第1部分 专题7 2 第二讲 电学实验（Word讲义）-【金版新学案】2026年高考物理大二轮专题复习与测试（广东专版）

第二讲　电学实验 学生用书⬇第105页 考点一　基本仪器的使用及读数 多用电表使用的几个注意事项 1.电流的流向：由于使用多用电表时不管测量什么，电流都要从电表的“＋”插孔(红表笔)流入，从“－”插孔(黑表笔)流出，所以使用电阻挡时，多用电表内部电池的正极接的是黑表笔，负极接的是红表笔。 2.区分“机械零点”与“欧姆零点”：“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置，用表盘下边中间的指针定位螺丝调整；“欧姆零点”在表盘刻度右侧的电阻刻度“0”位置，用欧姆调零旋钮调整。 3.测量电阻时每变换一次挡位，都要重新进行欧姆调零。 4.选倍率：测量前应根据估计阻值选用适当的挡位。由于电阻挡的刻度不均匀，使用电阻挡测电阻时，指针偏转过大或过小都有较大误差，通常只使用表盘中间的一段刻度范围。 5.测量电阻时要将电阻与其他元件断开，不要用手同时接触多用电表的两支表笔。 6.多用电表使用完毕应将选择开关旋至OFF位置。 (1)图甲为电压表的刻度盘示意图，若使用的是0～3 V量程的电压表，读数为　　　 V；若使用的是0～15 V量程的电压表，读数为　　　　 V。 (2)图乙为电流表的刻度盘示意图，若使用的是0～0.6 A 量程的电流表，读数为　　　　 A；若使用的是0～3 A量程的电流表，读数为　　　　 A。 (3)图丙为旋钮式电阻箱，电流从接线柱A流入，从接线柱B流出，则接入电路的电阻为　　　 Ω；现欲将接入电路的电阻改为2 087 Ω，最简单的操作方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；若用两个这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为　　　　　　　Ω。 (4)图丁为用游标卡尺测量某铁球的直径，其示数示数为　　　　cm。 (5)图戊为用螺旋测微器测量某圆管的外径，其示数示数为　　　　mm。 答案：(1)1.68(1.67～1.69均可)　8.4(8.3也可) (2)0.46　2.30 　(3)1 987　见解析　0～19 998 (4)1.020 　(5)21.017(21.016～21.018均可) 解析：(1)对于电压表，当选取0～3 V量程时，分度值为0.1 V，读数为1.68 V；当选取0～15 V量程时，分度值为0.5 V，读数为8.4 V。 (2)对于电流表，当选取0～0.6 A量程时，分度值为0.02 A，读数为0.46 A；当选取0～3 A量程时，分度值为0.1 A，读数为2.30 A。 (3)电阻为1 987 Ω。最简单的操作方法是将“×1 k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到0。一个电阻箱的最大阻值是9 999 Ω，用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻为2×9 999 Ω＝19 998 Ω，故两个这样的电阻箱，可得到的电阻值范围为0～19 998 Ω。 (4)因为游标卡尺是20分度的，所以精确度为0.05 mm，示数为10 mm＋4×0.05 mm＝10.20 mm＝1.020 cm。 (5)用螺旋测微器测得圆管的外径为21 mm＋1.7×0.01 mm＝21.017 mm。 (2024·新课标卷)学生实验小组要测量量程为3 V的电压表的内阻RV。可选用的器材有：多用电表，电源E(电动势5 V)，电压表(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)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电阻挡“×10”位置 再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的 学生用书⬇第106页 　　　　　(选填“正极、负极”或“负极、正极”)相连，电阻表的指针位置如图(a)中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差，应将选择开关旋转到电阻挡　　　　(选填“×1”“×100”或“×1 k”)位置。重新调节后，测量得到指针位置如图(a)中实线Ⅱ所示，则粗测得到的该电压表内阻为　　　　kΩ(结果保留1位小数)。 (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　　　　(选填“R1”或“R2”)，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于　　　　(选填“a”或“b”)端。 (3)闭合开关S，滑动变阻器的滑片滑到某一位置时，电压表、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)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)使用多用电表粗测电阻的步骤应为：①机械调零：使用前，若指针没有指在左端“∞”位置，要用螺丝刀转动指针定位螺丝，使指针指在“∞”位置；②选挡：估计待测电阻的大小，旋转选择开关，使其置于电阻挡的合适挡位；③欧姆调零：将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在表盘右端欧姆“0”刻度处；④测量、读数：将两表笔分别与待测电阻的两端接触，指针示数乘以倍率即为待测电阻的阻值。故该实验中正确的操作顺序应为CAB。 由于多用电表在使用时的电流流向为“红进黑出”，且通过电压表的电流流向为“正进负出”，所以在用多用电表粗测电压表内阻时多用电表的红、黑表笔应分别与待测电压表的负极、正极相连。 由题图(a)中的虚线Ⅰ可知，待测电压表的内阻约为1 500 Ω，则为使指针指在中央刻度线附近，应将选择开关旋转到电阻挡“×100”位置；由题图(a)中的实线Ⅱ可知该电压表的内阻为R内＝16×100 Ω＝1 600 Ω＝1.6 kΩ。 (2)由题图(b)可知滑动变阻器采用分压式接法，则为了方便调节，滑动变阻器应选最大阻值较小的R1。为了保护电路，闭合开关前测量电路部分分压应为0，即滑动变阻器的滑片应置于a端。 (3)由题图(b)可知流过待测电压表和流过定值电阻R0的电流相等，则有＝，可得RV＝。 (4)将U1＝4.20 V、U＝2.78 V、R0＝800 Ω代入(3)中表达式可得RV＝ Ω≈1.57 kΩ。 考点二　以测电阻为核心的实验 1.伏安法测电阻的两种接法比较 比较项目 电流表内接法 电流表外接法 电路 误差来源 电流表的分压 电压表的分流 测量结果 R测＝＞Rx，偏大 R测＝＜Rx，偏小 适用条件 Rx≫RA(测大电阻) RV≫Rx(测小电阻) 接法选择 定性比较法、比值比较法、试触法 2.滑动变阻器的两种接法比较(电源内阻为零) 比较项目 限流式接法 分压式接法 电路图 R的电压调节范围 ≤U≤E 0≤U≤E R的电流调节范围 ≤I≤ 0≤I≤ 闭合S前滑片位置 b端 a端 滑动变阻器的选择 最大阻值是待测电阻的2～5倍 最大阻值要尽可能小 分压式与限流式的接法选择 (1)从节能的角度，优先考虑选用限流式接法。 (2)以下三种情况必须用分压式接法： ①要求待测电路的U、I从0开始变化； ②滑动变阻器的电阻远小于待测电阻，调节滑动变阻器的滑片，电流表、电压表示数没有明显的变化； ③选用限流式接法时，电流表、电压表示数过大，超过量程 3.实验器材的选择 (1)电源的选择：一般根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合要求的电源。 (2)电表的选择：一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表；根据待测用电器的最大电流选择电流表；应使电表指针偏转到满刻度的到范围内。 学生用书⬇第107页 (3)滑动变阻器的选择：①选用分压式接法时，选择最大阻值较小、额定电流较大的滑动变阻器；②选用限流式接法时，选择最大阻值是待测电阻的2～5倍的滑动变阻器。 4.实物图连线的4个注意 (1)各导线都应接在接线柱上。 (2)导线不能交叉。 (3)连接电表时应注意量程及正、负接线柱不要接错。 (4)总开关要控制整个电路。 (2025·四川高考)某学生实验小组要测量一段合金丝的电阻率。所用实验器材有： 待测合金丝样品(长度约1 m) 螺旋测微器 学生电源E(电动势0.4 V，内阻未知) 米尺(量程0～100 cm) 滑动变阻器(最大阻值20 Ω) 电阻箱(阻值范围0～999.9 Ω) 电流表(量程0～30 mA，内阻较小) 开关S1、S2 导线若干 (1)将待测合金丝样品绷直固定于米尺上，将金属夹分别夹在样品20.00 cm和70.00 cm位置，用螺旋测微器测量两金属夹之间样品三个不同位置的横截面直径，读数分别为0.499 mm、0.498 mm和0.503 mm，则该样品横截面直径的平均值为　　　　mm。 (2)该小组采用限流电路，则图1中电流表的“＋”接线柱应与滑动变阻器的接线柱　　　　(选填“a”或“b”)相连。闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于　　　　(选填“左”或“右”)端。 (3)断开S2、闭合S1，调节滑动变阻器使电流表指针恰好指到15.0 mA刻度处。断开S1、闭合S2，保持滑动变阻器滑片位置不变，旋转电阻箱旋钮，使电流表指针仍指到15.0 mA处，此时电阻箱面板知图2所示，则该合金丝的电阻率为　　　　Ω·m(取π＝3.14，结果保留2位有效数字)。 (4)为减小实验误差，可采用的做法有　　　　。 A.换用内阻更小的电源 B.换用内阻更小的电流表 C.换用阻值范围为0～99.99 Ω的电阻箱 D.多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率，再求平均值 答案：(1)0.500　(2) a　左　(3)1.3×10－6　(4)CD 解析：(1)该样品横截面直径的平均值为d＝ mm＝0.500 mm。 (2)由于滑动变阻器采用限流式接法，应将其串联接在电路中，故采用“一上一下”原则，即电流表的“＋”接线柱应与滑动变阻器的接线柱a相连。 为了保护电路，闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于最大阻值处，即左端。 (3)由题图2可知，该合金丝的电阻为R＝3.2 Ω 由电阻定律R＝ρ及S＝π可得ρ＝ 其中d＝0.500 mm，l＝70.00 cm－20.00 cm＝50.00 cm 代入数据解得该合金丝的电阻率为 ρ≈1.3×10－6 Ω·m。 (4)根据电阻定律可知ρ＝，则为了减小实验误差，可减小测合金丝电阻时的误差，选择更精确的电阻箱，可换用阻值范围为0～99.99 Ω的电阻箱，或多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率，再求平均值。故选CD。 (2025·甘肃高考)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1.5 V)两节，电压表(量程3 V，内阻约3 kΩ)，电流表(量程0.3 A，内阻约1 Ω)，滑动变阻器(最大阻值20 Ω)，待测电阻Rx，开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干。 (1)首先设计如图1所示的电路。 ①要求用S2选择电流表内、外接电路，请在图1中补充连线将S2的c、d端接入电路； ②闭合S1前，滑动变阻器的滑片P应置于　　　　(填“a”或“b”)端； ③闭合S1后，将S2分别接c和d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S2应该接　　　　(填“c”或“d”)端。 (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。 学生用书⬇第108页 ①请在图2中补充连线将电压表接入电路； ②闭合S1，将S2分别接c和d端时，电压表、电流表的读数分别为Uc、Ic和Ud、Id。则待测电阻阻值Rx＝　　　　　　　(用Uc、Ud、Ic和Id表示)。 答案：(1)①见解析图甲　②b　③c　(2)①见解析图乙　②－ 解析：(1)①实物连接图如图甲所示。 ②闭合S1前，根据滑动变阻器的限流式接法，滑片P应置于b端，连入电路中的阻值最大，保护电路的安全。 ③闭合S1后，将S2分别接c和d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，说明电流表分压明显，为减小实验误差，应采用电流表外接法，因此测量电阻时S2应该接c端。 (2)①实物连接图如图乙所示。 ②根据电路分析，当闭合S1，将S2接c端时，电压表、电流表的读数分别为Uc、Ic，则＝Rx＋RA＋R滑， 将S2接d端时，电压表、电流表的读数分别为Ud、Id，则＝RA＋R滑 可得待测电阻阻值Rx＝－。 考点三　以测电源电动势和内阻为核心的实验 1.测量电源电动势和内阻的三种常用方法 方法 伏安法 伏阻法 安阻法 原理 E＝U＋Ir E＝U＋r E＝IR＋Ir 电路图 关系式 U＝－rI＋E ＝· ＋ ＝·R＋ 图像 纵轴截距：E 斜率：－r 纵轴截距： 斜率： 纵轴截距： 斜率： 误差 分析 E测＜E真 r测＜r真 E测＝E真 r测＞r真 E测＜E真 r测＜r真 E测＝E真 r测＞r真 2.测量电源电动势和内阻的实验中定值电阻的两种“巧用” 在伏安法测电源电动势和内阻实验中如果需要接入定值电阻R0，常见以下两种方案： 方案一：如图甲所示，可将定值电阻R0看成滑动变阻器的一部分。 方案二：如图乙所示，可将定值电阻R0等效成电源内阻的一部分，注意求解电源内阻时必须减去定值电阻的阻值R0。 (2025·海南高考)图甲是“测量电源的电动势和内阻”的实验电路。 有如下器材 电源E(约为3 V，内阻未知) 电压表V(0～3 V，RV约为3 kΩ) 电流表A(0～6 A，RA约为1 Ω) 定值电阻R0＝3 Ω 滑动变阻器R1(0～50 Ω) 滑动变阻器R2(0～500 Ω) 开关S 导线若干 (1)为了提高测量精度，电路图中滑动变阻器应选　　　　。 (2)闭合开关S，多次调节滑动变阻器，记录U、I，如下表 U/V 1.00 1.30 1.70 2.00 2.50 I/A 0.38 0.32 0.24 0.18 0.08 学生用书⬇第109页 根据表中数据在图乙中作出U -I图像。 (3)由U -I图像可求出电动势E＝　　　　V，内阻r＝　　　　Ω。(均保留三位有效数字) (4)考虑电压表分流引起的误差，则E测　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)E真；r测与真实值r真之间的关系式为　　　　　　　　(用RV、R0、r测和r真表示)。 答案：(1)R1　(2)见解析图　(3)2.90(2.70～3.10均可)　2.18(1.66～2.74均可)　(4)小于　r测＝－R0 解析：(1)为了提高测量精度，方便调节电路，滑动变阻器选择最大阻值较小的R1。 (2)U -I图像如图所示。 (3)根据闭合电路欧姆定律有U＝E－I 结合U -I图像可得E＝2.90 V，R0＋r＝ Ω 解得r≈2.18 Ω。 (4)若不考虑电压表分流引起的误差，则有U＝E测－I(R0＋r测) 若考虑电压表分流引起的误差，则有 E真＝U＋(I＋)(r真＋R0)， 整理得U＝E真－I 所以E测＝·E真， R0＋r测＝ 则E测＜E真，r测＝－R0。 某新能源汽车采用刀片电池技术，一实验小组将其中一块电芯(由多节刀片电池串联而成)拆解下来，测其电动势E(约30～40 V)和内阻r(约几欧)，利用实验室现有器材设计了如下实验： (1)该小组先粗测电芯的电动势，某多用电表的直流电压挡有2.5 V、10 V、50 V、250 V多个量程，他们欲将多用电表的表笔直接与电芯的正负极连接进行测量，应选择　　　　V的量程。正确选择量程后，测量电芯两端的电压，测量结果如图1所示，读数为　　　　V。 (2)为进一步测量，实验室现有一个量程为15 V、内阻为15 kΩ的电压表V，需将此电压表改装成量程为40 V的电压表使用，需要串联一个　　　　kΩ的定值电阻R0。 (3)该小组将(2)中改装好的电压表(电压表表盘没有改变)与其他器材连接成如图2所示电路，测量该块电芯的电动势E和内阻r，操作如下： ①多次调节电阻箱R，记下电压表V的示数U和电阻箱R相应的示数； ②根据实验所得数据，以为纵轴，为横轴，作出 -图像如图3所示。 则该块电芯的电动势E＝　　　　V，内阻r＝　　　　Ω。(结果均保留3位有效数字) 答案：(1)50　36.0　(2)25　(3)36.5　2.00 解析：(1)用多用电表的表笔直接与电芯的正负极连接进行测量电动势，应选择50 V的量程。最小刻度为1 V，则测量结果读数为36.0 V。 (2)需要串联的定值电阻 R0＝＝×15 kΩ＝25 kΩ。 (3)由题图2可知U端＝U＋R0＝ 忽略通过电压表的电流，则E＝U端＋r 可得＝·＋ 由题图3可知＝0.073 V－1，＝ A－1 解得E≈36.5 V，r＝2.00 Ω。 (2024·甘肃高考)精确测量干电池电动势和内阻需要考虑电表内阻的影响。可用器材有：电压表(量程1.5 V，内阻约为1.5 kΩ)、电流表(量程0.6 A)、滑动变阻器、开关、干电池和导线若干。某小组开展了以下实验。 (1)考虑电流表内阻影响 ①用图1所示电路测量电流表的内阻。从图2电压表和电流表读数可得电流表内阻RA＝　　　　Ω(保留2位有效数字)。 ②用图3所示电路测量干电池电动势和内阻。电压表读数、电流表读数、干电池内阻和电流表内阻分别用U、I、r和RA表示。则干电池电动势E＝U＋　　　　　　　(用I、r和RA表示)。 学生用书⬇第110页 ③调节滑动变阻器测得多组电表读数，作出图4所示的U -I图像。则待测干电池电动势E＝　　　　V(保留3位有效数字)，内阻r＝　　　　Ω(保留1位小数)。 (2)考虑电压表内阻影响 该小组也尝试用图5所示电路测量电压表内阻，但发现实验无法完成。原因是　　　　(填正确答案标号)。 A.电路设计会损坏仪器 B.滑动变阻器接法错误 C.电压太大无法读数 D.电流太小无法读数 答案：(1)①1.0　②I(r＋RA)　③1.40　1.0　(2)D 解析：(1)①由题图2可知，电压表读数为U＝0.60 V，电流表读数为I＝0.58 A，根据欧姆定律可得电流表内阻为RA＝＝ Ω≈1.0 Ω。 ②由闭合电路欧姆定律可知，干电池电动势的表达式为E＝U＋I(r＋RA)。 ③E＝U＋I(r＋RA)可变形为U＝－(r＋RA)I＋E，根据题图4可知，纵截距b＝E＝1.40 V，斜率的绝对值＝r＋RA＝ Ω＝2.0 Ω，所以待测干电池电动势为E＝1.40 V，内阻为r＝1.0 Ω。 (2)由于将电压表串联在电路中，电压表内阻很大，电路中电流太小，故无法完成实验的原因是电流太小无法读数。故选D。 考点四　以探究电压、电流为核心的实验 1.观察电容器的充、放电现象 (1)电容器的充电过程 如图甲所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在电场力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因失去电子而带正电荷，负极板因获得电子而带负电荷。