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2021届高考物理人教版一轮创新教学案：实验专题8 第40讲 电学实验基础
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第40讲 电学实验基础
基础命题点一 常用测量仪器的使用
1．游标卡尺
如图所示为游标卡尺：
(1)原理：利用主尺的最小刻度与游标尺的最小刻度的差值制成。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)精确度：10分度对应的精确度为0.1_mm,20分度对应的精确度为0.05_mm,50分度对应的精确度为0.02_mm。
(3)读数：读数时分为两部分，其一为游标尺零刻度线左侧对应的主尺上面的整毫米刻线，即为主尺的读数；其二为与主尺对齐的游标尺第N条刻度线，N乘以精确度，即为游标尺的读数；二者之和即为最终读数，单位为毫米。注意精确度，末尾的零不可以省去。
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的格数，则记录结果表达为(x＋k×精确度)_mm。
2．螺旋测微器
如图所示为螺旋测微器：
(1)原理：可动部分旋转一周，前进或后退的距离为0.5 mm，将一周分为50个小格，每转过一个小格前进或后退的距离为0.01 mm。
(2)读数：其刻度由固定刻度和可动刻度两部分构成，读数时先读出固定刻度上面露出的0.5_mm的整数倍，再读出可动刻度上面与固定刻度对齐的刻度线乘以精确度0.01_mm，提醒大家注意，可动刻度线必须估读到下一位；二者之和为最终读数。
3．常用电压表和电流表
(1)两种电表的使用技巧
①机械零点的调整：在不通电时，指针应指在零刻度线的位置。
②选择适当量程：因指针偏角太小时测量误差较大，故应根据估计的待测值选择合适的量程，使测量时指针偏转到满刻度的以上。若无法估算电路中的电流和电压，则应先选用较大的量程，再逐步减小量程。
③正确接入电路：电流表应串联在电路中，电压表应并联在电路中，两种表都应使电流从正接线柱流入，从负接线柱流出。
(2)电流表和电压表的读数
①若刻度盘上每一小格为：1,0.1,0.001，…时，需估读到最小刻度值的下一位。
②若刻度盘上每一小格为：0.2,0.02,0.5,0.05，…时，只需估读到最小刻度值的位数。
1．(1)如图甲、乙所示的两把游标卡尺，它们的游标尺分别为10等分、20等分，则读数依次为________ mm、________ mm。
(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图丙所示，则金属丝的直径是________mm。
答案 (1)17.5'23.35
(2)2.140(2.139～2.141均正确)
解析 (1)题图甲读数：整毫米是17，不足1毫米数是5×0.1 mm＝0.5 mm，最后结果是17 mm＋0.5 mm＝17.5 mm。
题图乙读数：整毫米是23，不足1毫米数是7×0.05 mm＝0.35 mm，最后结果是23 mm＋0.35 mm＝23.35 mm。
(2)固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米的从可动刻度上读，其示数为14.0，最后的读数：2.0 mm＋14.0×0.01 mm＝2.140 mm。
2．(1)如图甲所示的电表使用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。
(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。
答案 (1)0.02 0.44 0.1 2.20
(2)0.1 1.70 0.5 8.5
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。
基础命题点二 电压表和电流表的改装
1．表头
常用的电压表、电流表、欧姆表都是由表头改装而成，表头自身也可做为小量程的电流表或电压表使用。
(1)表头内阻Rg：指电流表G的内阻，一般为几百欧到几千欧。
(2)满偏电流Ig：指电流表G指针偏转到最大刻度时的电流(即电流表G所能测量的最大电流值)，一般为几微安到几十微安。
(3)满偏电压Ug：指电流表G通过满偏电流时其两端的电压，一般为几毫伏到几十毫伏。Ug＝IgRg。
2．电压表、电流表的改装及比较
改装成电压表
改装成电流表
内部电路
改装原理
串联分压
并联分流
改装后的量程
U＝Ig(R＋Rg)
I＝Ig
量程扩大的倍数
n＝＝
n＝＝
接入电阻的阻值
R＝－Rg
R＝
改装后的总内阻
RV＝Rg＋R
RA＝
校对电路
3．对常用电压表和电流表的进一步认识
(1)以前我们所认识的电压表和电流表是理想的，理想电压表的内阻看做无穷大，所在处认为是断路；理想电流表的内阻看做零，所在处认为是短路。
(2)实际电压表的内阻不是无穷大，实际电流表的内阻也不是零，因此对实际电压表或电流表可当做电阻来处理。同一般电阻不同的是电压表能显示出自身两端的电压，电流表能显示出通过自身的电流。
(3)当题目牵扯电压表或电流表的内阻时往往按实际电压表或实际电流表来处理。
1．(多选)用相同的表头改装成两个量程不同的电流表，下列说法正确的是( )
A．将它们串联在一起时，两表读数相同，量程大的偏角小
B．将它们并联在一起时，偏角相同，量程大的读数大
C．将它们串联在一起时，两表读数相同，量程大的偏角大
D．将它们并联在一起时，偏角相同，量程大的读数小
答案 AB
解析 两电流表串联时电路如图甲。根据串联电路的电流相等可知两表的读数相同，量程大的偏角小，故A正确、C错误；两表并联时电路如图乙，根据并联电路的电压相等可知两表头两端的电压相同，通过两表头的电流相同，故两表偏角相同，量程大的读数大，故B正确、D错误。
2.[教材母题] (人教版选修3－1 P52·T4)如图是有两个量程的电压表，当使用a、b两个端点时，量程为0～10 V，当使用a、c两个端点时，量程为0～100 V。已知电流表的内阻Rg为500 Ω，满偏电流Ig为1 mA，求电阻R1、R2的值。
[变式子题] (多选)两只电压表V1和V2是由完全相同的电流表改装而成的，V2的量程为5 V，V1的量程为15 V，为了测量15～20 V的电压，把V1、V2串联起来使用，在这种情况下( )
A．V1和V2的读数相等
B．V1和V2两表的指针偏转角相等
C．V1和V2的读数之比等于电压表的内阻之比
D．V1和V2的指针偏转角度之比等于两个电压表的内阻之比
答案 BC
解析 设电压表V1的内阻为R1，电压表V2的内阻为R2，由电压表的改装原理可知，＝＝＝＝，若将二者串联起来，通过它们的电流相同，则V1的读数为U1＝IR1，V2的读数为U2＝IR2，所以U1＞U2，故A错误；根据通过电流表的偏角与电流成正比可知，串联时电流相等，偏角也应相等，故B正确；根据选项A的分析可知，＝，故C正确；由电流表的指针偏角与通过的电流成正比可知，V1与V2的偏转角度应相等，故D错误。
