第一篇 专题六 第17讲 电学实验-【步步高·大二轮专题复习】2025年高考物理复习讲义课件（苏京版）（课件PPT+word教案）

第17讲　电学实验 目标要求　1.熟练掌握电学实验的基本原理和方法，并借助基本实验分析拓展创新实验。2.掌握传感器的性质，能利用传感器制作简单的自动控制装置。 考点一　以测电阻为核心的实验 1.伏安法测电阻　金属丝电阻率的测量 伏安法测电阻 R测==Rx+RA>Rx，适合测量大电阻 R测==<Rx，适合测量小电阻 金属丝电阻率的测量 1.测电阻Rx= 2.测电阻率ρ，Rx=ρ，而S=，Rx=，联立得ρ= 2.测量电阻创新方案对比 安安法 如果已知的内阻R1，则可测得的内阻R2= 串联一定值电阻R0后，同样可测得的内阻R2= 伏伏法 两电表的满偏电流接近时，若已知的内阻R1，则可测出的内阻R2=R1 并联一定值电阻R0后，同样可得的内阻R2= 替代法 单刀双掷开关分别与1、2相接，调节电阻箱R1，保证电流表两次读数相等，则R1的读数即等于待测电阻的阻值 半偏法 测量电流表内阻 闭合S1，断开S2，调节R1使A表满偏；再闭合S2，只调节R2，使A表半偏(R1≫RA)，则R2=R测，R测<R真 测量电压表内阻 使R2=0，闭合S，调节R1使V表满偏；只调节R2使V表半偏(RV≫R1)，则R2=R测，R测>R真 电桥法 调节电阻箱R3，灵敏电流计G的示数为0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：R1·Rx=R2·R3，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 3.传感器的应用 例1　(2024·山东卷·14)某学习小组对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量。实验器材如下： 学生电源(输出电压0~16 V) 滑动变阻器(最大阻值10 Ω，额定电流2 A)； 电压表V(量程3 V，内阻未知)； 电流表A(量程3 A，内阻未知)； 待测铅笔芯R(X型号、Y型号)； 游标卡尺，螺旋测微器，开关S，单刀双掷开关K，导线若干。 回答以下问题： (1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径，某次测量结果如图甲所示，该读数为　　　　　　 mm； (2)把待测铅笔芯接入图乙所示电路，闭合开关S后，将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置，将单刀双掷开关K分别掷到1、2端，观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显，则测量铅笔芯电阻时应将K掷到　　　　　　(填“1”或“2”)端； (3)正确连接电路，得到Y型号铅笔芯I-U图像如图丙所示，求得电阻RY=　　　　　　 Ω(保留3位有效数字)；采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70 Ω； (4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68 mm、60.78 mm，使用螺旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相等，则X型号铅笔芯的电阻率　　　　　　(填“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的电阻率。 答案　(1)2.450　(2)1　(3)1.90　(4)大于 解析　(1)根据螺旋测微器的读数规则可知，其读数为d=2 mm+0.01×45.0 mm=2.450 mm (2)由于电压表示数变化更明显，说明电流表分压较多，因此电流表应采用外接法，即测量铅笔芯电阻时应将K掷到1端； (3)根据题图丙的I-U图像，结合欧姆定律有RY==1.90 Ω (4)根据电阻定律R=ρ 可得ρ= 因两种材料的横截面积近似相等，分别代入数据可知ρX>ρY。 例2　某实验小组为了测量某电压表V的内阻，他们找到如下实验器材： 学生直流电源E 电阻箱R(最大阻值9 999 Ω) 标准电压表V0 滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω) 滑动变阻器R2(最大阻值500 Ω) 开关、导线若干 (1)他们设计了如图甲所示实验电路图，滑动变阻器应选择　　　　(填“R1”或“R2”)。 (2)正确连接电路后，调节滑动变阻器滑片至最　　　　端(填“左”或“右”)，电阻箱阻值调为　　　　(填“零”或“最大值”)；闭合开关，调节滑动变阻器使电压表满偏；保持滑动变阻器滑片位置不动，调节电阻箱阻值，使电压表半偏，此时电阻箱示数如图乙所示，则可认为电压表内阻为　　　　 Ω。 (3)该实验存在系统误差，电压表实际内阻应　　　　此时电阻箱阻值(填“大于”“小于”或“等于”)；为了得到更准确的内阻值，他们设计了如图丙所示电路，正确连接电路后，调节电阻箱阻值为某一固定值R0，当待测电压表V的示数为U时，标准电压表V0示数为U0，调节滑动变阻器，测得多组U、U0的数值，以U0为纵坐标，U为横坐标，画出U0-U图像是斜率为k的直线，则待测电压表的内阻为　　　(用k、R0表示)。 答案　(1)R1　(2)左　零　2 010　(3)小于　 解析　(1)分压式电路应选择小电阻的滑动变阻器，故应选择R1。 (2)正确连接电路后，为了保护电路，闭合开关前应将滑动变阻器滑片调节至最左端，应将电阻箱阻值调为零；闭合开关，调节滑动变阻器使电压表满偏；保持滑动变阻器滑片位置不动，调节电阻箱阻值，使电压表半偏，根据串联电路分压特点可知，电阻箱的阻值等于被测电压表的内阻，所以被测电压表的内阻为 2 010 Ω。 (3)由于电阻箱的接入，并联部分的电阻增大，分压增大，所以当电压表读数变为半偏时，电阻箱实际分压大于电压表的读数，所以电压表实际内阻应小于电阻箱的阻值； 根据题图丙所示电路，由闭合电路欧姆定律有=，知U0=U，则k=，待测电压表的内阻为RV=。 例3　(九省联考·河南·23)学生小组用放电法测量电容器的电容，所用器材如下： 电池(电动势3 V，内阻不计)； 待测电容器(额定电压5 V，电容值未知)； 微安表(量程200 μA，内阻约为1 kΩ)； 滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)； 电阻箱R1、R2、R3、R4(最大阻值均为9 999.9 Ω)； 定值电阻R0(阻值为5.0 kΩ)； 单刀单掷开关S1、S2，单刀双掷开关S3； 计时器； 导线若干。 (1)小组先测量微安表内阻，按图(a)连接电路。 (2)为保护微安表，实验开始前S1、S2断开，滑动变阻器R的滑片应置于　　　　　(填“左”或“右”)端。将电阻箱R1、R2、R3的阻值均置于1 000.0 Ω，滑动变阻器R的滑片置于适当位置。保持R1、R3阻值不变，反复调节R2，使开关S2闭合前后微安表的示数不变，则P、Q两点的电势　　　　　(填“相等”或“不相等”)。记录此时R2的示数为1 230.0 Ω，则微安表的内阻为　　　　 Ω。 (3)按照图(b)所示连接电路，电阻箱R4阻值调至615.0 Ω，将开关S3掷于位置1，待电容器充电完成后，再将开关S3掷于位置2，记录微安表电流I随时间t的变化情况，得到如图(c)所示的图像。当微安表的示数为100 μA时，通过电阻R0的电流是　　　　　 μA。 (4)图(c)中每个最小方格面积所对应的电荷量为　　　　　 C(保留两位有效数字)。