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重难点18 电学实验
三年考情分析
2025 考向预测
2024•（辽宁、吉林、黑龙江）T11•测电源电动势和内阻的
实验验步骤和数据处理
2023•（辽宁）T12•测金属丝的电阻率的实验步骤和数据处
理
2022•辽宁T11•电表改装，电流表内外接的误差分析
2023•（吉林、黑龙江）T23•测金属丝的电阻率的数据处理
2022•（吉林、黑龙江）T23•伏安法测未知电阻及电表的改
装
本专题属于新高考必考重点内容，主要考查电学
实验，分值一般在8~10 分，本部分内容主要以伏
安法测未知电阻、测电源电动势与内阻为基础结
合生产生活情景设计实验，考查实验过程中的物
理量的测量、数据处理和误差分析。处理实验的
思维方式——理解透实验的原理，由实验原理分
析实验方案与器材、步骤、数据处理和误差分
析。新高考中出现电学创新实验，主要结合敏感
元件（如热敏电阻、压力传感器等）特别注意实
际生活的物理情景设计实验。
【考点概览】
【高分技巧】
一、 电学仪器的使用及读数
1．电流表、电压表、欧姆表的对比
仪器
极性
量程选择
读数
电流表
有正、负极的电表，
电流由电表的正极流
入，负极流出
使指针指在比满偏
刻度多的位置
若分度值为1、0.1、0.01
等，需要估读到分度值的下
一位；如果分度值不是1、
0.1、0.01 等，只需要读到
分度值位即可
电压表
1
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欧姆表
使指针尽量指在表
盘的中间位置左右
取两位有效数字并乘以相应
挡位的倍率
[名师提醒] 欧姆表使用的几点注意
(1)倍率选择：使用欧姆挡测电阻时，表头指针过大或过小均有较大误差，指针偏转角度在满偏到满
偏之间读数较准确．
(2)换挡需重新进行欧姆调零．
(3)读数之后要乘以倍率得阻值．
(4)电池用久了，电动势变小，内阻变大，使测量结果偏大
2．3 类常考的电表改装比较
类型
把电流表改装为电压
表
扩大电流表量程
把电流表改装为欧姆
表
电路图
原理
U＝Ig(Rg＋R)
I＝Ig＋
R 内＝R 中＝
Rx＝－R 内
辅助
电路
校正电路：改装后的
电压表示数偏大(或偏
小)，则需增大(或减
小)串联的定值电阻R
的阻值
校正电路：改装后的
电流表示数偏大(或偏
小)，则需减小(或增
大)并联的定值电阻R
的阻值
通过选择开关使用不
同的电路模式改变倍
率
误差
分析
无误差
无误差
电池用久了，电动势
变小，内阻变大，使
测量结果偏大
二、以测电阻为核心的实验
常见测电阻的四种方法
(1)伏安法测电阻
用电压表和电流表测出待测电阻Rx的电压U 和电流I.
2
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①多测几组U、I 值，利用Rx＝求出Rx的平均值．
②描绘出U－I 图像，利用图线的斜率求出Rx.
(2)等效替代法测电阻
实验电路如图所示．
电阻R2保持不变，把待测电阻R 和电阻箱R1分别接入电路，如果两次电路中的电流相同，则可以认为
待测电阻的阻值R 等于此时电阻箱的电阻R1，即R＝R1.
(3)半偏法测电阻
①用半偏法测电流表内阻，如图所示，电阻箱应和电流表并联，然后与滑动变阻器串联，R 测<R 真．
②若测电压表内阻，如图所示，电阻箱应和电压表串联，然后与滑动变阻器并联，且R 测>R 真．
(4)电桥法测电阻
测量电路如图所示，实验中调节电阻箱R3，当A、B 两点的电势相等时，R1和R3两端的电压相等，设
为U1，同时R2和Rx两端的电压也相等，设为U2.
