内容正文:
第32讲 电学实验基础
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
04
真题溯源·考向感知
溯源真题逻辑,感知高考考向
考点一 基本仪器的使用和读数重
知识点1螺旋测微器的原理和读数重
知识点2游标卡尺的原理和读数重
知识点3常用电表的读数重
考向1螺旋测微器、游标卡尺、常用电表的读数问题重
考点二 测量电路的接法重
知识点1电流表的内接法、外接法重
知识点2滑动变阻器的限流式、分压式接法重
考向1 电流表的内接法、外接法的选择及误差分析 重
考向2 滑动变阻器两种接法的选择重
考点三 实验器材的选取与实物图的连接重
知识点1仪器选择的技巧重
知识点2实物图的连接重
考向1 实验器材的选取
考向2实物图的连接画图
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
基本仪器的使用和读数
湖南卷T12
浙江卷T15
全国卷理综物理T10
广西卷T11
重庆卷T11甘肃卷T11
湖南卷T11河北卷T3
广州卷T11湖北T12
山东卷T14
福建卷T11和T12
广州卷T11和T12
测量电路的接法
实验器材的选取与实物图的连接
浙江卷T15
全国卷理综物理T10
贵州卷T12
福建卷T13
天津卷T10
浙江卷T17(6月)
甘肃卷T12
江西卷T12山东卷T14
考情分析
题型与考向:基本仪器的使用和读数是重点考点(特别是山东)。电学实验是各省考察频率最多的实验,以仪器的读数和电路的基本知识为主。几乎必考。
情境与立意:
从命题思路上看,试题情景:从基础的电学实验进行创新,学习时将课本实验掌握好。
复习目标
目标一:熟练掌握基本仪器的使用和读数。
目标二:测量电路的接法及误差分析
目标三.:实物图的连接和实验器材的选取。
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 基本仪器的使用和读数重
知●识●解●构
知识点1螺旋测微器的原理和读数重
螺旋测微器的原理和读数
(1)原理:测微螺杆与固定刻度之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm,即旋钮每旋转一周,测微螺杆前进或后退0.5 mm,而可动刻度上的刻度为50等份,每转动一小格,测微螺杆前进或后退0.01 mm,即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时估读到毫米的千分位上,因此,螺旋测微器又叫千分尺。
(2)读数:测量值(mm)=固定刻度读数(注意半毫米刻线是否露出)+可动刻度读数(估读一位)。
知识点2游标卡尺的原理和读数重
游标卡尺的原理和读数
(1)原理:利用主尺的分度值与游标尺的分度值的差值制成。不管游标尺上有多少个小等分刻度,它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度的长度少1 mm。
(2)读数:若用x表示由主尺上读出的整毫米数,K表示从游标尺上读出的与主尺上某一刻线对齐的游标尺上的格数,则记录结果表达为x+K×精确度。
知识点3常用电表的读数重
常用电表的读数
对于电压表和电流表的读数问题,首先要弄清电表量程,然后根据表盘总的刻度数确定精确度,按照指针的实际位置进行读数即可。
(1)0~3 V的电压表和0~3 A的电流表读数方法相同,此量程下的精确度是0.1 V或0.1 A,看清楚指针的实际位置,读到小数点后面两位。
(2)对于0~15 V量程的电压表,精确度是0.5 V,在读数时只要求读到小数点后面一位,即读到0.1 V。
(3)对于0~0.6 A量程的电流表,精确度是0.02 A,在读数时只要求读到小数点后面两位,这时要求“半格估读”,即读到分度值的一半0.01 A。
考●向●破●译
考向1 螺旋测微器、游标卡尺、常用电表的读数问题重
1.(25-26高二上·山东菏泽·阶段检测)在“测定金属丝的电阻率”实验中,某金属丝的阻值Rx约为5Ω,为精确测量其阻值,可供选择的器材如下:
A.电源:电动势12V、内阻很小
B.电流表A1(量程0~0.6A,内阻r1约为1Ω)
C.电流表A2(量程0~3A,内阻r2约为0.3Ω)
