内容正文:
第25讲 电学实验(二)
内容导航
01
命题透视·考情前瞻
对标素养,研判高考命题趋势
02
思维建模·脉络梳理
搭建知识框架,构建系统思维
03
考点精讲·靶向突破
拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 测量电阻的多种办法
知识点1 伏安法测电阻
知识点2 伏伏法测电阻
知识点3 安安法测电阻
知识点4 半偏法测电表的内阻
知识点5 等效替代法
知识点6 电桥法测电阻
考向1 伏安法测电阻重
考向2 伏伏法测电阻
考向3 安安法测电阻
考向4 半偏法测电表内阻重
考向5 等效替代法重
考向6 电桥法测电阻难
考点二 用多用电表测量电学中的物理量
知识点1 多用电表的使用
知识点2 欧姆表的原理和使用
考向1 多用电表的使用重
考向2 欧姆表的原理和使用重
04
真题溯源·考向感知
溯源真题逻辑,感知高考考向
命题透视·考情前瞻
——对标素养,研判高考命题趋势
核心考点
2026年
2025年
2024年
多用电表的使用和读数
江苏卷·T12,实验题(测电阻率)
多用电表欧姆档的原理和使用
江苏卷·T12,实验题(测电阻率)
伏安法测电阻
江苏卷·T12,实验题(测电阻率)
安安法测电阻
伏伏法测电阻
半偏法测电表内阻
等效替代法测电阻
电桥法测电阻
考情分析
题型与考向:江苏高考对“测量电阻的多种方法及多用电表的使用”的考查以实验题为主,分值约15分,是整张试卷中分值最高的题型之一。考查内容涵盖三大维度:
多用电表的使用:欧姆挡测电阻的读数规则、挡位选择与更换、欧姆调零操作、黑箱探测等。2024年T12第一空即为多用电表测电阻读数。
伏安法测电阻:电流表内接法与外接法的选择(“大内偏大、小外偏小”)、滑动变阻器分压与限流接法的选择、器材选择(电流表量程、滑动变阻器阻值)、实物电路连接与改错、误差分析。
测量电阻的其他方法:替代法(2011年江苏卷已考查)、半偏法(测电流表或电压表内阻)、电桥法、差值法(伏伏法、安安法)等。
情境与立意:
生活实践类:测量金属丝的电阻率、测量长方体样品的电阻率(2024年)、测量铅笔芯电阻等,体现电阻测量在材料科学和工程中的应用。
学习探究类:多用电表欧姆挡的原理与使用、伏安法测电阻的电路设计与误差分析、替代法测电阻、半偏法测电表内阻、电桥法测电阻、探究电表内阻对测量结果的影响(2023年)。
复习目标
多用电表的使用与读数:掌握多用电表的使用步骤(机械调零、欧姆调零、选择挡位、读数等)。欧姆挡读数时注意:表盘刻度不均匀(左密右疏),读数=表盘示数×倍率。掌握指针偏转角度与电阻大小的关系——偏角越大,电阻越小;偏角过小应换高倍率挡,偏角过大应换低倍率挡。江苏卷实验题必考基础,务必熟练掌握。
伏安法测电阻:掌握电流表内接法(R测=Rx+RA>Rx,适合测大电阻)与外接法(R测=RxRV/(Rx+RV)<Rx,适合测小电阻),理解“大内偏大、小外偏小”的判断口诀。能根据待测电阻与电表内阻的相对大小选择合适的测量电路。
滑动变阻器的分压与限流接法:掌握两种接法的电路特点及选择原则——限流接法能耗小、电路简单;分压接法电压调节范围大(从0开始),适用于要求电压从零开始变化或待测电阻远大于滑动变阻器阻值的情形。
实验器材的选择与电路设计:能根据实验要求合理选择电流表量程、电压表量程、滑动变阻器阻值。理解器材选择的基本原则——安全性、准确性、调节方便。
替代法测电阻:理解替代法的原理——用电阻箱(或已知电阻)替代待测电阻,保持电路中电流(或电压)不变,则电阻箱的读数即为待测电阻阻值。掌握实验电路与操作步骤。
半偏法测电表内阻:理解半偏法测电流表内阻的原理——先让电流表满偏,再并联电阻箱使电流表半偏,则电阻箱读数近似等于电流表内阻。了解系统误差及减小误差的方法。
电桥法测电阻:理解惠斯通电桥的原理——当桥式电路平衡时(检流计示数为零),相对桥臂电阻乘积相等。会利用平衡条件计算未知电阻。
差值法(伏伏法、安安法)测电阻:了解伏伏法(用两块电压表测电阻)和安安法(用两块电流表测电阻)的原理与电路设计。理解“已知内阻的电表可当电压表或电流表使用”的核心思想。
误差分析与数据处理:能区分系统误差(由实验原理和器材本身引起,如电表内阻的影响)与偶然误差(由读数、操作等随机因素引起)。掌握减小误差的方法——选择合适的测量电路、多次测量取平均值等。能根据实验数据判断测量值的准确程度并分析误差来源。江苏卷实验题高频考点,务必重点突破。
思维建模·脉络梳理
——搭建知识框架,构建系统思维
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 测量电阻的多种办法
知识点1 伏安法测电阻
知●识●解●构
1.伏安法测电阻的原理:R=。
2.两种控制电路和两种测量电路
接法
分压电路
限流电路
内接法
外接法
知识点2 伏伏法测电阻
知●识●解●构
若电压表内阻已知,则可将其当作电流表、电压表和定值电阻来使用。
(1)如图甲所示,两电表的满偏电流接近时,若已知V1的内阻R1,则可测出V2的内阻R2=R1。
(2)如图乙所示,两电表的满偏电流IV1≪IV2时,V1并联一定值电阻R0后,同样可得V2的内阻R2=。
知识点3 安安法测电阻
知●识●解●构
若电流表内阻已知,则可将其当作电流表、电压表以及定值电阻来使用。
(1)如图甲所示,当两电表所能测得的最大电压接近时,如果已知A1的内阻R1,则可测得A2的内阻R2=。
(2)如图乙所示,当两电表的满偏电压UA2≫UA1时,A1串联一定值电阻R0后,同样可测得A2的电阻R2=。
知识点4 半偏法测电表的内阻
知●识●解●构
电表接入电路中时,可以显示对应测量量的读数,因此我们便可以利用它自身读数的变化(如半偏)巧妙地测量出它的内阻。半偏法测电表内阻有以下两种设置方法。
1.电流表半偏法
(1)实验步骤
①按如图所示的电路图连接实验电路。
②断开S2,闭合S1,调节R1,使电流表读数等于其满偏电流Im。
③保持R1不变,闭合S2,调节R2,使电流表读数等于Im,然后读出R2的值,若满足R1≫RA,则可认为RA=R2。
(2)误差分析
当闭合S2时,总电阻减小,总电流增大,大于原电流表的满偏电流,而此时电流表半偏,所以流经R2的电流比电流表所在支路的电流大,R2的电阻比电流表的电阻小,而我们把R2的读数当成电流表的内阻,故测得的电流表的内阻偏小。
2.电压表半偏法
(1)实验步骤
①按如图所示的电路图连接实验电路。
②将R2的值调为零,闭合S,调节R1的滑动触头,使电压表读数等于其满偏电压Um。
③保持R1的滑动触头不动,调节R2,使电压表读数等于Um,然后读出R2的值,若R1≪RV,则可认为RV=R2。
(2)误差分析
当R2的值由零逐渐增大时,R2与电压表两端的电压也将逐渐增大,因此电压表读数等于Um时,R2两端的电压将大于Um,则R2>RV,从而造成RV的测量值偏大。显然电压表半偏法适于测量内阻较大的电压表的电阻。
知识点5 等效替代法
知●识●解●构
等效替代法可以很精确(测量原理上不存在误差)地将一个未知电阻的阻值测量出来,主要有以下两种设置方法。
1.电流等效替代
(1)按如图电路图连接好电路,并将电阻箱R0的阻值调至最大,滑动变阻器的滑片P置于a端。
(2)闭合开关S1、S2,调节滑片P,使电流表指针指在适当的位置,记下此时电流表的示数I。
(3)断开开关S2,再闭合开关S3,保持滑动变阻器滑片P位置不变,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I。
(4)此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效,即Rx=R0。
2.电压等效替代
该方法的实验步骤如下:
(1)按如图电路图连好电路,并将电阻箱R0的阻值调至最大,滑动变阻器的滑片P置于a端。
(2)闭合开关S1、S2,调节滑片P,使电压表指针指在适当的位置,记下此时电压表的示数U。
(3)断开开关S2,再闭合开关S3,保持滑动变阻器滑片P位置不变,调节电阻箱,使电压表的示数仍为U。
(4)此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效,即Rx=R0。
知识点6 电桥法测电阻
知●识●解●构
在电阻的测量方法中,有一种很独特的测量方法——电桥法。其测量电路如图所示,实验中调节电阻箱R3,当的示数为0即A、B两点的电势相等时,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。
考●向●破●译
考向1 伏安法测电阻【重】
例1 (25-26·江苏徐州·高二上)用伏安法测阻值约为的定值电阻,供选择的器材有:
A.直流电源(电动势约为,内阻很小)
B.电压表(量程,内阻约)
C.电压表(量程,内阻约)
D.电流表(量程,内阻约)
E.电流表(量程,内阻约)
F.滑动变阻器(最大阻值,额定电流)
G.滑动变阻器(最大阻值额定电流)
H.开关,导线
要求有较高的测量精度,且变化范围尽可能大。
(1)滑动变阻器应选择_____(填字母代号)。
(2)如图甲所示,实物图中已连接了部分导线,请用笔代替导线补充完成实验电路图甲。
(3)考虑到电表内阻的影响,该实验存在系统误差,误差产生的原因是( )
A.电压表分流的影响 B.电流表分压的影响
C.电压表分压的影响 D.电流表分流的影响
(4)正确连接电路后,实验小组发现电流表已损坏,又去实验室找到一个电流表和定值电阻。电流表:量程,内阻;定值电阻。根据现有实验器材设计了如图乙所示的电路,电压表示数为U,电流表示数为I,则阻值___________(用U、I表示)。
【变式训练1·变情境】(25-26·江苏宿迁·高二上)某中学与农业科技示范园开展“城乡融合,科技助农”结对项目。学生需为育苗温室设计一个智能补光系统,主要涉及对光照强度的调控,光照强度简称照度,单位为勒克斯(lx)。某同学设计了图甲所示的智能光控电路。智能光控电路的核心元件是光敏电阻,该同学用如图乙所示电路测量光敏电阻在不同照度时的阻值,实验所用器材:电源,滑动变阻器(最大阻值为),电压表(量程为,内阻为),电流表(量程为,内阻不计),定值电阻,开关和导线若干。
(1)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1.0mA,计算出光敏电阻的阻值___________;
(2)该同学通过测量得到了6组数据,他作出光敏电阻的阻值随照度变化的图像如图丁所示;
(3)该同学用上述光敏电阻接入图甲所示的电路,其中电源电动势,内阻,电阻 为电阻箱,光敏电阻两端的电压增加到3.0V时光照系统开始工作,为了使照度降低到时,自动控制系统开始补光(不考虑照明系统接入后对电路的影响),则的阻值应该调节为___________。
(4)由于电流表的内阻导致光敏电阻测量值___________(偏大、偏小、准确),使得自动控制系统的补光照度___________(填“大于”“等于”或“小于”)4klx。
考向2 伏伏法测电阻
例2(2026·江苏·高三调研)某同学为想知道电压表V1的内阻,设计如下实验进行测量:
(1)先用调好的欧姆表“×1k”挡粗测电压表V1的内阻,测量时欧姆表的黑表笔与电压表的______(选填“+”或“-”)接线柱接触,测量结果如图甲所示,则粗测电压表V1的内阻为______kΩ。
(2)为了精确测量电压表V1的内阻,用如图乙所示的电路进行测量;
a.闭合开关S1前将滑动变阻器的滑片移到最______(选填“左”或“右”)端,原因是______。