根据欧姆定律有：＝，＝，由以上两式解得：R1Rx＝R2R3，这就是电桥平衡的条件，由该平衡条件可
求出被测电阻Rx的阻值．
三、以测电源电动势为核心的实验
测量电源电动势和内阻的三个常用方案
方案
伏安法
伏阻法
安阻法
原理
E＝U＋Ir
E＝U＋r
E＝IR＋Ir
3
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电路图
关系式
U＝E－Ir
＝＋
＝＋
图像
纵轴截距：E
斜率大小：r
纵轴截距：
斜率：
纵轴截距：
斜率：
误差
分析
E 测<E 真
r 测<r 真
E 测＝E 真
r 测>r 真
E 测<E 真
r 测<r 真
E 测＝E 真
r 测>r 真
（建议用时：40 分钟）
【考向一：电学仪器的使用及读数】
1．（2024·辽宁·一模）某同学在实验室发现一电流表G，表盘有刻度线但无数值，又不知其内阻，该同
学用以下实验器材测量该电流表的参数：
A．待测电流表G；
B．电阻箱R（
）；
C．定值电阻
；
D．滑动变阻器
（
）；
E．3V 的直流电源，内阻不计；
F．双量程电压表V；
G．开关、导线若干
4
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（1）合理选择电压表量程，按如图甲所示的电路图连接好电路，将电阻箱R 的阻值调为
，闭合开
关，调节滑动变阻器
的滑片，使电流表G 满偏，此时电压表V 的指针恰好半偏，如图丙所示，电压表V
的示数
V。
（2）保持电压表V 的示数不变，反复调整电阻箱R 的阻值和滑动变阻器
滑片的位置，使电流表G 的指
针指到
，此时电阻箱R 的阻值为
。
（3）由上可知电流表G 的内阻
，满偏电流
。
（4）将电流表G 改装成量程为3V 的电压表，需将电阻箱R 的阻值调为
，然后与电流表G 串联。
2．（2022·辽宁·高考）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”）
5
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（3）该同学选用量程合适的电压表（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。
3．（2024·辽宁·模拟预测）某同学从家用的旧插线板上取下一个发光二极管，如图所示，他试图用学过
的知识描绘该二极管的正向伏安特性曲线，进行的操作如下：
（1）首先该同学用多用电表判断二极管的正负极，他先将红黑表笔插入表笔插孔，之后将多用电表的旋
钮选择欧姆挡“×10”倍率，用红黑表笔连接二极管两极，进行测量，指针位置如图所示；
（2）判断出二极管的正负极之后该同学设计电路图，并连接实物；
（3）该同学调节滑动变阻器的阻值，得到不同电压下，流过二极管的电流，并记录数据；
（4）该同学用记录的实验数据描绘二极管的正向伏安特性曲线。
回答以下问题：
①该同学在（1）步骤中有重要遗漏，具体是 ；
②该同学在（1）中测出的二极管的电阻值为R= Ω；
③请帮助该同学用笔划线代替导线连接实物图（二极管上端为负极，电压表可视为理想电压表）
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④已知晶体二极管为一个由P 型半导体和N 型半导体形成的P—N 结，在其界面处两侧形成空间电荷层，
并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于P—N 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起
的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载
流子的扩散电流增加引起了正向电流。根据以上描述，该同学描绘出的I—U 图像应是下图中的 。
A．
B．
C．
D．
4．（2024·黑龙江·三模）图甲为多用电表示意图。
(1)用多用电表“×100”倍率的欧姆挡测量某电阻的阻值，发现指针偏转角太大。为了测量结果比较准确，
按以下步骤进行了实验：
①换用“×10”或“×1k”中合适倍率的欧姆挡；
②两表笔短接，通过调节 （选填“S”“T”或“K”），进行欧姆调零；
③重新测量并读数，根据图乙刻度盘上的指示并结合所选的合适倍率，测得电阻是 Ω。
(2)图丙为“×10”和“×1k”两种倍率的欧姆挡内部电路示意图。若已知电流表G 的内阻Rg=18Ω，则R1的阻
值为 Ω；若已知电源电动势为1.5V，结合图乙所示的中值电阻，可得电流表G 的满偏电流Ig=
mA。
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(3)当电流正向流经发光二极管时（从正极流入），电阻较小，二极管正常发光。现用多用电表的欧姆挡测
量发光二极管电阻，发现二极管发光，则可知红表笔连接的是二极管的 （选填“正极”或“负
