专题16.电学实验（解析版）--2023高考二轮复习_4.2025物理总复习_2023年新高复习资料_二轮复习_2023年高考物理二轮复习二十五专题精练287608825_专题16电学实验

2023高考二轮复习二十五专题 专题十六、电学实验 第一部分 织网点睛，纲举目张 1．游标卡尺和螺旋测微器的读数 (1)游标卡尺的读数 游标尺 测量结果(游标尺上第 n条 每小格与 精确度/ 刻度总长 刻度线与主尺上的某刻度线 刻度格数 1毫米 mm 度/mm 对齐时)/mm 差/mm 10 9 0.1 0.1 主尺上读的毫米数＋0.1n 20 19 0.05 0.05 主尺上读的毫米数＋0.05n 50 49 0.02 0.02 主尺上读的毫米数＋0.02n (2)螺旋测微器的读数 测量值＝固定刻度读数＋可动刻度读数(含估读)×0.01，单位为mm。 (3)读数的三点注意 ①螺旋测微器读数时要估读，以毫米为单位，小数点后必须为 3位，同时注意固定刻 度上的半刻度线是否露出。 ②游标卡尺不估读，以毫米为单位，10分度卡尺读数结果小数点后只有1位；20分度 和50分度卡尺读数结果小数点后有2位。 ③注意题目要求的单位是否为mm，若不是则要先以mm为单位读数，然后再换算为 题目要求的单位。 2．电流表和电压表的读数规则 量程 精确度 读数规则 电流表0～3 A 0.1 A 与刻度尺一样，采用估读，读数规则较简单， 电压表0～3 V 0.1 V 只需要精确值后加一估读数即可 电流表0～0.6 A 0.02 A 估读位与最小刻度在同一位，采用估读 电压表0～15 V 0.5 V 估读位与最小刻度在同一位，采用估读 1．多用电表的读数 电流表、电压表的刻度是均匀的，读数时应注意量程；欧姆表的刻度是不均匀的，读数时应注意乘倍率。 2．使用多用电表的六个注意事项 (1)电流的流向：由于使用多用电表时不管测量什么，电流都要从电表的“＋”插孔(红 表笔)流入，从“－”插孔(黑表笔)流出，所以使用欧姆挡时，多用电表内部电池的正极接 的是黑表笔，负极接的是红表笔。 (2)要区分“机械零点”与“欧姆零点”：“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置，用 表盘下边中间的指针定位螺丝调整；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置， 用欧姆调零旋钮调整。 (3)测电阻时每变换一次挡位，都要重新进行欧姆调零。 (4)选倍率：测量前应根据估计阻值选用适当的挡位。由于欧姆挡的刻度不均匀，使用 欧姆挡测电阻时，指针偏转过大或过小都有较大误差，通常只使用表盘中间的一段刻度范 围。 (5)测电阻时要将电阻与其他元件断开。测电阻时不要用手接触多用电表的表笔。 (6)多用电表使用完毕应将选择开关旋至“OFF”挡或交流电压最高挡。 1．实验器材的选择 (1)电源的选择：一般根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源。 (2)电表的选择：一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表；根据待 测电流的最大电流值选择电流表；电表的指针摆动的幅度较大，一般应使指针能达到半偏 左右。 2．电流表内接法与外接法的选择 比较 电流表内接法 电流表外接法 项目 电路 误差 由于电流表内阻的分压作用， 由于电压表内阻的分流作用，电 原因 电压表测量值偏大 流表测量值偏大 测量 R ＝＝R ＋R＞R R ＝＝·R＜R 测 A x x 测 x x 结果 电阻的测量值大于真实值 电阻的测量值小于真实值 适用 R≫R ，大电阻 R≪R ，小电阻 x A x V 条件 3.分压电路与限流电路的选择 以小控大用分压，相差无几用限流，即当滑动变阻器的阻值较小时，常采用分压电路； 当滑动变阻器的阻值与负载相差不大时，常采用限流电路。另外，必须采用分压电路的情 况有三种：①要求电压从零开始变化；②滑动变阻器太小，不能起到限流的作用；③要求 获取有区分度的多组数据。若两种电路均可，则采用限流式，因为限流式损耗功率小。高考对于电学元件特性曲线的考查并不局限于小灯泡，有时也会考查电源的伏安特性 曲线，两者也经常结合起来考查小灯泡或电源实际功率的求解。对于描绘小灯泡的伏安特 性曲线实验，其实验原理和设计思路为： 1．实验原理 在纯电阻电路中，电阻两端的电压与通过电阻的电流是线性关系，但在实际电路中， 由于各种因素的影响，IU图像不再是一条直线。读出若干组小灯泡两端的电压U和电流I 的读数，然后在坐标纸上以I为纵轴、以U为横轴画出IU图线。 2．设计思路 1．测量电源电动势和内阻的三种常用方案 方案 伏安法 伏阻法 安阻法 原理 E＝U＋Ir E＝U＋r E＝IR＋Ir 电路图 关系式 U＝E－Ir ＝＋ ＝＋ 图像 纵轴截距： 纵轴截距： 纵轴截距：E 斜率大小：r 斜率： 斜率： E ＜E E ＝E E ＜E E ＝E 测 真 测 真 测 真 测 真 误差分析 r ＜r r ＞r r ＜r r ＞r 测 真 测 真 测 真 测 真 2．定值电阻在电路设计中的三种作用第二部分 实战训练，高考真题演练 1．（6分）（2022重庆高考）某兴趣小组研究热敏电阻在通以恒定电流时，其阻值随温度 的变化关系。实验电路如图所示，实验设定恒定电流为 ，主要实验器材有：恒压 直流电源E、加热器、测温仪、热敏电阻 、可变电阻 、电流表A、电压表V。 （1）用加热器调节 的温度后，为使电流表的示数仍为 ，须调节__________ （选填一种给定的实验器材）。