b.闭合开关S1,调节滑动变阻器和电阻箱,使两电压表指针的偏转角度较大,读电压表V1、V2的示数为U1、U2,电阻箱的示数R0,则被测电压表V1内阻______。
【变式训练1·变考法】(2026·福建·模拟)某实验小组,利用如图甲的电路研究某型号热敏电阻的特性。实验室提供的器材有:
A.直流电源(,内阻不计)
B.电压表V(量程0~3V,内阻)两个;
C.热敏电阻
D.滑动变阻器(最大阻值为)
E.定值电阻R若干
(1)为了测量热敏电阻阻值,电压表量程需扩充到6V,此时需要__________(选填“串联”或“并联”)的定值电阻__________,将电压表改装成和;
(2)定值电阻应选择__________(选填“”或“”)
(3)开关闭合前,滑动变阻器的滑动触头应置于最__________(选填“左”或“右”)端;
(4)通过多次实验,得出热敏电阻的阻值随温度变化的规律图像如图乙所示,某次实验时,图甲中的电压表、的示数(改装前)分别为1.50V、2.10V,则热敏电阻所处环境的温度约为__________℃;
(5)实验小组同学利用该热敏电阻和电磁开关设计了自动加热装置,电磁开关可等效为定值电阻,通过电磁开关的电流小于某一值时加热电路的开关闭合。当加热装置温度低于60℃时,加热电路开始工作,则图丙电路图中两端接线应该接在__________(选填“12”或“13”)。
考向3 安安法测电阻【重】
例3(2026·江苏南京中华中学·模拟)小明和小萱同学所在的实验兴趣小组欲测量一个未知电阻的阻值。
(1)小明同学先用万用表欧姆“×10”挡粗测。测量中,表盘指针位置如图(a),其示数____Ω。
(2)为了准确测出Rx的阻值,实验室提供了以下器材
A.电池组(电动势3V,内阻很小);
B.电流表1(量程50mA,内阻很小);
C.电流表2(量程25mA,内阻很小);
D.定值电阻(R=100Ω);
E.滑动变阻器(阻值0~10Ω);
F.开关一只,导线若干。
①根据提供的器材,小明同学设计了图(b)所示的电路。其中,A1表应选________(填器材前的字母序号)。
②某一次测量时电流表A1的示数如图(c)所示,则此时电流表A1示数为________mA。若流过电流表A1和电流表A2的电流分别为I1和I2,则待测电阻Rx=________(用题目中的I1、I2和R表示)
(3)由于电流表有电阻,根据图(b)测出来的电阻有误差,小萱同学思考后做了以下调整:调整就可以测出Rx的准确值,她在小明同学测出数据I2后,她将电流表A2与待测电阻相连,如图(d)所示,再次接通电路读出其读数I3,求出电阻。请问说明小萱做法是否正确,并简述理由。
【变式训练1·变角度】(2025·江苏南京·二模)现要尽量准确地测量量程为0~0.6A、内阻约为2Ω的电流表A1的内阻RA,实验室提供的其他器材如下:
电流表A2(量程0~3A,内阻r=10Ω);
滑动变阻器R1(最大阻值10Ω,最大电流3.5A);
电阻箱R2(阻值0~999Ω);
电源E(电动势30V,内阻约0.5Ω);
开关、导线若干。
选用上述的一些器材,两个同学分别设计了图甲、图乙所示的电路图。
(1)在图甲的电路中,下列电阻箱R2的取值最合理的是 。
A.5Ω B.50Ω C.500Ω
(2)在图甲的电路中,测得电流表A1、A2的示数分别为I1、I2,电阻箱的示数为R2,则电流表A1的内阻RA的测量值为___________。(用所给物理量表示)
(3)按图乙的电路进行如下操作:
①先将滑动变阻器R1的滑动触头移到使电路安全的位置,再把电阻箱R2的阻值调到______(填“最大”或“最小”)。
②闭合开关S1、S,调节滑动变阻器R1,使两电流表的指针有较大幅度偏转,记录电流表A2的示数I。
③断开S1,保持S闭合、R1不变,再闭合S2,调节R2,使电流表A2的示数________,读出此时电阻箱的阻值R0,则电流表A1的内阻RA=_________。
考向4 半偏法测电表内阻【重】
例4(2026·江苏镇江·一模)某物理实验兴趣小组的同学在测量某未知电阻的阻值时,将满偏电流为300μA的电流计改装成量程为0.3A的电流表,实验室为该小组的同学提供了如下的实验器材:
电流计G(量程,内阻约为几百欧姆)
最大电阻为10kΩ的滑动变阻器;最大电阻为50kΩ的滑动变阻器
电阻箱()
电动势约为1.5V的电源;电动势约为9V的电源开关、导线若干
改装前,该小组的同学首先利用如图所示的电路测定了电流计的内阻,并完成了如下的操作:
①调节滑动变阻器的滑动触头位置到最左端;
②将开关断开、闭合,移动滑动触头直到电流计的指针满偏;
③将开关闭合,保持滑动变阻器的触头P的位置不动,调节电阻箱的阻值直到电流计的指针指在满偏的处,同时记录电阻箱的阻值。
根据以上的操作完成下列问题:
(1)图中所选用的电源应为_________(填“”或“”),所选用的滑动变阻器应为_________(填“”或“”)。
(2)如果步骤③中电阻箱的示数为R,则电流计G的内阻与电阻箱的阻值R的关系式为_________
(3)如果由以上的操作可知电流计的内阻大小为500Ω,则将_________Ω的定值电阻与该电流计并联可得量程为0.3A的电流表。(结果保留一位有效数字)
(4)遵循本实验操作改装而成的电流表与标准的0.3A的电流表相比,测量电流时,读数结果会比真实电流稍微_________(填:“偏大”或者“偏小”)
【变式训练1·变考法】(2026·江苏镇江·模拟)某实验小组要测量一块量程为3V的电压表的内阻。
(1)小组同学先利用多用电表粗测待测电压表的内阻,先将红、黑表笔短接调零后,选用图中________(填“A”或“B”)方式连接进行测量;
A. B.
当欧姆挡位调到位置时,刻度盘如图甲所示,则读数约为________。
(2)为进一步精确测量电压表内阻,小组设计如图乙所示电路,实验步骤如下:
第一步,按电路图乙正确连接好电路,把滑动变阻器的滑片P滑到端,并将电阻箱的阻值调到最大,闭合开关;
第二步,闭合开关,调节滑动变阻器滑片P的位置,使电压表的指针指到满刻度;
第三步,保持开关闭合和滑动变阻器滑片P的位置不变,断开开关,调整电阻箱的阻值。由于阻值受限,电压表无法达到半偏,所以调节阻值使电压表的指针指到满刻度的位置,此时电阻箱的阻值为。
实验提供的器材除待测电压表、多用电表、电阻箱(最大阻值)、电池(电动势约6.0V,内阻可忽略不计)、导线和开关之外,还有如下可供选择的实验器材:
A.滑动变阻器(最大阻值) B.滑动变阻器(最大阻值)
C.滑动变阻器(最大阻值)
根据以上设计的实验方法,回答下列问题:
①为使测量结果比较精确,从可供选择的实验器材中,滑动变阻器应选用________(填字母代号);
②根据实验数据,求得电压表的阻值________;
③对于该测量方法,根据实验原理可知,在测量无误的情况下,实际测出的电压表内阻的测量值________真实值(填“大于”“小于”或“等于”)。
考向5 等效替代法【重】
例5(25-26·江苏苏州·高二上)小明同学设计了如图甲所示的电路测电源电动势E及电阻和的阻值。实验器材有:待测电源E(不计内阻),待测电阻,待测电阻,电流表A(量程为,内阻较小),电阻箱,单刀单掷开关,单刀双掷开关,导线若干。
(1)先测电阻的阻值。闭合,将切换到a,调节电阻箱R,读出其示数和对应的电流表示数I,将切换到b,调节电阻箱R,使电流表示数仍为I,读出此时电阻箱的示数,则电阻的表达式为___________;
(2)小明同学已经测得电阻,继续测电源电动势E和电阻的阻值。他的做法是:闭合,将切换到b,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数R和对应的电流表示数I,由测得的数据,绘出了如图乙所示的图线,则电源电动势___________V,电阻___________;(保留两位有效数字)
(3)用此方法测得的电动势的测量值___________真实值;(选填“大于”“小于”或“等于”)
(4)的测量值是否有偏差及其原因_________________________________________________。
【变式训练1·变考法】(2025·江苏泰州·第四次调研)某同学测量一种新型材料制成的圆柱形电阻Rx的阻值,进行如下实验。
(1)该同学用螺旋测微器测量该电阻的直径,示数如图甲所示,其读数为__mm
(2)用如图乙所示的电路测量该电阻的阻值,图中电流表的内阻为1.0Ω,定值电阻R0的阻值为20.0Ω,先将S2置于位置1,闭合S1,多次改变电阻箱R的阻值,记下相应电流表的读数I,在图丙中绘制出图像。再将S2置于位置2,此时电流表读数为0.40A。根据图丙中的图线可得Rx=__________Ω。(结果保留2位有效数字)。
(3)根据图乙的电路和图丙中的图线,求得电源电动势E=__________V,内阻r=__________Ω。(结果均保留2位有效数字)
(4)持续使用后,电源电动势降低、内阻变大,再次将该电阻连入此装置,测得电路的电流,仍根据原来描绘的图丙中的图线得到该电阻的测量值会__________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
考向6 电桥法测电阻【难】
例6(2026·江苏泰州·模拟)某实验小组为测量电源的电动势和内阻设计了如图所示的电路。
实验器材:待测电源,灵敏电流表,滑动变阻器,定值电阻,电压表,电流表,开关和导线若干。
(1)按图甲电路图连接好电路,将滑动变阻器、调到合适的阻值,闭合开关,反复调节滑动变阻器,直到灵敏电流表的示数为零,电压表的示数记为和,电流表、的示数记为和。图乙为某电压表的示数,其读数为___________V。
(2)断开开关,适当调大滑动变阻器的阻值,再次闭合开关,发现此时灵敏电流表G的示数不为零,缓慢___________(选填“调大”或“调小”)滑动变阻器的阻值,直至灵敏电流表的示数再次为零,记录电压表、电流表读数。
(3)重复(2)的步骤,记录多组电压表、电流表读数。
(4)实验完毕,整理器材。
(5)作出图像如图丙所示,由图像可得电源的电动势为___________,内阻为___________。(用、、表示)
(6)理论上测得的电源电动势___________(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
【变式训练1·变考法】(2025·江苏南京·二模)某实验兴趣小组准备利用表头Gx设计一个多挡位欧姆表,但不知道该表头的电阻。为了精确地测量表头的电阻,该小组首先采用了“电桥法”测量Gx的阻值。电路如图甲所示,由控制电路和测量电路两部分组成。实验用到的器材如下:
A.待测表头Gx:量程0~1mA,内阻约为200Ω
B.灵敏电流计G
C.定值电阻R0=270Ω
D.粗细均匀的电阻丝AB总长为L=50.00cm
E.滑动变阻器RA(最大阻值为20Ω)
F.滑动变阻器RB(最大阻值为2000Ω)
G.线夹、电源、开关以及导线若干
(1)电源电动势3V,实验过程中为了便于调节,滑动变阻器应选用_______(填写器材前对应的字母)。
(2)在闭合开关S前,可将线夹P2大致固定于电阻丝AB中部位置,滑片P1置于a端,然后移动滑动变阻器的滑片使待测表头的示数适当后不再移动滑片。不断调节线夹P2所夹的位置,直到电流表G示数为零,测出此时AP2段电阻丝长度x=20.00cm,则测得=___________Ω(结果保留三位有效数字)。
