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2024 年高考一轮复习100 考点100 讲
第11 章 恒定电流
第11.4 讲 电学实验基础
【知识点精讲】
一 基本仪器的使用及读数
1．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)，游标尺上还有一个深度尺(如图所
示)。
(2)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 格的、20 格的、50 格的，其读数见下表：
刻度格数
(分度)
刻度
总长度
每小格与
1 mm 的差值
精确度
(可准确到)
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
(3)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线对齐的游标
的格数，则记录结果为：(x＋K×精确度)mm。
注意：对于游标卡尺，无论哪种规格，K 值均不需要估读到下一位。
【特别提醒】．游标卡尺的读数的“三看”
(1)第一看→精确度。例如(如图所示)
易错读成11 mm＋3.0×0.1 mm＝11.30 mm
正确读数为11.3 mm，游标卡尺不需估读，后面不能随意加零，也不能随意去零。
1
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(2)第二看→游标尺上的0 刻度线位置，区分零刻度与标尺最前端。例如(如图所示)
易错读成11 mm＋10×0.05 mm＝11.50 mm
正确读数为14 mm＋10×0.05 mm＝14.50 mm。
(3)第三看→游标尺的哪条(第K 条)刻度线与主尺上的刻度线对齐。
2．螺旋测微器
(1)构造：如图，B 为固定刻度，H 为可动刻度。
(2)原理：可动刻度H 上的刻度为50 等份，则螺旋测微器的精确度为0.01 mm。
(3)读数
①测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出。
②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)。
最后一位数字为估读数字，读数和记数时估读位为有效数字的最后一位。例如(如图所示)
固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米从可动刻度上读得示数为15.0，最后的读数为2.0 mm＋
15.0×0.01 mm＝2.150 mm。
【特别提醒】．螺旋测微器的读数要注意
(1)半毫米刻度线是否漏出；
(2)一定要估读一位；
(3)如果以mm 为单位记录读数，小数点后一定是三位数字，如：6.700 mm、0.324 mm
3．电压表、电流表的使用及读数
量程选择
使用事项
电表估读
选择合适量程：使得测量时
指针偏转角度要尽可能大，
一般要求超过量程的，但又
不能超过量程
(1)使用前应先进行零点调整
(机械调零)
(2)红表笔插“＋”插孔，黑
表笔插“－”插孔
(1)最小分度是“1、0.1、
0.01、…”时，估读到最小
分度的(即估读到最小分度的
下一位)
2
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(3)红表笔接电势高处，黑表
笔接电势低处，即电流从红
表笔进表，从黑表笔出表
(2)最小分度是“2、0.2、
0.02、…”时，估读到最小
分度的(即估读到最小分度的
那一位)
(3)最小分度是“5、0.5、
0.05、…”时，估读到最小
分度的(即估读到最小分度的
那一位)
二 伏安法测电阻的两种接法
1．电流表内、外接法的比较
内接法
外接法
电路图
误差
原因
电流表分压
U 测＝Ux＋UA
电压表分流
I 测＝Ix＋IV
电阻测
量值
R 测＝＝Rx＋RA>Rx
测量值大于真实值
R 测＝＝<Rx
测量值小于真实值
适用
条件
RA≪Rx
RV≫Rx
适用于
测量
大电阻
小电阻
2.电流表的内、外接法的选择
阻值比
较法
先将待测电阻的估计值(或大约值)与电压表、电流表内阻进行比较：
(1)若Rx较小，宜采用电流表外接法；
(2)若Rx较大，宜采用电流表内接法。
比值
比较法
(1)若>，则用电流表外接法。
(2)若＜，则用电流表内接法。
[说明] 比值比较法的变形——临界值法：
(1)Rx< 时，用电流表外接法；
(2)Rx> 时，用电流表内接法；
(3)Rx＝ 时，内、外接法均可。
试触法
按图接好电路，让电压表一个接线柱固定接好，另一个接线柱P 先后与
a、b 处接触一下：
(1)如果电压表的示数有明显的变化，而电流表的示数变化不明显，即<，
则可采用电流表外接法；
(2)如果电流表的示数有明显的变化，而电压表的示数变化不明显，即>，
3
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则可采用电流表内接法。
三 滑动变阻器的两种接法
1．滑动变阻器两种接法的比较
限流式接法
分压式接法
对比说明
电路图
串、并联关系不同
负载Rx上电压调
节范围
≤U≤E
0≤U≤E
分压式电路的调节范