D.电压表V(量程0~3V,内阻约为4kΩ)
E.滑动变阻器R01(0~10Ω,额定电流2.0A)
F.滑动变阻器R02(0~500Ω,额定电流0.5A)
G.开关和若干根导线
(1)用千分尺测得金属丝直径d如图所示,则d=___________mm。
(2)为了测量尽可能多的测量几组数据,保证安全性与准确性,应选的电流表为___________(填“B”或“C”),滑动变阻器为___________(填“E”或“F”)。
(3)若实验中金属丝的长为L,直径为d,本实验若测得电压表的读数为U,电流表的读数为I,则金属丝电阻率ρ=___________(用题中所给字母表示),考虑到该实验的系统误差,测得的金属丝电阻率与真实值相比___________(填“偏大”、“偏小”或“相等”)。
2.(25-26高二上·天津滨海新区·阶段检测)有一圆柱形未知材料,为测定其电阻率,某同学先用20分度的游标卡尺测出其长度为,又用螺旋测微器测得直径为,为选择合适的电路测量其电阻,该同学先用多用电表粗测其电阻。
(1)该同学用20分度游标卡尺测得其长度如图1所示,则__________mm,用螺旋测微器测得直径如图2所示,则__________mm,用多用电表粗测该材料的阻值:当用“”挡时发现指针偏转角度过大,他应该换用__________挡(填“”或“”),换挡并进行正确操作后,指针静止时如图3所示,则其阻值约为__________。
(2)为更精确地测量电阻,该同学从实验室中找到如下实验器材:
A、电压表V(量程,内阻约为)
B、电流表A(量程,内阻约为)
C、滑动变阻器R(,)
D、电源(,内阻约为)
E、开关一只,导线若干
根据数据作出图像,图线的斜率为,则该材料的电阻率表达式__________(用符号、、、表示)
3.(25-26高二上·陕西渭南·阶段检测)实验室有一小段粗细均匀的金属丝,某实验小组对其电阻率进行测量。设计测量流程如下:
①用游标卡尺测量连入电路的金属丝的平均长度为L、用螺旋测微器测量金属丝的平均直径为d;
②选取合适的实验器材,用伏安法测得多组金属丝的电压U和对应电流I,并画出其U-I图像;
③根据测得的数据计算该金属丝的电阻率。
(1)某次螺旋测微器的测量结果如图甲所示,其读数是______mm;某次游标卡尺的测量结果如乙图所示,其读数是______cm;
(2)请依据该小组的测量流程,在方框中设计合适的电路原理图,并将丙图中的实物连接补充完整;
(3)接通开关,改变滑动变阻器滑片的位置,并记录对应的电流表的示数I和电压表的示数U。实验中电流表选择0~0.6A的量程,电压表选择0~3V的量程。某次电流表和电压表的示数如图丁所示,电流表示数为______A,电压表示数为______V。
(4)若画出的U-I图像为一条过原点的倾斜直线,斜率为k,则金属丝的电阻率ρ=______。(用题中字母L、d、k表示)
4.(25-26高二上·江西·阶段检测)某实验小组做“测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率”实验。
先用如图甲所示的游标卡尺测得圆柱体长度为__________,再用如图乙所示的螺旋测微器测得圆柱体直径为________________。
5.(25-26高二上·湖南岳阳·阶段检测)某实验小组要测量某一未知金属丝的电阻率。
(1)某次用游标卡尺测量金属丝直径,示数如图所示,则金属丝的半径为________cm;
(2)该小组选用伏安法测量金属丝的电阻率,在测量之前,如图用欧姆表“×10”倍率大致测量电阻阻值,则金属丝阻值________Ω,实验室现有器材:电源(3V,内阻不计)、电流表(量程为0~0.03A,内阻为1Ω)、电压表(量程为0~3V,内阻约为10kΩ),滑动变阻器(0~10Ω),要求电压可以从0开始调节,则下列电路图最合适的为________;
(3)选用合适的电路图后,求出金属电阻和电阻率。已知金属丝接入电路的长度为,半径为,电流表阻值为。电流表示数为时,电压表示数为,由此可计算得出金属丝的电阻的表达式为________(用题中所给的字母表示)。
6.(25-26高二上·安徽合肥·阶段检测)如图,读出下列游标卡尺和螺旋测微器的读数。
