内容正文:
压轴15 电学实验
典例·靶向·突破
题型01 测量类电学实验
1.【答案】(1)0.700
(2) 电压表量程较小且使用了内接法; 10.2Ω/10.3Ω/10.4Ω
(3) 55m/56m/57m
【详解】(1)
(2)[1]电压表量程较小,指针偏转不够;
因电压表内阻精确已知电流表内阻只有大约值,使用内接法,不能尽可能准确测量电阻。
[2]
[3]电压表量程变为原来的倍,在图形上取相距较远两点
金属丝的电阻
(3)[1]由电阻定律
可得金属丝长度
[2]代入数据可得该金属丝的长度
2.【答案】(1)
(2) 3Ω 1.80 2.60
【详解】(1)
因题中未给电压表,故需把毫安表改装,则用毫安表A1与定值电阻R1串联,且滑动变阻器串联接入电路,定值电阻R0保护电路,故电路图为
(2)[1][2][3] 由闭合电路的欧姆定律可得
整理得
结合图像可知,则
,可得
因,所以选3Ω,则
3.【答案】(1)E
(2)
(3) 黑 9667
【详解】(1)待测表头内阻约为,定值电阻,电阻均较大,为便于调节,滑动变阻器应选最大阻值较小的,即选项。
(2)粗细均匀的电阻丝AB,总长度,灵敏电流计G示数为零,即电桥平衡时,测得此时段电阻丝长度,有
代入数据解得表头内阻
(3)[1]表笔b接内部电源正极,故应为黑表笔。
[2]接线柱3未接电阻,表头和分流电阻构成的电流表量程最小,倍率最大,可知倍率为“”。
[3]短接调零时,满偏电流
由
得
题型02 电表的改装
4.【答案】(1) 150 C
(2)0.60
(3)0.27
【详解】(1)[1]将电流表与定值电阻串联,改装成量程为的电压表,则
[2]如果选最大阻值为200Ω的滑动变阻器,即使滑动变阻器的滑片移动较大距离,小灯泡的电压变化也不明显,导致调节范围受限,调节将会不方便,因此选最大阻值10Ω的滑动变阻器,即选C。
[3]实物连接如下
(2)小灯泡的额定功率
(3)令,根据串并联特点可知灯泡两端电压
两个小灯泡与电动势为3.0V、内阻为1.0Ω的电池直接串联时,流过电源的电流为I,电源两端的路端电压为2U,且
整理得
当时,当时,作图如图所示
题图中图线的交点为(5.62 mA,0.19A),可知
故每个小灯泡的实际功率
5.【答案】(1)左
(2)
(3)
(4)0.29/0.26/0.27/0.28/0.30/0.31
【详解】(1)闭合开关时,为保护电路,需要使实验所用电路部分的两端的电压为零,因此滑动变阻器滑片应置于左端。
(2)样品的电阻决定式为
其中
由电路的欧姆定律可知毫安表示数
表头两端电压
联立推导得①
因此图像的截距表示
由题中给出的量可知
(3)由①式可知图像的斜率表示
由题中给出的量可知
联立解得
(4)方法一:
读取图像上的两点(1.0,6.0)和(2.6,8.0)分别代入
解得②
对应表头改装成电流表的满偏电流
将代入②式可得
解得
方法二:
延长图像后直接读取纵坐标对应的横坐标
由图可知对应
得
6.【答案】(1)黑
(2)2.00mA
(3)990
(4)7500
【详解】(1)电流方向与接线柱(表笔)颜色的对应关系:对电表来说都是红进黑出,结合图中电表内所接的电源正负极,可判断出多用电表的B表笔应为黑表笔。
(2)将开关S拨至2,选择的功能为多用电表的0~3mA量程的电流表,指针指在表盘的“20”位置上,表盘上每一小格代表0.1mA,应读到下一位即0.01mA,所以电表读数为2.00mA。
(3)将开关S拨至2,选择的功能为多用电表的0~3mA量程的电流表,设电流表的内阻为,根据欧姆定律
解得
S接5时为量程为0~3V的电压表,根据欧姆定律
解得
(4)将开关S拨至4,所选电源电动势,电流表的量程为0~3mA,欧姆调零完成后,电流表示数为满偏示数,根据闭合电路欧姆定律可知该挡位下多用电表的总内阻为
测某电阻时发现灵敏电流计的表盘指针指向如图乙所示,则该待测电阻阻值为
题型03 创新类电学实验
7.【答案】(1)3V
(2)
(3) 3.0 0.71 0.27
【详解】(1)待测电源电动势为Ex(约1~3V),则电压表量程选择3V;
(2)根据电路图连接实物图如图所示
(3)[1]根据闭合电路欧姆定律,可得
结合题表代入相关数据可知
解得
[2]根据闭合电路欧姆定律
结合图丁可知,可得
[3]同时结合图丙又有
解得
8.【答案】(1)增大
(2) 1.00
(3)
(4)0.65/0.63/0.64/0.67/0.68/0.69/0.70/0.71
【详解】(1)由图可知图线上的点与原点连线斜率的倒数为小灯泡在该状态下的电阻值,因此随电压的增大,电阻增大。
(2)①[1]为了便于操作,滑动变阻器应该选择;
②[2]由图乙可知,电压表的最小刻度为0.1V,所以电压表的读数为1.00V。
(3)电流表采用外接法,一个电压表的量程不够,可以将两个电压表串联后并联在灯泡两端测电压,故电路图如图所示
(4)与4节干电池串联,则电源的电动势为
内阻为
可在图像中画出电源内阻的图线,如图
因两只灯泡与电源串联,流过灯泡和电源的电流相等,图中横线与内阻图线、灯泡图线和灯泡图线的交点坐标、、,当时,图中交点即为工作点。由交点坐标可得
9.【答案】(1) 远大于 48.0 小于
(2) 仍使灵敏电流计的示数为零 1.44 1.33 没有
【详解】(1)[1]用半偏法测量灵敏电流计的内阻,为减小系统误差,使闭合开关S2前后,干路电流不变,应使滑动变阻器的有效阻值远大于,同时使电流表能达到满偏,电源也应选电动势较大的。
[2]闭合前后认为干路电流不变,调节电阻箱,使得的示数为,此时电阻箱的电流也为,故电流表内阻与电阻箱的阻值相等,如图乙所示,则的内阻。
[3]闭合开关时电流表与电阻箱并联,电路总电阻减小,由闭合电路的欧姆定律可知,干路电流变大,当电流表半偏时流过电阻箱的电流大于流过电流表的电流,电阻箱阻值小于电流表内阻,实验认为电流表内阻等于电阻箱阻值,则电流表内阻的测量值小于真实值。
(2)[1][2][3][4]根据实验原理,每次改变、的阻值,都应使灵敏电流计的示数为零,则灵敏电流计上下两端点等势,则始终有
变形可得
由图丁可得纵截距表示电源电动势
内阻为
本实验中电表内阻对电源内阻的测量没有影响。
1.【答案】 500 0.66 0.32 非线性增大 偏小
【详解】(1)[1]按照甲所示的电路图,将图乙中的器材实物连线如图∶
(2)[2]不加外磁场时,示数为,示数为,根据电路关系有,
磁敏器件的电压为
则
(4)[3]根据图丙,当时,示数为。
[4]加外磁场后,调节使示数仍为,此时电流I仍为,磁敏器件的电压为,因此其阻值为
阻值变化量为
相对变化率为
则有
(5)[5]在坐标纸上补充数据点并作图
,
观察B在范围内图线的形状。若图线为直线则是线性增大,若为曲线则是非线性增大。从图中可看出在范围内是非线性增大;
(6)[6]若为非理想电压表,其内阻不是无穷大,会分流,使得测量的偏大,计算出的R偏小,偏小,偏小。在图像中,相同B值下,测量值偏小,图像整体下移,斜率比真实情况偏小。
2.【答案】(1) 串联 3000
(2)
(3)1.60(1.56-1.64)
【详解】(1)改装电压表,应串联电阻。串联电阻前后满足满偏电流不变,即
解得
(2)由于电压表电阻已知,电压表分流可以被精确计算,故选用电流表外接法;
小灯泡额定电压等于电源电动势,需要在实验过程中给小灯泡调整电压达到6V,故选用滑动变阻器分压接法;
如图:
(3)将电源(E=6V,r=2Ω)与电阻(R=3Ω)视作等效电源,将该等效电源(E=6V,r=5Ω)的伏安特性曲线绘制到小灯泡的伏安特性曲线图像中,如下图:
两曲线交点坐标约为3.8V,0.42A
则小灯泡此时实际功率约为
3.【答案】(1) 3000 没有
(2) 偏大
【详解】(1)[1]根据并联电路规律可知
由题意可知,
解得
[2]根据闭合电路欧姆定律可得
整理得
即
图像纵轴截距为电源电动势为
[3]按图甲所示电路进行实验,消除了电压表分流对实验的影响,电压与电流的测量值等于真实值,该实验没有系统误差。
(2)[1]根据实验步骤,由欧姆定律得 ,解得
[2]若采用图丙,实际测得为,测量值偏大
4.【答案】(1) 40/40.0 偏小
(2)1.5
(3)A
【详解】(1)[1]根据欧姆定律
[2]电压表读数为两端电压的真实值,电流表测量的是通过的电流与通过电压表的电流之和
根据可知,待测电阻的测量值比真实值偏小
(2)根据题意,
相对误差
(3)A.G示数为0,说明无电流通过G,即 a、b两点电势相等,电压表两端无电位差,此时电压表读数即为Rx两端真实电压,A正确;
B.补偿电路的作用是通过调节R2,使 a、b电势相等,从而消除电压表的分流影响,而不是提供与电压表分流相等的电流,B错误;
C.R2是用来调节补偿电路中电压,使 a、b电势相等,不是为了保护电源 E2,C错误。
故选A。
5.【答案】(1)C
(2)
(3) C
(4) (4)6.1/6.0
【详解】(1)电源电动势最大为9V左右,由,知应选用50kΩ滑动变阻器C。
(2)读数为时,电阻箱分流,根据并联电压相等
得。
(3)观点A、B表述正确,但观点错误。误差的产生是由“电流冲击”和“分流比”共同决定的,推导可证明干路电流变化会被分流系数的改变所抵消,相对误差在理论上是相等的,与偏转角度无关。
证明如下:设偏转时,读数为,滑动变阻器阻值为,测量值为,
,
联立得
即证,与n无关。
(4)由
联立式得
由,有,分析知
6.【答案】(1)3.4
(2) 3.3 2.0
(3)无
【详解】(1)[1]由于测量电源电压时选用的是多用电表的直流电压10V档,故电表读数为
(2)[1] 由闭合电路欧姆定律有
滑动变阻器分压为
整理可得
根据图丙可知,则
[2] 图丙直线斜率为
又因为
代入数据解得
(3)[1]根据可知,电源电动势只与截距有关,与电阻箱无关,而电压传感器的电阻不理想仅影响电阻箱,故电压传感器的电阻不理想对锂电池电动势的测量结果无影响。
7.【答案】(1)C
(2) 11/11.0
(3)0.96W()
【详解】(1)利用多用电表的欧姆挡测电阻,使用前应该调整部件S进行机械调零,使指针指到表盘左端的零刻度;使用时调节部件K至如图乙所示的挡位,将红、黑表笔短接,旋动部件K进行欧姆调零,使指针指到表盘右端的零刻度;故选C。
(2)[1]欧姆挡选择了“”,指针的数字为11.0,则电阻为(11)
[2][3]材质均匀的四分之一圆弧形变阻器的总电阻为,则角度为的有效电阻为
由闭合电路的欧姆定律可知
变形可得
图线的斜率为k,纵轴截距为b,可知,
联立解得,
(3)设流过一个灯泡的电流为,灯泡的电压为,由闭合电路的欧姆定律可知
变形可得
将等效电源的关系图像作过两点(2,0)和(0,)的倾斜直线作出来,如图所示
交点即为灯泡的工作点,则有,
则电路实际消耗的总功率约为(0.92W~0.98W)
8.【答案】(1)
(2)电源内阻远小于电压表内阻
(3) 1.48 1
(4)
【详解】(1)因位置“2”接的电压表功能相当于电流表,故要已知其内阻,接,位置“1”应该接电压表
(2)根据闭合电路的欧姆定律有
因直线的斜率的绝对值为,图线几乎水平,测量其斜率的误差太大。其主要原因是,即电源内阻远小于电压表内阻
(3)[1][2]由
直线的斜率的绝对值为
故电源内阻为
据三角形相似有
得电源电动势
(4)考虑电压表“2”的分压作用有
得
电源内阻的公式是
9.【答案】(1) 欧姆调零 - 3200
(2)
(3) 左
【详解】(1)[1][2]电压表的内阻阻值在~之间,因此应将选择开关拨到欧姆挡×100挡,接着进行欧姆调零。
[3]根据欧姆表和电压表中电源的连接情况可知应将红表笔接电压表的“-”接线柱,黑表笔接电压表另一个接线柱。
[4]欧姆挡选择的是×100挡,则这时测得电压表内阻。
(2)[1]电路中电压表测的是电压表与并联的电压,的量程应大于的量程,因此是被测电压表。
[2]电路图如图所示:
(3)[1]闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到最左端,使滑动变阻器输出电压为零。
[2]根据串并联电路特点,有
解得
10.【答案】(1) “×1” 15
(2) B 大于 否
【详解】(1)②[1]将选择开关转到电阻挡的 “×1”的位置。
③[2]合金丝的阻值为15×1Ω=15Ω。
(2)①[1]滑动变阻器接成了限流电路,则本实验应选用滑动变阻器(0~20Ω),故选B。
②[2]根据
即
由图像可知
则合金丝甲的电阻率为
③[3]根据,材料相同,则电阻率相同,因a斜率较大,可知截面积较小,即合金丝乙的横截面积大于合金丝甲的横截面积。
④[4]若考虑电流表内阻,则表达式为,可知图像的斜率不变,不影响求合金丝电阻率。
11.【答案】(1)负极
(2) ×1 9.0
(3) 1.50 14.9
【详解】(1)因欧姆表指针偏转角度很小,说明二极管电阻很大,又因其反向电阻很大,说明测量的是其反向电阻,表笔A与二极管的Q端连接,二极管的Q端是其正极,应连接电源负极,即表笔A接里边电源的负极
(2)[1]欧姆表指针偏转角度太大,说明二极管正向电阻很小,应选择更低倍率的挡位,即将选择开关旋至×1挡位
[2] 二极管正向电阻为
(3)[1][2]由闭合电路的欧姆定律满偏时有
联立解得
结合图己有,斜率
电动势E=1.50V。该挡位下欧姆表的总电阻
12.【答案】 20 2450/2450.0 300
