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专题19 电学实验
1．（2024·全国·模拟预测）某同学设计了结构如图甲所示的加速度测量仪，“—”形支架的水平杆穿过小
球和弹簧的中轴，弹簧一端连接在支架上，另一端连接在小球上，小球还联动控制着滑动变阻器的滑片
P，柔软导线连接电压表不影响滑片P 的滑动，变阻器两端有挡板控制滑片滑动范围。其原理是：装置静
止时，弹簧处于原长，滑片P 正好处在滑动变阻器的左端B 处；当整个装置向左做匀加速直线运动时，小
球相对于支架发生水平位移，弹簧被拉长，电压表显示滑动变阻器B、P 间的电压，把该电压值表示成相
应的加速度值。
该装置选用质量
的小球，总长度
且电阻分布均匀的滑动变阻器，电动势
且内阻
的电源，不计小球与水平杆之间的摩擦、滑片与变阻器之间的摩擦。
当装置以不同的加速度a 做匀加速直线运动，记录相应的弹簧形变量x 和电压表示数U，数据如下表所示。
（1）该弹簧的劲度系数约为N/m，该加速度测量仪的量程为
（结果均保留两位有效数字）。
（2）以电压表示数U 为纵轴，加速度a 为横轴，在如图乙所示的坐标中描出加速度的量程范围内的
图像，由图像斜率可得滑动变阻器单位长度的电阻约为
（结果保留三位有效数字）。
（3）若使用一段时间后，电源的电动势降低，内阻增大，则加速度的测量值比实际值（填“偏大”“偏
小”或“不变”）。
1
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【答案】 50
160 偏小
【详解】（1）[1]由胡克定律和牛顿第二定理得
利用表中前4 组数据，算得4 个劲度系数k，再求平均值可得弹簧的劲度系数约为50N/m；
[2]由表中数据可得该加速度测量仪的量程为
。
（2）[3]描点作图如答案图所示，
[4]设滑动变阻器单位长度的电阻为
，由
关系可得
根据图像的斜率可求得
（3）[5]在加速度、弹簧形变量、BP 间电阻都相同的情况下，由于电源的电动势降低，内阻增大，电压表
的示数会减小，所以读出的加速度值也减小，所以加速度的测量值比真实值偏小。
2．（2024·重庆·模拟预测）锂离子电池是极具发展前景的重要能源存储装置之一，广泛应用于便携式电子
产品和电动汽车等领域。内阻是锂离子电池的重要参数之一，具有非常重要的研究意义。某研究小组利用
题图1 所示电路，对铭牌如题图2 所示的某锂离子电池进行研究（该锂离子电池内阻不超过
） 除开关
和导线外，可选的其他实验器材有：
2
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A．电压表（量程0~3.0 V）
B．电流表（量程0~0.6 A）
C．定值电阻（阻值2Ω，额定功率5W）
D．定值电阻（阻值20Ω，额定功率10W）
E.滑动变阻器（阻值范围0 ~10Ω，额定电流2A）
F.滑动变阻器（阻值范围0~100Ω，额定电流2A）
（1）为尽量准确、方便地测出该锂离子电池的内阻，定值电阻R0应该选择，滑动变阻器R 应该选择（填
相应器材前的字母标号）。
（2）正确选取器材后，电压表应接在（选填“a”“ b”）处。
（3）闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片位置，得到多组电压表和电流表的数值
和
，并作出对应的
图像如题图3 所示。由此可得，该锂离子电池的电动势为V ， 其内阻为Ω。 （结果均保留两位小
数）
【答案】 C E
3.78（3.76~3.79） 0.47（0.43~0.48 ）
【详解】（1）[1]若选阻值为20Ω 的定值电阻，由闭合电路欧姆定律可得，电路中的电流最大约为
使用电流表（量程0~0.6A）时，由于上述最大电流没有达到量程的三分之一，测量时的偶然误差较大，因
此定值电阻应选2Ω，即定值电阻R0 应该选择C；
3
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[2]结合上述可知，定值电阻阻值为2Ω，锂离子电池内阻不超过
，若选阻值范围0~100Ω 的滑动变阻器
接入电路，其最大阻值远远大于定值电阻阻值与锂离子电池内阻之和，则实验操作困难、测量数据的连续
性若，读数误差大，因此滑动变阻器应选阻值范围0~10Ω，即滑动变阻器R 应该选择E。
（2）[3]根据图2 可知，锂离子电池的电动势为3.7V，而电压表的量程为0~3.0 V，若将电压表接在“b”点
直接测量电源的路端电压，有可能路端电压超过了电压表的量程，导致电压表损坏，为了确保电压表的安