当 两端未连接电压表时，电流表示数为 ；连接 电压表后，电流表示数显著增大，须将原电压表更换为内阻__________（选填“远大于” “接近”“远小于”） 阻值的电压表。 （2）测得 两端的电压随温度的变化如图所示，由图可得温度从 变化到 的过程中， 的阻值随温度的平均变化率是__________ （保留2位有效数字）。. 11【参考答案】. ① 可变电阻R ②. 远大于 ③. 1.2 1 【名师解析】（1）恒压直流电源E输出电压不变，用加热器调节 的温度后，为使电流 表的示数仍为 ，须调节可变电阻R。 1 连接电压表后，电流表示数显著增大，说明电压表与热敏电阻并联后的电阻显著减小，由 并联电阻公式 R = = 并 由此可知，须将原电压表更换为内阻远大于 阻值的电压表。 （2）由图可得温度为 ，电压表示数为1.6V，实验设定恒定电流为 ，由欧 姆定律可得此温度热敏电阻的电阻值为32kΩ；温度为 ，电压表示数为1.3V，实验 设定恒定电流为 ，由欧姆定律可得此温度热敏电阻的电阻值为 26kΩ；温度从变化到 的过程中， 的阻值随温度的平均变化率是 = =-1.2 ，负号表示随着温度升高热敏电阻的温度减小。 2.（2022高考北京卷）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、 实验操作、数据分析等。 （1）用电压表（内阻约为 ）和电流表（内阻约为 ）测量一个电阻的阻值（约为 ）。要求尽量减小实验误差，应该选择的测量电路是图 1中的______________（选填 “甲”或“乙”）。 （2）一多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样。用它测量约 电阻的阻 值，下列实验步骤正确的操作顺序为______________（填各实验步骤前的字母）。 A．将选择开关置于“ ”位置 B．将选择开关置于“ ”位置 C．将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开 D．将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0” （3）图2是“测量电源的电动势和内电阻”实验的电路图。某同学在实验中，闭合开关后， 发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变，电流表始终没有示数。为查 找故障，在其它连接不变的情况下，他将电压表连接位置的导线端分别试触 b、c、d三个 位置，发现试触b、c时，电压表有示数；试触d时，电压表没有示数。若电路中仅有一处 故障，则______________（选填选项前的字母）。A．导线 断路 B．滑动变阻器断路 C．导线 断路 D．滑动变阻器短路 15．（8分） 【参考答案】 （1）甲 （2）ADCB （3）C 【命题意图】此题考查电学实验及其相关知识点。 【名师解析】（1）由于待测电阻只有5Ω左右，要求尽量减小实验误差，应该选择的测量 电路是电流表外接电路，图甲。（2）多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样。 用它测量约 电阻的阻值，应该将将选择开关置于“ ”位置，将两表笔直接接触， 调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0”，将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随 即断开，将选择开关置于“ ”位置，即实验步骤正确的操作顺序为ADCB。（3）在 实验中，闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变，电流 表始终没有示数，说明电流表没有与电源形成闭合回路，而电压表与电源形成闭合回路， 所以是导线 断路，选项C正确。 3. （2022高考辽宁物理）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”） 的 （3）该同学选用量程合适 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。 【参考答案】 （1） 1 （2） 大 （3） 乙 【命题意图】本题考查电流表改装、欧姆定律、串并联电路规律及其相关知识点.。 【名师解析】 （1）由图可知当S接A时，R 和R 串联接入电路，和电流表并联，满偏时电流表两端的 1 2 电压为 此时R 和R 的电流为 1 2所以总电流为I =I +I=1mA，即量程为0~1mA。 总 m （2）当开关S接B端时，由图可知电阻R 和电流表串联再和电阻R 并联，由于和电流表 1 2 并联的电阻变小，当电流表满偏时，流过电阻R 的电流变大，干路电流变大，即量程变大； 2 所以开关S接B端时，该电流表的量程比接在A端时大。 （3）图甲是电流表的外接法，误差是由于电压表的分流引起的；图乙是电流表的内接法， 误差是由于电流表的分压引起的，因为题目中电压表电阻未知，故采用图乙的方法可以修 正由电表内阻引起的实验误差。 4．（2022新高考海南卷）现要测量一个满偏电流 的表头内阻并改装成量程为 的电流表，如图所示， ①先闭合开关，再调整滑动变阻器，使电流表A的示数为 ，电流表G的示数如图所 示，则流过G的电流是 。若电流表内阻 ，则表头内阻r= 。 g ②给G并联一个 的电阻进行校准时，当电流表G的示数为 时，标准电流表A的示 数为 ，则改装之后的电流表实际量程是 ； ③若要把它改装成量程为 的电流表，还需要在 两边并联一个R = R 的电阻。 2 1 【参考答案】①30.0μA②0.95mA③18 【名师解析】①根据电流表读数规则，电流表G的示数为30.0μA。 