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2024 年高考物理一轮大单元综合复习导学练
专题51 电学实验基础
导练目标
导练内容
目标1
游标卡尺的使用
目标2
螺旋测微器的使用
目标3
常用电表的读数
目标4
内外接法测电阻
目标5
滑动变阻器的两种接法
目标6
电表的改装
【知识导学与典例导练】
一、游标卡尺的使用
1．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。
2．精度：对应关系为10 分度0.1 mm，20 分度0.05 mm，50 分度0.02 mm。
3．读数：若用x 表示由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刻线
的格数，则记录结果表达为(x＋K×精度)mm。
【例1】如图甲、乙、丙所示的三把游标卡尺，它们的游标尺分别为9mm 长10 等分、19mm 长20 等分、
49mm 长50 等分，它们的读数依次为 mm、 mm、 mm；
【答案】 17.2 23.35 10.38
1
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【详解】[1]甲图读数：整毫米数是17mm，不足1 毫米数是2×0.1mm＝0.2mm，最后读数是
17mm＋0.2mm＝17.2mm
[2]乙图读数：整毫米数是23mm，不足1 毫米数是7×0.05mm＝0.35mm，最后读数是
23mm＋0.35mm＝23.35mm
[3]丙图读数：整毫米数是10mm，不足1 毫米数是19×0.02mm＝0.38mm，最后读数是
10mm＋0.38mm＝10.38mm
二、螺旋测微器的使用
1．原理：测微螺杆与固定刻度之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮每旋转一周，测微螺杆前进或后
退0.5 mm，而可动刻度上的刻度为50 等份，每转动一小格，测微螺杆前进或后退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。
2 ．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)。
【例2】（1）某同学用如图甲所示的螺旋测微器测小球的直径时，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）。
（2）某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度。该螺旋测微器校零时的示数如图乙所示，测量金属板
厚度时的示数如图丙所示。图乙所示的读数为 mm，图丙所示的读数为 mm，所测
金属板的厚度为 mm。
2
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【答案】 D H G 0.008/0.009/0.010 6.868/6.869/6.870
6.858/6.859/6.860/6.861/6.862
【详解】（1）[1][2][3] 螺旋测微器测小球的直径时，先调节旋钮D，使测微螺杆F 靠近小球，再转动微调
旋钮H，使测微螺杆F 夹住小球，直至听到棘轮发出声音为止，拨动G 使测微螺杆F 固定后读数。先调节
D 后调节H 的作用是，防止小球发生明显的形变，也防止螺旋测微器的损坏。
（2）[4] 图乙所示的读数为
，考虑估读引起的误差，在0.008mm 到0.010mm
范围内都对。
[5] [6]图丙所示的读数为
，考虑估读引起的误差，在6.868mm 到
6.870mm 范围内都对。所以金属板的厚度范围为6.858mm 到6.862mm。
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,即电表两接线柱间允许加的最大电压或电表允
许通过的最大电流,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。
(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“1
5格估读”。
(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”。
【例3】请读出下列仪器显示的示数：
（1）螺旋测微器示数 （2）电压表示数 （3）毫安表示数
（1）螺旋测微器的示数为 mm；
（2）当选择
量程时，电压表的示数为 V；
3
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（3）当选择
量程时，毫安表的示数为 mA。
【答案】 0.642（0.641~0.643 皆可） 1.80 12.0
【详解】（1）[1]螺旋测微器的示数为0.5mm+0.142mm=0.642mm；
