第1编 专题7 物理实验 第17讲 电学实验（课件PPT）-【满分思维】2026年高考二轮专题复习·物理

该高中物理高考复习课件聚焦电学实验专题，覆盖仪器使用与电表改装、电阻测量、电源电动势和内阻测定、创新实验等核心考点。对接高考评价体系，通过近五年真题分析明确伏安法测电阻、电源参数测量等高频考点权重，归纳读数、电路设计、数据处理类常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题溯源+方法建模+素养提升”，如以2025四川卷测电阻率为例，运用科学思维中的模型建构（图像法求电阻）和科学探究中的数据处理（多次测量求平均值），指导学生掌握“大内小外”电路选择等技巧。含易错点分析（电表内阻影响）和创新实验拓展，助力学生高效突破考点，教师可据此优化复习策略提升备考效率。

第17讲　电学实验 贯通•知识脉络 研学•核心考点 目录索引 贯通•知识脉络 研学•核心考点 考点一　实验仪器的使用与电表改装 命题角度1常见测量工具的读数 1.游标卡尺的读数 (1)精确度:10分度——0.1 mm,20分度——0.05 mm,50分度——0.02 mm。 (2)游标卡尺不估读,若以mm为单位,10分度游标卡尺,小数点后只有一位。20分度和50分度游标卡尺若以mm为单位,小数点后有两位。 (3)测量值=主尺刻度整毫米数+n×精确度(mm),n为游标尺上第n条线与主尺上的某刻度线对齐。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 2.螺旋测微器的读数 (1)螺旋测微器读数时要准确读到0.01 mm,估读到0.001 mm,若以mm为单位,小数点后必须为三位,同时注意固定刻度上的半刻度是否露出。 (2)测量值=固定刻度整毫米数+半毫米数+可动刻度读数(含估读值)×0.01 mm。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 3.电流表和电压表的读数 量程 精确度 读数规则 电流表0~3 A 0.1 A 与刻度尺一样,采用估读,读数规则较简单,只需要精确值后加一估读数即可 电压表0~3 V 0.1 V 电流表0~0.6 A 0.02 A 估读位与最小刻度在同一位,采用估读 电压表0~15 V 0.5 V 估读位与最小刻度在同一位,采用估读 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 例1　(1)一同学用一游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测一物体的长度。测得的结果如图甲所示,则该物体的长度L=　　　　 mm。 (2)用螺旋测微器测量金属丝的直径,从图乙中读出金属丝的直径为 　　　　 mm。 20.30 0.510 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 (3)如图丙所示,一电压表接0~15 V量程,读数为　　　　 V。 (4)如图丁所示,一电流表接0~0.6 A量程,读数为　　　　 A。 10.8 0.16 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 解析 (1)20分度的游标卡尺精确度为0.05 mm,则物体的长度为L=20 mm+6×0.05 mm=20.30 mm。 (2)金属丝的直径为d=0.5 mm+1.0×0.01 mm=0.510 mm。 (3)接0~15 V量程时,每小格表示0.5 V,读数为10.8 V。 (4)接0~0.6 A量程时,每小格表示0.02 A,读数为0.16 A。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 命题角度2电表的改装 1.大量程电流表、电压表的改装 类型 电路图 原理 把电流表改装为电压表 U=Ig(Rg+R) 扩大电流表量程 I=Ig+ 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 2.电阻表的读数 (1)电阻表的刻度是不均匀的,读数时应乘以倍率。 (2)为了减小读数误差,电阻表指针应指在表盘的部分,即中值刻度附近。若表头指针偏转过大,表示待测电阻较小,应当换低倍率的挡位;若表头指针偏转过小,表示待测电阻很大,应当换高倍率的挡位。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 3.电阻表的原理 (1)原理:I=。欧姆调零就是将红、黑表笔短接,则Ig=。 (2)待测电阻的值:Rx=-R内,Rx与I成一一对应关系。 (3)中值电阻R中=R内==Rg+R+r。 (4)电流方向:“红进黑出”。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 例2　某物理课外实验小组用电阻表测某未知电阻R0的阻值。 (1)在进行正确机械调零后,将电阻挡的选择开关拨至“×1”挡,先将红、黑表笔短接,让指针指在　　　　(选填“左侧”或“右侧”)零刻度线上。 (2)电阻表指针如图所示,可得未知电阻R0的阻值为　　　　 Ω。(结果保留2位有效数字) 右侧 36 解析 (1)红、黑表笔短接,使电流达到满偏,故指针指在右侧。 (2)依题意,读数为36 Ω。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 例3　某同学利用一灵敏电流表G(满偏电流Ig=200 μA,内阻Rg=120 Ω)进行电学实验。 (1)图甲为该同学设计的电阻表的原理图,其中电源的电动势E=1.5 V,内阻不计,欧姆调零后,当A、B 间接入阻值为Rx的电阻时电流表的指针指在100 μA处,则Rx=　　　　 kΩ。 7.5 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 (2)现将该电流表改装成有0~1 mA、0~6 mA两个量程的电流表,该同学设计了如图乙、丙所示的两个电路,则=　　　　。 (3)如图丁所示,用灵敏电流表G1和电阻箱R串联改装成一个电压表,灵敏电流表G1的满偏电流为Ig'=2 mA,内阻为Rg'=300 Ω,电阻箱R接入电路的阻值为R=1 200 Ω,则改装后的电压表的最大测量值为　　　　 V。 6 3 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 解析 (1)根据闭合电路欧姆定律有Ig=,当A、B间接入阻值为Rx的电阻时,有Ig=,解得Rx=7.5 kΩ。 (2)根据电路的串、并联规律,有=R2,R2=R4+R5,=R4,解得=6。 (3)改装后的电压表的最大测量值为U=Ig'(Rg'+R)=3 V。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 考点二　以测电阻为核心的实验 命题角度1测电阻的常用方法 1.伏安法 (1)电流表内接法与外接法的选择(大内小外) 电流表内接法 电流表外接法 R测==Rx+RA>Rx,适合测量大电阻 R测=<Rx,适合测量小电阻 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 (2)滑动变阻器分压电路与限流电路的选择 ①从节能的角度考虑,优先选用限流式。 ②必须用分压式三种情况:a.要求待测电路的U、I从0变化;b.滑动变阻器阻值太小,不能起到限流的作用;c.选用限流式时,Ux、Ix过大(超过电表量程,烧坏电表、电源或用电器等)。 (3)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;根据待测电流的最大值选择电流表;读数时电表的指针摆动的幅度应较大,一般应使指针能达到半偏以上。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 2.替代法 电路图 核心 操作 (1)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。 (2)R1的读数即等于待测电阻的阻值 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 3.电桥法 电路图 核心 操作 (1)调节电阻箱R3,使灵敏电流表G的示数为0。 (2)设R1和R3两端的电压为U1, R2和Rx两端的电压为U2,有 ,解得R1Rx=R2R3,从而求出Rx的值 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 例4　某物理课外实验小组为了测量某未知电阻R0的阻值,制定了三种测量方案。 (1)方案一:用伏安法测电阻。如图甲所示的实验电路,电压表的示数为2.80 V,电流表的示数为87.5 mA,则由此可得未知电阻R0的阻值为　　　　 Ω (结果保留2位有效数字),此测量值　　　　 (选填“大于”或“小于”)真实值。 32 小于 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 (2)方案二:用等效替代法测电阻。 ①如图乙所示,将电阻箱R的阻值调到最大,闭合开关S1和S2,调节电阻箱R,使电流表示数为I0,电阻箱的示数R1=102 Ω; ②断开开关S2,闭合开关S1,调节电阻箱R,使电流表示数仍为I0,电阻箱的示数R2=68 Ω; ③则未知电阻R0的阻值为　　　　 Ω(结果保留2位有效数字)。 34 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 (3)方案三:用电桥法测电阻。如图丙所示的实验电 路,AB为一段粗细均匀的直电阻丝。 ①闭合开关S,调整触头D的位置,使按下触头D时,电 流表G的示数为零。已知定值电阻R'的阻值,用刻度 尺测量出l1、l2,则电阻R0=　　　　(用R'、l1、l2表示); ②为消除因电阻丝的粗细不均匀而带来的误差,将图 丁中的定值电阻R'换成电阻箱,并且按照①中操作时,电阻箱的读数记为R3;然后将电阻箱与R0交换位置,保持触头D的位置不变,调节电阻箱,重新使电流表G的示数为零,此时电阻箱的读数记为R4,则电阻R0=　　　　(用R3、R4表示)。 