根据并联电路规律，84×10-3×1.0=30.0×10-6×r，解得r=2800Ω g g ②由 r=（0.76mA- ）R ，解得R= Ω。由I r=（I-I ）R ，解得改装之后的 g 1 1 g g 1 g 1 电流表实际量程是I=0.95mA。 1③若要把它改装成量程为I=1mA的电流表，由I r=（I-I）R，解得R=2800Ω=18R . 2 g g 2 1 2 2 1 5. （2022高考湖北物理）某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后，为测量一 种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率，进行了如下实验探究。 （1）该小组用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D，示数如图甲所示，其读数为 _____mm。再用游标卡尺测得其长度L。 （2）该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻R 的阻值。图中电流表量程为0.6A、 x 内阻为1.0Ω，定值电阻R 的阻值为20.0Ω，电阻箱R的最大阻值为999.9 Ω。首先将S 置 0 2 于位置1，闭合S，多次改变电阻箱R的阻值，记下电流表的对应读数I，实验数据见下表。 1 R/Ω I/A /A-1 5.0 0.414 2.42 10.0 0.352 2.84 15.0 0.308 3.25 . 20.0 0272 3.68 25.0 0.244 4.10 30.0 0.222 4.50 根据表中数据，在图丙中绘制出 图像。再将S 置于位置2，此时电流表读数为 2 0.400A。根据图丙中的图像可得 _____Ω（结果保留2位有效数字）。最后可由表达 式 ____得到该材料的电阻率（用D、L、 表示）。（3）该小组根据图乙的电路和图丙的 图像，还可以求得电源电动势 _________V，内阻 _______Ω。（结果均保留2位有效数字） （4）持续使用后，电源电动势降低、内阻变大。若该小组再次将此圆柱形电阻连入此装置， 测得电路的电流，仍根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会_____（选填“偏 大”、“偏小”或“不变”）。 【参考答案】（1）3.700mm （2）6.0Ω （3）12V 3.0 Ω （4）偏小 【命题意图】本题考查电阻和电阻率测量实验，闭合电路欧姆定律，电阻定律及其相 关知识点，考查实验探究能力。 【 解 题 思 路 】 （ 1 ） 根 据 螺 旋 测 微 器 读 数 规 则 ， 圆 柱 形 电 阻 的 直 径 D=3.5mm+0.200mm=3.700mm. （2）根据图乙电路，由闭合电路欧姆定律，E=I（R +r+R +R），变化为 = 0 A + R， －Ｒ图像中Ｒ与Ｉ一一对应，将Ｓ 置于位置２，电流0.400A对应 ２ 的 =2.5，R =6.0Ω。由电阻定律，R =ρ , S= , 解得：ρ= x x（3） = + R， －Ｒ图像斜率 =0.083，解得电源电动势 E=12V；由 =2.0，解得r=3Ω。 （4）若电源电动势降低，则图像斜率变大，截距变大，仍根据原来描绘的图像测量电阻， 则得到的该电阻测量值偏小。 或根据表达式 分析，因电源电动势变小，内阻变大，则当安培表 有相同读数时，得到的 的值偏小，即 测量值偏小。 6. （2022山东物理） 某同学利用实验室现有器材，设计了一个测量电阻阻值的实验。实 验器材： 干电池E（电动势1.5V，内阻未知）； 电流表A（量程10mA，内阻为90Ω）； 1 电流表A（量程30mA，内阻为30Ω）； 2 定值电阻R（阻值为150Ω）； 0 滑动变阻器R（最大阻值为100Ω）； 待测电阻R； x 开关S，导线若干。 测量电路如图所示。 （1）断开开关，连接电路，将滑动变阻器R的滑片调到阻值最大一端。将定值电阻R 接 0 入电路；闭合开关，调节滑片位置。使电流表指针指在满刻度的 处。该同学选用的电流表为_______（填“A”或“A”）；若不考虑电池内阻。此时滑动变阻器接入电路的电阻 1 2 值应为________Ω。 （2）断开开关，保持滑片的位置不变。用R 替换R，闭合开关后，电流表指针指在满刻 x 0 度的 处，则R 的测量值为________Ω。 x （3）本实验中未考虑电池内阻，对R 的测量值_________（填“有”或“无”）影响 x 【参考答案】 ①. A ②. 60 ③. 100 ④. 无 1 【命题意图】本题考查测量电阻实验、闭合电路欧姆定律及其相关知识点。 【名师解析】 （1）[1]若不考虑电源内阻，且在电源两端只接R 时，电路中的电流约为 0 由题知，闭合开关，调节滑片位置，要使电流表指针指在满刻度的 处，则该同学选到的 电流表应为A。 1 [2]当不考虑电源内阻，根据闭合电路的欧姆定律有 计算出 R = 60Ω （2）[3]断开开关，保持滑片的位置不变，用R 替换R，闭合开关后，有 x 0 代入数据有R = 100Ω x （3）[4]若考虑电源内阻，根据闭合电路的欧姆定律有 联立计算出的R 不受电源内阻r的影响。 x 7．（2022·全国理综甲卷·22）（5分）某同学要测量微安表内阻，可利用的实验器材有：电源E（电动势 ，内阻很小），电 流表 （量程 ，内阻约 ），微安表 （量程 ，内阻 待测，约 ），滑动变阻器R（最大阻值 ），定值电阻 （阻值 ），开关S，导线若 干。 （1）在答题卡上将图中所示的器材符号连线，画出实验电路原理图； （2）某次测量中，微安表的示数为 ，电流表的示数为 ，由此计算出微安 表内阻 _____ 。 