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专题强化十六 电学实验基础
目标要求 1.会分析电学实验的误差，学会通过改进电路减少系统误差.2.掌握常用仪器的
读数.3.理解电表改装的原理.4.会连接实验器材．
题型一 电学实验误差分析
1．系统误差
(1)伏安法测电阻误差来源：通过电阻的电流不准确，电阻两端的电压不准确．
(2)测电源电动势和内阻误差来源：路端电压测量不准确、干路电流测量不准确．
(3)减小系统误差
①题目中给出的电阻阻值大约值，选用合适的实验器材，采用误差小的实验方案(如电流表
的内、外接法)．
②消除系统误差
题目给定的条件充分(电阻阻值已知)，合理设计电路可消除系统误差．
2．偶然误差
(1)电压表、电流表、多用电表、毫米刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器等读数误差；
(2)描点、计算等对数据处理造成的误差．
(3)通过多次测量取平均值或图像法可以减小偶然误差．
例1 在伏安法测电阻的实验中，待测电阻 R 的阻值约为200 Ω，电压表V的内阻约为2
x
kΩ，电流表A的内阻约为10 Ω，测量电路中电流表的连接方式如图1甲或乙所示，结果由
公式R＝计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数．若将图甲和图乙中电路测得
x
的电阻值分别记为R 和R ，则________(选填“R ”或“R ”)更接近待测电阻的真实值，
x1 x2 x1 x2
且测量值R ________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测量值R ______(选填
x1 x2
“大于”“等于”或“小于”)真实值．
图1
答案 R 大于 小于
x1
解析 ＝＝10，＝＝20，故＜，应该采用电流表内接法，即题图甲接法．由“大内偏大，小
外偏小”的结论可知，电流表内接时测量值R 大于真实值，外接时测量值R 小于真实值．
x1 x2
例2 某同学用伏安法测一个阻值约为10 Ω的电阻，所选器材为电压表V(量程为3 V，内
阻约为1 kΩ)、电流表A(量程为300 mA，内阻为1 Ω)，该同学应选用电流表的________(填“内接法”或“外接法”)．
答案 内接法
解析 在用伏安法测电阻时，若无法确定电流表和电压表的内阻对测量结果的影响，一般小
电阻用电流表外接法，大电阻用电流表内接法，以减小系统误差，但对于已知电表内阻的情
况，可以在计算过程中直接排除电表内阻的影响．本题中选用内接法时，所得电压与电流的
比值为待测电阻与电流表的内阻之和，通过计算可以得到待测电阻的真实值，不存在系统误
差，即R＝－R .
A
1．用内阻为3 000 Ω的电压表和内阻为10 Ω的电流表测电阻，在图2甲、乙两种情况下，
电压表的示数都是60 V，电流表的示数都是0.2 A，则R 的测量值为______ Ω，真实值是
1
________ Ω，R 的测量值为________ Ω，真实值是________ Ω.
2
图2
答案 300 290 300 333.3
解析 题图甲：电阻R 的测量值R ＝＝300 Ω，真实值R ＝R －R ＝290 Ω；题图乙：
1 1测 1真 1测 A
电阻R 的测量值R ＝＝300 Ω，真实值R ＝≈333.3 Ω.
2 2测 2真
题型二 常用仪器的读数
基础回扣
一、螺旋测微器
1．构造：如图3所示，B为固定刻度，E为可动刻度．
图3
2．原理：测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，
F前进或后退0.5 mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退
0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为0.01 mm.读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋
测微器又叫千分尺．
3．读数：测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一
位)×0.01(mm)．如图4所示，固定刻度示数为2.0 mm，半毫米刻度线未露出，而从可动刻度上读的示数为
15.0，最后的读数为：2.0 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm.
图4
二、游标卡尺
1．构造：主尺，游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)，游标卡尺上还有一个深
度尺．(如图5所示)
图5
2．用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径．
3．原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成．
不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度
少1 mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，其规格见下
表：
刻度格数(分度) 刻度总长度 每小格与1 mm的差值 精确度(可精确到)
10 9 mm 0.1 mm 0.1 mm
20 19 mm 0.05 mm 0.05 mm
50 49 mm 0.02 mm 0.02 mm
4.读数：若用x表示从主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线
对齐的游标的格数，则记录结果表示为(x＋K×精确度) mm.
三、常用电表的读数
对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通
过的最大电压或电流，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数
即可．
(1)0～3 V的电压表和0～3 A的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1 V和
0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位．
(2)对于0～15 V量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，这
时要求“格估读”，即读到0.1 V.
(3)对于0～0.6 A量程的电流表，精确度是0.02 A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01 A.
注意事项
游标卡尺的读数应注意以下几点
(1)精确度．所用的游标卡尺可准确到0.1 mm，还是0.05 mm或0.02 mm.游标卡尺不需要估
读，后面不能随意加零或去零；
例如(图6)
图6
正确读数：11 mm＋4×0.1 mm＝11.4 mm
易错读成：11.40 mm
例如(图7)
图7
正确读数：10 mm＋12×0.05 mm＝10.60 mm
易错读成：10.6 mm
(2)主尺上的单位应为厘米
主尺上标识的1、2、3等数字通常是指厘米，读数时应将毫米和厘米分清，游标卡尺主尺上
的最小刻度是1 mm.