(1)游标卡尺读数为______________mm。
(2)螺旋测微器读数为______________mm。
(3)电压表和电流表的示数分别如图a和图b所示,由图可知,电压表(量程3V)读数为_________V,电流表(量程0.6A)读数为__________A。
考点二 测量电路的接法重
知●识●解●构
知识点1电流表的内接法、外接法重
项目
内接法
外接法
电路图
误差原因
电流表分压
U测=Ux+UA
电压表分流
I测=Ix+IV
电阻测量值
R测==Rx+RA>Rx
测量值大于真实值
R测==<Rx
测量值小于真实值
适用条件
RA≪Rx
RV≫Rx
适用于测量
大电阻
小电阻
(2)两种电路的选择
①阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若Rx较小,宜采用电流表外接法;若Rx较大,宜采用电流表内接法。简单概括为“大内偏大,小外偏小”。
②临界值计算法:Rx< 时,用电流表外接法;Rx>时,用电流表内接法。
③实验试触法:按图所示接好电路,让连接电压表的导线P先后与a、b处接触一下,如果电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大,说明电流表分压更明显,则可采用电流表外接法;如果电流表的示数有较大的变化,而电压表的示数变化不大,说明电压表分流更明显,则可采用电流表内接法。
知识点2滑动变阻器的限流式、分压式接法重
滑动变阻器两种接法的比较
项目
限流式接法
分压式接法
对比说明
电路图
串、并联关系不同
负载R上电压调节范围(不计电源内阻)
≤U≤E
0≤U≤E
分压电路调节范围大
闭合S前滑片位置
b端
a端
都是为了保护电路元件
2.滑动变阻器两种接法的选择
滑动变阻器的最大阻值和用电器的阻值接近且不要求电压从零开始变化,通常情况下,由于限流式结构简单、耗能少,优先使用限流式。
滑动变阻器必须采用分压式接法的几种情况:
(1)要求电压(电流)表能从零开始读数,要求电压(电流)测量范围尽可能大。
(2)待测电阻Rx≫R0(滑动变阻器的最大阻值),限流式接法滑动变阻器几乎不起作用。
(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。
考●向●破●译
考向1 电流表的内接法、外接法的选择及误差分析重
一、单选题
1.(25-26高二上·湖南岳阳·阶段检测)图甲、乙都是测量灯泡电阻的电路图,下列说法正确的是( )
A.图乙中误差由电流表分压引起,若已知电流表内阻,此法将没有系统误差
B.图甲中R测>R真,图乙中R测<R真
C.图甲中误差由电压表分流引起,此法适合测较大电阻
D.在测灯泡电阻R时,图甲的接法叫电流表内接法,图乙的接法叫电流表外接法
二、多选题
2.(25-26高二上·山西长治·期末)甲、乙两图分别为测灯泡电阻R的电路图,下列说法正确的是( )
A.甲图的接法叫电流表外接法,乙图的接法叫电流表内接法
B.甲中,乙中
C.甲中误差由电压表分流引起,为了减小误差,应使,故此法测较小电阻好
D.乙中误差由电流表分压引起,为了减小误差,应使,故此法测较大电阻好
三、填空题
3.(24-25高二下·湖南·学业考试模拟)在伏安法测电阻时,电流表、电压表的接法会对测量结果造成影响,则图中测量值______(选填“偏大”或“偏小”),原因是______(选填“电流表分压”或“电压表分流”)。
四、实验题
4.(25-26高二上·重庆·期中)重庆实验外国语学校高2027届1号实验小组测量某干电池的电动势和内阻。
(1)为了减少测量误差,应该选择________(选填“A”或“B”)电路。
(2)如果实验中所用电表均视为理想电表,根据图2得到该电池的电动势________V,内阻________Ω(内阻结果保留两位有效数字)
(3)实验后进行反思,发现上述实验方案存在系统误差。某同学利用图像分析由电表内电阻引起的实验误差。实线是根据实验数据描点作图得到的U-I图像:虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U-I图像(没有电表内电阻影响的理想情况)。对应本实验电路分析的U-I图像是:________