R' 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 解析 (1)根据欧姆定律,电阻的测量值为R0= Ω=32 Ω,电路采用电流表外接法,电流表读数偏大,故电阻测量值小于真实值。 (2)③根据闭合电路的欧姆定律有E=(102+r)I0,E=(68+r+R0)I0,解得R0=34 Ω。 (3)①根据电桥测量原理,依题意有,解得R0=R'。②据前面分析有R0=R3,R0=R4,则有R0=。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 命题角度2测金属的电阻率 电路图 核心操作 1.用螺旋测微器在三个不同位置测量直径。 2.用毫米刻度尺测接入电路的有效长度。 3.改变滑动变阻器的阻值,测多组U、I 数据处理 1.作U-I图像,利用斜率求出Rx。 2.计算电阻率ρ= 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 例5　(2025四川卷)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 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 (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。 图1 0.500 a 左 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 (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,此时电阻箱面板如图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)。 图2 1.3×10-6 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 (4)(多选)为减小误差,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 CD 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 解析 本题考查测合金丝的电阻率。 (1)该样品横截面直径的平均值 mm=0.500 mm。 (2)限流接法分别接滑动变阻器上、下两个接线柱,一上一下,下端已接好,上端接a。 滑片置于最左端,电阻最大,电流最小,电路最安全。 (3)采用等效替代法,合金丝电阻R=3.2 Ω;金属丝长度l=0.5 m,直径d=0.500 mm,根据R=,变形得ρ==1.3×10-6 Ω·m。 (4)采用等效替代法,电源、电流表的内阻不影响结果,A、B错误;0~99.99 Ω的电阻箱能提高测量精度,C正确;求平均值可减小偶然误差,D正确。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 考点三　以测电源的电动势和内阻为核心的实验 1.测电源的电动势和内阻的三种常用方法 方法 实验原理 图像法处理数据 伏安法 U=E-Ir 纵轴截距:E 斜率绝对值:r 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 方法 实验原理 图像法处理数据 安阻法 E=I(R+r)或=·R+ 纵轴截距: 斜率: 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 方法 实验原理 图像法处理数据 伏阻法 E=U或 纵轴截距: 斜率: 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 2.“等效电源法”测电源内阻 电路图 核心操作 (1)定值电阻R0与电源串联,把它们看成一个等效电源。 (2)等效电源的内阻r0=R0+r,则被测电源的内阻r=r0-R0 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 例6　(2024黑吉辽卷)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。 图(a) 图(b) 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 (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　　　(选填“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。 图(c) A 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 (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)。 提示:该实验题来源于教材,但又高于教材,实验的基本原理和思想方法是考查的核心,题目创新之处有两点:一是实验器材的创新——利用电阻丝拉直固定,结合金属夹代替滑动变阻器;二是结合欧姆定律和电阻定律,建立起电动势、内阻和电阻丝长度的关系——实验原理创新。