专题62常用仪器的读数 测量电路与控制电路的选择 　实验器材的选取与实物图的连接-2023届高三物理一轮复习重难点逐个突破

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考点一 常用仪器的读数（1-6T）
考点二 内、外接法 分压、限流式接法 实验器材的选取 实物图的连接（7-12T）
考点三 电表的改装（13-21T）
考点一 电学常用仪器的读数
1.注意量程.
2.注意量程对应的每一大格和每一小格所表示的值.
3.注意读数原则：最小刻度是“1、0.1、0.01”之类的仪器，要求估读到最小刻度的下一位；最小刻度是“2、0.2、0.02” 之类的仪器和“5、0.5、0.05” 之类的的仪器，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读.
4.螺旋测微器的读数方法：固定刻度的主刻度+固定刻度的半刻度(注意半毫米刻度线是否露出)+可动刻度(估读一位)×0.01mm
5.游标卡尺是利用主尺的单位刻度（1 mm）与游标尺的单位刻度之间固定的微量差值来提高测量精度的。常用的游标卡尺有 10 分度、20 分度和 50 分度三种，精确度分别为1/10mm、1/20mm、1/50mm，测量结果不需要估读。读数方法：游标的0刻度前主尺的读数+n×1/N mm
1.(1)如图所示的三把游标卡尺，它们的游标卡尺从上至下分别为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。
(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图丁所示，则金属丝的直径是________mm。
(3)①图戊使用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，图中表针示数为_______A。
②图己使用较小量程时，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。
(4)旋钮式电阻箱如图庚所示，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________。
2．（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。
3．（2021·全国·高三专题练习）（1）电压表量程一般有两种——0～3 V，0～15 V；电流表量程一般有两种——0～0.6 A，0～3 A；如图所示：
①接0～3 V量程时读数为______V。
②接0～15 V量程时读数为______V。
③接0～3 A量程时读数为______A。
④接0～0.6 A量程时读数为______A。
（2）完成下列读数（如图所示）。
a．______mm b．______mm c．______mm d．______mm e．______mm。
4．（2022·福建三明·高三期末）（1）如图，20分度游标卡尺读数为___________mm。
（2）如图，弹簧秤的读数为___________N。
5．某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图所示，则该金属杆的长度和直径分别为______cm和______mm。
6.用螺旋测微器测量一根导体棒的直径，刻度如图甲所示，读数为________ mm；小明用游标为20分度的游标卡尺测量某个圆筒的深度，部分刻度如图乙所示，读数为________ cm.电阻箱旋钮位置如图丙所示，则电阻箱接入的阻值为_______Ω．
考点二 内、外接法 分压、限流式接法 实验器材的选取 实物图的连接
一.内、外接法
1.内接法和外接法的比较
2.如何选择内接法、外接法
1)只知道电流表电压表的大概内阻：
Rx>eq \r(RVRA)时，用电流表内接法，测量结果比真实值偏大（大内偏大）
Rx2)如RA、RV均不知的情况时，用试触法判定：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，就要保障电压表尽量准确，则可采用电流表外接法；同理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，则可采用电流表内接法。
3)已知电流表的准确内阻时用内接法，已知电压表的准确内阻时用外接法
二．滑动变阻器的限流式接法和分压式接法
1.两种接法的比较(不考虑电源内阻)
2.滑动变阻器必须接成分压电路的几种情况
①要求电压表能从零开始读数；
②当待测电阻Rx≫R0(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、电阻允许的最大电流。
3.滑动变阻器的最大阻值和用电器的阻值差不多且要求电压不从零开始变化，通常情况下，由于限流式结构简单、耗能少，优先使用限流式。
三．实验器材的选取
(1)电压表、电流表：不超过量程，且要超过满偏刻度的eq \f(1,3).有时也可以根据测量数据来确定电表的量程．
