实验13 滑动变阻器分压限流接法选择（3大核心考点+3大创新考法）-【实验攻略】2025年高考物理必考实验重难点突破

实验13 滑动变阻器分压限流接法选择 目 录 01 新高考命题热点 02 核心考点综述 1）限流接法 ① 原理 ②电路结构 ③电压电流调节范围 ④优点 2）分压接法 ①原理 ②电路结构 ③电压电流调节范围 ④缺点 3）选择方法 ①实验要求 ②阻值比较 ③电流限制 03 典型真题精练 04 创新实验新考法 1）电阻的选择 2）多变量控制实验 3）数字化实验拓展 05 分层强化训练 1.情境化考查：新高考倾向于将滑动变阻器分压限流接法的选择放置在真实且复杂的实验情境中。比如在探究半导体元件的电学特性实验里，要求学生依据实验目的，如精确测量半导体元件在不同电压下的电流变化情况，判断应采用分压还是限流接法。这考查学生能否从实际问题中提取关键信息，灵活运用知识做出决策。 2.综合能力考查：不再孤立考查分压限流接法，而是与其他电学知识，如电流表的内外接法、电路故障分析等融合。例如给出一个包含滑动变阻器、电流表、电压表以及待测电阻的复杂电路，要求学生在分析电路连接是否正确时，同时考虑滑动变阻器接法的合理性，以及可能因接法错误导致的实验误差和故障，全面考查学生对电学实验知识的综合运用与分析能力。 一、限流接法 1.原理：滑动变阻器串联在电路中，通过改变自身接入电路的电阻大小，来限制和调节电路中的电流，从而改变与之串联的待测电阻两端的电压和通过的电流。 2.电路结构：电源、滑动变阻器、待测电阻、电流表等串联成回路，电压表测量待测电阻两端电压。 3.电压电流调节范围：待测电阻两端电压UR范围为（E为电源电动势，R0为滑动变阻器最大阻值，Rx为待测电阻阻值），电流IR范围为。可见，其电压和电流无法从 0 开始调节，且调节范围相对较小。 4.优点：电路连接简单，消耗的额外功率较小，节能省电，在对电压电流调节范围要求不高时较为适用。 二、分压接法 1.原理：滑动变阻器的一部分电阻与待测电阻并联，另一部分电阻与并联部分串联。通过滑片移动改变并联部分电阻，进而改变待测电阻两端的电压，实现对其电压电流的调节。 2.电路结构：电源先与滑动变阻器的全部电阻构成回路，然后从滑动变阻器滑片处引出导线与待测电阻并联，再与滑动变阻器剩余部分串联，电压表测量待测电阻两端电压，电流表测量通过待测电阻的电流。 3.电压电流调节范围：待测电阻两端电压UR可从 0 调节到电源电动势E，即，电流IR范围为。电压和电流调节范围大，且能从零开始调节。 4.缺点：电路结构相对复杂，由于滑动变阻器始终有电流通过，额外消耗功率较大。 三、选择方法 1.实验要求：若实验要求电压或电流需从 0 开始调节，如 “描绘小灯泡的伏安特性曲线” 实验，必须选用分压接法，因为限流接法无法实现电压电流从零开始变化。 2.阻值比较：当待测电阻阻值Rx远大于滑动变阻器最大阻值R0（一般认为）时，采用分压接法。此时若用限流接法，滑动变阻器对电路电流电压的调节作用不明显。当待测电阻阻值Rx远小于滑动变阻器最大阻值R0（一般认为时，采用限流接法，这样电路调节较为方便且节能。 3.电流限制：若采用限流接法时，电路中的最小电流超过了电流表量程或其他元件允许的最大电流，则需改用分压接法，通过分压来降低电流，保证电路安全。 【例1】（2024·天津·高考真题）某同学研究闭合电路的规律。 (1)根据闭合电路的欧姆定律得出了电源输出功率P与外电路电阻关系图像，如图所示，则P的峰值对应的外电路电阻值R应 电源内阻r（填“大于”、“小于”或“等于”）； (2)测定电源的电动势和内阻，可供选用的器材有： A．电压表：（量程，内阻约为） B．电流表：（量程，内阻约为） C．滑动变阻器：（最大阻值，额定电流） D．滑动变阻器：（最大阻值，额定电流） E．待测电源：（电动势约为，内阻约为） F．开关、导线若干 （i）实验中所用的滑动变阻器应选 （填器材前字母代号）； （ii）实物电路如图所示，单刀双掷开关可分别与1、2端闭合，为使电源内阻的测量结果更接近真实值，应与 端闭合。 【例2】（2024·福建·高考真题）某实验小组探究不同电压下红光和蓝光发光元件的电阻变化规律，并设计一款彩光电路。所用器材有：红光和蓝光发光元件各一个、电流表（量程30mA）、电压表（量程3V）、滑动变阻器（最大阻值20Ω，额定电流1A）、5号电池（电动势1.5V）两节、开关、导线若干。 （1）图（a）为发光元件的电阻测量电路图，按图接好电路； （2）滑动变阻器滑片先置于 （填“a”或“b”）端，再接通开关S，多次改变滑动变阻器滑片的位置，记录对应的电流表示数I和电压表示数U； （3）某次电流表示数为10.0mA时，电压表示数如图（b）所示，示数为 V，此时发光元件的电阻为 Ω（结果保留3位有效数字）； （4）测得红光和蓝光发光元件的伏安特性曲线如图（c）中的Ⅰ和Ⅱ所示。从曲线可知，电流在1.0~18.0mA范围内，两个发光元件的电阻随电压变化的关系均是： ； （5）根据所测伏安特性曲线，实验小组设计一款电路，可使红光和蓝光发光元件同时在10.0mA的电流下工作。在图（d）中补充两条导线完成电路设计。 【变式1】电阻的选择 1．（2025·河北·模拟预测）小明要测量定值电阻的阻值（约为），实验室提供了如下实验器材： A．电压表V（量程为1V，内阻） B．双量程电流表A（量程0.6A，内阻约；量程3A，内阻约） C．滑动变阻器（最大阻值为） D．滑动变阻器（最大阻值为） E．电阻箱（最大阻值为） F．电源（电动势3V，内阻不计） G．开关，导线若干 (1)小明设计的电路图如图甲所示，为了得到更精确的数据和减小实验误差，电流表选用的量程为 ，滑动变阻器选用 （填写器材前的字母代号）。 (2)小明欲将电压表改装成3V量程，应把与电压表串联的电阻箱的阻值调为 。 (3)某次测量时，电流表的示数如图乙所示，此时电流表的示数为 A。 (4)经过多次测量，得到多组电压表的示数与电流表的示数，并作出图像如图丙所示，则 （结果保留3位有效数字）。 【变式2】 多变量控制实验 2．（2025·广东广州·一模）某实验小组利用如图甲所示的电路探究热敏电阻的特性。 （1）闭合开关前，将R的滑片移到最 （填“左”或“右”）端；将开关闭合，单刀双掷开关扳到1，移动滑动变阻器的滑片，读出电压表的读数U；保持滑片的位置不变，将单刀双掷开关扳到2，调节电阻箱，使电压表的示数仍为U，电阻箱的示数如图乙所示，则热敏电阻的阻值为 ； （2）通过查阅资料了解到该规格热敏电阻的阻值随温度的变化规律为，其中t为环境的摄氏温度； （3）现设计了如图丙所示的由热敏电阻控制的报警系统，当电路中的电流达到4mA，报警装置开启；提供的器材有：电源（电动势为30V、内阻可忽略），开关，电阻箱（最大阻值为），热敏电阻，保护电阻；当电阻箱的阻值调为零，环境温度达到80℃时，电路中的电流为6mA，则保护电阻的阻值为 ；若要报警装置在环境温度为50℃时开启，电阻箱的阻值应该设为 ；如果要求报警装置开启的温度降低，则电阻箱的阻值应 。