全，电压表应接在“
”点，此时可以将定值电阻R0 等效为电源内阻的一部分，相当于增加了电源内阻，
可使测量时电压表变化范围大，操作方便，偶然误差小，也可避免电压表超出量程。
（3）[4][5]结合上述，根据闭合电路欧姆定律有
变形有
结合图3 可知，该锂离子电池的电动势
图像斜率的绝对值表示定值电阻与电源内阻之和，则有
解得该锂离子电池的内阻
3．某实验小组把不同浓度的NaCl 溶液注满如图1 所示粗细均匀的圆玻璃管中，来探究不同浓度NaCl 溶液
的电阻率。
(1)用毫米刻度尺测得玻璃管中溶液长度为31.40cm，用游标卡尺测得玻璃管内径为20.00cm，在使用游标
卡尺时，应使用部件（填“A”“B”或“C”）。
(2)某次测量中，实验小组用浓度为1%的NaCl 溶液注满玻璃管，玻璃管两端接有导电活塞（活塞电阻可忽
略），用多用电表“×10”和“×100”的欧姆挡分别测量电阻，得到的指针示数分别如图3、图4 所示，则被
测溶液的电阻约为Ω。
4
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(3)为进一步准确测量玻璃管中溶液的电阻，换用伏安法，用多用电表的电流挡位（内阻未知）代替电流表，
其他实验器材有：
A．电源（电动势约为6V，内阻可忽略）；
B．电压表V（量程为0~3V，内阻为
）；
C．滑动变阻器R（最大阻值为
）；
D．定值电阻
（阻值为
）；
E.导线若干。
①该实验小组已完成如图5 所示的电路连线，但还缺少一条导线的连接，这条导线应为电压表的负接线柱
与多用电表表笔连接（填“红”或“黑”）。
②多次测量得到电压表读数与多用电表读数之间存在的变化关系如图6 所示，则该浓度溶液的电阻率约为
（结果保留三位有效数字）。
【答案】(1)B (2)1000 (3) 红 96.8
【详解】（1）部件A 是外测量爪，B 是内测量爪，C 是深度尺，测量内径应使用内测量爪B。
（2）欧姆表测量电阻，选择倍率时应使指针尽可能居中，故选择多用电表“×100”挡较为合适，读数为
。
（3）①[1]电压表内阻和定值电阻阻值已知，多用电表电流挡内阻未知，故多用电表电流挡采用外接法，
电压表和定值电阻串联后应并联在盐水的两端，所以电压表负极应和电流表正极，即多用电表红表笔相接。
[2]
②
根据电路串并联规律可知
5
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根据
图像斜率
代入数据可得
又由于
代入数据得
4．（2024·广东汕头·一模）科技实践小组的同学们应用所学电路知识，对“一抽到底”的纸巾盒进行改装，
使纸巾剩余量可视化。
同学们使用的器材有：电源（
，内阻不计）、定值电阻
、多用电表、铅笔芯如图中AB
所示、导线若干、电键开关。
(1)用多用电表测量整一根铅笔芯的电阻，选用“×10”倍率的电阻档测量，发现多用电表指针的偏转角度很
大，因此需选择（选填“×1”或“×100”）倍率的电阻档，并需（填操作过程）后，再次进行测量，若多用
电表的指针如图所示，测量结果为Ω。
(2)将铅笔芯固定在纸巾盒侧边，截取一段导线固定在挡板C，并保证导线与铅笔芯接触良好且能自由移动，
请完成图电路连接。
(3)不计多用电表内阻，多用电表应该把选择开关打在“mA 档”，量程为（选填“2.5”、“25”或
“250”）。
(4)将以上装置调试完毕并固定好，便可通过电表读数观察纸巾剩余厚度，设铅笔芯总电阻为R，总长度为
L，不计多用电表内阻，则多用电表示数I 与纸巾剩余厚度h 的关系式为
（用题中物理量符号表达）。
依次实验将剩余纸巾厚度和对应电表读数一一记录下来，并进行标识，从而完成“一抽到底”纸巾盒的可
视化改装探究。
6
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【答案】(1) ×1 欧姆调零 12
(2)
(3)250 (4)
【详解】（1）[1][2][3]电表指针的偏转角度很大，说明读数很小，倍率较高，则需选择×1 倍率的电阻挡，
并需要重新欧姆调零后进行测量，测量结果为
。
（2）将用电表选择开关调至合适的直流电流档，红表笔接C，黑表笔接电源负极，如图
（3）纸巾没有使用时，铅笔芯电阻视为零，则最大电流为
则量程为250mA。
（4）根据欧姆定律
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5．（2024·新疆·一模）如图甲，A、B、C 和D、E、F 分别是电学黑箱Ⅰ、Ⅱ的接线柱。现用多用电表探
索黑箱内的电学元件。每个黑箱内的元件不超过2 个，每两个接线柱之间最多只能接1 个元件，且元件的