(2)滑动变阻器：分压接法选阻值小且不超过其额定电流的滑动变阻器，限流接法选最大阻值为待测电阻2～3倍的滑动变阻器．
(3)定值电阻：若用于电表改装，阻值与改装后的量程匹配，若用于保护电路，应使电流表、电压表读数在满偏刻度的eq \f(1,3)以上．
2．实物图连接的注意事项
(1)实物图的连接一般先按照电流的路径由电源正极开始将主电路中串联的元件依次连接到负极，再将要并联的元件并联到电路中．
(2)连线时要将导线接在接线柱上，两条导线不能交叉．
(3)要注意电表的量程和正、负接线柱，要使电流从电表的正接线柱流入，从负接线柱流出．
(4)滑动变阻器的接法：限流法，导线分别连接到上、下接线柱上(两个接线柱)；分压法，导线分别连接到上边一个接线柱和下边两个接线柱上(一上两下三个接线柱)．
7．有一个电阻Rx，其阻值大约是10 Ω，请选择适当的器材，以便测量其阻值．可供选择的电路如图甲、乙所示，可供选择的器材如下：
A．电动势为4.5 V、内阻不计的电源E
B．量程为0～15 V、内阻10 kΩ的电压表V1
C．量程为0～3 V、内阻6 kΩ的电压表V2
D．量程为0～300 mA、内阻4 Ω的电流表A1
E．量程为0～5 A、内阻2 Ω的电流表A2
F．最大阻值20 Ω、额定电流1.5 A的滑动变阻器R1
G．最大阻值500 Ω、额定电流0.5 A的滑动变阻器R2
H．开关和若干根导线
则选用的电路是________(选填“甲”或“乙”)，选用的器材有________(填器材前的字母)．
8．(2022·江西景德镇市景德镇一中高三期末)某实验小组要测量一根镍铬合金丝通过额定电流(0.4 A)时的电阻．把合金丝绕成螺线圈固定在接线板上，提供的实验器材如图乙所示：直流电源、电流表、电压表、滑动变阻器(最大阻值50 Ω)、开关和导线若干．
(1)采用如图甲所示的电路测电阻时，电压表一端接线固定，另一端接线接a点，调节滑动变阻器，使得电流表示数为0.40 A，此时电压表示数为10.0 V；保持滑动变阻器滑片位置不变，电压表另一端接b点时，发现电流表示数几乎不变，电压表示数变为10.5 V．那么本实验中电压表另一端接线接________点时，得到的结果更接近合金丝电阻的真实值，此时电阻的测量值为________ Ω.(计算结果保留三位有效数字)
(2)实验之前滑动变阻器滑片的位置如图乙所示，根据第(1)问的解答，为保证实验的安全性，请你用笔画线代替导线把乙图的电路连接完整．
9.(2020·全国卷Ⅰ·22)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0.5 Ω.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．
(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)．
10.某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10 kΩ)，除了Rx、开关S、导线外，还有下列器材供选用：
A．电压表(量程0～1 V，内阻约10 kΩ)
B．电压表(量程0～10 V，内阻约100 kΩ)
C．电流表(量程0～1 mA，内阻约30 Ω)
D．电流表(量程0～0.6 A，内阻约0.05 Ω)
E．电源(电动势1.5 V，额定电流0.5 A，内阻不计)
F．电源(电动势 12 V，额定电流2 A，内阻不计)
G．滑动变阻器R0(阻值范围0～10 Ω，额定电流2 A)
(1)为使测量尽量准确，电压表选用________，电流表选用________，电源选用________．(均填器材的字母代号)
(2)在虚线框内画出测量Rx阻值的实验电路图．
(3)该同学选择器材、连接电路和操作均正确，从实验原理上看，待测电阻测量值会________其真实值(填“大于”“小于”或“等于”)，原因是_______________________________．
11．（2022·浙江）（1）探究滑动变阻器的分压特性，采用图1所示的电路，探究滑片P从A移到B的过程中，负载电阻R两端的电压变化。
①图2为实验器材部分连线图，还需要______（选填af、bf、fd、fc、ce或cg）连线。
②图3所示电压表的示数为_______ V。
③已知滑动变阻器的最大阻值R0=10Ω，额定电流I=1.0A。选择负载电阻R=10Ω，以R两端电压U为纵轴，为横轴（x为AP的长度，L为AB的长度），得到分压特性曲线为图4中的“I”；当R=100Ω，分压特性曲线对应图4中的__（选填“Ⅱ”或“Ⅲ”）；则滑动变阻器最大阻值的选择依据是____。
（2）两个相同的电流表G1和G2如图5所示连接，晃动G1表，当指针向左偏时，静止的G2表的指针也向左偏，原因是____。
A．两表都是“发电机”
B．G1表是“发电机”，G2表是“电动机”
C．G1表和G2表之间存在互感现象
D．G1表产生的电流流入G2表，产生的安培力使G2表指针偏转
