2025届高三物理二轮复习实验专题复习学练案（六）

2024-2025学年度高三实验专题复习学练案（六） （伏安法测电阻相关） 一、要点回顾 1、电流表的内接法与外接法 电流表内接法——电流测量值等于真实值，电压测量值大于真实测，导致电阻测量值大于真实值，适合测量大电阻的阻值。 电流表外接法——电流测量值大于真实值，电压测量值等于真实测，导致电阻测量值小于真实值，适合测量小电阻的阻值。 电流表的内接法和外接法，是相对于测量对象而言的。 2、滑动变阻器的分压式接法和限流式接法 滑动变阻器的限流式接法——滑动变阻器与待测电阻串联，能够改变被测电阻两端的电压，但是不能使其电压为零，故电压调节变化范围较小。一般而言，采用限流式接法的时候，采用的滑动变阻器的总电阻要略大于待测电阻，但不能大得太多。 滑动变阻器的分压式接法——滑动变阻器部分与待测电阻并联，电压调节范围大，可以从0到最大。一般而言，采用分压式接法的时候，采用的滑动变阻器的总电阻要小于待测电阻。 二、相关实验 1、测量金属丝的电阻率 主要实验器材：被测金属丝，直流电源，电流表，电压表，滑动变阻器，开关，导线若干，螺旋测微器，刻度尺等； 主要考点：仪器选择、电路选择、读数、数据处理、误差分析、图像选择等； 创新考点：利用传感器获取数据的实验方案。 2、用多用表测量电学中的物理学量 主要实验器材：方木板、白纸、弹簧测力计（两个）、橡皮条、细绳套（两个）、三角板、刻度尺、图钉（几个）、铅笔等； 主要考点：基本操作、弹簧测力计读数、作图、误差分析； 创新考点：其他实验方案。 3、测量电源的电动势和内阻 主要实验器材：多用表、测量元件； 主要考点：仪器使用规范、读数、查找错因等； 三、经典例题 （一）测量金属丝的电阻率 例1、在“测量金属丝电阻率”的实验中。 （1）如图所示，用螺旋测微器测量金属丝直径，则金属丝直径__________mm； （2）待测金属丝电阻较小，为使电阻的测量结果尽量准确，且金属丝两端的电压从零开始变化。以下实验电路符合要求的是__________； A. B. C. D. （3）实验中改变滑动变阻器滑片的位置，读取多组电压、电流值，描绘出的图线如图所示。若图线的斜率为k，金属丝的长度为l，直径为D，则金属丝电阻率的表达式为__________；（用k、l、D表示） （4）某同学认为，在不改变电路结构的基础上，可以另外设计一种实验方案，通过改变金属丝长度，并利用某一电表测得的数据，作出相应的图像，进而通过图线的斜率求得金属丝的电阻率。请简要说明实验方案，并用斜率表示金属丝的电阻率_________（需要的其他物理量可自选符号表示）。 答案：（1）0.298或0.297或0.299 （2）A （3） （4）见解析 解析：（1）螺旋测微器的精确值为，由图可金属丝直径为 （2） 待测金属丝电阻较小，可知电压表的分流很小，电流表应采用外接法；为使金属丝两端的电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法。 故选A。 （3）根据欧姆定律可得 根据电阻定律可得 联立可得金属丝电阻率的表达式为 （4）实验中改变金属丝长度，通过改变滑动变阻器滑片的位置，使得每次电流表的示数均为，测量出金属丝长度，以及对应的电压表示数，根据欧姆定律可得 又 联立可得 作出图像，可知斜率为 解得金属丝电阻率为 （二）用多用表测量电学中的物理学量 例2、用图1所示的多用表测量一合金丝的电阻。待测合金丝阻值约为十几欧，测量步骤如下： ①使用前先调节指针定位螺丝，使多用电表指针对准“直流电流、电压”的0刻线。 ②将选择开关转到电阻挡的__________（选填“×1”“×10”或“×100”）的位置。 ③将红、黑表笔插入“＋”、“－”插孔，并将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使电表指针对准“电阻”的__________（选填“0刻线”或“∞刻线”）。 ④将两表笔分别与待测电阻相接，读取数据，示数如图2所示，则合金丝的阻值为__________。 答案： ①. ×1 ②. 0刻线 ③. 15 解析：②待测电阻只有十几欧姆，则将选择开关转到电阻挡的“×1”的位置。 ③将红、黑表笔插入“＋”、“－”插孔，并将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使电表指针对准“电阻”的 “0刻线”。 ④合金丝的阻值为15Ω。 （三）测量电源的电动势和内阻 例3、测量一节旧干电池的电动势和内阻。 图1 图2 （1） 电路图如图1所示，除干电池、电压表（量程）、开关和导线外，可供使用的实验器材还有： A.电流表（量程） B.电流表（量程） C.滑动变阻器（阻值范围） D.滑动变阻器（阻值范围） 实验中电流表应选用  ，滑动变阻器应选用  。（选填选项前的字母） （2） 某同学记录了7组数据，对应点已标在图2中的坐标纸上，其中是电压表的读数，是电流表的读数。请绘制出图像，由图像可知干电池的电动势  ，内阻   。（结果均保留两位小数） （3） 该同学用图1所示电路和（1）中选定的器材继续研究水果电池。实验过程中他发现，无论怎样调节滑动变阻器的滑片，电流表和电压表的指针几乎都不发生偏转。他断开开关，用多用电表电压挡直接测量水果电池两端的电压，示数为；用多用电表进一步检查电路，电路没有故障。请你分析实验中电流表和电压表指针几乎不偏转的原因。 答案： （1）A C （2）1.45（1.44~1.46） 0.70（0.68~0.72） （3）见解析 解析：（1）由于干电池的电压较小，为了方便调节，滑动变阻器的阻值应较小，故选。电流表示数不会较大，量程 即可。 （2） 图像如答案图所示，根据，由图像可得， 。 （3）根据闭合电路欧姆定律可知，电路电流，路端电压。若水果电池的内阻 很大，且远大于电阻，则会使电路电流 很小，路端电压 很小，那么电流表和电压表的指针几乎不偏转。 四、巩固训练 1、某同学通过实验测定阻值约为 的电阻，用内阻约为 的电压表，内阻约为 的电流表进行测量。他设计了图甲和图乙两种电路，下列说法正确的是（ ） 甲 乙 A. 实验中应采用图甲电路，此电路测得的偏大 B. 实验中应采用图乙电路，此电路测得的偏大 C. 实验中应采用图甲电路，误差主要是由电压表分流引起的 D. 实验中应采用图乙电路，误差主要是由电流表分压引起的 答案：C 解析：因为，所以选择电流表外接法，即题图甲电路，、错误。，电压表有分流，测量值偏大，测量值偏小，选。 2、某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合。为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是（ ） A. 一个电流表、一个电压表和一个滑动变阻器 B. 一个电压表和多个定值电阻 C. 一个电流表和一个电阻箱 D. 两个电流表和一个滑动变阻器 答案：D 解析：根据，要测出 和，就要同时测出 和，、、三个选项都能满足要求；选项只能测出电流，不能测出电压，所以选。 3、某同学用内阻 、满偏电流的毫安表及相关元件制作了一个简易欧姆表，电阻刻度值尚未标定，电路如图甲所示。该同学将两表笔短接，调节滑动变阻器使毫安表指针满偏，再将阻值为 的电阻接在两表笔之间，此时毫安表指针位置如图乙所示。下列说法正确的是（ ） 甲 乙 A. 该电源电动势为 B. 该电源电动势为 C. 刻度处标注 D. 刻度处标注 答案：C 解析：设 为欧姆表内阻，由闭合电路欧姆定律可知，，，，联立解得， ，、错误。当 时， ，故刻度 处应标注 ，正确。当 时， ，刻度 处应标注 ，错误。 4、物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。 （1）如图甲所示，用螺旋测微器测得金属丝的直径D=______mm；如图乙所示，用20分度游标卡尺测得金属丝的长度L=______ mm。 （2）某同学用多用表欧姆“×10”挡粗测金属丝的电阻，发现指针偏转角度过大，需要进行调整。下列实验步骤正确的操作顺序为__________（填各实验步骤前的字母）。 A．将选择开关置于“×1”位置 B．将选择开关置于“OFF”位置 C．将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开 D．将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向欧姆零点 （3）某同学利用图丙所示电路，通过测绘小灯泡的I-U图像来研究小灯泡的电阻随电压变化的规律。在一次实验中，闭合开关后发现电流表有示数，电压表示数为零。关于电路的故障，下列说法正确的是______。 A．可能是小灯泡发生断路 B．可能是小灯泡发生短路 C．可能是变阻器的滑片处断路 答案：. 