【详解】[1]电阻在电路中主要起到分压调节的作用,当开关闭合的前后,电流计和的支路电阻值的变化较大,选择一个阻值更小的变阻器能够在支路电阻值变化时对总电路的影响更小,故选的变阻器。
[2]开关闭合前后微安表的示数不变,说明
对于两次电阻箱阻值的变化,根据电桥原理有关系式
可解得
[3]当微安表流过电流时,通过电阻箱的电流为
所以流过的电流为
[4]在图像中,面积表示电荷量的大小,所以一个小格的面积表示的电荷量为
[5]根据题干,电容器放电过程中一共流经微安表的电荷量为
微安表与电阻箱并联,流经干路的电荷总量为
根据电容器的定义式,
13.【答案】(1) 12.5 100 E1
(2)右侧
(3)
【详解】(1)[1]根据图(b)可知,电流表分度值为0.5μA,读数为;
[2] 两次电流表示数相同,其他电路不变,因此光敏电阻阻值等于电阻箱阻值,故;
[3]电流表量程为20μA,当RG<10kΩ时,总电阻R总=RG+R+RA≈80.5kΩ
此时
解得
因此选择电动势1.5V的。
(2)光敏电阻特性:光照越强,阻值越小。偏亮比适中光照更强,因此RG更小,总电阻更小,电路电流更大;电流表电流越大,指针越偏右,因此“偏亮”应标在“适中”的右侧。
(3)适中光照的RG范围为50kΩ∼100kΩ,由
计算得RG=50kΩ时,I≈12.4μA
RG=100kΩ时,I≈8.8μA
因此“适中”对应电流表大约8.8μA∼12.4μA的区间,在刻度上10μA刻度的左右两侧,从8.8μA附近到12.4μA附近标出区间即可,如图
14.【答案】(1) 0.44
(2)
(3)
【详解】(1)[1]电流表的最小分度为0.02A,读数读到本位,故
[2]由部分电路的欧姆定律得电流表的内阻
(2)[1][2]根据闭合电路的欧姆定律
结合题意可知;
解得
(3)[1][2]根据闭合电路的欧姆定律
得到
因此应该作图像
[3]结合题意有,
解得,
15.【答案】(1)
(2)
(3) R1 28 增大R2/增大电源电动势 E
【详解】(1)因电源的电动势为3.0V, 电压表V量程为0~15V,故电压表不宜使用,用安安法测电阻,把已知内阻的电流表与压敏电阻并联, 电流表接在干路中,电路图如下
(2)根据串并联电路规律和欧姆定律可得,该电路测量电阻阻值的表达式为
(3)[1]压力增大,压敏电阻减小,分压减小,故要求压力超过2N时,输出电压达到或超过2.0V时触发报警,那么输出端应与R2并联,故R1是压敏电阻
[2]根据闭合电路欧姆定律可得输出电压为
已知报警电压为,而F=2N时,
解得
[3]如果要提高此装置的灵敏度,即在压力更小时,R1的阻值更大,分压更大,使得 R2分到更小的电压就触发报警,那么应该增大R2或电源电动势E。
16.【答案】(1)
(2)右
(3) 5.46/5.44/5.48 0.230/0.220/0.240
(4) 没有系统误差 由于灵敏电流计G的示数为0,电流表测得的电流就等于流过该充电宝的总电流;由于灵敏电流计G的示数为0,A、B两点的电势相等,电压表测得的电压就等于该充电宝的路端电压;故没有系统误差。
【详解】(1)参照原理图,滑动变阻器的接线位置,一端接在电流表的负接线柱上,另一端接在电阻箱上,如图所示
(2)闭合开关前,为了保护电路中的电压表、电流表,应将滑动变阻器滑动头置于右端,使电阻最大。
(3)[1]根据闭合电路欧姆定律有
整理得
由题图二中可得纵轴截距为2.73V,故电源电动势
[2]由题图二中可得图像的斜率
根据解答[1]可知,故内阻
(4)[1]没有系统误差。
[2]由于灵敏电流计G的示数为0,电流表测得的电流强度等于流过该充电宝的电流强度;由于灵敏电流计G的示数为0,A、B两点的电势相等,电压表测得的电压等于该充电宝的路端电压;故没有系统误差。
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压轴15 电学实验
命题预测
在考查知识方面,2026年高考电学实验命题将以核心主干知识为基石,重点覆盖电路原理、闭合电路欧姆定律、电功与电功率及误差分析等基础考点。命题将深度融合数字化与传感器技术,以电流、电压、力传感器及DIS数字化信息系统为背景,考查器材替代、数据采集与拟合分析能力。同时,情境化设计全面升级,聚焦新能源并网、特高压输电、无线充电等国家战略与科技前沿场景,要求学生构建物理模型、分析能量损耗并优化实验方案,强化知识迁移与实际应用能力。此外,LED等非线性元件特性探究、电表改装与校准也将成为高频考点,推动从"验证性实验"向"探究性设计"转型。
在考查能力方面,命题将聚焦实验操作规范、数据处理精度与创新思维。学生需熟练掌握滑动变阻器分压/限流选型、伏安法内/外接法等核心操作,并能基于U-I图像的斜率、截距定量提取物理量。误差分析将贯穿全程,考查系统误差来源与减小措施,要求精准解释实验现象。开放设问比例提升,如要求改进实验方案、评估器材适配性、提出误差优化策略,全面考查学生的逻辑表达、方案设计与创新解决问题能力。
综上所述,2026年电学实验命题强调基础扎实、情境融合、能力导向。考生备考需夯实实验原理,强化传感器与数字化实验操作,深耕数据处理与误差分析,并拓展新能源、智能电网等领域认知,构建完整的实验探究能力与创新思维体系。
高频考法
1.探究电流与电压、电阻的关系。
2.伏安法测定值电阻及小灯泡电阻、电功率。
3.测定金属的电阻率及电源的电动势和内阻。
4.练习使用多用电表及传感器的简单使用。
5.实验设计与数据处理方法。
考向一 测量类电学实验
1.伏安法的内接法和外接法
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
导体电阻率的测量
1.测电阻Rx=
2.测电阻率ρ,Rx=ρ,而S=,Rx=,联立得ρ=
2.滑动变阻器的限流和分压
(1)两种接法的比较(不考虑电源的内阻)
比较项目
限流式接法
分压式接法
电路图
负载Rx上电压的调节范围
≤U≤E(R0为滑动变阻器的最大阻值)
0≤U≤E
闭合S前滑片P的位置
b端
a端
(2)滑动变阻器必须接成分压电路的几种情况
①要求电压表能从零开始读数;
②当待测电阻Rx≫R0(滑动变阻器的最大阻值)时;
③若采用限流式接法,电路中的最小电流仍超过电路中电表、电阻允许的最大电流。
(3)滑动变阻器的最大阻值和用电器的阻值差不多且要求电压不从零开始变化,通常情况下,由于限流电路结构简单、耗能少,优先使用限流式接法。
考向二 电源电动势和内阻的测量
实验原理
数据处理与误差分析
伏安法(外接法)
(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
伏安法(内接法)
(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
(等效电流表外接)
(1)原理:E=U+r
(2)关系式:=·+
(3)误差分析:E测<E真,r测<r真
安阻法
(等效电流表内接)
(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)
考向三 电表的改装
1.电压表、电流表的改装及其特点
项目
小量程电流表G改装成大量程电压表V
小量程电流表G改装成大量程电流表A
内部电
路结构
R的作用
分压
分流
扩大量程
的计算
U=Ig(R+Rg)
R=-Rg
IgRg=(I-Ig)R
R=Rg
电表的
总内阻
RV=Rg+R
RA=
使用
并联在被测电路中,“+”接线柱接电势较高的一端
串联在被测支路中,电流从“+”接线柱流入
2.电表改装问题的两点提醒
(1)无论表头G改装成电压表还是电流表,它的三个特征量Ug、Ig、Rg是不变的,即通过表头的最大电流Ig并不改变。
(2)改装后电压表的量程指小量程电流表表头满偏时对应的R与表头串联电路的总电压;改装后电流表的量程指小量程电流表表头满偏时对应的R与表头并联电路的总电流。
考向四 创新类电学实验
1.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
2.传感器的应用
典例·靶向·突破
题型01 测量类电学实验
1.某实验小组利用实验室提供的器材测量一螺线管两接线柱之间金属丝长度。
(1)用螺旋测微器测得金属丝的直径如图甲所示,则该金属丝的直径D=______mm。
(2)接着测量两接线柱间的电阻Rx。实验室可选用的器材如下:
A.待测螺线管L:阻值Rx(8~12Ω);
B.电压表V(量程3V,内阻3kΩ);
C.电流表A(量程0.6A,内阻约0.5Ω);
D.固定电阻R(阻值1000Ω);
E.滑动变阻器R0(0~2.0Ω);
F.电源E(电动势4V,内阻不计);
G.开关S,导线若干。
①为了确保电表使用安全(滑动触头在AB间移动,电表均安全),并尽可能准确的测量Rx。小明同学设计了如图乙所示的电路图进行测量,指出该电路图的不合理之处:______;
②请你在他的基础上进行优化,在图丙中画出测量的电路图,并标明所用器材的代号______。
③利用正确的电路图进行测量,根据测量得到的电压表和电流表的数据,得到图线如图丁所示,则金属丝的电阻Rx=______(结果保留三位有效数字)。
(3)查表得到金属丝的电阻率。由已知量和测得的量计算金属丝长度的表达式为______(用题中所给的字母表示),测得该金属丝的长度L=______m(π取3,结果保留两位有效数字)。
【答案】(1)0.700
(2) 电压表量程较小且使用了内接法; 10.2Ω/10.3Ω/10.4Ω
(3) 55m/56m/57m
【详解】(1)
(2)[1]电压表量程较小,指针偏转不够;
因电压表内阻精确已知电流表内阻只有大约值,使用内接法,不能尽可能准确测量电阻。
[2]
[3]电压表量程变为原来的倍,在图形上取相距较远两点
金属丝的电阻
(3)[1]由电阻定律
可得金属丝长度
[2]代入数据可得该金属丝的长度
2.某物理兴趣小组想测定一种特殊电池的电动势E和内阻r。利用下列器材进行实验:
A.毫安表A1(量程为0~0.2mA,内阻
B.毫安表A2(量程为0~200mA,内阻约为0.003Ω);
C.滑动变阻器R(0~15Ω);
D.定值电阻(阻值为3Ω和阻值为6Ω可选);
E.定值电阻
F.开关一个,导线若干。
(1)为了使测量结果尽可能精确,请将图甲虚线方框内的实验电路图补充完整_______。
(2)实验时,A1的示数为I1,A2的示数为I2,根据实验数据绘出I1-I2的图像如图乙所示,则所选的定值电阻R0=_____(填"3Ω"或"6Ω"),该电池的电动势E=_______V,内阻r=_______Ω。(后两空结果均保留三位有效数字)
【答案】(1)
(2) 3Ω 1.80 2.60
【详解】(1)
因题中未给电压表,故需把毫安表改装,则用毫安表A1与定值电阻R1串联,且滑动变阻器串联接入电路,定值电阻R0保护电路,故电路图为
(2)[1][2][3] 由闭合电路的欧姆定律可得
整理得
结合图像可知,则
,可得
因,所以选3Ω,则
3.某实验小组准备利用表头设计一个多挡位欧姆表,但不知道其内阻。为了精确测量表头内阻,小组首先采用“电桥法”进行测量。实验电路如图所示,分为控制电路和测量电路两部分,所用器材如下:
A.待测表头:量程μA,内阻约为
B.灵敏电流计G
C.定值电阻
D.粗细均匀的电阻丝AB,总长度
E.滑动变阻器(最大阻值为
F.滑动变阻器(最大阻值为)
G.线夹、电源、开关及导线若干。
(1)实验过程中为便于调节,滑动变阻器应选用__________填器材前的字母;
(2)闭合开关S前,先将线夹大致固定在电阻丝AB中部,滑片置于a端。调节滑动变阻器滑片使表头示数适当后保持不动。移动线夹直至灵敏电流计G示数为零,测得此时段电阻丝长度。则表头内阻__________保留三位有效数字;
(3)将表头改装成具有“”、“”或“”三个挡位的欧姆表,如图乙所示。电源电动势,内阻忽略,为调节范围足够的滑动变阻器,且接线柱3未接电阻。表笔b为__________填“红”或“黑”表笔;当开关S接接线柱3时,对应的倍率为__________(填“”、“”或“”);短接表笔a、b进行欧姆调零时,应调至__________。
【答案】(1)E
(2)
(3) 黑 9667
【详解】(1)待测表头内阻约为,定值电阻,电阻均较大,为便于调节,滑动变阻器应选最大阻值较小的,即选项。
(2)粗细均匀的电阻丝AB,总长度,灵敏电流计G示数为零,即电桥平衡时,测得此时段电阻丝长度,有
代入数据解得表头内阻
(3)[1]表笔b接内部电源正极,故应为黑表笔。
[2]接线柱3未接电阻,表头和分流电阻构成的电流表量程最小,倍率最大,可知倍率为“”。
[3]短接调零时,满偏电流
由
得
题型解码
解题步骤
1. 判电路结构
先分清:限流 / 分压、内接 / 外接、是否需保护电阻。
2. 选接法口诀
◦ 大内偏大,小外偏小:大电阻用内接,小电阻用外接
◦ 要求电压从0开始、测量范围大→分压接法
◦ 阻值相近、节能→限流接法
3. 数据处理
◦ 定值电阻:多次测量求平均 / 作 U-I 图求斜率
◦ 电源 E、r:用闭合电路欧姆定律,U = E - Ir,图像纵截距=E,斜率绝对值=r
4. 误差分析
◦ 伏安法内接:测电阻偏大
◦ 伏安法外接:测电阻偏小
◦ 电流表外接测电源:测得 E 准确,r 偏大
题型02 电表的改装
4.某实验小组利用如图甲所示的电路图来探究额定电压为的小灯泡的伏安特性。
除了额定电压为的小灯泡L,本实验还可能用到的器材有:
A.电流表(量程为,内阻为)
B.电流表(量程为,内阻未知)