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 解析 (1)应将电阻丝完全接入电路,确保电路安全。 (2)(3)对图(a)中的电路图,根据闭合电路欧姆定律得E=U+r,解得,结合图(c)可知,b=,k1=;对图(b)中的电路图,根据闭合电路欧姆定律得E=U+·(r+R0),解得,结合图(c)可知,b=,k2=。又由于=n,因此=n,解得r=。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 例7　(2025湖北卷)某实验小组为测量一节干电池的电动势E和内阻r,设计了如图(a)所示的电路,所用器材如下:干电池、智能手机、电流传感器、定值电阻R0、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S,逐次改变电阻箱的阻值R,用智能手机记录对应的电流传感器测得的电流I。回答下列问题: (a) (b) 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 (1)R0在电路中起　　　　(选填“保护”或“分流”)作用。 (2)与E、r、R、R0的关系式为=　 　　　。 (3)根据记录数据作出-R图像,如图(b)所示。已知R0=9.0 Ω,可得E=______　　　　 V(保留3位有效数字),r=　　　　 Ω(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　　　　(选填“有”或“无”)影响。 保护 (R+R0+r) 1.47 1.3 有 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 解析 (1)R0串联在电路中,起保护电路的作用。 (2)由闭合电路欧姆定律有E=I(R+R0+r),整理得(R+R0+r)。 (3)结合题图(b)可知, V-1,故E=1.47 V,图像纵截距为=7 A-1,故r=1.3 Ω。 (4)若电流传感器有内阻,则E=I(R+R0+r+RA),整理得R+,E测量值仍为,无误,但=7 A-1,则r测=r+RA,故电流传感器的电阻对干电池内阻的测量结果有影响。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 考点四　电学其他实验 命题角度1观察电容器的充、放电现象 电路图 核心操作 开关S接1或2,仔细观察电压表、电流表示数的变化特点 数据处理 1.绘制充、放电的I-t图像。 2.放电过程的I-t图像与坐标轴围成的面积表示电容器减少的电荷量 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 例8　(2024重庆卷)探究电容器充、放电规律,实验装置如图甲所示,有电源E,定值电阻R0,电容器C,单刀双掷开关S。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 (1)为测量电容器充放电过程电压U和电流I的变化,需在①②处接入测量仪器,位置②应该接入测　　　　(选填“电流”或“电压”)仪器。 (2)接通电路并接通开关,当电压表示数最大时,电流表示数为　　　　。 (3)根据测到数据,某过程中电容器两端电压U与电流I的关系图如图乙所示。该过程为　　　　(选填“充电”或“放电”)过程。放电过程中电容器两端电压U随时间t变化关系如图丙所示。0.2 s时R0消耗的功率为　　　 W。 电压 零 放电 0.32 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 解析 (1)位置②与电容器并联,为测电压仪器。 (2)电压表示数最大时,电容器充电完毕,电流表示数为零。 (3)电容器放电时电压和电流都减小,图像逆向分析,该过程为电容器放电过程。电容器充电完毕后的电压等于电源电动势,大小为12 V,由题图丙可知t=0.2 s时电容器两端电压为U=8 V,由题图乙可知当U=8 V时,电流I=40 mA,则电阻R0消耗的功率为P=8×40×10-3 W=0.32 W。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 命题角度2探究影响感应电流方向的因素 电路图 核心操作 1.观察线圈绕向、电流方向。 2.根据实验现象分析感应电流的磁场方向 数据处理 1.分析指针偏转方向。 2.分析多种实验电路及实验现象。 3.结论的灵活运用 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 例9　(2025福建厦门三模)小萌同学用不同装置分别进行电磁感应现象的实验探究。 (1)用图甲所示的装置探究感应电流方向的影响因素。 甲 在图甲中用笔画线代替导线,将实物电路补充完整;该同学在闭合开关时发现电流表指针向右偏转,则开关闭合状态时,将滑动变阻器滑片_________　　　　(选填“向左”或“向右”)滑动,电流表指针向左偏转。 