高考物理一轮复习讲义专题提升练19　电学实验基础

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(2)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图丁所示，校零时的读数为 0.005(0.004~0.006均可) mm，合金丝的直径为 0.642(0.640~0.644均可) mm。
解析 (1)游标卡尺主尺的读数为30 mm，游标尺上第10条刻度线与主尺某刻度线对齐，由于游标尺是20分度的，所以读数为30 mm+0.05×10 mm=30.50 mm。电压表选用0~3 V的量程，分度为0.1 V，读数时应估读到分度的110，所以读数为2.20 V；电流表选用0~0.6 A量程，分度为0.02 A，读数时应估读到分度的12，所以读数为0.42 A。
(2)校零时螺旋测微器的读数为0+0.5×0.01 mm=0.005 mm。合金丝的直径为0.647 mm-0.005 mm=0.642 mm。
2.某物理兴趣小组同学想测一款电热坐垫的电热丝阻值，该电热丝阻值约为3 Ω，现有下列器材:
A.电动势为4 V的电源
B.量程为3 V的电压表V1(内阻约为1 kΩ)，量程为15 V的电压表V2(内阻约为3 kΩ)
C.灵敏电流计，满偏电流为600 μA，内阻为500 Ω
D.滑动变阻器R0(最大电阻为5 Ω)
E.开关一个，导线若干
(1)为了精确测量，兴趣小组同学先将灵敏电流计改装为量程为1.5 A的电流表，需要给灵敏电流计 并联 (填“串联”或 “并联”)一个阻值为 0.20 Ω的定值电阻(保留2位有效数字)。
(2)实验中，电压表应选 V1 (填“V1”或“V2”)。
(3)为了精确测量电热丝的阻值，兴趣小组的同学设计了以下几种电路(改装后的电流表用A表示)，完成实验效果最佳的电路是 D (填选项字母)。
(4)结合实验中得到的数据，描出的U-I图像如图所示，根据图像可知该款电热坐垫的电热丝阻值为 2.80 Ω。
解析 (1)将灵敏电流计改装为电流表，需要给灵敏电流计并联一个定值电阻，R'=IgrgI-Ig=600×10-6×5001.5-600×10-6 Ω≈0.20 Ω。
(2)电压表若选V2，指针偏转角太小，误差太大，所以电压表应选V1。
(3)为使实验精确，滑动变阻器采用分压式接法。因电流表内阻已知，应采用电流表内接法，D项正确。
(4)改装后的电流表内阻RA=R'rgR'+rg≈0.20 Ω，根据题图可知该款电热坐垫的电热丝阻值为R=ΔUΔI-RA= Ω-0.20 Ω=2.80 Ω。
3.(2024·安徽卷)某实验小组要将电流表G(铭牌标示:Ig=500 μA，Rg=800 Ω)改装成量程为1 V和3 V的电压表，并用标准电压表对其进行校准。选用合适的电源、滑动变阻器、电阻箱、开关和标准电压表等实验器材，按图甲所示连接电路，其中虚线框内为改装电路。
(1)开关S1闭合前，滑片P应移动到 M (填“M”或“N”)端。
(2)根据要求和已知信息，电阻箱R1的阻值已调至1 200 Ω，则R2的阻值应调至 4 000 Ω。
(3)当单刀双掷开关S2与a连接时，电流表G和标准电压表V的示数分别为I、U，则电流表G的内阻可表示为 Rg=UI-R1-R2 (结果用U、I、R1、R2表示)。
(4)校准电表时，发现改装后电压表的读数始终比标准电压表的读数偏大，经排查发现电流表G内阻的真实值与铭牌标示值有偏差，则只要 A 即可(填选项字母)。
A.增大电阻箱R1的阻值
B.减小电阻箱R2的阻值
C.将滑动变阻器的滑片P向M端滑动
(5)校准完成后，开关S2与b连接，电流表G的示数如图乙所示，此示数对应的改装电压表读数为 0.86 V(保留2位有效数字)。
解析 (1)由题图可知，该滑动变阻器采用分压式接法，为了保护电路，在开关S1闭合前，滑片P应移到M端。
(2)当开关S2接b时，电压表量程为1 V，根据欧姆定律U1=Ig(Rg+R1)，当开关S2接a时，电压表量程为3 V，根据欧姆定律U2=Ig(Rg+R1+R2)，其中R1=1 200 Ω，联立解得R2=4 000 Ω。
(3)当开关S2接a时，根据欧姆定律U=I(Rg+R1+R2)，可得电流表G的内阻可表示为Rg=UI-R1-R2。
(4)校准电表时，发现改装后电压表的读数始终比标准电压表的读数偏大，可知电流表G内阻的真实值小于铭牌标示值，根据电压表的改装原理，只需增大变阻箱R1的阻值，且电流表G内阻的真实值比铭牌标示值小多少，变阻箱R1的阻值增大多少即可，A项正确。
(5)根据欧姆定律得UV=IA(Rg+R1)=430×10-6×(800+1 200) V=0.86 V。
4.(2024·湖南卷)某实验小组要探究一金属丝的阻值随气压变化的规律，搭建了如图甲所示的装置。电阻测量原理如图乙所示，E是电源，V为电压表，A为电流表。
(1)保持玻璃管内压强为1个标准大气压，电流表示数为100 mA，电压表量程为3 V，表盘如图丙所示，示数为 1.25 V，此时金属丝阻值的测量值R为 12.5 Ω(保留3位有效数字)。
(2)打开抽气泵，降低玻璃管内气压p，保持电流I不变，读出电压表示数U，计算出对应的金属丝阻值。
(3)根据测量数据绘制R—p关系图线，如图丁所示。
(4)如果玻璃管内气压是0.5个标准大气压，保持电流为100 mA，电压表指针应该在图丙指针位置的 右 (填“左”或“右”)侧。
(5)若电压表是非理想电压表，则金属丝电阻的测量值 小于 (填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
解析 (1)电压表量程为0~3 V，分度值为0.1 V，则电压表读数需估读一位，读数为1.25 V，根据欧姆定律可知，金属丝的测量值R=UI=12.5 Ω。
(4)根据题图丁可知气压越小电阻越大，压强p减小，电阻R增大，再结合U=IR，可判断电压增大，电压表的指针位置应该在题图丙中指针位置的右侧。
(5)电流表采用外接法会导致电压表分流，即R测=UI测，I测=I真+URV，I测偏大，则R测