(3)如图乙所示,将上述表头Gx改为含有“×1”,“×10”“×100”三个挡位的欧姆表,已知电源电动势E=1.5V,内阻可忽略不计。R1<R2,且接线柱3未接任何电阻,R0为调节范围足够大的滑动变阻器。则当开关S接到接线柱2时,选择的倍率是___________挡(填“×1”,“×10”“×100”),电阻R2的阻值为___________Ω。此后,短接a、b两表笔欧姆调零,R0应调至R0=___________Ω。
(4)随着使用时间的增长,欧姆表内部的电源电动势会减小,内阻会增大,但仍能进行欧姆调零。若仍用该表测电阻,则测量结果会___________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
考点二 用多用电表测量电学中的物理量
知识点1 多用电表的使用
知●识●解●构
一.多用电表的外观及内部构造简介
1.多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等,并且每一种测量都有几个量程。
2.外形如图所示:上半部为表盘,表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度;下半部为选择开关,它的四周刻有各种测量项目和量程。
3.多用电表面板上还有:欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“0”位置)、表笔的正、负插孔(红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“-”插孔)。
4.原理图:
二.多用电表的使用
1.机械调零:多用电表的指针若不指零,则可用小螺丝刀进行机械调零。
2.将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔。
3.测量小电珠的电压和电流。
(1)按如图甲所示连好电路,将多用电表选择开关置于直流电压挡,测小电珠两端的电压。
(2)按如图乙所示连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小电珠的电流。
4.用多用电表测电阻
(1)调整定位螺丝,使指针指向电流的零刻度,插入表笔。
(2)选择开关置于“Ω”挡的×1挡,短接红、黑表笔,调节欧姆调零旋钮,使指针指到“0”欧姆位置,然后断开表笔。
(3)将两表笔分别接触阻值为几十欧的定值电阻两端,读出指示的电阻值,然后断开表笔,再与标定值进行比较。
(4)选择开关改置于×100挡,重新进行欧姆调零。
(5)再将两表笔分别接触标定值为几千欧的电阻两端,读出指示的电阻值,然后断开表笔,与标定值进行比较。
(6)测量完毕,将表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。
5.多用电表的读数方法
(1)欧姆表的读数
①为了减小读数误差,指针应指在表盘到的部分,即中央刻度附近。
②除非指针所在刻度盘处每个小格表示1 Ω时,要估读到下一位,其余情况都不用估读。
③电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积。
(2)测电压、电流时的读数,要注意其量程,根据量程确定精确度,精确度是1、0.1、0.01时要估读到下一位,精确度是2、0.02、5、0.5时,不用估读到下一位。
6.注意事项:
(1)红表笔插入“+”孔,黑表笔插入“-”孔。
(2)区分“两个零点”:机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置,调整的是表盘下边中间的定位螺丝;欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置,调整的是欧姆挡的调零旋钮。
(3)测电阻时:
①待测电阻与电源一定要断开。
②两手一定不要同时接触两表笔金属杆。
③指针指中值附近较准,否则换挡。
④每换一挡必须重新欧姆调零。
⑤读出示数要乘以倍率。
(4)使用完毕,选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡,长期不用应取出电池。
知识点2 欧姆表的原理和使用
知●识●解●构
1.构造:欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成。
欧姆表内部:电流表、电池、调零电阻串联。
外部:接被测电阻Rx。
2.工作原理:闭合电路欧姆定律,I=。
3.刻度的标定:红、黑表笔短接(被测电阻Rx=0)时,调节调零电阻R,使I=Ig,电流表的指针达到满偏,这一过程叫欧姆调零。
(1)当I=Ig时,Rx=0,在满偏电流Ig处标为“0”。(图甲)
(2)当I=0时,Rx→∞,在I=0处标为“∞”。(图乙)
(3)当I=时,Rx=Rg+R+r,此电阻值等于欧姆表的内阻值,Rx叫中值电阻。
考●向●破●译
考向一 多用电表的使用【重】
例1(2026·江苏南通·质量监测)某同学连接了如图所示电路,来练习使用多用电表。下列说法中正确的是( )
A.闭合S,选择开关旋至直流电流挡,测得的是流过的电流
B.闭合S,选择开关旋至直流电压挡,测得的是路端电压
C.断开S,选择开关旋至欧姆挡,测得的是的阻值
D.断开S,选择开关旋至欧姆挡,测得的是 和的并联阻值
【变式训练1·变考法】(25-26·江苏·高二下)下列关于多用电表的使用正确的是( )
A.测量通过小灯泡的电流
B.测量小灯泡的电压
C.测量电压表的内阻
D.测量二极管的正向电阻
A.A B.B C.C D.D
考向二 欧姆表的原理和使用【重】
例2(2026·江苏泰州·模拟)某物理兴趣小组准备测一个电流表的内阻,实验室准备的器材有:干电池两节、待测电流表A(量程为0~0.1A)、电压表V(量程为0~3V)、滑动变阻器(最大阻值5Ω,额定电流2A)、定值电阻R1=20Ω、定值电阻R2=60Ω、多用电表、开关和导线若干。
(1)使用多用电表前,应调整指针定位螺丝,使指针指到_______ (左、右)端零刻度。这一步又称为“机械调零”。
(2)该同学先用欧姆表的“×1”倍率进行测量,测量结果如图甲所示,则读数为________Ω。
(3)该同学利用题中部分实验器材设计了另外一种测量方案。
①为了保证更精确的测量结果,下图最合理的是___________。
A. B.
C. D.
②电路接通后,把滑动变阻器的滑片滑动到某一位置,若此时电压表读数为U,电流表读数为I,则电流表内阻RA=___________。(用题中所给物理量字母符号表示)
③上述方案中,电流表的测量值与真实值相比___________(选填“偏大”,“偏小”,“相等”)。
【变式训练1·变考法】(2026·江苏扬州·模拟)在测量电压表3 V量程内阻的实验中,已知内阻约为。
(1)小明用如图1所示的多用电表测量,应先将多用电表的选择开关拨到电阻挡______(选填“”“”或“”)倍率的挡位,再进行欧姆调零。
(2)测量时多用电表红表笔应与电压表的______(选填“-”“3”或“15”)接线柱相连。
(3)为了精确测量电压表的内阻,小明设计了如图2所示的电路。电源电动势约为3.0 V、电阻箱最大阻值、滑动变阻器最大阻值、毫安表量程为,内阻约为几欧姆。某次测量时,毫安表指针位置如图3所示,其示数为______。
(4)调节电阻箱和滑动变阻器,记录多组电阻箱阻值和对应的电压表示数、毫安表示数I。作出图像,图线斜率为,纵截距为-b,则电压表内阻为______。
(5)实验中,改变电阻箱阻值,下列两组的取值方案中,比较合理的方案是______(选填“A”或“B”),请简要说明理由 _____。
方案A:10 Ω、20 Ω、30 Ω、40 Ω、50 Ω
方案B:1000 Ω、2000 Ω、3000 Ω、4000 Ω、5000 Ω
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑,感知高考考向
1.(2025·天津·高考)某同学用伏安法测量电阻的阻值(约为)。除滑动变阻器、电源(电动势为,内阻不计)、开关、导线外,还有下列器材可供选择:
A.电压表(量程,内阻约为)
B.电压表(量程,内阻约为)
C.电流表(量程,内阻约为)
D.电流表(量程,内阻约为)
(1)为使测量尽量准确,实验中电压表应选___________,电流表应选___________(均填器材前的字母代号);
(2)该同学连接好的电路如下图所示,闭合开关后,电流表和电压表的读数均为零,经排查,发现电路中的七条导线中混进了一条内部断开的导线。为了确定哪条导线断开,该同学用多用电表的直流电压挡测量电源正极a与接线柱b间电压,读数为零;测量a与接线柱c间电压,读数不为零,则可以确定导线___________内部断开(填图中导线编号);
(3)更换导线后进行实验,该同学测得多组电压数据U和电流数据I,描绘出图像如图所示,测得图中直线的斜率为k,已知电压表的内阻为,若考虑电压表内阻的影响,则阻值的表达式为___________。
2.(2025·课标卷·高考)用伏安法可以研究电学元件的伏安特性。阻值不随电流、电压变化的元件称为线性电阻元件,否则称为非线性电阻元件。
(1)利用伏安法测量某元件的电阻,电流表和电压表的示数分别记为和。若将电流表内接,则___________元件两端的电压,___________元件的电阻;将电流表外接,则___________流过元件的电流,___________元件的电阻。(均选填“小于”或“大于”)
(2)图(a)是某实验小组用电流表内接法测得的某元件的伏安特性曲线,由图可知,所测元件是__________(选填“线性”或“非线性”)电阻元件。随着电流的增加,元件的电阻__________(选填“增大”“不变”或“减小”)。
(3)利用电流表(内阻)、电流表(内阻未知)以及一个用作保护电阻的定值电阻(阻值未知),测量电阻的阻值。将图(b)中的器材符号的连线补充完整,完成实验电路原理图__________。按完整的实验电路测量,某次测量中电流表和的示数分别为和,则___________(用和表示)。
3.(2026·全国·高考)某同学测量两个电压表和的内阻。可用器材有:直流电源(电源电动势未知),滑动变阻器,电阻箱,开关和导线若干。
(1)他设计了测量电压表内阻的电路,其电路原理图如图(a)所示。在答题卡上按照原理图将图(b)中实物图间的连线补充完整_____。闭合开关前,要将滑动变阻器的滑片滑至与图(a)中滑动变阻器的_____(填“M”或“N”)端对应的位置。
(2)闭合开关S,将滑动变阻器滑片移动到适当位置。增加电阻箱接入电路的阻值,V1的示数发生了变化,其示数_____(填“增大”或“减小”),同时V2的示数_____(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)若电阻箱接入电路的阻值为时,和的示数分别为和,则电压表的内阻值_____(用、和表示)。当时,的示数,的示数如图(c)所示,可知_____V,_____(保留2位小数)。
(4)若使用前已调零,而未调零,导致偏大,则(3)中计算得到的电压表的内阻值________(填“大于”“小于”或“等于”)调零后相应的计算结果。
(5)将上述实验中两电压表的位置互换,测量得到电压表的内阻。
4.(2026·陕晋青宁·高考真题)在电阻阻值测量中常常会用到平衡比较法。某实验小组测量待测电阻的阻值。