（填“增大”、“不变”或“减小”）。 【变式3】数字化实验拓展 3．（2024·重庆·模拟预测）酒驾是一种严重的违法行为，它对驾驶者自身和他人的安全都构成了极大的威胁。交警使用的酒精检测仪主要元件是酒精传感器。某同学想研究酒精传感器的电阻随酒精浓度的变化规律。他使用的主要器材如下： A．酒精传感器（电阻约几十欧） B．蓄电池（电动势，内阻不计） C．电流表（量程，内阻） D．电流表（量程，内阻约） E．电阻箱（最大阻值） F．滑动变阻器 G．开关及导线若干 (1)该同学想要尽量准确测量酒精传感器的阻值，他设计了如图甲所示的电路图，则图中的应选择 （请填写器材前面的字母）； (2)连接好电路，将酒精传感器放置于不同浓度酒精中测量其电阻的阻值，某次测量时读出、电表示数分别为、，则此次电阻阻值 （用题目所给的字母表示）； (3)该同学通过多次测量获得了酒精传感器的阻值随酒精浓度的变化关系如图乙所示，然后他利用以上器材设计了图丙中所示的酒精浓度测量仪。调节电阻箱的阻值为，按照图乙中的数据，将电流表上“电流”刻度线标为对应的“酒精浓度”，测试仪即可正常使用。则酒精浓度的“0刻度线”应该标到电流表刻度的 mA处； (4)该同学在利用上述自制酒精浓度测量仪进行酒精浓度测试时，电流表指针如图丁所示。若规定酒精气体浓度在之间属于酒驾；酒精气体浓度达到或超过属于醉驾，则该次测试的酒精气体浓度在 （选填“酒驾”或“醉驾”）范围内。 1．（2025·广东广州·二模）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轻质弹簧3（弹簧始终处于弹性限度内）。4是固定在滑块2上的轻质金属滑片（宽度不计），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（）；另有开关、导线若干。 (1)为使滑片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 的电阻； (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 m/s2； (3)请在图（b）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）。 2．（2025·湖南邵阳·一模）某兴趣小组利用实验室的器材进行电表内阻的测量实验。 (1)小组成员在实验室发现一个表盘数字被污渍遮挡的电压表，利用图甲中的电路图测量电压表量程。闭合开关后，调节滑动变阻器和电阻箱，保持电流表满偏，当时，电压表指针偏转了满偏的，当时，电压表指针偏转了满偏的。则电压表量程为 V，电流表内阻为 Ω。 (2)小组成员选择完好的实验仪器，利用表盘如图乙所示的多用电表和图丙中的电路图测量该电压表的内阻（内阻约十几千欧）。 ①利用多用电表的欧姆挡对电压表内阻进行粗测。将多用电表挡位调到欧姆 挡（选填“×100”或“×1k”），再将红表笔和黑表笔短接，调零后，将两表笔接在电压表正负接线柱上，用多用电表读出电压表内阻阻值； ②按照图丙所示的电路图连接实验仪器后，闭合开关S，改变电阻箱阻值，读取多组电压表示数U与电阻箱阻值R，并绘制出图像如图丁所示，图像斜率为k，若已知电源电动势E，则电压表内阻 ，电源内阻对电压表内阻测量 （选填“有”或“无”）影响。 3．（2024·河北邯郸·模拟预测）某同学在进行扩大电流表量程的实验时，需要知道电流表的满偏电流和内阻。他设计了一个用标准电流表G1来测量待改装电流表G2的满偏电流和内阻的电路，如图甲所示。已知G1的量程略大于G2的量程，图中为滑动变阻器，为电阻箱，开始时开关S1和开关S2均为断开状态。经过一系列步骤，该同学顺利完成了这个实验。 (1)实验步骤如下： a．分别将和的阻值调至最大； b．合上开关S1； c．调节使G2的指针偏转到满刻度，此时G1的示数如图乙所示，则 μA； d．合上开关S2； e．反复调节和的阻值，使G2的指针偏转到满刻度的一半，G1的示数仍为，此时电阻箱的示数如图丙所示，则 Ω。 (2)从实验设计原理上分析，可得G2的内阻 Ω。 (3)若要将G2的量程扩大为I，并结合前述实验过程中测量的结果，写出需在G2上并联的分流电阻的阻值表达式为 （用Ⅰ、、r表示）。 4．（2024·全国·模拟预测）普通玻璃是绝缘材料，通过在其表面镀上一层导电薄膜（氧化铟锡膜），即可使其具备导电性能，这就是导电玻璃。该导电薄膜的厚度极小，不易测量，某实验小组查询资料得知某款涂覆在玻璃基板上的氧化铟锡薄膜的电阻率约为，实验小组想要通过测量样品玻璃的尺寸以及电阻，进而测量样品材料的薄膜厚度。假设实验样品上各点的薄膜厚度均匀。 (1)实验小组截取一片正方形样品，使用游标卡尺测量样品的边长，如图甲所示，则样品的边长为 。 (2)实验小组估测样品玻璃的薄膜厚度约为。实验时电流沿样品的一条边流入，要求测量范围大，误差小，实验电路应选择 （填字母代号）。 (3)为了使测量更为精确，实验小组设计了图丙所示电路进行实验，实验中先将单刀双掷开关打在1挡位，调节滑动变阻器，记录电压表示数，然后将单刀双掷开关打在2挡位，调节电阻箱，使电压表示数与开关打在1挡位时相同，电阻箱阻值如图丁所示，则待测电阻阻值 ，样品玻璃的薄膜厚度 （保留3位有效数字）。 (4)若测量样品尺寸时，边长测量偏大，会导致测量所得样品玻璃的薄膜厚度 ，使用（3）中电路测量时，若考虑电压表内阻，会导致测量所得样品玻璃的薄膜厚度 。（均填“偏大”“偏小”或“无误差”） 5．（2024·海南省直辖县级单位·模拟预测）某同学欲将一个刻度盘上有30格刻度、最左侧为零刻度、但无具体量值的灵敏电流计G改装成一个量程为0.6A的电流表。已知该电流计的满偏电流约为几十毫安，内阻约为几十欧。 (1)该同学首先利用如图甲所示的电路测量该电流计的满偏电流和内阻。调节滑动变阻器，读出两次电压表的示数、电阻箱的示数和电流计G指针转过的格数如下表所示： 电压表示数 电阻箱示数 电流计指针转过的格数 由此可得出该电流计的满偏电流为 mA，内阻 。 (2)该同学要将其改装成量程为0.6A的电流表，需并联一个阻值为 的定值电阻。 (3)该同学在实验室找到标称值为的定值电阻，将其与电流计G并联在一起，并在刻度盘上相应的位置标出对应的电流值后，将其接入图乙所示的电路中进行校准，其中A为改装表，为同量程标准电流表。该同学在校准时发现，当标准表的示数为0.4A时，改装表的示数为0.38A，说明定值电阻的标称值 （选填“偏大”或“偏小”），的实际阻值为 （结果保留3位有效数字）。 6．