3．图为双量程的电流表电路示意图，其量程分别为0～10 mA和0～1 mA，已知表头内阻rg为200 Ω，满偏电流Ig为0.5 mA，则有( )
A．当使用a、c两个端点时，量程为0～10 mA，R2＝180 Ω
B．当使用a、b两个端点时，量程为0～10 mA，R1＝20 Ω
C．当使用a、c两个端点时，量程为0～1 mA，R1＝40 Ω
D．当使用a、c两个端点时，量程为0～10 mA，R2＝2000 Ω
答案 B
解析 当使用a、c两个端点时，分流电阻的阻值大，电流表量程小，为0～1 mA，I＝＋Ig，当使用a、b两个端点时，分流电阻的阻值小，电流表量程大，为0～10 mA，I′＝＋Ig，联立解得：R1＝20 Ω，R2＝180 Ω，所以A、C、D错误，B正确。
基础命题点三 测量电路的基本设计
一、伏安法测电阻的两种电路设计
1．两种设计电路的比较
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＝＝
(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
Rx< 时，用电流表外接法；
Rx> 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Rx为小电阻，宜采用电流表外接法；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Rx为大电阻，宜采用电流表内接法。
二、滑动变阻器的两种连接方式
1．滑动变阻器连入电路的方式有限流接法和分压接法，两种接法的目的都是为了调节部分电路两端的电压或通过它的电流，但两种接法的调节范围不同。
2．两种连接方式的比较
限流接法
分压接法
对比说明
电路图
串、并联关系不同
负载R上电压调节范围
≤U≤E
0≤U≤E
分压电路调节范围大
负载R上电流调节范围
≤I≤
0≤I≤
分压电路调节范围大
闭合S前触头位置
b端
a端
都是为了保护电路元件
3．滑动变阻器必须选择分压接法的三种情况
(1)要求电压从零开始调节。
(2)当待测电阻Rx≫R(滑动变阻器的最大阻值)时，若用限流接法则调节范围太小，无法满足题目要求。
(3)采用限流接法，待调节电路两端的最小电压或通过的最小电流仍超过其额定值或量程。
1．[教材母题] (人教版选修3－1 P52·T2)如图画出了用电压表、电流表测量导体电阻的两种电路图。图中电压表的内阻为1 kΩ，电流表的内阻为0.1 Ω，被测导体R的真实电阻为87.4 Ω。测量时，把电压表读数和电流表读数的比值作为电阻的测量值。
如果不考虑实验操作中的偶然误差，按甲、乙两种电路进行实验，得到的电阻测量值各是多少？你能从中得出什么结论？
[变式子题] 在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200 Ω，电压表V的内阻约为2 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a或图b所示，结果由公式Rx＝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a和图b中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则________(选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
答案 Rx1 大于 小于
解析 ＝20，＝10，因此Rx属于大电阻，用电流表内接法时测量值更接近真实值，即Rx1更接近真实值；因Rx1＝＝Rx＋RA，故Rx1>Rx，Rx2＝，故Rx2
答案 12 6 12 0
解析 开关S断开，当滑动变阻器的滑片P滑到a端时，R1两端的电压最大，最大值为U＝12 V。滑片滑到b时，变阻器与电阻R1串联，R1两端的电压最小，最小值为U＝UAB＝6 V，即滑片P由a移至b的过程中，R1两端的电压由12 V变至6 V；开关S闭合，当滑片P滑到a端时，R1两端的电压最大，等于12 V。滑片滑到b端时，电阻R1被短路，R1两端的电压为零，即滑片P由a移至b的过程中，R1两端的电压由12 V变至0。
3．用伏安法测一个电阻Rx的阻值，提供器材有：待测电阻Rx(约5 kΩ)、电压表(0～3 V，内阻100 kΩ)、微安表(0～500 μA，内阻100 Ω)、变阻器(0～20 kΩ)、稳压电源(输出电压15 V)。试设计出实验电路。
答案 图见解析
解析 若接成限流电路，电路中最小电流：Imin＝＝ A＝0.6×10－3 A＝600 μA，大于微安表的量程。因此，为了电路安全必须将变阻器接成分压电路，Rx>，电流表采用内接法，如图所示。
能力命题点 实验器材的选择和实物图连接
1．电学实验仪器的选择
选择电学实验器材主要是选择电表、滑动变阻器、电源等，一般要考虑以下因素：
(1)安全因素：通过电源、电阻和电表的电流不能超过其允许的最大电流。
(2)误差因素：选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对误差，电压表、电流表在使用时，其指针应偏转到满偏刻度的以上；使用欧姆表时应选用指针尽可能在中间刻度附近的倍率挡位。
(3)便于操作：选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实际要求，又便于调节，为方便调节。在调节滑动变阻器时，应使大部分电阻线都能被用到。
2．实物图连接的注意事项
(1)连实物图时要先画出电路图，遵照电路图按电流顺序逐条支路依次连接。
(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。
某同学测量阻值约为25 kΩ的电阻Rx，现备有下列器材：
A．电流表(量程0～100 μA，内阻约2 kΩ)；
B．电流表(量程0～500 μA，内阻约300 Ω)；
C．电压表(量程0～15 V，内阻约100 kΩ)；
D．电压表(量程0～50 V，内阻约500 kΩ)；
E．直流电源(20 V，允许最大电流1 A)；
F．滑动变阻器(最大阻值1 kΩ，额定功率1 W)；
G．开关和导线若干。
(1)电流表应选________，电压表应选________。(填字母代号)
(2)该同学正确选择仪器后连接了如图所示的电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量小，实验前请你检查该电路，指出电路在连线上存在的问题：
①______________________________________________________________；
②_____________________________________________________________。