(1)实验步骤如下∶
①图甲中,开关断开时灵敏电流表(零刻线在表盘正中间)的指针指向正中间,开关闭合时指针向端偏转。用图乙所示的电路进行实验,开关闭合前,滑动变阻器的滑片应该置于_____端(填“”或“”)。
②图乙中,是三个完全相同的电阻,为电阻箱,为待测电阻。闭合开关,调节滑动变阻器,发现灵敏电流表指针向端偏转,则此时应调节电阻箱使阻值_____(填“增大”或“减小”),使指零(指针指向正中间)。
③读得电阻箱的阻值为,则待测电阻的阻值为_____。
(2)当、、三个电阻不完全相同时∶
①用图乙所示电路按上述步骤使灵敏电流表G指零,读得的阻值记为,在不增加实验器材的前提下需增加实验步骤完成实验,该步骤为_____(单选,填正确答案标号)。
A.交换“”和“、”的位置,调节电阻箱使重新指零,读阻值
B.将滑动变阻器的滑片向滑动,使重新指零,读阻值
C.交换“”和“、”的位置,调节电阻箱使重新指零,读阻值
②按所选步骤读得的阻值记为,则待测电阻的阻值为_____(用、表示)。
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第25讲 电学实验(二)
内容导航
01
命题透视·考情前瞻
对标素养,研判高考命题趋势
02
思维建模·脉络梳理
搭建知识框架,构建系统思维
03
考点精讲·靶向突破
拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 测量电阻的多种办法
知识点1 伏安法测电阻
知识点2 伏伏法测电阻
知识点3 安安法测电阻
知识点4 半偏法测电表的内阻
知识点5 等效替代法
知识点6 电桥法测电阻
考向1 伏安法测电阻重
考向2 伏伏法测电阻
考向3 安安法测电阻
考向4 半偏法测电表内阻重
考向5 等效替代法重
考向6 电桥法测电阻难
考点二 用多用电表测量电学中的物理量
知识点1 多用电表的使用
知识点2 欧姆表的原理和使用
考向1 多用电表的使用重
考向2 欧姆表的原理和使用重
04
真题溯源·考向感知
溯源真题逻辑,感知高考考向
命题透视·考情前瞻
——对标素养,研判高考命题趋势
核心考点
2026年
2025年
2024年
多用电表的使用和读数
江苏卷·T12,实验题(测电阻率)
多用电表欧姆档的原理和使用
江苏卷·T12,实验题(测电阻率)
伏安法测电阻
江苏卷·T12,实验题(测电阻率)
安安法测电阻
伏伏法测电阻
半偏法测电表内阻
等效替代法测电阻
电桥法测电阻
考情分析
题型与考向:江苏高考对“测量电阻的多种方法及多用电表的使用”的考查以实验题为主,分值约15分,是整张试卷中分值最高的题型之一。考查内容涵盖三大维度:
多用电表的使用:欧姆挡测电阻的读数规则、挡位选择与更换、欧姆调零操作、黑箱探测等。2024年T12第一空即为多用电表测电阻读数。
伏安法测电阻:电流表内接法与外接法的选择(“大内偏大、小外偏小”)、滑动变阻器分压与限流接法的选择、器材选择(电流表量程、滑动变阻器阻值)、实物电路连接与改错、误差分析。
测量电阻的其他方法:替代法(2011年江苏卷已考查)、半偏法(测电流表或电压表内阻)、电桥法、差值法(伏伏法、安安法)等。
情境与立意:
生活实践类:测量金属丝的电阻率、测量长方体样品的电阻率(2024年)、测量铅笔芯电阻等,体现电阻测量在材料科学和工程中的应用。
学习探究类:多用电表欧姆挡的原理与使用、伏安法测电阻的电路设计与误差分析、替代法测电阻、半偏法测电表内阻、电桥法测电阻、探究电表内阻对测量结果的影响(2023年)。
复习目标
多用电表的使用与读数:掌握多用电表的使用步骤(机械调零、欧姆调零、选择挡位、读数等)。欧姆挡读数时注意:表盘刻度不均匀(左密右疏),读数=表盘示数×倍率。掌握指针偏转角度与电阻大小的关系——偏角越大,电阻越小;偏角过小应换高倍率挡,偏角过大应换低倍率挡。江苏卷实验题必考基础,务必熟练掌握。
伏安法测电阻:掌握电流表内接法(R测=Rx+RA>Rx,适合测大电阻)与外接法(R测=RxRV/(Rx+RV)<Rx,适合测小电阻),理解“大内偏大、小外偏小”的判断口诀。能根据待测电阻与电表内阻的相对大小选择合适的测量电路。
滑动变阻器的分压与限流接法:掌握两种接法的电路特点及选择原则——限流接法能耗小、电路简单;分压接法电压调节范围大(从0开始),适用于要求电压从零开始变化或待测电阻远大于滑动变阻器阻值的情形。
实验器材的选择与电路设计:能根据实验要求合理选择电流表量程、电压表量程、滑动变阻器阻值。理解器材选择的基本原则——安全性、准确性、调节方便。
替代法测电阻:理解替代法的原理——用电阻箱(或已知电阻)替代待测电阻,保持电路中电流(或电压)不变,则电阻箱的读数即为待测电阻阻值。掌握实验电路与操作步骤。
半偏法测电表内阻:理解半偏法测电流表内阻的原理——先让电流表满偏,再并联电阻箱使电流表半偏,则电阻箱读数近似等于电流表内阻。了解系统误差及减小误差的方法。
电桥法测电阻:理解惠斯通电桥的原理——当桥式电路平衡时(检流计示数为零),相对桥臂电阻乘积相等。会利用平衡条件计算未知电阻。
差值法(伏伏法、安安法)测电阻:了解伏伏法(用两块电压表测电阻)和安安法(用两块电流表测电阻)的原理与电路设计。理解“已知内阻的电表可当电压表或电流表使用”的核心思想。
误差分析与数据处理:能区分系统误差(由实验原理和器材本身引起,如电表内阻的影响)与偶然误差(由读数、操作等随机因素引起)。掌握减小误差的方法——选择合适的测量电路、多次测量取平均值等。能根据实验数据判断测量值的准确程度并分析误差来源。江苏卷实验题高频考点,务必重点突破。
思维建模·脉络梳理
——搭建知识框架,构建系统思维
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 测量电阻的多种办法
知识点1 伏安法测电阻
知●识●解●构
1.伏安法测电阻的原理:R=。
2.两种控制电路和两种测量电路
接法
分压电路
限流电路
内接法
外接法
知识点2 伏伏法测电阻
知●识●解●构
若电压表内阻已知,则可将其当作电流表、电压表和定值电阻来使用。
(1)如图甲所示,两电表的满偏电流接近时,若已知V1的内阻R1,则可测出V2的内阻R2=R1。
(2)如图乙所示,两电表的满偏电流IV1≪IV2时,V1并联一定值电阻R0后,同样可得V2的内阻R2=。
知识点3 安安法测电阻
知●识●解●构
若电流表内阻已知,则可将其当作电流表、电压表以及定值电阻来使用。
(1)如图甲所示,当两电表所能测得的最大电压接近时,如果已知A1的内阻R1,则可测得A2的内阻R2=。
(2)如图乙所示,当两电表的满偏电压UA2≫UA1时,A1串联一定值电阻R0后,同样可测得A2的电阻R2=。
知识点4 半偏法测电表的内阻
知●识●解●构
电表接入电路中时,可以显示对应测量量的读数,因此我们便可以利用它自身读数的变化(如半偏)巧妙地测量出它的内阻。半偏法测电表内阻有以下两种设置方法。
1.电流表半偏法
(1)实验步骤
①按如图所示的电路图连接实验电路。
②断开S2,闭合S1,调节R1,使电流表读数等于其满偏电流Im。
③保持R1不变,闭合S2,调节R2,使电流表读数等于Im,然后读出R2的值,若满足R1≫RA,则可认为RA=R2。
(2)误差分析
当闭合S2时,总电阻减小,总电流增大,大于原电流表的满偏电流,而此时电流表半偏,所以流经R2的电流比电流表所在支路的电流大,R2的电阻比电流表的电阻小,而我们把R2的读数当成电流表的内阻,故测得的电流表的内阻偏小。
2.电压表半偏法
(1)实验步骤
①按如图所示的电路图连接实验电路。
②将R2的值调为零,闭合S,调节R1的滑动触头,使电压表读数等于其满偏电压Um。
③保持R1的滑动触头不动,调节R2,使电压表读数等于Um,然后读出R2的值,若R1≪RV,则可认为RV=R2。
(2)误差分析
当R2的值由零逐渐增大时,R2与电压表两端的电压也将逐渐增大,因此电压表读数等于Um时,R2两端的电压将大于Um,则R2>RV,从而造成RV的测量值偏大。显然电压表半偏法适于测量内阻较大的电压表的电阻。
知识点5 等效替代法
知●识●解●构
等效替代法可以很精确(测量原理上不存在误差)地将一个未知电阻的阻值测量出来,主要有以下两种设置方法。
1.电流等效替代
(1)按如图电路图连接好电路,并将电阻箱R0的阻值调至最大,滑动变阻器的滑片P置于a端。
(2)闭合开关S1、S2,调节滑片P,使电流表指针指在适当的位置,记下此时电流表的示数I。
(3)断开开关S2,再闭合开关S3,保持滑动变阻器滑片P位置不变,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I。
(4)此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效,即Rx=R0。
2.电压等效替代
该方法的实验步骤如下:
(1)按如图电路图连好电路,并将电阻箱R0的阻值调至最大,滑动变阻器的滑片P置于a端。
(2)闭合开关S1、S2,调节滑片P,使电压表指针指在适当的位置,记下此时电压表的示数U。
(3)断开开关S2,再闭合开关S3,保持滑动变阻器滑片P位置不变,调节电阻箱,使电压表的示数仍为U。
(4)此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效,即Rx=R0。
知识点6 电桥法测电阻
知●识●解●构
在电阻的测量方法中,有一种很独特的测量方法——电桥法。其测量电路如图所示,实验中调节电阻箱R3,当的示数为0即A、B两点的电势相等时,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。
考●向●破●译
考向1 伏安法测电阻【重】
例1 (25-26·江苏徐州·高二上)用伏安法测阻值约为的定值电阻,供选择的器材有:
A.直流电源(电动势约为,内阻很小)
B.电压表(量程,内阻约)
C.电压表(量程,内阻约)
D.电流表(量程,内阻约)
E.电流表(量程,内阻约)
F.滑动变阻器(最大阻值,额定电流)
G.滑动变阻器(最大阻值额定电流)
H.开关,导线
要求有较高的测量精度,且变化范围尽可能大。
(1)滑动变阻器应选择_____(填字母代号)。
(2)如图甲所示,实物图中已连接了部分导线,请用笔代替导线补充完成实验电路图甲。
(3)考虑到电表内阻的影响,该实验存在系统误差,误差产生的原因是( )
A.电压表分流的影响 B.电流表分压的影响
C.电压表分压的影响 D.电流表分流的影响
(4)正确连接电路后,实验小组发现电流表已损坏,又去实验室找到一个电流表和定值电阻。电流表:量程,内阻;定值电阻。根据现有实验器材设计了如图乙所示的电路,电压表示数为U,电流表示数为I,则阻值___________(用U、I表示)。
【答案】(1)F
(2)
(3)B
(4)
【详解】(1)要求有较高的测量精度,而且需要待测电阻上所加电压能够从零开始变化,且变化范围比较大,故采用分压式,且分压式接法应选用阻值较小的滑动变阻器。
故选F。
(2)电动势约为,故电压表应选择B;根据欧姆定律可知,最大电流为
由于
所以电流表内接;而滑动变阻器采用分压式解法,如图所示
(3)电流表内接,电流测量准确,电压值测量不准确,电流表有内阻使电压表示数偏大,则误差是因为电流表分压的影响引起。
故选B。
(4)电流表和并联,总电阻为
且
根据并联电路规律可得流过电流为,根据欧姆定律可得
解得
