专题七 第18讲 电学实验 课件 -2026届高考物理二轮复习备考

第18讲 电学实验 专题七 1 考点一 多用电表的原理与使用 考点二 以测电阻为核心的实验 考点三 测量电源电动势与内阻 考点四 观察电容器的充放电现象 探究影响感 应电流方向的因素和变压器的规律 考点五 电学创新实验 2 1.欧姆表的原理#1 原理 闭合电路欧姆定律，（其中， 与 一一对应） 电路图 考点一 多用电表的原理与使用 3 欧姆 表刻 度的 标注 方法 刻度 0 中值电阻 标注方法 红、黑表笔 相接，调节 滑动变阻器 使表头指针 满偏，被测 电阻 红、黑表 笔不接 触，表头 指针不偏 转，被测 电阻 红、黑表笔间接电阻 ， ， 与 一一对应 标注位置 满偏电流 处 电流为零 处 刻度盘正 中央 与对应的电流 处 续表 4 2.多用电表的使用#2 实验 装置图（或电路图） 注意事项 考查热点 用多用 电表测 量电学 中的物 理量 （1）电压、电 流挡：相当于电 压表、电流表 （2）欧姆挡： 选择合适挡位， 使指针尽量指到 中间位置附近 （1）考读数： 电压、电流、电 阻挡的读数 （2）考使用： 欧姆表选挡、调 零、规范操作等 5 实验 装置图（或电路图） 注意事项 考查热点 用多用 电表测 量电学 中的物 理量 （3）调零：机 械调零、欧姆调 零 （4）电流方 向：红表笔进， 黑表笔出 （3）考黑箱： 多用电表探测黑 箱内的元件 （4）电表改 装：所需电阻或 改装后量程的计 算 续表 6 例1 （2025·广东广州一模）某同学利用如图甲所示的部分电路测量标 识模糊的滑动变阻器的最大阻值。请完成下列相关内容。 甲 乙 7 或 （1）连接线路：要求在不拆电路的情况下完成欧姆调零和测量滑动变阻器的最大阻值，则闭合开关前， 接线柱可以连接到滑动变阻器的______接线柱。 （2）欧姆调零：正确连接 与滑动变阻器的接线柱后，先将多用电表的选择开关旋至“ ”位置，再将滑动变阻器的滑片滑到________（填“最左端”“最右端”），闭合开关 ，旋转多用电表的___（填“”“ ”）旋钮，使指针指到________________________________________，完成欧姆调零。 最右端 处（或满偏电流处、欧姆表零刻度处） 8 需要 （3）调试：在（2）的基础上，将滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端，观察到多用电表的示数较小，为了得到比较准确的测量结果，应将选择开关旋至_____（填“”或“ ”）位置，______（填“需要”“不需要”）再次进行欧姆调零。 （4）测量：在（3）的调试后，进行正确操作和测量，多用电表指针指示如图乙，则滑动变阻器的最大阻值为__________ 。 9 例2 （2025·安徽卷·12，10分）某同学设计了一个具有两种挡位（“”挡和“ ”挡）的欧姆表，其内部电路如图甲所示。电源为电池组（电动势的标称值为，内阻 未知），电流表（表头）的满偏电流 ，内阻，定值电阻 ，滑动变阻器 的最大阻值为 。设计后表盘如图乙，中间刻度值为“15”。 （1）测量前，要进行欧姆调零：将滑动变阻器的阻值调至最大， 闭合开关、，此时欧姆表处于“ ”挡， 将红表笔与黑表笔_________________，调节滑动 变阻器的阻值，使指针指向___（填“0”或“ ”）刻度位置。 短接 0 10 160 （2）用该欧姆表对阻值为 的标准电阻进行测试，为减小测量误差，应选用欧姆表的______（填“”或“ ”）挡。进行欧姆调零后，将电阻接在两表笔间，指针指向图乙中的虚线位置，则该电阻的测量值为_____ 。 （3）该同学猜想造成上述误差的原因是电源电动势的实际值与标称值不一致。为了测出电源电动势，该同学先将电阻箱以最大阻值接在两表笔间，接着闭合、断开 ，将滑动变阻器的阻值调到零，再调节电阻箱的阻值。当电阻箱的阻值调为 时，指针 指向“15”刻度位置（即电路中的电流为 ）；当电阻箱的阻值调为 时，指针指向“0”刻度位置（即电路中的电流为 ）。由测量数据计算出电源电动势为____ 。（结果保留2位有效数字） 2.8 11 1.