（2）[2] 电压表选择
量程时，最小分度为0.1V，所以需要再向后估读一位，示数为1.80V；
（3）[3] 毫安表选择
量程时，最小分度为0.5mA，只读到小数点后一位，示数为12.0mA。
四、内外接法测电阻
(一)两种接法的比较
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
(二)两种接法的选择
1．阻值比较法
先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜
采用电流表内接法。简单概括为“大内偏大，小外偏小”。
2．临界值计算法
①Rx< 时，用电流表外接法。
②Rx> 时，用电流表内接法。
3．实验试探法
按如图所示接好电路，让电压表一根接线柱P 先后与a、b 处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，
而电流表的示数变化不大，则应采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变
化不大，则应采用电流表内接法。
【例4】如图所示的电路为用伏安法测量金属电阻R 的电路图，当S 接a 时，电压表示数为2.7V，电流表
示数为5.0mA，当S 接b 时，电压表示数为2.8V，电流表示数为4.0mA，该电阻测量值较准确的数值等于
Ω，测量值 （填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。
4
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【答案】 700 大于
【详解】[1]电压的相对变化量为
电流的相对变化量为
电流表变化比电压表变化明显，是大电阻，采用内接法误差较小，所以该电阻较准确的数值为
[2]根据欧姆定律，采用内接法时，电压表的测量值偏大，所以电阻的测量值偏大，测量值大于真实值。
五、滑动变阻器的两种接法
1．两种接法的比较
限流接法
分压接法
两种接法
电路图
负载R 上电
压调节范围
≤U≤E
0≤U≤E
负载R 上电
流调节范围
≤I≤
0≤I≤
闭合S 前
触头位置
b 端
a 端
2.两种接法的选择
①要求待测电阻两端的电压从零开始变化，或精确性要求较高时
采用
分压
接法
②滑动变阻器的最大阻值远小于待测电阻或串联的其他电阻的阻值时
③题设条件中所提供的电表量程或电阻的最大允许电流不够时
①待测电阻接近或略小于滑动变阻器的最大阻值时
采用
限流
接法
②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压接法的要求时
③没有很高的精确性要求，考虑安装简捷和节能因素时
【例5】某实验小组要测定一段电阻丝的电阻率，用螺旋测微器测得电阻丝的直径为D。
5
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（1）用多用电表粗测电阻丝的阻值，将多用电表选择开关置于“×1”挡，将黑、红两表笔短接，然后进行
，经正确操作后多用电表指针位于如图1 所示位置，被测电阻丝电阻的测量值
为 Ω；
（2）要精确地测量电阻丝的电阻，实验室提供的实验器材如下：
A．电源（电动势约15V，内阻约0.1Ω）
B．电流表（量程0~0.6A，内阻约3.0Ω）
C．电阻箱R（0~999.9Ω）
D．滑动变阻器
（0~5Ω）
E.开关一个，单刀双掷开关一个，导线若干
实验小组成员设计了图2 和3 两个电路图，你认为合理的是图 （填“2”或“3”）电路。根据选用的电
路图进行实验，闭合电键
之前，先将电路图中的滑动变阻器滑片移到最 （填“左”或“右”）
端，将
合向1，闭合电键
，调节滑动变阻器使电流表的指针偏转较大，记下电流表的示数
。将电阻
箱接入电路的电阻调到最大，保持滑动变阻器滑片位置不变，将
合向2，调节电阻箱，使电流表的示数
仍为I，这时电阻箱的示数为
，测得金属丝接入电路的长为L，由此求得电阻丝的电阻率
（用
已知和测量的物理量符号表示）。
（3）若在将
合向2 时，无意中碰了一下滑动变阻器滑片，使电路图中的变阻器滑片向左发生一个小的
移动，则使测得的电阻率偏 （填“大”或“小”）。
6
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【答案】 欧姆调零 12 3 左
小
【详解】（1）[1]用多用电表粗测电阻丝的阻值，将多用电表选择开关置于“×1”挡，将黑红两表笔短接，
然后进行欧姆调零。
[2]多用电表表盘刻度不均匀，不需要估读，此时表盘上所指刻度值为12，而用的是“×1”挡，所以电阻丝
电阻的测量值为
（2）[3][4]电源的电动势约15V，内阻约0.1Ω，电流表（量程0~0.6A，内阻约3.0Ω），若用限流法，估测
总电路所需最小电阻约
大于电路实际的最大总电阻
不可选，只能选择图3 分压法，闭合电键
之前，先将电路图中