某同学数得曲线下包含150个这样的小方格，则电容器的电容为　　　　　 F(保留两位有效数字)。 答案　(2)左　相等　1 230.0　(3)300 (4)3.2×10-6　4.8×10-4 解析　(2)为保护微安表，实验开始前S1、S2断开，滑动变阻器R的滑片应置于左端。由题知，使开关S2闭合前后微安表的示数不变，则说明P、Q两点的电势相等。根据电桥平衡可知，此微安表的内阻为 1 230.0 Ω。 (3)由于微安表与R4并联，则当微安表的示数为100 μA时，R4所在支路的电流为 I4== A=200 μA 则通过电阻R0的电流I总=I4+I=300 μA (4)题图(c)中每个最小方格面积所对应的电荷量为 q=8 μA × 0.4 s=3.2 × 10-6 C 150个这样的小方格的总电荷量为 Q=nq=150×3.2×10-6 C=4.8×10-4 C 且微安表改装后流过R0的电流是流过微安表的3倍，则根据电容的定义式可知电容器的电容为 C== F=4.8×10-4 F。 考点二　以闭合电路欧姆定律为核心的实验 用多用电表测量电学中的物理量 1.原理：闭合电路欧姆定律，I=(其中R内=Rg+R+r，I与Rx成一一对应关系) 2.中值电阻R中=Rg+R+r 3.红、黑表笔短接，欧姆调零，Ig= 4.电流方向：“红进黑出” 测量电源的电动势和内阻 伏安法 1.原理：U=E-Ir 2.误差来源：电压表的分流 3.误差分析：E测<E真，r测<r真　(r测=) 伏安法 1.原理：U=E-Ir 2.误差来源：电流表的分压 3.误差分析：E测=E真，r测>r真　(r测=r+RA) 伏阻法 1.原理：E=U+r 2.关系式：=·+ 3.误差分析：E测<E真，r测<r真　(r测=) 安阻法 1.原理：E=IR+Ir 2.关系式：=·R+或R=E·-r 3.误差分析：E测=E真，r测>r真　(r测=r+RA) 例4　多用电表是一种多功能仪表，可测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻等物理量。 (1)指针式多用电表使用前应该调整　　　　　　　　　　　　(填“欧姆调零旋钮”“指针定位螺丝”或“选择开关”)，使指针指到零刻度。 (2)现用该多用电表测某定值电阻的阻值，把选择开关旋转到“×1k”位置，指针指到“m”处，由于误差较大，应选择合适倍率重新测量，选择合适倍率后，　　　　　　(填“要”或“不要”)重新进行欧姆调零。正确操作后，指针指到“n”处，则该电阻的阻值为　　　　　　 Ω。 (3)图乙是某同学设计的多用电表测电阻的欧姆调零原理图，电池的正极应接　　　　　　(填“红”或“黑”)表笔。图中G为表头，量程为100 μA，内阻Rg=4 kΩ，滑动变阻器的最大阻值RT=1 kΩ，两表笔短接，通过调节a、b间的触点，使G满偏。已知R2=2 kΩ，电池电动势为1.50 V(电池内阻可忽略)，触点在a端时G满偏，则R1=　　　　　　 Ω。 答案　(1)指针定位螺丝　(2)要　1 200　(3)黑　1 250 解析　(1)指针式多用电表使用前应该调整指针定位螺丝，使指针指到零刻度。 (2)用指针式多用电表测电阻每次选择合适倍率后，都要重新进行欧姆调零。 选择开关旋转到“×1k”位置，指针指到“m”处，说明电阻较小，应先将开关旋转到“×100”位置，指针指到“n”处，则该电阻的阻值为12×100 Ω=1 200 Ω (3)电阻表的红表笔与其内置电源的负极相连接，黑表笔与电阻表内置电源的正极相连接，则电池的正极应接多用电表的黑表笔。 触点在a端时G满偏，则RT与G串联，串联部分两端的电压为U1=Ig(RT+Rg)=0.50 V， 根据串并联电路的特点可知R2两端的电压为U2=E-U1=1.00 V，所以通过R2的电流为I==500 μA，则通过R1的电流为I1=I-Ig=400 μA，根据欧姆定律得R1==1 250 Ω。 例5　(2024·江苏省模拟)在测量一节干电池电动势E和内阻r的实验中，小亮设计了如图甲所示的实验电路，已知电流计G的内阻为R0，满偏电流为I0，改装成量程为Im的电流表。 (1)与电流计并联的电阻Rx=　　　。 (2)根据图甲实验电路，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。 (3)实验开始前，应先将滑动变阻器的滑片调到最　　　(选填“左”或“右”)端。 (4)合上开关S1，S2接图甲中的1位置，改变滑动变阻器的阻值，记录下几组电压表示数和对应的电流计示数；S2改接图甲中的2位置，改变滑动变阻器的阻值，再记录下几组电压表示数和对应的电流计示数。在同一坐标系内分别描点作出电压表示数U和对应的电流计示数Ig的图像，如图丙所示，两直线与纵轴的截距分别为UA、UB，与横轴的截距分别为IA、IB。 ①S2接1位置时，作出的U-I图线是图丙中的　　　(选填“A”或“B”)图线；测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是　　　　。 ②由图丙可知，干电池电动势和内阻的真实值分别为E真=　　　、r真=　　　。 答案　(1)　(2)见解析图　(3)左　(4)①A　电压表的分流　②UB　 解析　(1)由电表改装知识有 Im-I0= 解得Rx= (2)由电路图连接实物电路，则电路如图所示 (3)由电路图可知，滑动变阻器是限流式接法，所以在开关闭合前，应该调到阻值最大端，即最左端。 (4)①②当S2接1位置时，可以把电压表与电源看作一个等效电源，电动势和内阻的测量值均小于真实值， 当S2接2位置时，可把电流表与电源看作一个等效电源，可知，电动势测量值等于真实值，根据闭合电路欧姆定律E=U断=UB 所以S2接1位置时作出的图线应该是A图线，此时E=UA。 测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是电压表分流。 当开关S2接1位置时，结合之前的分析以及A图线对应的短路电流，有 I短= 所以r真==。 变式　(2024·黑吉辽·11)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R0)、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E=　　　　　　　　。 (3)由图线求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分别为k1、k2，若=n，则待测电池的内阻r=　　　　　　(用n和R0表示)。 答案　(1)A　(2)　(3) 解析　(1)为了保护电路，闭合开关前，金属夹置于电阻丝的最大阻值处，由题图可知，应该置于A端。 (2)对于电路图(a)，根据闭合电路欧姆定律有 U=E-Ir 设电阻丝的电阻率为ρ，横截面积为S，结合欧姆定律和电阻定律有I=， R=ρ 联立可得U=E-r 整理可得=+· 对于电路图(b)，根据闭合电路欧姆定律有 U=E-I(r+R0) 结合欧姆定律和电阻定律有I= R=ρ 联立后整理得=+· 可知图线的纵轴截距b= 解得E= (3)由题意可知k1= k2= 又=n 联立解得r=。 专题强化练　［分值：60分］ 1.(9分)(2024·广西卷·12)某同学为探究电容器充、放电过程，设计了图甲实验电路。器材如下：电容器，电源E(电动势6 V，内阻不计)，电阻R1=400.0 Ω，电阻R2=200.0 Ω，电流传感器，开关S1、S2，导线若干。