常见的电阻测量方法对比#1 方法 电路 测量原理 本质 伏安法 ，“小外小，大内大” （小电阻采用电流表外接法，测 量值小于真实值；大电阻采用电 流表内接法，测量值大于真实 值）。 若， 为大电阻；若 ， 为小电阻 考虑电 表内阻 引起的 误差 考点二 以测电阻为核心的实验 12 方法 电路 测量原理 本质 安安法 如果已知的内阻 ，则可测得 的内阻 已知内 阻的电 流表当 电压表 用 串联一定值电阻 后，同样可 测得的内阻 电压表 的改装 续表 13 方法 电路 测量原理 本质 伏伏法 如果已知的内阻 ，则可测出 的内阻 已知内 阻的电 压表当 电流表 用 并联一定值电阻 后，同样可 测得的内阻 电流表 的改装 续表 14 方法 电路 测量原理 本质 替代法 单刀双掷开关分别与1、2相接， 调节电阻箱 ，保证电流表两次 读数相等，则 的读数等于待测 电阻的阻值 闭合电 路欧姆 定律的 应用 续表 15 方法 电路 测量原理 本质 半偏法 ___________________________________测 量电流表内阻 闭合，断开，调节 使电流 表满偏；闭合，只调节 ，使 电流表半偏 ，则 ， 并联电 路分流 __________________________________测 量电压表内阻 使，闭合，调节 使电 压表满偏；只调节 使电压表半 偏，则 ， 串联电 路分压 续表 16 方法 电路 测量原理 本质 电桥法 闭合，调节电阻箱，当、 两点的电势相等时，和 两端 的电压相等，设为，同时 和 两端的电压也相等，设为 ， 根据欧姆定律有 ， 。由以上两式解得 ，这就是电桥平 衡的条件，由该平衡条件可求出 被测电阻 的阻值 串、并 联电路 的特点 和等势 点 续表 17 2.滑动变阻器的分压式接法和限流式接法#2 类型 限流式接法 分压式接法 说明 电路图 串、并联关 系不同 18 类型 限流式接法 分压式接法 说明 负载 两 端电压调 节范围 （不计电 源内阻） 分压式接法 调节范围大 续表 19 类型 限流式接法 分压式接法 说明 接法选择 以下三种情况滑动变阻器必须用分压式接法。 （1）题目要求电压或电流自零开始调节； （2）滑动变阻器电阻远小于研究对象电阻，用限流式接法 调节范围太小； （3）用限流式接法时，电压或电流的最小值要超过电路元 件所允许的最大值 续表 20 图1 例3 （2025·甘肃卷·12，9分）某兴趣小组设计测量电阻阻值的实验方案。可用器材有：电池（电动势 ）两节，电压表（量程，内阻约 ），电流表（量程，内阻约 ），滑动变阻器（最大阻值），待测电阻，开关 ，单刀双掷开关 ，导线若干。 （1）首先设计如图1所示的电路。 ①要求用选择电流表内、外接电路， 请在图1中补充连线将的、 端接入电路； ②闭合前，滑动变阻器的滑片 应置于___端（填“”或“ ”）； 21 ③闭合后，将分别接和 端，观察到这两种情况下电压表的示数有变化、电流表的示数基本不变，因此测量电阻时 应该接_____端（填“”或“ ”）。 （2）为了消除上述实验中电表引入的误差，该小组又设计了如图2所示的电路。 ①请在图2中补充连线将电压表接入电路； ②闭合，将分别接和端时，电压表、 电流表的读数分别为、 和、，则待测电阻阻值_ _______ （用、、和 表示）。 图2 22 例4 （2025·辽宁省重点中学协作校二模）热敏电阻是传感器中经常使用的元件，某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有： 待测热敏电阻 （实验温度范围内，阻值几百欧到几千欧）； 电源（电动势，内阻约为 ）； 电阻箱（阻值范围 ）； 滑动变阻器（最大阻值 ）； 滑动变阻器（最大阻值 ）； 微安表（量程，内阻等于 ）；开关两个，温控装置一套，导线若干。 同学们设计了如图所示的测量电路，主要实验步骤如下：①按图示连接电路； ②闭合、，调节滑动变阻器滑片 的位置，使微安表指针满偏； ③保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开 ，调节电阻箱，使微安表指针半偏； ④记录此时的温度和电阻箱的阻值。