A. B.
C. D.
5.(25-26高二上·北京东城·阶段检测)在“金属丝电阻率的测量”的实验中:
(1)如图所示,用20分度游标卡尺测得金属丝的长度________mm。
(2)用伏安法测量金属丝的电阻(阻值约为),实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材:
电流表(量程0~0.6A,内阻约);
电流表(量程0~3A,内阻约);
电压表(量程0~3V,内阻约);
电压表(量程0~15V,内阻约);
滑动变阻器();
电源(电动势为3.0V内阻不计)。
为了调节方便,测量准确,实验中电流表应选________,电压表应选________。
(3)根据所选用的实验器材,应选用以下哪个电路图进行实验?________。
(4)若通过测量可知,金属丝接入电路的长度为,直径为,通过金属丝的电流为,金属丝两端的电压为,由此可计算得出金属丝的电阻率________。(用题目所给字母表示)
(5)本实验在测量电阻时,由电压表或电流表的内阻引起的误差属于系统误差。将电压表或电流表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表内阻所引起的系统误差。本实验电阻丝阻值的测量值为。若已知电压表的内阻为,电流表的内阻为,那么消除该系统误差后,电阻丝阻值的真实阻值应该为________(的表达式可以选用、、表示)。
考向2 滑动变阻器两种接法的选择重
一、单选题
1.(25-26高一上·湖南常德·期中)某同学按照如图所示的电路来探究电流与电阻的关系。电源电压恒为6V,滑动变阻器的规格为“,0.5A”,该同学用阻值为的定值电阻分别进行了5次实验,并记录实验数据。以下说法正确的是( )
A.实验中滑动变阻器的作用是使定值电阻两端电压各不相同
B.多次实验是为了减小误差
C.由记录的实验数据可知,通过和电阻的电流之比为
D.实验中定值电阻两端的电压只能控制在之间
2.(24-25高二上·山东潍坊·期中)某同学改装电压表的电路图如图所示,虚线框内为电压表的改装电路,为可调电阻,为定值电阻。已知表头G的满偏电流为,内阻为,接入电路的阻值为,改装后电压表的量程为。则( )
A.闭合开关S前,滑动变阻器的触头P应靠近B端
B.表头满偏时,流过的电流为
C.的阻值为
D.若改装后的电压表示数比准确值偏小,可增大的阻值校准
二、多选题
3.(25-26高二上·全国·课后作业)有下列器材,要用伏安法较准确测定一个约几十欧的电阻(假设电阻不随温度变化而变化),备用器材有:
A、电流表(0~0.6A,内阻约2Ω);
B、电压表(0~15V,内阻约15kΩ);
C、滑线变阻器(0~200Ω);
D、蓄电池(12V);
E、电键和导线。
为减少测量误差,应采用的电路是图中的( )