实验步骤如下： (1)(1分)断开S1、S2，将电流传感器正极与a节点相连，其数据采样频率为5 000 Hz，则采样周期为　　　 　　　 s； (2)(2分)闭合S1，电容器开始充电，直至充电结束，得到充电过程的I-t曲线如图乙，由图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为　　　　　　 mA(结果保留3位有效数字)； (3)(2分)保持S1闭合，再闭合S2，电容器开始放电，直至放电结束，则放电结束后电容器两极板间电压为 　　　　　　 V； (4)(4分)实验得到放电过程的I-t曲线如图丙，I-t曲线与坐标轴所围面积对应电容器释放的电荷量为 0.018 8 C，则电容器的电容C为　　　　　　 μF。图丙中I-t曲线与横坐标、直线t=1 s所围面积对应电容器释放的电荷量为0.003 8 C，则t=1 s时电容器两极板间电压为　　　　　　 V(结果保留2位有效数字)。 答案　(1)2×10-4　(2)15.0　(3)2　(4)4.7×103　5.2 解析　(1)采样周期为T==2×10-4 s (2)由题图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为15.0 mA； (3)放电结束后电容器两极板间电压等于R2两端电压， 根据闭合电路欧姆定律得电容器两极板间电压为UC=R2=2 V (4)充电结束后电容器两端电压为UC'=E=6 V， 故可得ΔQ=(UC'-UC) C=0.018 8 C 解得C=4.7×103 μF 设t=1 s时电容器两极板间电压为UC″， 得(UC'-UC″) C=0.003 8 C 代入数值解得UC″≈5.2 V。 2.(7分)(2023·全国乙卷·23)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R0(阻值10.0 Ω)、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)(4分)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U1，然后将K与2端相连，此时电压表读数记为U2。由此得到流过待测金属丝的电流I=　　　，金属丝的电阻r=　　　。(结果均用R0、U1、U2表示) (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： U1(mV) 0.57 0.71 0.85 1.14 1.43 U2(mV) 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r=14.2 Ω。 (5)(1分)用米尺测得金属丝长度L=50.00 cm。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d=　　　　 mm。多次测量后，得到直径的平均值恰好与d相等。 (6)(2分)由以上数据可得，待测金属丝所用材料的电阻率ρ=　　　　×10-7 Ω·m。(保留2位有效数字) 答案　(2)　　(5)0.150　(6)5.0 解析　(2)根据题意可知，R0两端的电压为U=U2-U1 则流过R0及待测金属丝的电流I== 金属丝的电阻r= 联立可得r= (5)螺旋测微器的读数为d=0+15.0×0.01 mm=0.150 mm (6)根据r=ρ 又S=π· 代入数据联立解得 ρ≈5.0×10-7 Ω·m。 3.(10分)(2024·新课标卷·23)学生实验小组要测量量程为3 V的电压表V的内阻RV。可选用的器材有：多用电表，电源E(电动势5 V)，电压表V1(量程5 V，内阻约3 kΩ)，定值电阻R0(阻值为800 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5 kΩ)，开关S，导线若干。 完成下列填空： (1)(4分)利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应　　　　　(把下列实验步骤前的字母按正确操作顺序排列)； A.将红、黑表笔短接 B.调节欧姆调零旋钮，使指针指向零欧姆 C.将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置 再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的　　　　　　(填“正极、负极”或“负极、正极”)相连，欧姆表的指针位置如图(a)中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差，应将选择开关旋转到欧姆挡　　　(填“×1” “×100”或“×1k”)位置，重新调节后，测量得到指针位置如图(a)中实线Ⅱ所示，则实验小组测得到的该电压表内阻为　　　　　 kΩ(结果保留1位小数)； (2)(2分)为了提高测量精度，他们设计了如图(b)所示的电路，其中滑动变阻器应选　　　　　(填“R1”或“R2”)，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于　　　　　(填“a”或“b”)端； (3)(2分)闭合开关S，滑动变阻器滑片滑到某一位置时，电压表V1、待测电压表的示数分别为U1、U，则待测电压表内阻RV=　　　　　(用U1、U和R0表示)； (4)(2分)测量得到U1=4.20 V，U=2.78 V，则待测电压表内阻RV=　　　　　 kΩ(结果保留3位有效数字)。 答案　(1)CAB　负极、正极　×100　1.6　(2)R1　a　(3)　(4)1.57 解析　(1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应选择欧姆挡，将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置；接着将红、黑表笔短接；进行欧姆调零；使指针指向零欧姆。故操作顺序为CAB。 多用电表使用时电流应“红进黑出”，电压表电流应“+”接线柱进“-”接线柱出，故将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的负极、正极相连。 读数时欧姆表的指针位置如题图(a)中虚线Ⅰ所示，偏转角度较小即倍率选择过小，为了减少测量误差，应将选择开关旋转到欧姆挡倍率较大处，而根据表中数据可知选择“×1 k”倍率又过大，故应选择欧姆挡“×100”位置； 测量得到指针位置如题图(a)中实线Ⅱ所示，则实验小组测得到的该电压表内阻为R=16.0×100 Ω=1.6 kΩ (2)题图(b)所示的电路，滑动变阻器采用的是分压式接法，为了方便调节，应选最大阻值较小的滑动变阻器即R1；为保护电路，且测量电路部分电压从零开始调节，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于a端。 (3)通过待测电压表的电流大小与定值电阻电流相同，为I= 根据欧姆定律得待测电压表的内阻为RV== (4)测量得到U1=4.20 V，U=2.78 V， 代入待测电压表的内阻表达式RV=， 则待测电压表内阻RV= Ω≈1 566 Ω≈1.57 kΩ。 4.(12分)(2024·江苏常州市期末)我国在锂电研发方面处于全球领先水平。小明从修理厂借了一个三元锂电池，其标称的电动势为3.7 V，最大放电电流为850 mA，内阻r≤0.2 Ω。从网上得知，三元锂电池电动势会随充电情况发生变化，充满电时电动势为4.2 V，电动势低于3.4 V时不能放电。为测量该三元锂电池的电动势和内阻，小明从实验室借得如下器材： A.电压表(量程3 V，内阻3 kΩ) B.电流表(量程0.6 A) C.电流表(量程3 A) D.定值电阻R1=2 kΩ E.定值电阻R2=1 Ω F.滑动变阻器(0~5 Ω) G.滑动变阻器(0~20 Ω) H.