正、负极板带等量的正、负电荷，电荷在移动的过程中形成电流。在充电开始时电流比较大，以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小，当电容器两极板间的电压等于电源电压时电荷停止移动，电流I＝0。 (2)电容器的放电过程 如图乙所示，当开关S接2时，将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、负极板上电荷发生中和，在电子移动过程中形成电流，放电开始时电流较大，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐减小，两极板间的电压也逐渐减小，最后减小到零。 2.探究影响感应电流方向的因素 利用图丙判断电流方向与灵敏电流表中指针偏转方向的关系；利用图丁结合控制变量法，依次探究开关通断、滑动变阻器滑片的移动、线圈A从线圈B中插入与拔出等因素对感应电流方向的影响。 3.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 原线圈通过交变电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和方向都在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，副线圈中就存在交变电压。通过改变原、副线圈的匝数，可探究原、副线圈的电压与匝数的关系。 (2024·广西高考)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： 学生用书⬇第111页 (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)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)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)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)(或2×10－4)　(2)15.0　(3)2 (4)4.7×103　2.8 解析：(1)采样周期为T＝＝ s＝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，可得ΔQ＝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″，可得C＝0.003 8 C 解得UC″≈2.8 V。 (2025·安徽高考)某同学设计了一个具有两种挡位(“×1”挡和“×10”挡)的电阻表，其内部电路如图甲所示。电源为电池组(电动势E的标称值为3.0 V，内阻r未知)，电流表G(表头)的满偏电流Ig＝20 mA，内阻Rg＝45 Ω，定值电阻R0＝5 Ω，滑动变阻器R的最大阻值为200 Ω。设计后表盘如图乙所示，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S1、S2，此时电阻表处于“×1”挡，将红表笔与黑表笔　　　　，调节滑动变阻器的阻值，使指针指向　　　　(选填“0”或“∞”)刻度位置。 (2)用该电阻表对阻值为150 Ω的标准电阻进行试测，为减小测量误差，应选用电阻表的　　　　(选填“×1”或“×10”)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　　　　Ω。 (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(9 999 Ω)接在两表笔间，接着闭合S1、断开S2，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228 Ω时，指针指向“15”刻度位置(即电路中的电流为10 mA)；当电阻箱的阻值调为88 Ω时，指针指向“0”刻度位置(即电路中的电流为20 mA)。由测量数据计算出电源电动势为　　　　V。(结果保留2位有效数字) 答案：(1)短接　0　(2)×10　160　(3)2.8 解析：(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S1、S2，此时电阻表处于“×1”挡，将红表笔与黑表笔短接，调节滑动变阻器的阻值，使指针指向0刻度位置。 (2)用该电阻表对阻值为150 Ω的标准电阻进行试测，为减小测量误差，应选用电阻表的“×10”挡。进行欧姆调零后，将电阻接在两表笔间，指针指向题图乙中的虚线位置，则该电阻的测量值为16×10 Ω＝160 Ω。 (3)根据闭合电路欧姆定律有 E＝I1(r＋Rg＋R阻)，E＝I2(r＋Rg＋R阻') 代入数据 I1＝10 mA，I2＝20 mA，R阻＝228 Ω，R阻'＝88 Ω 联立可得r＝7 Ω，E＝2.8 V。 (2025·福建福州三模)某同学要进行“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验。实物图如图所示 (1)关于实验，下列说法正确的是　　　　。 A.为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数 B.为了确保人身安全，只能使用低于12 V的电源 C.通电情况下不可以用手接触裸露的导线、接线柱 (2)为了探究n1＝400匝、n2＝200匝的变压器原、副线圈电压与匝数的关系，请用笔画线代替连线，将图中的实物连接补充完整。 学生用书⬇第112页 (3)在实验中，两个电压表的读数记录如下： 次数 1 2 3 4 5 U1/V 2.5 4.5 7.0 9.0 10.5 U2/V 1.2 2.2 3.4 4.4 5.2 该同学多次实验后发现原、副线圈的电压之比总是　　　　　(选填“稍大于”“等于”或“稍小于”)原、副线圈的匝数之比，试分析其原因：　　　　　　　　　　　　　 　　　　。 答案：(1)BC　(2)见解析图　(3)稍大于　见解析 解析：(1)为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错误；变压器的工作原理是电磁感应，原线圈两端应接交流电，为了人身安全，只能使用低压交流电源，所用电压应不超过12 V，故B正确；连接好电路后，要先检查电路是否正确，然后再接通电源，通电时，若用手接触裸露的导线、接线柱，这样无形之中，将人体并联在电路中，导致所测数据不准确，也不符合用电安全规范，故C正确。 (2)连接实物图如图所示。 (3)原、副线圈的匝数比为＝＝，通过分析实验数据发现原、副线圈的电压比总是稍大于原、副线圈匝数比，即说明副线圈的电压偏低，导致该现象的原因可能是漏磁、铁芯发热、导线发热等能量损耗，使副线圈两端电压偏低。 考点五　电学创新实验 1.电学创新实验主要方式：实验方案的创新、实验器材的创新、数据处理的创新、实验原理的迁移应用等。 2.测电阻的创新方法 测电阻的基础方法是伏安法，而高考命题中常考查一些由伏安法衍生出的测电阻的创新方法，如下表： 安安法 若已知的内阻R1，则可测得的内阻R2＝ 若已知的内阻R1，串联一定值电阻R0后，同样可测得的内阻R2＝ 伏伏法 若已知的内阻R1，则可测出的内阻R2＝R1 若已知的内阻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保证两次读数相等，则R1的读数就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使满偏；再闭合S2，只调节R2，使半偏(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使满偏；只调节R2使半偏(RV≫R1)，则R2＝R测，R测＞R真 比较法 测得电阻箱R1的阻值及、的示数I1、I2，可得Rx＝(电表阻值不计) 电桥法 调节电阻箱R3，当A、B两点的电势相等，即的示数为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R1Rx＝R2R3，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 学生用书⬇第113页 (2024·湖南高考)某实验小组要探究一金属丝的阻值随气压变化的规律，搭建了如图(a)所示的装置。电阻测量原理如图(b)所示，E是电源，为电压表，为电流表。 (1)保持玻璃管内压强为1个标准大气压，电流表示数为100 mA，电压表量程为3 V，表盘如图(c)所示，示数为　　　　V，此时金属丝阻值的测量值R为　　　　Ω(保留3位有效数字)。 (2)打开抽气泵，降低玻璃管内气压p，保持电流I不变，读出电压表示数U，计算出对应的金属丝阻值。 (3)根据测量数据绘制R-p关系图线，如图(d)所示。 (4)如果玻璃管内气压是0.5个标准大气压，保持电流为100 mA，电压表指针应该在图(c)指针位置的　　　　(填“左”或“右”)侧。 (5)若电压表是非理想电压表，则金属丝电阻的测量值　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。 答案：(1)1.25(1.24、1.26也可)　12.5(12.4、12.6也可，但数值必须为前一空的10倍)　(4)右　(5)小于 解析：(1)由电压表读数规则可知题图(c)的示数为1.25 V；根据题图(b)由欧姆定律可知R＝＝ Ω＝12.5 Ω。 (4)玻璃管内气压降低到0.5个标准大气压，由题图(d)可知金属丝的阻值增大，又保持电流为100 mA，所以电压表示数增大，即电压表指针应该在题图(c)指针位置的右侧。 (5)若电压表是非理想电压表，则流过金属丝的电流的测量值偏大，由欧姆定律可知金属丝电阻的测量值小于真实值。 (2025·广东高考)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(a)是电磁铁磁感应强度的测量电路。所用器材有：电源E(电动势15 V，内阻不计)；电流表(量程有0.6 A和3 A，内阻不计)；滑动变阻器RP(最大阻值100 Ω)；定值电阻R0(阻值10 Ω)；开关S；磁传感器和测试仪；电磁铁(线圈电阻16 Ω)；导线若干。图甲(b)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0.6 A挡。 ②图甲(b)中已正确连接了部分电路。请在虚线框中完成RP、R0和间的实物图连线。 (2)磁感应强度B和电流I关系测量。 ①将图甲(a)中的磁传感器置于电磁铁中心，滑动变阻器RP的滑片P置于b端。置于b端目的是使电路中的电流　　　　，保护电路安全。 ②将滑片P缓慢滑到某一位置，闭合S，此时的示数如图乙所示，读数为　　　　A。分别记录测试仪示数B和I，断开S。 学生用书⬇第114页 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B -I图线，其斜率为　　　　mT/A(结果保留2位有效数字)。 (3)制动时间t测量。 利用图甲(b)所示装置测量了t，结果表明B越大，t越小。 答案：(1)①0.58　②见解析图 (2)①最小　②0.48　④30 解析：(1)①当滑动变阻器连入电路的阻值为零时，电路中的电流最大，则由闭合电路欧姆定律可知电路中的最大电流为Im＝≈0.58 A。 ②根据电路图连接实物图如图所示。 (2)①滑动变阻器的滑片置于b端，滑动变阻器连入电路的阻值最大，目的是使电路中的电流最小，保护电路安全。 ②由于电流表的量程选择0.6 A挡，则由题图乙可知其分度值为0.02 A，所以题图乙电流表的读数为I＝24×0.02 A＝0.48 A。 ④根据题图丙中图线可知，其斜率 k＝ mT/A＝30 mT/A。 专题集训(二十三)　电学实验 (时间：30分钟　满分：40分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 1.(10分)(2024·黑吉辽高考)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)①A　(2)　(3) 解析：(1)①为了保护电路，开关闭合前应将金属夹置于电阻丝接入电路电阻的最大处，即A端。 (2)(3)设金属丝的总电阻为R，总长度为x，对题图(a)，根据闭合电路欧姆定律有E＝U＋r，可得＝＋·；对题图(b)有E＝U＋(r＋R0)，可得＝＋·，结合题图(c)可知b＝，k1＝，k2＝，又＝n，解得E＝，r＝。 2.(10分)(2025·云南高考)基于铂电阻阻值随温度变化的特性，某兴趣小组用铂电阻做了测量温度的实验。可选用的器材如下：Pt 1000型号铂电阻、电源E(电动势5 V，内阻不计)、电流表A1(量程100 μA，内阻4.5 kΩ)、电流表A2(量程500 μA，内阻约1 kΩ)、定值电阻R1(阻值15 kΩ)、定值电阻R2(阻值1.5 kΩ)，开关S和导线若干。 查阅技术手册可知，Pt 1000型号铂电阻测温时的工作电流在0.1～0.3 mA之间，在0～100 ℃范围内，铂电阻的阻值Rt随温度t的变化视为线性关系，如图(a)所示。 完成下列填空： (1)由图(a)可知，在0～100 ℃范围内，温度每升高1 ℃，该铂电阻的阻值增加　　　　Ω。 (2)兴趣小组设计了如图(b)所示的甲、乙两种测量铂电阻阻值的电路图，能准确测出铂电阻阻值的是　　　　(填“甲”或“乙”)，保护电阻R应选　　　　(填“R1”或“R2”)。 (3)用(2)问中能准确测出铂电阻阻值的电路测温时，某次测量读得A2示数为295 μA，A1示数如图(c)所示，该示数为　　　　μA，则所测温度为　　　　℃(计算结果保留2位有效数字)。 答案：(1)3.85　(2)乙　R1　(3)62.0　51 解析：(1)由题图(a)可知，0 ℃时R0＝1.000×103 Ω，100 ℃时R100＝1.385×103 Ω，故温度每升高1 ℃，铂电阻的阻值增加量为ΔR＝×1 Ω＝3.85 Ω。 (2)由于电流表A2内阻未知，而电流表A1内阻已知，电流表A1可以当作电压表准确测量铂电阻两端的电压，由电流表A2的示数减去电流表A1的示数即可准确测量通过铂电阻的电流，故能准确测出铂电阻阻值的是题图(b)中乙电路；铂电阻工作电流范围为0.1～0.3 mA，电源电动势5 V，故电路中的总电阻范围应为～50 kΩ，故保护电阻选R1。 (3)题图(c)中A1量程为100 μA，分度值为1 μA，要往下估读一位，故题图(c)的示数为62.0 μA；题图(b)乙电路中，A1与Rt并联后再与A2串联，根据串并联电路特点和欧姆定律有I1rA1＝(I2－I1)Rt，其中rA1＝4.5 kΩ，I2＝295 μA，I1＝62.0 μA，解得Rt＝ Ω≈1 197 Ω，又由题图(a)可知Rt＝1 000＋3.85t(Ω)，当Rt＝1 197 Ω时，t＝ ℃≈51 ℃。 3.(10分)(2025·河南高考)实验小组研究某热敏电阻的特性，并依此利用电磁铁、电阻箱等器材组装保温箱。该热敏电阻阻值随温度的变化曲线如图1所示，保温箱原理图如图2所示。回答下列问题： (1)图1中热敏电阻的阻值随温度的变化关系是　　　　(填“线性”或“非线性”)的。 (2)存在一个电流值I0，若电磁铁线圈的电流小于I0，衔铁与上固定触头a接触；若电流大于I0，衔铁与下固定触头b接触。保温箱温度达到设定值后，电磁铁线圈的电流在I0附近上下波动，加热电路持续地断开、闭合，使保温箱温度维持在设定值。则图2中加热电阻丝的c端应该与触头　　　　(填“a”或“b”)相连接。 (3)当保温箱的温度设定在50 ℃时，电阻箱旋钮的位置如图3所示，则电阻箱接入电路的阻值为　　　　Ω。 (4)若要把保温箱的温度设定在100 ℃，则电阻箱接入电路的阻值应为　　　　Ω。 答案：(1)非线性　(2)a　(3)130.0　(4)210.0 解析：(1)由题图1可知，热敏电阻的阻值随温度非线性变化。 (2)根据题图1可知，保温箱内温度升高时热敏电阻阻值减小，电磁铁线圈中电流增大，又电流大于I0时衔铁与下固定触头b接触，可知在温度较低时衔铁与上固定触头a接触，加热电阻丝连入电路工作，即加热电阻丝的c端应该与触头a相连接。 (3)根据电阻箱的读数规则可知，电阻箱接入电路的阻值为1×100 Ω＋3×10 Ω＋0×1 Ω＋0×0.1 Ω＝130.0 Ω。 (4)由(3)可知保温箱的温度设定在50 ℃时，电阻箱的阻值为130.0 Ω，50 ℃时热敏电阻的阻值为180 Ω，由闭合电路欧姆定律及题意可知，＝r＋R磁＋R电阻箱＋R，则保温箱在不同设定温度下，电阻箱与热敏电阻阻值之和相同，若要把保温箱的温度设定在100 ℃，由题图1可知，此时热敏电阻的阻值为100 Ω，则电阻箱接入电路的阻值为210.0 Ω。 4.(10分)(2025·陕晋宁青高考)常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表(表头)改装而成的，与电源及相关元器件组装后可构成多功能、多量程的多用电表。 (1)某同学使用多用电表正确测量了一个15.0 Ω的电阻后，需要继续测量一个阻值大约是15 kΩ的电阻。在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前，请选出以下必要的操作步骤并排序； ①把选择开关旋转到“×100”位置。 ②把选择开关旋转到“×1 k”位置。 ③将红表笔和黑表笔接触。 ④调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点。 下列选项中正确的是　　　　。(填正确答案标号) A.①③④ B.②③④ C.②④③ D.①④③ (2)若将一个内阻为20 Ω、满偏电流为1 mA的表头改装为量程0～2 V的电压表，需要　　　　(填“串联”或“并联”)一个　　　　Ω的电阻。 (3)如图，某同学为探究由一个直流电源E、一个电容器C、一个电阻RA及一个电阻RB(RA＞RB)组成的串联电路中各元器件的位置，利用改装好的电压表分别测量各接线柱之间的电压，测得数据如下表： 接线柱 1和2 2和3 3和4 1和4 2和4 1和3 U/V 0 1.53 0 0.56 1.05 0.66 根据以上数据可判断，直流电源E处于　　　　之间，电容器C处于　　　　之间，电阻RA处于　　　　之间。(填“1和2”“2和3”“3和4”或“1和4”) 答案：(1)B　(2)串联　1 980　(3)2和3　1和4　1和2 解析：(1)由于继续测量电阻的阻值约为上次测量电阻的1 000倍，则测量阻值约为15 kΩ的电阻时应把选择开关旋转到“×1 k”位置，A、D错误；再将红、黑表笔短接，然后调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点，B正确，C错误。 (2)将量程较小的表头改装成电压表需串联一个电阻，由欧姆定律可知Ig(rg＋R)＝Ug，解得串联电阻的阻值为R＝1 980 Ω。 (3)当电压表直接连在电源两端时示数最大，而题表中2和3之间电压最大，则直流电源E处于2和3之间；当电压表分别连在RA、RB两端时，无法构成回路，电压表示数为0，题表中1和2之间、3和4之间为电阻，则电容器C处于1和4之间；由于电容器相当于断路，由题表可知电压表接接线柱2和4时电压表两端电压大于接1和3时的电压，则1和2之间为大电阻，即电阻RA处于1和2之间。 学科网（北京）股份有限公司 $