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实验九 描绘小电珠的伏安特性曲线
近三年真题考察分布
年份
试卷
分值
难度
2021
海南卷
10
分
★☆
☆
浙江卷
7 分
★★
☆
河北卷
6 分
★★
☆
全国甲卷
10
分
★★
★
2020
浙江卷
5 分
★☆
☆
新课标全国I
5 分
★☆
☆
新课标全国II
10
★★
☆
新课标全国
III
9 分
★★
☆
江苏卷
8 分
★★
☆
海南卷
10
分
★★
★
2019
海南卷
5 分
★☆
☆
新课标全国Ⅰ
5 分
★☆
☆
新课标全国II
10
分
★★
☆
实验讲解
一、实验目的
1.描绘小电珠的伏安特性曲线。
1
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2.分析伏安特性曲线的变化规律。
二、实验原理
1.测多组小电珠的U、I 的值，并绘出I-U 图象。
2.由I-U 图线的斜率反映电流与电压和温度的关系。
三、实验器材
小电珠“3.8 V，0.3 A”、电压表“0～3 V、0～15 V”、电流表“0～0.6 A、0～3 A”、滑动
变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔。
四、实验步骤
1.确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，滑动变阻器采用分压式接法，按实验
原理图连接好实验电路。
2.将滑动变阻器的滑片移到使小电珠分得电压为零的一端，接线经检查无误后，闭合开关
S。
3.移动滑动变阻器滑片到不同位置，测出14 组左右不同的电压值U 和电流值I，并将测量
数据填入表格中，断开开关S。
U（V）
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
I（A）
U（V）
1.6
2.0
2.4
2.8
3.2
3.6
3.8
I（A）
4.拆除电路，整理仪器。
五、数据处理
1.在坐标纸上以U 为横轴，以I 为纵轴，建立坐标系。
2.在坐标纸上描出各组数据所对应的点（坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所描图线
充分占据整个坐标纸为宜）。
3.将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小电珠的伏安特性曲线。
六、注意事项
1.电路的连接方式
2
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（1）电流表应采用外接法：小电珠（3.8 V 0.3 A）的电阻很小，与量程为0～0.6 A 的电
流表串联时，电流表的分压影响很大。
（2）滑动变阻器应采用分压式接法：目的是使小电珠两端的电压能从0 开始连续变化。
2.闭合开关S 前，滑动变阻器的滑片应移到使小电珠分得电压为0 的一端，使开关闭合时
小电珠的电压从0 开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧
坏小电珠。
3.I-U 图线在U=1.0 V 左右将发生明显弯曲，故在U=1.0 V 左右绘点要密，以防出现较大误
差。
4.当小电珠两端的电压接近额定值时要缓慢移动滑动变阻器滑片，到额定值记录I 后马上断
开开关。
5.误差较大的点舍去，I-U 图线应是平滑曲线而非折线。
七、误差分析
1.由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响会带来误差。
2.电流表、电压表的读数带来误差。
3.在坐标纸上描点、作图带来误差。
直击考点
考点一 内接法和外接法的选择
1．利用伏安法测电阻，可以选电流表内接法和电流表外接法两种方法。将电压表的读数
U。待测电阻阻值
。
（1）关于两种方法测得的电阻值
产生的误差，下列说法正确的是( )
A.无论哪种方法，只要采用多次测量取平均值的方式，就能有效减小误差，使误差几乎为
0
B.采用图甲电路，电压表的测量值大于
两端的电压值，电流表的测量值等于流经