围大
负载Rx上电流调节
范围
≤I≤
0≤I≤
分压式电路的调节范
围大
闭合S 前
滑片P 的位置
b 端
a 端
都是为了保护电路元
件
【特别提醒】：分压式接法中电压和电流的调节范围大，但限流式接法较节能且电路简单。
2．滑动变阻器两种接法的选择
(1)滑动变阻器必须采用分压式接法的几种情况
①要求电压(或电流)能从零开始变化；
②当待测电阻Rx≫R(R 滑动变阻器的最大阻值) 时；
③若采用限流式接法，电路中的最小电流仍超过电路中电表、电阻的允许电流。
(2)除了上述三种情况外，如果滑动变阻器采用两种接法都能满足要求，则从节能、方便操作角度考虑，
优先选用限流式接法。
四、电学实验的设计、仪器选择及实物连线
1．电学实验设计
A。电学实验设计的“三原则”
(1)安全性原则
设计方案时，应安全可靠，不会对仪器、器材造成损坏。
①选用器材时，应考虑仪器、器材的性能及量值(如仪表的量程、电器的额定值等)的要求。
②设计方案时，应准备好保护措施。
(2)精确性原则
实验误差应控制在误差允许的范围之内，尽可能选择误差较小的方案。
①在安装器材时或在使用仪器之前，应按实验要求对器材、仪器精心调整。如在使用某些仪表前，应
进行机械调零。
②选用合适的测量工具(直尺、仪表)及合适的量值范围，使之与被测数值相匹配。如使用多用电表测
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量某电阻时，应选用合适的挡位，使测量时电表指针指在中央刻度值附近。
③实验中可能出现因操作不当带来的偶然误差，往往需要多次重复实验，获取多组实验数据，以备选
取有效数据。
④设计合理的数据处理方式，如将多组有效数据相加后除以测量次数，取其算术平均值(一般求待测量
的算术平均值，而不求某些中间量的算术平均值)。
(3)简便性、直观性原则
设计实验应便于操作、读数及进行数据处理及实验者观察。
B．定值电阻在电路设计中的三种作用
2．实验器材的选择
实验器材的选择原则
安全、精确、方便，在保证不超过电压表和电流表量程的
条件下尽量使指针偏角大些，精确度更高些
实验器材的选择思路
先估算回路中电流和电压的最大值，结合已知器材的规
格，确定实验电路和实验器材
电流表和电压表的选择
①根据电源的参数来选择
②根据电路中的最大电流(或者最大电压)来选择
③根据用电器的额定电流(或者额定电压)来选择
滑动变阻器的选择
①用分压式接法时，应该选用最大阻值较小、额定电流较
大的滑动变阻器
②用限流式接法时，应该选用阻值和被测电阻接近的滑动
变阻器
3.实物连线的“四注意”
(1)连线顺序：画线连接各元件，一般先从电源正极开始，按照电路原理图依次到开关，再到滑动变阻
器，按顺序以单线连接方式将主电路中串联的元件依次串联起来，其次将要并联的元件并联到电路中去。
(2)电流表与被测电路串联，电流表不能直接接到电源两端；电压表与被测电路并联，电压表可以直接
接到电源两端。两表“＋”接线柱均靠近电源“＋”极，“－”接线柱靠近电源“－”极。
(3)滑动变阻器的限流式接法应“一上一下”；分压式接法应先将全部电阻丝接入电路，再将被测电路
与滑动变阻器的上接线柱按电路图连接。
(4)避免交叉：连线时要将导线接在接线柱上，两条导线不能交叉。
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4．保护电阻的处理
为了保护电路，一般会在电路中加入一个保护电阻，例如在测电源电动势和内阻实验方案一中可将保
护电阻看成滑动变阻器的一部分；方案二中可将保护电阻看成电源内阻的一部分，求解电源内阻时一定要
注意减去保护电阻的阻值。
【方法归纳】
电表的“三用”.如果知道电表的内阻，则电流表、电 压表既可以测电流，又可以测电压，还可以作为
定值电阻来使用，即“一表三用”。
【最新高考题精练】
1. （2023 高考江苏学业水平选择性考试）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1.5V，内阻不计）2 节；两量程电压表（量程0~3V，内阻约3kΩ；量程0~15V，内阻约
15kΩ）1 个；滑动变阻器（最大阻值50Ω）1 个；定值电阻（阻值50Ω）21 个；开关1 个及导线若干．实
验电路如题1 图所示．
（1）电压表量程应选用________（选填“3V”或“15V”）．
（2）题2 图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”“D”）连接，再闭合开关，开
始实验．
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（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，电压表指针位置如题3 图所示，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，如题4 图中实线所示．
（4）在题1 图所示的电路中，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
，
定值电阻的总阻值为
，当被测电阻为R 时，其两端的电压
________（用E、
、
、R 表示），