C.滑动变阻器(最大阻值为)
D.滑动变阻器(最大阻值为)
E.定值电阻
F.电源(电动势,内阻)
G.开关S、导线若干
(1)将电流表与定值电阻串联,改装成量程为的电压表,则_______;为了方便准确地探究小灯泡的伏安特性,滑动变阻器R应选________(填写器材前的字母代号),请对照图甲中的电路图,用笔画线代替导线,在图乙中完成实物连线________。
(2)该实验小组通过实验得到多组和的实验数据,发现当时,,则小灯泡的额定功率为________W。(保留两位有效数字)
(3)该实验小组以()为纵轴,以为横轴,描点作出的图像如图丙所示,若将本实验的相同规格的两个小灯泡与电动势为、内阻为的电池直接串联,则每个小灯泡的实际功率为________W。(保留两位有效数字)
【答案】(1) 150 C
(2)0.60
(3)0.27
【详解】(1)[1]将电流表与定值电阻串联,改装成量程为的电压表,则
[2]如果选最大阻值为200Ω的滑动变阻器,即使滑动变阻器的滑片移动较大距离,小灯泡的电压变化也不明显,导致调节范围受限,调节将会不方便,因此选最大阻值10Ω的滑动变阻器,即选C。
[3]实物连接如下
(2)小灯泡的额定功率
(3)令,根据串并联特点可知灯泡两端电压
两个小灯泡与电动势为3.0V、内阻为1.0Ω的电池直接串联时,流过电源的电流为I,电源两端的路端电压为2U,且
整理得
当时,当时,作图如图所示
题图中图线的交点为(5.62 mA,0.19A),可知
故每个小灯泡的实际功率
5.导电漆是将金属粉末添加于特定树脂原料中制作而成的能导电的喷涂油漆。现有一根用导电漆制成的截面为正方形的细长样品(固态),某同学欲测量其电阻率,设计了如图(a)所示的电路图,实验步骤如下:
a.测得样品截面的边长;
b.将平行排列的两根金属探针甲、乙与样品接触,其中甲位置固定,乙可左右移动;
c.将乙调节至某位置,测量甲乙探针之间的距离;
d.闭合开关S,调节滑动变阻器的阻值,使表头满偏,读出相应的毫安表示数,断开开关S;
e.改变乙的位置,重复步骤c、d,测量多组数据,作出图像如图(b)所示,得到直线的斜率,纵轴截距
回答下列问题:
(1)图(a)中闭合开关时,滑动变阻器滑片应置于________(选填“左”或“右”)端;
(2)本实验所用表头内阻为,但表盘污损无法读出满偏电流,满偏电流________(用或表示);
(3)写出电阻率的表达式________(用表示);
(4)若要把该表头改装成量程为的电流表,需要把长为________的样品(本实验测定样品)并联在该表头两端。(结果保留两位有效数字)
【答案】(1)左
(2)
(3)
(4)0.29/0.26/0.27/0.28/0.30/0.31
【详解】(1)闭合开关时,为保护电路,需要使实验所用电路部分的两端的电压为零,因此滑动变阻器滑片应置于左端。
(2)样品的电阻决定式为
其中
由电路的欧姆定律可知毫安表示数
表头两端电压
联立推导得①
因此图像的截距表示
由题中给出的量可知
(3)由①式可知图像的斜率表示
由题中给出的量可知
联立解得
(4)方法一:
读取图像上的两点(1.0,6.0)和(2.6,8.0)分别代入
解得②
对应表头改装成电流表的满偏电流
将代入②式可得
解得
方法二:
延长图像后直接读取纵坐标对应的横坐标
由图可知对应
得
6.某实验小组用满偏电流且内阻的灵敏电流计和电动势分别为E=4.5V和E'=45V的电源等器材来制作多用电表,设计的电路图如图甲。已知该实验小组设计的多用电表的两个电流挡的量程分别为0~3mA和0~30mA,两个电压挡的量程分别为0~3V和0~15V,
(1)该多用电表的B表笔为___________(选填“红”“黑”)表笔。
(2)将开关S拨至2,正确操作后,将该多用电表串联接入电路,发现灵敏电流计的表盘指针指向如图乙所示,则该挡位下的读数为___________。
(3)电阻 _________
(4)将开关S拨至4,欧姆调零完成后,测某电阻时发现灵敏电流计的表盘指针指向如图乙所示,则该待测电阻阻值为___________。
【答案】(1)黑
(2)2.00mA
(3)990
(4)7500
【详解】(1)电流方向与接线柱(表笔)颜色的对应关系:对电表来说都是红进黑出,结合图中电表内所接的电源正负极,可判断出多用电表的B表笔应为黑表笔。
(2)将开关S拨至2,选择的功能为多用电表的0~3mA量程的电流表,指针指在表盘的“20”位置上,表盘上每一小格代表0.1mA,应读到下一位即0.01mA,所以电表读数为2.00mA。
(3)将开关S拨至2,选择的功能为多用电表的0~3mA量程的电流表,设电流表的内阻为,根据欧姆定律
解得
S接5时为量程为0~3V的电压表,根据欧姆定律
解得
(4)将开关S拨至4,所选电源电动势,电流表的量程为0~3mA,欧姆调零完成后,电流表示数为满偏示数,根据闭合电路欧姆定律可知该挡位下多用电表的总内阻为
测某电阻时发现灵敏电流计的表盘指针指向如图乙所示,则该待测电阻阻值为
题型解码
误差判断
串联电阻偏大→电压表读数偏小
并联电阻偏大→电流表读数偏大
题型03 创新类电学实验
7.某实验小组测量电流表内阻RA、电源电动势Ex和内阻r,设计了如图甲所示的实验电路。实验室提供的实验器材如下。
待测电源:电动势为Ex(约1~3V),内阻r(约1Ω)
辅助电源:电动势E0=3V的学生电源(恒压源、无内阻)
固定电阻R0=10Ω
电阻箱R
待测电流表∶量程0.6A,内阻未知
电压表:量程0~3V,内阻3kΩ和量程0~15V,内阻15kΩ
开关、导线等
实验步骤:
①按电路图连接实物图;
②闭合开关K,调节电阻箱的阻值R,记录相应的电流表、电压表读数,如表中所示;
次数
1
2
3
4
5
R(Ω)
1.0
3.0
5.0
7.0
9.0
I(A)
0.50
0.43
0.38
0.33
0.30
U(V)
2.25
1.52
1.00
0.47
0.15
③实验完毕,整理器材;
④进行数据处理,分别画出电压与电流、电流与电阻的关系图像,并依据图像得出待测量。
请依据提供的信息,完成以下问题。
(1)本实验中,导线应与电压表______(填“3V”或“15V”)接线柱连接。
(2)在图乙中用笔画线代替导线,按图甲连接实物图_____。
(3)画出的电流表读数的倒数与电阻箱接入电路的阻值的关系图像如图丙所示,电压表读数与电流表读数的关系图像如图丁所示,根据图像可得=______V,电源内阻=______,=______。(均保留两位有效数字)
【答案】(1)3V
(2)
(3) 3.0 0.71 0.27
【详解】(1)待测电源电动势为Ex(约1~3V),则电压表量程选择3V;
(2)根据电路图连接实物图如图所示
(3)[1]根据闭合电路欧姆定律,可得
结合题表代入相关数据可知
解得
[2]根据闭合电路欧姆定律
结合图丁可知,可得
[3]同时结合图丙又有
解得
8.A、B实验小组通过实验研究小灯泡、,得到的伏安特性曲线如图甲a、b所示。他们用到以下器材:
小灯泡(额定电压为2.5V,额定电流为0.3A);
小灯泡(额定电压为3.6V,额定电流为0.3A);
两个电压表V(量程0~3V,内阻约为3.0);
两个电流表A(量程0~0.6A,内阻约为0.1Ω);
滑动变阻器(最大电阻10Ω,额定电流为2A);
滑动变阻器(最大电阻2000Ω,额定电流为100);
若干节干电池(电动势均为1.5V,内阻均为0.5Ω);
开关及若干导线。
(1)根据图线a、b可知,两只小灯泡的电阻随电压增大而_________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)实验中,A小组选择了一个电压表、一个电流表、一个滑动变阻器、两节干电池、一个开关及若干导线,以研究小灯泡的伏安特性。
①滑动变阻器应选择________(选填“”或“”);
②在某次测量中,电压表指针的位置如图乙所示,此时电压大小为________V。
(3)为了操作便捷并尽可能准确、完整地研究小灯泡(符号)的伏安特性,B小组用了两个电压表V、一个电流表A、一个滑动变阻器、三节干电池、一个开关及若干导线进行实验。根据所选择的实验器材,在下方虚框中补画出完整的电路图。
(4)若将小灯泡和小灯泡串联,并与4节干电池串联构成闭合回路,则小灯泡的实际功率约为________W。(结果保留两位有效数字)
【答案】(1)增大
(2) 1.00
(3)
(4)0.65/0.63/0.64/0.67/0.68/0.69/0.70/0.71
【详解】(1)由图可知图线上的点与原点连线斜率的倒数为小灯泡在该状态下的电阻值,因此随电压的增大,电阻增大。
(2)①[1]为了便于操作,滑动变阻器应该选择;
②[2]由图乙可知,电压表的最小刻度为0.1V,所以电压表的读数为1.00V。
(3)电流表采用外接法,一个电压表的量程不够,可以将两个电压表串联后并联在灯泡两端测电压,故电路图如图所示
(4)与4节干电池串联,则电源的电动势为
内阻为
可在图像中画出电源内阻的图线,如图
因两只灯泡与电源串联,流过灯泡和电源的电流相等,图中横线与内阻图线、灯泡图线和灯泡图线的交点坐标、、,当时,图中交点即为工作点。由交点坐标可得
9.(1)某小组同学先用半偏法通过如图甲所示的电路来测量灵敏电流计的内阻,滑动变阻器应________(填“远大于”或“远小于”);
实验步骤如下:
①实验时,先断开开关,闭合开关,调节滑动变阻器,使得的示数为;
②保持的阻值不变,再闭合,调节电阻箱,使得的示数为,此时电阻箱的示数如图乙所示,则的内阻为________;
根据实验方案可知:该实验中的内阻测量值________(选填“大于”或“小于”)真实值。
(2)该小组同学又设计了图丙所示电路来测量某一电源电动势和内阻,其中是辅助电源。
实验步骤如下:
①闭合开关、,调节和,使灵敏电流计的示数为零,读出电流表和电压表的示数和;
②改变、的阻值,________,读出电流表和电压表的示数和;
③重复②中的操作,得到多组和,根据所得数据作出图像如图丁所示;
由图丁可得:电源电动势_______V,内阻 ______(结果均保留2位小数),本实验中电表内阻对电源内阻的测量________(填“有”或“没有”)影响。
【答案】(1) 远大于 48.0 小于
(2) 仍使灵敏电流计的示数为零 1.44 1.33 没有
【详解】(1)[1]用半偏法测量灵敏电流计的内阻,为减小系统误差,使闭合开关S2前后,干路电流不变,应使滑动变阻器的有效阻值远大于,同时使电流表能达到满偏,电源也应选电动势较大的。
[2]闭合前后认为干路电流不变,调节电阻箱,使得的示数为,此时电阻箱的电流也为,故电流表内阻与电阻箱的阻值相等,如图乙所示,则的内阻。
[3]闭合开关时电流表与电阻箱并联,电路总电阻减小,由闭合电路的欧姆定律可知,干路电流变大,当电流表半偏时流过电阻箱的电流大于流过电流表的电流,电阻箱阻值小于电流表内阻,实验认为电流表内阻等于电阻箱阻值,则电流表内阻的测量值小于真实值。
(2)[1][2][3][4]根据实验原理,每次改变、的阻值,都应使灵敏电流计的示数为零,则灵敏电流计上下两端点等势,则始终有
变形可得
由图丁可得纵截距表示电源电动势
内阻为
本实验中电表内阻对电源内阻的测量没有影响。
题型解码
通用破题方法
1. 抓“等效替换”
◦ 新器材→看成特殊电阻
◦ 非线性元件→画特性曲线,用交点法求工作点
2. 抓“不变规律”
无论电路多新,仍满足:
◦ 欧姆定律
◦ 串并联规律
◦ 闭合电路欧姆定律
3. 图像优先
创新题90%靠图像解题:
◦ 把表达式整理成 y = kx + b 形式
◦ 斜率、截距对应物理量(电阻、电动势、内阻、比例系数)
4. 控制变量+量程选择
涉及多因素实验:明确自变量、因变量、控制量
电表选择:不超量程、指针偏转过1/3以上
1.(2025·福建三明·三模)某些磁性材料的电阻率在外磁场作用下发生改变的现象称为磁致电阻效应,利用该效应可以制作磁敏器件。为探究某磁敏器件材料的电阻率随外磁场的变化规律,设计如图甲所示电路。该器件在无外磁场时的阻值为,加磁感应强度为B的外磁场后,阻值变为R,阻值的变化量,相对变化率能反映器件材料电阻率的变化。图中和均为理想电压表,定值电阻,为滑动变阻器,S为开关,E为电源。
(1)按照甲所示的电路图,将图乙中的器材实物连线补充完整_____;
(2)不加外磁场,调节使示数为,示数,由此可计算出________;
(3)加外磁场,调节使示数仍为,记录B和示数,计算;
(4)改变B,重复(2)的操作,实验数据如下表,时,电压表示数如图丙所示,读出数据,完成下表,答:①________,②________(②的结果保留2位有效数字);
…
…
①
…
②
(5)由图丁坐标纸上将所缺数据点补充完整后作图可推知,B在范围内,该器件材料的电阻率随B的增大而________填“线性增大”或“非线性增大。
(6)若图甲中为理想电压表,而为非理想电压表,仍利用(4)问表格中的实验数据在图丁坐标纸上作图,则B在范围内,图线的斜率比真实情况________填“偏大”“偏小”或“不变。
【答案】 500 0.66 0.32 非线性增大 偏小
【详解】(1)[1]按照甲所示的电路图,将图乙中的器材实物连线如图∶
(2)[2]不加外磁场时,示数为,示数为,根据电路关系有,
磁敏器件的电压为
则
(4)[3]根据图丙,当时,示数为。
[4]加外磁场后,调节使示数仍为,此时电流I仍为,磁敏器件的电压为,因此其阻值为