【变式训练1·变情境】(25-26·江苏宿迁·高二上)某中学与农业科技示范园开展“城乡融合,科技助农”结对项目。学生需为育苗温室设计一个智能补光系统,主要涉及对光照强度的调控,光照强度简称照度,单位为勒克斯(lx)。某同学设计了图甲所示的智能光控电路。智能光控电路的核心元件是光敏电阻,该同学用如图乙所示电路测量光敏电阻在不同照度时的阻值,实验所用器材:电源,滑动变阻器(最大阻值为),电压表(量程为,内阻为),电流表(量程为,内阻不计),定值电阻,开关和导线若干。
(1)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1.0mA,计算出光敏电阻的阻值___________;
(2)该同学通过测量得到了6组数据,他作出光敏电阻的阻值随照度变化的图像如图丁所示;
(3)该同学用上述光敏电阻接入图甲所示的电路,其中电源电动势,内阻,电阻 为电阻箱,光敏电阻两端的电压增加到3.0V时光照系统开始工作,为了使照度降低到时,自动控制系统开始补光(不考虑照明系统接入后对电路的影响),则的阻值应该调节为___________。
(4)由于电流表的内阻导致光敏电阻测量值___________(偏大、偏小、准确),使得自动控制系统的补光照度___________(填“大于”“等于”或“小于”)4klx。
【答案】 1.70 5100 偏大 小于
【详解】[1]电压表精度为0.1V,故图丙电压表读数;
[2]根据图乙,
[3]根据图丁,照度降低到时,,此时自动控制系统开始补光,即两端电压达到;根据图甲,光敏电阻两端的电压
解得
[4]根据图乙可知,电流表内接,则实际测量值为,故光敏电阻测量值偏大;
[5]由于光敏电阻测量值偏大,导致接入阻值偏大,从而使得光敏电阻两端的电压达到3.0V时,,结合图丁可知,自动控制系统的补光照度小于4klx。
考向2 伏伏法测电阻
例2(2026·江苏·高三调研)某同学为想知道电压表V1的内阻,设计如下实验进行测量:
(1)先用调好的欧姆表“×1k”挡粗测电压表V1的内阻,测量时欧姆表的黑表笔与电压表的______(选填“+”或“-”)接线柱接触,测量结果如图甲所示,则粗测电压表V1的内阻为______kΩ。
(2)为了精确测量电压表V1的内阻,用如图乙所示的电路进行测量;
a.闭合开关S1前将滑动变阻器的滑片移到最______(选填“左”或“右”)端,原因是______。
b.闭合开关S1,调节滑动变阻器和电阻箱,使两电压表指针的偏转角度较大,读电压表V1、V2的示数为U1、U2,电阻箱的示数R0,则被测电压表V1内阻______。
【答案】(1) + 9/9.0
(2) 左 使待测支路初始电压为0,保护电表
【详解】(1)[1]欧姆表内部电源的正极接黑表笔,电流需从电压表的正接线柱流入,因此黑表笔接触电压表的+接线柱;
[2]欧姆表选用×1k挡,由图甲可知粗测电压表V1的内阻为
(2)[1][2]本实验滑动变阻器采用分压接法,闭合开关S1前需要使待测支路初始电压为0,保护电表,因此将滑动变阻器的滑片移到最左端。
[3]电路中与串联,整体与并联,因串联电流相等,则有
可得
【变式训练1·变考法】(2026·福建·模拟)某实验小组,利用如图甲的电路研究某型号热敏电阻的特性。实验室提供的器材有:
A.直流电源(,内阻不计)
B.电压表V(量程0~3V,内阻)两个;
C.热敏电阻
D.滑动变阻器(最大阻值为)
E.定值电阻R若干
(1)为了测量热敏电阻阻值,电压表量程需扩充到6V,此时需要__________(选填“串联”或“并联”)的定值电阻__________,将电压表改装成和;
(2)定值电阻应选择__________(选填“”或“”)
(3)开关闭合前,滑动变阻器的滑动触头应置于最__________(选填“左”或“右”)端;
(4)通过多次实验,得出热敏电阻的阻值随温度变化的规律图像如图乙所示,某次实验时,图甲中的电压表、的示数(改装前)分别为1.50V、2.10V,则热敏电阻所处环境的温度约为__________℃;
(5)实验小组同学利用该热敏电阻和电磁开关设计了自动加热装置,电磁开关可等效为定值电阻,通过电磁开关的电流小于某一值时加热电路的开关闭合。当加热装置温度低于60℃时,加热电路开始工作,则图丙电路图中两端接线应该接在__________(选填“12”或“13”)。
【答案】(1) 串联 10000
(2)
(3)左
(4)30/31
(5)
【详解】(1)[1]电压表扩大量程需要串联分压电阻。
[2]原电压表内阻,满偏电压
改装后量程,由串联电路规律
代入得
(2)由图乙可知,热敏电阻阻值为千欧级别,为了减小测量误差,定值电阻应选同数量级的,若选误差过大。
(3)图甲为分压式接法,开关闭合前,应使待测支路电压为0,保护电路,因此滑动触头应置于最左端,此时待测支路两端电压为0。
(4)改装后电压表量程扩大为原来的2倍,因此实际电压,
根据串联规律电流相等可得
解得
对照图乙,对应温度约为
(5)由图乙可知,温度越低,阻值越大;题目要求温度低于(大)时,通过电磁开关的电流小于阈值,加热开关闭合。若接在之间,越大,电路总电阻越大,总电流(电磁开关的电流)越小,满足要求;若接,越大电磁开关分压越大,则电流越大,不符合要求,因此接。
考向3 安安法测电阻【重】
例3(2026·江苏南京中华中学·模拟)小明和小萱同学所在的实验兴趣小组欲测量一个未知电阻的阻值。
(1)小明同学先用万用表欧姆“×10”挡粗测。测量中,表盘指针位置如图(a),其示数____Ω。
(2)为了准确测出Rx的阻值,实验室提供了以下器材
A.电池组(电动势3V,内阻很小);
B.电流表1(量程50mA,内阻很小);
C.电流表2(量程25mA,内阻很小);
D.定值电阻(R=100Ω);
E.滑动变阻器(阻值0~10Ω);
F.开关一只,导线若干。
①根据提供的器材,小明同学设计了图(b)所示的电路。其中,A1表应选________(填器材前的字母序号)。
②某一次测量时电流表A1的示数如图(c)所示,则此时电流表A1示数为________mA。若流过电流表A1和电流表A2的电流分别为I1和I2,则待测电阻Rx=________(用题目中的I1、I2和R表示)
(3)由于电流表有电阻,根据图(b)测出来的电阻有误差,小萱同学思考后做了以下调整:调整就可以测出Rx的准确值,她在小明同学测出数据I2后,她将电流表A2与待测电阻相连,如图(d)所示,再次接通电路读出其读数I3,求出电阻。请问说明小萱做法是否正确,并简述理由。
【答案】(1)120
(2) B 30.0
(3)不正确,并联电阻的电压发生了变化
【详解】(1)由图可知,欧姆表的读数为
(2)①[1]电流表A1测并联电阻的总电流,电流表A2测R的电流,所以A1表应该是大量程的电流表,故应选B;
②[2]电流表1量程是50mA,所以示数为30.0mA;
[3]由欧姆定律有
(3)未变换A2前,可求得Rx两端电压为
若保持I1大小不变,所以滑动变阻器左端部分分压大小不变,A1两端的电压也不变,即并联电阻的电压也不变。变换A2后,由题可知流过Rx的电流为I3,由欧姆定律有
但小萱同学未调整I1大小不变,所以并联电阻的电压改变,用求电阻不正确。
【变式训练1·变角度】(2025·江苏南京·二模)现要尽量准确地测量量程为0~0.6A、内阻约为2Ω的电流表A1的内阻RA,实验室提供的其他器材如下:
电流表A2(量程0~3A,内阻r=10Ω);
滑动变阻器R1(最大阻值10Ω,最大电流3.5A);
电阻箱R2(阻值0~999Ω);
电源E(电动势30V,内阻约0.5Ω);
开关、导线若干。
选用上述的一些器材,两个同学分别设计了图甲、图乙所示的电路图。
(1)在图甲的电路中,下列电阻箱R2的取值最合理的是 。
A.5Ω B.50Ω C.500Ω
(2)在图甲的电路中,测得电流表A1、A2的示数分别为I1、I2,电阻箱的示数为R2,则电流表A1的内阻RA的测量值为___________。(用所给物理量表示)
(3)按图乙的电路进行如下操作:
①先将滑动变阻器R1的滑动触头移到使电路安全的位置,再把电阻箱R2的阻值调到______(填“最大”或“最小”)。
②闭合开关S1、S,调节滑动变阻器R1,使两电流表的指针有较大幅度偏转,记录电流表A2的示数I。
③断开S1,保持S闭合、R1不变,再闭合S2,调节R2,使电流表A2的示数________,读出此时电阻箱的阻值R0,则电流表A1的内阻RA=_________。
【答案】(1)B
(2)
(3) 最大 仍为I
【详解】(1)为了减小测量误差,图甲中两个电流表应同时偏转较大角度,阻箱R2的阻值应为。
故选B。
(2)在图甲的电路中,测得电流表A1、A2的示数分别为I1、I2,电阻箱的示数为R2,则电流表A1两端的的电压为
故电流表A1电阻的测量值为
(3)[1]实验前电阻箱R2的阻值调到应该调节到最大,以保证电表安全;
[2][3]替代法最简单的操作是让A2的示数不变,仍为I,则可直接从的读数得到电流表的内阻,即。
考向4 半偏法测电表内阻【重】
例4(2026·江苏镇江·一模)某物理实验兴趣小组的同学在测量某未知电阻的阻值时,将满偏电流为300μA的电流计改装成量程为0.3A的电流表,实验室为该小组的同学提供了如下的实验器材:
电流计G(量程,内阻约为几百欧姆)
最大电阻为10kΩ的滑动变阻器;最大电阻为50kΩ的滑动变阻器
电阻箱()
电动势约为1.5V的电源;电动势约为9V的电源开关、导线若干
改装前,该小组的同学首先利用如图所示的电路测定了电流计的内阻,并完成了如下的操作:
①调节滑动变阻器的滑动触头位置到最左端;
②将开关断开、闭合,移动滑动触头直到电流计的指针满偏;
③将开关闭合,保持滑动变阻器的触头P的位置不动,调节电阻箱的阻值直到电流计的指针指在满偏的处,同时记录电阻箱的阻值。
根据以上的操作完成下列问题:
(1)图中所选用的电源应为_________(填“”或“”),所选用的滑动变阻器应为_________(填“”或“”)。
(2)如果步骤③中电阻箱的示数为R,则电流计G的内阻与电阻箱的阻值R的关系式为_________
(3)如果由以上的操作可知电流计的内阻大小为500Ω,则将_________Ω的定值电阻与该电流计并联可得量程为0.3A的电流表。(结果保留一位有效数字)
(4)遵循本实验操作改装而成的电流表与标准的0.3A的电流表相比,测量电流时,读数结果会比真实电流稍微_________(填:“偏大”或者“偏小”)
【答案】(1)
(2)
(3)0.5
(4)偏小
【详解】(1)闭合后认为干路总电流近似不变,要减小误差,需要滑动变阻器总阻值远大于电流计内阻,电源电动势越大,满偏时需要的总电阻越大,条件越满足。 满偏电流
选,满偏总电阻
最大阻值的满足要求,因此选和
(2)断开时电流计满偏,总电流为;闭合后保持滑动触头不动,近似认为总电流仍为
此时电流计电流为,则电阻箱电流为
电流计与电阻箱并联,电压相等
化简得
(3)改装电流表时,并联电阻分流,满偏时满足
代入,,得
(4)实际闭合后,总电阻减小,干路总电流大于原来的满偏电流,因此电阻箱的电流大于我们近似的,推导得到的测量值小于真实值。改装时,代入偏小的计算得到的并联电阻偏小,分流更大,相同总电流下,电流计的电流小于预期值,因此读数比真实电流偏小。
【变式训练1·变考法】(2026·江苏镇江·模拟)某实验小组要测量一块量程为3V的电压表的内阻。
(1)小组同学先利用多用电表粗测待测电压表的内阻,先将红、黑表笔短接调零后,选用图中________(填“A”或“B”)方式连接进行测量;
