文档内容
秘籍 10 电学实验热点问题
概率预测 ☆ ☆ ☆ ☆ ☆
题型预测 实验题☆ ☆ ☆ ☆ ☆
考向预测 结合欧姆定律、电阻串并联规律、闭合电路欧姆定律、电阻串并联规律考查
欧姆定律、电阻串并联规律
闭合电路欧姆定律、电阻串并联规律
1、伏安法、半偏法、等效替代法、电桥平衡法、滑动变阻器接法及总阻值的选择
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，例如测量电阻的伏安特性曲线，要求电压(电流)测量范围尽可能大；
②当待测电阻R≫R(滑动变阻器的最大阻值)时(限流式接法滑动变阻器几乎不起作用)；
x
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、等效电源法、伏安法、电表的改装、滑动变阻器的选取、图像化曲为直
一、伏安法测电阻
已知电压表的准确值或者带测电阻较小（R<）时，用外接法
x
已知电流表内阻或者待测电阻较大（R>）时，用内接法
x
例1、某电阻的阻值大约为70 Ω，为了更精确地测量其阻值，该同学采用伏安法。实验室备有下列器材：
A．电压表V(量程3 V，内阻约为15 kΩ)；
1
B．电压表V(量程15 V，内阻约为75 kΩ)；
2
C．电流表A(量程250 mA，内阻约为0.2 Ω)；
1
D．电流表A(量程50 mA，内阻约为1 Ω)；
2
E．滑动变阻器R(最大阻值150 Ω)；
F．电池组E(电动势为3 V，内阻不计)；
G．开关S，导线若干。
为减小实验误差，电压表应选用________，电流表应选用________(填器材前面的序号)，实验电路应选图
________(填“甲”或“乙”)。若该同学选择器材、连接电路等操作均正确，则电阻的测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)其真实值，原因是____________
________________________________________________________________________。
解析：电源电动势是3 V，电压表应选A，通过待测电阻的最大电流约为I＝ A≈42.9 mA，电流表选D，
由于＝＜＝≈214，说明待测电阻较小，则电流表用外接法，即实验电路应选图乙，电流表外接法中，电压
表测量的是电阻两端的真实电压，由于电压表的分流作用使电流表的示数大于流过待测电阻的电流，据此
可知，电阻的测量值小于其真实值，主要原因为电压表的分流作用。
答案：A D 乙 小于 电压表分流
例2、（海口市2023届高三年级学生学科能力诊断）有一个待测电阻 大约 ，某同学想测量多组
数据并尽可能准确测量它的阻值，在实验室找到以下器材：
A．学生电源 （电动势为 ）
B．电压表 （量程为 ，内阻约 ）
C．电流表 （量程为 ，内阻为 ）
D．滑动变阻器 （最大阻值 ，额定电流 ）
E．滑动变阻器 （最大阻值 ，额定电流 ）
F．定值电阻
G．定值电阻
H．开关、导线若干（1）根据所提供的器材设计实验电路，滑动变阻器应选__________。（填实验器材前面的选项序号）
（2）请在图1虚线框内画出你设计的电路图，并在电路图上标出选择的定值电阻的符号__________（
或 ）。
的
（3）在某次测量时，电压表和电流表指针分别如图2，3所示，则电压表 示数是__________ ，电流表
示数是__________ ，请你用这一组数据计算出待测电阻的阻值是__________ 。
【答案】 ①. E ②. ③. 4.4 ④. 22.0 ⑤. 97.5
【解析】（1）[1]为了尽可能准确测量电阻的阻值，需要使电阻的电压从零开始，滑动变阻器采用分压式
连接，为了调节方便，，滑动变阻器应选择阻值较小的 ，即选择E。
（2）[2]由所提供的器材可知通过待测电阻 的最大电流约为
故可将电流表 与定值电阻 并联，改成成量程为 的新电流表，改装后的新电流表内阻为则改装后的新电流表采用内接法，由于滑动变阻器 的阻值比待测电阻 小得多，故滑动变阻器应采用
分压接法，电路图如图所示
（3）[3][4]在某次测量时，电压表和电流表指针分别如图2，3所示，则电压表的示数是 ；电流表示
数是 ；
的
[5]可知通过待测电阻 电流为
待测电阻两端电压为
则待测电阻的阻值为
二、等效替代法
例3、为了较准确地测量某电子元件的电阻，某同学进行了以下实验，请完成步骤中的填空。
(1)用多用电表测量该元件的电阻，选用“×10”的欧姆挡测量时，发现指针偏转较小，因此应将多用电表
调到欧姆________挡(选填“×1”或“×100”)。
(2)将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指到电阻刻度的________位置。
(3)将红、黑表笔分别连接电阻的两端，多用电表的示数如图甲所示，则被测电阻的阻值为________Ω。