阻值变化量为
相对变化率为
则有
(5)[5]在坐标纸上补充数据点并作图
,
观察B在范围内图线的形状。若图线为直线则是线性增大,若为曲线则是非线性增大。从图中可看出在范围内是非线性增大;
(6)[6]若为非理想电压表,其内阻不是无穷大,会分流,使得测量的偏大,计算出的R偏小,偏小,偏小。在图像中,相同B值下,测量值偏小,图像整体下移,斜率比真实情况偏小。
2.(2026·安徽黄山·一模)某同学要绘制标有“6V 0.5A”小灯泡的伏安特性曲线,器材如下:
A.电源E(电动势,内阻不计)
B.电流表A1(量程,内阻约为)
C.电流表(量程,内阻约为)
D.电压表(量程,内阻为)
E.滑动变阻器
F.滑动变阻器
G.电阻箱
(1)为绘制完整图像,把电压表V量程扩大为,将电阻箱和电压表_____(选填“串联”或“并联”),调到_____。
(2)画出实验电路图(图中标上所选器材的符号)。
(3)绘制小灯泡的伏安特性曲线如下图(a)所示,现将此小灯泡接入图(b)电路中(各已知量均已标记在图中),则小灯泡实际功率约为_____(保留三位有效数字)。
【答案】(1) 串联 3000
(2)
(3)1.60(1.56-1.64)
【详解】(1)改装电压表,应串联电阻。串联电阻前后满足满偏电流不变,即
解得
(2)由于电压表电阻已知,电压表分流可以被精确计算,故选用电流表外接法;
小灯泡额定电压等于电源电动势,需要在实验过程中给小灯泡调整电压达到6V,故选用滑动变阻器分压接法;
如图:
(3)将电源(E=6V,r=2Ω)与电阻(R=3Ω)视作等效电源,将该等效电源(E=6V,r=5Ω)的伏安特性曲线绘制到小灯泡的伏安特性曲线图像中,如下图:
两曲线交点坐标约为3.8V,0.42A
则小灯泡此时实际功率约为
3.(2026·四川成都·二模)(1)某实验小组设计了如图甲所示的电路测量电压表的内阻及电源电动势。已知电压表量程为3V,内阻,电压表量程也为3V,内阻几千欧(待测),电源电动势约为5V,电源内阻可忽略。按以下步骤进行操作:
①按图甲所示原理图完成电路连接;
②把、均调至最大阻值;
③闭合开关S,调节、,使、均有合适示数,分别为、。调至、满足的关系,此时电阻箱的阻值为1500Ω,则可知电压表的内阻为______Ω;
④将调至4000Ω并保持不变,调节,记录多组对应的、值,以为纵坐标,为横坐标描点作图,在实验误差允许范围内得到一条倾斜直线,直线的纵截距为b,则电源的电动势为______(用已知量和已测得量计算出结果)。该测量结果______(填“有”或“没有”)系统误差。
(2)用伏安法测电阻时,使用如图乙所示的电路。该实验的第一步是:闭合电键,将电键接2,调节滑动变阻器和,使电压表读数尽量接近量程,读出此时电压表和电流表的示数、;接着让两滑动变阻器的滑片保持位置不动,将电键接1,读出这时电压表和电流表的示数、。由以上记录数据计算被测电阻的表达式是______。若用图丙所示的电路按同样方法测量,测量结果______(填“偏大”或“偏小”或“不变”)。
【答案】(1) 3000 没有
(2) 偏大
【详解】(1)[1]根据并联电路规律可知
由题意可知,
解得
[2]根据闭合电路欧姆定律可得
整理得
即
图像纵轴截距为电源电动势为
[3]按图甲所示电路进行实验,消除了电压表分流对实验的影响,电压与电流的测量值等于真实值,该实验没有系统误差。
(2)[1]根据实验步骤,由欧姆定律得 ,解得
[2]若采用图丙,实际测得为,测量值偏大
4.(2026·河北唐山·一模)(1)一实验小组采用如图1所示的实验电路测量待测电阻的阻值。某次测量时,电压表示数为2.00V,电流表示数为50mA,则该待测电阻的测量值______;此待测电阻的测量值比真实值______(选填“偏大”或“偏小”)。
(2)该实验小组为了减小实验误差,采用补偿法再一次测量待测电阻的阻值,电路图如图2所示。闭合开关,调整滑动变阻器触头的位置,使电流表指针指到某一位置。闭合开关,调整滑动变阻器触头的位置,使灵敏电流计G的示数为0。此时电压表示数为2.03V、电流表示数为50mA,若以此次测量的待测电阻阻值为真实值,则采用图1电路图测量待测电阻时产生的相对误差为______。(相对误差)
(3)关于补偿法测量待测电阻,下列说法正确的是______(单选)。
A.当灵敏电流计G示数为0时,、两点电势相等
B.补偿电路的作用是提供与电压表分流大小相等、方向相同的电流
C.滑动变阻器在实验中的主要作用是避免流过电源的电流过大
【答案】(1) 40/40.0 偏小
(2)1.5
(3)A
【详解】(1)[1]根据欧姆定律
[2]电压表读数为两端电压的真实值,电流表测量的是通过的电流与通过电压表的电流之和
根据可知,待测电阻的测量值比真实值偏小
(2)根据题意,
相对误差
(3)A.G示数为0,说明无电流通过G,即 a、b两点电势相等,电压表两端无电位差,此时电压表读数即为Rx两端真实电压,A正确;
B.补偿电路的作用是通过调节R2,使 a、b电势相等,从而消除电压表的分流影响,而不是提供与电压表分流相等的电流,B错误;
C.R2是用来调节补偿电路中电压,使 a、b电势相等,不是为了保护电源 E2,C错误。
故选A。
5.(2026·湖南长沙·二模)在学校科技节上,高三(8)班探究小组计划用图示电路测定一枚灵敏电流计G的内阻。实验室提供的器材如下:
A.待测灵敏电流计G(满偏电流,内阻约为200Ω);
B.可调直流电源E(电动势范围0〜9.0V,内阻忽略不计);
C.滑动变阻器(最大阻值50kΩ);
D.滑动变阻器(最大阻值20Ω);
E.电阻箱R(阻值范围0〜9999Ω);
F.开关、及导线若干。
(1)实验中滑动变阻器应选用______(填器材前面的字母代号);
(2)小圆同学负责操作,步骤如下,请帮她补充完整:
①断开、闭合,调节滑动变阻器,使灵敏电流计满偏;
②保持滑片位置不变,闭合,调节R,在将灵敏电流计指针调至半偏时,发现指针难以对齐中间刻度线;
③继续调节R,使灵敏电流计指针指在满刻度的处,此时正好对齐刻度线,电阻箱读数为,则灵敏电流计内阻测量值______(用表示)。
(3)在复盘会上,针对“三分之一偏法”与“半偏法”产生的相对误差,组员们发生了激烈的争论,提出了三种观点(假定两种方法下读数均准确无误),其中正确的是______。
A.“三分之一偏法”误差小。因为接入的分流电阻小,并联电路的“等效内阻”更接近理想电流表“零电阻”
B.“半偏法”误差小。相较“三分之一偏法”,该方法接入电阻箱后引起的电路总电阻变化小,对干路电流“恒流假设”影响小
C.两者相对误差一样大。虽然两种方法的偏转比例不同,但在相同的电路条件下,两者的相对误差与偏转多少无关
(4)指导老师点评:虽然本实验存在系统误差,但我们可以通过调整硬件参数将误差控制在允许范围内。随后老师给出灵敏电流计的实际内阻,并提出一项挑战任务:要求探究小组通过调节电动势,将本实验(采用“三分之一偏法”)的相对误差控制在1%以内。请你通过计算得出实验所需的电动势E至少为______V。(,注意计算结果保留一位小数)
【答案】(1)C
(2)
(3)C
(4)6.1/6.0
【详解】(1)电源电动势最大为9V左右,由,知应选用50kΩ滑动变阻器C。
(2)读数为时,电阻箱分流,根据并联电压相等
得。
(3)观点A、B表述正确,但观点错误。误差的产生是由“电流冲击”和“分流比”共同决定的,推导可证明干路电流变化会被分流系数的改变所抵消,相对误差在理论上是相等的,与偏转角度无关。
证明如下:设偏转时,读数为,滑动变阻器阻值为,测量值为,
,
联立得
即证,与n无关。
(4)由
联立式得
由,有,分析知
6.(2026·山东菏泽·一模)某实验小组为测量一锂电池的电动势和内阻。
a.首先用多用电表的直流电压10V档粗略测量了锂电池的电动势,测量结果如图甲所示。
b.为精确测量该电动势,又设计了如图乙所示电路,所用器材有:锂电池、智能手机、电压传感器、定值电阻、电阻箱、开关、导线等。按电路图连接电路,将智能手机与电压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压传感器测得的电压。回答下列问题:
(1)由图甲可知,该锂电池的电动势约为_____V;
(2)根据记录数据作出图像,如图丙所示。已知,可得_____V,_____(结果均保留两位有效数字)
(3)电压传感器的电阻不理想对锂电池电动势的测量结果_____(填“有”或“无”)影响。
【答案】(1)3.4
(2) 3.3 2.0
(3)无
【详解】(1)[1]由于测量电源电压时选用的是多用电表的直流电压10V档,故电表读数为
(2)[1] 由闭合电路欧姆定律有
滑动变阻器分压为
整理可得
根据图丙可知,则
[2] 图丙直线斜率为
又因为
代入数据解得
(3)[1]根据可知,电源电动势只与截距有关,与电阻箱无关,而电压传感器的电阻不理想仅影响电阻箱,故电压传感器的电阻不理想对锂电池电动势的测量结果无影响。
7.(2026·安徽芜湖·一模)某实验小组设计了如图甲所示的电路,用来测量电源的电动势和内阻。实验器材有:待测电源、电流表(内阻为)、定值电阻、材质均匀的四分之一圆弧形变阻器MN、变阻器上有可指示滑片转过角度(弧度)的刻度盘、两个规格相同的灯泡L、开关、导线若干等。
(1)先断开开关S,用多用电表测量电路中圆弧形变阻器MN的总电阻R,正确的操作规范:使用前应该调整部件( ),使指针指到表盘( )的零刻度;使用时调节部件K至如图乙所示的挡位,将红、黑表笔短接,旋动部件( ),使指针指到表盘( )的零刻度。有关上述操作括号空白处,依次应填入的是___________。
A.T、左端、S、右端 B.T、右端、S、左端
C.S、左端、T、右端 D.S、右端、T、左端
(2)进行上述操作后,将红黑表笔接在圆弧形变阻器M、N两端时,指针如图丙所示,读数为___________;测试完毕后移走并关闭多用电表,然后闭合电路开关,转动滑片,记录下不同角度对应的电流表示数I,以电流的倒数为纵坐标,以角度(弧度)为横坐标。作出图丁,已知图线的斜率为k,纵轴截距为b,则待测电源的电动势为___________,内阻___________(用斜率k、b、、、R表示)。
(3)小组同学根据上述实验操作,测得电源的电动势为、内阻为;并继续开展实验,将两个规格相同的灯泡L并联后,与定值电阻串接到此电源上,如图己所示。所接灯泡L的伏安特性曲线如图戊,根据图像可得整个电路实际消耗的总功率约为___________(结果保留两位有效数字)。
【答案】(1)C
(2) 11/11.0
(3)0.96W()
【详解】(1)利用多用电表的欧姆挡测电阻,使用前应该调整部件S进行机械调零,使指针指到表盘左端的零刻度;使用时调节部件K至如图乙所示的挡位,将红、黑表笔短接,旋动部件K进行欧姆调零,使指针指到表盘右端的零刻度;故选C。
(2)[1]欧姆挡选择了“”,指针的数字为11.0,则电阻为(11)
[2][3]材质均匀的四分之一圆弧形变阻器的总电阻为,则角度为的有效电阻为
由闭合电路的欧姆定律可知
变形可得
图线的斜率为k,纵轴截距为b,可知,
联立解得,
(3)设流过一个灯泡的电流为,灯泡的电压为,由闭合电路的欧姆定律可知
变形可得
将等效电源的关系图像作过两点(2,0)和(0,)的倾斜直线作出来,如图所示
交点即为灯泡的工作点,则有,
则电路实际消耗的总功率约为(0.92W~0.98W)
8.(2026·四川绵阳·二模)某同学测量一节干电池的电动势和内阻。实验器材有:待测干电池(电动势约1.5V,内阻约)、电压表(量程,内阻约)、电压表(量程,内阻)、滑动变阻器(最大阻值)、开关一只、导线若干。
该同学实验过程下:
①设计如图甲所示测量电路,并按照电路图连接电路,将滑动变阻器的滑片置于最右端;
②闭合开关,向左滑动滑动变阻器滑片,记录多组电压表1的示数和电压表2的示数;
③以为纵坐标,以为横坐标,建立坐标系,描点得到—图线。
回答该同学实验过程中的问题,并进一步完成实验:
(1)在电路图甲中,位置“1”应该接电压表_____(选填“”或“”),位置“2”接另一只电压表;
(2)该同学发现描点得到图线几乎水平,测量其斜率的误差太大。其主要原因是_____;
(3)该同学重新设计了如图乙所示的测量电路,定值电阻阻值。规范操作重新实验得到如图丙所示的—图线,则测得的电源电动势_____,内阻_____。
(4)为减小由于电压表“2”的分压作用形成的系统误差,该同学又设计了如图丁所示的测量电路。规范操作重新实验得到的图线斜率的绝对值为。则计算电源内阻的公式是_____。(用和电压表的内阻表示)
【答案】(1)
(2)电源内阻远小于电压表内阻
(3) 1.48 1
(4)
【详解】(1)因位置“2”接的电压表功能相当于电流表,故要已知其内阻,接,位置“1”应该接电压表
(2)根据闭合电路的欧姆定律有
因直线的斜率的绝对值为,图线几乎水平,测量其斜率的误差太大。其主要原因是,即电源内阻远小于电压表内阻
(3)[1][2]由
直线的斜率的绝对值为
故电源内阻为
据三角形相似有
得电源电动势
(4)考虑电压表“2”的分压作用有
得
电源内阻的公式是
9.(2026·陕西西安·三模)某同学要测量一个量程为、内阻阻值在~之间的电压表的内阻。
(1)该同学先用多用电表欧姆挡粗测该电压表的内阻,机械调零后,将选择开关拨到欧姆挡___________(填“×10”“×100”或“×1k”)挡,接着进行___________。将红表笔接电压表的___________(填“+”或“-”)接线柱,黑表笔接另一个接线柱,这时欧姆表表盘指针所指的位置如图甲所示,测得电压表内阻___________。