据此作出
理论图线如题4 图中虚线所示．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______．
2.（2）采用图1 所示的电路图来测量金属丝
的电阻率．
①实验时，闭合开关S 前，滑动变阻器的滑片P 应处在_________（填“M”或“N”）端．
②按照图1 连接实物图，如图2 所示．闭合开关前检查电路时，发现有一根导线接错，该导线为_________
（填“a”“b”或“c”）．若闭合开关，该错误连接会带来的问题有_________．
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3．（6 分）（2020 高考全国理综I）
某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx，所用电压表的内阻为1 kΩ，电流表内阻为0.5Ω。
该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图（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。
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。
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（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）。
4.(2015 海南高考物理第11 题)某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测
量结果如图（a）和（b）所示。该工件的直径为______cm，高度为________mm。
5.（12 分）（2017 海南物理）某同学用伏安法测量待测电阻的阻值。现有器材为：待测电阻R（阻值约为
5 Ω），电源（电动势3 V），滑动变阻器（阻值范围0~10 Ω），电流表（量程0.6 A，3 A），电压表
（量程3 V，15 V），开关，导线若干。实验要求在测量电路中将电流表外接，滑动变阻器起限流作
用。回答下列问题：
（1）按照实验要求在图（a）中画出实物连线图。
（2）若已按实验要求接线，闭合开关后移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数始终约为3 V，电流表
的示数始终接近0。写出产生这种现象的一个原因：_______________。
（3）在连线正确后，闭合开关。电压表和电流表的示数分别如图（b）和图（c）所示。由图可知，
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电压表读数为_______V，电流表读数为______A。由此可得待测电阻的阻值为_____Ω（结果保
留3 位有效数字）。
6.(2011 全国理综卷)使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源
(一般为电池)、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端。现需要测
量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：待测多用电表，量程为60 mA 的电流表，电阻
箱，导线若干。实验时，将多用电表调至×1 Ω 挡，调好零点；电阻箱置于适当数值。完成下
列填空：
(1)仪器连线如图l 所示(a 和b 是多用电表的两个表笔)。若两电表均正常工作，则表笔a
为_________ (填“红”或“黑”)色；
(2)若适当调节电阻箱后，图1 中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图2(a)，(b)，
(c)所示，则多用电表的读数为_________Ω．电流表的读数为_________mA，电阻箱的读数为
_________Ω：
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(3)将图l 中多用电表的两表笔短接，此时流过多用电表的电流为______mA；(保留3 位有
效数字)
(4)计算得到多用电表内电池的电动势为_________V。(保留3 位有效数字)
7（2006·重庆理综）用已调零且选择旋钮指向欧姆挡“×10”位置的多用电表测某电阻阻值，
根据右图所示的表盘，被测电阻阻值为 Ω。若将该表选择旋钮置于1mA 挡测电流，表
盘仍如右图所示，则被测电流为 mA。
8. (2003 年广东高考)下图为一正在测量中的多用电表表盘．
(1)如果是用直流10V 挡测量电压，则读数为________V；
(2)如果是用×100Ω 挡测量电阻，则读数为________Ω；
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(3)如果是用直流5mA 挡测量电流，则读数为________mA．
【最新模拟题精练】
1。 (1)如图甲、乙、丙所示的三把游标卡尺，它们的游标尺自左向右分别为10 分度、20 分度、50