(4)为精确测量其电阻，该同学设计了如图乙所示的电路。图中 的量程为5 mA，内阻约5 Ω；R为电阻箱(最大阻值为9 999 Ω)，直流电源E约6 V，内阻约0.5 Ω。则在闭合S 前，应将R调到________(选填“最
0
大值”或“最小值”)。
(5)将S掷到1位置，将R调为________Ω，读出此时 的示数为I，然后将R调到最大值。
0
(6)再将S掷到2位置，调节R，使得 的示数为________，读出R的值为R，可认为R＝R。
0 x 0
[解析] (1)选用“×10”的欧姆挡测量时，发现指针偏转较小，可知该电阻较大，应选用“×100”挡。
(2)将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指到电阻刻度的0刻度处。
(3)欧姆表的读数等于表盘读数乘以倍率，则R＝15×100 Ω＝1 500 Ω。
x
(4)为了保护电路，闭合S 前，先将电阻箱阻值调到最大值。
0
(5)(6)为了测量R，可以采用等效替代法，故应将R调至零，读出 的数值；再将R调到最大值，将S掷到
x
2位置，调节R，使得 的示数仍为I，可知电路中的总电阻不变，即R＝R。
0 x 0
[答案] (1)×100 (2)0 (3)1 500 (4)最大值 (5)0 (6)I
0
三、电桥平衡法
例4、利用如图所示的电路可以进行多个物理量的测量。
实验室提供的器材有：两个相同的待测电源内阻(r≈1 Ω)，电阻箱R(最大阻值为999.9 Ω)，电阻箱R(最大
1 2
阻值为999.9 Ω)，电压表V(内阻约为2 kΩ)，电流表A(内阻约为2 Ω)，灵敏电流计G，两个开关S 、S 。
1 2
主要实验步骤如下：
①按图连接好电路，调节电阻箱R 和R 至最大，闭合开关S 和S ，再反复调节R 和R ，使电流计G的示
1 2 1 2 1 2
数为0，读出电流表A、电压表V、电阻箱R、电阻箱R 的示数分别为I、U、r、r；
1 2 1 1 1 2
②反复调节电阻箱R 和R(与①中的电阻值不同)，使电流计G的示数为0，读出电流表A、电压表V的示
1 2
数分别为I、U。
2 2
回答下列问题：
(1)若在实验前的检测过程中，发现电压表的量程过小，则需________(填“串”或“并”)联一个电阻，以
增大该电压表的量程；
(2)电流计G的示数为0时，电路中A和B两点的电势φ 和φ 的关系为________；
A B
(3)电压表的内阻为______，电流表的内阻为______；
(4)电源的电动势E为______，内阻r为______。
[解析] (1)改装电压表应串联电阻。
(2)电流计G的示数为0时，由欧姆定律知，G的电压为零，说明A、B两点的电势相等，即φ ＝φ 。
A B
(3)由于电流计G的示数为0，在步骤①中，通过电压表的电流I ＝I －，电压表的内阻为R ＝＝，左、右
V 1 V
两个电源两极间的电压相等，则有U＝I(r＋R )，得电流表内阻为R ＝－r。
1 1 2 A A 2(4)根据闭合电路的欧姆定律得E＝U＋Ir，E＝U＋Ir，解得E＝，r＝。
1 1 2 2
[答案] (1)串 (2)φ ＝φ (3) －r (4)
A B 2
例5、某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为100 μA，内阻大约为2 500 Ω)的内阻．可使用的
器材有：两个滑动变阻器R 、R(其中一个阻值为20 Ω，另一个阻值为2 000 Ω)；电阻箱R(最大阻值为99
1 2 z
999.9 Ω)；电源E(电动势约为1.5 V)；单刀开关S 和S.C、D分别为两个滑动变阻器的滑片．
1 2
(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线．
(2)完成下列填空：
①R 的阻值为________ Ω(填“20”或“2 000”)．
1
②为了保护微安表，开始时将R 的滑片C滑到接近图(a)中滑动变阻器的________端(填“左”或“右”)对
1
应的位置；将R 的滑片D置于中间位置附近．
2
③将电阻箱R 的阻值置于2 500.0 Ω，接通S.将R 的滑片置于适当位置，再反复调节R 的滑片D的位置，
z 1 1 2
最终使得接通S 前后，微安表的示数保持不变，这说明S 接通前B与D所在位置的电势________(填“相
2 2
等”或“不相等”)．
④将电阻箱R 和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将R 的阻值置于2 601.0 Ω时，在接通S 前后，
z z 2
微安表的示数也保持不变．待测微安表的内阻为______Ω(结果保留到个位)．
(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：________________________________