极”）。
5．（2024·吉林·二模）某实验小组要将一个量程为
、内阻未知的电流表改装成量程为3V 的电压
表。
(1)小组成员先用多用电表的欧姆挡粗测电流表的内阻，为了电表安全，测量时应将红表笔接触电流表的
（填“正”或“负”）接线柱，黑表笔接触电流表的另一接线柱，将欧姆表倍率调为“×1”，经过欧姆表
测电阻的正确操作后指针在表盘的位置如图甲所示，测得电流表的内阻
Ω。
(2)为了精确测量电流表的内阻，小组成员连接了如图乙所示电路，将电阻箱R 的电阻调到零，滑动变阻器
的滑片调到最右端；闭合开关S，调节变阻器
的滑片，使得电流表达到满偏电流
；保持滑动变阻器
的滑片位置不变，调节电阻箱的电阻，使得电流表的示数为
；读出电阻箱的电阻值
，可以认为电流
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表的内阻
；为了减小实验误差，选用电源的电动势应尽量 （填“大”或“小”）一些。
(3)由于（2）测得的电阻存在系统误差，因此改装成的电压表的量程实际 （填“大于”或“小
于”）3V。
【考向二：以测电阻为核心的实验】
6．（2024·辽宁·三模）小李同学要测量金属丝的电阻率。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径d，如图甲所示，金属丝直径为 mm；
(2)他设计了图乙所示电路测金属线的电阻。
①闭合开关
前，滑动变阻器
的滑片应置于 端（填“左”或“右”）；
②闭合
后，将单开双掷开关
接1，读出电压表示数
和电流表示数
；
③再将单开双掷开关
接2，读出电压表示数
和电流表示数
；
④则金属丝的电阻
。
7．（2024·吉林·模拟预测）小明同学在家中找到一个废弃不用的电热水器，拆解后得到了它的电热丝，
他想测量该电热丝的电阻。
（1）首先他用欧姆表对该电热丝进行粗测，将欧姆表的选择开关旋到“ × 10”挡位，让表笔与电热丝保持
良好接触，发现指针偏转角度非常大。为了较好的测出电热丝的阻值，请帮他完善下面的操作。
①将选择开关旋到 挡位（填“ × 1”或“ × 100”）；
②重新进行 ，让表笔与电热丝保持良好接触，读出欧姆表的示数约为15Ω。
（2）他利用伏安法测量该电热丝的阻值。现有下列器材：
A．电动势为4V 的电源
B．量程为0.6A 的电流表A1（内阻约为2Ω），量程为3A 的电流表A2（内阻约为0.5Ω）
C．灵敏电流计G（满偏电流为600μA，内阻为150Ω）
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D．滑动变阻器R（最大电阻为5Ω）
E．电阻箱R0（最大阻值为9999.9Ω）
F．电键一个，导线若干
①为了精确测量电热丝的电阻，小明同学先将灵敏电流计改装为量程3V 的电压表，需要给灵敏电流计
（填“串联”或“并联”）一个电阻，电阻箱的阻值应取R0 = Ω；
②实验中，电流表应选 （填“A1”或“A2”）。
③为了精确测量电热丝阻值，请你在下面的方框中画出完整的电路图 。
（3）实验后测得该电热丝的阻值为12.0Ω，请推测该电热水器在220V 电压下工作时的加热功率
4kW（填“ > ”或“ < ”或“ = ”）。
8．（2024·吉林·一模）某些材料的电阻率在外磁场作用下发生改变的现象称为磁致电阻效应，利用该效
应可以制作磁敏器件。为探究某磁敏器件材料的电阻率随外磁场的变化规律，设计如图（a）所示电路。
该器件在无外磁场时的阻值为
，加磁感应强度为B 的外磁场后，阻值变为R，阻值的变化量
，
相对变化率
能反映器件材料电阻率的变化。
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图中V1和V2均为理想电压表，定值电阻
，
为滑动变阻器，S 为开关，E 为电源。
（1）不加外磁场，调节
使V1示数为
，读出V2示数
，由此可计算出
；
（2）加外磁场，调节
使V1示数仍为
，记录B 和V2示数
，计算
；
（3）改变B，重复（2）操作，实验数据如下表，
时，电压表V2示数如图（b）所示，读出数据，
完成下表，答：① ，② ；
…
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
…
0.56
0.59
0.62
①
0.69
0.72
…
0.40
0.48
0.55
②
0.73
0.80
（4）在图（c）坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图 。由此可知，B 在
范围内，该
器件材料的电阻率随B 的增大而增大。
9．（2023·吉林、黑龙江·高考）一学生小组测量某金属丝（阻值约十几欧姆）的电阻率。现有实验器材：
螺旋测微器、米尺、电源E、电压表（内阻非常大）、定值电阻
（阻值
）、滑动变阻器R、待测