的滑动变阻器滑片移到最左端，使被测电阻两端电压从零开始变化
[5]根据电路原理知，电阻丝电阻与电阻箱阻值相等，为
根据电阻定律
；
则有
（3）[6]变阻器滑片向左发生一个小的移动,被测电路两端电压减小，电流表的示数仍为I，可推出此时电阻
箱的阻值小于电阻丝的真实值，所测电阻值偏小，根据电阻定律知，测得的电阻率偏小。
六、电表的改装
改装成电压表
改装成电流表
内部电路
改装原理
串联大电阻分压
并联小电阻分流
改装后
的量程
U＝Ig(Rg＋R)
I＝Ig
量程扩大
的倍数
n＝1＋
n＝1＋
接入电阻
的阻值
R＝(n－1)Rg
R＝
7
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改装后的
总内阻
RV＝nRg
RA＝
校准电路
【例6】某同学用量程为
、内阻为
的表头改装成量程分别为
的直流电流表和
的直流
电压表，其电路图如图所示，图中
和
为电阻箱。
据此回答下列问题：
（1）当开关S 置于“1”挡时，多用电表用于测量 ；选填“电流”“电压”或“电阻”）
（2）电阻箱的阻值应取
，
。（计算结果均保留1 位小数）
【答案】 电流
【详解】（1）[1] 分析电路图知，当开关S 置于“1”挡时，多用电表用于测量电流。
（2）[2][3] 根据题意，某同学用量程为
、内阻为
的表头改装成量程分别为
的直流电流表
和
的直流电压表，故
；
又
联立解得
；
【综合提升专练】
1．如图甲所示的读数是 mm。如图乙所示的读数是 mm。
8
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【答案】 10.50 7.500
【详解】[1]如图甲所示的读数是
[2]如图乙所示的读数是
2．游标卡尺和螺旋测微器是较为精密的长度测量仪器，请回答下列问题：
（1）图甲中螺旋测微器的精度为 mm，其读数为 cm。
（2）图乙中游标卡尺的精度为 mm，其读数为 mm。
【答案】 0.01 0.8470 0.05 20.60
【详解】（1）[1][2]螺旋测微器的精度为0.01mm，其读数为固定刻度与可动刻度之和，所以图中读数为
（2）[3][4]该游标卡尺的精度为0.05mm，其读数为主尺读数与游标尺读数之和，所以图中读数为
3．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。 电压表的读数为 V；电流
表的读数为 A。
【答案】 7.520 2.060 2.60 0.52
【详解】[1]螺旋测微器读数=固定刻度数+可动刻度数；本题固定刻度数为7.5mm，可动刻度数为
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0.02mm，故读数为7.520mm。
[2]游标卡尺主尺读数为20mm，游标尺第12 条对齐，本游标卡尺精度为0.05mm，故读数为
。
[3]电压表最小刻度为0.1V，则读数为2.60V；
[4]电流表最小刻度为0.02A，读数为0.52A。
4．如图所示，是有两个量程的电压表，当使用A、B 两个端点时，量程为0 ~ 10V；当使用A、C 两个端点
时，量程为0 ~ 100V。已知表头的内阻Rg为500Ω，满偏电流Ig为1mA，则（ ）
A．R1=9.5×102Ω
B．R1=9.0×103Ω
C．R2=9.0×104Ω
D．R2=9.5×104Ω
【答案】C
【详解】当使用A、B 两个端点时，量程为0 ~ 10V，可得
当使用A、C 两个端点时，量程
为0 ~ 100V，可得
可得
，
故选C。
5．如图电路是将滑动变阻器作分压器用的电路，C、D 为分压器的输入端，A、B 为分压器的输出端，把
变阻器的滑动片P 放在变阻器正中间，下列判断中正确的是（ ）
A．空载时输出电压为
B．当接上负载R 时，输出电压为
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C．负载电阻R 的阻值越小，
越接近
D．接上负载R，滑动片P 向上滑动，可实现
【答案】BD
【详解】A．设滑动变阻器总电阻R0，空载时，变阻器下部分电阻为
，输出电压为
选项A 错误；
BCD．当接上负载R 时，负载与变阻器下部分电阻并联，有
输出电压为
当负载电阻R 的阻值越小，并联电阻越小，输出电压
也越小。UAB越远离
。接上负载R，滑动片P 向上滑动，
变大，并联电阻变大，UAB变大，可实现
，BD 正确，C 错误。故选BD。
6．已知小量程电流计内阻
，满偏电流
。把该电流计接成如图所示电路，有三个端点
a、b、c，使之成为双量程电流表，两个量程是0-1mA 和0-10mA。一次使用a、b 两个端点，一次使用a、
c 两个端点，下列判断正确的是（ ）
A．
，
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B．
，
C．使用a、b 两个端点，量程是10mA；使用a、c 两个端点，量程是1mA
