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微专题78 电学实验综合
1．熟练掌握闭合电路欧姆定律和串、并联电路特点是分析电学实验的关键。2.基本实验原
理是创新实验的基础，真正领会实验基本原理是处理创新实验的关键。3.电学仪器选择原则
为：安全、精确、易调节。
1. (2023·安徽省十校联考)实验小组用图甲所示的电路来测量阻值约为18 Ω 的电阻Rx的阻值，
图中R0为标准电阻，阻值为R0＝4 Ω；V1、V2为理想电压表，S 为开关，R 为滑动变阻器，
E 为电源，采用如下步骤完成实验。回答下列问题：
(1)按照图甲所示的实验原理电路图将实物图补充完整。
(2)实验开始之前，将滑动变阻器的滑片置于________(填“最左端”“最右端”或“中间”)
位置。闭合开关S，改变滑片的位置，记下两电压表的示数分别为U1、U2，则待测电阻的表
达式为Rx＝________(用U1、U2、R0表示)。
(3)为了减小偶然误差，改变滑片的位置，多测几组U1、U2的值，作出的U1－U2图像如图乙
所示，图像的斜率为k＝______(用R0、Rx表示)，可得Rx＝________Ω。
答案 (1)见解析图 (2)最右端 R0 (3) 20
解析 (1)根据题意，由题图甲电路图补充完整的实物图如图所示。
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(2)为了电路安全，防止电流过大，闭合开关前，将滑片置于最右端位置。
由串联电路电流相等结合欧姆定律可得＝
整理可得待测电阻Rx＝R0
(3)根据上述分析可知＝
整理可得U1＝U2
则U1－U2图像的斜率k＝
根据题意，由题图乙可得k＝
又R0＝4 Ω
联立解得Rx＝20 Ω。
2．(2023·辽宁锦州市凌河区模拟)某同学设计了一个测量未知电阻的实验，实验器材如下：
A．电源(电动势约为12 V，内阻不计)
B．待测电阻Rx
C．电流表A1(量程为0.6 A，内阻约为10 Ω)
D．电流表A2(量程为3 A，内阻约为2 Ω)
E．电阻箱R(阻值范围0～999.9 Ω)
F．保护电阻R0＝10 Ω
G．开关、导线若干
设计电路，并按照如下操作步骤进行测量。
(1)按照如图甲所示的电路图组装实验仪器，进行实验。将电流表________(填写器材前字母)
安装在②位置，另一个电流表则安装在①位置。
(2)将R 调整为适当阻值，闭合开关S，记录两个电流表的读数分别为I1、I2及R 的阻值。
(3)调节电阻箱，改变R 的阻值，测量并记录多组数据。
(4)利用图像处理实验数据，得到如图乙所示的图线。
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(5)由图像可知，该一次函数图像斜率为k、纵轴截距为b，则待测电阻的阻值为________，
电流表①的内阻为________(以上两空用题中所给符号表示)，待测电阻测量值________(填
“大于”“小于”或“等于”)真实值。
答案 (1)D (5) 等于
解析 (1)①表在支路上，而②表在干路上，可知将C(A1)装在①位置，D(A2)装在②位置；
(5)根据串、并联电路的关系和欧姆定律，可知I1(Rg1＋R)＝(I2－I1)Rx
可得＝R＋
由直线斜率，可知＝k，可得待测电阻为Rx＝
由直线的纵轴截距，可知＝b，电流表①内阻为Rg1＝
各支路电流都可准确测出，因此电阻测量值等于真实值。
3．一同学想要测定从故障风扇中取下的一个电阻的阻值Rx，实验室提供以下器材：
A．多用电表
B．电流表A1：量程为3.0 A，内阻约为0.05 Ω
C．电流表A2：量程为0.6 A，内阻为0.2 Ω
D．滑动变阻器R1：阻值范围为0～10 Ω
E．滑动变阻器R2：阻值范围为0～200 Ω
F．定值电阻R0＝15 Ω
G．电源E：电动势E 约为9 V，内阻很小
H．开关S，导线若干
(1)该同学先用多用电表粗测阻值，将多用电表功能选择开关旋至欧姆挡“×1”倍率时，指
针位置如图甲所示，则多用电表的读数是______ Ω；
(2)为了更精确测量该电阻阻值，该同学设计了如下两种测量电路图，你认为合理的测量电
路图是______(选填“乙”或“丙”)；
(3)测量电路中滑动变阻器R 应选择______(选填“R1”或“R2”)；
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(4)由实验测得的数据作出I1－I2图像如图丁所示，求得图像的斜率k＝3.3，则该电阻阻值为
______ Ω(计算结果保留到小数点后一位)。
答案 (1)7 (2)丙 (3)R1 (4)6.6
解析 (1)选择开关旋至欧姆挡“×1”倍率时，由题图甲可知，多用电表的读数是7×1 Ω＝
7 Ω。