的电
流值
3
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C.采用图乙电路，电压表的测量值等于
两端的电压值，电流表的测量值大于流经
的电
流值
（2）利用电流表内接法，待测电阻阻值读数记为“
”：利用电流表外接法，待测电阻
阻值记为“
”；该电阻阻值的真实值记为“
”。请按照从大到小的顺序将这三个量
依次排序为： > > 。
（3）有人提出以下建议：利用一恒压源（输出电压为恒定值的电源），分别采用电流表内
接法和电流表外接法对电阻进行测量，在两次测量中选用电流表内接法的电流“
”和电
流表外接法的电压“
”，作为测量数据，得到“
”的值等于
的准确值。请判断
这个建议是否正确，并说明理由。( )
考点二 分压法和限流法的选择
2．某同学想测量“3 V 0.5 A”的小灯泡正常发光时的电阻，请回答下面几个问题：
（1）下列实验器材中应选择 ；（填入器材序号）
A.电流表（量程0~0.6 A， 内阻约1 Ω）
B.电流表（量程0~3 A，内阻约1 Ω）
C.电压表（量程0~15 V，内阻约10 kΩ）
D.电压表（0~3 V，内阻约2 kΩ）
E.滑动变阻器（阻值0~100 Ω）
F.滑动变阻器（阻值0~10 Ω）
G.电源E＝6 V
H.开关S，导线若干
（2）在本实验中要求电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用 （选填“分
压”或“限流”）式接法，电流表应采用 （选填“内”或“外”）接法；
（3）在虚线框中画出实验电路图( )，并用实线代替导线，将图甲中的器材连接成可
供实验的电路；( )
4
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（4）小灯泡为额定电压时，电流表指针如图乙所示，则电流表的示数为
A，小灯泡此时电阻为 Ω。
3．现在要测量一只额定电压U＝3V 的小灯泡L 的额定功率P(约为0.3W)。实验室备有如
下器材：
电流表A1(量程为200mA，内阻r1＝10Ω)
电流表A2(量程为300mA，内阻约为5Ω)
定值电阻R(10Ω)
滑动变阻器R1(0～100Ω，0.5A)
电源E(E＝5V，不计电源内阻)
单刀开关一个、导线若干
(1)请设计出实验电路，并画在如图所示的虚线框内，注意滑动变阻器要采用限流接法
。
(2)①按设计好的电路图连接好电路，开关S 闭合前，滑片P 应移至阻值最大位置；
②闭合开关S，移动滑片P，使电流表A1的示数I1＝150mA，同时记下此时电流表A2的示
数I2；
5
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③断开开关S，拆除电路，整理器材。
实验中计算灯泡额定功率的表达式为P＝ 。(用题中给定的符号以及(2)中涉及的
记录符号来表示)
考点三 描绘小灯泡的伏安特性曲线
4．用如图（甲）所示的电路图研究额定电压为2.4V 的灯泡L 的伏安特性，并测出该灯泡
在额定电压下工作时的电阻值．某同学准备了以下器材：
A. 干电池组E 电动势3 V）
B. 滑动变阻器R（最大电阻5 Ω）
C. 电流表A1(量程0.6 A，内阻约0.5 Ω)
D. 电流表A2(量程3 A，内阻约0.1 Ω)
E. 电压表V1(量程3 V，内阻约
)
F. 电压表V2(量程15 V，内阻约
）
G. 开关一个，导线若干
(1)实验应选用的电流表是 ，电压表是 (填器材字母序号)；
(2)在闭合开关S 前，滑动变阻器触头应该放在 端(选填“a”或“b”)；
(3)按电路图(甲)测出的灯泡电阻值比真实值 (选填“偏大”或“偏小”)根据所得到的
图象如图乙所示，灯泡在额定电压下工作时的电阻值
。
5．某实验小组通过实验研究一个标有“3V 0.8W”小灯泡的伏安特性曲线，要求灯泡两端
的电压由零逐渐增加，且尽量减小实验误差。已选用的器材除导线、开关外，还有：
A．电池组（电动势为4.5V，内阻约1
）
B．电流表（量程为0~0.6A，内阻约为1
）
C．电压表（量程为0~3V，内阻约为3k
）
D．滑动变阻器（最大阻值20
，额定电流1A）
(1)实验电路应选用图甲中的 （填字母代号）。