（24-25高三上·广东·阶段练习）某实验小组利用压敏电阻的阻值随外力变化而变化的特性，尝试制作一种简易的压力传感器。器材有：电源（电动势，内阻不计）、电压表V1和V2（量程均有和，内阻均可视为无穷大）、滑动变阻器电阻箱和压敏电阻开关、导线若干。实验如下： （1）该实验小组设计了如图甲所示的电路，来检测压敏电阻的特性，其中压敏电阻和电阻箱串联在电路中。 （2）压敏电阻的阻值与压力关系定性测试： ①开关闭合前，滑动变阻器的滑动触头应置于最 （选填“左”或“右”）端： ②闭合开关S，调节电阻箱接入电路的阻值，直到两电压表示数相等，并调节滑动变阻器，使得此时两电压表指针偏转角度均较大； ③对压敏电阻施加一定的压力，此时电压表V1示数为，电压表V2的示数如图乙所示为 ，且压力越大时，V2示数越小，V1示数越大。这表明压敏电阻受到的压力越大时，其阻值 （选填“越大”或“越小”）； ④断开开关S。 （3）压敏电阻的阻值与压力关系定量测试： ①保持电阻箱阻值不变，对压敏电阻施加不同的压力，调节滑动变阻器，使电压表指针均有较大的偏转，读出两电压表的示数，并根据电阻箱阻值推算不同压力时压敏电阻对应的阻值，根据串联电路知识，可以知道电阻箱的阻值与压敏电阻的阻值之比等于 （用表示）； ②在电阻箱的阻值为的某次实验中，对压敏电阻施加压力为时，电压表V1、V2的示数分别为，则此时压敏电阻的阻值为 ； ③保持电阻箱的阻值为不变，通过多次实验，作出电阻箱的阻值与压敏电阻的阻值之比随压力变化的图像如图丙所示，由图像可得压力与压敏电阻阻值之间的关系式为 。 7．（2024·河北邯郸·一模）智能化育苗蔬菜基地对环境要求严格，其中包括对光照强度的调控，小明准备利用所学知识设计智能光控电路。智能光控电路的核心元件是光敏电阻R。 (1)小明首先利用图1中多用电表粗略测量了光敏电阻阻值。下列关于实验过程的描述，正确的是（　　） A．用不同挡位测量光敏电阻的阻值时，必须重新机械调零 B．测量电阻时，如果指针偏转过大，应将选择开关拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量 C．图1中光敏电阻测量值R=20Ω D．测量光敏电阻阻值时，应该把该电阻与电路断开 (2)为了精确测量多组不同光照强度下光敏电阻的阻值，小明采用图2中的实验器材进行实验，部分实物连接已经完成，描绘的阻值R随照度I[反映光照的强弱，光越强，照度越大，单位为勒克斯（lx）]变化的图像如图3，根据图3可知，光敏电阻的阻值随照度减小而 （选填“增大”或“减小”）。若电压表的量程为0∼3V，内阻约为3kΩ，毫安表的量程为0∼3mA，内阻约为5Ω，请将图2中导线P、Q连接在合适的位置，形成完整测量电路 。 (3)小明设计如图4所示的智能光控电路。当光敏电阻R两端的电压U增加到一定值时照明系统开始工作，自动控制系统开始补光。为了照度更小时，自动控制系统就开始补光，则需要 （选填“增大”或“减小”）电阻箱R2的阻值。 8．（20-21高三上·山东青岛·期末）在学校社团活动中，某实验小组先将一只量程为300μA的微安表头G改装为量程为0.3A的电流表，然后用改装的电流表测量未知电阻的阻值。可供选择的实验器材有： 微安表头G（量程300，内阻约为几百欧姆） 滑动变阻器R1（0～10） 滑动变阻器R2（0～50） 电阻箱R（0~9999） 电源E1（电动势约为1.5V） 电源E2（电动势约为9V） 开关、导线若干 (1)实验小组先用如图（a）所示电路测量表头G的内阻Rg，实验方法是： A．按图（a）连接好电路，将滑动变阻器的滑片调至图中最右端； B．断开S2，闭合S1，调节滑动变阻器的滑片位置，使G满偏； C．闭合S2，并保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱的阻值，使表头G的示数为，记录此时电阻箱的阻值R0。 ①实验中电源应选用 ，滑动变阻器应选用 （选填仪器字母代号）； ②测得表头G的内阻Rg= ，表头内阻的测量值较其真实值 （选填“偏大”或“偏小”）； (2)实验测得G的内阻Rg=500，要将表头G改装成量程为0.3A的电流表，应选用阻值为 的电阻与表头G并联； (3)实验小组利用改装后的电流表A，用图（b）所示电路测量未知电阻Rx的阻值。测量时电压表V的示数为1.20V，表头G的指针指在原电流刻度的250处，则Rx= 。 9．（2024·江西南昌·一模）某同学在实验室看见一个损坏的滑动变阻器，如图（a）所示，于是想测量绕制滑动变阻器的电阻丝的电阻率。 (1)该同学首先截取了一段长为的电阻丝，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。 (2)然后将所截取的电阻丝绕制在一个玻璃管上，接入如图（c）所示的实验电路，电阻箱的示数为，电路连接无误。如图（c）所示，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移至最 端。 (3)闭合开关，调节滑动变阻器，读取电压表的示数U和电流表的示数I，得到多组测量数据，用EXCEL处理数据得到图像如图（d）所示，则这段电阻丝的电阻 （结果保留2位有效数字）； (4)最后可由表达式 （用D、L、、表示）得到电阻丝的电阻率。根据计算结果可知，绕制滑动变阻器的电阻丝的材料最可能是下列材料中的 。 几种导体材料在20℃时的电阻率 材料 铝 铁 镍铜合金（54%铜，46%镍） 镍铬合金（67.5%镍，15%铬，16%铁，1.5%锰） 10．（2024·山东·模拟预测）某实验小组的同学利用图（a）所示电路探究压敏电阻RF阻值与所受压力的关系。不受外力时，压敏电阻的阻值约为几百欧姆。实验室提供的实验器材有： A．电源E（电动势6.0V，内阻r约为0.5Ω）； B．压敏电阻RF； C．滑动变阻器R1（最大阻值10Ω）； D．滑动变阻器R2（最大阻值1kΩ）； E．电阻箱R3（阻值范围0~999.9Ω）； F．电阻箱R4（阻值范围0~9999.9Ω）； G．毫安表mA（量程60mA，内阻为50Ω）； H．电压表V（量程3.0V，内阻为1.2kΩ）； I．开关1个，导线若干。 (1)要想完成测量，需要扩大电压表的量程到6V，图（a）中的电阻箱应选择 （填对应器材前的序号），并将该电阻箱的阻值调为 Ω。 (2)为了调节方便，图（a）中的滑动变阻器应选择 （填对应器材前的序号），且在开关闭合前将滑片滑到最 （填“左”或“右”）端。 (3)当压敏电阻所受压力为零时，调节滑动变阻器的滑片到某一位置，电压表和毫安表的示数如图（b）、图（c）所示，可知压敏电阻所受压力为零时的阻值为R0= Ω（结果保留整数）。 (4)改变压敏电阻所受的压力F，测得不同压力下的压敏电阻的阻值RF，结合所得数据，以的值为纵轴、压力F的大小为横轴，作出的图线如图（d）所示，可得压敏电阻所受压力为0~240N时，在数值上有 （用含F的式子表示），当所受压力大小为F=200N时，压敏电阻的电阻值为 Ω。 11．（2024·陕西西安·三模）电容储能已经在电动汽车，风光发电、脉冲电源等方面得到广泛应用。某物理兴趣小组设计图甲所示电路，探究不同电压下电容器的充放电过程。器材如下： 电容器C（额定电压10V，电容标识不清）； 电源（电动势12V，内阻不计）； 电阻箱R1（阻值0~99999.9Ω）； 滑动变阻器（最大阻值20Ω，额定电流2A）； 电压表V（量程15V，内阻很大） 发光二极管D1和D2，开关S1和S2，电流传感器，计算机，导线若干。 (1)电容器充电过程，若要提高电容两端电压，应将滑片向 （选填“左”，“右”）移动。 (2)某次实验中，完成充电后电压表读数如图乙所示，电容器两端的电压为 。 (3)继续调节滑动变阻器滑片位置，电压表示数为8.0V时，开关S2掷向1，得到电容器充电过程的I-t图像，如图丙所示。借鉴“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中估算油膜面积的方法，根据图像可估算出充电结束后，电容器存储的电荷量为 C（结果保留2位有效数字），电容器的电容为 F。 (4)电容器充电后，将开关S2掷向2，发光二极管 （选填“D1”，“D2”）发光。 2 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 实验13 滑动变阻器分压限流接法选择 目 录 01 新高考命题热点 02 核心考点综述 1）限流接法 ① 原理 ②电路结构 ③电压电流调节范围 ④优点 2）分压接法 ①原理 ②电路结构 ③电压电流调节范围 ④缺点 3）选择方法 ①实验要求 ②阻值比较 ③电流限制 03 典型真题精练 04 创新实验新考法 1）电阻的选择 2）多变量控制实验 3）数字化实验拓展 05 分层强化训练 1.情境化考查：新高考倾向于将滑动变阻器分压限流接法的选择放置在真实且复杂的实验情境中。比如在探究半导体元件的电学特性实验里，要求学生依据实验目的，如精确测量半导体元件在不同电压下的电流变化情况，判断应采用分压还是限流接法。这考查学生能否从实际问题中提取关键信息，灵活运用知识做出决策。 2.综合能力考查：不再孤立考查分压限流接法，而是与其他电学知识，如电流表的内外接法、电路故障分析等融合。例如给出一个包含滑动变阻器、电流表、电压表以及待测电阻的复杂电路，要求学生在分析电路连接是否正确时，同时考虑滑动变阻器接法的合理性，以及可能因接法错误导致的实验误差和故障，全面考查学生对电学实验知识的综合运用与分析能力。 一、限流接法 1.原理：滑动变阻器串联在电路中，通过改变自身接入电路的电阻大小，来限制和调节电路中的电流，从而改变与之串联的待测电阻两端的电压和通过的电流。 2.电路结构：电源、滑动变阻器、待测电阻、电流表等串联成回路，电压表测量待测电阻两端电压。 3.电压电流调节范围：待测电阻两端电压UR范围为（E为电源电动势，R0为滑动变阻器最大阻值，Rx为待测电阻阻值），电流IR范围为。可见，其电压和电流无法从 0 开始调节，且调节范围相对较小。 4.优点：电路连接简单，消耗的额外功率较小，节能省电，在对电压电流调节范围要求不高时较为适用。 二、分压接法 1.原理：滑动变阻器的一部分电阻与待测电阻并联，另一部分电阻与并联部分串联。通过滑片移动改变并联部分电阻，进而改变待测电阻两端的电压，实现对其电压电流的调节。 2.电路结构：电源先与滑动变阻器的全部电阻构成回路，然后从滑动变阻器滑片处引出导线与待测电阻并联，再与滑动变阻器剩余部分串联，电压表测量待测电阻两端电压，电流表测量通过待测电阻的电流。 3.电压电流调节范围：待测电阻两端电压UR可从 0 调节到电源电动势E，即，电流IR范围为。电压和电流调节范围大，且能从零开始调节。 4.缺点：电路结构相对复杂，由于滑动变阻器始终有电流通过，额外消耗功率较大。 三、选择方法 1.实验要求：若实验要求电压或电流需从 0 开始调节，如 “描绘小灯泡的伏安特性曲线” 实验，必须选用分压接法，因为限流接法无法实现电压电流从零开始变化。 2.阻值比较：当待测电阻阻值Rx远大于滑动变阻器最大阻值R0（一般认为）时，采用分压接法。此时若用限流接法，滑动变阻器对电路电流电压的调节作用不明显。当待测电阻阻值Rx远小于滑动变阻器最大阻值R0（一般认为时，采用限流接法，这样电路调节较为方便且节能。 3.电流限制：若采用限流接法时，电路中的最小电流超过了电流表量程或其他元件允许的最大电流，则需改用分压接法，通过分压来降低电流，保证电路安全。 【例1】（2024·天津·高考真题）某同学研究闭合电路的规律。 (1)根据闭合电路的欧姆定律得出了电源输出功率P与外电路电阻关系图像，如图所示，则P的峰值对应的外电路电阻值R应 电源内阻r（填“大于”、“小于”或“等于”）； (2)测定电源的电动势和内阻，可供选用的器材有： A．电压表：（量程，内阻约为） B．电流表：（量程，内阻约为） C．滑动变阻器：（最大阻值，额定电流） D．滑动变阻器：（最大阻值，额定电流） E．待测电源：（电动势约为，内阻约为） F．开关、导线若干 （i）实验中所用的滑动变阻器应选 （填器材前字母代号）； （ii）实物电路如图所示，单刀双掷开关可分别与1、2端闭合，为使电源内阻的测量结果更接近真实值，应与 端闭合。 【答案】(1)等于 (2) C 2 【解析】（1）电源输出功率 则当R=r时电源输出功率P最大； （2）（i）[1]实验中所用的滑动变阻器应选阻值较小的C即可； （ii）[2]电压表内阻远大于电源内阻，应采用相对电源的电流表外接法，使电源内阻的测量结果更接近真实值，应与2端闭合。 【例2】（2024·福建·高考真题）某实验小组探究不同电压下红光和蓝光发光元件的电阻变化规律，并设计一款彩光电路。所用器材有：红光和蓝光发光元件各一个、电流表（量程30mA）、电压表（量程3V）、滑动变阻器（最大阻值20Ω，额定电流1A）、5号电池（电动势1.5V）两节、开关、导线若干。 （1）图（a）为发光元件的电阻测量电路图，按图接好电路； （2）滑动变阻器滑片先置于 （填“a”或“b”）端，再接通开关S，多次改变滑动变阻器滑片的位置，记录对应的电流表示数I和电压表示数U； （3）某次电流表示数为10.0mA时，电压表示数如图（b）所示，示数为 V，此时发光元件的电阻为 Ω（结果保留3位有效数字）； （4）测得红光和蓝光发光元件的伏安特性曲线如图（c）中的Ⅰ和Ⅱ所示。从曲线可知，电流在1.0~18.0mA范围内，两个发光元件的电阻随电压变化的关系均是： ； （5）根据所测伏安特性曲线，实验小组设计一款电路，可使红光和蓝光发光元件同时在10.0mA的电流下工作。