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第 3 讲 电学实验基础
1．(2020·全国卷Ⅰ)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻R ，所用电
x
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UI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)。
答案 (1)O、P (2)Ⅰ 50.5 (3)50.0
解析 (1)若将电压表跨接在O、P两点之间，则I＝＋，U＝I，可知对应UI图
线的斜率为。若将电压表跨接在O、Q两点之间，则U＝I(R ＋R )，可知对应UI图
x A
线的斜率为(R ＋R )。对比题图b可知k >k ，所以题图b中标记为Ⅱ的图线是采
x A Ⅰ Ⅱ用电压表跨接在O、P两点之间的方案测量得到的。
(2)因为待测电阻的阻值为几十欧姆，且通过UI图线的斜率可大致估算出待测
电阻的阻值为50 Ω左右，故<，说明待测电阻的阻值较大，所以电流表应采用内接
法，即电压表应跨接在O、Q两点之间，所以由图线Ⅰ得到的结果更接近待测电阻
的真实值。根据图线Ⅰ可得R ＝≈50.5 Ω。
x
(3)考虑电流表内阻的影响，则修正后待测电阻的阻值为R ′＝R －R ＝50.5
x x A
Ω－0.5 Ω＝50.0 Ω。
2．(2020·全国卷Ⅲ)已知一热敏电阻当温度从10 ℃升至60 ℃时阻值从几千欧
姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材：电
源E、开关S、滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)、电压表(可视为理想电表)和毫安表
(内阻约为100 Ω)。
(1)在所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图。
(2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表
的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别
为5.5 V和3.0 mA，则此时热敏电阻的阻值为________ kΩ(保留2位有效数字)。
实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图a所示。(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值
为2.2 kΩ。由图a求得，此时室温为________ ℃(保留3位有效数字)。
(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图b所示。
图中，E为直流电源(电动势为10 V，内阻可忽略)；当图中的输出电压达到或超过
6.0 V时，便触发报警器(图中未画出)报警。若要求开始报警时环境温度为50 ℃，
则图中________(填“R ”或“R ”)应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为
1 2
________ kΩ(保留2位有效数字)。
答案 (1)图见解析 (2)1.8 (3)25.5 (4)R 1.2
1
解析 (1)因为滑动变阻器的最大阻值远小于热敏电阻的阻值，故滑动变阻器
应采用分压式接法；因为电压表可视为理想电表，即电压表的分流可以忽略，所以
电流表应外接。连线如图。
(2)由欧姆定律得：R＝＝ Ω＝1.8 kΩ。
(3)由题图a中可以直接读出热敏电阻的阻值为2.2 kΩ时，对应的温度为25.5
℃。
(4)温度升高时，该热敏电阻的阻值减小，分得的电压减小，而题图b中的输出
电压升高，所以R 应使用热敏电阻。由题图a可知，温度为50 ℃时，热敏电阻的阻
1
值R ＝0.8 kΩ，由闭合电路欧姆定律可得E＝I (R ＋R )，又U ＝I R ，联立并代入
1 0 1 2 2 0 2
数据解得，固定电阻的阻值R ＝1.2 kΩ。
2
3．(2018·天津高考)某同学用伏安法测定待测电阻R 的阻值(约为10 kΩ)，除了
x
R 、开关S、导线外，还有下列器材供选用：
x
A．电压表(量程0～1 V，内阻约为10 kΩ)B．电压表(量程0～10 V，内阻约为100 kΩ)
C．电流表(0～1 mA，内阻约为30 Ω)
D．电流表(0～0.6 A，内阻约为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R (阻值范围0～10 Ω，额定电流2 A)
0
(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R 阻值的实验电路图。
x
(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)如图所示 (3)大于 电压表的读数大于待测电阻两