12．(2020·高考海南卷，T15)在测量定值电阻阻值的实验中，提供的实验器材如下：电压表V1(量程3 V，内阻r1＝3.0 kΩ)，电压表V2(量程5 V，内阻r2＝5.0 kΩ)，滑动变阻器R(额定电流1.5 A，最大阻值100 Ω)，待测定值电阻Rx，电源E(电动势6.0 V，内阻不计)，单刀开关S，导线若干。
回答下列问题：
(1)实验中滑动变阻器应采用________(选填“限流”或“分压”)接法。
(2)将虚线框中的电路原理图补充完整。
(3)根据下表中的实验数据(U1、U2分别为电压表V1、V2的示数)，在图(a)给出的坐标纸上补齐数据点，并绘制U2－U1图像。
(4)由U2－U1图像得到待测定值电阻的阻值Rx＝________Ω(结果保留三位有效数字)。
(5)完成上述实验后，若要继续采用该实验原理测定另一个定值电阻Ry(阻值约为700 Ω)的阻值，在不额外增加器材的前提下，要求实验精度尽可能高，请在图(b)的虚线框内画出你改进的电路图。
考点三 电表的改装
电表改装的问题实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题，只要把表头看成一个电阻Rg即可．无论表头改装成电压表还是电流表，它的三个参量Ug、Ig、Rg是不变的，即通过表头的最大电流并不改变．
1)电压表改装：给表头串联一个较大电阻，常被称作分压电阻，如图所示．
2)电流表改装：给表头并联一个较小电阻，常被称作分流电阻，如图所示．
13．有两个完全相同的表头G，内电阻为Rg=100Ω，满偏电流为Ig=1mA，现将它们分别改装成量程为0.6A的电流表和量程为3V的电压表，需分别并联一个电阻R1和串联一个电阻R2，则R1和R2的值分别为（ ）
A．R1=600Ω,R2=3000ΩB．R1=5Ω,R2=3000Ω
C．R1=5Ω,R2=3000ΩD．R1=0.17Ω,R2=2900Ω
14．(多选) 如图所示，将一个改装的电流表接入电路进行校准，发现待测表的读数比标准表的读数偏大一些，表头G的满偏电流为Ig，出现的误差可能是下述哪种原因引起的（ ）
A．Rg的测量值比真实值偏大
B．Rg的测量值比真实值偏小
C．所并联的R并比公式R并′＝Rg计算出的R并′偏小
D．所并联的R并比公式R并′＝Rg计算出的R并′偏大
15．(多选)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的量程大于A2的量程，电压表V1的量程大于V2的量程，改装好后把它们按图所示接法连入电路，则( )
A．电流表A1的读数大于电流表A2的读数
B．电流表A1指针的偏转角小于电流表A2指针的偏转角
C．电压表V1的读数小于电压表V2的读数
D．电压表V1指针的偏转角等于电压表V2指针的偏转角
16．(多选) 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12，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0.06A
C．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.02A
D．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06A
17．如图所示，某学习小组进行电表改装的实验，已知表头内阻为100Ω，满偏电流为300mA，使用OA接线柱时它是量程为0~3A的电流表，使用OB接线柱时它是量程为0~0.6A的电流表，使用OC接线柱时它是量程为0~60V的电压表。那么：则图中的R1=________Ω，R2=________Ω，R3=________Ω。
18．（2022·湖南岳阳·二模）某同学要将一量程为3V的电压表V1改装成量程为15V的电压表V2。
（1）先将V1直接接到内阻可以忽略的电源两端，读数为2.0V；再将V1与阻值为2000Ω的电阻串联后，接到该电源两端，读数为1.5V，则V1的内阻为________Ω；
（2）要改装成量程为15V的电压表V2，需要将V1表与合适的电阻R_______（选填“串联”、“并联”）
（3）将改装后的电压表V2与一标准电压V表校对。
①完成下面的实物连线；( )
②在闭合开关之前，滑动变阻器的滑片P置于最________端（选填“左”、“右”）
③闭合开关，移动滑片P，标准电压表示数为10.0V时，V1表示数为2.5V。要达到预期目的，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k＝________（保留三位有效数字）。
19.（2022·四川绵阳·二模）将一微安表先改装成量程为0～1 mA的电流表，再将该电流表改装成量程为0～5 V的电压表，并与标准电压表对比校准．图甲是改装后电压表与标准电压表对比校准的电路图，虚线框中是改装后电压表电路，V0是量程为0～6 V的标准电压表．已知微安表满偏电流为250 μA，标记的内阻为600 Ω，电阻箱R1、R2的阻值调节范围均为0～9 999.99 Ω.主要实验步骤如下：
(1)微安表改装．图甲中电阻箱R1、R2的阻值分别调节到R1＝________Ω，R2＝________ Ω.