(2)干路电流大于支路电流，应选择题图丙所示电路图。
(3)滑动变阻器采用分压式接法，为方便调节，测量电路中滑动变阻器R 应选择R1。
(4)在题图丙所示电路图中，由并联电路特点与欧姆定律，得I2(R0＋r2)＝(I1－I2)Rx
整理得I1＝I2，I1－I2图像的斜率k＝，代入数据解得Rx≈6.6 Ω。
4．(2024·河南省统考)某实验小组要测量一节电池的电动势和内阻。
(1)先用多用电表的2.5 V 直流电压挡粗测该电池的电动势，将多用电表的红表笔与电池的
________(填“正”或“负”)极相连，黑表笔与电池的另一极相连，多用电表的示数如图甲
所示，则粗测的电池电动势为________ V；实验小组想利用多用电表的欧姆挡粗略测量电池
的内阻，你认为________(填“可行”或“不可行”)。
(2)要精确测量电池的电动势和内阻，小组成员设计了如图乙所示的电路，R0为定值电阻，R
为滑动变阻器，两个直流电压表V1、V2均可视为理想电表。
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①请根据图乙所示电路图，在图丙中用笔画线代替导线完成实物图连接。
②实验中移动滑动变阻器的滑片，分别读出电压表V1和V2的多组数据U1、U2。利用测出的
数据描绘出U1－U2图像如图丁所示，图中直线的斜率为k，截距为a，可得电池的电动势E
＝________，内阻r＝________。(用k、a、R0表示)
答案 (1)正 1.30 不可行 (2)①见解析图 ②
解析 (1)用多用电表粗测电池的电动势，根据多用电表的使用要求，电流从红表笔流入，
从黑表笔流出，故将多用电表的红表笔与电池的正极相连；用多用电表的2.5 V 直流电压挡
粗测该电池的电动势，故测量时该表盘的分度值为0.05 V，示数为1.30 V；
由于多用电表的欧姆挡本身已经有电源，用多用电表的欧姆挡测电阻时，被测电阻应与其他
电源断开，所以不能测量电池的内阻。
(2)①依据题图乙所示电路图，将实物进行连线，如图所示
②由闭合电路欧姆定律得E＝U1＋Ir，干路电流I＝，联立解得U1＝＋U2
结合题图丁可知，当U2＝0 时，U1＝＝a，＝k，联立解得E＝，r＝。
5．(2024·海南省检测)为了测量某电池组(由2 节干电池组成)的电动势和内阻，实验室提供
的器材有：
A．电池组
B．定值电阻R1＝50.0 Ω
C．定值电阻R0＝3.0 Ω
D．滑动变阻器R(最大阻值为30 Ω，允许通过最大电流为1 A)
E．电流表A1(量程为30 mA、内阻r1为50.0 Ω)
F．电流表A2(量程为500 mA、内阻r2约为0.5 Ω)
G．开关S、导线若干
小天同学根据以上器材设计并连接了如图甲所示的实物图。
(1)请根据连接的实物图甲在图乙的虚线框内完成电路图(并标明对应器材的符号)。
(2)闭合开关S 后，发现两个电流表都没有示数，其原因是图中①、②导线其中的一条外面
绝缘皮正常而内部的芯线断了。于是在开关S 闭合的情况下尝试用多用表排除故障：将多用
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表选择开关置于直流2.5 V 电压挡，分别测量导线①和②两端电压，结果发现，导线①两端
电压为零，导线②两端电压不为零，据此判断，内芯线断了的导线是________(选填“①”
或“②”)。
(3)更换正常导线后，小天同学闭合开关S，实验中调节滑动变阻器的滑片，分别读出电流表
A1、A2的示数I1和I2，一共记录下六组数据如下表所示，他以(I1＋I2)为横坐标、I1为纵坐标
作图，利用图像法处理这些数据，作出的图像如图丙所示，则该电池组的电动势为E＝
________ V，内阻为r＝_______Ω。(结果均保留2 位有效数字)
实验次数
①
②
③
④
⑤
⑥
I1/mA
26.32
25.00
21.09
17.25
13.46
10.30
I2/mA
65.78
100.09
201.66
301.39
400.16
483.00
(I1＋I2)/mA
92.10
125.09
222.75
318.64
413.62
493.30
(4)任何实验总会有误差，包括读数的偶然误差和忽略电表内阻产生的系统误差，你认为小
天同学处理数据的方法是否存在系统误差？______(选填“是”或“否”)。
答案 (1)见解析图 (2)② (3)3.0 1.0 (4)否
解析 (1)根据实物图，画出电路图如图所示
(2)正常的导线电阻为零，导线两端不会有电压，断掉的导线两端才会有电压，所以一定是
导线②的内芯线断了。
(3)据闭合电路欧姆定律知E＝(I1＋I2)(R0＋r)＋I1(r1＋R1)，即I1＝－·(I1＋I2)
图像与纵坐标交点的截距b＝30 mA＝0.03 A，则＝b，斜率的物理意义表示k＝－
代入数据解得E＝3.0 V，r≈1.0 Ω