解析 (1)由于电源电压为20 V，为测量精确电压表应选C。此时电路中电流表的最大电流Im＝＝0.6 mA＝600 μA，为保证安全，电流表需选B。
(2)≈，≈，故Rx是大电阻，电流表应采用内接法。滑动变阻器最大阻值为1 kΩ，待测电阻约为25 kΩ，若滑动变阻器采用限流接法，电流的调节范围很小，起不到应有作用，故滑动变阻器应采用分压接法。
答案 (1)B C
(2)①电流表应采用内接法 ②滑动变阻器应采用分压接法
(1)伏安法测电阻、描绘小灯泡伏安特性曲线及测用电器功率等实验设计电路的原则类似，它们共同的特点是都需测量出研究对象两端的电压和通过它的电流。
(2)这类题重点考查实验器材的选择、内外接电路的选择、滑动变阻器接法的选择等方面，考查面广，需前后兼顾。
(2019·山东济宁二模)热敏电阻是传感电路中常用的电子元件。广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中的温度传感器，是利用热敏电阻随温度变化而变化的特性工作的。现在用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整。已知常温下待测热敏电阻的阻值约40～50 Ω。热敏电阻和温度计插入烧杯中，烧杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水杯、直流电源(电动势15 V，内阻可忽略)、直流电流表(对应不同的量程内阻约为0.2 Ω或1 Ω)、直流电压表(对应不同的量程内阻约为5 kΩ或15 kΩ)、滑动变阻器(0～10 Ω)、开关、导线若干。
(1)在图a的方框中用给定的器材画出完整的实验电路图，要求测量误差尽可能小。
(2)根据电路图，在实物图上用铅笔画线作为导线进行连线。
答案 (1)见解析图 (2)见解析图
解析 (1)因为测量伏安特性曲线，电压需要从0开始，滑动变阻器选择分压式接法，根据题中信息可得Im＝＝0.375 A，所以电流表选择小挡位，对应电阻为1 Ω，而电压达到了15 V，所以电压表选择大挡位，对应电阻为15 kΩ，根据>，所以电流表采用外接法。电路图如图所示。
(2)根据电路图连接实物图
课时作业
1．以下说法中，正确的是( )
A．采用伏安法测电阻时，只要仪器选得正确，可保证没有系统误差
B．用伏安法测电阻，不论是用电流表外接法，还是电流表内接法，都存在系统误差
C．用欧姆表测电阻，既准确又方便
D．伏安法测电阻，存在系统误差的原因是由于电流表的分压
答案 B
解析 伏安法测电阻不可能没有系统误差，只能减小，故B正确、A错误；欧姆表测电阻方便，但由于刻度不均匀，读数误差较大，电池用久了误差更大，故C错误；不同的测量电路引起误差的原因不同，故D错误。
2．如下图所示，用伏安法测电阻，若电流表内阻为1 Ω，电压表内阻为5000 Ω，Rx约为10 Ω，则下图中哪个测量结果较为准确？测量值比真实值偏大还是偏小( )
A．甲电路，偏大 B．甲电路，偏小
C．乙电路，偏大 D．乙电路，偏小
答案 B
解析 因为RIx，Rx的测量值比真实值偏小。
3.两个定值电阻R1、R2串联后接在输出电压U＝12 V的直流电源上，且电源电压保持不变。把一个内阻不是远大于R1、R2的电压表接在R1的两端(如图所示)，电压表的示数为8 V，如果把此电压表改接在R2的两端，则电压表的示数将( )
A．小于4 V B．等于4 V
C．大于4 V、小于8 V D．等于或大于8 V
答案 A
解析 当电压表接在R1的两端时，其示数为8 V，此时电阻R2两端的电压为4 V，将R1与RV并联后的电阻用R1V表示，则＝＝，即R1V＝2R2，由于R1>R1V，则R1>2R2；当电压表改接在R2的两端时，将R2与RV并联后的电阻用R2V表示，则R2>R2V；此时电阻R1两端的电压U1与电压表示数U2V之比为＝>>＝2，故电压表的示数将小于4 V，A正确。
4．(多选)如图所示，电流表A1(0～3 A)和A2(0～0.6 A)由两个相同的电流计改装而成，现将这两个电流表并联后接入电路中，闭合开关S，调节滑动变阻器，下列说法中正确的是( )
A．A1、A2的读数之比为1∶1
B．A1、A2的读数之比为5∶1
C．A1、A2的指针偏转角度之比为1∶1
D．A1、A2的指针偏转角度之比为1∶5
答案 BC
解析 图中的A1、A2并联，两表头两端的电压相等，通过的电流相等，指针偏转的角度相同，所以A1、A2的指针偏转角度之比为1∶1；量程不同的电流表读数不同，电流表A1的量程为3 A，A2的量程为0.6 A，当偏转角相同时，A1、A2的读数之比为5∶1，故B、C正确。
5.如图所示电路，用伏安法测量电阻的大小。电阻R＝320 Ω时，电流表的示数是15 mA，电压表的示数是4.5 V。如果用这个电路测量未知电阻R′，电流表的示数是13 mA，电压表的示数是5.2 V，则电阻R′的大小是( )
A．R′>420 Ω B．400 Ω
答案 A
解析 当R＝320 Ω时，两端电压U＝4.5 V，则通过R的电流IR＝＝ A≈0.014 A＝14 mA，
通过电压表的电流IV＝I－IR＝(15－14) mA＝1 mA，
电压表内阻RV＝＝ Ω＝4500 Ω，
当电阻为R′时，电压U′＝5.2 V，
通过电压表的电流IV′＝＝ A≈1.16 mA，
通过R′的电流
IR′＝I′－IV′＝(13－1.16) mA＝11.84 mA，
电阻R′＝＝ Ω≈439 Ω，A正确。
6．电流表G的内阻为Rg，用它测量电压时，量程为U；用它改装成较大量程的电流表A的内阻是RA，量程为I，这几个量的关系是( )
A．RA>Rg，>Rg B．RA>Rg>
C．RA
解析 将电流表G改装成较大量程的电流表，需并联一个分流电阻，因此，其内阻减小，即RAIg得
(1)某次用0～3 A量程测量时，示数如图丙所示，其读数为________ A；
(2)该电流表的0～0.6 A量程对应的内阻约为________ Ω(结果保留两位小数)；
(3)若电阻R1断路，则电流表允许通过的最大电流约为________ mA(结果保留两位有效数字)。
答案 (1)1.20 (2)0.50 (3)5.0
解析 (1)电流表选用量程为0～3 A，由图丙所示表盘可知，其分度值为0.1 A，示数为1.20 A。
(2)由图乙所示电路图可知，当电流表的量程为0～0.6 A时，电流表的内阻为：R＝，代入数据可得：R≈0.50 Ω。
(3)由图乙所示电路图可知，若电阻R1断路，则电流表能通过的最大电流为Ig，当电流表的量程为0～3 A时：Im＝Ig＋＝3 A，解得：Ig≈0.0050 A＝5.0 mA。
8．(2018·天津高考)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)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________________________________。