(2)实物连线．选用合适的器材，按照图甲正确连接电路．
(3)对比校准．正确连接电路后，闭合开关，调节滑动变阻器，当标准电压表的示数如图乙所示时，微安表的示数如图丙所示，由此可以推测出改装电压表真实量程的最大值________5 V．(选填“大于”或“小于”)
(4)重新调整．通过检测发现：电阻箱R1、R2阻值是准确的，而微安表标记的内阻不准确，这是改装电压表真实量程的最大值不是5 V的原因．再通过调节电阻箱R1、R2的阻值，使改装电压表量程为0～5 V，以下调节方案可行的有________(填序号)．
A．保持R1不变，将R2增大到合适值
B．保持R1不变，将R2减小到合适值
C．保持R2不变，将R1增大到合适值
D．保持R2不变，将R1减小到合适值
20．（2022·全国·高三专题练习）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100Ω，满偏电流为1mA；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=________Ω，R2=________Ω。
（2）现用一量程为3mA、内阻为150Ω的标准电流表A对改装电表的3mA挡进行校准，校准时需选取的刻度为0.5mA、1.0mA、1.5mA、2.0mA、2.5mA、3.0mA。电池的电动势为1.5 V，内阻忽略不计；定值电阻R0有两种规格，阻值分别为300Ω和1000Ω；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为750Ω和3000Ω。则R0应选用阻值为___________ Ω的电阻，R应选用最大阻值为___________Ω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。判断依据是：__________。
21．（2022·辽宁）某同学要将一小量程电流表（满偏电流为，内阻为）改装成有两个量程的电流表，设计电路如图（a）所示，其中定值电阻，。
（1）当开关S接A端时，该电流表的量程为___________；
（2）当开关S接B端时，该电流表的量程比接在A端时___________（填“大”或“小”）
（3）该同学选用量程合适的电压表（内阻未知）和此改装电流表测量未知电阻的阻值，设计了图（b）中两个电路。不考虑实验操作中的偶然误差，则使用___________（填“甲”或“乙”）电路可修正由电表内阻引起的实验误差。
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＝eq \f(U测,I测)＝Rx＋RA>Rx，测量值大于真实值
R测＝eq \f(U测,I测)＝eq \f(RxRV,Rx＋RV)适用条件
RA≪Rx
RV≫Rx
适用于测量
大电阻
小电阻
限流式接法
分压式接法
两种接法电路图
负载Rx上电压调节范围
eq \f(RxE,Rx＋R0)≤U≤E(R0为滑动变阻器最大阻值)
0≤U≤E
负载Rx上电流调节范围
eq \f(E,Rx＋R0)≤I≤eq \f(E,Rx)(R0为滑动变阻器最大阻值)
0≤I≤eq \f(E,Rx)
闭合S前滑片P位置
b端
a端
测量次数
1
2
3
4
5
U1/V
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
U2/V
1.61
2.41
3.21
4.02
4.82