在图（d）中补充两条导线完成电路设计。 【答案】 a 2.82 282 电阻随电压增大而减小 【解析】（2）[1]实验电路中滑动变阻器采用分压式接法，为了保护用电器，开关S闭合前应将滑动变阻器的滑片置于a端，使测量部分电路两端电压为0； （3）[2]电压表量程为3V，分度值为0.1V，所以图（b）所示电压表示数为2.82V； [3]根据欧姆定律可知，发光元件的电阻为 （4）[4]根据欧姆定律可知，电流在1.0~18.0mA范围内，两个发光元件的电阻随电压增大而减小； （5）[5]由图（c）可知，电流为10.0mA时蓝光发光元件的电压大于红光发光元件，因此可将滑动变阻器R2与红光发光元件串联后再与蓝光发光元件并联后接入电路，如图所示 【变式1】电阻的选择 1．（2025·河北·模拟预测）小明要测量定值电阻的阻值（约为），实验室提供了如下实验器材： A．电压表V（量程为1V，内阻） B．双量程电流表A（量程0.6A，内阻约；量程3A，内阻约） C．滑动变阻器（最大阻值为） D．滑动变阻器（最大阻值为） E．电阻箱（最大阻值为） F．电源（电动势3V，内阻不计） G．开关，导线若干 (1)小明设计的电路图如图甲所示，为了得到更精确的数据和减小实验误差，电流表选用的量程为 ，滑动变阻器选用 （填写器材前的字母代号）。 (2)小明欲将电压表改装成3V量程，应把与电压表串联的电阻箱的阻值调为 。 (3)某次测量时，电流表的示数如图乙所示，此时电流表的示数为 A。 (4)经过多次测量，得到多组电压表的示数与电流表的示数，并作出图像如图丙所示，则 （结果保留3位有效数字）。 【答案】(1) 0.6A C (2)400/400.0 (3)0.46 (4)4.84 【解析】（1）[1]根据电路图，可知电路中电流最大值为，故电流表选择0.6A量程更合适； [2]本实验选用分压式接法，为了调节方便，滑动变阻器选最大阻值较小的滑动变阻器。 故选C。 （2）根据电压表改装原理，可得将电压表改装成3V量程，应把与电压表串联的电阻箱的阻值调为。 （3）根据图乙结合（1）可知，电流表的分度值为0.02A，则指针所指对应示数为0.46A。 （4）根据电路可得 整理得 根据图丙可得 解得 【变式2】 多变量控制实验 2．（2025·广东广州·一模）某实验小组利用如图甲所示的电路探究热敏电阻的特性。 （1）闭合开关前，将R的滑片移到最 （填“左”或“右”）端；将开关闭合，单刀双掷开关扳到1，移动滑动变阻器的滑片，读出电压表的读数U；保持滑片的位置不变，将单刀双掷开关扳到2，调节电阻箱，使电压表的示数仍为U，电阻箱的示数如图乙所示，则热敏电阻的阻值为 ； （2）通过查阅资料了解到该规格热敏电阻的阻值随温度的变化规律为，其中t为环境的摄氏温度； （3）现设计了如图丙所示的由热敏电阻控制的报警系统，当电路中的电流达到4mA，报警装置开启；提供的器材有：电源（电动势为30V、内阻可忽略），开关，电阻箱（最大阻值为），热敏电阻，保护电阻；当电阻箱的阻值调为零，环境温度达到80℃时，电路中的电流为6mA，则保护电阻的阻值为 ；若要报警装置在环境温度为50℃时开启，电阻箱的阻值应该设为 ；如果要求报警装置开启的温度降低，则电阻箱的阻值应 。（填“增大”、“不变”或“减小”）。 【答案】 左 6200 3000 1420 减小 【解析】[1]为了保护电路，闭合开关前，要让电路电阻最大，电流最小，将R的滑片移到最左端； [2]由题意知，两种情况下的电压表示数相等，所以电阻箱与热敏电阻的阻值相等，由图乙知，电阻箱阻值为 [3]根据 可知当环境温度达到80℃时，热敏电阻 根据闭合电路欧姆定律有 代入题中数据，联立解得 [4]题意可知当电路中的电流达到4mA，报警装置开启，环境温度为50℃时，热敏电阻 根据闭合电路欧姆定律有 联立解得此时电阻箱阻值   [5]由题意得，报警装置开启的温度降低时，热敏电阻阻值变大，又因为报警装置开启时电路的总电阻不变，所以电阻箱的阻值应减小。 【变式3】数字化实验拓展 3．（2024·重庆·模拟预测）酒驾是一种严重的违法行为，它对驾驶者自身和他人的安全都构成了极大的威胁。交警使用的酒精检测仪主要元件是酒精传感器。某同学想研究酒精传感器的电阻随酒精浓度的变化规律。他使用的主要器材如下： A．酒精传感器（电阻约几十欧） B．蓄电池（电动势，内阻不计） C．电流表（量程，内阻） D．电流表（量程，内阻约） E．电阻箱（最大阻值） F．滑动变阻器 G．开关及导线若干 (1)该同学想要尽量准确测量酒精传感器的阻值，他设计了如图甲所示的电路图，则图中的应选择 （请填写器材前面的字母）； (2)连接好电路，将酒精传感器放置于不同浓度酒精中测量其电阻的阻值，某次测量时读出、电表示数分别为、，则此次电阻阻值 （用题目所给的字母表示）； (3)该同学通过多次测量获得了酒精传感器的阻值随酒精浓度的变化关系如图乙所示，然后他利用以上器材设计了图丙中所示的酒精浓度测量仪。调节电阻箱的阻值为，按照图乙中的数据，将电流表上“电流”刻度线标为对应的“酒精浓度”，测试仪即可正常使用。则酒精浓度的“0刻度线”应该标到电流表刻度的 mA处； (4)该同学在利用上述自制酒精浓度测量仪进行酒精浓度测试时，电流表指针如图丁所示。若规定酒精气体浓度在之间属于酒驾；酒精气体浓度达到或超过属于醉驾，则该次测试的酒精气体浓度在 （选填“酒驾”或“醉驾”）范围内。 【答案】(1)D (2) (3)200 (4)醉驾 【解析】（1）因为电流表的的内阻未知，所以电表a、b应分别为电流表、电流表。酒精传感器的阻值由并联电路特点及欧姆定律可得 其中、分别为电流表、电流表的示数。 （2）酒精传感器的阻值由并联电路特点及欧姆定律可得 （3）由闭合电路欧姆定律得 当酒精浓度为0时，将代入上式解得此时电流表读数 即酒精浓度的“0刻度线”应该标到电流表刻度的处。 （4）由图可知，此时电流表读数为，代入上问公式 可得此时传感器电阻 由图乙可得此时的酒精浓度大于，故该次测试者醉驾。 1．（2025·广东广州·二模）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轻质弹簧3（弹簧始终处于弹性限度内）。4是固定在滑块2上的轻质金属滑片（宽度不计），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（）；另有开关、导线若干。 (1)为使滑片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 的电阻； (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 m/s2； (3)请在图（b）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）。 