(2)为了精确测量该电压表的内阻,该同学从实验室选取如下器材:电压表:量程为、内阻约,阻值为3000Ω的定值电阻,最大阻值为的滑动变阻器,电动势为的直流电源,开关一个,导线若干。连接成的实物图如图乙所示,则电路中被测电压表应是___________(填“V1”或“V);请在图丙方框中画出电路图______。
(3)在图乙中,闭合开关前,将滑动变阻器的滑片移到最___________(填“左”或“右”)端,闭合开关,调节滑动变阻器,使两电压表指针偏转较大,记录电压表、的示数、,则测得电压表内阻___________。
【答案】(1) 欧姆调零 - 3200
(2)
(3) 左
【详解】(1)[1][2]电压表的内阻阻值在~之间,因此应将选择开关拨到欧姆挡×100挡,接着进行欧姆调零。
[3]根据欧姆表和电压表中电源的连接情况可知应将红表笔接电压表的“-”接线柱,黑表笔接电压表另一个接线柱。
[4]欧姆挡选择的是×100挡,则这时测得电压表内阻。
(2)[1]电路中电压表测的是电压表与并联的电压,的量程应大于的量程,因此是被测电压表。
[2]电路图如图所示:
(3)[1]闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到最左端,使滑动变阻器输出电压为零。
[2]根据串并联电路特点,有
解得
10.(25-26高三上·广东深圳·期末)(1)用图1所示的多用电表测量合金丝的电阻。待测合金丝阻值约为十几欧,测量步骤如下:
①使用前先调节指针定位螺丝,使指针对准左侧0刻线。
②将选择开关转到电阻挡的_______(选填“×1”、“×10”或“×100”)的位置。
③进行欧姆调零,再将两表笔分别与待测电阻两端相接,表盘如图2所示,则合金丝的阻值为_______。
(2)按照图3连接电路,测量合金丝的电阻率。实验时多次改变合金丝甲接入电路的长度、调节滑动变阻器连入电路的阻值,使电流表的读数达到某一相同值时记录电压表的示数,从而得到多个的值,作出图像,如图4中图线所示。
①现有3个不同规格的滑动变阻器,本实验应选用______(填写选项前面的字母代号)。
A.滑动变阻器(0~2Ω)
B.滑动变阻器(0~20Ω)
C.滑动变阻器(0~200Ω)
②已知合金丝甲的横截面积为,则合金丝甲的电阻率为______(结果保留2位有效数字)。
③图4中图线是另一根材质相同的合金丝乙采用同样的方法获得的图像,由图可知合金丝乙的横截面积______(选填“大于”、“等于”或“小于”)合金丝甲的横截面积。
④利用图4中直线斜率求合金丝电阻率,是否存在因电表内阻带来的误差______(选填“是”、“否”)。
【答案】(1) “×1” 15
(2) B 大于 否
【详解】(1)②[1]将选择开关转到电阻挡的 “×1”的位置。
③[2]合金丝的阻值为15×1Ω=15Ω。
(2)①[1]滑动变阻器接成了限流电路,则本实验应选用滑动变阻器(0~20Ω),故选B。
②[2]根据
即
由图像可知
则合金丝甲的电阻率为
③[3]根据,材料相同,则电阻率相同,因a斜率较大,可知截面积较小,即合金丝乙的横截面积大于合金丝甲的横截面积。
④[4]若考虑电流表内阻,则表达式为,可知图像的斜率不变,不影响求合金丝电阻率。
11.(2026·河北·一模)如图甲所示的多用电表是一种多功能仪表,可以用来测量电流、电压以及电阻。某同学将该多用电表的选择开关旋至欧姆挡位置,并作出欧姆挡内部简化电路如图乙所示,虚线框中的阴影部分为正负极不确定的电源,随后进行了以下的操作。
(1)为了测量如图丙所示晶体二极管的电阻,该同学先把选择开关旋至“×10”挡,将两表笔A、B短接,调节,使表头G的指针达到满偏,再将表笔A与二极管的Q端连接,将表笔B与二极管的P端连接,观察到欧姆表指针偏转角度很小,则表笔A应接内部电源的_________(选填“正极”或“负极”)。
(2)该同学随后将表笔A与二极管的P端连接,将表笔B与二极管的Q端连接,观察到欧姆表指针偏转角度太大,为了减小测量误差,应将选择开关旋至_________(选填“×1”或“×100”)挡,再次将两表笔A、B短接,调节R₀,使表头⑥的指针达到满偏,之后进行测量,得到多用电表刻度盘上指针偏转情况如图丁所示,则此时测得的二极管的正向电阻为_________Ω(保留两位有效数字)。
(3)为了深入了解欧姆挡内部的情况,该同学设计了如图戊所示的电路图,用来测量(2)中换挡后欧姆表内部电源的电动势及在该挡位下欧姆表的总电阻。
操作步骤如下:
A.按图戊所示,正确连接好电路后,读取电流表的示数为Ⅰ,欧姆表的示数为R;
B.仅调节,得到多组Ⅰ、R的数据;
C.利用记录的电流表示数I和相应的欧姆表示数R,作出图像如图己所示。
根据图己,可知欧姆表内部电源的电动势E=_________V。该挡位下欧姆表的总电阻_________(结果均保留三位有效数字)
【答案】(1)负极
(2) ×1 9.0
(3) 1.50 14.9
【详解】(1)因欧姆表指针偏转角度很小,说明二极管电阻很大,又因其反向电阻很大,说明测量的是其反向电阻,表笔A与二极管的Q端连接,二极管的Q端是其正极,应连接电源负极,即表笔A接里边电源的负极
(2)[1]欧姆表指针偏转角度太大,说明二极管正向电阻很小,应选择更低倍率的挡位,即将选择开关旋至×1挡位
[2] 二极管正向电阻为
(3)[1][2]由闭合电路的欧姆定律满偏时有
联立解得
结合图己有,斜率
电动势E=1.50V。该挡位下欧姆表的总电阻
12.(2025·四川乐山·一模)学习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1.5V,内阻不计);
待测电容器(额定电压2V,电容值未知);
微安表(量程100μA,内阻约为2500Ω);
两个滑动变阻器、(其中一个最大阻值为20Ω,另一个最大阻值为2000Ω);
电阻箱、(最大阻值均为9999.9Ω);
定值电阻(阻值为5.0kΩ);
单刀单掷开关、,单刀双掷开关;
计时器;导线若干。
(1)小组先测量微安表内阻,按图1连接电路。的最大阻值为_________Ω(填“20”或“2000”);将的滑片N置于中间位置附近。
(2)为保护微安表,实验开始前、断开,滑动变阻器的滑片P应置于左端。将电阻箱的阻值置于2500.0Ω,接通,将的滑片置于适当位置,再反复调节的滑片N的位置,最终使得接通前后,微安表的示数保持不变,这说明接通前M与N所在位置的电势相等。
(3)将电阻箱和微安表位置对调,其他条件保持不变,发现将的阻值置于2401.0Ω时,在接通前后,微安表的示数也保持不变。待测微安表的内阻为_________Ω。
(4)按照图2所示连接电路,电阻箱阻值调至490.0Ω,将开关掷于位置1,待电容器充电完成后,再将开关掷于位置2,记录微安表电流随时间的变化情况,得到如图3所示的图像。当微安表的示数为50μA时,通过电阻的电流是_________μA。
(5)图3中每个最小方格面积所对应的电荷量为_________C。某同学数得曲线下包含156个这样的小方格,则电容器的电容为_________F。(本小题计算结果均保留两位有效数字)
【答案】 20 2450/2450.0 300
【详解】[1]电阻在电路中主要起到分压调节的作用,当开关闭合的前后,电流计和的支路电阻值的变化较大,选择一个阻值更小的变阻器能够在支路电阻值变化时对总电路的影响更小,故选的变阻器。
[2]开关闭合前后微安表的示数不变,说明
对于两次电阻箱阻值的变化,根据电桥原理有关系式
可解得
[3]当微安表流过电流时,通过电阻箱的电流为
所以流过的电流为
[4]在图像中,面积表示电荷量的大小,所以一个小格的面积表示的电荷量为
[5]根据题干,电容器放电过程中一共流经微安表的电荷量为
微安表与电阻箱并联,流经干路的电荷总量为
根据电容器的定义式,
13.(2026·辽宁·模拟预测)光照强度对植物的生长具有显著影响。无论是光照过强还是过弱,都不利于植物的正常生长。根据家中某植物的光照需求,某同学设计了一套光控电路,实时显示光照强度(通过改装的电流表显示)。
该光控电路的组成如图(a)所示,可以选用的器材有:
电源E1(电动势1.5V,内阻不计)
电源E2(电动势5V,内阻不计)
电流表A(量程0~20A,内阻约500Ω)
定值电阻R(70kΩ)
光敏电阻RG
电阻箱R0
开关(单刀单掷开关和单刀双掷开关各一个)和导线若干
(1)测量不同光照条件下光敏电阻的阻值
该同学在网上查阅植物对光照强度的适应范围,利用实验室提供的照明系统,测量不同光照条件下光敏电阻的阻值。首先闭合开关S1,将开关S2拨至1,分别调整不同的光照强度,在调整“适中”环境的最小光照值时,电流表示数如图(b)所示I=______A,随后将开关S2拨至“2”,调节电阻箱R0至100kΩ时,电流表的示数仍为I,则表格中空白处的电阻为R=___________kΩ。采用相同的方法,测得不同光照条件下光敏电阻的阻值及相应的电流值(部分数据未给出),如下表所示。根据表格所提供的数据及所提供的器材可知,实验中选用电源是___________(填写对应的器材符号)。
光照强度
暗
偏暗
适中
偏亮
亮
R0/kΩ
~
~
50~___________
10~50
<10
(2)改装电流表。
①保持开关S2拨向2,调节电阻箱的阻值为50kΩ,记录电流表的示数I0;再调节电阻箱的阻值为R,记录电流表的示数I,在该区间标上“适中”。
②同样调整电阻箱的阻值,分别标上“暗、偏暗、偏亮和亮”区间,“偏亮”应标在“适中”___________(填“左侧”或“右侧”)。
③最后,将开关拨向1,该电流表改装完毕。
(3)请仿照示例,根据计算结果,在图(b)电流表上标出“适中”对应的大致范围。
【答案】(1) 12.5 100 E1
(2)右侧
(3)
【详解】(1)[1]根据图(b)可知,电流表分度值为0.5μA,读数为;
[2] 两次电流表示数相同,其他电路不变,因此光敏电阻阻值等于电阻箱阻值,故;
[3]电流表量程为20μA,当RG<10kΩ时,总电阻R总=RG+R+RA≈80.5kΩ
此时
解得
因此选择电动势1.5V的。
(2)光敏电阻特性:光照越强,阻值越小。偏亮比适中光照更强,因此RG更小,总电阻更小,电路电流更大;电流表电流越大,指针越偏右,因此“偏亮”应标在“适中”的右侧。
(3)适中光照的RG范围为50kΩ∼100kΩ,由
计算得RG=50kΩ时,I≈12.4μA
RG=100kΩ时,I≈8.8μA
因此“适中”对应电流表大约8.8μA∼12.4μA的区间,在刻度上10μA刻度的左右两侧,从8.8μA附近到12.4μA附近标出区间即可,如图
14.(25-26高三下·内蒙古呼和浩特·月考)要测量两节干电池的电动势和内阻,实验小组成员设计了如图甲所示电路,并从实验室选取了如下器材:干电池两节,电流表(量程,内阻约),电压表(量程,内阻约几千欧),电阻箱,开关一个,单刀三掷开关一个,导线若干。
(1)按图甲连接好电路,将开关合向b,将电阻箱接入电路的电阻调到最大,闭合开关,调节电阻箱,使电流表指针偏转较大,若示数如图乙所示,这时通过电阻箱的电流大小_______A;若这时电阻箱接入电路的电阻为,电压表的示数为,则电流表的内阻________(用表示);
(2)将开关合向a,多次调节电阻箱,记录每次调节后电压表和电流表的示数,作图像,得到图像与纵轴的截距为,图像的斜率绝对值为,则得到电池的电动势________,内阻________(用表示);
(3)小组成员小王同学认为,将开关合向c也可以测量电池的电动势和内阻,具体的操作是:将开关合向c,多次调节电阻箱,记录每次调节后电阻箱接入电路的电阻R、电流表的示数I,要直观地得到R与I的关系,应该作________(选填“”“”“”或“”)图像,若得到图像与纵轴的截距为,图像的斜率为,则求得电池的电动势________,内阻________(用表示)。
【答案】(1) 0.44
(2)
(3)
【详解】(1)[1]电流表的最小分度为0.02A,读数读到本位,故
[2]由部分电路的欧姆定律得电流表的内阻
(2)[1][2]根据闭合电路的欧姆定律
结合题意可知;
解得
(3)[1][2]根据闭合电路的欧姆定律
得到
因此应该作图像
[3]结合题意有,
解得,
15.(2026·云南昆明·模拟预测)实验小组探究某一新型导电材料制成的均匀长方体压敏电阻的阻值随压力变化的规律,电源的电动势为3.0V,内阻忽略不计。除图中的器材外,实验室还提供了如下器材可供选择:
电压表V(量程为0~15V,内阻约为20kΩ,其读数用表示)
电流表(量程为0~0.6A,内阻,其读数用表示)
电流表(量程为0~0.6A,内阻约为2Ω,其读数用表示)
(1)为较精确的进行测量,请在选好器材后完成图甲中虚线框内的部分电路;
(2)在电阻上施加压力,闭合开关S,记下电表读数,该电路测量电阻阻值的表达式为______(用题目中给出的字母表示)。改变压力,得到不同的值,记录数据并绘成图像如图乙所示;
(3)探究小组完成上述实验后,利用该规格的压敏电阻设计了一个自动控制开关电路,如图丙所示。图中为直流电源(电动势为3.0V,内阻可忽略),当图中的输出电压达到或超过2.0V时,便触发报警器(图中未画出)报警。若要求压力超过2N时开始报警时,则图中______(填“”或“”)应使用压敏电阻,另一固定电阻的阻值应为______(保留2位有效数字);如果要提高此装置的灵敏度(即在压力更小时就能触发报警),则可以采取的措施为____________________。