A. B.
当欧姆挡位调到位置时,刻度盘如图甲所示,则读数约为________。
(2)为进一步精确测量电压表内阻,小组设计如图乙所示电路,实验步骤如下:
第一步,按电路图乙正确连接好电路,把滑动变阻器的滑片P滑到端,并将电阻箱的阻值调到最大,闭合开关;
第二步,闭合开关,调节滑动变阻器滑片P的位置,使电压表的指针指到满刻度;
第三步,保持开关闭合和滑动变阻器滑片P的位置不变,断开开关,调整电阻箱的阻值。由于阻值受限,电压表无法达到半偏,所以调节阻值使电压表的指针指到满刻度的位置,此时电阻箱的阻值为。
实验提供的器材除待测电压表、多用电表、电阻箱(最大阻值)、电池(电动势约6.0V,内阻可忽略不计)、导线和开关之外,还有如下可供选择的实验器材:
A.滑动变阻器(最大阻值) B.滑动变阻器(最大阻值)
C.滑动变阻器(最大阻值)
根据以上设计的实验方法,回答下列问题:
①为使测量结果比较精确,从可供选择的实验器材中,滑动变阻器应选用________(填字母代号);
②根据实验数据,求得电压表的阻值________;
③对于该测量方法,根据实验原理可知,在测量无误的情况下,实际测出的电压表内阻的测量值________真实值(填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】(1) A
(2) A 大于
【详解】(1)[1]利用多用电表粗测待测电压表的内阻,红表笔接内部电源的负极,电压表有极性,电流应从电压表正极进入,可知红表笔接电压表的负极。
故选A。
[2]多用电表表盘最上面一圈刻度为欧姆挡表盘刻度,根据表盘刻度可得该电压表内阻约为
(2)[1]由于电源电动势约为6V,而电压表的满偏电压为3V,电路采用的是分压式接法,则选用最大阻值小的滑动变阻器更容易进行调节,使电压表达到满偏;另外,当电压表达到满偏时,由于电压表的内阻大于滑动变阻器与之并联部分的电阻,则并联后的总电阻接近滑动变阻器左侧电阻的阻值;滑动变阻器左侧电阻与电压表内阻并联后再与滑动变阻器右侧电阻串联而分压,当断开接入电阻箱后,并联部分电阻将增大,分压也将增大,而增大后的电阻更接近滑动变阻器左侧电阻,左侧电阻越大,接入电阻箱后等效电阻的增加量就越大,因此等效电阻分去的电压就越大,实验误差就越大,综合可知,应选择总阻值最小的滑动变阻器。
故选A。
[2]由于电阻箱与电压表串联,根据串联分压,且分压比等于电阻之比可得
代入数据解得
[3] 当将电阻箱接入电路后,滑动变阻器左侧与电压表所在电路并联后的等效电阻,因电阻箱的接入使并联等效电阻变大,而由于忽略电源的内阻,滑动变阻器的左侧电阻与电压表所在电路并联后与滑动变阻器右侧电阻串联,根据串联分压原理可知,当电阻箱接入电路后,滑动变阻器左侧与电压表并联部分的电压变大,因此,当电压表的指针指到满刻度的位置时,实际上电阻箱分担的电压大于电压表满偏刻度的,根据
得到
可知实际测出的电压表内阻的测量值大于真实值。
考向5 等效替代法【重】
例5(25-26·江苏苏州·高二上)小明同学设计了如图甲所示的电路测电源电动势E及电阻和的阻值。实验器材有:待测电源E(不计内阻),待测电阻,待测电阻,电流表A(量程为,内阻较小),电阻箱,单刀单掷开关,单刀双掷开关,导线若干。
(1)先测电阻的阻值。闭合,将切换到a,调节电阻箱R,读出其示数和对应的电流表示数I,将切换到b,调节电阻箱R,使电流表示数仍为I,读出此时电阻箱的示数,则电阻的表达式为___________;
(2)小明同学已经测得电阻,继续测电源电动势E和电阻的阻值。他的做法是:闭合,将切换到b,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数R和对应的电流表示数I,由测得的数据,绘出了如图乙所示的图线,则电源电动势___________V,电阻___________;(保留两位有效数字)
(3)用此方法测得的电动势的测量值___________真实值;(选填“大于”“小于”或“等于”)
(4)的测量值是否有偏差及其原因_________________________________________________。
【答案】(1)
(2) 1.5 1.0
(3)等于
(4)是。电流表会有内阻,的测量值比真实值偏大
【详解】(1)由题意可知,要想测出的示数,应根据电流表及电阻箱的示数进行分析,由题意可知,若控制电流不变,则电路中的电阻不变,根据串联电路的规律可得出电阻的表达式;第一步将切换到,调节电阻箱,电流表的示数为,电路总电阻
故第二步应将切换到,调节电阻箱,使电流表的示数仍为;电路总电阻不变为
故电阻的示数为
(2)根据闭合电路欧姆定律得
解得
根据图线斜率得电源电动势
由纵轴截距及解得
(3)当考虑电流表内阻后,当将切换到,调节电阻箱,电流表的示数为,电路总电阻
将切换到,调节电阻箱,使电流表的示数仍为;电路总电阻不变为
故电阻的示数为
与第一问求解相同,根据闭合电路欧姆定律得
解得
比较两次表达式的斜率,电源电动势不变,故电动势的测量值等于真实值。
(4)若不考虑电流表内阻,由上述分析可知图像,纵轴截距为。
若考虑电流表内阻,由上一问可知,,纵轴截距变为,的测量值比真实值偏大。
【变式训练1·变考法】(2025·江苏泰州·第四次调研)某同学测量一种新型材料制成的圆柱形电阻Rx的阻值,进行如下实验。
(1)该同学用螺旋测微器测量该电阻的直径,示数如图甲所示,其读数为__mm
(2)用如图乙所示的电路测量该电阻的阻值,图中电流表的内阻为1.0Ω,定值电阻R0的阻值为20.0Ω,先将S2置于位置1,闭合S1,多次改变电阻箱R的阻值,记下相应电流表的读数I,在图丙中绘制出图像。再将S2置于位置2,此时电流表读数为0.40A。根据图丙中的图线可得Rx=__________Ω。(结果保留2位有效数字)。
(3)根据图乙的电路和图丙中的图线,求得电源电动势E=__________V,内阻r=__________Ω。(结果均保留2位有效数字)
(4)持续使用后,电源电动势降低、内阻变大,再次将该电阻连入此装置,测得电路的电流,仍根据原来描绘的图丙中的图线得到该电阻的测量值会__________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)3.699/3.700/3.701
(2)6.0
(3) 12 3.1
(4)偏大
【详解】(1)螺旋测微器的分度值为0.01mm,需要估读到分度值的下一位,则读数为
(2)分析电路可知,将S2置于位置2,此时电流表读数为0.40A,则,根据图丙中的图线可得
(3)[1][2]由电路可知,当将S2置于位置1,闭合S1时由闭合电路的欧姆定律得
整理得
结合图像可得,
解得,
(4)根据闭合电路欧姆定律
持续使用后,电源电动势变小,内阻变大,测得电路的电流偏小,仍根据原来描绘的图丙中的图线得到该电阻的测量值会偏大。
考向6 电桥法测电阻【难】
例6(2026·江苏泰州·模拟)某实验小组为测量电源的电动势和内阻设计了如图所示的电路。
实验器材:待测电源,灵敏电流表,滑动变阻器,定值电阻,电压表,电流表,开关和导线若干。
(1)按图甲电路图连接好电路,将滑动变阻器、调到合适的阻值,闭合开关,反复调节滑动变阻器,直到灵敏电流表的示数为零,电压表的示数记为和,电流表、的示数记为和。图乙为某电压表的示数,其读数为___________V。
(2)断开开关,适当调大滑动变阻器的阻值,再次闭合开关,发现此时灵敏电流表G的示数不为零,缓慢___________(选填“调大”或“调小”)滑动变阻器的阻值,直至灵敏电流表的示数再次为零,记录电压表、电流表读数。
(3)重复(2)的步骤,记录多组电压表、电流表读数。
(4)实验完毕,整理器材。
(5)作出图像如图丙所示,由图像可得电源的电动势为___________,内阻为___________。(用、、表示)
(6)理论上测得的电源电动势___________(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
【答案】 0.60 调小 a 等于
【详解】(1)[1]电压表分度值为0.05V,读数为0.60V;
(2)[2] 由图甲所示电路图可知,当灵敏电流表示数为零时
要使灵敏电流表示数仍然为零,当R2的阻值增大时,应缓慢调小可变电阻R1的阻值;
(5)[3][4] 由闭合电路欧姆定律可知,电源电动势
路端电压
由图像可知,电源电动势
电源内阻
(6)[5]由图甲所示电路图可知,路端电压的测量值等于真实值,流过电源的电流测量值等于真实值,因此电源电动势测量值与真实值相等。