分度，它们的读数依次为________ mm、________ mm、________ mm。
(2) 某同学用如图丁所示的螺旋测微器测量小球的直径时，他应先转动________使F 靠近小球，再转
动________使F 夹住小球，直至听到棘轮发出声音为止，拨动________使F 固定后读数(填仪器部件字母符
号)。正确操作后，螺旋测微器的示数如图戊所示，则小球的直径是______ mm。
2。 (1)图甲使用0.6 A 量程时，对应刻度盘上每一小格代表________ A，图中指针示数是________
A；当使用3 A 量程时，对应刻度盘上每一小格代表________ A，图中指针示数为________ A。
(2)图乙使用较小量程时，每小格表示________ V，图中指针的示数为________ V；若使用的是较大
量程，则这时表盘刻度每小格表示________ V，图中指针示数为____ V。
(3)旋钮式电阻箱如图丙所示，电流从接线柱A 流入，从B 流出，则接入电路的电阻为______Ω。今欲
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，即可得到的电阻值范围为____________。
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3. （2022 陕西宝鸡陈仓区二模）小阳同学想自己设计的实验来测量某种金属丝的电阻率。首先他将一卷
长为128m 的金属丝的两端固定在两个接线柱间，他选用的器材有多用电表、电流表（内阻为1Ω）、电压
表（内阻约为3000Ω）、开关、滑动变阻器、螺旋测微器、导线和学生电源等。
（1）他先使用多用电表粗测金属丝的电阻，操作过程分以下四个步骤：
①调整“机械零点调节旋纽”使指针指到零刻度；
②将红、黑表笔分别插人多用电表的“
”“
”插孔，选择电阻挡“ × 1”；
③然后将两表笔_________；调整“欧姆调零旋钮”进行欧姆调零；
④把红、黑表笔分别与金属丝的两端（已刮去绝缘漆）相接，多用电表的示数如图甲所示，该金属丝的电
阻为__________Ω。
（2）用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图乙所示，则金属丝的直径为________mm。
（3）为了更准确地测量金属丝Rx的电阻，并获得较大的电压调节范围，以下四个电路中最合理的是
__________________。
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A．
B．
C．
D．
（4）按小阳同学选择的电路测量，某次得到电流表示数为0.20A，电压表示数为2.76V，可计算出金属丝
的电阻率约为_________Ω·m。（结果保留两位有效数字）
4. 用伏安法测定一个待测电阻Rx的阻值(阻值约为200 Ω)，实验室提供如下器材：
电池组E：电动势为3 V，内阻不计；
电流表A1：量程为0～15 mA，内阻约为100 Ω；
电流表A2：量程为0～300 μA，内阻为1 000 Ω；
滑动变阻器R1：阻值范围为0～20 Ω，额定电流为2 A；
电阻箱R2：阻值范围为0～9 999 Ω，额定电流为1 A；
开关S、导线若干。
要求实验中尽可能准确地测量Rx的阻值，请回答下列问题：
(1)为了测量待测电阻两端的电压，可以将电流表________(填写器材代号)与电阻箱串联，并将电阻箱
阻值调到________ Ω，这样可以改装成一个量程为3.0 V 的电压表。
(2)在图中画出测量Rx阻值的完整电路图，并在图中标明器材代号。
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(3)调节滑动变阻器R1，两表的示数如图所示，可读出电流表A1的示数是________ mA，电流表A2的
示数是________ μA，测得待测电阻Rx的阻值是________ Ω。
5. (2023 云南昆明一中第9 次质检)一同学探究阻值约为
的待测电阻
在
范围内的伏安特
性。可用器材有电压表V（量程为
，内阻很大）、电流表A（量程为
，内阻为
）、电源E
（电动势约为
，内阻不计）、滑动变阻器R（最大阻值可选
或
）、定值电阻
（阻值可选
或
）、开关S、导线若干。
（1）要求通过
的电流可在
范围内连续可调，在答题卡上将图（a）所示的器材符号连线，画
出实验电路的原理图；___________
（2）实验时，图（a）中的R 应选最大阻值为___________（填“
”或“
”）的滑动变阻器，
应选阻值为___________（填“
”或“
”）的定值电阻；
（3）测量多组数据可得
的伏安特性曲线。若在某次测量中，电压表、电流表的示数分别如图（b）和图
（c）所示，则此时
两端的电压为___________V，流过
的电流为___________
，此组数据得到的
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的阻值为___________
（保留3 位有效数字）。
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