6
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(2)按照(1)中选择的电路进行连线，如图乙所示，其中应该去掉的导线是 （选填相应
的字母）。
(3)闭合开关前滑动变阻器的滑片应该置于最端 （选填“左”或“右”）。
(4)以电压表的读数U 为横轴，以电流表的读数I 为纵轴，根据实验得到的多组数据描绘出
小灯泡的伏安特性曲线，如图丙所示，由图可知：随着电压的增大，小灯泡的电阻
（选填“增大”或“减小”），其发生变化的原因是 。
(5)如果将这个小灯泡接到电动势为1.5V、内阻为5
的电源两端，电路接通后小灯泡两端
的电压是 V。
考点四 电表的改装
6．如图所示，为某物理兴趣小组改装电流表的电路。已知毫安表表头内阻为
，满偏
电流为
，
和
为定值电阻。若毫安表可改装成量程为
和
的电流表，则
；由题给出的条件和数据，可以求出
，
。
7
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7．为将一只毫安表A（量程3mA，内阻约几十欧姆）改装成量程为1.5V 的电压表，实验
室提供了下列器材：电源E（电动势约6V，内阻不计）；滑动变阻器R1（0～50
）；滑
动变阻器R2（0～5k
）；电阻箱R（0～999.9
）；开关两个、导线若干。
某同学先按图示电路连接线路，测量表A 的内阻。他的操作步骤如下：
a.将滑动变阻器的阻值调到最大，闭合S1后调节变阻器的阻值，使表A 的指针满偏；
b.闭合S2保持变阻器的阻值不变，调节电阻箱R 的阻值，使表A 的指针偏转到量程的
位
置；
c.记下R 的阻值为30.0
。
（1）上述实验中，滑动变阻器应选用 （选填“R1”或“R2”）；
（2）表A 的内阻测量值RA=
。此测量值 （选填“大于”、“等于”或
“小于）表A 内阻的真实值。
（3）若取表A 内阻的测量值RA进行计算，为达成改装的目的，可将表A 与电阻箱R
选填“串联”或“并联”），且将电阻箱R 的阻值调到
。
8．某同学把量程为500μA 但内阻未知的微安表G 改装成量程为2V 的电压表，他先测量出
微安表G 的内阻，然后对电表进行改装，最后再利用一标准电压表，对改装后的电压表进
行检测。
8
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（1）该同学利用“半偏法”原理测量微安表G 的内阻，实验中可供选择的器材如下：
A.滑动变阻器R1（0~5kΩ）
B.滑动变阻器R2（0~20kΩ）
C.电阻箱R'（0~9999.9Ω）
D.电源E1（电动势为1.5V）
E.电源E2（电动势为9V）
F.开关、导线若干
具体实验步骤如下：
a.按电路原理图甲连接好线路；
b.将滑动变阻器R 的阻值调到最大，闭合开关S1后调节R 的阻值，使微安表G 的指针满偏；
c.闭合S2，保持R 不变，调节R'的阻值，使微安表G 的示数为250μA，此时R'的示数为
1900.0Ω；
回答下列问题：
（1）①为减小实验误差，实验中电源应选用 （填E1或E2），滑动变阻器应选用
（填R1或R2）;
②由实验操作步骤可知微安表G 内阻的测量值Rg= Ω，与微安表内阻的真实值相比
（选填“偏大”、“相等”或“偏小”）；
（2）若按照（1）中测算的Rg，将上述微安表G 改装成量程为2V 的电压表需要串联一个
阻值为 Ω 的电阻R0；
（3）用图乙所示电路对改装电压表进行校对，由于内阻测量造成的误差，当标准电压表示
数为2V 时，改装电压表中微安表G 的示数为495μA，为了尽量消除改装后的电压表测量
电压时带来的误差，R0的阻值应调至 Ω（结果保留1 位小数）。
考点五 伏-伏法测电阻
9．为了测量“3.8V 2.5W”小灯泡正常发光的电阻值。实验室有下列器材，规格如下：
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A.两只相同的电压表（量程5V，内阻很大）
B.电阻箱R1（0~999Ω，最小调节量为1Ω）
C.电阻箱R2（0~99.9Ω，最小调节量为0.1Ω）
D.滑动变阻器R3（0~500Ω，额定电流为0.1A）