【变式训练1·变考法】(2025·江苏南京·二模)某实验兴趣小组准备利用表头Gx设计一个多挡位欧姆表,但不知道该表头的电阻。为了精确地测量表头的电阻,该小组首先采用了“电桥法”测量Gx的阻值。电路如图甲所示,由控制电路和测量电路两部分组成。实验用到的器材如下:
A.待测表头Gx:量程0~1mA,内阻约为200Ω
B.灵敏电流计G
C.定值电阻R0=270Ω
D.粗细均匀的电阻丝AB总长为L=50.00cm
E.滑动变阻器RA(最大阻值为20Ω)
F.滑动变阻器RB(最大阻值为2000Ω)
G.线夹、电源、开关以及导线若干
(1)电源电动势3V,实验过程中为了便于调节,滑动变阻器应选用_______(填写器材前对应的字母)。
(2)在闭合开关S前,可将线夹P2大致固定于电阻丝AB中部位置,滑片P1置于a端,然后移动滑动变阻器的滑片使待测表头的示数适当后不再移动滑片。不断调节线夹P2所夹的位置,直到电流表G示数为零,测出此时AP2段电阻丝长度x=20.00cm,则测得=___________Ω(结果保留三位有效数字)。
(3)如图乙所示,将上述表头Gx改为含有“×1”,“×10”“×100”三个挡位的欧姆表,已知电源电动势E=1.5V,内阻可忽略不计。R1<R2,且接线柱3未接任何电阻,R0为调节范围足够大的滑动变阻器。则当开关S接到接线柱2时,选择的倍率是___________挡(填“×1”,“×10”“×100”),电阻R2的阻值为___________Ω。此后,短接a、b两表笔欧姆调零,R0应调至R0=___________Ω。
(4)随着使用时间的增长,欧姆表内部的电源电动势会减小,内阻会增大,但仍能进行欧姆调零。若仍用该表测电阻,则测量结果会___________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)E
(2)180
(3) ×10 20 132
(4)偏大
【详解】(1) 滑动变阻器为分压式接法,实验过程中为了便于调节,滑动变阻器应选用阻值较小的E即可。
(2)根据电桥平衡原理,则当电流表G示数为零时满足
解得。
(3)[1][2][3]不同倍率的欧姆表是通过在表头上并联一个电阻实现的,并联的电阻越小,分流越大,干路电流I越大,中值电阻等于欧姆表的内阻为
I越大则中值电阻越小,倍率越小。又R1<R2,所以接1时的倍率为“×1”, 接2时的倍率为“×10”,接3时无分流,则倍率最大为“×100”。故当开关S接到接线柱2时,倍率为“×10”,电路的最大电流为接3时的10倍,设接3时的干路中最大电流为I,则接2时干路中最大电流为10I,有
解得
此后,短接a、b两表笔欧姆调零,R0应调至
(4)欧姆表内部的电源电动势会减小,内阻会增大,欧姆调零时,由于满偏电流不变,由
可知欧姆表内阻(中值电阻)变小,测量同一个电阻,电流偏小,对应阻值偏大,则测量结果会偏大。
考点二 用多用电表测量电学中的物理量
知识点1 多用电表的使用
知●识●解●构
一.多用电表的外观及内部构造简介
1.多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等,并且每一种测量都有几个量程。
2.外形如图所示:上半部为表盘,表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度;下半部为选择开关,它的四周刻有各种测量项目和量程。
3.多用电表面板上还有:欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“0”位置)、表笔的正、负插孔(红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“-”插孔)。
4.原理图:
二.多用电表的使用
1.机械调零:多用电表的指针若不指零,则可用小螺丝刀进行机械调零。
2.将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔。
3.测量小电珠的电压和电流。
(1)按如图甲所示连好电路,将多用电表选择开关置于直流电压挡,测小电珠两端的电压。
(2)按如图乙所示连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小电珠的电流。
4.用多用电表测电阻
(1)调整定位螺丝,使指针指向电流的零刻度,插入表笔。
(2)选择开关置于“Ω”挡的×1挡,短接红、黑表笔,调节欧姆调零旋钮,使指针指到“0”欧姆位置,然后断开表笔。
(3)将两表笔分别接触阻值为几十欧的定值电阻两端,读出指示的电阻值,然后断开表笔,再与标定值进行比较。
(4)选择开关改置于×100挡,重新进行欧姆调零。
(5)再将两表笔分别接触标定值为几千欧的电阻两端,读出指示的电阻值,然后断开表笔,与标定值进行比较。
(6)测量完毕,将表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。
5.多用电表的读数方法
(1)欧姆表的读数
①为了减小读数误差,指针应指在表盘到的部分,即中央刻度附近。
②除非指针所在刻度盘处每个小格表示1 Ω时,要估读到下一位,其余情况都不用估读。
③电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积。
(2)测电压、电流时的读数,要注意其量程,根据量程确定精确度,精确度是1、0.1、0.01时要估读到下一位,精确度是2、0.02、5、0.5时,不用估读到下一位。
6.注意事项:
(1)红表笔插入“+”孔,黑表笔插入“-”孔。
(2)区分“两个零点”:机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置,调整的是表盘下边中间的定位螺丝;欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置,调整的是欧姆挡的调零旋钮。
(3)测电阻时:
①待测电阻与电源一定要断开。
②两手一定不要同时接触两表笔金属杆。
③指针指中值附近较准,否则换挡。
④每换一挡必须重新欧姆调零。
⑤读出示数要乘以倍率。
(4)使用完毕,选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡,长期不用应取出电池。
知识点2 欧姆表的原理和使用
知●识●解●构
1.构造:欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成。
欧姆表内部:电流表、电池、调零电阻串联。
外部:接被测电阻Rx。
2.工作原理:闭合电路欧姆定律,I=。
3.刻度的标定:红、黑表笔短接(被测电阻Rx=0)时,调节调零电阻R,使I=Ig,电流表的指针达到满偏,这一过程叫欧姆调零。
(1)当I=Ig时,Rx=0,在满偏电流Ig处标为“0”。(图甲)
(2)当I=0时,Rx→∞,在I=0处标为“∞”。(图乙)
(3)当I=时,Rx=Rg+R+r,此电阻值等于欧姆表的内阻值,Rx叫中值电阻。
考●向●破●译
考向一 多用电表的使用【重】
例1(2026·江苏南通·质量监测)某同学连接了如图所示电路,来练习使用多用电表。下列说法中正确的是( )
A.闭合S,选择开关旋至直流电流挡,测得的是流过的电流
B.闭合S,选择开关旋至直流电压挡,测得的是路端电压
C.断开S,选择开关旋至欧姆挡,测得的是的阻值
D.断开S,选择开关旋至欧姆挡,测得的是 和的并联阻值
【答案】D
【详解】A.使用多用电表直流电流挡时,多用电表需串联在电路中,故A错误;
B.路端电压是外电路总电压,即、并联部分电压以及滑动变阻器的电压,故B错误;
CD.多用电表欧姆挡测的是两表笔间的等效电阻,根据图可知,、都并联在两个表笔之间,故C错误,D正确。
故选D。
【变式训练1·变考法】(25-26·江苏·高二下)下列关于多用电表的使用正确的是( )
A.测量通过小灯泡的电流
B.测量小灯泡的电压
C.测量电压表的内阻
D.测量二极管的正向电阻
A.A B.B C.C D.D
【答案】C
【详解】AB.测量通过小灯泡的电流,根据“红进黑出”可知,图中红表笔应该接右侧接点;同理,测量小灯泡的电压时,图中红表笔也应该接右侧接点,故AB错误;
C.测量电压表的内阻时用欧姆挡,根据“红进黑出”可知,该接法正确,故C正确;
D.测量二极管的正向电阻用欧姆挡,因黑表笔接内部电源的正极,可知红表笔应该接二极管右端,故D错误。
故选C。
考向二 欧姆表的原理和使用【重】
例2(2026·江苏泰州·模拟)某物理兴趣小组准备测一个电流表的内阻,实验室准备的器材有:干电池两节、待测电流表A(量程为0~0.1A)、电压表V(量程为0~3V)、滑动变阻器(最大阻值5Ω,额定电流2A)、定值电阻R1=20Ω、定值电阻R2=60Ω、多用电表、开关和导线若干。