2.150或2.149或2.151 ②. 12.30 ③. ADCB ④. B 解析：（1） 螺旋测微器的精确值为，由图甲可知金属丝的直径为 20分度游标卡尺的精确值为，由图乙可知金属丝的长度为 （2） 某同学用多用表欧姆“×10”挡粗测金属丝的电阻，发现指针偏转角度过大，可知金属丝的电阻阻值较小，应将选择开关置于“×1”位置，接着将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向欧姆零点，然后将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开，最后将选择开关置于“OFF”位置。故实验步骤正确的操作顺序为ADCB。 （3） 在一次实验中，闭合开关后发现电流表有示数，电压表示数为零。 A．如果是小灯泡发生断路，则电流表示数为零，故A错误； B．可能是小灯泡发生短路，则电流表有示数，电压表示数为零，故B正确； C．可能是变阻器的滑片处断路，则电流表示数为零，故C错误。 故选B。 5、某实验小组用电阻箱和电压表按图1所示电路测定一个水果电池的电动势和内阻。闭合开关S 后调节电阻箱，记录电阻箱阻值R 和电压表示数 U，并计算对应的电流值I。 （1）在图2所示的坐标纸上已经描好了6组数据点，请作出U-I 图像。（ ） （2）根据作出的 U-I 图像得出该电 池电动势E= ________ V， 内阻 r = _______ Ω。（结果保留两位有效数字） （3）若只考虑电压表内阻的影响，图1中，通过电源的电流为I1，通过电阻箱的电流为I2，图3中实 线表示 U与I1的关系，虚线表示 U 与I2 的关系，则图3中所示图像可能正确的是 _________。 A. B. C. D. （4）除了电动势和内阻，电池的另一个重要参数是容量。电池的容量就是电池放电时能输出的总电荷量。如图4所示，甲、乙两节锂电池所标参数真实可靠，对这两节充满电的电池进行比较，填写表格。（选填“大于”“等于”或“小于”） 电池的容量 电池储存的能量 甲______乙 甲 ________ 乙 答案：（1） （2） ①. 0.77 ②. （3）A （4） ①. 小于 ②. 小于 解析： （1）描点画图，让更多的点在直线上，偏离太多的点舍去，如图 （2）图像中纵轴截距表示电源电动势，斜率的绝对值表示电源的阻，所以有 （3） 根据 且 有 根据 可知，短路电流不变。 故选A。 （4） 对于甲，为能量单位，即 电量为 对于乙，为电量的单位，即 能量为 所以电池的容量有甲小于乙，电池储存的能量甲小于乙。 6、物理课外研究小组欲通过实验研究某一直流电源的带载特性，除所用电源，开关、导线外，实验室还备有器材：电压表（量程3V）、电流表（量程3A）、定值电器、滑动变阻器。 （1）测量电源的电动势和内阻。按如图1所示的电路连接器材，并移动滑动变阻器滑片位置，读出对应的电压表和电流表示数，在图2中标记相应的点并拟合出U-I图线，可得电源电动势E=________V，内阻r=________Ω（结果均保留2位有效数字）。 （2）不考虑偶然误差，由上述（1）方法测得的内阻r________（填“大于”、“等于”、“小于”）真实值，引起此误差的原因是________。 （3）测试电源的带载特性。用R表示变阻器接入电路的阻值，I表示电流表的示数。为便于对比研究，采集两种情况下的数据并作出相应的①、②图线： ①表示图1中变阻器的功率变化规律； ②表示图3中变阻器的功率变化规律。 在滑动变阻器的滑片移动过程中，不考虑电表的影响，下列选项正确的是________。 A. B. C. D. 答案：（1） ①. 3.0 ②. 1.3 （2） ①. 小于 ②. 电压表的分流 （3）AC 解析：（1）根据闭合电路欧姆定律 电源U-I图像与纵轴交点坐标值是电动势，图像斜率绝对值是电源内阻。由图像可知，电动势测量值 E=3.0V 电源内阻 （2） 考虑到电表内阻 整理得 因为斜率代表内阻，所以内阻测量值偏小，引起此误差的原因是电压表的分流。 （3） 图1中，滑动变阻器的功率为 由数学知识可知，当时，功率最大，又有 可知此时 功率最大，最大功率为 图3中，把和电源看成等效电源，则电源的等效电动势为 等效内阻为 则滑动变阻器功率为 由数学知识可知，当 功率最大，此时 最大功率为 综上所述，图1中和图3中滑动变阻器功率最大时，电流相等，图1中滑动变阻器的电阻较大，且图1中的最大功率较大。 故选AC。