________________________________________________________________________.
答案 (1)见解析图
(2)①20 ②左 ③相等 ④2 550
(3)调节R 上的分压，尽可能使微安表接近满量程
1
解析 (1)实物连线如图所示：
(2)①滑动变阻器R 采用分压式接法，为了方便调节要选择阻值较小的滑动变阻器；
1②为了保护微安表，开始时将R 的滑片C滑到滑动变阻器的左端对应的位置；
1
③将电阻箱R 的阻值置于2 500.0 Ω，接通S ；将R 的滑片置于适当位置，再反复调节R 的滑片D的位置；
z 1 1 2
最终使得接通S 前后，微安表的示数保持不变，这说明S 接通前后在BD中无电流流过，可知B与D所在
2 2
位置的电势相等；
④设滑片D两侧电阻分别为R 和R ，由B与D所在位置的电势相等可知，＝；同理，当R 和微安表对调
21 22 z
时，仍有＝；
联立两式解得，R ＝＝ Ω＝2 550 Ω
μA
(3)为了提高测量精度，应调节R 上的分压，尽可能使微安表接近满量程．
1
四、半偏法
半偏法测电表内阻可以分为两种情况：
项目 电流表半偏法 电压表半偏法
实验电路
图
(1)按如图所示连接实验电路。
(1)按如图所示连接实验电路。
(2)断开S，闭合S，调节R，使电流表
2 1 1
(2)将R 的值调为零，闭合S，调节R 的滑
2 1
满偏。
实验步骤 动触头，使电压表满偏。
(3)保持R 不变，闭合S，调节R，使电
1 2 2
(3)保持R 的滑动触头不动，调节R，使电
1 2
流表半偏，然后读出R 的值，则R ＝
2 A
压表半偏，然后读出R 的值，则R ＝R。
2 V 2
R。
2
实验条件 R≫R R≪R
1 A 1 V
测量结果 R ＝RR
A测 2 A V测 2 V
当闭合S 时，总电阻减小，总电流增大，
2
大于原电流表的满偏电流，而此时电流表 当R 的值由零逐渐增大时，R 与电压表两
2 2
半偏，所以流经R 的电流比电流表所在支 端的电压也将逐渐增大，因此电压表读数
2
误差分析
路的电流大，R 的电阻比电流表的电阻 等于U 时，R 两端的电压将大于U ，使
2 m 2 m
小，而我们把R 的读数当成电流表的内 R>R ，从而造成R 的测量值偏大。
2 2 V V
阻，故测得的电流表的内阻偏小。
例6、某实验小组欲将内阻约为100 Ω、满偏电流为500 μA的微安表改装成量程为3 V的电压表。
(1)图1为测量微安表内阻的测量电路。将滑动变阻器R的阻值调到最大,闭合开关S 后调节R的阻值,使微
1
安表 的指针满偏;闭合S ,保持R不变,调节R'的阻值,使微安表指针偏转到满刻度的三分之二;该次实验
2
中,电阻箱R'的读数如图2所示,该读数为 Ω,则被测微安表内阻为 Ω;由实验操作步骤可知
微安表 内阻的测量值与微安表内阻的真实值相比 (选填“偏大”、“相等”或“偏小”)。(2)以上述实验测得的微安表内阻为依据,拟改装量程为 3 V的电压表,则应 (选填“串联”或
“并联”)一个阻值为 Ω(保留1位小数)的电阻。改装后的电压表与标准电压表相比较,其测量值
与真实值相比 (选填“偏大”、“偏小”或“相等”)。
答案 (1)196.6 98.3 偏小 (2)串联 5901.7 偏小
解析 (1)电阻箱R'的读数为R'=(1×100+9×10+6×1+6×0.1)Ω=196.6 Ω;本实验中在电阻箱接入电路后将干路
2 1
电流近似看作不变,则根据并联电路规律有 IR= IR',解得R=98.3 Ω;闭合开关S 后,电阻箱接入电路,使
3 g g 3 g g 2
电路总电阻减小,总电流增大,所以当微安表指针偏转到满刻度的三分之二时,通过电阻箱的实际电流大于
微安表满偏电流的三分之一,所以微安表内阻的测量值较真实值偏小。
U-I R
g g
(2)将微安表改装为电压表时,需要串联一个分压电阻,其阻值R= =5901.7 Ω;由于微安表内阻的测