开关、导线若干 (1)(2分)设计测量电路如图甲所示，按照设计电路在图乙上完成实物电路的连接。 (2)(2分)在电路中，电流表应选择　　　　　，滑动变阻器应选择　　　　　(均填写器材序号)。 (3)(5分)正确进行实验操作，根据电压表读数计算出电压表和定值电阻R1两端的总电压U，读出对应的电流表示数I，在坐标纸上描点，如图丙所示，请作出相应的图线，并由图线求得电池的电动势E=　　　 V，内阻r=　　　 Ω(结果均保留两位小数)。 (4)(3分)小明设计的电路中，定值电阻R2所起的作用是　　　　　，小明并未测出电流表的内阻，这对测量结果　　　　　(填“有”或“无”)影响，理由是　　　　。 答案　(1)见解析图　(2)B　G　(3)见解析图　3.90　0.17　(4)增大等效内阻、使电压表示数变化明显　无　实验误差的来源是电压表的分流，与电流表内阻无关 解析　(1)按照题图甲电路图，在题图乙上完成实物电路的连接，如图所示 (2)根据题意可知，最大放电电流为850 mA，电流表应选择B。 根据题意可知，为了便于调节，滑动变阻器应选择G。 (3)作出相应的图线，如图所示 根据题意，由闭合电路欧姆定律有U=E-I(R2+r) 结合图像可得E=3.90 V，R2+r= Ω 解得r≈0.17 Ω (4)由于电源内阻较小，实验过程中，电压表示数变化不明显，接入定值电阻R2所起的作用是增大等效内阻、使电压表示数变化明显。 由电路图可知，实验误差的来源是电压表的分流，与电流表内阻无关，则小明并未测出电流表的内阻，这对测量结果无影响。 5.(10分)(2024·江苏南京市模拟)实验小组的同学利用如图所示的实验电路来测量待测电阻。其中电源E为干电池组，电流表量程为0~0.6 A，滑动变阻器规格为0~20 Ω。 (1)(2分)如图甲，将电阻箱接入接线柱a、b之间，闭合开关。适当调节滑动变阻器后保持其接入电路的阻值不变。改变电阻箱的阻值R，得到阻值R和对应的电流表示数I，以及计算的数据见下表，请你根据该表中数据在图乙的方格纸上作出-R关系图像。 R/Ω 45.0 35.0 25.0 15.0 5.0 I/A 0.11 0.14 0.18 0.28 0.56 /A-1 9.1 7.1 5.6 3.6 1.8 (2)(4分)将一只待测电阻替换电阻箱接入接线柱a、b之间，闭合开关，电流表示数(见图丙)为　　　　 A，可得该待测电阻大小为　　　　 Ω。 (3)(2分)同学们在实验中发现在测量某些待测电阻时，电流超过了电流表的量程，于是将实验方案进行如下调整并解决了这个问题。请将步骤②中的操作补充完整： ①在将电阻箱接入电路之前，将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大； ②将接线柱a、b短接，闭合开关，　　　　　； ③保持滑动变阻器接入电路的阻值不变，将电阻箱接入接线柱a、b之间； ④改变电阻箱的阻值R，得到阻值R和对应的电流表示数I，重新填写数据表格，作出新的-R关系图像，用来测量待测电阻。 (4)(2分)有部分同学提出(3)中调整后的实验方案虽然扩大了电阻的测量范围，但测量某些阻值电阻时误差较大。以下是同学们的一些观点，其中合理的是：　　　　(填写选项前的字母)。 A.当电流表读数接近满偏时，电流表示数越大，电流表读数的相对误差越大 B.当电流表读数接近满偏时，电流表示数越大，电阻测量值的相对误差越大 C.当电流表读数接近零时，电流表示数越小，电流表读数的相对误差越大 D.当电流表读数接近零时，电流表示数越小，电阻测量值的相对误差越大 答案　(1)见解析图　(2)0.24　17.5　(3)②调节滑动变阻器使电流表满偏　(4)BCD 解析　(1)如图所示 (2)电流表分度值为0.02 A，电流表示数为0.24 A，此时≈4.17 A-1，对应上图可知该待测电阻大小为17.5 Ω。 (3)②将接线柱a、b短接，闭合开关，调节滑动变阻器使电流表满偏，因为这样在接入电阻后电路总电阻变大，电流减小，不会超过电流表的量程。 (4)当电流表读数接近满偏时，测量值越大(表针偏转角度越大)，电流表读数的相对误差越小，故A错误； 当电流表读数接近满偏时，电流表示数越大，电阻越小，电阻测量值的相对误差越大，故B正确； 电流表不能小偏角使用，偏角越小，相对误差越大，故C正确； 当电流表读数接近零时，电流表示数越小，电阻越大，此时电流表的示数变化非常不明显，电阻测量值的相对误差越大，故D正确。 6.(12分)(2024·江苏泰州市姜堰中学模拟)磁敏电阻是一种对磁敏感、具有磁阻效应的电阻元件。物质在磁场中电阻发生变化的现象称为磁阻效应。某实验小组利用伏安法测量一磁敏电阻RM的阻值(约几千欧)随磁感应强度的变化关系。 所用器材：电源E(5 V)、滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)，电压表(量程为0~3 V，内阻为3 kΩ)和毫安表(量程为0~3 mA，内阻不计)。定值电阻R0=1 kΩ、开关、导线若干 (1)(2分)为了使磁敏电阻两端电压调节范围尽可能大，实验小组设计了电路图甲，请用笔画线代替导线在图乙中将实物连线补充完整。 (2)(4分)某次测量时电压表的示数如图丙所示，电压表的读数为　　　　 V，电流表读数为0.5 mA，则此时磁敏电阻的阻值为　　　　。(结果均保留3位有效数字) (3)(4分)实验中得到该磁敏电阻阻值R随磁感应强度B变化的曲线如图丁所示，某同学利用该磁敏电阻制作了一种报警器，其电路的一部分如图戊所示。图中E为直流电源(电动势为5.0 V，内阻可忽略)，当图中的输出电压达到或超过2.0 V时，便触发报警器(图中未画出)报警。若要求开始报警时磁感应强度为0.2 T，则图中　　　　(填“R1”或“R2”)应使用磁敏电阻，另一固定电阻的阻值应为　　　　 kΩ(结果保留2位有效数字)。 (4)(2分)在图戊所示电路中，如果要提高此装置的灵敏度(即在磁感应强度更小时就能触发报警)，应该　　　(填“增大”或“减小”)磁敏电阻之外的定值电阻。 答案　(1)见解析图　(2)1.30　3.47×103 Ω　(3)R2　2.1　(4)减小 解析　(1)实物连线如图所示。 (2)电压表的读数为U=1.30 V 根据部分电路的欧姆定律U+R0=IRM 解得磁敏电阻的阻值为RM≈3.47×103 Ω (3)根据闭合电路的欧姆定律可得U输出=I'R2= 要求输出电压达到或超过2.0 V时报警，即要求磁感应强度增大时，磁敏电阻的阻值增大，输出电压增大，由于需增大R2阻值才能实现此功能，故R2为磁敏电阻。开始报警时磁感应强度为0.2 T，此时R2=1.4 kΩ 电压为U输出=2.0 V，根据电路关系= 解得另一固定电阻的阻值应为R1=2.1 kΩ (4)在磁感应强度更小时就能触发报警，此时磁敏电阻的阻值减小，根据电路关系= 故需减小磁敏电阻之外的定值电阻。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 实验 专题六 第17讲　电学实验 1.熟练掌握电学实验的基本原理和方法，并借助基本实验分析拓展创新实验。 2.掌握传感器的性质，能利用传感器制作简单的自动控制装置。 目标要求 内容索引 专题强化练 考点二　以闭合电路欧姆定律为核心的实验 考点一　以测电阻为核心的实验 以测电阻为核心的实验 考点一 1.伏安法测电阻　金属丝电阻率的测量 伏安法测电阻   R测==Rx+RA>Rx，适合测量大电阻   R测==<Rx，适合测量小电阻 金属丝电阻率的测量   1.测电阻Rx= 2.测电阻率ρ，Rx=ρ，而S=，Rx= ，联立得ρ= 安安法   如果已知 的内阻R1，则可测得 的内阻R2=   串联一定值电阻R0后，同样可测得 的内阻 R2= 伏伏法   两电表的满偏电流接近时，若已知 的内阻R1， 则可测出 的内阻R2=R1   并联一定值电阻R0后，同样可得 的内阻R2 = 2.