E.滑动变阻器R4（0~10Ω，额定电流为3A）
F.直流电源（电动势9V，内阻不计）
G.开关一个、导线若干、待测灯泡
利用现有器材，请设计本实验：
（1）以上器材中电阻箱应选用 ，滑动变阻器应选用 （填序号字母）；
（2）在方框中画出同时使用两个电压表，并且滑动变阻器分压使用的实验原理图；(
)
（3）根据你所设计的电路图，写出测量小灯泡正常发光时的电阻值的方法： 。
考点六 安-安法测电阻
10．某物理兴趣小组采用如图甲所示的电路测量电流表
的内阻
，实验供选择的仪器如
下：
①待测电流表
（0~5mA，内阻约300Ω）；
②电流表
（0~10mA，内阻约100Ω）；
③定值电阻
（阻值为300Ω）；
10
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④定值电阻
（阻值为10Ω）；
⑤滑动变阻器
（0~1000Ω）；
⑥滑动变阻器
（0~20Ω）；
⑦干电池（电动势为1.5V，内阻较小）；⑧开关S 及导线若干。
实验步骤如下：
①按电路图连接电路，并将滑动触头移至最左端；
②闭合开关S，多次移动滑动触头P，记录相应的
、
，的读数
、
；
③以
为纵坐标，
为横坐标，做出
图像如图乙所示。
请回答以下问题：
（1）定值电阻应选 ，滑动变阻器应选 。（在空格内填写序号）
（2）若求得
图像的斜率为k，则待测电流表内阻的表达式
。（用题目中对
应物理量的字母表示）
考点七 电桥法测电阻
11．小明想测量一个电压表的内阻（量程为6V，内阻约为1000Ω），但他手上只有一根带
有滑动金属夹的均匀长直电阻丝、一个学生电源（电动势未知）、一个电阻箱、一个灵敏
电流计（量程为1mA，内阻很小可忽略）、一个电键、导线若干、一把刻度尺。他首先想
到的是用伏安法来设计电路，但发现电流计的量程太小，于是他以惠斯通电桥电路为原理，
设计出如图所示的实验电路：
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（1）请帮小明同学将实物图按电路图进行连接；( )
（2）实验时，先闭合开关S，调节电阻丝上金属夹位置，使电流计的示数为 ，
用刻度尺测出此时电阻丝左右两端长度分别为L1、L2，并读出电阻箱的阻值为R0。试用所
给字母表示电压表的内阻RV= （用所给物理量符号表示）；
（3）实验后，小明发现刻度尺的刻度并不准确，于是他在保持滑片位置不变的情况下，将
电压表和电阻箱的位置交换了一下，并重新通过调电阻箱，使电流计的示数为
读出此时电阻箱的阻值为R1，请用小明所得数据得到电压表的内阻RV= （ 用所给
物理量符号表示）。
考点八 等效法测量电阻
12．某同学为了测量电流表
的内阻（量程为
、内阻约为
），设计出了如
图所示的测量电路，实验中用到的器材有：电源（电动势为
、内阻不计）、滑动变阻器
、电阻箱
、电阻箱
、
、电流表
（与
同规格）、开关和导线若干。
12
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（1）闭合开关S 之前，滑动变阻器
的滑头应移到 （填“
”或“
”）端。
（2）若要求无论怎样移动变阻器
的滑头，电流表的电流都没有超过其量程，则电路图
中的电阻箱
应选 （填
或
）。
（3）请完善以下的实验步骤。
a．闭合开关
，调节滑动变阻器
，使两电流表的指针在满偏附近，记录电流表
的
示数
；
b．断开
，保持
闭合、
不变，再闭合
，调节
，使电流表
的示数再次为
，读
出此时电阻箱的阻值
，则电流表
内电阻
。（用题中所给物理量符号
表示）
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参考答案：
1． BC
不正确，电流表内接和外接，整个电路的电
阻会发生变化，故不能得到
的准确值
【详解】（1）[1] A．无论哪种方法，由于电压表的分流和电流表的分压都属于系统误差，
多次测量取平均值的方式，并不能有效减小误差，使误差几乎为0，A 错误；
B．采用图甲电路，由于电流表的分压，电压表的测量值实际为
和电流表两端的电压，
测量值大于
两端的电压值，但电流表的测量值等于流经
的电流值，B 正确；
C．采用图乙电路，电压表的测量值等于