I
g
量值较真实值偏小,进而造成被改装的电压表的内阻较真实值偏大,在改装电压表上加上某一电压值时,通
过表头的电流比无误差改装时偏小,因此改装后的电压表与标准电压表相比较,其测量值比真实值偏小。
五、伏伏法
伏伏法又称电压表差值法，是利用两个电压表的组合测量电压表的内阻或其他电阻的方法。常见电路如图
甲、乙所示。
(1)条件：电压表V 的量程必须大于电压表V 的量程且能搭配使用。
2 1
(2)技巧：已知内阻值的电压表可当作电流表使用。在缺少合适的电流表的情况下，常用电压表代替电流表
使用，这是设计电路中的常用技巧，也是高考的热点之一。
(3)原理：①图甲中，电压表V 、V 的读数分别为U 、U ，根据电路知识有U ＝U ＋R ，则如果R 已知，
1 2 1 2 2 1 0 0
可求出电压表的内阻r＝R ；如果r 已知，可以求出R＝r。②图乙中，如果电压表V 的内阻r、电阻R
1 0 1 0 1 1 1 0
已知，电压表V 、V 的读数分别为U 、U ，根据电路知识可知流过被测电阻R 的电流为I＝＋＝，则被
1 2 1 2 x
测电阻为R＝＝。同理：如果R、R 为已知，可以由上面的关系求出电压表V 的内阻r。
x 0 x 1 1
例7、用以下器材可测量电阻R 的阻值。
x
待测电阻R，阻值约为600 Ω；
x电源E，电动势约为6.0 V，内阻可忽略不计；
电压表V，量程500 mV，内阻r＝1 000 Ω；
1 1
电压表V，量程6 V，内阻r 约为10 kΩ；
2 2
电流表A，量程0.6 A，内阻r 约为1 Ω；
3
定值电阻R，R＝60 Ω；
0 0
滑动变阻器R，最大阻值为150 Ω；
单刀单掷开关S一个，导线若干。
(1)测量中要求两只电表的读数都不小于其量程的，并能测量多组数据，请在虚线框中画出测量电阻R 的实
x
验电路图。
(2)若选择测量数据中的一组来计算R，则由已知量和测量物理量计算R 的表达式为R＝__________，式
x x x
中各符号的意义是______________________________________________
________________________________________________________________________。
[解析] (1)电路的最大电流约为I＝ A＝0.01 A，电流表量程太大，可以把电压表V 并联一个定值电阻改
1
装成电流表，改装后的电流表内阻可计算出来，所以改装电流表采用内接法，电压表选择 V 即可，要求测
2
量多组数据，滑动变阻器需要分压接法，电路如图所示。
(2)由电路图可得，流过被测电阻的电流为I＝＋＝，R＝＝，U 为电压表V 的读数，U 为电压表V 的读数，
x 1 1 2 2
r 为电压表V 的内阻，R 为定值电阻的阻值。
1 1 0
[答案] (1)见解析图 (2) U 为电压表V 的读数，U 为电压表V 的读数，r 为电压表V 的内阻，R 为定
1 1 2 2 1 1 0
值电阻的阻值
六、安安法
安安法又称电流表差值法，是利用两个电流表的组合测量电流表的内阻或其他电阻的方法。常见电路如图
甲、乙所示。
(1)条件：电流表A 的量程必须大于电流表A 的量程且能搭配使用。
2 1
(2)技巧：已知内阻值的电流表可当作电压表使用。在缺少合适的电压表的情况下，常用电流表代替电压表
使用，这是设计电路中的常用技巧，也是高考的热点之一。
(3)原理：电流表A、A 的读数分别为I、I ，电流表A 的内阻为r。则：
1 2 1 2 1 1①图甲中，根据电路知识有I(r ＋R)＝(I －I)R，则如果r 、R 已知，可求出R 的阻值；如果R 、R 已知，
1 1 0 2 1 x 1 0 x 0 x
可以求出电流表A 的内阻r。
1 1
②图乙中，根据电路知识有I(r ＋R)＝(I －I)R ，则如果r 、R 已知，可求出R 的阻值；如果R 、R 已知，
1 1 x 2 1 0 1 0 x 0 x