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年度高三实验专题复习学练案（六） （伏安法测电阻相关） 一、要点回顾 1、电流表的内接法与外接法 电流表内接法——电流测量值等于真实值，电压测量值大于真实测，导致电阻测量值大于真实值，适合测量大电阻的阻值。 电流表外接法——电流测量值大于真实值，电压测量值等于真实测，导致电阻测量值小于真实值，适合测量小电阻的阻值。 电流表的内接法和外接法，是相对于测量对象而言的。 2、滑动变阻器的分压式接法和限流式接法 滑动变阻器的限流式接法——滑动变阻器与待测电阻串联，能够改变被测电阻两端的电压，但是不能使其电压为零，故电压调节变化范围较小。一般而言，采用限流式接法的时候，采用的滑动变阻器的总电阻要略大于待测电阻，但不能大得太多。 滑动变阻器的分压式接法——滑动变阻器部分与待测电阻并联，电压调节范围大，可以从0到最大。一般而言，采用分压式接法的时候，采用的滑动变阻器的总电阻要小于待测电阻。 二、相关实验 1、测量金属丝的电阻率 主要实验器材：被测金属丝，直流电源，电流表，电压表，滑动变阻器，开关，导线若干，螺旋测微器，刻度尺等； 主要考点：仪器选择、电路选择、读数、数据处理、误差分析、图像选择等； 创新考点：利用传感器获取数据的实验方案。 2、用多用表测量电学中的物理学量 主要实验器材：方木板、白纸、弹簧测力计（两个）、橡皮条、细绳套（两个）、三角板、刻度尺、图钉（几个）、铅笔等； 主要考点：基本操作、弹簧测力计读数、作图、误差分析； 创新考点：其他实验方案。 3、测量电源的电动势和内阻 主要实验器材：多用表、测量元件； 主要考点：仪器使用规范、读数、查找错因等； 三、经典例题 （一）测量金属丝的电阻率 例1、在“测量金属丝电阻率”的实验中。 （1）如图所示，用螺旋测微器测量金属丝直径，则金属丝直径__________mm； （2）待测金属丝电阻较小，为使电阻的测量结果尽量准确，且金属丝两端的电压从零开始变化。以下实验电路符合要求的是__________； A. B. C. D. （3）实验中改变滑动变阻器滑片的位置，读取多组电压、电流值，描绘出的图线如图所示。若图线的斜率为k，金属丝的长度为l，直径为D，则金属丝电阻率的表达式为__________；（用k、l、D表示） （4）某同学认为，在不改变电路结构的基础上，可以另外设计一种实验方案，通过改变金属丝长度，并利用某一电表测得的数据，作出相应的图像，进而通过图线的斜率求得金属丝的电阻率。请简要说明实验方案，并用斜率表示金属丝的电阻率_________（需要的其他物理量可自选符号表示）。 （二）用多用表测量电学中的物理学量 例2、用图1所示的多用表测量一合金丝的电阻。待测合金丝阻值约为十几欧，测量步骤如下： ①使用前先调节指针定位螺丝，使多用电表指针对准“直流电流、电压”的0刻线。 ②将选择开关转到电阻挡的__________（选填“×1”“×10”或“×100”）的位置。 ③将红、黑表笔插入“＋”、“－”插孔，并将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使电表指针对准“电阻”的__________（选填“0刻线”或“∞刻线”）。 ④将两表笔分别与待测电阻相接，读取数据，示数如图2所示，则合金丝的阻值为__________。 （三）测量电源的电动势和内阻 例3、测量一节旧干电池的电动势和内阻。 图1 图2 （1） 电路图如图1所示，除干电池、电压表（量程）、开关和导线外，可供使用的实验器材还有： A.电流表（量程） B.电流表（量程） C.滑动变阻器（阻值范围） D.滑动变阻器（阻值范围） 实验中电流表应选用  ，滑动变阻器应选用  。（选填选项前的字母） （2） 某同学记录了7组数据，对应点已标在图2中的坐标纸上，其中是电压表的读数，是电流表的读数。请绘制出图像，由图像可知干电池的电动势  ，内阻   。（结果均保留两位小数） （3） 该同学用图1所示电路和（1）中选定的器材继续研究水果电池。实验过程中他发现，无论怎样调节滑动变阻器的滑片，电流表和电压表的指针几乎都不发生偏转。他断开开关，用多用电表电压挡直接测量水果电池两端的电压，示数为；用多用电表进一步检查电路，电路没有故障。请你分析实验中电流表和电压表指针几乎不偏转的原因。 四、巩固训练 1、某同学通过实验测定阻值约为 的电阻，用内阻约为 的电压表，内阻约为 的电流表进行测量。