(1)使用多用电表前,应调整指针定位螺丝,使指针指到_______ (左、右)端零刻度。这一步又称为“机械调零”。
(2)该同学先用欧姆表的“×1”倍率进行测量,测量结果如图甲所示,则读数为________Ω。
(3)该同学利用题中部分实验器材设计了另外一种测量方案。
①为了保证更精确的测量结果,下图最合理的是___________。
A. B.
C. D.
②电路接通后,把滑动变阻器的滑片滑动到某一位置,若此时电压表读数为U,电流表读数为I,则电流表内阻RA=___________。(用题中所给物理量字母符号表示)
③上述方案中,电流表的测量值与真实值相比___________(选填“偏大”,“偏小”,“相等”)。
【答案】(1)左
(2)9.0/9
(3) C 相等
【详解】(1)使用多用电表前,应调整指针定位螺丝,使指针指到左端零刻度。
(2)欧姆表的读数为指针所指刻度与倍率的乘积,则图中所测电阻读数为
(3)[1]由欧姆定律可知,当电压表、电流表均满偏时,此时电路中的电阻为
此时
故定值电阻选择
由于滑动变阻器阻值为5Ω,为了便于调节,所以滑动变阻器应采用分压式接法。
故选C。
[2]由欧姆定律可得
可得
[3]上述方案中,R1为定值电阻,I是通过电流表支路的真实电流,U是电流表与定值电阻R1串联后的真实电压,所以电流表的测量值与真实值相比相等。
【变式训练1·变考法】(2026·江苏扬州·模拟)在测量电压表3 V量程内阻的实验中,已知内阻约为。
(1)小明用如图1所示的多用电表测量,应先将多用电表的选择开关拨到电阻挡______(选填“”“”或“”)倍率的挡位,再进行欧姆调零。
(2)测量时多用电表红表笔应与电压表的______(选填“-”“3”或“15”)接线柱相连。
(3)为了精确测量电压表的内阻,小明设计了如图2所示的电路。电源电动势约为3.0 V、电阻箱最大阻值、滑动变阻器最大阻值、毫安表量程为,内阻约为几欧姆。某次测量时,毫安表指针位置如图3所示,其示数为______。
(4)调节电阻箱和滑动变阻器,记录多组电阻箱阻值和对应的电压表示数、毫安表示数I。作出图像,图线斜率为,纵截距为-b,则电压表内阻为______。
(5)实验中,改变电阻箱阻值,下列两组的取值方案中,比较合理的方案是______(选填“A”或“B”),请简要说明理由 _____。
方案A:10 Ω、20 Ω、30 Ω、40 Ω、50 Ω
方案B:1000 Ω、2000 Ω、3000 Ω、4000 Ω、5000 Ω
【答案】(1)
(2)
(3)2.19/2.18/2.20
(4)
(5) B 方案A(10~50Ω),阻值远小于电压表内阻,并联后总电阻近似为R,电流几乎全部从电阻箱流过,电压表电流可忽略,无法体现并联电流分配规律;方案B(1000~5000Ω),阻值与3kΩ相当,并联时两支路电流都在同一数量级,随的变化明显,实验数据更准确。
【详解】(1)为了减小误差,用多用电表的欧姆挡位测量电阻时,指针应指在刻度盘的中央位置附近,测量约为的电阻,应先将多用电表的选择开关拨到电阻挡倍率的挡位,再进行欧姆调零。
(2)欧姆表的黑接线柱与内置电源的正极相连,所以测量时多用电表红表笔应与电压表的接线柱相连。
(3)由图3可知,毫安表的最小刻度为0.1mA,所以读数为2.19mA。
(4)电压表的内阻为
整理可得
则
解得电压表内阻为
(5)[1]B;
[2]略。
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑,感知高考考向
1.(2025·天津·高考)某同学用伏安法测量电阻的阻值(约为)。除滑动变阻器、电源(电动势为,内阻不计)、开关、导线外,还有下列器材可供选择:
A.电压表(量程,内阻约为)
B.电压表(量程,内阻约为)
C.电流表(量程,内阻约为)
D.电流表(量程,内阻约为)
(1)为使测量尽量准确,实验中电压表应选___________,电流表应选___________(均填器材前的字母代号);
(2)该同学连接好的电路如下图所示,闭合开关后,电流表和电压表的读数均为零,经排查,发现电路中的七条导线中混进了一条内部断开的导线。为了确定哪条导线断开,该同学用多用电表的直流电压挡测量电源正极a与接线柱b间电压,读数为零;测量a与接线柱c间电压,读数不为零,则可以确定导线___________内部断开(填图中导线编号);
(3)更换导线后进行实验,该同学测得多组电压数据U和电流数据I,描绘出图像如图所示,测得图中直线的斜率为k,已知电压表的内阻为,若考虑电压表内阻的影响,则阻值的表达式为___________。
【答案】(1) A C
(2)6
(3)
【详解】(1)[1]电源电动势为3V,为了减小误差,电压表选用量程为3V的A;
[2]流过电阻的最大电流约为
为了减小误差,电流表选用量程为0.6A的C。
(2)电流表和电压表示数都为零,在不可能是4、5导线内部断开,该同学用多用电表的直流电压挡测量电源正极a与接线柱b间电压,读数为零;测量a与接线柱c间电压,读数不为零,则可以确定导线6内部断开。
(3)根据电路图可得
整理可得
则
可得
2.(2025·课标卷·高考)用伏安法可以研究电学元件的伏安特性。阻值不随电流、电压变化的元件称为线性电阻元件,否则称为非线性电阻元件。
(1)利用伏安法测量某元件的电阻,电流表和电压表的示数分别记为和。若将电流表内接,则___________元件两端的电压,___________元件的电阻;将电流表外接,则___________流过元件的电流,___________元件的电阻。(均选填“小于”或“大于”)
(2)图(a)是某实验小组用电流表内接法测得的某元件的伏安特性曲线,由图可知,所测元件是__________(选填“线性”或“非线性”)电阻元件。随着电流的增加,元件的电阻__________(选填“增大”“不变”或“减小”)。
(3)利用电流表(内阻)、电流表(内阻未知)以及一个用作保护电阻的定值电阻(阻值未知),测量电阻的阻值。将图(b)中的器材符号的连线补充完整,完成实验电路原理图__________。按完整的实验电路测量,某次测量中电流表和的示数分别为和,则___________(用和表示)。
【答案】(1) 大于 大于 大于 小于
(2) 非线性 减小
(3)
【详解】(1)[1][2]若将电流表内接,电流表与元件串联,电流表的示数为流过元件的真实电流,而电压表测量的是电流表和元件两端的总电压,所以U大于元件两端的电压。根据可知,此时U偏大,I为真实值,所以大于元件的电阻。
[3][4]将电流表外接,电压表与元件并联,电压表的示数为元件两端的真实电压,而电流表测量的是通过电压表和元件的总电流,所以I大于流过元件的电流。根据可知,此时U为真实值,I偏大,所以小于元件的电阻。
(2)[1]根据线性元件与非线性原件的定义由图(a)可知,所测元件的伏安特性曲线不是直线,所以所测元件是非线性电阻元件。
[2]根据,在伏安特性曲线上某点与原点连线的斜率的倒数表示电阻,随着电流的增加,曲线某点与原点连线的斜率逐渐增大,其倒数逐渐减小,所以元件的电阻减小。
(3)[1]将电流表A1与Rx并联,再与电流表A2、定值电阻R0串联接入电路。电路图如图所示
[2]根据并联电路电压相等有
可得
3.(2026·全国·高考)某同学测量两个电压表和的内阻。可用器材有:直流电源(电源电动势未知),滑动变阻器,电阻箱,开关和导线若干。
(1)他设计了测量电压表内阻的电路,其电路原理图如图(a)所示。在答题卡上按照原理图将图(b)中实物图间的连线补充完整_____。闭合开关前,要将滑动变阻器的滑片滑至与图(a)中滑动变阻器的_____(填“M”或“N”)端对应的位置。
(2)闭合开关S,将滑动变阻器滑片移动到适当位置。增加电阻箱接入电路的阻值,V1的示数发生了变化,其示数_____(填“增大”或“减小”),同时V2的示数_____(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)若电阻箱接入电路的阻值为时,和的示数分别为和,则电压表的内阻值_____(用、和表示)。当时,的示数,的示数如图(c)所示,可知_____V,_____(保留2位小数)。
(4)若使用前已调零,而未调零,导致偏大,则(3)中计算得到的电压表的内阻值________(填“大于”“小于”或“等于”)调零后相应的计算结果。
(5)将上述实验中两电压表的位置互换,测量得到电压表的内阻。
【答案】 M 增大 减小 1.35 1.35 小于
【详解】[1]根据电路图连接实物图
[2]为保护电路,且滑动变阻器采用分压式接法,满足测量电路部分电压从零开始条件,则闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应置于M端。
[3]闭合开关S,将滑动变阻器滑片移动到适当位置。增加电阻箱接入电路的阻值,电路的总电阻增大,总电流减小,根据闭合电路欧姆定律并联电路两端增大,所以V1的示数增大
[4]对滑动变阻器左侧电阻,,可得增大
根据电流关系,增大,减小,所以减小
对电压表V1支路,,不变,增大,所以增大
根据电流关系,减小,增大,所以减小
对于电压表V2所在支路,,因不变,减小,所以减小,即V2的示数减小
[5]V2和电阻箱R串联,电流相等,串联电路电压与电阻成正比
整理得电压表的内阻值为
[6]根据图(c)可知电压表V2的示数为
[7]根据可得
[8]V1未调零导致测量值偏大,是准确值,因此的计算值比真实值偏大,代入
可得结果小于调零后的真实计算结果。
4.(2026·陕晋青宁·高考真题)在电阻阻值测量中常常会用到平衡比较法。某实验小组测量待测电阻的阻值。
(1)实验步骤如下∶
①图甲中,开关断开时灵敏电流表(零刻线在表盘正中间)的指针指向正中间,开关闭合时指针向端偏转。用图乙所示的电路进行实验,开关闭合前,滑动变阻器的滑片应该置于_____端(填“”或“”)。
②图乙中,是三个完全相同的电阻,为电阻箱,为待测电阻。闭合开关,调节滑动变阻器,发现灵敏电流表指针向端偏转,则此时应调节电阻箱使阻值_____(填“增大”或“减小”),使指零(指针指向正中间)。
③读得电阻箱的阻值为,则待测电阻的阻值为_____。
(2)当、、三个电阻不完全相同时∶
①用图乙所示电路按上述步骤使灵敏电流表G指零,读得的阻值记为,在不增加实验器材的前提下需增加实验步骤完成实验,该步骤为_____(单选,填正确答案标号)。
A.交换“”和“、”的位置,调节电阻箱使重新指零,读阻值
B.将滑动变阻器的滑片向滑动,使重新指零,读阻值
C.交换“”和“、”的位置,调节电阻箱使重新指零,读阻值
②按所选步骤读得的阻值记为,则待测电阻的阻值为_____(用、表示)。
【答案】(1) D 增大 423
(2) A
【详解】(1)①[1]为了保护灵敏电流表G,闭合开关前,应使测量电路(电桥)两端的电压最小,故滑片应置于D端。
②[2]由题意可知,电流从A端流入时指针向A端偏转。图乙中G指针向B端偏转,说明B端电势高。要使G指零,需增大或减小。根据电路图可知,增大可使分压减小,升高,故应调节电阻箱使阻值增大。
③[3]图乙为电桥电路,平衡时满足
已知a、b、c为三个完全相同的电阻,代入平衡条件解得
(2)①[1]当a、b、c不完全相同时,为了消除电阻阻值不准确带来的系统误差,可采用交换法。即交换比例臂电阻的位置。原平衡条件为
交换a和b、c的位置后,新平衡条件为
两式相乘可消去和,解得
故选A。
②[2]由上述分析可知
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第25讲电学实验
(二)
考点一测量电阻的多种办法
考●向●破●译
考向1伏安法测电阻【重】
例工
【答案】(I)F
(2)
3)B
④'.50
6I6
【变式训练1变情境】
【答案】
1.70
5100
38992
偏大
小于
考向2伏伏法测电阻
例2
【答案】1)
9/9.0
1/6
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(2)
左
使待测支路初始电压为0,保护电表
URo
U2-U1
【变式训练1变考法】
【答案】4)
串联
10000
(2)20002
3)左
(4)30/31
(5)12
考向3安安法测电阻【重】
例玉
【答案】(1)120
(2)
B
30.0
I,R
I1-I2
(3)不正确,并联电阻的电压发生了变化
【变式训练1变角度】
【答案】I)B
(2)I2r-I1R2
I
3)
最大
仍为1
R
考向4半偏法测电表内阻【重】
例4
【答案】(I)
E2
R,
@R
2/6
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3)0.5
4)偏小
【变式训练1变考法】
【答案】1)
A
3.6
(2)
A
3622
大于
考向5等效替代法【重】
例函
【答案】I)r1-r2
(2)
1.51.0
3)等于
(4)是。电流表会有内阻,R2的测量值比真实值偏大
【变式训练1变考法】
【答案】(1)3.699/3.700/3.701
(2)6.0
3)
12
3.1
(4)偏大
考向6电桥法测电阻【难】
例函
【答案】
0.60
调小
a
R
等于
【变式训练1·变考法】
【答案】1)E
(2)180
3/6
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3)
×10
20
132
4)偏大
考点二用多用电表测量电学中的物理量《
考●向●破●译
考向一多用电表的使用【重】
例1
【答案】D
【变式训练1变考法】
【答案】C
考向二欧姆表的原理和使用【重】
例卫
【答案】I)左
2)9.0/9
3)
号R
相等
【变式训练1变考法】
【答案】1)×100
(2)-
(3)2.19/2.18/2.20
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6)
B
方案A(10-50?),阻值远小于电压表内阻,并联后总电阻近似为R,电流几乎全部从电
阻箱流过,电压表电流可忽略,无法体现并联电流分配规律:方案B(1000~50002),阻值与3水2相当,
并联时两支路电流都在同一数量级,
R随7的变化明显,实验数据更准确。
1
真题溯源·考向感知
一一溯源真题逻辑,感知高考考向
1.
【答案】1)
A
C
(2)6
B3)Rvk
Rv-k
2.
【答案】(1)
大于
大于
大于
小于
(2)
非线性
减小
In
12-11
3)
3.
5/6
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R
U2R
U1-U2
+
电源
【答案】
E
M
增大
减小
1.35
1.35
小于
4.
【答案】1)
0
增大
423
(2)
A
R R2
616