金属丝、单刀双掷开关K、开关S、导线若干。图（a）是学生设计的实验电路原理图。完成下列填空：
（1）实验时，先将滑动变阻器R 接入电路的电阻调至最大，闭合S
（2）将K 与1 端相连，适当减小滑动变阻器R 接入电路的电阻，此时电压表读数记为
，然后将K 与2
端相连，此时电压表读数记为
。由此得到流过待测金属丝的电流I= ，金属丝的电阻
。
（结果均用
、
、
表示）
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（3）继续微调R，重复（2）的测量过程，得到多组测量数据，如下表所示：
（
）
0.57
0.71
0.85
1.14
1.43
（
）
0.97
1.21
1.45
1.94
2.43
（4）利用上述数据，得到金属丝的电阻
。
（5）用米尺测得金属丝长度
。用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径，某次测量的示数如
图（b）所示，该读数为
mm。多次测量后，得到直径的平均值恰好与d 相等。
（6）由以上数据可得，待测金属丝所用材料的电阻率
。（保留2 位有效数字）
10．（2022·吉林、黑龙江·高考）（2023·辽宁·高考真题）导电漆是将金属粉末添加于特定树脂原料中制
作而成的能导电的喷涂油漆。现有一根用导电漆制成的截面为正方形的细长样品（固态），某同学欲测量
其电阻率，设计了如图（a）所示的电路图，实验步骤如下：
a．测得样品截面的边长a = 0.20cm；
b．将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与样品接触，其中甲、乙、丁位置固定，丙可在乙、丁间
左右移动；
c．将丙调节至某位置，测量丙和某探针之间的距离L；
d．闭合开关S，调节电阻箱R 的阻值，使电流表示数I = 0.40A，读出相应的电压表示数U，断开开关
S；
e．改变丙的位置，重复步骤c、d，测量多组L 和U，作出U—L 图像如图（b）所示，得到直线的斜率k。
回答下列问题：
（1）L 是丙到 （填“甲”“乙”或“丁”）的距离；
（2）写出电阻率的表达式ρ = （用k、a、I 表示）；
（3）根据图像计算出该样品的电阻率ρ = Ω∙m（保留两位有效数字）。
12
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11．（2022·吉林、黑龙江·高考）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、电流表的示数分别如图（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）。
【考向三：以测电源电动势为核心的实验】
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12．（2024·辽宁·模拟预测）一同学为测量电流表的内阻和电源的电动势、内阻，设计了如图甲所示的电
路，实验步骤如下：
（1）先闭合
，使
保持断开状态，调节滑动变阻器
滑片
的位置，使电流表示数达到满偏电流；
（2）保持滑片
不动，把
与1 接通，调节电阻箱使电流表示数达到满偏电流的三分之二，读出此时电
阻箱的阻值为
，则电流表的内阻
，该测量值 真实值（填“大于”“小于”或“等于”）
（3）闭合
，把
与2 接通，调节滑动变阻器滑片
的位置，记下多组电流表的示数
和相应电压表的示
数
；
（4）以
为纵坐标，
为横坐标，作出
图线如图乙所示，图线斜率绝对值为
，纵截距为
，则电
动势
，内阻
。（用
和
表示）
13．（2024·辽宁辽阳·一模）某同学设计了一个加速度计，将其固定在待测物体上，能通过电路中电压表
的示数反映物体的加速度a，其原理图如图（a）所示。其中，质量
的滑块2 可以在光滑的框架1 中
左右平移，滑块两侧各连接一根劲度系数
的弹簧3（弹簧始终处于弹性限度内）。4 是固
定在滑块2 上的金属滑动片，与电压表的一端用导线相连，并与一阻值均匀的电阻AB 相接触，滑动片4 与
电阻间的摩擦忽略不计。已知物体加速度为0 时，两侧弹簧3 均处于原长，滑动片4 位于AB 中点，AB 全
长
；直流电源电动势
（内阻忽略不计）。现有一量程0~3V、内阻
的电压表
，其表盘如图（b）所示；另有开关、导线若干。
14
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(1)为使滑动片4 位于B 点时电压表满偏，需要将电压表量程改为0~15V，则电压表应 （选填“串
联”或“并联”）一个阻值为 kΩ 的电阻，并将电压表的刻度按新量程做好修改；
(2)将改装后的电压表接入图（a）的电路中，此装置可测量加速度的最大值为
；
(3)请在图（c）中画出
图像 （规定加速度向左为正方向，U 为改装后电压表的示数）；
(4)若要增大加速度的测量范围，可采用的方法有： （答出一条合理措施即可）。