【参考答案】（1） （2）990 【命题意图】本题考查测量微安表内阻、欧姆定律、并联电路规律，电路设计与连接。 【解题思路】为了准确测出微安表两端的电压，可以让微安表与定值电阻R 并联，再 0 与电流表串联，通过电流表的电流与微安表的电流之差，可求出流过定值电阻R 的电流， 0 从而求出微安表两端的电压，进而求出微安表的内电阻，由于电源电压过大，并且为了测 量多组数据，滑动电阻器采用分压式解法，实验电路原理图如图所示（2）由并联电路规律，I R =（I-I ）R ，解得Rg=990Ω G g G 0 8. （2022·全国理综乙卷·23）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、电流麦的示数分别如图（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 的阻值为______ （保留3位有效数字）。 【参考答案】 ①. ②. ③. ④. ⑤. ⑥. 【名师解析】 （1）[1]电流表内阻已知，电流表与 并联扩大电流表量程，进而准确测量通过 的电流， 电压表单独测量 的电压；滑动变阻器采用分压式接法，电表从 开始测量，满足题中通 过 的电流从 连续可调，电路图如下（2）[2]电路中 应选最大阻值为 的滑动变阻器，方便电路的调节，测量效率高、实 验误差小； 的 [3]通过 电流最大为 ，需要将电流表量程扩大为原来的 倍，根据并联分流的规 律示意图如下 根据并联分流，即并联电路中电流之比等于电阻的反比，可知 解得 （3）[4]电压表每小格表示 ，向后估读一位，即 ； [5]电流表每小格表示 ，本位估读，即 ，电流表量程扩大 倍，所以通过 的电流为 ； [6]根据欧姆定律可知 9．（2022·高考河北物理12，9分）某物理兴趣小组利用废弃电板煲的部分器材自制简易 电饭煲，设计电路如图1所示，选用的器材有：限温开关 （手动将其按下，开始持续加 热煮饭，当锅内温度高于 时自动断开，之后不能自动闭合）；保温开关 （当锅内 温度高于 时自动断开，温度低于 时自动闭合）；电饭煲的框架（结构如图 2所示）。自备元件有：加热电阻丝R（阻值为 ，用于加热煮饭）；限流电阻R 和 ， 1 （阻值均为 ）：指示灯 和 （ ，当电流低于 时可视为熄灭）； 保险丝T。 （1）按照兴趣小组设计的电路，下列说法正确的是________（多选）。 A．按下 ， 和 均发光 B．当锅内温度高于 时， 自动断开， 和 均发光 C．保温过程中， 自动在闭合、断开状态之间交替切换 D．当锅内温度低于 时， 自动闭合， 发光， 熄灭 （2）简易电饭煲制作完成后，试用时 始终不亮，但加热和保温功能均正常。在不增加 元件的前提下，断开电源，使用多用电表判断发生故障的元件。下列操作步骤的正确顺序 是________（填写各步骤前的字母）。 A．将选择开关旋转到“ ”位置 B．将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指针指向欧姆零点 C．调整“指针定位螺丝”，使指针指到零刻度 D．测量指示灯 两端的阻值 E．将选择开关置于OFF位置或交流电压最高挡操作时，将多用电表两表笔与 两端接触，若指针如图3所示，可判断是________断路损 坏；若指针如图4所示，可判断是________短路损坏。（用电路中的元件符号表示） 【参考答案】（1）BCD （2）断路 短路 【名师解析】(1) 按下 ， 短路，不发光， 发光，A错误；．当锅内温度高于 时， 自动断开，两指示灯和两限流电阻串联与电源形成闭合电路，由欧姆定律，指示灯 中电流I=0.1A，高于 ， 和 均发光，B正确；保温过程中， 自动在闭合、断 开状态之间交替切换，C正确；当锅内温度低于 时， 自动闭合， 发光， 短路， 熄灭，D正确。 （2）断开电源，使用多用电表欧姆档判断发生故障的元件。 操作时，将多用电表两表笔与 两端接触，若指针如图3所示，其电阻为1100Ω，大约为 R和R0串联电阻值，可判断是L 断路损坏；若指针如图4所示，其阻值为零，可判断是 1 L 短路损坏。 1 10. （2021重庆高考）（9分）某兴趣小组使用如图1电路，探究太阳能电池的输出功率与 光照强度及外电路电阻的关系，其中P为电阻箱，R0是阻值为37.9kΩ的定值电阻，E是太 阳能电池， 是电流表（量程0~100μA，内阻2.10kΩ）（1）实验中若电流表的指针位置如题图2所示，则电阻箱P两端的电压是 V。（保留 3位有效数字） （2）在某光照强度下，测得太阳能电池的输出电压U与电阻箱P的电阻R之间的关系如 图3中的曲线①所示。不考虑电流表和电阻R 消耗的功率，由该曲线可知，M点对应的太 0 阳能电池的输出功率是 mW。（保留3位有效数字） （3）在另一更大光照强度下，测得U——R关系如图3中的曲线②所示。同样不考虑电流 表和电阻R 消耗的功率，与曲线①相比，在电阻R相同的情况下，曲线②中太阳能电池的 0 输出功率 （选填“较小”、“较大”），由图像估算曲线②中太阳能电池的最大输 出功率约为 mW。（保留3位有效数字） 【参考答案】（1）2.48（2）40.5（3）较大 【名师解析】（1）根据电流表读数规则，电流表读数是 I=62.0μA=6.20×10-5A。电阻箱P 两端的电压是U=I（r+R ）=6.20×10-5×（2.10+37.9）×103V=2.48V。 g 0 （2）M点对应的电压U=1.80V，电阻R=80.0Ω，太阳能电池的输出功率P=U2/R=4.05×10- 2W=40.5mW。 （3）与曲线①相比，在电阻 R相同的情况下，曲线②中太阳能电池的电压较大，由 P=U2/R可知，曲线②中太阳能电池的输出电功率较大。