2,R1＋R2)，即当R＝R2时，由于R1的阻值远小于R2，所以电压表读数近似等于电源电动势。
目录
01 模拟基础练
【题型一】基本仪器的读数
【题型二】电路的选择
【题型三】电表的改装
02 重难创新练