14．（2024·辽宁葫芦岛·一模）某同学设计了“用DIS 测定电源的电动势和内阻”的实验电路如图甲所示。
其中
为定值电阻，
为滑动变阻器。
(1)根据图甲实验电路，器材B 是 传感器（选“电压”或“电流”）；闭合开关改变滑动变阻器滑
片，进行测量，读出电压传感器和电流传感器的读数，画出对应的
图线如图乙所示，由图线可得该电
池的电动势
，内阻
（结果保留两位有效数字）
(2)通过分析发现图甲电路存在误差，于是该同学反复研究设计出如图丙所示的电路，图中
是辅助电源，
AB 两点间有一灵敏电流表G。利用消元法消除了电表内阻造成的系统误差，实验步骤为：
①闭合开关
，调节
和
使得灵敏电流表G 的示数为零，读出电流表
的示数
和电压表
的示数
。
②改变滑动变阻器
和
的阻值，重新使得灵敏电流表G 的示数为零，读出电流表A 的示数
和
15
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电压表
的示数
。
③由上述步骤可以测得电动势
V、内阻
。（结果保留到小数点后两位）
15．（2024·黑龙江·三模）某研究性学习小组，计划将毫安表的表盘改装成可直接读取重力数值的表盘，
设计的电路图如图甲所示。实验器材如下：电源（电动势1.5 V，内阻1 Ω），灵敏毫安表（满偏电流
1mA，内阻2Ω），电阻箱（最大阻值999.9Ω），拉力敏感电阻丝RL，开关S、导线若干。已知拉力敏感
电阻丝的阻值RL 随拉力 F 变化的规律如图乙所示。
(1)未悬挂重物时，调节电阻箱，使灵敏毫安表满偏，此时电阻箱的阻值为R= Ω，改装后的表
盘重力“0”刻度位于表盘的 （填“左”或“右”）端。
(2)若毫安表指针指向表盘正中间刻度，此时拉力敏感电阻丝的阻值RL= Ω。
(3)若所挂重物的重力为G=800N，此时电阻丝与竖直方向的夹角（θ=37°，则拉力敏感电阻丝的阻值RL'=
Ω，，通过毫安表的电流为I= m A（sin37°=0.6， cos37°=0.8）。
16．（2024·辽宁、吉林、黑龙江·高考）某探究小组要测量电池的电动势和内阻。可利用的器材有：电压
表、电阻丝、定值电阻（阻值为
）、金属夹、刻度尺、开关S、导线若干。他们设计了如图所示的实验
电路原理图。
(1)实验步骤如下：
①将电阻丝拉直固定，按照图（a）连接电路，金属夹置于电阻丝的 。（填“A”或“B”）端；
②闭合开关S，快速滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数U，断开开关S，记录金属夹与B 端的距离
16
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L；
③多次重复步骤②，根据记录的若干组U、L 的值，作出图（c）中图线Ⅰ；
④按照图（b）将定值电阻接入电路，多次重复步骤②，再根据记录的若干组U、L 的值，作出图（c）中
图线Ⅱ。
(2)由图线得出纵轴截距为b，则待测电池的电动势
。
(3)由图线求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分别为
、
，若
，则待测电池的内阻
（用
和
表示）。
17．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）太阳能电池是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片，又称为
“太阳能芯片”或“光电池”，只要光照达到一定的强度，瞬间就可输出电压。某兴趣小组利用下面的器
材测量某光电池的电动势和内阻（已知相同光照强度下该光电池的电动势不变）。
该小组同学根据下列所给器材设计合理的实验电路：
待测光电池（电动势约为3V、内阻约为10Ω）
电流表A1（量程为0~3mA、内阻RA1=100Ω）
电流表A2（量程为0~300mA、内阻约为1Ω）
定值电阻R1=900Ω
定值电阻R2=200Ω
滑动变阻器R（0~50Ω）
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开关S，导线若干
(1)在图甲所示方框中画出合理的电路图 ；其中定值电阻应选 （填“R1”或“R2”）。
(2)实验I：该同学用一定强度的光照射该电池，闭合开关S，调节滑动变阻器R 的阻值。读出电流表A1的
读数和电流表A2的读数，得到该电池的曲线为图丙中曲线a、若改装的电压表可视为理想电压表，由图可
知，该电池的电动势为 V。
(3)实验Ⅱ：减小实验1 中光的强度，重复实验，测得曲线b，当滑动变阻器的电阻为某值时，实验1 中的
电流表。A1的读数为2.00mA，若改装的电压表可视为理想电压表，则实验Ⅱ中此阻值的滑动变阻器消耗
的电功率为 mW（结果保留到个位）。
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