向右 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 (2)如图乙所示,在探究感应电流大小的影响因素实验中,该同学将一线圈两端与电流传感器相连,强磁体从长玻璃管上端由静止下落,电流传感器记录了强磁体穿过线圈过程中电流i与时间t的关系图像,如图丙所示,下列说法正确的是　　　　。 A.t2时刻的速度大小等于t4时刻的速度大小 B.在t1~t3时间内,强磁体的加速度小于重力 加速度 C.强磁体穿过线圈的过程中,受到线圈的作用力先向上后向下 D.在t1~t5的时间内,强磁体重力势能的减少量等于其动能的增加量 B 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 解析 (1)将实物电路补充完整如图所示。闭合开关时穿过线圈B的磁通量增大,电流表指针向右偏转,则开关闭合时,要使电流表指针向左偏转,穿过线圈B的磁通量应减小,线圈A中的电流应减小,滑动变阻器连入电路的阻值应增大,应将滑动变阻器滑片向右滑。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 (2)t1~t5时间内,强磁体均向下做加速运动,只不过加速度大小发生变化,所以线圈t2时刻的速度大小小于t4时刻的速度大小,故A错误;线圈中只要有感应电流,感应电流的磁场就阻碍强磁体与线圈之间的相对运动,即强磁体所受线圈的作用力向上,根据牛顿第二定律有mg-F安=ma,可得a<g,故B正确,C错误;在t1~t5时间内,强磁体重力势能减少量等于线圈中产生的焦耳热与强磁体动能的增加量之和,故D错误。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 命题角度3探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 实验装置 核心操作 1.估测电压的大致范围。 2.先用交流电压最大量程挡试测,再选用适当量程测量。 3.改变电压或线圈匝数前要先断开开关 数据处理 变压器的铁芯漏磁使得能量损耗,从而导致电压比与匝数比有差别 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 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)保持原线圈输入的电压一定,通过改变原、副线圈匝数,测量副线圈上的电压。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 C 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 (2)变压器原、副线圈匝数分别选择n=800匝、n'=400匝,原线圈与10 V正弦式交流电源相连,用理想电压表测得输出电压U'=2.5 V,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 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 (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n1、n2。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:在交流电源的电 压有效值U0不变的情况下,在调节可变电阻R的过程中,当R=　　　　(用n1、n2、R0表示)时,R获得的功率最大。 R0 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 解析 (1)为实现探究目的,保持原线圈输入的电压一定,通过改变原、副线圈匝数,测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是控制变量法。故选C。 (2)根据理想变压器原、副线圈电压与线圈匝数的关系,副线圈匝数略少于400匝,可知副线圈电压应略小于5 V,不会明显小于理论值,A错误;变压器存在电磁辐射,辐射电磁波,放出能量,但辐射能量较少,输出电压测量值不会明显小于理论值,B错误;原、副线圈存在电流热效应,副线圈电压将小于5 V,不会明显小于理论值,C错误;两块变压器铁芯没有组装在一起,会出现漏磁,副线圈电压将明显小于理论值,D正确。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 (3)根据变压器原理可得,根据欧姆定律R=,则右侧实线框内电路的等效电阻为R'=R,将U0等效为电源电动势,R0等效为电源内阻,R'等效为外电阻,当R获得的功率最大时,则有R0=R',解得R=R0。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 考点五　电学实验的拓展与创新 解决电学拓展创新实验的三种常用方法 (1)转换法:将不易测量的物理量转换成可以(或易于)测量的物理量进行测量,然后再反求待测物理量的值,这种方法叫转换测量法(简称转换法)。