D．使用a、b 两个端点，量程是1mA；使用a、c 两个端点，量程是10mA
【答案】BC
【详解】CD．由题可知当使用a、b 两个端点时，
为一支路，量程较大；a、c 两个端点时
、
为一支
路，量程较小，故C 正确，D 错误；
AB．当使用a、b 两个端点时，量程是10mA，故有
使用a、c 两个端点，量程是1mA，故
有
联立解得
；
故A 错误，B 正确。故选BC。
7．四个相同的小量程电流表（表头）分别改装成两个电流表A1、A2和两个电压表V1、V2，已知电流表A1
量程大于A2的量程，电压表V1的量程大于V2的量程，改装好后把它们按如图所示接入电路，则（ ）
A．电流表A1的读数等于电流表A2的读数
B．电流表A1的偏转角等于电流表A2的偏转角
C．电压表V1的读数大于电压表V2的读数
D．电压表V1的偏转角大于电压表V2的偏转角
【答案】BC
【详解】AB．由于电流表是由小量程的电流表并联一个小电阻改装成的，并且并联的电阻越小，量程越大，
由于A1量程大于A2的量程，因此A1的内阻小于A2的内阻，从而流过A1的电流大于A2的电流，而在改装的
内部电路中，两个小量程电流表接入电路中也是并联的关系，流过小量程电流表表头的电流相同，因此两
块电流表表针偏转角度相同，故A 错误，B 正确；
CD．电压表是由小量程的电流表串联一个大电阻改装成的，而且串联的电阻越大，电压表的量程越大，由
于V1的内阻大于V2的内阻，当两块电压表串联时，V1分得的电压高，读数大，而在两块电压表内部，两个
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表头也是串联的关系，流过表头的电流相同，从而两块表头的偏转角度相同，故C 正确，D 错误。故选
BC。
8．如图为某同学设计的多量程电表的电路图，
为公共端，使用时通过控制开关S 及选择不同的接线柱，
就能实现不同挡位的切换。已知表头G 的内阻
，满偏电流
，
，
。
当S 断开，选择1 接线柱时，可作为电压表使用，此时的量程为
，当S 闭合，选择1、2 接线柱时，可作
为电流表使用，量程分别为
和
，则下列说法正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】BD
【详解】A．当
断开，选择1 接线柱时，相当于表头
与电阻
串联，电压表量程为
故A 错误；
BC．当
闭合，选择1 接线柱时，相当于表头
与电阻
串联后与电阻
并联，量程为
当
闭合，选择2 接线柱时，相当于电阻
与电阻
串联后与表头
并联，量程为
由此可
知，
，故B 正确，C 错误；
D．带入数据计算可得，
，故D 正确。故选BD。
9．在“金属丝电阻率的测量”的实验中：
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（1）用伏安法测量金属丝的电阻Rx（阻值约为5Ω），实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材：
电流表A1（量程0~0.6A，内阻约0.1Ω）；
电流表A2（量程0~3A，内阻约0.01Ω）；
电压表 V1（量程0~3V，内阻约 3kΩ）；
电压表 V2（量程0~15V，内阻约 20kΩ）；
滑动变阻器R（0~20Ω）；
电源E（电动势为3.0V，内阻不计）。
为了调节方便，测量准确，实验中电流表应选 ，电压表应选 。
（2）根据所选用的实验器材，应选用以下图中哪个电路图进行实验？
（3）若通过测量可知，金属丝接入电路的长度为l，直径为d，通过金属丝的电流为I，金属丝两端的电压
为U，由此可计算得出金属丝的电阻率
（用题目所给字母表示）
（4）本实验在测量电阻时，由电压表或电流表的内阻引起的误差属于系统误差。将电压表或电流表的内
阻计算在内，可以消除由测量仪表内阻所引起的系统误差。在未消除该系统误差时本实验的电阻丝的测量
阻值为R0，若已知电压表的内阻为 Rv，电流表的内阻为RA，那么消除该系统误差后，电阻丝的阻值Rx应
该为 。
【答案】 A1 V1 甲
【详解】（1）[1][2]电源电动势为3V，金属丝的阻值约为5Ω，则最大电流约为0.6A，则电流表选A1，电
压表选V1。
（2）[3]由于
电压表分流造成的误差较小，则电流表采用外接，应选用甲电路图。
（3）[4]金属丝电阻为
电阻定律为
又
联立得
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（4）[5]未消除误差前
消除误差后
联立得
10．某同学想用电压表和电流表比较精确地测量一个大约为5Ω 左右电阻的阻值，他找来如下器材：
A．电源：电动势3V，内阻约0.5Ω；
B．电流表：量程为0.6A，内阻约为2Ω；
C．电流表：量程为3A，内阻约为2Ω；
D．电压表：量程为3V，内阻约为2KΩ；
E．电压表：量程为15V，内阻约为2KΩ；
F．滑动变阻器：最大阻值15Ω，额定电流1.0A；
G．开关一个；导线若干。