A. B.
C. D.
三、实验题
4.(24-25高一下·浙江宁波·期末)某同学准备测一节蓄电池的电动势和内阻,蓄电池的电动势E约为,内阻r比较小,他的实验器材有:蓄电池、电压表(0∼3V,内阻约3kΩ)、电流表(量程0∼0.6A,内阻约1Ω)、定值电阻R0(阻值为0.3Ω)、滑动变阻器(0∼20Ω)、开关、导线若干。
(1)图甲是器材实物图,请补充完成其他连线;
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片要滑到____________(填“最左端”或“最右端”);
(3)某同学根据实验数据作出U-I图像,如图乙所示。根据图线求得电动势E=____________V,内阻r=____________Ω。(结果均保留2位小数)
5.(23-24高二上·福建厦门·期中)某同学要测量一节干电池的电动势和内阻。他根据老师提供的以下器材,画出了如图甲所示的原理图。
①电压表V(量程3V,内阻约为10kΩ)
②电流表G(量程3mA,内阻)
③电流表A(量程3A,内阻约为0.5Ω)
④滑动变阻器(020Ω,2A)
⑤滑动变阻器(0500Ω,1A)
⑥定值电阻
⑦开关S和导线若干
(1)该同学发现电流表A的量程太大,于是他将电流表G与定值电阻并联,实际上是进行了电表的改装,则他改装后的电流表对应的量程是________A。(保留两位有效数字)
(2)为了能准确地进行测量,同时为了操作方便,实验中应选用的滑动变阻器是________。(填写器材编号)
(3)用图甲所示电路做实验,对应这些数据在坐标纸上描点、拟合,做出的图像如图乙所示。则电源的电动势1.5V,电源的内阻________Ω。(保留两位有效数字)
6.(25-26高三上·广东广州·阶段检测)某学习小组测量一电压表的内阻。可选实验器材有:
直流电源:电动势(约),内阻(较小);
待测电压表:量程(内阻约几);
滑动变阻器:有三个滑动变阻器可选,最大阻值分别为(甲)、(乙)、(丙);
电阻箱:规格;
开关、导线若干。
(1)该学习小组的实验电路如图所示。为减小测量误差,本实验中的滑动变阻器应选择__________(填“甲”“乙”或“丙”)。
(2)正确选择滑动变阻器并安装实验电路后,将下面的主要实验步骤补充完整;
①实验前,应将电阻箱的阻值调至零,将滑动变阻器的滑片调至__________端(填“”或“”);
②闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为;
③保持滑动变阻器的滑片不动,调节电阻箱,使电压表示数为;
④记下此时电阻箱接入电路的阻值为;
⑤待测电压表的内阻__________。
7.(24-25高二上·云南保山·阶段检测)某同学设计实验测定金属的电阻率,要求电压从零开始调节。用米尺测量金属丝的长度为L,用螺旋测微器测量金属丝的直径时如图甲所示。
金属丝的电阻大约为,在用伏安法对金属丝进行进一步测定时,有如下实验器材供选择:
直流电源:电源电压3V,内阻可不计; 电流表:量程,内阻;
电流表:量程,内阻; 电压表:量程,内阻约为;
滑动变阻器:最大阻值; 滑动变阻器:最大阻值;
开关、导线等。
(1)从图甲中读出金属丝的直径__________;
(2)在所给的器材中,应选的电流表是__________,应选的滑动变阻器是__________;填写仪器后面的字母代号
(3)根据题目要求,将下面实验电路图补充完整_____;
(4)实验中测得电压表的示数为,电流表的示数为,则金属丝的电阻率________(用本题所给的物理量符号表示)。
8.(2025·湖南湘西·模拟预测)学生实验小组要测量量程为3V的电压表V的内阻。可选用的器材有:
多用电表
电源E(电动势5V)
电压表(量程5V,内阻约)
定值电阻(阻值为800Ω)
滑动变阻器(最大阻值50Ω)
滑动变阻器(最大阻值5kΩ)
开关S,导线若干。
完成下列填空:
(1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻,首先应________(按正确操作顺序排列);
A.将红、黑表笔短接