(4)本实验定值电阻R1和电流表A1串联起来相当于电压表，这只等效电压表内电阻是已知的，
在利用闭合电路欧姆定律计算过程中，已经考虑了等效电压表的分流作用，因此不存在系统
误差。
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6．(2023·吉林省长春外国语学校月考)一个移动电源的电动势约为5 V，某实验小组用伏安
法测量该移动电源的电动势和内阻的准确值，实验室提供的器材如下：
电流表A1(量程0～2.0 mA，内阻约为500 Ω)
电流表A2(量程0～1.5 A，内阻为1.0 Ω)
电阻箱R1(阻值0～9 999.9 Ω)
滑动变阻器R2(阻值0～50 Ω)
导线和开关
(1)由于实验室没有提供电压表，需要将电流表A1改装为量程为0～6 V 的电压表，为此先测
量电流表A1的内阻，电路图如图(a)所示，实验步骤如下：
将电阻箱R1的电阻调到零，闭合开关S，调节滑动变阻器R2，使电流表A1的示数达到满偏
电流I0；保持R2阻值不变，调节电阻箱R1，使电流表A1的示数为，此时电阻箱接入电路的
阻值为R0，则可得rA1＝______；
(2)利用电流表A2和改装好并重新标度电压示数的电压表采用图(b)所示的电路测量移动电源
的电动势与内阻。若根据测出的多组数据，绘制得到的U－I 图线如图(c)所示，则其电动势
E＝______V，内阻r＝______Ω。(结果均保留2 位有效数字)
答案 (1)R0 (2)6.0 2.0
解析 (1)将电阻箱R1的电阻调到零，闭合开关S，调节滑动变阻器R2，使电流表A1的示数
达到满偏电流I0；保持R2阻值不变，可认为电阻箱和电流表两端电压之和不变，调节电阻
箱R1，使电流表A1的示数为，可知电阻箱的阻值等于电流表的内阻，则此时电阻箱接入电
路的阻值为R0，则可得rA1＝R0；
(2)由图像可知，电动势E＝6.0 V，内阻r＝－rA2＝ Ω－1.0 Ω＝2.0 Ω。
7．(2023·江苏徐州市模拟)某小组用图甲电路先测量电阻Rx，再测量电池电动势E 和内阻
r，器材如下：
A．待测金属丝Rx(电阻约几欧姆)和待测电池(E 约3 V)
B．电流表A(量程0.6 A，内阻约0.2 Ω)
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C．电压表V(量程3 V，内阻约3.0 kΩ)
D．滑动变阻器R1(0～50 Ω)
E．滑动变阻器R2(0～100 Ω)
F．开关S、导线若干
(1)用图甲电路进行实验。将R1、R2滑片均移至左端，闭合开关S，接下来正确的操作顺序
是______。
①将R1的滑片移至右端
②保持R2的滑片不动，R1的滑片逐渐右移，读出多组电压表U 和电流表I 的示数
③保持R1的滑片不动，R2的滑片逐渐右移，读出多组电压表U 和电流表I 的示数
(2)该组同学在测量电阻Rx阻值的过程中，电压表示数U 和相应电流表示数I 记录于下表。
描点作出的U－I 图线如图乙所示。
U/V
1.00
1.40
1.81
2.20
2.39
2.80
I/A
0.20
0.28
0.36
0.44
0.48
0.56
由图线可知，电阻Rx的阻值为______Ω(结果保留两位有效数字)。
(3)该组同学在测量电池电动势E 和内阻r 的过程中，根据多组电压表示数U 和相应电流表
示数I，作出U－I 图线如图丙所示，测得图线在U 轴上的截距为b，斜率的绝对值为k，则
测得电池的电动势E 为______，内阻r 为______。(用R1、k、b 表示)
(4)由于电表内阻影响，电动势的测量值小于真实值，原因是______。
答案 (1)②①③ (2)5.0 (3) (4)电压表分流
解析 (1)将R1、R2滑片均移至左端，R1、R2接入的电阻均为0，为了测量Rx的阻值，先要
保持R2的滑片不动，即R2接入的电阻保持为0，R1的滑片逐渐右移，读出多组电压表U 和
电流表I 的示数，此时Rx＝，随后，将R1的滑片移至右端，保持R1的滑片不动，即保持R1
接入电阻不变，R2的滑片逐渐右移，读出多组电压表U 和电流表I 的示数，其中电压表示数
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U 即为电池的路端电压，可知接下来正确的操作顺序是②①③。
(2)根据欧姆定律Rx＝，结合题图乙解得Rx＝ Ω≈5.0 Ω。
(3)根据上述实验操作有U＝E－(I＋)r，变形得U＝－·I，结合题图丙有＝b，＝k
解得E＝，r＝
(4)由于电压表的分流影响，导致数据处理时的干路电流小于实际通过电池的电流，若将电
压表与电池等效为一个新电源，则电动势的测量值为等效电源的电动势，则有E 测＝<E 真。
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