答案 (1)B C F (2)图见解析
(3)大于 电压表的读数大于待测电阻两端实际的电压
解析 由于本题的待测电阻达到10 kΩ，所以电源要选择电动势大的，然后根据电路中的电流选择电流表，电压表；若采用滑动变阻器的限流接法，则电路中电流和电压变化不明显，故采用滑动变阻器的分压接法，根据和的关系分析电流表的接法；根据电流表的接法判断实验误差所在。
(1)若选用电源1.5 V，由于待测电阻很大，电路中电流非常小，不利于实验，即电源应选用12 V的，即F；则电压表就应该选取B；电路中的最大电流为I＝ A＝1.2 mA，故选用电流表C。
(2)因为给的滑动变阻器的最大阻值只有10 Ω，若采用限流接法，则电路中电流和电压变化不明显，故采用滑动变阻器的分压接法。由于＜，所以采用电流表内接法，电路图如图所示。
(3)由于电流表的分压，导致电压测量值偏大，而电流准确，根据Rx＝可知测量值偏大。
9．(2019·全国卷Ⅰ)某同学要将一量程为250 μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表。该同学测得微安表内阻为1200 Ω，经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接，进行改装。然后利用一标准毫安表，根据图a所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。
(1)根据图a和题给条件，将图b中的实物连线。
(2)当标准毫安表的示数为16.0 mA时，微安表的指针位置如图c所示。由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值，而是________。(填正确答案标号)
A．18 mA B．21 mA
C．25 mA D．28 mA
(3)产生上述问题的原因可能是________。(填正确答案标号)
A．微安表内阻测量错误，实际内阻大于1200 Ω
B．微安表内阻测量错误，实际内阻小于1200 Ω
C．R值计算错误，接入的电阻偏小
D．R值计算错误，接入的电阻偏大
(4)要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，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＝________。
答案 (1)图见解析 (2)C (3)AC (4)
解析 (1)微安表改装为大量程的电流表，应并联电阻R，实物连线如图所示。
(2)串联电路中电流处处相等，毫安表示数为16.0 mA时，对应微安表的示数为160 μA，根据比例关系得，当微安表指针指到满量程250 μA时，毫安表的示数应为25 mA，即为改装后电表的量程，C正确。
(3)根据IgRg＝(I－Ig)R，得I＝＋Ig。产生上述问题的原因可能是微安表内阻测量错误，实际内阻大于1200 Ω，或者并联的电阻R值计算错误，接入的电阻偏小，A、C正确。
(4)设微安表的满偏电压为U，则对并联的电阻R有
U＝(25－0.25)×10－3 A×R
对并联的电阻kR有
U＝(20－0.25)×10－3 A×kR
解得k＝。
10．(2018·全国卷Ⅱ)某同学组装一个多用电表。可用的器材有：微安表头(量程100 μA，内阻900 Ω)；电阻箱R1(阻值范围0～999.9 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～99999.9 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。
回答下列问题：
(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2，其中*为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱。
(2)电阻箱的阻值R1＝________ Ω；R2＝________ Ω。(保留到个位)
答案 (1)图见解析 (2)100 2910
解析 (1)R1的电阻比较小，所以R1与表头并联构成大量程的电流表，R2的阻值比较大，与改装后的电流表串联可充当大量程的电压表，设计电路图如图所示。
(2)改装电流表需要并联一个电阻，要改装1 mA的电流表需要并联的电阻R1＝＝ Ω＝100 Ω；要改装3 V电压表需要串联电阻，串联电阻的阻值为R2＝＝ Ω＝2910 Ω。
11．某同学改装和校准电压表的电路图如图所示，图中虚线框内是电压表的改装电路。
(1)已知表头G满偏电流为100 μA，表头上标记的内阻值为900 Ω。R1、R2和R3是定值电阻。利用R1和表头构成1 mA的电流表，然后再将其改装为两个量程的电压表。若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1 V；若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3 V。则根据题给条件，定值电阻的阻值应选R1＝________ Ω，R2＝________ Ω，R3＝________ Ω。
(2)用量程为3 V，内阻为2500 Ω的标准电压表对改装表3 V挡的不同刻度进行校准。所用电池的电动势E为5 V；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为50 Ω和5 kΩ。为方便实验中调节电压，图中R应选用最大阻值为________ Ω的滑动变阻器。
(3)校准时，在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端P应靠近________(填“M”或“N”)端。
(4)若由于表头G上标记的内阻值不准，造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，则表头G内阻的真实值________(填“大于”或“小于”)900 Ω。
答案 (1)100 910 2000 (2)50 (3)M (4)大于
解析 (1)根据题意，R1与表头G构成1 mA的电流表，则IgRg＝(I－Ig)R1，得R1＝100 Ω；若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1 V，则R2＝＝910 Ω；若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3 V，则R3＝－R2＝2000 Ω。
(2)电压表与改装电表并联之后，电阻小于2500 Ω，对于分压式电路，要求滑动变阻器的最大阻值小于并联部分，同时还要便于调节，故滑动变阻器选择小电阻，即选择50 Ω的电阻。
(3)在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端P应靠近M端，使并联部分分压为零，起到保护作用。