【答案】(1) 串联 12 (2)30 (3) (4)更换两根劲度系数更大的弹簧或换质量更小的滑块 【解析】（1）[1][2]根据串联电路的特点，要增大电压表的量程，需要串联一个定值电阻，根据分压原则可得 代入数据解得 （2）对滑块受力分析可得 解得 （3）根据可知加速度与成线性关系，根据串联电路分压规律可知电压表示数与也成线性关系，可知加速度与电压表示数是线性关系，当滑块处于中点时，电压表示数为7.5V，当加速度向右时，滑块在中点的左边，当加速度向左时，滑块在中点的右边，所以图像如图所示 （4）滑块所受到的合力最大值由弹簧决定的，与电压无关，劲度系数越大，加速度的测量范围越大；最大的合力一定的情况下，根据牛顿第二定律可知，减小滑块的质量，可以增大加速度的测量范围。 2．（2025·湖南邵阳·一模）某兴趣小组利用实验室的器材进行电表内阻的测量实验。 (1)小组成员在实验室发现一个表盘数字被污渍遮挡的电压表，利用图甲中的电路图测量电压表量程。闭合开关后，调节滑动变阻器和电阻箱，保持电流表满偏，当时，电压表指针偏转了满偏的，当时，电压表指针偏转了满偏的。则电压表量程为 V，电流表内阻为 Ω。 (2)小组成员选择完好的实验仪器，利用表盘如图乙所示的多用电表和图丙中的电路图测量该电压表的内阻（内阻约十几千欧）。 ①利用多用电表的欧姆挡对电压表内阻进行粗测。将多用电表挡位调到欧姆 挡（选填“×100”或“×1k”），再将红表笔和黑表笔短接，调零后，将两表笔接在电压表正负接线柱上，用多用电表读出电压表内阻阻值； ②按照图丙所示的电路图连接实验仪器后，闭合开关S，改变电阻箱阻值，读取多组电压表示数U与电阻箱阻值R，并绘制出图像如图丁所示，图像斜率为k，若已知电源电动势E，则电压表内阻 ，电源内阻对电压表内阻测量 （选填“有”或“无”）影响。 【答案】(1) 3 2 (2) ×1k 无 【解析】（1）[1][2]保持电流表满偏，当时，电压表指针偏转了满偏的，当时，电压表指针偏转了满偏的。根据欧姆定律有， 解得， （2）①[1]电压表的内阻（内阻约十几千欧），则多用电表欧姆挡在使用时，指针应尽可能在表盘中间区域，则挡位应调到欧姆“×1k”挡，再将红黑表笔短接进行调零。 ②[2][3]根据闭合电路欧姆定律有变形得 则 电压表内阻 从式中可以看出电压表内阻只与电源电动势和斜率有关，与电源内阻无关，所以电源内阻对电压表内阻测量无影响。 3．（2024·河北邯郸·模拟预测）某同学在进行扩大电流表量程的实验时，需要知道电流表的满偏电流和内阻。他设计了一个用标准电流表G1来测量待改装电流表G2的满偏电流和内阻的电路，如图甲所示。已知G1的量程略大于G2的量程，图中为滑动变阻器，为电阻箱，开始时开关S1和开关S2均为断开状态。经过一系列步骤，该同学顺利完成了这个实验。 (1)实验步骤如下： a．分别将和的阻值调至最大； b．合上开关S1； c．调节使G2的指针偏转到满刻度，此时G1的示数如图乙所示，则 μA； d．合上开关S2； e．反复调节和的阻值，使G2的指针偏转到满刻度的一半，G1的示数仍为，此时电阻箱的示数如图丙所示，则 Ω。 (2)从实验设计原理上分析，可得G2的内阻 Ω。 (3)若要将G2的量程扩大为I，并结合前述实验过程中测量的结果，写出需在G2上并联的分流电阻的阻值表达式为 （用Ⅰ、、r表示）。 【答案】(1) 24.7 580 (2)580 (3) 【解析】（1）[1]从电流表G1的表盘可以看出，电流表的最小刻度为1μA，读数时需要估读一位，故有 [2]电阻箱的示数为 （2）两开关均闭合后，反复调节R1和R2的阻值，使G2的指针偏转到满刻度的一半，G1的示数仍为I1，由于总电流不变，故通过电阻箱的电流与通过G2的电流相等，则G2的内阻为 （3）欲将电流表G2的量程扩大为Ⅰ，则电流表G2满偏时通过所并联电阻的电流为，而G2两端的电压为，故所并联的电阻为 4．（2024·全国·模拟预测）普通玻璃是绝缘材料，通过在其表面镀上一层导电薄膜（氧化铟锡膜），即可使其具备导电性能，这就是导电玻璃。该导电薄膜的厚度极小，不易测量，某实验小组查询资料得知某款涂覆在玻璃基板上的氧化铟锡薄膜的电阻率约为，实验小组想要通过测量样品玻璃的尺寸以及电阻，进而测量样品材料的薄膜厚度。假设实验样品上各点的薄膜厚度均匀。 (1)实验小组截取一片正方形样品，使用游标卡尺测量样品的边长，如图甲所示，则样品的边长为 。 (2)实验小组估测样品玻璃的薄膜厚度约为。实验时电流沿样品的一条边流入，要求测量范围大，误差小，实验电路应选择 （填字母代号）。 (3)为了使测量更为精确，实验小组设计了图丙所示电路进行实验，实验中先将单刀双掷开关打在1挡位，调节滑动变阻器，记录电压表示数，然后将单刀双掷开关打在2挡位，调节电阻箱，使电压表示数与开关打在1挡位时相同，电阻箱阻值如图丁所示，则待测电阻阻值 ，样品玻璃的薄膜厚度 （保留3位有效数字）。 (4)若测量样品尺寸时，边长测量偏大，会导致测量所得样品玻璃的薄膜厚度 ，使用（3）中电路测量时，若考虑电压表内阻，会导致测量所得样品玻璃的薄膜厚度 。（均填“偏大”“偏小”或“无误差”） 【答案】(1)1.14 (2)A (3) 3.3 90.9 (4) 无误差 无误差 【解析】（1）由题图甲可知，游标卡尺的读数为 即样品的边长为。 （2）要求测量范围大，应选择分压电路，待测电阻 待测电阻阻值较小，应选择电流表外接法。 故选A。 （3）[1][2]分析题图丙所示电路可知，实验采用了等效替代法，电阻箱的示数即为待测电阻的阻值，则待测电阻阻值 代入（2）中公式可得 （4）[1][2]根据（2）中公式可知，正方形电阻的阻值与正方形边长无关，因此边长测量误差不会影响样品玻璃薄膜厚度的测量，即无误差；等效替代法中电表内阻不会对电阻测量结果产生影响，样品玻璃的薄膜厚度测量无误差。 5．（2024·海南省直辖县级单位·模拟预测）某同学欲将一个刻度盘上有30格刻度、最左侧为零刻度、但无具体量值的灵敏电流计G改装成一个量程为0.6A的电流表。已知该电流计的满偏电流约为几十毫安，内阻约为几十欧。 (1)该同学首先利用如图甲所示的电路测量该电流计的满偏电流和内阻。调节滑动变阻器，读出两次电压表的示数、电阻箱的示数和电流计G指针转过的格数如下表所示： 电压表示数 电阻箱示数 电流计指针转过的格数 由此可得出该电流计的满偏电流为 mA，内阻 。 (2)该同学要将其改装成量程为0.6A的电流表，需并联一个阻值为 的定值电阻。 (3)该同学在实验室找到标称值为的定值电阻，将其与电流计G并联在一起，并在刻度盘上相应的位置标出对应的电流值后，将其接入图乙所示的电路中进行校准，其中A为改装表，为同量程标准电流表。