测量电阻创新方案对比 替代法   单刀双掷开关分别与1、2相接，调节电阻箱R1，保证电流表两次读数相等，则R1的读数即等于待测电阻的阻值 半偏法   测量电流表内阻 闭合S1，断开S2，调节R1使A表满偏；再闭合S2，只调节R2，使A表半偏(R1≫RA)，则R2=R测，R测<R真   测量电压表内阻 使R2=0，闭合S，调节R1使V表满偏；只调节R2使V表半偏(RV≫R1)，则R2=R测，R测>R真 电桥法   调节电阻箱R3，灵敏电流计G的示数为0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：R1·Rx=R2·R3，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 3.传感器的应用 　 (2024·山东卷·14)某学习小组对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量。实验器材如下： 学生电源(输出电压0~16 V) 滑动变阻器(最大阻值10 Ω，额定电流2 A)； 电压表V(量程3 V，内阻未知)； 电流表A(量程3 A，内阻未知)； 待测铅笔芯R(X型号、Y型号)； 游标卡尺，螺旋测微器，开关S，单刀双掷开关K，导线若干。 例1 回答以下问题： (1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径，某次测量结果如图甲所示，该读数为　　　 mm； 2.450 根据螺旋测微器的读数规则可知，其读数为d=2 mm+0.01×45.0 mm= 2.450 mm (2)把待测铅笔芯接入图乙所示电路，闭合开关S后，将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置，将单刀双掷开关K分别掷到1、2端，观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显，则测量铅笔芯电阻时应将K掷到　　(填“1”或“2”)端； 1 由于电压表示数变化更明显，说明电流表分压较多，因此电流表应采用外接法，即测量铅笔芯电阻时应将K掷到1端； (3)正确连接电路，得到Y型号铅笔芯I-U图像如图丙所示，求得电阻RY=　　　 Ω(保留3位有效数字)；采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70 Ω； 1.90 根据题图丙的I-U图像，结合欧姆定律有RY==1.90 Ω (4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68 mm、60.78 mm，使用螺旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相等，则X型号铅笔芯的电阻率　　　(填“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的电阻率。 大于 根据电阻定律R=ρ 可得ρ= 因两种材料的横截面积近似相等，分别代入数据可知ρX>ρY。 　某实验小组为了测量某电压表V的内阻，他们找到如下实验器材： 学生直流电源E 电阻箱R(最大阻值9 999 Ω) 标准电压表V0 滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω) 滑动变阻器R2(最大阻值500 Ω) 开关、导线若干 例2 (1)他们设计了如图甲所示实验电路图，滑动变阻器应选择　　(填“R1”或“R2”)。 R1 分压式电路应选择小电阻的滑动变阻器，故应选择R1。 (2)正确连接电路后，调节滑动变阻器滑片至最　　端(填“左”或“右”)，电阻箱阻值调为　　(填“零”或“最大值”)；闭合开关，调节滑动变阻器使电压表满偏；保持滑动变阻器滑片位置不动，调节电阻箱阻值，使电压表半偏，此时电阻箱示数如图乙所示，则可认为电压表内阻为______ Ω。 左 零 2 010 正确连接电路后，为了保护电路，闭合开关前应将滑动变阻器滑片调节至最左端，应将电阻箱阻值调为零；闭合开关，调节滑动变阻器使电压表满偏；保持滑动变阻器滑片位置不动，调节电阻箱阻值，使电压表半偏，根据串联电路分压特点可知，电阻箱的阻值等于被测电压表的内阻，所以被测电压表的内阻为2 010 Ω。 (3)该实验存在系统误差，电压表实际内阻应　　此时电阻箱阻值(填“大于”“小于”或“等于”)；为了得到更准确的内阻值，他们设计了如图丙所示电路，正确连接电路后，调节电阻箱阻值为某一固定值R0，当待测电压表V的示数为U时，标准电压表V0示数为U0，调节滑动变阻器， 小于 测得多组U、U0的数值，以U0为纵坐标，U为横坐标，画出U0-U图像是斜率为k的直线，则待测电压表的内阻为　　　(用k、R0表示)。 　 由于电阻箱的接入，并联部分的电阻增大，分压增大，所以当电压表读数变为半偏时，电阻箱实际分压大于电压表的读数，所以电压表实际内阻应小于电阻箱的阻值； 根据题图丙所示电路，由闭合电路欧姆定律有=， 知U0=U，则k=，待测电压表的内阻为RV=。 (九省联考·河南·23)学生小组用放电法测量电容器的电容，所用器材如下： 电池(电动势3 V，内阻不计)； 待测电容器(额定电压5 V，电容值未知)； 微安表(量程200 μA，内阻约为1 kΩ)； 滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)； 电阻箱R1、R2、R3、R4(最大阻值均为9 999.9 Ω)； 定值电阻R0(阻值为5.0 kΩ)； 单刀单掷开关S1、S2，单刀双掷开关S3； 计时器； 导线若干。 例3 (1)小组先测量微安表内阻，按图(a)连接电路。 (2)为保护微安表，实验开始前S1、S2断开，滑动变阻器R的滑片应置于　　(填“左”或“右”)端。将电阻箱R1、R2、R3的阻值均置于1 000.0 Ω，滑动变 阻器R的滑片置于适当位置。保持R1、R3阻值不变，反复调节R2，使开关S2闭合前后微安表的示数不变，则P、Q两点的电势　　(填“相等”或“不相等”)。记录此时R2的示数为1 230.0 Ω，则微安表的内阻为 　　　　 Ω。 左 相等 1 230.0 为保护微安表，实验开始前S1、S2断开，滑动变阻器R的滑片应置于左端。由题知，使开关S2闭合前后微安表的示数不变，则说明P、Q两点的电势相等。根据电桥平衡可知，此微安表的内阻为1 230.0 Ω。 (3)按照图(b)所示连接电路，电阻箱R4阻值调至615.0 Ω，将开关S3掷于位置1，待电容器充电完成后，再将开关S3掷于位置2，记录微安表电流I随时间t的变化情况，得到如图(c)所示的图像。当微安表的示数为100 μA时，通过电阻R0的电流是 　　　 μA。 300 由于微安表与R4并联，则当微安表的示数为100 μA时，R4所在支路的电流为 I4== A=200 μA 则通过电阻R0的电流I总=I4+I=300 μA (4)图(c)中每个最小方格面积所对应的电荷量为 　 C(保留两位有效数字)。某同学数得曲线下包含150个这样的小方格，则电容器的电容为 　　　　　 F(保留两位有效数字)。 3.2×10-6 4.8×10-4 题图(c)中每个最小方格面积所对应的电荷量为 q=8 μA × 0.4 s=3.2 × 10-6 C 150个这样的小方格的总电荷量为 Q=nq=150×3.2×10-6 C=4.8×10-4 C 且微安表改装后流过R0的电流是流过微安表的3倍，则根据电容的定义式可知电容器的电容为 C== F=4.8×10-4 F。 