例如(图8)
图8
正确读数：50 mm＋4×0.05 mm＝50.20 mm.
易错读成：5 mm＋4×0.05 mm＝5.20 mm
(3)区分零刻度与标尺最前端
例如(图9)
图9
正确读数：14 mm＋10×0.05 mm＝14.50 mm.
易错读成：13 mm＋10×0.05 mm＝13.50 mm游标卡尺、螺旋测微器的读数
例3 (1)如图10甲所示的三把游标卡尺，它们的游标尺从上至下分别为9 mm长10等分、
19 mm长20等分、49 mm长50等分，它们的读数依次为________ mm，________ mm，
________ mm.
图10
(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图乙所示，则金属丝的直径是________ mm.
答案 (1)17.7 23.85 3.18 (2)2.150
解析 (1)题图甲最上面游标卡尺：主尺读数为17 mm，游标尺读数为7×0.1 mm＝0.7 mm，
最后结果是17 mm＋0.7 mm＝17.7 mm.
题图甲中间游标卡尺：主尺读数为23 mm，游标尺读数为17×0.05 mm＝0.85 mm，最后结
果是23 mm＋0.85 mm＝23.85 mm.
题图甲最下面游标卡尺：主尺读数为3 mm，游标尺读数为9×0.02 mm＝0.18 mm，最后结
果是3 mm＋0.18 mm＝3.18 mm.
(2)固定刻度示数为2.0 mm，可动刻度示数为15.0×0.01 mm＝0.150 mm，最后的读数为
2.0 mm＋0.150 mm＝2.150 mm.
电压表、电流表和电阻箱的读数
例4 (1)如图11甲所示的电表使用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，
图中表针示数为________ A；当使用3 A量程时，对应刻度盘中每一小格代表________ A，
图中表针示数为________ A.
图11
(2)如图乙所示的电表使用较小量程时，每小格表示________ V，图中表针的示数为
________ V．若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示________ V，图中表针示数
为________ V.
(3)旋钮式电阻箱如图12所示，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为________ Ω.现欲将接入电路的电阻改为2 087 Ω，最简单的操作方法是
____________________________．若用两个这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为
________．
图12
答案 (1)0.02 0.44 0.1 2.20
(2)0.1 1.70 0.5 8.5 (3)1 987 将“×1 k”挡旋钮调到2，再将“×100”挡旋钮调到0
0～19 998 Ω
解析 (1)使用0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02 A，表针示数为0.44 A；当使用3
A量程时，每一小格为0.1 A，表针示数为2.20 A.
(2)电压表使用3 V量程时，每小格表示0.1 V，表针示数为1.70 V；使用15 V量程时，每小
格表示0.5 V，表针示数为8.5 V.
(3)电阻为1 987 Ω.最简单的操作方法是先将“×1 k”挡旋钮调到2，再将“×100”挡旋钮
调到0.每个电阻箱的最大阻值是9 999 Ω，用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是
2×
9 999 Ω＝19 998 Ω，故用两个这样的电阻箱，可得到的电阻范围为0～19 998 Ω.题型三 电表改装
电表的两种改装的比较
改装成大量程电压表 改装成大量程电流表
内部电路
改装原理 串联分压 并联分流
改装后的量程 U＝I(R＋R) I＝I
g g g
改装成的电压表 改装成的电流表
校准电路
例5 (2018·全国卷Ⅱ·22)某同学组装一个多用电表．可选用的器材有：微安表头(量程
100 μA，内阻900 Ω)；电阻箱R(阻值范围0～999.9 Ω)；电阻箱R(阻值范围0～99 999.9
1 2
Ω)；导线若干．
要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为
3 V的直流电压表．组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡．
图13
回答下列问题：
(1)在图13虚线框内画出电路图并标出R 和R，其中*为公共接线柱，a和b分别是电流挡和
1 2
电压挡的接线柱．
(2)电阻箱的阻值应取R＝________Ω，R＝________Ω.(保留到个位)
1 2
答案 (1)见解析图 (2)100 2 910
解析 (1)如图所示．
(2)接a时改装成量程为1 mA的电流表，有IR＝(I－I)R
g g g 1
解得R＝100 Ω
1
接b时改装成量程为3 V的电压表，有
U＝IR＋IR
g g 2
解得R＝2 910 Ω.
2
2.(2020·海南高三上学期期末)如图14所示，有一个双量程电流表，其中小量程为 0～1 A．
已知表头G的满偏电流I＝500 mA，定值电阻R＝20 Ω，R＝180 Ω，则表头G的内阻R 的
g 1 2 g
值为( )
图14
A．100 Ω B．200 Ω
C．250 Ω D．500 Ω
答案 B
解析 当与表头G并联的电阻越大时，量程越小，即当接线柱接公共端与最右边的接线柱
时，量程最小．由欧姆定律可知：(R＋R)(I－I)＝IR，代入数据解得：R＝200 Ω，B正确．
1 2 g g g g
题型四 测量电路与控制电路的选择
1．电压表和电流表的内、外接法
内接法 外接法
电路图
电流表分压 电压表分流
误差原因
U ＝U＋U I ＝I＋I
测 x A 测 x V
R ＝＝R＋R >R 测量值大
测 x A x
电阻测量值 R ＝＝R R R ≫R 或R