(4)造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，说明通过表头G的电流偏小，则实际电阻偏大，故表头G内阻的真实值大于900 Ω。
第40讲 电学实验基础
基础命题点一 常用测量仪器的使用
1．游标卡尺
如图所示为游标卡尺：
(1)原理：利用主尺的最小刻度与游标尺的最小刻度的差值制成。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)精确度：10分度对应的精确度为0.1_mm,20分度对应的精确度为0.05_mm,50分度对应的精确度为0.02_mm。
(3)读数：读数时分为两部分，其一为游标尺零刻度线左侧对应的主尺上面的整毫米刻线，即为主尺的读数；其二为与主尺对齐的游标尺第N条刻度线，N乘以精确度，即为游标尺的读数；二者之和即为最终读数，单位为毫米。注意精确度，末尾的零不可以省去。
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的格数，则记录结果表达为(x＋k×精确度)_mm。
2．螺旋测微器
如图所示为螺旋测微器：
(1)原理：可动部分旋转一周，前进或后退的距离为0.5 mm，将一周分为50个小格，每转过一个小格前进或后退的距离为0.01 mm。
(2)读数：其刻度由固定刻度和可动刻度两部分构成，读数时先读出固定刻度上面露出的0.5_mm的整数倍，再读出可动刻度上面与固定刻度对齐的刻度线乘以精确度0.01_mm，提醒大家注意，可动刻度线必须估读到下一位；二者之和为最终读数。
3．常用电压表和电流表
(1)两种电表的使用技巧
①机械零点的调整：在不通电时，指针应指在零刻度线的位置。
②选择适当量程：因指针偏角太小时测量误差较大，故应根据估计的待测值选择合适的量程，使测量时指针偏转到满刻度的以上。若无法估算电路中的电流和电压，则应先选用较大的量程，再逐步减小量程。
③正确接入电路：电流表应串联在电路中，电压表应并联在电路中，两种表都应使电流从正接线柱流入，从负接线柱流出。
(2)电流表和电压表的读数
①若刻度盘上每一小格为：1,0.1,0.001，…时，需估读到最小刻度值的下一位。
②若刻度盘上每一小格为：0.2,0.02,0.5,0.05，…时，只需估读到最小刻度值的位数。
1．(1)如图甲、乙所示的两把游标卡尺，它们的游标尺分别为10等分、20等分，则读数依次为________ mm、________ mm。
(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图丙所示，则金属丝的直径是________mm。
答案 (1)17.5'23.35
(2)2.140(2.139～2.141均正确)
解析 (1)题图甲读数：整毫米是17，不足1毫米数是5×0.1 mm＝0.5 mm，最后结果是17 mm＋0.5 mm＝17.5 mm。
题图乙读数：整毫米是23，不足1毫米数是7×0.05 mm＝0.35 mm，最后结果是23 mm＋0.35 mm＝23.35 mm。
(2)固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米的从可动刻度上读，其示数为14.0，最后的读数：2.0 mm＋14.0×0.01 mm＝2.140 mm。
2．(1)如图甲所示的电表使用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。
(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。
答案 (1)0.02 0.44 0.1 2.20
(2)0.1 1.70 0.5 8.5
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。
基础命题点二 电压表和电流表的改装
1．表头
常用的电压表、电流表、欧姆表都是由表头改装而成，表头自身也可做为小量程的电流表或电压表使用。
(1)表头内阻Rg：指电流表G的内阻，一般为几百欧到几千欧。
(2)满偏电流Ig：指电流表G指针偏转到最大刻度时的电流(即电流表G所能测量的最大电流值)，一般为几微安到几十微安。
(3)满偏电压Ug：指电流表G通过满偏电流时其两端的电压，一般为几毫伏到几十毫伏。Ug＝IgRg。
2．电压表、电流表的改装及比较
改装成电压表
改装成电流表
内部电路
改装原理
串联分压
并联分流
改装后的量程
U＝Ig(R＋Rg)
I＝Ig
量程扩大的倍数
n＝＝
n＝＝
接入电阻的阻值
R＝－Rg
R＝
改装后的总内阻
RV＝Rg＋R
RA＝
校对电路
3．对常用电压表和电流表的进一步认识
(1)以前我们所认识的电压表和电流表是理想的，理想电压表的内阻看做无穷大，所在处认为是断路；理想电流表的内阻看做零，所在处认为是短路。
(2)实际电压表的内阻不是无穷大，实际电流表的内阻也不是零，因此对实际电压表或电流表可当做电阻来处理。同一般电阻不同的是电压表能显示出自身两端的电压，电流表能显示出通过自身的电流。
(3)当题目牵扯电压表或电流表的内阻时往往按实际电压表或实际电流表来处理。
1．(多选)用相同的表头改装成两个量程不同的电流表，下列说法正确的是( )
A．将它们串联在一起时，两表读数相同，量程大的偏角小
B．将它们并联在一起时，偏角相同，量程大的读数大
C．将它们串联在一起时，两表读数相同，量程大的偏角大
D．将它们并联在一起时，偏角相同，量程大的读数小
答案 AB
解析 两电流表串联时电路如图甲。根据串联电路的电流相等可知两表的读数相同，量程大的偏角小，故A正确、C错误；两表并联时电路如图乙，根据并联电路的电压相等可知两表头两端的电压相同，通过两表头的电流相同，故两表偏角相同，量程大的读数大，故B正确、D错误。
2.[教材母题] (人教版选修3－1 P52·T4)如图是有两个量程的电压表，当使用a、b两个端点时，量程为0～10 V，当使用a、c两个端点时，量程为0～100 V。已知电流表的内阻Rg为500 Ω，满偏电流Ig为1 mA，求电阻R1、R2的值。
[变式子题] (多选)两只电压表V1和V2是由完全相同的电流表改装而成的，V2的量程为5 V，V1的量程为15 V，为了测量15～20 V的电压，把V1、V2串联起来使用，在这种情况下( )
A．V1和V2的读数相等
B．V1和V2两表的指针偏转角相等
C．V1和V2的读数之比等于电压表的内阻之比
D．V1和V2的指针偏转角度之比等于两个电压表的内阻之比
答案 BC
解析 设电压表V1的内阻为R1，电压表V2的内阻为R2，由电压表的改装原理可知，＝＝＝＝，若将二者串联起来，通过它们的电流相同，则V1的读数为U1＝IR1，V2的读数为U2＝IR2，所以U1＞U2，故A错误；根据通过电流表的偏角与电流成正比可知，串联时电流相等，偏角也应相等，故B正确；根据选项A的分析可知，＝，故C正确；由电流表的指针偏角与通过的电流成正比可知，V1与V2的偏转角度应相等，故D错误。