以闭合电路欧姆定律为核心的实验 考点二 用多用电表测量电学中的物理量   1.原理：闭合电路欧姆定律，I= (其中R内=Rg+R+r，I与Rx成一一对应关系) 2.中值电阻R中=Rg+R+r 3.红、黑表笔短接，欧姆调零，Ig= 4.电流方向：“红进黑出” 测量电源的电动势和内阻 伏安法 1.原理：U=E-Ir 2.误差来源：电压表的分流 3.误差分析：E测<E真，r测<r真　(r测=)   伏安法 1.原理：U=E-Ir 2.误差来源：电流表的分压 3.误差分析：E测=E真，r测>r真　(r测=r+RA) 测量电源的电动势和内阻   伏阻法 1.原理：E=U+r 2.关系式：=·+ 3.误差分析：E测<E真，r测<r真　(r测=)   安阻法 1.原理：E=IR+Ir 2.关系式：=·R+或R=E·-r 3.误差分析：E测=E真，r测>r真　(r测=r+RA) 　多用电表是一种多功能仪表，可测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻等物理量。 (1)指针式多用电表使用前应该调整________ 　　(填“欧姆调零旋钮”“指针定位螺丝”或“选择开关”)，使指针指到零刻度。 例4 指针定位 螺丝 指针式多用电表使用前应该调整指针定位螺丝，使指针指到零刻度。 (2)现用该多用电表测某定值电阻的阻值，把选择开关旋转到“×1k”位置，指针指到“m”处，由于误差较大，应选择合适倍率重新测量，选择合适倍率后，　　(填“要”或“不要”)重新进行欧姆调零。正确操作后，指针指到“n”处，则该电阻的阻值为　　　 Ω。 要 1 200 用指针式多用电表测电阻每次选择合适倍率后，都要重新进行欧姆调零。 选择开关旋转到“×1k”位置，指针指到“m”处，说明电阻较小，应先将开关旋转到“×100”位置，指针指到“n”处，则该电阻的阻值为12×100 Ω=1 200 Ω (3)图乙是某同学设计的多用电表测电阻的欧姆调零原理图，电池的正极应接　　(填“红”或“黑”)表笔。图中G为表头，量程为100 μA，内阻Rg=4 kΩ，滑动变阻器的最大阻值RT=1 kΩ，两表笔短接，通过调节a、b间的触点，使G满偏。已知R2=2 kΩ，电池电动势为1.50 V(电池内阻可忽略)，触点在a端时G满偏，则R1=　　　 Ω。 黑 1 250 电阻表的红表笔与其内置电源的负极相连接，黑表笔与电阻表内置电源的正极相连接，则电池的正极应接多用电表的黑表笔。 触点在a端时G满偏，则RT与G串联， 串联部分两端的电压为U1=Ig(RT+Rg)=0.50 V， 根据串并联电路的特点可知R2两端的电压为U2=E-U1= 1.00 V，所以通过R2的电流为I==500 μA，则通过R1的 电流为I1=I-Ig=400 μA，根据欧姆定律得R1==1 250 Ω。 　 (2024·江苏省模拟)在测量一节干电池电动势E和内阻r的实验中，小亮设计了如图甲所示的实验电路，已知电流计G的内阻为R0，满偏电流为I0，改装成量程为Im的电流表。 例5 (1)与电流计并联的电阻Rx=　　　。 　 由电表改装知识有 Im-I0= 解得Rx= (2)根据图甲实验电路，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。 答案　见解析图 由电路图连接实物电路，则电路如图所示 (3)实验开始前，应先将滑动变阻器的滑片调到最 　　(选填“左”或“右”)端。 左 由电路图可知，滑动变阻器是限流式接法，所以在开关闭合前，应该调到阻值最大端，即最左端。 (4)合上开关S1，S2接图甲中的1位置，改变滑动变阻器的阻值，记录下几组电压表示数和对应的电流计示数；S2改接图甲中的2位置，改变滑动变阻器的阻值，再记录下几组电压表示数和对应的电流计示数。在同一坐标系内分别描点作出电压表示数U和对应的电流计示数Ig的图像， 如图丙所示，两直线与纵轴的截距分别为UA、UB，与横轴的截距分别为IA、IB。 ①S2接1位置时，作出的U-I图线是图丙中的　　(选填“A”或“B”)图线；测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是　　　　 。 A 电压表的分流 ②由图丙可知，干电池电动势和内阻的真实值分别为E真=　 、r真=　　。 UB 　 当S2接1位置时，可以把电压表与电源看作一个等效电源，电动势和内阻的测量值均小于真实值， 当S2接2位置时，可把电流表与电源看作一个等效电源，可知，电动势测量值等于真实值，根据闭合电路欧姆定律E=U断=UB 所以S2接1位置时作出的图线应该是A图线，此时E=UA。 测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是电压表分流。 当开关S2接1位置时，结合之前的分析以及A图线对 应的短路电流，有I短= 所以r真==。 (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L； (2024·黑吉辽·11)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R0)、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。 变式 A 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。 为了保护电路，闭合开关前，金属夹置于电阻丝的最大阻值处，由题图可知，应该置于A端。 (2)由图线得出纵轴截距为b，则待测电池的电动势E=　　。 　 对于电路图(a)，根据闭合电路欧姆定律有 U=E-Ir 设电阻丝的电阻率为ρ，横截面积为S，结合欧姆定律和电阻定律有 I=， R=ρ 联立可得U=E-r 整理可得=+· 对于电路图(b)，根据闭合电路欧姆定律有 U=E-I(r+R0) 结合欧姆定律和电阻定律有I= R=ρ 联立后整理得=+· 可知图线的纵轴截距b= 解得E= (3)由图线求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分别为k1、k2，若=n，则待测电池的内阻r=　　　(用n和R0表示)。 由题意可知k1= k2= 又=n 联立解得r=。 专题强化练 对一对 1 2 3 4 5 6 答案 题号 1 2 答案 (1)2×10-4　(2)15.0　(3)2　(4)4.7×103　5.2 (2)　　(5)0.150　(6)5.0 题号 3 4 答案 (1)CAB　负极、正极　×100　1.6　(2)R1　a　(3)　(4)1.57 (1)见解析图　(2)B　G　(3)见解析图　3.90　0.17　(4)增大等效内阻、使电压表示数变化明显　无　实验误差的来源是电压表的分流，与电流表内阻无关 1 2 3 4 5 6 答案 题号 5 6 答案 (1)见解析图　(2)0.24　17.5　(3)②调节滑动变阻器使电流表满偏　(4)BCD (1)见解析图　(2)1.30　3.47×103 Ω　(3)R2　2.1　(4)减小 1.(2024·广西卷·12)某同学为探究电容器充、放电过程，设计了图甲实验电路。器材如下：电容器，电源E(电动势6 V，内阻不计)，电阻R1=400.0 Ω，电阻R2=200.0 Ω，电流传感器，开关S1、S2，导线若干。