【答案】(1)
(2)
(3) R1 28 增大R2/增大电源电动势 E
【详解】(1)因电源的电动势为3.0V, 电压表V量程为0~15V,故电压表不宜使用,用安安法测电阻,把已知内阻的电流表与压敏电阻并联, 电流表接在干路中,电路图如下
(2)根据串并联电路规律和欧姆定律可得,该电路测量电阻阻值的表达式为
(3)[1]压力增大,压敏电阻减小,分压减小,故要求压力超过2N时,输出电压达到或超过2.0V时触发报警,那么输出端应与R2并联,故R1是压敏电阻
[2]根据闭合电路欧姆定律可得输出电压为
已知报警电压为,而F=2N时,
解得
[3]如果要提高此装置的灵敏度,即在压力更小时,R1的阻值更大,分压更大,使得 R2分到更小的电压就触发报警,那么应该增大R2或电源电动势E。
16.(25-26高三上·江苏·月考)某中学甲同学准备测量一款充电宝的电动势与内阻,经查阅资料后获悉,充电宝电动势稳定,大约为6V,内阻大约为0.3Ω,该同学设计了图一电路。其中:
电压表V(量程为3V,内阻为3kΩ) 电流表A(量程为3A,内阻约为0.1Ω)
电阻箱(0~9999.9Ω) 滑动变阻器(最大阻值为20Ω)
定值电阻 一个开关及导线若干
(1)请根据电路图,完成实物电路图的连接。
(2)实验时把电阻箱的阻值调为3kΩ,电路正确连接之后,在闭合开关之前,应将滑动变阻器的滑动头置于________端。(填“左”“右”或“正中央”)
(3)调节滑动变阻器,该同学得到多组电压表与电流表的读数,以电压表读数为纵坐标,电流表读数为横坐标,作出图线如图二,则该充电宝的电动势________V(保留3位有效数字),内阻________Ω(保留3位有效数字)。
(4)乙同学设计了图三所示电路来测量该充电宝的电源电动势和内阻,其中是辅助电源。
实验步骤如下:
①闭合开关、,调节和,使灵敏电流计G的示数为零,读出电流表和电压表的示数和;
②改变和的阻值,仍使G的示数为零,读出电流表和电压表的示数和;
③重复②中的操作,得到多组和,根据所得数据作出图像并求出电源电动势和内阻。
若仅考虑电压表和电流表的内阻对电路的影响,你认为乙同学测量方法有没有系统误差____?请简要说明理由____。
【答案】(1)
(2)右
(3) 5.46/5.44/5.48 0.230/0.220/0.240
(4) 没有系统误差 由于灵敏电流计G的示数为0,电流表测得的电流就等于流过该充电宝的总电流;由于灵敏电流计G的示数为0,A、B两点的电势相等,电压表测得的电压就等于该充电宝的路端电压;故没有系统误差。
【详解】(1)参照原理图,滑动变阻器的接线位置,一端接在电流表的负接线柱上,另一端接在电阻箱上,如图所示
(2)闭合开关前,为了保护电路中的电压表、电流表,应将滑动变阻器滑动头置于右端,使电阻最大。
(3)[1]根据闭合电路欧姆定律有
整理得
由题图二中可得纵轴截距为2.73V,故电源电动势
[2]由题图二中可得图像的斜率
根据解答[1]可知,故内阻
(4)[1]没有系统误差。
[2]由于灵敏电流计G的示数为0,电流表测得的电流强度等于流过该充电宝的电流强度;由于灵敏电流计G的示数为0,A、B两点的电势相等,电压表测得的电压等于该充电宝的路端电压;故没有系统误差。
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压轴15 电学实验
命题预测
在考查知识方面,2026年高考电学实验命题将以核心主干知识为基石,重点覆盖电路原理、闭合电路欧姆定律、电功与电功率及误差分析等基础考点。命题将深度融合数字化与传感器技术,以电流、电压、力传感器及DIS数字化信息系统为背景,考查器材替代、数据采集与拟合分析能力。同时,情境化设计全面升级,聚焦新能源并网、特高压输电、无线充电等国家战略与科技前沿场景,要求学生构建物理模型、分析能量损耗并优化实验方案,强化知识迁移与实际应用能力。此外,LED等非线性元件特性探究、电表改装与校准也将成为高频考点,推动从"验证性实验"向"探究性设计"转型。
在考查能力方面,命题将聚焦实验操作规范、数据处理精度与创新思维。学生需熟练掌握滑动变阻器分压/限流选型、伏安法内/外接法等核心操作,并能基于U-I图像的斜率、截距定量提取物理量。误差分析将贯穿全程,考查系统误差来源与减小措施,要求精准解释实验现象。开放设问比例提升,如要求改进实验方案、评估器材适配性、提出误差优化策略,全面考查学生的逻辑表达、方案设计与创新解决问题能力。
综上所述,2026年电学实验命题强调基础扎实、情境融合、能力导向。考生备考需夯实实验原理,强化传感器与数字化实验操作,深耕数据处理与误差分析,并拓展新能源、智能电网等领域认知,构建完整的实验探究能力与创新思维体系。
高频考法
1.探究电流与电压、电阻的关系。
2.伏安法测定值电阻及小灯泡电阻、电功率。
3.测定金属的电阻率及电源的电动势和内阻。
4.练习使用多用电表及传感器的简单使用。
5.实验设计与数据处理方法。
考向一 测量类电学实验
1.伏安法的内接法和外接法
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
导体电阻率的测量
1.测电阻Rx=
2.测电阻率ρ,Rx=ρ,而S=,Rx=,联立得ρ=
2.滑动变阻器的限流和分压
(1)两种接法的比较(不考虑电源的内阻)
比较项目
限流式接法
分压式接法
电路图
负载Rx上电压的调节范围
≤U≤E(R0为滑动变阻器的最大阻值)
0≤U≤E
闭合S前滑片P的位置
b端
a端
(2)滑动变阻器必须接成分压电路的几种情况
①要求电压表能从零开始读数;
②当待测电阻Rx≫R0(滑动变阻器的最大阻值)时;
③若采用限流式接法,电路中的最小电流仍超过电路中电表、电阻允许的最大电流。
(3)滑动变阻器的最大阻值和用电器的阻值差不多且要求电压不从零开始变化,通常情况下,由于限流电路结构简单、耗能少,优先使用限流式接法。
考向二 电源电动势和内阻的测量
实验原理
数据处理与误差分析
伏安法(外接法)
(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
伏安法(内接法)
(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
(等效电流表外接)
(1)原理:E=U+r
(2)关系式:=·+
(3)误差分析:E测<E真,r测<r真
安阻法
(等效电流表内接)
(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)
考向三 电表的改装
1.电压表、电流表的改装及其特点
项目
小量程电流表G改装成大量程电压表V
小量程电流表G改装成大量程电流表A
内部电
路结构
R的作用
分压
分流
扩大量程
的计算
U=Ig(R+Rg)
R=-Rg
IgRg=(I-Ig)R
R=Rg
电表的
总内阻
RV=Rg+R
RA=
使用
并联在被测电路中,“+”接线柱接电势较高的一端
串联在被测支路中,电流从“+”接线柱流入
2.电表改装问题的两点提醒
(1)无论表头G改装成电压表还是电流表,它的三个特征量Ug、Ig、Rg是不变的,即通过表头的最大电流Ig并不改变。
(2)改装后电压表的量程指小量程电流表表头满偏时对应的R与表头串联电路的总电压;改装后电流表的量程指小量程电流表表头满偏时对应的R与表头并联电路的总电流。
考向四 创新类电学实验
1.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
2.传感器的应用
典例·靶向·突破
题型01 测量类电学实验
1.某实验小组利用实验室提供的器材测量一螺线管两接线柱之间金属丝长度。
(1)用螺旋测微器测得金属丝的直径如图甲所示,则该金属丝的直径D=______mm。
(2)接着测量两接线柱间的电阻Rx。实验室可选用的器材如下:
A.待测螺线管L:阻值Rx(8~12Ω);
B.电压表V(量程3V,内阻3kΩ);
C.电流表A(量程0.6A,内阻约0.5Ω);
D.固定电阻R(阻值1000Ω);
E.滑动变阻器R0(0~2.0Ω);
F.电源E(电动势4V,内阻不计);
G.开关S,导线若干。
①为了确保电表使用安全(滑动触头在AB间移动,电表均安全),并尽可能准确的测量Rx。小明同学设计了如图乙所示的电路图进行测量,指出该电路图的不合理之处:______;
②请你在他的基础上进行优化,在图丙中画出测量的电路图,并标明所用器材的代号______。
③利用正确的电路图进行测量,根据测量得到的电压表和电流表的数据,得到图线如图丁所示,则金属丝的电阻Rx=______(结果保留三位有效数字)。
(3)查表得到金属丝的电阻率。由已知量和测得的量计算金属丝长度的表达式为______(用题中所给的字母表示),测得该金属丝的长度L=______m(π取3,结果保留两位有效数字)。
2.某物理兴趣小组想测定一种特殊电池的电动势E和内阻r。利用下列器材进行实验:
A.毫安表A1(量程为0~0.2mA,内阻
B.毫安表A2(量程为0~200mA,内阻约为0.003Ω);
C.滑动变阻器R(0~15Ω);
D.定值电阻(阻值为3Ω和阻值为6Ω可选);
E.定值电阻
F.开关一个,导线若干。
(1)为了使测量结果尽可能精确,请将图甲虚线方框内的实验电路图补充完整_______。
(2)实验时,A1的示数为I1,A2的示数为I2,根据实验数据绘出I1-I2的图像如图乙所示,则所选的定值电阻R0=_____(填"3Ω"或"6Ω"),该电池的电动势E=_______V,内阻r=_______Ω。(后两空结果均保留三位有效数字)
3.某实验小组准备利用表头设计一个多挡位欧姆表,但不知道其内阻。为了精确测量表头内阻,小组首先采用“电桥法”进行测量。实验电路如图所示,分为控制电路和测量电路两部分,所用器材如下:
A.待测表头:量程μA,内阻约为
B.灵敏电流计G
C.定值电阻
D.粗细均匀的电阻丝AB,总长度
E.滑动变阻器(最大阻值为
F.滑动变阻器(最大阻值为)
G.线夹、电源、开关及导线若干。
(1)实验过程中为便于调节,滑动变阻器应选用__________填器材前的字母;
(2)闭合开关S前,先将线夹大致固定在电阻丝AB中部,滑片置于a端。调节滑动变阻器滑片使表头示数适当后保持不动。移动线夹直至灵敏电流计G示数为零,测得此时段电阻丝长度。则表头内阻__________保留三位有效数字;
(3)将表头改装成具有“”、“”或“”三个挡位的欧姆表,如图乙所示。电源电动势,内阻忽略,为调节范围足够的滑动变阻器,且接线柱3未接电阻。表笔b为__________填“红”或“黑”表笔;当开关S接接线柱3时,对应的倍率为__________(填“”、“”或“”);短接表笔a、b进行欧姆调零时,应调至__________。
题型解码
解题步骤
1. 判电路结构
先分清:限流 / 分压、内接 / 外接、是否需保护电阻。
2. 选接法口诀
◦ 大内偏大,小外偏小:大电阻用内接,小电阻用外接
◦ 要求电压从0开始、测量范围大→分压接法
◦ 阻值相近、节能→限流接法
3. 数据处理
◦ 定值电阻:多次测量求平均 / 作 U-I 图求斜率
◦ 电源 E、r:用闭合电路欧姆定律,U = E - Ir,图像纵截距=E,斜率绝对值=r
4. 误差分析
◦ 伏安法内接:测电阻偏大
◦ 伏安法外接:测电阻偏小
◦ 电流表外接测电源:测得 E 准确,r 偏大
题型02 电表的改装
4.某实验小组利用如图甲所示的电路图来探究额定电压为的小灯泡的伏安特性。
除了额定电压为的小灯泡L,本实验还可能用到的器材有:
A.电流表(量程为,内阻为)
B.电流表(量程为,内阻未知)
C.滑动变阻器(最大阻值为)
D.滑动变阻器(最大阻值为)
E.定值电阻
F.电源(电动势,内阻)
G.开关S、导线若干
(1)将电流表与定值电阻串联,改装成量程为的电压表,则_______;为了方便准确地探究小灯泡的伏安特性,滑动变阻器R应选________(填写器材前的字母代号),请对照图甲中的电路图,用笔画线代替导线,在图乙中完成实物连线________。
(2)该实验小组通过实验得到多组和的实验数据,发现当时,,则小灯泡的额定功率为________W。(保留两位有效数字)
(3)该实验小组以()为纵轴,以为横轴,描点作出的图像如图丙所示,若将本实验的相同规格的两个小灯泡与电动势为、内阻为的电池直接串联,则每个小灯泡的实际功率为________W。(保留两位有效数字)
5.导电漆是将金属粉末添加于特定树脂原料中制作而成的能导电的喷涂油漆。现有一根用导电漆制成的截面为正方形的细长样品(固态),某同学欲测量其电阻率,设计了如图(a)所示的电路图,实验步骤如下:
a.测得样品截面的边长;
b.将平行排列的两根金属探针甲、乙与样品接触,其中甲位置固定,乙可左右移动;
c.将乙调节至某位置,测量甲乙探针之间的距离;
d.闭合开关S,调节滑动变阻器的阻值,使表头满偏,读出相应的毫安表示数,断开开关S;
e.改变乙的位置,重复步骤c、d,测量多组数据,作出图像如图(b)所示,得到直线的斜率,纵轴截距
回答下列问题:
(1)图(a)中闭合开关时,滑动变阻器滑片应置于________(选填“左”或“右”)端;