回答下列问题： 23 （1）为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用____（填“”或“ ”）。 （2）某温度下微安表半偏时，电阻箱的读数为 ，该温度下热敏电阻的测量值为_______ ，该测量值______（填“大于”或“小于”） 真实值，原因是 。 2500 大于 当断开 ，微安表半偏时，由于该支路的电阻增加，电压略有升高，根据欧姆定律，总电阻比原来2倍略大，也就是电阻箱的阻值略大于热敏电阻与微安表内阻的总阻值，则热敏电阻的测量值比真实值偏大。 24 2000 [解析] 由于支路两端的电压认为不变，故 ，解得 。 拓展 改变温控装置的温度后重复上述实验步骤，只将步骤③中微安表指针调为满偏的三分之一，在某温度下电阻箱读数为 ，则该温度下热敏电阻的测量值为_______ 。 25 甲 例5 （2025·山东省实验中学模拟）某实验小组用电桥法测量热敏电阻 在不同温度时的阻值，设计电路如图甲所示，其中是阻值为 的定值电阻； 是用同一材料制成且粗细均匀的半圆形电阻丝，其半径为，圆心为；是一可绕 点自由转动的金属杆（电阻不计）；电源的电动势为 ，内阻不计，金属杆端与 接触良好。 （1）实验室提供了以下电表可供选择： A.电流表（内阻约为 ，量程为 ） B.电流表（内阻约为 ，量程为 ） C.灵敏电流表（内阻约为 ，量程为 ） 图中的电表应选择___（填选项前面的符号“A”“B”或“C”）。 C 26 0 （2）在测量之前滑动变阻器滑片应置于___端（填“”或“ ”）。闭合开关 ，将滑动变阻器调到合适位置后，再反复调节金属杆角度位置，使闭合开关时“ ”中电表的示数为___，电桥达成平衡，测得此时金属杆角度为 （单位为弧度）， 则的阻值为_______（用、 和 表示）。 （3）通过在不同温度下测量该热敏电阻的阻值， 得到热敏电阻阻值随温度变化的图像如图乙所示， 可知该热敏电阻阻值随温度的变化是________ （填“线性”或“非线性”）的；在某一环境温度下 用该实验装置测出电桥平衡时金属杆角度 ， 则此时环境温度为____ （结果取整数）。 乙 非线性 41 27 测量电源电动势和内阻的常用方法#1 测量方法 伏安法（电流表外接和 内接） 安阻法 伏阻法 电路图 考点三 测量电源电动势与内阻 28 测量方法 伏安法（电流表外接和 内接） 安阻法 伏阻法 实验原理 变形式： 变形 式： 图像 续表 29 测量 方法 伏安法（电流表外接和内接） 安阻法 伏阻法 误差 来源 电压表的分流 电流表的 分压 电流表的 分压 电压表的分流 误差 分析 ， ， ， ， 续表 30 甲 例6 （2025·河南五市联考）18650型锂电池因体积小、能量密度高、有较长的使用寿命等优点，被广泛用于各种便携电子产品、电动自行车以及电动汽车中。要测量一节18650型锂电池的电动势和内阻，某同学设计了如图甲所示的电路，定值电阻的阻值为 。（1）请根据电路图甲将图乙的实物连接补充完整。 乙 31 左 （2）实验开始前，应先将滑动变阻器的滑片 调到最____（填“左”或“右”）端。 （3）闭合开关，单刀双掷开关 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 示数和对应的电流表示数；单刀双掷开关 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表示数。在同一坐 标系内分别描点作出电压表示数 和对应的电流表 示数 的关系图像，如图丙所示。 ①接1位置时，作出的图线是图丙中的___（填“”或“ ”）线；测 出的电池_______（填“电动势”或“内阻 ”）存在系统误差。 丙 内阻 32 ②由图丙可知，两直线纵轴截距分别为、 ，横轴截距分别为、 ；则电池电动势和内阻的真实值分别为 ______， _______。 拓展 根据题给条件可知电流表的内阻为________（结果保留2位有效数字）。 33 例7 （2025·山东济宁二模）某一电池的电动势约为，内阻 未知，允许通过的最大电流为 。