如在测量金属丝电阻率的实验中,虽然无法直接测量金属丝电阻率,但可通过测量金属丝的长度和直径,并将金属丝接入电路测出其电阻,进而计算出它的电阻率。 (2)替代法:用一个标准的已知量替代被测量,通过调整标准量,使整个测量系统恢复到替代前的状态,则被测量等于标准量。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 (3)控制变量法:研究一个物理量与其他几个物理量的关系时,每次只改变其中的一个物理量,而控制其余几个物理量不变,从而研究被改变的这个物理量与要研究的那个物理量的关系,分别加以研究后再归纳总结,如探究电阻的决定因素实验。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 例11　(2025重庆卷)熄火保护装置主要由弹簧、热电偶和电磁铁等组成,其示意图如图甲所示,A、B为导线上两个接线端。小组设计了如图乙所示的电路(部分连线未完成)进行探究,图中数字毫安表内阻约为1 Ω,数字毫伏表内阻约为10 MΩ。 甲 乙 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 (1)将图甲中的A、B端分别与图乙中的A'、B'端连接,测量热电偶和电磁铁线圈构成的组合体电阻。已知组合体电阻不超过0.05 Ω,则未完成的连接中,Q端应和　　　　(选填“b”或“c”)处相连,理由是　　　　　　　　　　　。正确连线后,开始时滑动变阻器的滑片应置于　　　　(选填“d”或“e”)端。 b　 见解析 e 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 (2)闭合开关S1、S2,实验测得组合体电阻为0.020 Ω,当电磁铁线圈中的电流小于142 mA时,电磁铁无法继续吸合衔铁,衔铁被释放。断开开关S1、S2,从室温加热热电偶感温端到某一温度后,停止加热,使其自然冷却至室温。测得整个过程中热电偶受热产生的电动势E'随时间t的变化关系如图丙所示。在相同的加热和冷却过程中,如果将A、B端直接连接,不计温度变化对组合体电阻的影响,从停止加热到吸合的衔铁被释放,所用的时间约为 　　　　 s(保留3位有效数字)。 丙 17.5 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 解析 (1)组合体电阻不超过0.05 Ω,远小于数字毫伏表内阻,应采用数字毫安表外接法,即Q端应和b处相连。滑动变阻器采用分压接法,闭合开关时,为了保护电表,滑动变阻器的滑片应置于e端。 (2)衔铁被释放时,由闭合电路欧姆定律可知电动势为E=Ir=0.02×142× 10-3 V=2.84×10-3 V=2.84 mV,停止加热时,热电偶受热产生的电动势E'最大,如图所示,由图可知,从停止加热到吸合的衔铁被释放,所用的时间约为Δt=32.5 s-15 s=17.5 s。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 例12　(2024湖南卷)某实验小组要探究一金属丝的阻值随气压变化的规律,搭建了如图甲所示的装置。电阻测量原理如图乙所示,E是电源,V为电压表,A为电流表。 (1)保持玻璃管内压强为标准大气压,电流表示数为100 mA,电压表量程为0~3 V,表盘如图丙所示,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; 1.23 12.3 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 (3)根据测量数据绘制R-p关系图线,如图丁所示; (4)如果玻璃管内气压是标准大气压的,保持电流为100 mA,电压表指针应该在图丙指针位置的　　　　(选填“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　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。 右 小于 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 解析 (1)电压表分度值为0.1 V,则电压表读数需估读一位,读数为1.23 V,根据欧姆定律可知,金属丝的测量值R==12.3 Ω。 (4)根据图丁可知气压越小电阻越大,则压强p减小,则电阻R增大,再根据U=IR,故电压增大,电压表的指针位置应该在题图丙中指针位置的右侧。 (5)电流表采用外接法会导致电压表分流,即R测=,I测=I真+,即I测偏大,故R测<R真。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 例13　(2024广东卷)某科技小组模仿太阳能发电中的太阳光自动跟踪系统,制作光源跟踪演示装置。实现太阳能电池板方向的调整,使电池板正对光源。 图甲是光照方向检测电路,所用器材有电源E(电动势3 V)、电压表V1和V2(量程均有3 V和15 V、内阻均可视为无穷大)、滑动变阻器R、两个相同的光敏电阻RG1和RG2、开关S、手电筒、导线若干。图乙是实物图,图中电池板上垂直安装有半透明隔板,隔板两侧装有光敏电阻,电池板固定在电动机转轴上,控制单元与检测电路的连接未画出。