他设计了图甲和图乙两种电路，下列说法正确的是（ ） 甲 乙 A. 实验中应采用图甲电路，此电路测得的偏大 B. 实验中应采用图乙电路，此电路测得的偏大 C. 实验中应采用图甲电路，误差主要是由电压表分流引起的 D. 实验中应采用图乙电路，误差主要是由电流表分压引起的 2、某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合。为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是（ ） A. 一个电流表、一个电压表和一个滑动变阻器 B. 一个电压表和多个定值电阻 C. 一个电流表和一个电阻箱 D. 两个电流表和一个滑动变阻器 3、某同学用内阻 、满偏电流的毫安表及相关元件制作了一个简易欧姆表，电阻刻度值尚未标定，电路如图甲所示。该同学将两表笔短接，调节滑动变阻器使毫安表指针满偏，再将阻值为 的电阻接在两表笔之间，此时毫安表指针位置如图乙所示。下列说法正确的是（ ） 甲 乙 A. 该电源电动势为 B. 该电源电动势为 C. 刻度处标注 D. 刻度处标注 4、物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。 （1）如图甲所示，用螺旋测微器测得金属丝的直径D=______mm；如图乙所示，用20分度游标卡尺测得金属丝的长度L=______ mm。 （2）某同学用多用表欧姆“×10”挡粗测金属丝的电阻，发现指针偏转角度过大，需要进行调整。下列实验步骤正确的操作顺序为__________（填各实验步骤前的字母）。 A．将选择开关置于“×1”位置 B．将选择开关置于“OFF”位置 C．将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开 D．将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向欧姆零点 （3）某同学利用图丙所示电路，通过测绘小灯泡的I-U图像来研究小灯泡的电阻随电压变化的规律。在一次实验中，闭合开关后发现电流表有示数，电压表示数为零。关于电路的故障，下列说法正确的是______。 A．可能是小灯泡发生断路 B．可能是小灯泡发生短路 C．可能是变阻器的滑片处断路 5、某实验小组用电阻箱和电压表按图1所示电路测定一个水果电池的电动势和内阻。闭合开关S 后调节电阻箱，记录电阻箱阻值R 和电压表示数 U，并计算对应的电流值I。 （1）在图2所示的坐标纸上已经描好了6组数据点，请作出U-I 图像。（ ） （2）根据作出的 U-I 图像得出该电 池电动势E= ________ V， 内阻 r = _______ Ω。（结果保留两位有效数字） （3）若只考虑电压表内阻的影响，图1中，通过电源的电流为I1，通过电阻箱的电流为I2，图3中实 线表示 U与I1的关系，虚线表示 U 与I2 的关系，则图3中所示图像可能正确的是 _________。 A. B. C. D. （4）除了电动势和内阻，电池的另一个重要参数是容量。电池的容量就是电池放电时能输出的总电荷量。如图4所示，甲、乙两节锂电池所标参数真实可靠，对这两节充满电的电池进行比较，填写表格。（选填“大于”“等于”或“小于”） 电池的容量 电池储存的能量 甲______乙 甲 ________ 乙 6、物理课外研究小组欲通过实验研究某一直流电源的带载特性，除所用电源，开关、导线外，实验室还备有器材：电压表（量程3V）、电流表（量程3A）、定值电器、滑动变阻器。 （1）测量电源的电动势和内阻。按如图1所示的电路连接器材，并移动滑动变阻器滑片位置，读出对应的电压表和电流表示数，在图2中标记相应的点并拟合出U-I图线，可得电源电动势E=________V，内阻r=________Ω（结果均保留2位有效数字）。 （2）不考虑偶然误差，由上述（1）方法测得的内阻r________（填“大于”、“等于”、“小于”）真实值，引起此误差的原因是________。 （3）测试电源的带载特性。用R表示变阻器接入电路的阻值，I表示电流表的示数。为便于对比研究，采集两种情况下的数据并作出相应的①、②图线： ①表示图1中变阻器的功率变化规律； ②表示图3中变阻器的功率变化规律。 在滑动变阻器的滑片移动过程中，不考虑电表的影响，下列选项正确的是________。 A. B. C. D. 学科网（北京）股份有限公司 $$