种类只限于定值电阻、干电池和二极管（非理想）。实验操作如下：
(1)如图乙，在使用多用电表之前，发现指针未指左侧“0”刻度线，应先调节（选填“a”“b”或“c”）。
(2)探索黑箱Ⅰ。将选择开关拨至“直流电压
”挡，对
任意两个接线柱测量，将发生正向偏
转时对应的接法和数值记录在表中，红表笔接
黑表笔接
时，电表指针如图丙中P 位置所示，将读数填
入下表横线处。
红表笔接
A
A
B
黑表笔接
C
B
C
电压表示数
1.5
1.5
(3)探索黑箱Ⅱ。先用“直流电压
”挡对D、E、F 任意两接线柱正向、反向测量，发现均无偏转。再
用欧姆挡进行测量，将连接情况和数据填入下表。选择开关旋至欧姆挡的“
”，红表笔接
黑表笔
接
，表盘指针如图丙中
位置所示，读出阻值填入下表①处。若最后一组数据漏记，请推出并填入下表
②处。
红表笔接
黑表笔接
测得的电阻
①
②
(4)将探明的电路结构画在虚线框中。
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【答案】(1)a
(2)3.1/3.2
(3)
/900
/1900
(4)
【详解】（1）如图乙，在使用多用电表之前，发现指针未指左侧“0”刻度线，应机械调零，故应先调节
a。
（2）电压表示数为
（3）[1]红表笔接
黑表笔接
，
间的阻值为
[2]红表笔接F，黑表笔接E，
间的阻值为
（4）红表笔接A，AB 间的电压为
，则AB 间接入干电池，干电池正极与A 相连，同理可得，BC 间接
入干电池，干电池正极与B 相连，黑箱Ⅰ内部结构如图所示。
不管是红黑表笔正接还是反接，DF 间的电阻都为
，可知DF 间接入定值电阻。红表笔接D，黑表笔
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接E，DE 间阻值较小，红表笔接E，黑表笔接D，DE 间阻值无穷大，可知DE 间接入二极管，且二极管的
正极与E 相连，黑箱Ⅱ内部结构如图所示。
6．（2024·河北石家庄·一模）如图甲所示为铜漆包线线圈，某同学想测量该线圈的匝数。该线圈的平均直
径
，已知铜导线的电阻率
。
(1)如图乙所示，用螺旋测微器测得铜漆包线的直径
mm。
(2)该同学首先用欧姆表：
挡粗测该线圈的直流电阻指针偏转如图丙所示，则测量值为Ω。
(3)为精确地测量该线圈的直流电阻
，现提供以下器材供选择：
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电流表
（量程50mA，内阻
，示数用
表示）
电流表
（量程1mA，内阻
，示数用
表示）
定值电阻
定值电阻
滑动变阻器R（最大阻值20Ω）
蓄电池E（电动势12V，内阻很小）
开关、导线若干。
①请选择合适器材在如图丁所示方框中补充完整实验电路图，并标上所选择仪器的代号。
②根据实验电路，线圈直流电阻的计算表达式为
（用题中所给的字母表示）。
(4)该同学用上述实验测得该线圈直流电阻为51.0Ω，则该线圈的匝数为匝。
【答案】(1)1.700 (2)48
(3)
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(4)
【详解】（1）用螺旋测微器测得铜漆包线的直径d=1.5mm+0.01mm×20.0=1.700mm
（2）该同学首先用欧姆表
挡粗测该线圈的直流电阻，则测量值为4.8×10Ω=48Ω。
（3）[1]将A2 与定值电阻R1 串联可改装成量程为
的电压表，则因
可知采用电流表外接，电路如图：
[2]
②
线圈电阻
（4）根据
解得
解得
匝
7．（2024·山东淄博·一模）干电池用久后通常电动势会减小，内阻增大。某同学利用DIS 系统、定值电阻
、电阻箱R 等实验器材分别研究新、旧两节干电池的电动势和内阻，实验装置如图甲所示。首先测量电
池a 的电动势和内阻，实验时多次改变R 的阻值，用电流传感器测得对应的电流值I，在计算机上显示出如
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图乙所示的
的关系图线a，重复上述实验方法测量电池b 的电动势和内阻，得到图乙中的图线b。
(1)某次实验电阻箱调节后如图丙所示，则此时电阻箱的读数为Ω。
(2)若定值电阻
，令
，
，由图乙中实验图线a 的拟合方程可得，电池a 的电动势
V，内阻
Ω。
(3)根据图乙可以判断，图线对应的是新电池（选填“a”或“b”）。
(4)根据实验测得的电池a 的R、I 数据，若令
，
，则由计算机拟合得出的
图线