控制单元对光照方向检测电路无影响。 请完成下列实验操作和判断。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 (1)电路连接。 图乙中已正确连接了部分电路。请完成虚线框中滑动变阻器R、电源E、开关S和电压表V1间的实物图连线。 甲 乙 见解析图 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 (2)光敏电阻阻值与光照强度关系测试。 ①将图甲中R的滑片置于　　　　端,用手电筒的光斜照射到RG1和RG2,使RG1表面的光照强度比RG2表面的小。 ②闭合S,将R的滑片缓慢滑到某一位置,V1的示数如图丙所示,示数U1为 　　　　 V,V2的示数U2为1.17 V。由此可知,表面光照强度较小的光敏电阻的阻值　　　　(选填“较大”或“较小”)。 ③断开S。 丙 b 1.60 较大 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 (3)光源跟踪测试。 ①将手电筒的光从电池板上方斜照射到RG1和RG2。 ②闭合S并启动控制单元,控制单元检测并比较两光敏电阻的电压,控制电动机转动。此时两电压表的示数U1<U2,图乙中的电动机带动电池板 　　　　(选填“逆时针”或“顺时针”)转动,直至　　　　时停止转动,电池板正对手电筒发出的光。 逆时针 　U1=U2 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 解析 (1)实物图连线如图所示。 (2)①将图甲中的R的滑片置于b端。②电压表V1量程为3 V,最小刻度为0.1 V,则示数为1.60 V;由此可知表面光照强度较小的RG1两端电压较大,说明表面光照强度较小的阻值较大。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 (3)②由于两电压表的示数U1<U2,可知RG1表面的光照强度较大,则说明电动机带动电池板逆时针转动,直至RG1和RG2两端电压相等,即U1=U2时停止转动。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 例14　(2025湖南卷)车辆运输中若存在超载现象,将带来安全隐患。由普通水泥和导电材料混合制成的导电水泥,可以用于监测道路超载问题。某小组对此进行探究。 图1 (1)选择一块均匀的长方体导电水泥块样品,用多用电表粗测其电阻。将多用电表开关旋转到“×1 k”挡,正确操作后,指针位置如图1所示,则读数为 　　　　 Ω。 8 000 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 图2 (2)为进一步提高实验精度,使用伏安法测量水泥块电阻,电源E电动势6 V,内阻可忽略,电压表量程0~6 V,内阻约10 kΩ,电流表量程0~600 μA,内阻约100 Ω。实验中要求滑动变阻器采用分压接法,在图2中完成余下导线的连接。 (3)如图2所示,测量水泥块的长为a,宽为b,高为c。用伏安法测得水泥块电阻为R,则电阻率ρ=　　　　　　(用R、a、b、c表示)。 见解析图 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 (4)测得不同压力F下水泥块的电阻R,算出对应的电阻率ρ,作出ρ-F图像如图3所示。 图3 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 (5)基于以上结论,设计压力报警系统,电路如图4所示。报警器在两端电压大于或等于3 V时启动,R1为水泥块,R2为滑动变阻器,当R2的滑片处于某位置,R1上压力大于或等于F0时,报警器启动。报警器应并联在　　　　(选填“R1”或“R2”)两端。 (6)若电源E使用时间过长,电动势变小,R1上压力大于或等于F1时,报警器启动,则F1　　 　(选填“大于”“小于”或“等于”)F0。 图4 R2 大于 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 解析 (1)由题可知多用电表开关旋转到“×1 k”挡,故根据题图1可得读数为8 000 Ω。 (2)由上述知长方体导电水泥块样品的电阻Rx>,故采用电流表内接法;实验中要求滑动变阻器采用分压接法,故连接实物图如图所示。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 (3)电阻定律R=,化简得ρ=,根据题图2可知,测量的水泥块长度为a,横截面积为bc,代入解得ρ=。 (5)根据题图3可知压力越大电阻率越小,即电阻越小;回路中电流增大,滑动变阻器R2电压增大,水泥块R1电压减小,而报警器在两端电压大于或等于3 V时启动,故应将报警器并联在R2两端。 (6)电源电动势E减小,要使报警器启动,即R2两端电压仍为3 V,根据串联分压有U2=E=E,可知E减小需要R1更小,又因为F越大R1越小,可知F1大于F0。 考点一 考点二 考点三 考点四 考点五 $