（1）此实验电流表应选择 ，电压表应选择 （选填器材前的字母）。
（2）为了减小实验误差，电流表和电压表的连接方法应该选用图1 中的 （选填“甲”或“乙”），
采用这种方式测量的结果与真实值相比偏 （选填“大”或“小”）。
（3）他在相关实验手册中，看到图2 所示的两种滑动变阻器的连接方式，他选择了其中一种，经过实验他
得到下表中的数据。
电压U/V
0.10
0.40
0.60
1.00
1.20
1.50
1.70
2.00
电流I/A
0.02
0.08
0.12
0.19
0.25
0.31
0.34
0.40
由数据可知，他选择的滑动变阻器的连接方式是图2 中的 （选填“甲”或“乙”）。你的判断依
据是： 。
【答案】 B D 甲 小 乙 电表示数几乎从零开始变化
【详解】（1）[1][2]电源电动势为3V，待测阻值约为5Ω。可知，电流的最大值约为0.6A，则电流表选择
B，电压表选择D。
（2）[3][4]由于
则电压表分流造成的误差较小，电流表采用外接，选择图1 中的甲。由
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测量值小于真实值。
（3）[5][6]电表示数几乎从零开始变化，则滑动变阻器采用分压式，连接方式是图2 中的乙。
11．某研究性小组想用实验的方法测量某电阻丝材料的电阻率，首先截取了一段长为10cm 的电阻丝，用
多用电表粗略测量其电阻值约为
，接下来进行了如下操作。
（1）用螺旋测微器测量电阻丝的直径，结果如图，则该电阻丝的直径为 mm；
（2）设计电路测量电阻丝的阻值
。实验室中可以使用的器材有：
电源E（电动势2V，内阻不计）
电流表
（量程
，内阻约
）
电流表
（量程
，内阻
）
电压表
（量程
，内阻约
）
滑动变阻器R（
）
定值电阻
定值电阻
开关及导线若干
要求测量尽可能准确，且电路便于调节，请在方框中画出电路图，并标注器材代号 。
【答案】 1.665/1.664/1.663/1.666/1.667
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【详解】（1）[1]螺旋测微器的精准度为0.01mm，由图可知，该电阻丝的直径为
（2）[2]由于电源电动势
，可知电压表V 量程太大，应选用电流表
与定值电阻
串联，改装成新
的电压表，量程为
由于采用2 个电流表，根据
可较准确测量未知电阻
的阻值，故电流表
应采用外接法。滑动变阻器最大值只有5Ω，为了使电表有更大的测量范围，滑动变
阻器应采用分压接法，故电路图如图所示
12．某同学想要准确测量一阻值约为5Ω 的电阻
的阻值，实验室提供了下列器材：
A．电流表A（量程为6mA，内阻300Ω）
B．电压表V（量程为3V）
C．滑动变阻器
（0~5Ω）
D．滑动变阻器
（0~1000Ω）
E．电阻箱
（0~999.9Ω）
F．电源（电动势E=3V）
G．开关
H．导线若干
（1）为尽可能获取多组数据和操作方便，滑动变阻器应选择 （填“
”或“
”）；为将电
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流表A 改装成量程为0.6A 的电流表，把电流表A 与电阻箱
并联，需要将电阻箱
的阻值调为
Ω（结果保留2 位有效数字）。
（2）根据实验室提供的器材，设计实验电路并将如图甲所示的电路图补充完整 。
（3）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调到 （填“最左端”或“最右端”）。
（4）闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，记录下电压表的示数U 和电流表的示数I，换算出通过待测电阻
的电流I，在方格纸上作出如图乙所示的U-I 曲线，则待测电阻的阻值
Ω（结果保留3 位
有效数字）。
【答案】
3.0 最左端 4.53/4.50/4.51/4.52/4.54/4.55
【详解】（1）[1]为使测量数据多，应选滑动变阻器分压式接法，可以使测量电压、电流从零增加到路端
电压，为使操作方便应选阻值小的，故滑动变阻器选R1。
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[2]由电流表改装原理，知并联电阻分流，则由
需要将电阻箱
的阻值
调3.0Ω。
（2）[3]根据提供的器材，设计实验电路补充完整如图
（3）[4]为保护电表及使电表示数从零开始增大，故闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调到最左端。
（4）[5]由测量原理知，U-I 曲线的斜率等于Rx和改装后电流表内阻的和，U-I 曲线的斜率为
则解得
因从图中图数据，存在误差，故计算结果在都对。
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