为测定该电池的电动势和内阻，某同学设计了如图甲所示的电路。图中 为电阻箱，定值电阻 ，电压表量程为 ，可视为理想电表。 （1）闭合开关之前，应将电阻箱的阻值调到______（填“最大”或“零”）； （2）电阻箱某次示数如图乙所示，其阻值为_____ ； （3）为了减小偶然误差，多次调整电阻箱的阻值 ， 读出对应的电压 表的示数 ，通过描点作图得到如图丙所示的图像， 通过图像可得电动势_____，内阻_____ ； （结果均保留3位有效数字） （4）若考虑电压表内阻对电路的影响，电池电动势的 测量值______（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。 最大 71.4 2.86 2.86 小于 34 例8 （2025·湖北卷·11，8分）某实验小组为测量一节干电池的电动势和内阻 ，设计了如图甲所示电路，所用器材如下：干电池、智能手机、电流传感器、定值电阻 、电阻箱、开关、导线等。按电路图连接电路，将智能手机与电流传感器通过蓝牙无线连接，闭合开关，逐次改变电阻箱的阻值 ，用智能手机记录对应的电流传感器测得的电流 。回答下列问题： （1） 在电路中起______（填“保护”或“分流”）作用。 （2）与、、、的关系式为 _______。 保护 35 1.50 1.5 （3）根据记录数据作出图像，如图乙所示。已知 ，可得_____（保留3位有效数字），____ （保留2位有效数字）。 （4）电流传感器的电阻对本实验干电池内阻的测量结果____（填“有”或“无”）影响。 有 36 实验 装置图（或电路图） 注意事项 考查热点 观察电容 器的充、 放电现象 （1）安装：按 实验装置图连 接好电路。 （2）观察：开 关 接1或2，仔 细观察电压 表、电流表示 数的变化特点 （1）考现象： 充、放电时电路 中的电流情况。 （2）考图像： 描绘 曲线。 （3）考计算： 由 曲线求电 荷量 考点四 观察电容器的充放电现象 探究影响感应电流方向的因素和变压器的规律 37 实验 装置图（或电路图） 注意事项 考查热点 探究影响 感应电流 方向的因 素 （1）安装：按装置图连接电路。 （2）操作：观察线圈绕向、电流方向。 （3）记录：实验现象。 （4）分析：感应电流磁场方向 （1）考连线：连接电路。 （2）考现象：分析指针偏转方向。 （3）考分析： 分析多种实验电 路及实验现象。 （4）考运用：结论的运用 续表 38 实验 装置图（或电路图） 注意事项 考查热点 探究变压 器原、副 线圈电压 与匝数的 关系 （1）估计：被测电 压的大致范围。 （2）选择：适当量 程的交流电压挡。 （3）测量：输入、 输出电压 （1）考方法： 采用控制变量 法。 （2）考误差分 析：由于漏磁， 原、副线圈有电 阻，铁芯中有磁 损耗，造成误差 续表 39 例9 （2024·广西卷·12，10分）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 （电动势 ，内阻不计），电阻， 电阻 ，电流传感器，开关、 ，导线若干。实验步骤如下（1）断开、，将电流传感器正极与 节点相连，其数据采样频率为，则采样周期为_ ____ ； （2）闭合，电容器开始充电，直至充电结束，得到充电过程的 曲线如图乙，由图乙可知开关闭合瞬间流经电阻 的电流为_____ （结果保留3位有效数字）； （3）保持闭合，再闭合 ，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___ ； 15.0 2 40 丙 5.2 （4）实验得到放电过程的 曲线如图丙， 曲线与坐标轴所围面积对应电容器释放的电荷量为 ，则电容器的电容为_______。图丙中 曲线与横坐标、直线 所围面积对应电容器释放的电荷量为，则 时电容器两极板间电压为____ （结果保留2位有效数字）。 41 C 例10 （2025·湖北襄阳一模）物理兴趣小组用可拆变压器“探究变压器原副线圈电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。 （1）探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈两端的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是___。 A. 等效法 B. 理想模型法 C. 控制变量法 D. 演绎法 （2）变压器原、副线圈匝数分别选择匝、 匝，原线圈与 正弦式交流电源相连，用理想电压表测得副线圈输出电压 ，输出电压测量值明显小于理论值，造成这种现象的主要原因是___。 A. 副线圈匝数 略少于400匝 B. 变压器存在电磁辐射 C. 原、副线圈存在电流热效应 D. 两块变压器铁芯没有组装在一起 D 42 丙 （3）等效法、理想模型法是重要的物理学方法， 合理采用物理学方法会让问题变得简单，这体 现了物理学科“化繁为简”之美。图丙为某电学仪 器原理图，变压器原、副线圈的匝数分别为 、 。若将右侧实线框内的电路等效为一个 电阻，可利用闭合电路的规律解决如下极值问题：在交流电源的输出 电压有效值不变的情况下，调节可变电阻的过程中，当 _ _______（用、、表示）时， 获得的功率最大。 43 常见替代或改装 1.内阻已知的电压表相当于小量程的电流表。 . 2.内阻已知的电流表相当于小量程的电压表。 . 3.灵敏电流计串联大电阻改装成电压表。 考点五 电学创新实验 44 4.灵敏电流计并联小电阻改装成电流表。 5.内阻较小的电源串联定值电阻相当于内阻较大的电源。 45 例11 （2025·广东卷·12，8分）科技小组制作的涡流制动演示装置由电磁铁和圆盘控制部分组成。图甲是电磁铁磁感应强度的测量电路，所用器材有：电源 （电动势，内阻不计）；电流表A（量程有和 ，内阻不计）；滑动变阻器（最大阻值）；定值电阻（阻值 ）；开关；磁传感器和测试仪；电磁铁（线圈电阻 ）；导线若干。图甲 是实物图，图中电机和底座相固定，圆形铝盘和电机转轴相固定。 请完成下列实验操作和计算。 （1）量程选择和电路连接。 ①由器材参数可得电路中的最大电流为_____A （结果保留2位有效数字），为减小测量误差， 电流表的量程选择 挡。 0.58 46 [答案] 实物图连线见解析 ②图甲中已正确连接了部分电路，请在虚线框中完成、 和A间的实物图连线。 47 最小 0.48 （2）磁感应强度和电流 关系测量。 ①将图甲中的磁传感器置于电磁铁中心，滑动变阻器的滑片 置于端。置于 端目的是使电路中的电流______，保护电路安全。 ②将滑片缓慢滑到某一位置，闭合 ，此时A的示数如图乙，读数为_____A。分别记录测试仪示数和。断开 。 ③保持磁传感器位置不变，重复步骤②。 ④图丙是根据部分实验数据描绘的图线，其斜率为___ （结果保留2位有效数字）。 （3）制动时间 测量。利用图甲装置测量了。结果表明越大， 越小。 乙 30 丙 48 甲 例12 （2025·山东济南一模）二极管是由半导体材料制成的具有单向导电性的电子器件，符号如图甲所示。二极管有正、负两个电极，给二极管两极间加上正向电压（电流从正极流向负极）时，二极管电阻较小；加上反向电压时，二极管电阻很大。某实验小组想研究实验室里某型号二极管的导电性能。 （1）首先用多用电表的欧姆“ ”挡测试二极管的正负极， 其结果如图乙所示，由图可知， 该二极管的正极是___（填“”或“ ”）端。 乙 49 （2）为了描绘二极管加正向电压时的伏安特性曲线，实验小组选择如 下器材进行实验： 滑动变阻器（最大阻值为 ）； 直流毫伏表（量程为，内阻约为 ）； 直流毫安表（量程为，内阻约为 ）； 干电池（电动势为，内阻约为 ）； 开关和导线若干。 请根据实验目的和要求将实物图丙中的连线补充完整。 丙 50 丁 变小 （3）通过实验数据描点连线得到二极管加正向电压的伏安特性曲线如图丁，由此可知该二极管加正向电压时的电阻随电压 的变大而______（填“变大”“变小”或“不变”）。 （4）将三个该型号的二极管接入如图戊所示电路中，已知电源电动势，内阻 ，电阻箱阻值 ，此时每个二极管消耗的功率______ （结果保留2位有效数字）。 0.059 戊 51 $