可以求出电流表A 的内阻r。
1 1
例8、用以下器材测量待测电阻R 的阻值。
x
待测电阻R，阻值约为100 Ω；
x
电源E，电动势约为6.0 V，内阻可忽略不计；
电流表A，量程为0～50 mA，内阻R 为20 Ω；
1 1
电流表A，量程为0～300 mA，内阻R 约为4 Ω；
2 2
定值电阻R，阻值为20 Ω；
0
滑动变阻器R，最大阻值为10 Ω；
单刀单掷开关S，导线若干。
(1)测量中要求两电流表的读数都不小于其量程的，试在方框中画出测量电阻R 的实验电路原理图(原理图
x
中的元件用题干中相应的字母标注)。
(2)若某次测量中电流表A 的示数为I ，电流表A 的示数为I ，则由已知量和测量量计算R 的表达式为R
1 1 2 2 x x
＝________。
[解析] (1)在尝试设计电路中，很容易设计出图甲所示的测量电路，当电流表A 的读数为量程的，即100
2
mA时，可知通过电流表A 的电流超过电流表量程，所以不满足实验要求。
1
另一种测量电路如图乙所示，电流表A 和待测电阻的串联阻值约是120 Ω，和定值电阻R 的比约为6∶1，
1 0
通过电流表A 的最大电流值接近图乙电路中电流表A 的量程最大值，所以这个电路符合要求，然后连接
2 1
滑动变阻器来进行调节测量多组数据即可。最终的电路图如图丙所示。
滑动变阻器用分压式、限流式接法都可以。
(2)根据电路知识有I(R＋R)＝(I－I)R，整理可得R＝R－R。
1 1 x 2 1 0 x 0 1[答案] (1)见解析图 (2)R－R
0 1
七、伏安法测电动势和内电阻
已知电压表准确电阻，或者内电阻较小（R<）时用外接法
x
已知电流表准确电阻或者电源内阻较大（R>）或者只测电动势时，用内接法
x
例9、实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案
进行了探究．实验室提供的器材有：
干电池一节(电动势约1.5 V，内阻小于1 Ω)；
电压表V(量程3 V，内阻约3 kΩ)；
电流表A(量程0.6 A，内阻约1 Ω)；
滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)；
定值电阻R(阻值2 Ω)；
1
定值电阻R(阻值5 Ω)；
2
开关一个，导线若干．
(1)该小组按照图甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过
程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在U－I坐标纸上描点，如图乙所示，结果发现电压表示数的
变化范围比较小，出现该现象的主要原因是________．(单选，填正确答案标号)
A．电压表分流
B．干电池内阻较小
C．滑动变阻器最大阻值较小
D．电流表内阻较小
(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案，重新测量得
到的数据如下表所示．
序号 1 2 3 4 5 6 7
I/A 0.08 0.14 0.20 0.26 0.32 0.36 0.40
U/V 1.35 1.20 1.05 0.88 0.73 0.71 0.52
请根据实验数据，回答以下问题：
①图中已标出后3组数据对应的坐标点，请标出前4组数据对应的坐标点并画出U－I图像．②根据实验数据可知，所选的定值电阻为________(填“R”或“R”)．
1 2
③用笔画线代替导线，请按照改进后的方案，将图所示实物图连接成完整电路．
答案 (1)B (2)①见解析图(a) ②R ③见解析图(c)
1
解析 (1)电压表示数的变化范围小，原因是外电阻的阻值远大于电源内阻，选项B正确．
(2)①根据数据描点并连成一条直线，如图(a)所示．
②由图像可知E＝1.55 V，U＝0时I＝0.59 A，故r′＝≈2.63 Ω，
由于2 Ω