实验步骤如下： 1 2 3 4 5 6 答案 (1)断开S1、S2，将电流传感器正极与a节点相连，其数据采样频率为 5 000 Hz，则采样周期为　　　　 s； 2×10-4 采样周期为T==2×10-4 s (2)闭合S1，电容器开始充电，直至充电结束，得到充电过程的I-t曲线如图乙，由图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为　　　 mA(结果保留3位有效数字)； 1 2 3 4 5 6 答案 15.0 由题图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为15.0 mA； (3)保持S1闭合，再闭合S2，电容器开始放电，直至放电结束，则放电结束后电容器两极板间电压为　　 V； 1 2 3 4 5 6 答案 2 放电结束后电容器两极板间电压等于R2两端电压， 根据闭合电路欧姆定律得电容器两极板间电压为UC=R2=2 V (4)实验得到放电过程的I-t曲线如图丙，I-t曲线与坐标轴所围面积对应电容器释放的电荷量为0.018 8 C，则电容器的电容C为　　　　 μF。图丙中I-t曲线与横坐标、直线t=1 s所围面积对应电容器释放的电荷量为0.003 8 C，则t=1 s时电容器两极板间电压为　　 V(结果保留2位有效数字)。 1 2 3 4 5 6 答案 4.7×103 5.2 1 2 3 4 5 6 充电结束后电容器两端电压为UC'=E=6 V， 故可得ΔQ=(UC'-UC) C=0.018 8 C 解得C=4.7×103 μF 设t=1 s时电容器两极板间电压为UC″， 得(UC'-UC″) C=0.003 8 C 代入数值解得UC″≈5.2 V。 答案 2.(2023·全国乙卷·23)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R0(阻值10.0 Ω)、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 2 3 4 5 6 答案 (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U1，然后将K与2端相连，此时电压表读数记为U2。由此得 到流过待测金属丝的电流I=　　 　，金属丝的电阻r=　　　。(结果均用R0、U1、U2表示) 1 2 3 4 5 6 答案 　 　 1 2 3 4 5 6 根据题意可知，R0两端的电压为U=U2-U1 则流过R0及待测金属丝的电流I== 金属丝的电阻r= 联立可得r= 答案 (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： 1 2 3 4 5 6 答案 U1(mV) 0.57 0.71 0.85 1.14 1.43 U2(mV) 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r=14.2 Ω。 (5)用米尺测得金属丝长度L=50.00 cm。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d=　　　 mm。多次测量后，得到直径的平均值恰好与d相等。 0.150 螺旋测微器的读数为d=0+15.0×0.01 mm=0.150 mm 1 2 3 4 5 6 答案 U1(mV) 0.57 0.71 0.85 1.14 1.43 U2(mV) 0.97 1.21 1.45 1.94 2.43 (6)由以上数据可得，待测金属丝所用材料的电阻率ρ=　　×10-7 Ω·m。(保留2位有效数字) 5.0 根据r=ρ 又S=π· 代入数据联立解得 ρ≈5.0×10-7 Ω·m。 3.(2024·新课标卷·23)学生实验小组要测量量程为3 V的电压表V的内阻RV。可选用的器材有：多用电表，电源E(电动势5 V)，电压表V1(量程5 V，内阻约3 kΩ)，定值电阻R0(阻值为800 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5 kΩ)，开关S，导线若干。 完成下列填空： 1 2 3 4 5 6 答案 (1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应____ (把下列实验步骤前的字母按正确操作顺序排列)； A.将红、黑表笔短接 B.调节欧姆调零旋钮，使指针指向零欧姆 C.将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置 再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的　　　　　　(填“正极、负极”或“负极、正极”)相连，欧姆表的指针位置如图(a)中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差，应将选择开关旋转到欧姆挡　　　(填“×1”“×100”或“×1k”)位置，重新调节后，测量得到指针位置如图(a)中实线Ⅱ所示，则实验小组测得到的该电压表内阻为　　 kΩ(结果保留1位小数)； 1 2 3 4 5 6 答案 CAB 负极、正极 ×100 1.6 1 2 3 4 5 6 利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应选择欧姆挡，将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置；接着将红、黑表笔短接；进行欧姆调零；使指针指向零欧姆。故操作顺序为CAB。 答案 多用电表使用时电流应“红进黑出”，电压表电流应“+”接线柱进“-”接线柱出，故将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的负极、正极相连。 1 2 3 4 5 6 答案 读数时欧姆表的指针位置如题图(a)中虚线Ⅰ所示，偏转角度较小即倍率选择过小，为了减少测量误差，应将选择开关旋转到欧姆挡倍率较大处，而根据表中数据可知选择“×1 k”倍率又过大，故应选择欧姆挡“×100”位置； 测量得到指针位置如题图(a)中实线Ⅱ所示，则实验小组测得到的该电压表内阻为R=16.0×100 Ω=1.6 kΩ (2)为了提高测量精度，他们设计了如图(b)所示的电路，其中滑动变阻器应选　　(填“R1”或“R2”)，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于　　(填“a”或“b”)端； 1 2 3 4 5 6 答案 R1 a 题图(b)所示的电路，滑动变阻器采用的是分压式接法，为了方便调节，应选最大阻值较小的滑动变阻器即R1；为保护电路，且测量电路部分电压从零开始调节，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于a端。 (3)闭合开关S，滑动变阻器滑片滑到某一位置时，电压表V1、待测电压表的示数分别为U1、U，则待测电压表 内阻RV=　　　(用U1、U和R0表示)； 1 2 3 4 5 6 答案 　 通过待测电压表的电流大小与定值电阻电流相同，为I= 根据欧姆定律得待测电压表的内阻为RV== (4)测量得到U1=4.20 V，U=2.78 V，则待测电压表内阻RV=　　　 kΩ(结果保留3位有效数字)。 1 2 3 4 5 6 答案 1.57 测量得到U1=4.20 V，U=2.78 V， 代入待测电压表的内阻表达式RV=， 则待测电压表内阻RV= Ω≈1 566 Ω≈1.57 kΩ。 4.(2024·江苏常州市期末)我国在锂电研发方面处于全球领先水平。小明从修理厂借了一个三元锂电池，其标称的电动势为3.7 V，最大放电电流为850 mA，内阻r≤0.2 Ω。从网上得知，三元锂电池电动势会随充电情况发生变化，充满电时电动势为4.2 V，电动势低于3.4 V时不能放电。为测量该三元锂电池的电动势和内阻，小明从实验室借得如下器材： A.