3．图为双量程的电流表电路示意图，其量程分别为0～10 mA和0～1 mA，已知表头内阻rg为200 Ω，满偏电流Ig为0.5 mA，则有( )
A．当使用a、c两个端点时，量程为0～10 mA，R2＝180 Ω
B．当使用a、b两个端点时，量程为0～10 mA，R1＝20 Ω
C．当使用a、c两个端点时，量程为0～1 mA，R1＝40 Ω
D．当使用a、c两个端点时，量程为0～10 mA，R2＝2000 Ω
答案 B
解析 当使用a、c两个端点时，分流电阻的阻值大，电流表量程小，为0～1 mA，I＝＋Ig，当使用a、b两个端点时，分流电阻的阻值小，电流表量程大，为0～10 mA，I′＝＋Ig，联立解得：R1＝20 Ω，R2＝180 Ω，所以A、C、D错误，B正确。
基础命题点三 测量电路的基本设计
一、伏安法测电阻的两种电路设计
1．两种设计电路的比较
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＝＝
(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
Rx< 时，用电流表外接法；
Rx> 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Rx为小电阻，宜采用电流表外接法；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Rx为大电阻，宜采用电流表内接法。
二、滑动变阻器的两种连接方式
1．滑动变阻器连入电路的方式有限流接法和分压接法，两种接法的目的都是为了调节部分电路两端的电压或通过它的电流，但两种接法的调节范围不同。
2．两种连接方式的比较
限流接法
分压接法
对比说明
电路图
串、并联关系不同
负载R上电压调节范围
≤U≤E
0≤U≤E
分压电路调节范围大
负载R上电流调节范围
≤I≤
0≤I≤
分压电路调节范围大
闭合S前触头位置
b端
a端
都是为了保护电路元件
3．滑动变阻器必须选择分压接法的三种情况
(1)要求电压从零开始调节。
(2)当待测电阻Rx≫R(滑动变阻器的最大阻值)时，若用限流接法则调节范围太小，无法满足题目要求。
(3)采用限流接法，待调节电路两端的最小电压或通过的最小电流仍超过其额定值或量程。
1．[教材母题] (人教版选修3－1 P52·T2)如图画出了用电压表、电流表测量导体电阻的两种电路图。图中电压表的内阻为1 kΩ，电流表的内阻为0.1 Ω，被测导体R的真实电阻为87.4 Ω。测量时，把电压表读数和电流表读数的比值作为电阻的测量值。
如果不考虑实验操作中的偶然误差，按甲、乙两种电路进行实验，得到的电阻测量值各是多少？你能从中得出什么结论？
[变式子题] 在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200 Ω，电压表V的内阻约为2 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a或图b所示，结果由公式Rx＝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a和图b中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则________(选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
答案 Rx1 大于 小于
解析 ＝20，＝10，因此Rx属于大电阻，用电流表内接法时测量值更接近真实值，即Rx1更接近真实值；因Rx1＝＝Rx＋RA，故Rx1>Rx，Rx2＝，故Rx2
答案 12 6 12 0
解析 开关S断开，当滑动变阻器的滑片P滑到a端时，R1两端的电压最大，最大值为U＝12 V。滑片滑到b时，变阻器与电阻R1串联，R1两端的电压最小，最小值为U＝UAB＝6 V，即滑片P由a移至b的过程中，R1两端的电压由12 V变至6 V；开关S闭合，当滑片P滑到a端时，R1两端的电压最大，等于12 V。滑片滑到b端时，电阻R1被短路，R1两端的电压为零，即滑片P由a移至b的过程中，R1两端的电压由12 V变至0。
3．用伏安法测一个电阻Rx的阻值，提供器材有：待测电阻Rx(约5 kΩ)、电压表(0～3 V，内阻100 kΩ)、微安表(0～500 μA，内阻100 Ω)、变阻器(0～20 kΩ)、稳压电源(输出电压15 V)。试设计出实验电路。
答案 图见解析
解析 若接成限流电路，电路中最小电流：Imin＝＝ A＝0.6×10－3 A＝600 μA，大于微安表的量程。因此，为了电路安全必须将变阻器接成分压电路，Rx>，电流表采用内接法，如图所示。
能力命题点 实验器材的选择和实物图连接
1．电学实验仪器的选择
选择电学实验器材主要是选择电表、滑动变阻器、电源等，一般要考虑以下因素：
(1)安全因素：通过电源、电阻和电表的电流不能超过其允许的最大电流。
(2)误差因素：选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对误差，电压表、电流表在使用时，其指针应偏转到满偏刻度的以上；使用欧姆表时应选用指针尽可能在中间刻度附近的倍率挡位。
(3)便于操作：选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实际要求，又便于调节，为方便调节。在调节滑动变阻器时，应使大部分电阻线都能被用到。
2．实物图连接的注意事项
(1)连实物图时要先画出电路图，遵照电路图按电流顺序逐条支路依次连接。
(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。
某同学测量阻值约为25 kΩ的电阻Rx，现备有下列器材：
A．电流表(量程0～100 μA，内阻约2 kΩ)；
B．电流表(量程0～500 μA，内阻约300 Ω)；
C．电压表(量程0～15 V，内阻约100 kΩ)；
D．电压表(量程0～50 V，内阻约500 kΩ)；
E．直流电源(20 V，允许最大电流1 A)；
F．滑动变阻器(最大阻值1 kΩ，额定功率1 W)；
G．开关和导线若干。
(1)电流表应选________，电压表应选________。(填字母代号)
(2)该同学正确选择仪器后连接了如图所示的电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量小，实验前请你检查该电路，指出电路在连线上存在的问题：
①______________________________________________________________；
②_____________________________________________________________。
解析 (1)由于电源电压为20 V，为测量精确电压表应选C。此时电路中电流表的最大电流Im＝＝0.6 mA＝600 μA，为保证安全，电流表需选B。