如图丁所示，则图线最高点A 的坐标值应为
Ω，
W（结果均保留2 位有效数字）。
【答案】(1)12.0
(2)
2.0
(3)b
(4) 2.0 0.22
【详解】（1）由电阻箱的读数规则有
（2）[1][2]由闭合电路欧姆定律有
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整理有
结合题中图线a 的解析式，有
解得
（3）由之前的分析可知，图像的斜率为电池的电动势的倒数，由题图可知，其图像a 的斜率大，所以图线
a 的电动势小。根据题意，旧电池的电动势减小，所以图线a 为旧电池，图线b 为新电池。
（4）[1][2]分析题图中电路可知，外电路的用电器为电阻R 和
，结合题意可知，题图的y 轴为电池的输
出功率，题图的x 轴为外电路的电阻。对电池有
结合题图有
由之前的分析可知，有
题图中A 点为y 最大值，由上述公式可知，当
，即外电路电阻等于电池内阻时，取得最大值，所以
8．（2024·福建莆田·二模）图甲是测量某合金丝电阻率的原理图。
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(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径如图乙，其读数d=mm。多次测量后，得到直径的平均值恰好与d 相等；
(2)图丙中滑动变阻器上少了一根连线，请用笔画线代替导线在图中将电路连接完整，使得滑片向右移动时
滑动变阻器接入电路的阻值变大；
(3)多次改变合金丝接入电路的长度l，调节滑动变阻器R 的阻值，使电流表的示数都为0.20A 时记录电压
表相应示数U，作出U-l 图像，如图丁所示。从图中可得图线的斜率为V/m，由此可算出该合金丝的电阻
率为
（结果保留3 位有效数字）；若考虑电表内阻的影响，上述电阻率的测量值会（填“偏大”“偏
小”或“不变”）。
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【答案】(1)1.200
(2)
(3) 4.00
不变
【详解】（1）合金丝的直径为
（2）滑片向右移动时滑动变阻器接入电路的阻值变大，需将开关左端与滑动变阻器
端相连，实物电路如
图所示。
（3）[1]图线的斜率为
[2]根据欧姆定律可得
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根据电阻定律可得
整理得
图线的斜率为
该合金丝的电阻率为
[3]若考虑电流表内阻的影响，则
整理得
可知
图像的斜率不变，若考虑电表内阻的影响，上述电阻率的测量值不变。
9．（2024·河南南阳·一模）如图甲所示，长度为L 的圆柱形金属棒固定在绝缘支架上，将多用电表的选择
开关旋至欧姆挡的“
”处，欧姆调零后，粗测金属棒的电阻，指针所指的位置如图乙所示；用螺旋测
微器测量其横截面的直径d 如图丙所示；为了精确的测量金属棒的电阻（用
表示）与电阻率，实验小组
设计了如图丁所示的电路图，然后连接实物图，闭合开关，移动滑动变阻器
的滑片，使其位于不同的位
置，同时调节电阻箱R，在始终保持电流表的示数
不变的条件下，记录多组电流表的示数
和相应的电
阻箱的读数R，根据这些数据，描点绘制出的
关系图像如图戊所示，电流表的内阻忽略不计，回
答下列问题：
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(1)乙图所测的电阻的阻值为
，丙图的读数为
。
(2)写出戊图的函数关系式（用
、
、R、
来表示）。
(3)由戊图所给的已知条件可得金属棒的电阻
（用b 来表示）。金属棒的电阻率为
（用b、L、d 来
表示）。
【答案】(1) 190 9.694/9.691/9.692/9.693
(2)
(3)
【详解】（1）[1][2]乙图的读数为
螺旋测微器的精度为0.01mm，故题图丙的读数为
（2）由并联电路以及欧姆定律可得
整理可得
（3）[1][2]由公式结合题图戊可得题图戊纵轴的截距为
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解得
由
综合可得
10．（2024·云南·模拟预测）某同学想测定盐溶液的电阻率，具体操作步骤如下：
①在长方体绝缘容器内插上两竖直金属薄板电极A、B，A 板固定在左侧，B 板可移动，现将B 板插在容器
的最右侧，如图甲所示，在容器内倒入适量的盐溶液。
②按图乙连接电路，将a、b 两表笔短接，调节滑动变阻器刚好使灵敏电流计G 满偏。