两端的电压值，电流表的测量值为
和电压表
两条支路的总电路，故其测量值大于流经
的电流值，C 正确。
故选BC。
（2）[2][3][4]利用电流表内接，电压表两侧的电压是
上的电压与电流表上的电压的和，
故电流表内接电阻测量值为
利用电流表外接，电流表测的电流是
上的电流与电压表上的电流之和，故电流表外接电
阻测量值为
可得
（3）[5]不正确，因为当电流表内接和外接时，整个电路的总电阻会发生变化，不是同一
个电路，这样不能得到
的准确值。
1
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2． ADFGH 分压 外
0.48 6.25
【详解】（1）[1]灯泡额定电流为0.5 A，电流表选择A；灯泡额定电压为3 V，电压表选
择D；为方便实验操作滑动变阻器应选择F；实验还需要电源、开关与导线，故需要的实
验器材为：ADFGH；
（2）[2]本实验要求电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法；
[3]由于灯泡电阻远小于电压表内阻，电流表应采用外接法；
（3）[4]滑动变阻器采用分压式接法，电流表采用外接法，电路图如图甲所示:
[5]根据电路图连接实物，实物连接图如图乙所示
2
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（4）[6]电流表最小分度为0.02A，则电流表读数为0.48 A
[7]小灯泡此时电阻为
3．
；
。
【详解】(1)[1]所给器材中没有电压表，可把电流表A1与定值电阻R 串联改装成一个新的
电压表，其量程为
小灯泡的额定电压为3V，比较合适，画的电路图如下所示：
(2)[2]电流表A1的示数I1＝150mA，可以求得灯泡两端电压为
恰为额定电压，故灯泡额定功率的表达式为
3
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P＝
。
4． C E a 偏小 4.8
【详解】(1)[1][2]．小灯泡的额定电流不超过0.6A，可知电流表选择C 即可；小灯泡的额
定电压为2.4V，则电压表选择E 即可；
(2)[3]．闭合开关前，应将滑动触头置于输出电压最小的a 端，以保护电流表；
(3)[4]．根据欧姆定律，电阻测量值为
若考虑电压表内阻影响，待测电阻的真实值为
比较可知
R 测＜R 真
所以测出的灯泡电阻值比真实值偏小；
[5]．根据I-U 图象读出U=2.4V 时，对应的电流为：I=0.5A，所以在额定电压下灯泡的电阻
为
5． D c 左 增大 随着电压升高，灯丝电阻的温度升高，电阻增大
0.72（0.68～0.76 均可）
【详解】(1)[1]由图可知，本实验应从零开始测量，故滑动变阻器应采用分压接法；由于灯
泡内阻较小，因此应采用电流表外接法，故选择D 电路；
(2)[2]由图可知，电压表左侧分别接了两条导线，由于本实验应采用电流表外接法，故应将
导线c 去掉；
(3)[3]由图可知，测量部分与滑动变阻器左侧并联，为了让电压从零开始调节，滑片开始时
应置于最左端；
(4)[4]I-U 图象中图象的斜率表示电阻的倒数，则可知，随着电压的升高电阻增大；原因是
灯丝电阻随温度的升高电阻率增大；
(5)[4]在灯泡伏安特性曲线里作出电源的伏安特性曲线，如图所示，由图可知，小灯泡两端
的电压约为0.72V；
4
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6． 接a 时量程为15mA，接b 时量程为4mA 16 44
【详解】[1]毫安表改装成电流表时，并联的电阻越小，改装成的电流表量程越大，若毫安
表可改装成量程为
和
的电流表，则接a 时量程为15mA，接b 时量程为4mA。
[2][3]根据串并联规律有
解得
，
7．
30.0 或30 小于 串联 470.0 或470
【详解】(1)[1]豪安表A 的量程3mA，则电路中的最大电流为3mA，电路的最小电阻为
故滑动变阻器应选用
；
(2)[2]实验中用半偏法测电表的内阻，所以R 的阻值即为电表的测量值，则表A 的内阻测量
值