(2)≈，≈，故Rx是大电阻，电流表应采用内接法。滑动变阻器最大阻值为1 kΩ，待测电阻约为25 kΩ，若滑动变阻器采用限流接法，电流的调节范围很小，起不到应有作用，故滑动变阻器应采用分压接法。
答案 (1)B C
(2)①电流表应采用内接法 ②滑动变阻器应采用分压接法
(1)伏安法测电阻、描绘小灯泡伏安特性曲线及测用电器功率等实验设计电路的原则类似，它们共同的特点是都需测量出研究对象两端的电压和通过它的电流。
(2)这类题重点考查实验器材的选择、内外接电路的选择、滑动变阻器接法的选择等方面，考查面广，需前后兼顾。
(2019·山东济宁二模)热敏电阻是传感电路中常用的电子元件。广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中的温度传感器，是利用热敏电阻随温度变化而变化的特性工作的。现在用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整。已知常温下待测热敏电阻的阻值约40～50 Ω。热敏电阻和温度计插入烧杯中，烧杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水杯、直流电源(电动势15 V，内阻可忽略)、直流电流表(对应不同的量程内阻约为0.2 Ω或1 Ω)、直流电压表(对应不同的量程内阻约为5 kΩ或15 kΩ)、滑动变阻器(0～10 Ω)、开关、导线若干。
(1)在图a的方框中用给定的器材画出完整的实验电路图，要求测量误差尽可能小。
(2)根据电路图，在实物图上用铅笔画线作为导线进行连线。
答案 (1)见解析图 (2)见解析图
解析 (1)因为测量伏安特性曲线，电压需要从0开始，滑动变阻器选择分压式接法，根据题中信息可得Im＝＝0.375 A，所以电流表选择小挡位，对应电阻为1 Ω，而电压达到了15 V，所以电压表选择大挡位，对应电阻为15 kΩ，根据>，所以电流表采用外接法。电路图如图所示。
(2)根据电路图连接实物图
课时作业
1．以下说法中，正确的是( )
A．采用伏安法测电阻时，只要仪器选得正确，可保证没有系统误差
B．用伏安法测电阻，不论是用电流表外接法，还是电流表内接法，都存在系统误差
C．用欧姆表测电阻，既准确又方便
D．伏安法测电阻，存在系统误差的原因是由于电流表的分压
答案 B
解析 伏安法测电阻不可能没有系统误差，只能减小，故B正确、A错误；欧姆表测电阻方便，但由于刻度不均匀，读数误差较大，电池用久了误差更大，故C错误；不同的测量电路引起误差的原因不同，故D错误。
2．如下图所示，用伏安法测电阻，若电流表内阻为1 Ω，电压表内阻为5000 Ω，Rx约为10 Ω，则下图中哪个测量结果较为准确？测量值比真实值偏大还是偏小( )
A．甲电路，偏大 B．甲电路，偏小
C．乙电路，偏大 D．乙电路，偏小
答案 B
解析 因为R
3.两个定值电阻R1、R2串联后接在输出电压U＝12 V的直流电源上，且电源电压保持不变。把一个内阻不是远大于R1、R2的电压表接在R1的两端(如图所示)，电压表的示数为8 V，如果把此电压表改接在R2的两端，则电压表的示数将( )
A．小于4 V B．等于4 V
C．大于4 V、小于8 V D．等于或大于8 V
答案 A
解析 当电压表接在R1的两端时，其示数为8 V，此时电阻R2两端的电压为4 V，将R1与RV并联后的电阻用R1V表示，则＝＝，即R1V＝2R2，由于R1>R1V，则R1>2R2；当电压表改接在R2的两端时，将R2与RV并联后的电阻用R2V表示，则R2>R2V；此时电阻R1两端的电压U1与电压表示数U2V之比为＝>>＝2，故电压表的示数将小于4 V，A正确。
4．(多选)如图所示，电流表A1(0～3 A)和A2(0～0.6 A)由两个相同的电流计改装而成，现将这两个电流表并联后接入电路中，闭合开关S，调节滑动变阻器，下列说法中正确的是( )
A．A1、A2的读数之比为1∶1
B．A1、A2的读数之比为5∶1
C．A1、A2的指针偏转角度之比为1∶1
D．A1、A2的指针偏转角度之比为1∶5
答案 BC
解析 图中的A1、A2并联，两表头两端的电压相等，通过的电流相等，指针偏转的角度相同，所以A1、A2的指针偏转角度之比为1∶1；量程不同的电流表读数不同，电流表A1的量程为3 A，A2的量程为0.6 A，当偏转角相同时，A1、A2的读数之比为5∶1，故B、C正确。
5.如图所示电路，用伏安法测量电阻的大小。电阻R＝320 Ω时，电流表的示数是15 mA，电压表的示数是4.5 V。如果用这个电路测量未知电阻R′，电流表的示数是13 mA，电压表的示数是5.2 V，则电阻R′的大小是( )
A．R′>420 Ω B．400 Ω
答案 A
解析 当R＝320 Ω时，两端电压U＝4.5 V，则通过R的电流IR＝＝ A≈0.014 A＝14 mA，
通过电压表的电流IV＝I－IR＝(15－14) mA＝1 mA，
电压表内阻RV＝＝ Ω＝4500 Ω，
当电阻为R′时，电压U′＝5.2 V，
通过电压表的电流IV′＝＝ A≈1.16 mA，
通过R′的电流
IR′＝I′－IV′＝(13－1.16) mA＝11.84 mA，
电阻R′＝＝ Ω≈439 Ω，A正确。
6．电流表G的内阻为Rg，用它测量电压时，量程为U；用它改装成较大量程的电流表A的内阻是RA，量程为I，这几个量的关系是( )
A．RA>Rg，>Rg B．RA>Rg>
C．RA
解析 将电流表G改装成较大量程的电流表，需并联一个分流电阻，因此，其内阻减小，即RA
(1)某次用0～3 A量程测量时，示数如图丙所示，其读数为________ A；
(2)该电流表的0～0.6 A量程对应的内阻约为________ Ω(结果保留两位小数)；
(3)若电阻R1断路，则电流表允许通过的最大电流约为________ mA(结果保留两位有效数字)。
答案 (1)1.20 (2)0.50 (3)5.0
解析 (1)电流表选用量程为0～3 A，由图丙所示表盘可知，其分度值为0.1 A，示数为1.20 A。
(2)由图乙所示电路图可知，当电流表的量程为0～0.6 A时，电流表的内阻为：R＝，代入数据可得：R≈0.50 Ω。
(3)由图乙所示电路图可知，若电阻R1断路，则电流表能通过的最大电流为Ig，当电流表的量程为0～3 A时：Im＝Ig＋＝3 A，解得：Ig≈0.0050 A＝5.0 mA。
8．(2018·天津高考)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)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________________________________。
答案 (1)B C F (2)图见解析
(3)大于 电压表的读数大于待测电阻两端实际的电压