由图像②可知，太阳能电池电动势为E=2.80V，太阳能电池的内阻随外接电阻R的增大而减小，可估算出当R=30Ω时电池内 阻约为30Ω，太阳能电池输出功率最大，最大输出电功率P=E2/4R=0.0667W=66.7mW。 第三部分 思路归纳，内化方法 1．实验器材的选择 安全、精确、方便，在保证不超过电压表和电流表量程的 实验器材的选择原则 条件下尽量使指针偏角大些，精确度更高些 先估算回路中电流和电压的最大值，结合已知器材的规 实验器材的选择思路 格，确定实验电路和实验器材 ①根据电源的参数来选择 电流表和电压表的选择 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 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 滑动变阻器的选择 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 2.电流表的内接法和外接法 (1)若R＞，则采用电流表内接法，此时R ＝＝R＋R ＞R。 x 测 x A x (2)若R＜，则采用电流表外接法，此时R ＝＝＜R。 x 测 x 3．实物图连线的注意事项 (1)按从电源“＋”极到“－”极的顺序连接电路，对有多条回路的电路，可逐条连接。 (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)连接完成后检查是否与电路图一致，有无元件连接错误等。 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。5．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”。 第四部分 最新模拟集萃，提升应试能力 1. （2022年9月甘肃张掖一诊）某同学用以下器材接成如图甲所示的电路，并将原微安表 盘改成如图乙所示的欧姆表盘，成功地改装了一个简易的“ ”的欧姆表，使用中发 现这个欧姆表用来测量阻值在 范围内的电阻时精确度令人满意，表盘上数字 “15”为原微安表盘满偏电流一半处。所供器材如下： A．满偏电流 的微安表一个 B．电动势 ，电阻可忽略不计的电池 C．阻值调至 的电阻箱R D．红、黑测试表笔和导线若干 （1）根据题中信息可知原微安表的内阻 ___________ 。 （2）在图甲电路的基础上，不换微安表和电池，图乙的刻度也不改变，仅增加1个电阻， 就能改装成“ ”的欧姆表。要增加的电阻应接在___________之间（填a、b、c）， 电阻阻值为___________。（保留两位有效数字） 【参考答案】 ①. ②. a、c ③. 【名师解析】（1）[1]当微安表满偏时，根据闭合电路欧姆定律有 代入数据解得 （2）[2]要改装成“ ”的欧姆表，就要减少表的内阻，应在ac之间并联一个电阻 ， 才能使表内总电阻等于中值电阻 [3]根据并联电路电阻的特点有 代入数据解得 2．（8分）（2022年9月河北示范性高中调研）某同学欲用多用电表、电压表、电阻箱及 单刀双掷开关等器材测多用电表的内阻和表内电池的电动势，主要操作步骤如下： （1）将多用电表的选择开关调到欧姆挡的“×1k”挡，然后将红、黑表笔短接，进行 ______。（填“机械调零”或“欧姆调零”）。 （2）如图所示，将多用电表、电压表、电阻箱及单刀双掷开关进行正确连接。单刀双掷开 关S接2位置时，调节电阻箱的阻值为 时，多用电表的指针指到直流电流刻度盘 满偏值的 位置，则多用电表的内阻r＝______Ω。 （3）将单刀双掷开关S接1位置时，电压表的读数为2.0V。多用电表的指针指到直流电流 刻度盘满偏值的 位置，则电压表的内阻 ______Ω。电池电动势E＝______V。【参考答案】：（1）欧姆调零（2分） （2）10000（2分） （3）2500（2分） 10（2分） 【名师解析】：（1）使用多用电表的欧姆挡时，每一次选好倍率档后，都要将红、黑表笔 短接，进行“欧姆调零”。 （2）单刀双掷开关S接2位置时，由闭合电路欧姆定律可知 则有 ，解得r＝10000Ω （3）同理，将单刀双掷开关S接1位置时，则有 ，解得 由闭合电路欧姆定律可得 3．（8分）（2023江西红色十校第一次联考）某同学想精确测量某电阻R的阻值。 （1）他先用欧姆表的“×10”挡粗测电阻，进行欧姆调零后，被测电阻接在两表笔间，指 针的位置如图甲所示，则电阻阻值为 ______Ω。 （2）为了精确测量该电阻的阻值，实验室提供了以下器材： A．电源（电动势E约为1.5V，内阻 ）；B．电流表 （量程为0~5mA，内阻 ）； C．电流表 （量程为0~10mA，内阻 ）； D．定值电阻 ； E．定值电阻 ； F．滑动变阻器 （阻值范围为0~10Ω）； G．滑动变阻器 （阻值范围为0~150Ω）； H．开关，导线若干。 实验要求尽可能多测量几组数据，定值电阻应选用______（填“ ”或“ ”），滑动 变阻器应选用______（填“ ”或“ ”），根据选用的器材在图乙的方框内画出电路 图，图上标出所选器材的符号。 （3）根据设计的电路图连接电路，调节滑动变阻器，测得多组电流表 、 的示数 、 ，作出 图像，如图丙所示，则被测电阻的阻值 ______Ω（结果保留1位小 数）。 【参考答案】（1）140（2分）（2） （1分） （1分）见解析（2分） （3）135.7（2分） 【名师解析】（1）欧姆表粗测被测电阻的阻值为140Ω。 （2）由于测量电路的最大电流 ，因此电流表 在测量电路的干路上， 内阻已知，量程是 的一半，为了多测量几组数据，尽可能使 所在支路的电阻与被测 电阻的阻值接近，因此用 与 串联后再与 并联，由于要尽可能多测量几组数据，滑动变阻器采用分压电路，选用最大阻值小的 ，电路图如图所示。 （3）由题意知， ，则 ， 即 ，解得 。 4．（2023湖南长沙名校联合体联考）（9分）小刘同学用如图甲所示电路测量两节干电池 的电动势和内阻，有以下器材可供选择： A．理想电压表，量程为3.0V； B．电阻箱R，0～9.99Ω； C．定值电阻 ，阻值约0.90Ω； D．两节干电池，电动势约为3.0V，内阻约为0.2Ω； E．单刀双掷，单刀单掷开关各一个，导线若干． 实验步骤如下： （1）将 接到a端，闭合 ，拨动电阻箱旋钮，使电阻箱阻值为 2.00Ω，此时电压表的 读数如图乙所示，则其读数为_____V；然后保持电阻箱示数不变，将 切换到b端，闭合，电压表读数为2.70V，由此可算出电阻 的阻值为_____Ω（结果保留三位有效数字）。 （2）该同学将 切换到a端，闭合 ，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱的示数R和对 应的电压表示数U。 （3）由测得的数据，绘出了如图丙所示的 图线，由此可求得电源电动势 E=______V，电源内阻r=_____Ω（结果保留两位小数）。 （4）进行实验后小李同学说将单刀双掷开关接到b也可测量电源的电动势和内电阻。你认 为 哪 种 测 量 方 法 好 ______ （ 填 “ 小 刘 ” 或 “ 小 李 ” ） ， 理 由 是 _______________________________________________________。 【参考答案】．（9分）（1）1.80（1分） 1.00（1分） （3）2.94（2分） 0.18（2分） （4）小刘（1分） 将 接到a端，把 看成电源的内阻的一部分，当电阻箱阻值变化时，外电压变化幅度大， 画出 图线斜率较大（2分）（答出画出 图线斜率较大即可给分） 【名师解析】（1）电压表的读数为 ，将 切换到b端 ，根据串联分压 ，解得 ． （3）由闭合电路欧姆定律可得 ， 则可得 ， 对比图像可知 ， ， 解得 ， 。 （4）小刘同学，将 接到 端，把 看成电源的内阻的一部分，当电阻箱阻值变化时， 内电压变化大，根据闭合电路的欧姆定律，外电压变化幅度大，画出 图线斜率较大。 5. （2023陕西师大附中期初检测）某物理兴趣小组准备测量一节干电池的电动势和内阻， 实验室提供了如下器材： A．电流表A（量程3mA，内阻为199Ω） 1 B．电流表A（量程1500mA，内阻为1Ω） 2 C．电压表V（量程3V，内阻很大） D．滑动变阻器R（阻值范围0～5Ω，额定电流2A） 1 E．滑动变阻器R（阻值范围0～500Ω，额定电流1A） 2 F．定值电阻R＝1Ω 3 G．定值电阻R＝1kΩ 4 以及待测干电池，开关、导线若干。 同学们根据提供的器材，设计了如图甲所示的实验电路图。（1）请根据电路图，将实物图中连线补充完整______。 （2）该小组查阅资料知干电池的内阻约为3Ω，为了尽量减小误差且方便操作，图中电流 表应选择______（填“A”或“A”），滑动变阻器应选择______（填“R”或 1 2 1 “R”），定值电阻应选择______（填“R”或“R”）。 2 3 4 （3）同学们利用上述实验装置测得了多组实验数据，并将电流表的读数作为横坐标，电压 表的读数作为纵坐标，选取合适的标度，绘制了如图丙所示的图线。则该小组同学测定的 干电池电动势E＝______V，内阻r＝______Ω。（填含有a、b、c的表达式） 【参考答案】 ①. ②. A ③. R ④. R ⑤. a ⑥. 1 1 3 【名师解析】 （1）[2]根据电路图，实物连线图如图所示： （2）[2]因测量一节干电池的电动势约为1.5V，干电池的内阻约为3Ω，因此电路的最大电流约为 因此选A 量程过大，因此要选择A 并联电阻改装电流表即可，则电流表选择A； 2 1 1 [3]滑动变阻器R 阻值过大，不方便操作，则滑动变阻器选择R； 2 1 [4]电流表A 量程3mA，内阻为199Ω，要将A 并联电阻改装约为500mA的电流表，根据 1 1 并联电路分流关系可得选择R 以后可将电流表A 改为600mA量程，满足实验要求。 3 1 的 （3）[5][6]电流表A 内阻为199Ω，定值电阻R 阻值1Ω，若设电流表 读数为I，则电路 1 3 中的总电流为200I，由闭合电路的欧姆定律 U＝E－200rI 由图像可知 E＝a |k|＝200r＝ 解得r＝ 6. （2023湖南永州一模）在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列器材： 待测干电池 电流表A（0~3mA，内阻r=5.0Ω） 1 1 电流表A（0~0.6A，内阻约为0.5Ω） 2 滑动变阻器R（0~10Ω，允许通过的最大电流为2.0A） 1 滑动变阻器R（0~100Ω，允许通过的最大电流为1.0A） 2 定值电阻R（阻值为9.5Ω） 3 定值电阻R（阻值为95Ω） 4 为 定值电阻R（阻值 995Ω） 5 开关和导线若干 （1）某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了如图甲 所示的实验电路，图中电流表x应选________，定值电阻应选________，滑动变阻器应选 __________。（均填写器材的字母代号）（2）图乙为该同学根据实验电路，利用测出的数据绘出的I 与（I+ I）的关系图线，I 为 1 1 2 1 电流表A 的示数，I 为电流表A 的示数，则由图线可求被测干电池的电动势E=______V， 1 2 2 内阻r=_______Ω。