(2)本实验所用表头内阻为,但表盘污损无法读出满偏电流,满偏电流________(用或表示);
(3)写出电阻率的表达式________(用表示);
(4)若要把该表头改装成量程为的电流表,需要把长为________的样品(本实验测定样品)并联在该表头两端。(结果保留两位有效数字)
6.某实验小组用满偏电流且内阻的灵敏电流计和电动势分别为E=4.5V和E'=45V的电源等器材来制作多用电表,设计的电路图如图甲。已知该实验小组设计的多用电表的两个电流挡的量程分别为0~3mA和0~30mA,两个电压挡的量程分别为0~3V和0~15V,
(1)该多用电表的B表笔为___________(选填“红”“黑”)表笔。
(2)将开关S拨至2,正确操作后,将该多用电表串联接入电路,发现灵敏电流计的表盘指针指向如图乙所示,则该挡位下的读数为___________。
(3)电阻 _________
(4)将开关S拨至4,欧姆调零完成后,测某电阻时发现灵敏电流计的表盘指针指向如图乙所示,则该待测电阻阻值为___________。
题型解码
误差判断
串联电阻偏大→电压表读数偏小
并联电阻偏大→电流表读数偏大
题型03 创新类电学实验
7.某实验小组测量电流表内阻RA、电源电动势Ex和内阻r,设计了如图甲所示的实验电路。实验室提供的实验器材如下。
待测电源:电动势为Ex(约1~3V),内阻r(约1Ω)
辅助电源:电动势E0=3V的学生电源(恒压源、无内阻)
固定电阻R0=10Ω
电阻箱R
待测电流表∶量程0.6A,内阻未知
电压表:量程0~3V,内阻3kΩ和量程0~15V,内阻15kΩ
开关、导线等
实验步骤:
①按电路图连接实物图;
②闭合开关K,调节电阻箱的阻值R,记录相应的电流表、电压表读数,如表中所示;
次数
1
2
3
4
5
R(Ω)
1.0
3.0
5.0
7.0
9.0
I(A)
0.50
0.43
0.38
0.33
0.30
U(V)
2.25
1.52
1.00
0.47
0.15
③实验完毕,整理器材;
④进行数据处理,分别画出电压与电流、电流与电阻的关系图像,并依据图像得出待测量。
请依据提供的信息,完成以下问题。
(1)本实验中,导线应与电压表______(填“3V”或“15V”)接线柱连接。
(2)在图乙中用笔画线代替导线,按图甲连接实物图_____。
(3)画出的电流表读数的倒数与电阻箱接入电路的阻值的关系图像如图丙所示,电压表读数与电流表读数的关系图像如图丁所示,根据图像可得=______V,电源内阻=______,=______。(均保留两位有效数字)
8.A、B实验小组通过实验研究小灯泡、,得到的伏安特性曲线如图甲a、b所示。他们用到以下器材:
小灯泡(额定电压为2.5V,额定电流为0.3A);
小灯泡(额定电压为3.6V,额定电流为0.3A);
两个电压表V(量程0~3V,内阻约为3.0);
两个电流表A(量程0~0.6A,内阻约为0.1Ω);
滑动变阻器(最大电阻10Ω,额定电流为2A);
滑动变阻器(最大电阻2000Ω,额定电流为100);
若干节干电池(电动势均为1.5V,内阻均为0.5Ω);
开关及若干导线。
(1)根据图线a、b可知,两只小灯泡的电阻随电压增大而_________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)实验中,A小组选择了一个电压表、一个电流表、一个滑动变阻器、两节干电池、一个开关及若干导线,以研究小灯泡的伏安特性。
①滑动变阻器应选择________(选填“”或“”);
②在某次测量中,电压表指针的位置如图乙所示,此时电压大小为________V。
(3)为了操作便捷并尽可能准确、完整地研究小灯泡(符号)的伏安特性,B小组用了两个电压表V、一个电流表A、一个滑动变阻器、三节干电池、一个开关及若干导线进行实验。根据所选择的实验器材,在下方虚框中补画出完整的电路图。
(4)若将小灯泡和小灯泡串联,并与4节干电池串联构成闭合回路,则小灯泡的实际功率约为________W。(结果保留两位有效数字)
9.(1)某小组同学先用半偏法通过如图甲所示的电路来测量灵敏电流计的内阻,滑动变阻器应________(填“远大于”或“远小于”);
实验步骤如下:
①实验时,先断开开关,闭合开关,调节滑动变阻器,使得的示数为;
②保持的阻值不变,再闭合,调节电阻箱,使得的示数为,此时电阻箱的示数如图乙所示,则的内阻为________;
根据实验方案可知:该实验中的内阻测量值________(选填“大于”或“小于”)真实值。
(2)该小组同学又设计了图丙所示电路来测量某一电源电动势和内阻,其中是辅助电源。
实验步骤如下:
①闭合开关、,调节和,使灵敏电流计的示数为零,读出电流表和电压表的示数和;
②改变、的阻值,________,读出电流表和电压表的示数和;
③重复②中的操作,得到多组和,根据所得数据作出图像如图丁所示;
由图丁可得:电源电动势_______V,内阻 ______(结果均保留2位小数),本实验中电表内阻对电源内阻的测量________(填“有”或“没有”)影响。
题型解码
通用破题方法
1. 抓“等效替换”
◦ 新器材→看成特殊电阻
◦ 非线性元件→画特性曲线,用交点法求工作点
2. 抓“不变规律”
无论电路多新,仍满足:
◦ 欧姆定律
◦ 串并联规律
◦ 闭合电路欧姆定律
3. 图像优先
创新题90%靠图像解题:
◦ 把表达式整理成 y = kx + b 形式
◦ 斜率、截距对应物理量(电阻、电动势、内阻、比例系数)
4. 控制变量+量程选择
涉及多因素实验:明确自变量、因变量、控制量
电表选择:不超量程、指针偏转过1/3以上
1.(2025·福建三明·三模)某些磁性材料的电阻率在外磁场作用下发生改变的现象称为磁致电阻效应,利用该效应可以制作磁敏器件。为探究某磁敏器件材料的电阻率随外磁场的变化规律,设计如图甲所示电路。该器件在无外磁场时的阻值为,加磁感应强度为B的外磁场后,阻值变为R,阻值的变化量,相对变化率能反映器件材料电阻率的变化。图中和均为理想电压表,定值电阻,为滑动变阻器,S为开关,E为电源。
(1)按照甲所示的电路图,将图乙中的器材实物连线补充完整_____;
(2)不加外磁场,调节使示数为,示数,由此可计算出________;
(3)加外磁场,调节使示数仍为,记录B和示数,计算;
(4)改变B,重复(2)的操作,实验数据如下表,时,电压表示数如图丙所示,读出数据,完成下表,答:①________,②________(②的结果保留2位有效数字);
…
…
①
…
②
(5)由图丁坐标纸上将所缺数据点补充完整后作图可推知,B在范围内,该器件材料的电阻率随B的增大而________填“线性增大”或“非线性增大。
(6)若图甲中为理想电压表,而为非理想电压表,仍利用(4)问表格中的实验数据在图丁坐标纸上作图,则B在范围内,图线的斜率比真实情况________填“偏大”“偏小”或“不变。
2.(2026·安徽黄山·一模)某同学要绘制标有“6V 0.5A”小灯泡的伏安特性曲线,器材如下:
A.电源E(电动势,内阻不计)
B.电流表A1(量程,内阻约为)
C.电流表(量程,内阻约为)
D.电压表(量程,内阻为)
E.滑动变阻器
F.滑动变阻器
G.电阻箱
(1)为绘制完整图像,把电压表V量程扩大为,将电阻箱和电压表_____(选填“串联”或“并联”),调到_____。
(2)画出实验电路图(图中标上所选器材的符号)。
(3)绘制小灯泡的伏安特性曲线如下图(a)所示,现将此小灯泡接入图(b)电路中(各已知量均已标记在图中),则小灯泡实际功率约为_____(保留三位有效数字)。
3.(2026·四川成都·二模)(1)某实验小组设计了如图甲所示的电路测量电压表的内阻及电源电动势。已知电压表量程为3V,内阻,电压表量程也为3V,内阻几千欧(待测),电源电动势约为5V,电源内阻可忽略。按以下步骤进行操作:
①按图甲所示原理图完成电路连接;
②把、均调至最大阻值;
③闭合开关S,调节、,使、均有合适示数,分别为、。调至、满足的关系,此时电阻箱的阻值为1500Ω,则可知电压表的内阻为______Ω;
④将调至4000Ω并保持不变,调节,记录多组对应的、值,以为纵坐标,为横坐标描点作图,在实验误差允许范围内得到一条倾斜直线,直线的纵截距为b,则电源的电动势为______(用已知量和已测得量计算出结果)。该测量结果______(填“有”或“没有”)系统误差。
(2)用伏安法测电阻时,使用如图乙所示的电路。该实验的第一步是:闭合电键,将电键接2,调节滑动变阻器和,使电压表读数尽量接近量程,读出此时电压表和电流表的示数、;接着让两滑动变阻器的滑片保持位置不动,将电键接1,读出这时电压表和电流表的示数、。由以上记录数据计算被测电阻的表达式是______。若用图丙所示的电路按同样方法测量,测量结果______(填“偏大”或“偏小”或“不变”)。
4.(2026·河北唐山·一模)(1)一实验小组采用如图1所示的实验电路测量待测电阻的阻值。某次测量时,电压表示数为2.00V,电流表示数为50mA,则该待测电阻的测量值______;此待测电阻的测量值比真实值______(选填“偏大”或“偏小”)。
(2)该实验小组为了减小实验误差,采用补偿法再一次测量待测电阻的阻值,电路图如图2所示。闭合开关,调整滑动变阻器触头的位置,使电流表指针指到某一位置。闭合开关,调整滑动变阻器触头的位置,使灵敏电流计G的示数为0。此时电压表示数为2.03V、电流表示数为50mA,若以此次测量的待测电阻阻值为真实值,则采用图1电路图测量待测电阻时产生的相对误差为______。(相对误差)
(3)关于补偿法测量待测电阻,下列说法正确的是______(单选)。
A.当灵敏电流计G示数为0时,、两点电势相等
B.补偿电路的作用是提供与电压表分流大小相等、方向相同的电流
C.滑动变阻器在实验中的主要作用是避免流过电源的电流过大
5.(2026·湖南长沙·二模)在学校科技节上,高三(8)班探究小组计划用图示电路测定一枚灵敏电流计G的内阻。实验室提供的器材如下:
A.待测灵敏电流计G(满偏电流,内阻约为200Ω);
B.可调直流电源E(电动势范围0〜9.0V,内阻忽略不计);
C.滑动变阻器(最大阻值50kΩ);
D.滑动变阻器(最大阻值20Ω);
E.电阻箱R(阻值范围0〜9999Ω);
F.开关、及导线若干。
(1)实验中滑动变阻器应选用______(填器材前面的字母代号);
(2)小圆同学负责操作,步骤如下,请帮她补充完整:
①断开、闭合,调节滑动变阻器,使灵敏电流计满偏;
②保持滑片位置不变,闭合,调节R,在将灵敏电流计指针调至半偏时,发现指针难以对齐中间刻度线;
③继续调节R,使灵敏电流计指针指在满刻度的处,此时正好对齐刻度线,电阻箱读数为,则灵敏电流计内阻测量值______(用表示)。
(3)在复盘会上,针对“三分之一偏法”与“半偏法”产生的相对误差,组员们发生了激烈的争论,提出了三种观点(假定两种方法下读数均准确无误),其中正确的是______。
A.“三分之一偏法”误差小。因为接入的分流电阻小,并联电路的“等效内阻”更接近理想电流表“零电阻”
B.“半偏法”误差小。相较“三分之一偏法”,该方法接入电阻箱后引起的电路总电阻变化小,对干路电流“恒流假设”影响小
C.两者相对误差一样大。虽然两种方法的偏转比例不同,但在相同的电路条件下,两者的相对误差与偏转多少无关
(4)指导老师点评:虽然本实验存在系统误差,但我们可以通过调整硬件参数将误差控制在允许范围内。随后老师给出灵敏电流计的实际内阻,并提出一项挑战任务:要求探究小组通过调节电动势,将本实验(采用“三分之一偏法”)的相对误差控制在1%以内。请你通过计算得出实验所需的电动势E至少为______V。(,注意计算结果保留一位小数)
6.(2026·山东菏泽·一模)某实验小组为测量一锂电池的电动势和内阻。
a.首先用多用电表的直流电压10V档粗略测量了锂电池的电动势,测量结果如图甲所示。
b.为精确测量该电动势,又设计了如图乙所示电路,所用器材有:锂电池、智能手机、电压传感器、定值电阻、电阻箱、开关、导线等。按电路图连接电路,将智能手机与电压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压传感器测得的电压。回答下列问题:
(1)由图甲可知,该锂电池的电动势约为_____V;
(2)根据记录数据作出图像,如图丙所示。已知,可得_____V,_____(结果均保留两位有效数字)
(3)电压传感器的电阻不理想对锂电池电动势的测量结果_____(填“有”或“无”)影响。
7.(2026·安徽芜湖·一模)某实验小组设计了如图甲所示的电路,用来测量电源的电动势和内阻。实验器材有:待测电源、电流表(内阻为)、定值电阻、材质均匀的四分之一圆弧形变阻器MN、变阻器上有可指示滑片转过角度(弧度)的刻度盘、两个规格相同的灯泡L、开关、导线若干等。
(1)先断开开关S,用多用电表测量电路中圆弧形变阻器MN的总电阻R,正确的操作规范:使用前应该调整部件( ),使指针指到表盘( )的零刻度;使用时调节部件K至如图乙所示的挡位,将红、黑表笔短接,旋动部件( ),使指针指到表盘( )的零刻度。有关上述操作括号空白处,依次应填入的是___________。
A.T、左端、S、右端 B.T、右端、S、左端
C.S、左端、T、右端 D.S、右端、T、左端