该同学在校准时发现，当标准表的示数为0.4A时，改装表的示数为0.38A，说明定值电阻的标称值 （选填“偏大”或“偏小”），的实际阻值为 （结果保留3位有效数字）。 【答案】(1) 60 90 (2)10 (3) 偏大 9.45 【解析】（1）[1][2]设电流计刻度盘上每格表示的电流大小为，则有 两式联立并代入数据可解得 其满偏电流 （2）改装时电流表量程扩大的倍数为 由 可知需要并联的电阻阻值大小为 （3）[1][2]当标准表的示数为0.4A时，改装表的示数为0.38A，说明电流计的指针偏转了19个格，由并联电路的特点可知 解得 说明该定值电阻的标称值偏大。 6．（24-25高三上·广东·阶段练习）某实验小组利用压敏电阻的阻值随外力变化而变化的特性，尝试制作一种简易的压力传感器。器材有：电源（电动势，内阻不计）、电压表V1和V2（量程均有和，内阻均可视为无穷大）、滑动变阻器电阻箱和压敏电阻开关、导线若干。实验如下： （1）该实验小组设计了如图甲所示的电路，来检测压敏电阻的特性，其中压敏电阻和电阻箱串联在电路中。 （2）压敏电阻的阻值与压力关系定性测试： ①开关闭合前，滑动变阻器的滑动触头应置于最 （选填“左”或“右”）端： ②闭合开关S，调节电阻箱接入电路的阻值，直到两电压表示数相等，并调节滑动变阻器，使得此时两电压表指针偏转角度均较大； ③对压敏电阻施加一定的压力，此时电压表V1示数为，电压表V2的示数如图乙所示为 ，且压力越大时，V2示数越小，V1示数越大。这表明压敏电阻受到的压力越大时，其阻值 （选填“越大”或“越小”）； ④断开开关S。 （3）压敏电阻的阻值与压力关系定量测试： ①保持电阻箱阻值不变，对压敏电阻施加不同的压力，调节滑动变阻器，使电压表指针均有较大的偏转，读出两电压表的示数，并根据电阻箱阻值推算不同压力时压敏电阻对应的阻值，根据串联电路知识，可以知道电阻箱的阻值与压敏电阻的阻值之比等于 （用表示）； ②在电阻箱的阻值为的某次实验中，对压敏电阻施加压力为时，电压表V1、V2的示数分别为，则此时压敏电阻的阻值为 ； ③保持电阻箱的阻值为不变，通过多次实验，作出电阻箱的阻值与压敏电阻的阻值之比随压力变化的图像如图丙所示，由图像可得压力与压敏电阻阻值之间的关系式为 。 【答案】 左 1.50 越小 0.3 【解析】（2）①[1]开关S闭合前，为保护电路，滑动变阻器的滑动触头应置于最左端； ③[2]电压表的示数为； [3]压力越大时，V2示数越小，V1示数越大，根据串联电路分压原理，可知压敏电阻受到的压力越大时、其阻值越小。 （3）①[4][5]根据串联电路分压原理 所以 得 [6]由图丙，可知 得 7．（2024·河北邯郸·一模）智能化育苗蔬菜基地对环境要求严格，其中包括对光照强度的调控，小明准备利用所学知识设计智能光控电路。智能光控电路的核心元件是光敏电阻R。 (1)小明首先利用图1中多用电表粗略测量了光敏电阻阻值。下列关于实验过程的描述，正确的是（　　） A．用不同挡位测量光敏电阻的阻值时，必须重新机械调零 B．测量电阻时，如果指针偏转过大，应将选择开关拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量 C．图1中光敏电阻测量值R=20Ω D．测量光敏电阻阻值时，应该把该电阻与电路断开 (2)为了精确测量多组不同光照强度下光敏电阻的阻值，小明采用图2中的实验器材进行实验，部分实物连接已经完成，描绘的阻值R随照度I[反映光照的强弱，光越强，照度越大，单位为勒克斯（lx）]变化的图像如图3，根据图3可知，光敏电阻的阻值随照度减小而 （选填“增大”或“减小”）。若电压表的量程为0∼3V，内阻约为3kΩ，毫安表的量程为0∼3mA，内阻约为5Ω，请将图2中导线P、Q连接在合适的位置，形成完整测量电路 。 (3)小明设计如图4所示的智能光控电路。当光敏电阻R两端的电压U增加到一定值时照明系统开始工作，自动控制系统开始补光。为了照度更小时，自动控制系统就开始补光，则需要 （选填“增大”或“减小”）电阻箱R2的阻值。 【答案】(1)BD (2) 增大 (3)增大 【解析】（1）A．用不同挡位测量光敏电阻的阻值时，不必重新机械调零，但需要进行欧姆调零，故A错误； B．测量电阻时，如果指针偏转过大，说明待测电阻阻值较小，应将选择开关拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量，故B正确； C．欧姆表的读数为指针所指刻度与倍率的乘积，所以图1中光敏电阻测量值为 故C错误； D．测量光敏电阻阻值时，应该把该电阻与电路断开，故D正确。 故选BD。 （2）[1]由图可知，阻值R随照度I的减小而增大； [2]本实验为了精确测量多组不同光照强度下光敏电阻的阻值，所以滑动变阻器应采用分压式接法，又 所以电流表应采用内接法，故电路图如图所示 （3）若增大电阻箱R2的阻值，则外电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可知，回路中电流减小，则光敏电阻需要变大才能达到两端的电压定值，可以达到照度更小，光敏电阻阻值较大时，自动控制系统开始补光的目的。 8．（20-21高三上·山东青岛·期末）在学校社团活动中，某实验小组先将一只量程为300μA的微安表头G改装为量程为0.3A的电流表，然后用改装的电流表测量未知电阻的阻值。可供选择的实验器材有： 微安表头G（量程300，内阻约为几百欧姆） 滑动变阻器R1（0～10） 滑动变阻器R2（0～50） 电阻箱R（0~9999） 电源E1（电动势约为1.5V） 电源E2（电动势约为9V） 开关、导线若干 (1)实验小组先用如图（a）所示电路测量表头G的内阻Rg，实验方法是： A．按图（a）连接好电路，将滑动变阻器的滑片调至图中最右端； B．断开S2，闭合S1，调节滑动变阻器的滑片位置，使G满偏； C．闭合S2，并保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱的阻值，使表头G的示数为，记录此时电阻箱的阻值R0。 ①实验中电源应选用 ，滑动变阻器应选用 （选填仪器字母代号）； ②测得表头G的内阻Rg= ，表头内阻的测量值较其真实值 （选填“偏大”或“偏小”）； (2)实验测得G的内阻Rg=500，要将表头G改装成量程为0.3A的电流表，应选用阻值为 的电阻与表头G并联； (3)实验小组利用改装后的电流表A，用图（b）所示电路测量未知电阻Rx的阻值。测量时电压表V的示数为1.20V，表头G的指针指在原电流刻度的250处，则Rx= 。 