电压表(量程3 V，内阻3 kΩ) B.电流表(量程0.6 A) C.电流表(量程3 A) D.定值电阻R1=2 kΩ 1 2 3 4 5 6 答案 E.定值电阻R2=1 Ω F.滑动变阻器(0~5 Ω) G.滑动变阻器(0~20 Ω) H.开关、导线若干 (1)设计测量电路如图甲所示，按照设计电路在图乙上完成实物电路的连接。 1 2 3 4 5 6 答案 答案　见解析图 1 2 3 4 5 6 按照题图甲电路图，在题图乙上完成实物电路的连接，如图所示 答案 (2)在电路中，电流表应选择　，滑动变阻器应选择　(均填写器材序号)。 1 2 3 4 5 6 答案 B G 根据题意可知，最大放电电流为850 mA，电流表应选择B。 根据题意可知，为了便于调节，滑动变阻器应选择G。 (3)正确进行实验操作，根据电压表读数计算出电压表和定值电阻R1两端的总电压U，读出对应的电流表示数I，在坐标纸上描点，如图丙所示，请作出相应的图线，并由图线求得电池的电动势E=　　 V，内阻r=　　 Ω(结果均保留两位小数)。 1 2 3 4 5 6 答案 答案　见解析图 3.90 0.17 1 2 3 4 5 6 作出相应的图线，如图所示 根据题意，由闭合电路欧姆定律有U=E-I(R2+r) 结合图像可得E=3.90 V，R2+r= Ω 解得r≈0.17 Ω 答案 (4)小明设计的电路中，定值电阻R2所起的作用是　　 　　，小明并未测出电流表的内阻，这对测量结果　 (填“有”或“无”)影响，理由是________________ ________________________________。 1 2 3 4 5 6 答案 增大等效内阻、使电压表示数变化明显 无 实验误差的来源是电压表的分流，与电流表内阻无关 1 2 3 4 5 6 由于电源内阻较小，实验过程中，电压表示数变化不明显，接入定值电阻R2所起的作用是增大等效内阻、使电压表示数变化明显。 由电路图可知，实验误差的来源是电压表的分流，与电流表内阻无关，则小明并未测出电流表的内阻，这对测量结果无影响。 答案 5.(2024·江苏南京市模拟)实验小组的同学利用如图所示的实验电路来测量待测电阻。其中电源E为干电池组，电流表量程为0~0.6 A，滑动变阻器规格为0~20 Ω。 1 2 3 4 5 6 答案 (1)如图甲，将电阻箱接入接线柱a、b之间，闭合开关。适当调节滑动变阻器后保持其接入电路的阻值不变。改变电阻箱的阻值R，得到阻值R和对应的电流表示数I， 以及计算的数据见下表，请你根据该表中数据在图乙的方格纸上作出-R关系图像。 R/Ω 45.0 35.0 25.0 15.0 5.0 I/A 0.11 0.14 0.18 0.28 0.56 /A-1 9.1 7.1 5.6 3.6 1.8 答案　见解析图 1 2 3 4 5 6 答案 1 2 3 4 5 6 如图所示 答案 (2)将一只待测电阻替换电阻箱接入接线柱a、b之间，闭合开关，电流表示数(见图丙)为　　 A，可得该待测电阻大小为　　　 Ω。 1 2 3 4 5 6 答案 0.24 17.5 电流表分度值为0.02 A，电流表示数为0.24 A，此时≈4.17 A-1，对应上图可知该待测电阻大小为17.5 Ω。 (3)同学们在实验中发现在测量某些待测电阻时，电流超过了电流表的量程，于是将实验方案进行如下调整并解决了这个问题。请将步骤②中的操作补充完整： ①在将电阻箱接入电路之前，将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大； 1 2 3 4 5 6 答案 ②将接线柱a、b短接，闭合开关，　　 　　　； 调节滑动变阻器使电流表满偏 将接线柱a、b短接，闭合开关，调节滑动变阻器使电流表满偏，因为这样在接入电阻后电路总电阻变大，电流减小，不会超过电流表的量程。 ③保持滑动变阻器接入电路的阻值不变，将电阻箱接入接线柱a、b之间； ④改变电阻箱的阻值R，得到阻值R和对应的电流表示 数I，重新填写数据表格，作出新的-R关系图像，用 来测量待测电阻。 1 2 3 4 5 6 答案 (4)有部分同学提出(3)中调整后的实验方案虽然扩大了电阻的测量范围，但测量某些阻值电阻时误差较大。以下是同学们的一些观点，其中合理的是：　　　(填写选项前的字母)。 A.当电流表读数接近满偏时，电流表示数越大， 电流表读数的相对误差越大 B.当电流表读数接近满偏时，电流表示数越大， 电阻测量值的相对误差越大 C.当电流表读数接近零时，电流表示数越小，电流表读数的相对误差越大 D.当电流表读数接近零时，电流表示数越小，电阻测量值的相对误差越大 1 2 3 4 5 6 答案 BCD 1 2 3 4 5 6 当电流表读数接近满偏时，测量值越大(表针偏转角 度越大)，电流表读数的相对误差越小，故A错误； 当电流表读数接近满偏时，电流表示数越大，电阻 越小，电阻测量值的相对误差越大，故B正确； 电流表不能小偏角使用，偏角越小，相对误差越大，故C正确； 当电流表读数接近零时，电流表示数越小，电阻越大，此时电流表的示数变化非常不明显，电阻测量值的相对误差越大，故D正确。 答案 6.(2024·江苏泰州市姜堰中学模拟)磁敏电阻是一种对磁敏感、具有磁阻效应的电阻元件。物质在磁场中电阻发生变化的现象称为磁阻效应。某实验小组利用伏安法测量一磁敏电阻RM的阻值(约几千欧)随磁感应强度的变化关系。 所用器材：电源E(5 V)、滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)，电压表(量程为0~3 V，内阻为3 kΩ)和毫安表(量程为0~3 mA，内阻不计)。定值电阻R0=1 kΩ、开关、导线若干 1 2 3 4 5 6 答案 (1)为了使磁敏电阻两端电压调节范围尽可能大，实验小组设计了电路图甲，请用笔画线代替导线在图乙中将实物连线补充完整。 1 2 3 4 5 6 答案 答案　见解析图 1 2 3 4 5 6 实物连线如图所示。 答案 (2)某次测量时电压表的示数如图丙所示，电压表的读数为　　　 V，电流表读数为0.5 mA，则此时磁敏电阻的阻值为　　　 　。(结果均保留3位有效数字) 1 2 3 4 5 6 答案 1.30 3.47×103 Ω 电压表的读数为U=1.30 V 根据部分电路的欧姆定律U+R0=IRM 解得磁敏电阻的阻值为RM≈3.47×103 Ω (3)实验中得到该磁敏电阻阻值R随磁感应强度B变化的曲线如图丁所示，某同学利用该磁敏电阻制作了一种报警器，其电路的一部分如图戊所示。图中E为直流电源(电动势为5.0 V，内阻可忽略)，当图中的输出电压达到或 1 2 3 4 5 6 答案 超过2.0 V时，便触发报警器(图中未画出)报警。若要求开始报警时磁感应强度为0.2 T，则图中　　(填“R1”或“R2”)应使用磁敏电阻，另一固定电阻的阻值应为　　 kΩ(结果保留2位有效数字)。 R2 2.1 1 2 3 4 5 6 根据闭合电路的欧姆定律可得U输出 =I'R2= 要求输出电压达到或超过2.0 V时报警，即要求磁感应强度增大时，磁敏电阻的阻值增大，输出电压增大， 答案 由于需增大R2阻值才能实现此功能，故R2为磁敏电阻。开始报警时磁感应强度为0.2 T，此时R2=1.4 kΩ 1 2 3 4 5 6 答案 电压为U输出=2.0 V，根据电路关系= 解得另一固定电阻的阻值应为R1= 2.1 kΩ (4)在图戊所示电路中，如果要提高此装置的灵敏度(即在磁感应强度更小时就能触发报警)，应该　　　(填“增大”或“减小”)磁敏电阻之外的定值电阻。 1 2 3 4 5 6 答案 减小 在磁感应强度更小时就能触发报警，此时磁敏电阻的阻值减小，根据 电路关系= 故需减小磁敏电阻之外的定值电阻。 本课结束 THANKS $$