[3]由于闭合S2，电阻箱R 并入电路，电路的总电阻变小，干路电流变大，而流过毫安表的
5
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电流为满偏的一半，所以流过电阻箱R 的电流大于满偏的一半，根据并联电路的特点，可
知电阻箱R 的阻值小于毫安表的内阻，即测量值小于表A 内阻的真实值；
(3)[4] [5]应把毫安表与电阻箱串联，改装成电压表，量程为1.5V，则有
则将电阻箱R 的阻值调到
8． E2 R2 1900.0 或1900 偏小 2100.0 或2100 2059.6
【详解】（1）①[1][2]本实验误差来自于闭合S2电阻箱R′并入电路后，干路电流会发生变
化，为使干路电流变化较小，应使干路中滑动变阻器进入电路的阻值尽量大，为使电流表
能够满偏，相应的电源电动势应较大。故电源选择电动势约为9V 的电源E2，毫安表G 的
满偏电流为500μA，则干路中滑动变阻器进入电路的最小阻值约大于
，
故滑动变阻器应选用最大阻值为20kΩ 的R2。
[3]
②
由实验操作步骤可知通过微安表的电流等于通过电阻箱的电流，可知两部分电阻相等，
即微安表G 内阻的测量值Rg=1900.0Ω；
[4]因于闭合S2电阻箱R′并入电路后，电路的总电阻变小，干路电流会变大，即干路电流大
于Ig，而流过微安表G 的电流为
Ig，则流过电阻箱R′的电流大于
Ig，即流过电阻箱R′的
电流实际上大于流过微安表G 的电流，根据并联电路的特点，可知微安表G 内阻真实值大
于电阻箱R′的阻值，可知测量值偏小。
（2）[5]若按照（1）中测算的Rg，将上述微安表G 改装成量程为2V 的电压表需要串联的
电阻R0为
的电阻；
（3）[6]当微安表G 的示数为495μA 时
若是调整为准确，则需将微安表读数变为500μA，则
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即将改装后的电压表内阻减小40.4Ω，即将R0的阻值变为2100-40.4=2059.6Ω
9． C E
调节电阻箱和滑动变阻器，当两
电压表示数都达到3.8V，读出电阻箱的阻值R 即为小灯泡正常发光时的电阻，R2=R
【详解】（1）（2）[1][2][3]本实验采用的是等效替代法，电路图如图所示。
由于小灯泡的电阻
故选电阻箱R2，即为C；为方便调节，选择与灯泡阻值相近的滑动变阻器R4，即为E。
（3）[4]电阻箱与灯泡串联电流相等，故分压相等时，阻值相等，故方法为：调节电阻箱
和滑动变阻器，当两电压表示数都达到3.8V，读出电阻箱的阻值即为小灯泡正常发光时的
电阻，R2=R（其他方法合理也正确）。
10． ③ ⑥ (k-1)R1
【详解】（1）[1] G1与定值电阻并联，电流与电阻成反比；如果定值电阻选择10Ω，则电
流表G1满偏时定则电阻的电流为150mA，故G2超过量程，故定值电阻选择阻值300Ω 的
R1，即选择③；
[2]采用分压式接法，故滑动变阻器选择较小的电阻
，即选择⑥；
（2）[3]由电路图根据串并联规律应有
解得
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根据函数斜率的概念应有
解得
r1=(k-1)R1
11．
0
0
【详解】（1）[1]根据电路图将实物电路连接时，要注意电源即电表的正负极，不能接反。
（2）[2][3]当灵敏电流计示数为0 时，滑动变阻器左右两部分电流相等，即左右两部分分
压比等于电压表与电阻箱的分压比：
，根据电阻定律可知
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故
（3）[4][5]因刻度尺的刻度并不准确，故L1、L2不能用，开始时有
互换位置后并重新通过调电阻箱，使电流计的示数为0，有
故
12．
【详解】（1）[1]闭合开关之前，为使保护电表，应使流过电表的电流从最小开始，所以
滑动变阻器
的滑头应移到
端；
（2）[2]由闭合电路的欧姆定律得
带入数据解得
所以电路图中的电阻箱
应选
；
（3）[3]根据等效替代法的原理可知，电流表
内电阻
。
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