【答案】(1) E2 R2 偏小 (2)0.5 (3)4.3 【解析】（1）①[1][2]闭合S2开关时，认为电路电流不变，实际上闭合开关S2时电路总电阻变小，电路电流增大，电源电动势越大、滑动变阻器阻值越大，闭合开关S2时微安表两端电压变化越小，实验误差越小，为减小实验误差，电源应选择E2，滑动变阻器应选择R2； ②[3][4]闭合开关S2时，认为电路电流不变，流过微安表电流为满偏电流的三分之二，则流过电阻箱的电流为满偏电流的三分之一，微安表与电阻箱并联，流过并联电路的电流与阻值成反比，则 闭合开关S2时整个电路电阻变小，电路电流变大，大于300μA，当表头G示数为200μA时，流过电阻箱的电流大于100μA，电阻箱阻值小于表头G电阻的一半，实验认为电流表内阻等于电阻箱阻值的一半，因此表头G内阻测量值偏小； （2）把微安表改装成0.3A的电流表需要并联分流电阻，并联电阻阻值为 （3）改装后电流表内阻为 微安表量程为300μA，改装后电流表量程为0.3A，量程扩大了1000倍，微安表示数为250μA时，流过电流表的电流为 由图乙所示电路图可知，待测电阻阻值为 9．（2024·江西南昌·一模）某同学在实验室看见一个损坏的滑动变阻器，如图（a）所示，于是想测量绕制滑动变阻器的电阻丝的电阻率。 (1)该同学首先截取了一段长为的电阻丝，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。 (2)然后将所截取的电阻丝绕制在一个玻璃管上，接入如图（c）所示的实验电路，电阻箱的示数为，电路连接无误。如图（c）所示，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移至最 端。 (3)闭合开关，调节滑动变阻器，读取电压表的示数U和电流表的示数I，得到多组测量数据，用EXCEL处理数据得到图像如图（d）所示，则这段电阻丝的电阻 （结果保留2位有效数字）； (4)最后可由表达式 （用D、L、、表示）得到电阻丝的电阻率。根据计算结果可知，绕制滑动变阻器的电阻丝的材料最可能是下列材料中的 。 几种导体材料在20℃时的电阻率 材料 铝 铁 镍铜合金（54%铜，46%镍） 镍铬合金（67.5%镍，15%铬，16%铁，1.5%锰） 【答案】(1)0.500 (2)左 (3)2.8 (4) 镍铜合金 【解析】（1）如图（b）所示，螺旋测微器测量金属丝直径读数为 （2）为保护实验仪器，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移至最左端，使电阻丝两端电压最小是零。 （3）由图像的斜率表示被测电阻的电阻值可得 电阻丝的电阻 （4）[1]由电阻定律可得，电阻丝的电阻率表达式 [2]由电阻率表达式 代入数据解得 可知绕制滑动变阻器的电阻丝的材料最可能是镍铜合金。 10．（2024·山东·模拟预测）某实验小组的同学利用图（a）所示电路探究压敏电阻RF阻值与所受压力的关系。不受外力时，压敏电阻的阻值约为几百欧姆。实验室提供的实验器材有： A．电源E（电动势6.0V，内阻r约为0.5Ω）； B．压敏电阻RF； C．滑动变阻器R1（最大阻值10Ω）； D．滑动变阻器R2（最大阻值1kΩ）； E．电阻箱R3（阻值范围0~999.9Ω）； F．电阻箱R4（阻值范围0~9999.9Ω）； G．毫安表mA（量程60mA，内阻为50Ω）； H．电压表V（量程3.0V，内阻为1.2kΩ）； I．开关1个，导线若干。 (1)要想完成测量，需要扩大电压表的量程到6V，图（a）中的电阻箱应选择 （填对应器材前的序号），并将该电阻箱的阻值调为 Ω。 (2)为了调节方便，图（a）中的滑动变阻器应选择 （填对应器材前的序号），且在开关闭合前将滑片滑到最 （填“左”或“右”）端。 (3)当压敏电阻所受压力为零时，调节滑动变阻器的滑片到某一位置，电压表和毫安表的示数如图（b）、图（c）所示，可知压敏电阻所受压力为零时的阻值为R0= Ω（结果保留整数）。 (4)改变压敏电阻所受的压力F，测得不同压力下的压敏电阻的阻值RF，结合所得数据，以的值为纵轴、压力F的大小为横轴，作出的图线如图（d）所示，可得压敏电阻所受压力为0~240N时，在数值上有 （用含F的式子表示），当所受压力大小为F=200N时，压敏电阻的电阻值为 Ω。 【答案】(1) F 1200 (2) C 左 (3)450 (4) 75 【解析】（1）[1][2]设将电压表量程改装到6V所需串联的电阻的阻值为Rx，有 可得 结合电阻箱的最大阻值可知，图（a）中的电阻箱应选择R4，即F。 （2）[1]结合分压电路的特点可知，为了调节方便，应选最大阻值较小的滑动变阻器R1，即C； [2]在开始实验时需要使待测电阻两端的电压最小，开关闭合前滑片应滑到最左端。 （3）由电压表读数规则可知，电压表的读数为2.25V，则压敏电阻和电流表两端的总电压为 毫安表的读数为 则压敏电阻的电阻值 （4）[1][2]设图（c）中图线所对应的关系式为 图像的斜率为 纵截距 则在数值上有关系式 当时，有 11．（2024·陕西西安·三模）电容储能已经在电动汽车，风光发电、脉冲电源等方面得到广泛应用。某物理兴趣小组设计图甲所示电路，探究不同电压下电容器的充放电过程。器材如下： 电容器C（额定电压10V，电容标识不清）； 电源（电动势12V，内阻不计）； 电阻箱R1（阻值0~99999.9Ω）； 滑动变阻器（最大阻值20Ω，额定电流2A）； 电压表V（量程15V，内阻很大） 发光二极管D1和D2，开关S1和S2，电流传感器，计算机，导线若干。 (1)电容器充电过程，若要提高电容两端电压，应将滑片向 （选填“左”，“右”）移动。 (2)某次实验中，完成充电后电压表读数如图乙所示，电容器两端的电压为 。 (3)继续调节滑动变阻器滑片位置，电压表示数为8.0V时，开关S2掷向1，得到电容器充电过程的I-t图像，如图丙所示。借鉴“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中估算油膜面积的方法，根据图像可估算出充电结束后，电容器存储的电荷量为 C（结果保留2位有效数字），电容器的电容为 F。 (4)电容器充电后，将开关S2掷向2，发光二极管 （选填“D1”，“D2”）发光。 【答案】(1)右 (2)6.5V (3) 3.8×10-3 4.75×10-4 (4)D1 【解析】（1）由于滑动变阻器采用分压式接法，故向右端滑动滑片时可以提高电容两端电压。 （2）由于电压表量程为15V，所以每一小格为0.5V，所以读数为 （3）[1]I-t图像与坐标轴所围区域的面积等于电容器存储的电荷量，所以电容器存储的电荷量为 [2]根据电容的定义式可得 （4）电容器充电后，将开关S2掷向2，电容器放电，且电容器左极板高电势，右极板低电势，根据二极管的特性可知，D1闪光。 2 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$