B.调节欧姆调零旋钮,使指针指向零欧姆
C.将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置
再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的________(填“正极、负极”或“负极、正极”)相连,欧姆表的指针位置如图甲中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差,应将选择开关旋转到欧姆挡________(填“”“”或“”)位置,重新调节后,测量得到指针位置如图甲中实线Ⅱ所示,则粗测得到的该电压表内阻为________kΩ(结果保留1位小数);
(2)为了提高测量精度,他们设计了如图乙所示的电路,其中滑动变阻器应选________(填“”或“”),闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应置于________(填“a”或“b”)端;
(3)闭合开关S,滑动变阻器滑片滑到某一位置时,电压表,待测电压表的示数分别为、,则待测电压表内阻_______(用、和表示)。
考点三 实验器材的选取与实物图的连接重
知●识●解●构
知识点1仪器选择的技巧重
1.仪器选择的技巧
(1)电压表、电流表:不超过量程,且要超过满偏刻度的。有时也可以从测量数据来确定选择的电表。
(2)滑动变阻器:分压电路选阻值小的且不超过其额定电流的滑动变阻器,限流电路选最大阻值为待测电阻2~3倍的滑动变阻器。电流半偏法测电阻,滑动变阻器选阻值大的。
(3)定值电阻:若用于电表改装,则阻值与改装后的量程匹配;若用于保护电路,则应使电流表、电压表读数在满偏刻度的以上。
知识点2实物图的连接重
实物图连接的注意事项
(1)画线连接各元件,一般先从电源正极开始,按照电路原理图依次到开关,再到滑动变阻器,按顺序以单线连接方式将主电路中串联的元件依次串联起来,再将要并联的元件并联到电路中去。
(2)连线时要将导线接在接线柱上,两条导线不能交叉。
(3)要注意电表的量程和正、负接线柱,要使电流从电表的正接线柱流入,从负接线柱流出。
(4)滑动变阻器的接法:限流法,导线分别连接到上、下接线柱上(两个接线柱);分压法,导线分别连接到上边一个接线柱和下边两个接线柱上(一上两下三个接线柱)。
考●向●破●译
考向1 实验器材的选取重
一、实验题
1.(25-26高二上·江苏无锡·阶段检测)在“测定合金丝的电阻率”实验中,
(1)用螺旋测微器测得其直径为___________________mm(如图甲所示);用20分度的游标卡尺测其长度为_________________mm(如图乙所示)
(2)若测出合金丝长度为L,直径为d,电阻为R,则该合金电阻率的表达式ρ=___________。(用上述字母和通用数学符号表示)
(3)按图2所示的电路图测量合金丝的电阻Rx。实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材:
A.待测合金丝Rx(接入电路部分的阻值约5Ω)
B.电源 (电动势4V,内阻不计)
C.电流表(0~3A,内阻约0.01Ω)
D.电流表(0~0.6A,内阻约0.2Ω)
E.灵敏电流计G(满偏电流Ig为200µA,内阻rg为500Ω)
F.滑动变阻器(0~10Ω,允许通过的最大电流lA)
G.滑动变阻器(0~100Ω,允许通过的最大电流0.3A)
H.电阻箱R0(0~99999.9Ω)
为了测量准确、调节方便,实验中电流表应选___________,滑动变阻器应选___________。(均填写仪器前的字母)
(4)按图2所示的电路图测量合金丝的电阻Rx,开关闭合前应将滑动变阻器的滑片P置于___________端(选填“a”或“b”)。
(5)甲同学按照图2电路图正确连接好电路,将电阻箱接入电路的阻值调为R0=14500Ω,改变滑动变阻器接入电路的电阻值,进行多次实验,根据实验数据,画出了灵敏电流计G的示数IG和电流表A的示数IA的关系图线如图3所示。由此可知,合金丝接入电路的电阻测量值Rx=___________Ω(保留两位有效数字)。