③保持滑动变阻器的滑片位置不变，将A、B 两板接在a、b 两表笔之间，此时灵敏电流计半偏。
（1）已知电源的电动势为E，灵敏电流计的满偏电流为
，容器内部底面长度为L，倒入溶液的体积为
V，则此盐溶液的电阻率为。（用题中所给字母表示）
（2）A、B 两板接在a、b 两表笔之间后，要使灵敏电流计的示数增大，应（填“增加”或“减少”）倒
入盐溶液的体积。
（3）某同学测量出该盐溶液的电阻率
后，想按图丙（a）的电路测定另一电源的电动势与内阻。
向容器内倒入体积
的盐溶液后，将B 板插在容器内的不同位置，改变A、B 两板的间距x，读取
灵敏电流计的读数I，测量多组数据，得到
图像如图丙（b）所示。已知容器内部底面长度
，
由此可求得电源的电动势为V，内阻为
；上述方法测得的内阻值（填“大于”“小于”或“等于”）真
实值。（结果保留三位有效数字）
【答案】
增加
138 大于
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【详解】（1）[1]因为灵敏电流计后来半偏，即
由于
联立解得
（2）[2]要使灵敏电流计的示数增大，盐溶液的电阻应减小，绝缘容器底面的长度不变，横截面应增大，
所以应该增加倒入盐溶液的体积。
（3）[3][4][5]由闭合电路欧姆定律可知
整理得
则由题图丙（b）有
联立解得
因为此内阻包含灵敏电流计的内阻，故内阻的测量值大于真实值。
11．（2024·河南焦作·一模）某同学为了比较精确地测量定值电阻
（约
）的阻值，已有实验器材：
电源
（电动势
，内阻不计）、电流表
（量程
，内阻
约
）、电流表
（量程
、内阻
为
）、滑动变阻器（最大阻值
）、开关、导线若干。主要操作步骤如下：
（1）将量程
、内阻为
的电流表
改装为
的电压表，需要与阻值
的定值电阻串
联进行改装；
（2）改装后的电压表用
表示，连接好实验电路，闭合开关
，滑动变阻器的滑片滑至合适位置保持不
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变，为了测量多组数据，并消除系统误差，该同学应该选择（填选项序号）作为实验电路；
（3）在某一次测量时，电流表
的示数如图所示，则该表读数为
；
（4）根据步骤（2）中选择的正确电路进行实验，若改装后的电压表读数为
，电流表
的读数为
，则
待测电阻
精确测量值为（用已知量字母表示）。
【答案】 4900 A 30.0
【详解】（1）[1]需要串联的定值阻值
（2）[2]改装后的电压表内阻已知，可算出电压表与待测电阻并联时电压表上通过的电流，则应该采用电
流表
A1 外接；滑动变阻器用分压电路，则电路选择A；
（3）[3]电流表
的最小刻度为1mA，则该表读数为30.0mA；
（4）[4]根据步骤（2）中选择的正确电路进行实验，若改装后的电压表读数为
，电流表
的读数为
，
则待测电阻
精确测量值为
12．（2024·四川成都·二模）某学习小组的同学们想利用电压表和电阻箱测量一电池组的电动势和内阻，
他们找到了如下的实验器材：电池组（电动势E 约为6.0V，内阻r 约为1Ω）、电压表V〈量程为6V，内
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阻为RV），定值电阻R1（R1=1Ω）电阻箱R（阻值范围可调），开关，导线若干。同学们研究器材，思考
讨论后确定了如下的实验方案，请你将该方案补充完整。
(1)为了“准确”测出电池组的电动势和内阻，已在图甲所示虚线框中设计了部分电路图，请把该电路图补
充完整。
(2)采集电压表读数U 和电阻箱的读数R，作出了如图乙所示图像，已知图像的斜率为k，纵截距为b，则由
物理规律可知
图像中k=、b=。（用题目中所给的字母表示）
(3)进一步研讨：图丙所示为他们测得的某型号小灯泡的伏安特性曲线，如果把两个该型号的灯泡并联后再
与R0=3Ω 的电阻串联接在上述电池组上（若测得电池组的电动势E=6.0V、内阻r=1Ω），如图丁，则每只
灯泡消耗的实际功率为W（结果保留3 位有效数字）。
【答案】(1)
22
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(2)
(3)1.08W~1.14W
【详解】（1）电路如图
（2）由闭合电路的欧姆定律
解得
可知
图像中
（3）设每个灯泡的电流为I，电压为U，则
即U=6-8I
将次函数关系画在灯泡的U-I 图像上可知
交点为I=0.37A，U=3V，则功率P=IU=1.11W
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