(2)进行上述操作后,将红黑表笔接在圆弧形变阻器M、N两端时,指针如图丙所示,读数为___________;测试完毕后移走并关闭多用电表,然后闭合电路开关,转动滑片,记录下不同角度对应的电流表示数I,以电流的倒数为纵坐标,以角度(弧度)为横坐标。作出图丁,已知图线的斜率为k,纵轴截距为b,则待测电源的电动势为___________,内阻___________(用斜率k、b、、、R表示)。
(3)小组同学根据上述实验操作,测得电源的电动势为、内阻为;并继续开展实验,将两个规格相同的灯泡L并联后,与定值电阻串接到此电源上,如图己所示。所接灯泡L的伏安特性曲线如图戊,根据图像可得整个电路实际消耗的总功率约为___________(结果保留两位有效数字)。
8.(2026·四川绵阳·二模)某同学测量一节干电池的电动势和内阻。实验器材有:待测干电池(电动势约1.5V,内阻约)、电压表(量程,内阻约)、电压表(量程,内阻)、滑动变阻器(最大阻值)、开关一只、导线若干。
该同学实验过程下:
①设计如图甲所示测量电路,并按照电路图连接电路,将滑动变阻器的滑片置于最右端;
②闭合开关,向左滑动滑动变阻器滑片,记录多组电压表1的示数和电压表2的示数;
③以为纵坐标,以为横坐标,建立坐标系,描点得到—图线。
回答该同学实验过程中的问题,并进一步完成实验:
(1)在电路图甲中,位置“1”应该接电压表_____(选填“”或“”),位置“2”接另一只电压表;
(2)该同学发现描点得到图线几乎水平,测量其斜率的误差太大。其主要原因是_____;
(3)该同学重新设计了如图乙所示的测量电路,定值电阻阻值。规范操作重新实验得到如图丙所示的—图线,则测得的电源电动势_____,内阻_____。
(4)为减小由于电压表“2”的分压作用形成的系统误差,该同学又设计了如图丁所示的测量电路。规范操作重新实验得到的图线斜率的绝对值为。则计算电源内阻的公式是_____。(用和电压表的内阻表示)
9.(2026·陕西西安·三模)某同学要测量一个量程为、内阻阻值在~之间的电压表的内阻。
(1)该同学先用多用电表欧姆挡粗测该电压表的内阻,机械调零后,将选择开关拨到欧姆挡___________(填“×10”“×100”或“×1k”)挡,接着进行___________。将红表笔接电压表的___________(填“+”或“-”)接线柱,黑表笔接另一个接线柱,这时欧姆表表盘指针所指的位置如图甲所示,测得电压表内阻___________。
(2)为了精确测量该电压表的内阻,该同学从实验室选取如下器材:电压表:量程为、内阻约,阻值为3000Ω的定值电阻,最大阻值为的滑动变阻器,电动势为的直流电源,开关一个,导线若干。连接成的实物图如图乙所示,则电路中被测电压表应是___________(填“V1”或“V);请在图丙方框中画出电路图______。
(3)在图乙中,闭合开关前,将滑动变阻器的滑片移到最___________(填“左”或“右”)端,闭合开关,调节滑动变阻器,使两电压表指针偏转较大,记录电压表、的示数、,则测得电压表内阻___________。
10.(25-26高三上·广东深圳·期末)(1)用图1所示的多用电表测量合金丝的电阻。待测合金丝阻值约为十几欧,测量步骤如下:
①使用前先调节指针定位螺丝,使指针对准左侧0刻线。
②将选择开关转到电阻挡的_______(选填“×1”、“×10”或“×100”)的位置。
③进行欧姆调零,再将两表笔分别与待测电阻两端相接,表盘如图2所示,则合金丝的阻值为_______。
(2)按照图3连接电路,测量合金丝的电阻率。实验时多次改变合金丝甲接入电路的长度、调节滑动变阻器连入电路的阻值,使电流表的读数达到某一相同值时记录电压表的示数,从而得到多个的值,作出图像,如图4中图线所示。
①现有3个不同规格的滑动变阻器,本实验应选用______(填写选项前面的字母代号)。
A.滑动变阻器(0~2Ω)
B.滑动变阻器(0~20Ω)
C.滑动变阻器(0~200Ω)
②已知合金丝甲的横截面积为,则合金丝甲的电阻率为______(结果保留2位有效数字)。
③图4中图线是另一根材质相同的合金丝乙采用同样的方法获得的图像,由图可知合金丝乙的横截面积______(选填“大于”、“等于”或“小于”)合金丝甲的横截面积。
④利用图4中直线斜率求合金丝电阻率,是否存在因电表内阻带来的误差______(选填“是”、“否”)。
11.(2026·河北·一模)如图甲所示的多用电表是一种多功能仪表,可以用来测量电流、电压以及电阻。某同学将该多用电表的选择开关旋至欧姆挡位置,并作出欧姆挡内部简化电路如图乙所示,虚线框中的阴影部分为正负极不确定的电源,随后进行了以下的操作。
(1)为了测量如图丙所示晶体二极管的电阻,该同学先把选择开关旋至“×10”挡,将两表笔A、B短接,调节,使表头G的指针达到满偏,再将表笔A与二极管的Q端连接,将表笔B与二极管的P端连接,观察到欧姆表指针偏转角度很小,则表笔A应接内部电源的_________(选填“正极”或“负极”)。
(2)该同学随后将表笔A与二极管的P端连接,将表笔B与二极管的Q端连接,观察到欧姆表指针偏转角度太大,为了减小测量误差,应将选择开关旋至_________(选填“×1”或“×100”)挡,再次将两表笔A、B短接,调节R₀,使表头⑥的指针达到满偏,之后进行测量,得到多用电表刻度盘上指针偏转情况如图丁所示,则此时测得的二极管的正向电阻为_________Ω(保留两位有效数字)。
(3)为了深入了解欧姆挡内部的情况,该同学设计了如图戊所示的电路图,用来测量(2)中换挡后欧姆表内部电源的电动势及在该挡位下欧姆表的总电阻。
操作步骤如下:
A.按图戊所示,正确连接好电路后,读取电流表的示数为Ⅰ,欧姆表的示数为R;
B.仅调节,得到多组Ⅰ、R的数据;
C.利用记录的电流表示数I和相应的欧姆表示数R,作出图像如图己所示。
根据图己,可知欧姆表内部电源的电动势E=_________V。该挡位下欧姆表的总电阻_________(结果均保留三位有效数字)
12.(2025·四川乐山·一模)学习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1.5V,内阻不计);
待测电容器(额定电压2V,电容值未知);
微安表(量程100μA,内阻约为2500Ω);
两个滑动变阻器、(其中一个最大阻值为20Ω,另一个最大阻值为2000Ω);
电阻箱、(最大阻值均为9999.9Ω);
定值电阻(阻值为5.0kΩ);
单刀单掷开关、,单刀双掷开关;
计时器;导线若干。
(1)小组先测量微安表内阻,按图1连接电路。的最大阻值为_________Ω(填“20”或“2000”);将的滑片N置于中间位置附近。
(2)为保护微安表,实验开始前、断开,滑动变阻器的滑片P应置于左端。将电阻箱的阻值置于2500.0Ω,接通,将的滑片置于适当位置,再反复调节的滑片N的位置,最终使得接通前后,微安表的示数保持不变,这说明接通前M与N所在位置的电势相等。
(3)将电阻箱和微安表位置对调,其他条件保持不变,发现将的阻值置于2401.0Ω时,在接通前后,微安表的示数也保持不变。待测微安表的内阻为_________Ω。
(4)按照图2所示连接电路,电阻箱阻值调至490.0Ω,将开关掷于位置1,待电容器充电完成后,再将开关掷于位置2,记录微安表电流随时间的变化情况,得到如图3所示的图像。当微安表的示数为50μA时,通过电阻的电流是_________μA。
(5)图3中每个最小方格面积所对应的电荷量为_________C。某同学数得曲线下包含156个这样的小方格,则电容器的电容为_________F。(本小题计算结果均保留两位有效数字)
13.(2026·辽宁·模拟预测)光照强度对植物的生长具有显著影响。无论是光照过强还是过弱,都不利于植物的正常生长。根据家中某植物的光照需求,某同学设计了一套光控电路,实时显示光照强度(通过改装的电流表显示)。
该光控电路的组成如图(a)所示,可以选用的器材有:
电源E1(电动势1.5V,内阻不计)
电源E2(电动势5V,内阻不计)
电流表A(量程0~20A,内阻约500Ω)
定值电阻R(70kΩ)
光敏电阻RG
电阻箱R0
开关(单刀单掷开关和单刀双掷开关各一个)和导线若干
(1)测量不同光照条件下光敏电阻的阻值
该同学在网上查阅植物对光照强度的适应范围,利用实验室提供的照明系统,测量不同光照条件下光敏电阻的阻值。首先闭合开关S1,将开关S2拨至1,分别调整不同的光照强度,在调整“适中”环境的最小光照值时,电流表示数如图(b)所示I=______A,随后将开关S2拨至“2”,调节电阻箱R0至100kΩ时,电流表的示数仍为I,则表格中空白处的电阻为R=___________kΩ。采用相同的方法,测得不同光照条件下光敏电阻的阻值及相应的电流值(部分数据未给出),如下表所示。根据表格所提供的数据及所提供的器材可知,实验中选用电源是___________(填写对应的器材符号)。
光照强度
暗
偏暗
适中
偏亮
亮
R0/kΩ
~
~
50~___________
10~50
<10
(2)改装电流表。
①保持开关S2拨向2,调节电阻箱的阻值为50kΩ,记录电流表的示数I0;再调节电阻箱的阻值为R,记录电流表的示数I,在该区间标上“适中”。
②同样调整电阻箱的阻值,分别标上“暗、偏暗、偏亮和亮”区间,“偏亮”应标在“适中”___________(填“左侧”或“右侧”)。
③最后,将开关拨向1,该电流表改装完毕。
(3)请仿照示例,根据计算结果,在图(b)电流表上标出“适中”对应的大致范围。
14.(25-26高三下·内蒙古呼和浩特·月考)要测量两节干电池的电动势和内阻,实验小组成员设计了如图甲所示电路,并从实验室选取了如下器材:干电池两节,电流表(量程,内阻约),电压表(量程,内阻约几千欧),电阻箱,开关一个,单刀三掷开关一个,导线若干。
(1)按图甲连接好电路,将开关合向b,将电阻箱接入电路的电阻调到最大,闭合开关,调节电阻箱,使电流表指针偏转较大,若示数如图乙所示,这时通过电阻箱的电流大小_______A;若这时电阻箱接入电路的电阻为,电压表的示数为,则电流表的内阻________(用表示);
(2)将开关合向a,多次调节电阻箱,记录每次调节后电压表和电流表的示数,作图像,得到图像与纵轴的截距为,图像的斜率绝对值为,则得到电池的电动势________,内阻________(用表示);
(3)小组成员小王同学认为,将开关合向c也可以测量电池的电动势和内阻,具体的操作是:将开关合向c,多次调节电阻箱,记录每次调节后电阻箱接入电路的电阻R、电流表的示数I,要直观地得到R与I的关系,应该作________(选填“”“”“”或“”)图像,若得到图像与纵轴的截距为,图像的斜率为,则求得电池的电动势________,内阻________(用表示)。
15.(2026·云南昆明·模拟预测)实验小组探究某一新型导电材料制成的均匀长方体压敏电阻的阻值随压力变化的规律,电源的电动势为3.0V,内阻忽略不计。除图中的器材外,实验室还提供了如下器材可供选择:
电压表V(量程为0~15V,内阻约为20kΩ,其读数用表示)
电流表(量程为0~0.6A,内阻,其读数用表示)
电流表(量程为0~0.6A,内阻约为2Ω,其读数用表示)
(1)为较精确的进行测量,请在选好器材后完成图甲中虚线框内的部分电路;
(2)在电阻上施加压力,闭合开关S,记下电表读数,该电路测量电阻阻值的表达式为______(用题目中给出的字母表示)。改变压力,得到不同的值,记录数据并绘成图像如图乙所示;
(3)探究小组完成上述实验后,利用该规格的压敏电阻设计了一个自动控制开关电路,如图丙所示。图中为直流电源(电动势为3.0V,内阻可忽略),当图中的输出电压达到或超过2.0V时,便触发报警器(图中未画出)报警。若要求压力超过2N时开始报警时,则图中______(填“”或“”)应使用压敏电阻,另一固定电阻的阻值应为______(保留2位有效数字);如果要提高此装置的灵敏度(即在压力更小时就能触发报警),则可以采取的措施为____________________。
16.(25-26高三上·江苏·月考)某中学甲同学准备测量一款充电宝的电动势与内阻,经查阅资料后获悉,充电宝电动势稳定,大约为6V,内阻大约为0.3Ω,该同学设计了图一电路。其中:
电压表V(量程为3V,内阻为3kΩ) 电流表A(量程为3A,内阻约为0.1Ω)
电阻箱(0~9999.9Ω) 滑动变阻器(最大阻值为20Ω)
定值电阻 一个开关及导线若干
(1)请根据电路图,完成实物电路图的连接。
(2)实验时把电阻箱的阻值调为3kΩ,电路正确连接之后,在闭合开关之前,应将滑动变阻器的滑动头置于________端。(填“左”“右”或“正中央”)
(3)调节滑动变阻器,该同学得到多组电压表与电流表的读数,以电压表读数为纵坐标,电流表读数为横坐标,作出图线如图二,则该充电宝的电动势________V(保留3位有效数字),内阻________Ω(保留3位有效数字)。
(4)乙同学设计了图三所示电路来测量该充电宝的电源电动势和内阻,其中是辅助电源。
实验步骤如下:
①闭合开关、,调节和,使灵敏电流计G的示数为零,读出电流表和电压表的示数和;
②改变和的阻值,仍使G的示数为零,读出电流表和电压表的示数和;
③重复②中的操作,得到多组和,根据所得数据作出图像并求出电源电动势和内阻。
若仅考虑电压表和电流表的内阻对电路的影响,你认为乙同学测量方法有没有系统误差____?请简要说明理由____。
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