端实际电压(其他正确表述也可)
解析 (1)若选用电源1.5 V，由于被测电阻很大，电路中电流非常小，不利于
实验，故电源选用电动势为12 V的F；则电压表就应该选用B；电路中的最大电流
为I＝ A＝1.2 mA，故电流表选用C。
(2)因为给的滑动变阻器的最大阻值只有10 Ω，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；由于＜，所以采用电流表内接法，电路图如答案所示。
(3)由于电流表的分压，导致电压测量值偏大，而电流的测量值是准确的，根据
R ＝可知测量值偏大。
x
4．(2018·全国卷Ⅲ)一课外实验小组用如图a所示的电路测量某待测电阻R 的
x
阻值，图中R 为标准定值电阻(R ＝20.0 Ω)； 可视为理想电压表。S 为单刀开关，
0 0 1
S 为单刀双掷开关，E为电源，R为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验：
2
(1)按照实验原理线路图a，将图b中实物连线；
(2)将滑动变阻器滑动端置于适当位置，闭合S ；
1
(3)将开关S 掷于1端，改变滑动变阻器滑动端的位置，记下此时电压表 的示
2
数U ；然后将S 掷于2端，记下此时电压表 的示数U ；
1 2 2
(4)待测电阻阻值的表达式R ＝________(用R 、U 、U 表示)；
x 0 1 2
(5)重复步骤(3)，得到如下数据：
1 2 3 4 5
U /V 0.25 0.30 0.36 0.40 0.44
1
U /V 0.86 1.03 1.22 1.36 1.49
2
3.44 3.43 3.39 3.40 3.39
(6)利用上述5次测量所得的平均值，求得R ＝________ Ω。(保留一位小数)
x
答案 (1)图见解析 (4)R (6)48.2
0
解析 开关S 掷于1端，由欧姆定律可得通过R 的电流I＝，将开关S 掷于2
2 x 2
端，R 和R 串联电路电压为U ，R 两端电压为U＝U －U ，由欧姆定律可得待测
0 x 2 x 2 1
电阻阻值R ＝＝R ＝R 。5次测量所得的平均值为(3.44＋3.43＋3.39＋3.40＋3.39)
x 0 0
＝3.41，故R ＝R ＝(3.41－1)×20.0 Ω＝48.2 Ω。
x 05．(2017·全国卷Ⅱ)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2500 Ω)的内阻。可使用的器材有：两个滑动变阻器R 、R (其中一
1 2
个阻值为20 Ω，另一个阻值为2000 Ω)；电阻箱R (最大阻值为99999.9 Ω)；电源
z
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“2000”)。
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
1
________端(填“左”或“右”)对应的位置；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2500.0 Ω，接通S 。将R 的滑片置于适当位置，再反
z 1 1
复调节R 的滑片D的位置。最终使得接通S 前后，微安表的示数保持不变，这说
2 2
明S 接通前B与D所在位置的电势________(填“相等”或“不相等”)。
2
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
z z
2601.0 Ω时，在接通S 前后，微安表的示数也保持不变。待测微安表的内阻为
2
________ 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)图见解析
(2)①20 ②左 ③相等 ④2550
(3)调节R 上的分压，尽可能使微安表接近满量程
1
解析 (1)根据原理图a，将图b中的实物连线，如图所示。
(2)①滑动变阻器R 在实验中为控制电路，且为分压接法，应选总阻值小的滑
1
动变阻器，故R 的阻值为20 Ω。
1
②为了保护微安表，S 闭合时，微安表上的电压为零，故开始时应将R 的滑片
1 1
C滑到滑动变阻器的左端。
③接通S 前后，微安表的示数保持不变，说明S 闭合后，没有电流流过S ，故
2 2 2
B、D两点的电势相等。
④实验过程中，由于测量电路，即由R 、 、R 组成的电路的阻值很大，可认
z 2
为测量电路两端的电压不变，故 与R 互换后通过R 、R 和 的电流不变， 与
z 2 z
R 互换前后的电路如图甲、乙所示。
z
由于B、D两点的电势相等，对于图甲，I R ＝I R′
1 μA 2
I R ＝I R，即＝
1 z1 2
对于图乙，I ′R ＝I ′R′
1 z2 2
I ′R ＝I ′R，即＝
1 μA 2
所以＝所以R ＝ ＝ Ω＝2550 Ω。
μA
(3)提高测微安表内阻的精度，可减小系统误差，如调节R 上的分压，尽可能使
1
微安表接近满量程。