解析 由于本题的待测电阻达到10 kΩ，所以电源要选择电动势大的，然后根据电路中的电流选择电流表，电压表；若采用滑动变阻器的限流接法，则电路中电流和电压变化不明显，故采用滑动变阻器的分压接法，根据和的关系分析电流表的接法；根据电流表的接法判断实验误差所在。
(1)若选用电源1.5 V，由于待测电阻很大，电路中电流非常小，不利于实验，即电源应选用12 V的，即F；则电压表就应该选取B；电路中的最大电流为I＝ A＝1.2 mA，故选用电流表C。
(2)因为给的滑动变阻器的最大阻值只有10 Ω，若采用限流接法，则电路中电流和电压变化不明显，故采用滑动变阻器的分压接法。由于＜，所以采用电流表内接法，电路图如图所示。
(3)由于电流表的分压，导致电压测量值偏大，而电流准确，根据Rx＝可知测量值偏大。
9．(2019·全国卷Ⅰ)某同学要将一量程为250 μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表。该同学测得微安表内阻为1200 Ω，经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接，进行改装。然后利用一标准毫安表，根据图a所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。
(1)根据图a和题给条件，将图b中的实物连线。
(2)当标准毫安表的示数为16.0 mA时，微安表的指针位置如图c所示。由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值，而是________。(填正确答案标号)
A．18 mA B．21 mA
C．25 mA D．28 mA
(3)产生上述问题的原因可能是________。(填正确答案标号)
A．微安表内阻测量错误，实际内阻大于1200 Ω
B．微安表内阻测量错误，实际内阻小于1200 Ω
C．R值计算错误，接入的电阻偏小
D．R值计算错误，接入的电阻偏大
(4)要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，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＝________。
答案 (1)图见解析 (2)C (3)AC (4)
解析 (1)微安表改装为大量程的电流表，应并联电阻R，实物连线如图所示。
(2)串联电路中电流处处相等，毫安表示数为16.0 mA时，对应微安表的示数为160 μA，根据比例关系得，当微安表指针指到满量程250 μA时，毫安表的示数应为25 mA，即为改装后电表的量程，C正确。
(3)根据IgRg＝(I－Ig)R，得I＝＋Ig。产生上述问题的原因可能是微安表内阻测量错误，实际内阻大于1200 Ω，或者并联的电阻R值计算错误，接入的电阻偏小，A、C正确。
(4)设微安表的满偏电压为U，则对并联的电阻R有
U＝(25－0.25)×10－3 A×R
对并联的电阻kR有
U＝(20－0.25)×10－3 A×kR
解得k＝。
10．(2018·全国卷Ⅱ)某同学组装一个多用电表。可用的器材有：微安表头(量程100 μA，内阻900 Ω)；电阻箱R1(阻值范围0～999.9 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～99999.9 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。
回答下列问题：
(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2，其中*为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱。
(2)电阻箱的阻值R1＝________ Ω；R2＝________ Ω。(保留到个位)
答案 (1)图见解析 (2)100 2910
解析 (1)R1的电阻比较小，所以R1与表头并联构成大量程的电流表，R2的阻值比较大，与改装后的电流表串联可充当大量程的电压表，设计电路图如图所示。
(2)改装电流表需要并联一个电阻，要改装1 mA的电流表需要并联的电阻R1＝＝ Ω＝100 Ω；要改装3 V电压表需要串联电阻，串联电阻的阻值为R2＝＝ Ω＝2910 Ω。
11．某同学改装和校准电压表的电路图如图所示，图中虚线框内是电压表的改装电路。
(1)已知表头G满偏电流为100 μA，表头上标记的内阻值为900 Ω。R1、R2和R3是定值电阻。利用R1和表头构成1 mA的电流表，然后再将其改装为两个量程的电压表。若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1 V；若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3 V。则根据题给条件，定值电阻的阻值应选R1＝________ Ω，R2＝________ Ω，R3＝________ Ω。
(2)用量程为3 V，内阻为2500 Ω的标准电压表对改装表3 V挡的不同刻度进行校准。所用电池的电动势E为5 V；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为50 Ω和5 kΩ。为方便实验中调节电压，图中R应选用最大阻值为________ Ω的滑动变阻器。
(3)校准时，在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端P应靠近________(填“M”或“N”)端。
(4)若由于表头G上标记的内阻值不准，造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，则表头G内阻的真实值________(填“大于”或“小于”)900 Ω。
答案 (1)100 910 2000 (2)50 (3)M (4)大于
解析 (1)根据题意，R1与表头G构成1 mA的电流表，则IgRg＝(I－Ig)R1，得R1＝100 Ω；若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1 V，则R2＝＝910 Ω；若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3 V，则R3＝－R2＝2000 Ω。
(2)电压表与改装电表并联之后，电阻小于2500 Ω，对于分压式电路，要求滑动变阻器的最大阻值小于并联部分，同时还要便于调节，故滑动变阻器选择小电阻，即选择50 Ω的电阻。
(3)在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端P应靠近M端，使并联部分分压为零，起到保护作用。
(4)造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，说明通过表头G的电流偏小，则实际电阻偏大，故表头G内阻的真实值大于900 Ω。