（本小题结果均保留三位有效数字） 【参考答案】 ①. A ②. R ③. R ④. 1.37（1.35~1.39） ⑤. 1.20 2 5 1 （1.13~1.23） 【名师解析】 （1）[1]电流表x与滑动变阻器串联，故应选A； 2 [2]定值电阻与电流表y，即A 串联，改装电压表，由于一节干电池的电动势约为1.5V，根 1 据电表改装原理有 当定值电阻选R、R 时，改装电压表量程太小，小于1.5V，不便于测量，故定值电阻选 3 4 R； 5 [3]由于电源内阻较小，为了调节方便，易于操作，滑动变阻器应选电阻值较小的R； 1 （2）[4][5]根据闭合电路欧姆定律得 整理得由此可知，图线的纵截距为 图线斜率的绝对值为 代入数据解得 ， 7. （2023云南昆明云南师大附中质检）某同学想把一量程为2mA、内阻未知的毫安表改 成量程为0.6A的电流表，该同学先用多用电表测量此毫安表的内阻，进行了如下操作： （1）将多用电表挡位调到电阻“ ”挡，再将红表笔和黑表笔短接，调零点。 （2）将图甲中多用电表的红表笔和_________（填“1”或“2”）端相连，黑表笔连接另 一端。 （3）测量电阻时发现多用电表指针偏转角度过小，需要将多用电表挡位调到电阻 _________（填“ ”或“ ”）挡。 （4）将红表笔和黑表笔短接，调零点。 （5）测量时，多用电表指针刚好指在表盘正中间，如图乙所示，毫安表的指针也刚好指在 表盘正中间，由此可以得到毫安表的内阻为________ ，该同学由此可算出多用电表内电源的电动势为_________V。 （6）如果需要改成量程为0.6A的电流表，需要_________（填“串联”或“并联”） ________ （结果保留2位有效数字）的电阻。 【参考答案】 ①. 1 ②. ×100 ③. 1500 ④. 3 ⑤. 并联 ⑥. 5.0 【名师解析】 （2）[1]多用电表的电流是红进黑出，而电流表是正极流入负极流出，因此要将图甲中多 用电表的红表笔和1端相连，黑表笔连接另一端。 （3）[2]测量电阻时发现多用电表指针偏转角度过小，说明待测量电阻阻值比较大，需要 将档位调高，即选择电阻“×100”挡。 （5）[3][4]档位为电阻“×100”挡，读数为15，因此可以得到毫安表的内阻为1500Ω。由 于毫安表量程为2mA且指针也半偏，因此可知此时电流大小为 又因为 则多用电表满偏时电流为2I，满足 解得 （6）[5][6]将小量程电流表改造成大量程时，需要并联一个电阻进行分流，设并联的电阻 大小为R，电表满偏时电压为U，则 解得 8. （2023四川成都蓉城名校联盟联考）一实验小组欲描绘规格为“4V，2W”的小灯泡的 伏安特性曲线，提供的实验器材有：为 A．电压表V（量程5V，内阻约 10kΩ） ； B．滑动变阻器R（0~5Ω，允许通过的最大电流为0.5A） 1 C．滑动变阻器R（0~ 10Ω，允许通过的最大电流为1.0A） 2 D．电流表A （量程100mA，内阻为10Ω） B．定值电阻R（阻值为2Ω） 3 F．电源（电动势为4.5V，内阻为1Ω） G．开关、导线若干。 （1）为了实验的安全、方便和测量的精确度，在实验过程中，滑动变阻器应选用 ___________（填器材前的字母）。实验器材中的电流表A量程过小，但可以通过所给的 定值电阻R 与其___________（填 “串联”或“并联”）改装为量程为___________A的 3 电流表。 （2）请在图甲所示的虚线框内用笔画线代替导线将该实验的实验电路图补充完整 ___________。 （3）根据实验数据描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，由图乙可知，随着所加电压 的增大，小灯泡的导电性能___________（填“变好”“变差”或“不变”）。（4）若将该小灯泡与电动势为3.0V、内阻为6.0Ω的电池组组成闭合回路，该小灯泡消耗 的电功率约为___________W（保留2位有效数字）。 【参考答案】 ①. C ②. 并联 ③. 0.6 ④. 或 ⑤. 变差 ⑥. （ 之间均可） 【名师解析】 （1）[1][2][3]由于要测小灯泡的伏安特性曲线，即要求待测电压从0到额定电压4V连续可 调，因此滑动变阻器要接成分压电路，由P=IU可得小灯泡的额定电流为0.5A，所以滑动 变阻器允许通过的最大电流大于0.5A，选择C（或 )合适。实验器材中的电流表A量程 过小，需要并联电阻扩大量程，用定值电阻 （阻值为 ），则可将量程扩大到 （2）[4]由得小灯泡的电阻为 左右，与电流表内阻相差不大，远小于电压表内阻，则采用电流表 外接时电压表的误差很小可忽略，测伏安特性曲线需要从零开始测量，滑动变阻器用分压 电路，则电路如左图所示；因该改装后的电流表内阻己知，误差可以计算，故也可以采用 电流表内接，电路如右图所示。 或 （3）[5]由图乙可知，随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大，电阻率增大，其导电性 变差。 （4）[6]将该电池组与小灯泡组成回路后，小灯泡两端的电压U与通过小灯泡的电流I满足 关系 在 图像中如图中直线所示，小灯泡两端的电压U与通过小灯泡的电流I要同时满足 图中的两个图像，所以为其交点，即图中交点坐标为小灯泡的电流、电压，所以小灯泡消 耗的电功率为 为 （保留2位有效数字），误差范围 。9. (2023浙江名校新高考研究联盟第一次联考)某兴趣小组利用图1所示的电路，把开关掷 向a对给定电容值为C的电容器充电。R表示接入的电阻，E表示电源（忽略内阻）。通 过改变电路中元件的参数对同一电容器进行两次充电，得到i－t图后经过计算机软件处理 得到如图所示的q－t曲线如图2中①②所示。 （1）根据q－t图像以下判断正确的是（ ） A．①②两条曲线不同是E的改变造成的 B．①②两条曲线不同是R的改变造成的 C．需要对电容器快速充电时，R越小越好 D．需要对电容器快速充电时，R越大越好 （2）小明同学利用图3和图4的电路图连接电路，分别完成了“测量电源电动势和内阻” 和“测量某一段长度已知的电阻丝 的电阻率”两个实验，两个电路使用同一电源。 ①图5是该同学根据实验测得的数据在同一坐标轴上同时作出两个实验的U－I图像，下列 说法正确的是（ ） A．图3中电压表的内阻对实验结果无影响； B．图4中电压表的内阻对实验结果无影响； C．图5可知，电源的电动势为1.49V，内阻为2.5Ω； D．在测量 的电阻时，若将滑动变阻器移到最右端， 消耗的功率约为0.60W②如图6，用螺旋测微器测得该电阻丝的直径d＝______mm，根据实验所选的电表量程， 电压表的示数U＝______V。 【参考答案】 (1)BC (2) ①. BD ②.. 0.495 0.80 【名师解析】（１）由Ｉ＝△q/t可知q－t曲线斜率表示电流，所以①②两条曲线不同是由 于电流不同造成的，即①②两条曲线不同是R的改变造成的，选项B正确A错误；需要对 电容器快速充电时，其充电电流越大越快，，即R越小越好，选项C正确D错误。 （2）①图3中电压表的内阻对实验结果有影响，图4中电压表的内阻对实验结果无影响， 选项A错误B正确；由图5可知，电源的电动势为1.49V，内阻为 Ω=0.55Ω；选 项C错误；由实验的U－I图像可知，R的阻值为R=U/I=3.2Ω，在测量 的电阻时，若 x x 将滑动变阻器移到最右端，对应的电流为0.45A， 消耗的功率约为P=I2R=0.60W，选项 x D正确。②..根据螺旋测微器读数规则，测得该电阻丝的直径d＝ 0.495mm；由于电源的电 动势为1.49V，实验所选的电表量程为3V，根据电压表读数规则，电压表的示数U =0.80V。 10. （2023湖南三湘创新发展联考）物理实验研究小组为较准确地测量空调遥控器使用过 后的电池组（两节干电池）的电动势和内阻，采用了如下的实验测量方式，可使用的器材 有： A．电流表G：测量范围为0～10 mA，内阻为100Ω； B．电流表A：测量范围为0～0.4A，内阻为1.5Ω； C．定值电阻 ：电阻为200Ω；D．定值电阻 ：电阻为1400Ω； E．滑动变阻器 ：电阻变化范围为0～20Ω； F．开关一个、导线若干 。 （1）为了把电流表G改装成合适的电压表，应选择的定值电阻为___________（填正确选 项前的字母）。 （2）将改装后的电流表G和电流表A接入电路，为了让测量更方便及结果更准确，应选 择的电路是___________（填“甲”或“乙”）。 【参考答案】 ①. C ②. 乙 【名师解析】 （1）[1]将电流表G改装成电压表，需要串联一个大电阻，由于两节旧干电池的电动势约 为3V，串联后总电阻 故应选阻值为200Ω的电阻。 （2）[2]由于电流表的内阻已知，可以通过计算消除电流表内阻带来的系统误差，因此可 以选用相对电源的电流表内接法，故选乙。 11. （2023河南郑州四中第一次调研）某同学想运用如图甲所示的实验电路，测量未知电 阻R 的阻值，电流表A的内阻和电源（内阻忽略不计）的电动势，实验过程中电流表的读 x 数始终符合实验要求。①为了测量未知电阻R 的阻值，他在闭合开关之前应该将两个电阻箱的阻值调至 x __________（填“最大”或“最小”），然后闭合开关K，将开关K 拨至1位置，调节R 1 2 2 使电流表A有明显读数I；接着将开关K 拨至2位置。保持R 不变，调节R，当调节 0 2 2 1 R=34.2Ω时，电流表A读数仍为I，则该未知电阻的阻值R=____________Ω。 1 0 x 的 ②为了测量电流表A 内阻R 和电源（内阻忽略不计）的电动势E，他将R 的阻值调到 A 1 R=1.5Ω，R 调到最大，将开关K 调至2位置，闭合开关K；然后多次调节R，并在表格 1 2 2 1 2 中记录下了各次R 的阻值和对应电流表A的读数I；最后根据记录的数据，他画出了如图 2 乙所示的图像；利用图像中的数据可求得，电流表A的内阻R =_______Ω，电源（内阻忽 A 略不计）的电动势E=_______V。 【参考答案】 ①. 最大 ②. 34.2 ③. 0.5 ④. 4 【名师解析】 ①为了保证电路中用电器的安全，应该在闭合开关之前应该将两个电阻箱的阻值调至最大 使电路中的电流较小，不会烧掉用电器；由于两次电路中电流相等，说明两次电路中的总 电阻也相等，故 ②根据闭合电路欧姆定律可知 解得： 结合斜率和截距可得： , 12、在“观察电容器的充、放电现象”实验中，电路如图（甲）所示（1）将开关S接通1，电容器的 （填“上”或“下”）极板带正电，再将S接通 2，通过电流表的电流方向向 （填“左”或“右”）。 （2）若电源电动势为10V，实验中所使用的电容器如图（乙）所示，充满电后电容器正极 板带电量为 C（结果保留两位有效数字） （3）下列关于电容器充电时，电流i与时间t的关系；所带电荷量q与两极板间的电压U 的关系正确的是（ ） 【参考答案】上 左 A 【名师解析】 (1)[1]开关S接通1，电容器充电，根据电源的正负极可知电容器上极板带正电。 [2]开关S接通2，电容器放电，通过电流表的电流向左。 (2)[3]充满电后电容器所带电荷量 (3)[4]AB．电容器充电过程中，电流逐渐减小，随着两极板电荷量增大，电流减小的越来 越慢，电容器充电结束后，电流减为0，A正确，B错误； CD．电容是电容器本身具有的属性，根据电容的定义式 可知，电荷量与电压成正 比，所以图线应为过原点直线，CD错误。