2.(25-26高二上·江苏扬州·期中)某实验小组需测量一金属块的电阻率。
(1)首先用欧姆表“×1”挡位测量其阻值大小,表盘如图,则其阻值为___________Ω。
(2)接着按图2电路进行实验,电源电动势为4V,实验室提供了下列电表:
A.电压表(0~15V,内阻约15kΩ)
B.电压表(0~3V,内阻约3kΩ)
C.电流表(0~3A,内阻约0.2Ω)
D.电流表(0~0.6A,内阻约0.5Ω)
电压表选择___________,电流表选择___________。(填器材前字母)
(3)请将图3中的实物连线补充完整。
(4)已知金属块的长为a,宽为b,高为c、用图3所示电路测得金属块的电阻值为R,则其电阻率___________(用R、a、b、c表示)。
(5)小明同学认为实验测得的电阻率偏大,你是否同意他的观点?___________请简要说明理由___________。
3.(25-26高二上·天津静海·阶段检测)在用“电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验中,选用的电压表规格为(0~3V),备有以下电流表:
电流表(0~0.6A)
电流表(0~3A)
根据测量数据作出电源的U-I图线如图乙所示。
(1)其中电流表应选________(选填“”或“”)。
(2)由画出的U-I图像,可知这个电池的电动势________V,内阻________(以上两空均保留三位有效数字)。
(3)内阻的测量值________(选择“偏大”或“偏小”或“相等”)。
4.(25-26高二上·天津南开·阶段检测)某同学想用一支新HB铅笔笔芯(粗细均匀)的电阻来探索石墨的导电性,
(1)先用多用电表直接测量笔芯的电阻,先把选择开关调至欧姆“×10”挡,经过正确的操作后,发现指针偏转角度过大,此时应将选择开关调至欧姆___________(填“×1”或“×100”)挡,更换倍率后重新测量前还应该进行___________。
(2)该同学想更准确地测出这支铅笔笔芯的电阻,他从实验室找到如下器材:
A.电源E:电动势约为3.0V;
B.电流表:量程为,内阻;
C.电流表:量程为,内阻;
D.滑动变阻器:最大阻值为;
E.电阻箱:最大阻值为;
F.开关S、导线若干。
为了尽量准确地测量这支铅笔笔芯电阻R的阻值,根据实验室提供的仪器,他设计图乙所示的电路,图中电流表a应选用___________,电流表b应选用___________。(均填“”或“”)
(3)要将电流表a与电阻箱R0改装为量程为3V的电压表,则电阻箱的阻值应调至___________。
(4)闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,记录电流表的示数和电流表的示数,根据测得的多组数据描绘出图像,如图丙所示,则笔芯电阻的阻值___________(结果保留3位有效数字)。
考向2实物图的连接画图重
一、实验题
1.(25-26高一下·浙江绍兴·期末)小明同学想去测量一只小灯泡的电阻,他去物理实验室借来如下图所示电学仪器:“2节新干电池、滑动变阻器(0∼5 Ω,3 A)、滑动变阻器(0∼1750 Ω,3 A)、一只量程0~0.6 A、0~3 A的电流表、一只量程0~3 V、0~15 V的电压表、一只开关;导线若干。”
(1)为了调节方便,滑动变阻器应选择___________(填“”“或”)
(2)根据图乙,在答题卡上的实物图中用笔画线代替导线补全实物连接;___________
(3)闭合开关前,应把滑动变阻器的触片移到___________端(填“A”或“B”)
(4)根据丙图,当电压为0.8 V时,小灯泡的电阻为___________(结果保留两位有效数字);
(5)考虑图甲中电压表的分流作用,则(4)中所求得小灯泡的电阻较真实电阻___________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
2.(24-25高二上·湖南长沙·阶段检测)在“测定金属的电阻率”的实验中,某同学先用多用电表的倍率为“×1”的欧姆档粗测金属丝的电阻,示数如图所示.金属丝的电阻大约为5.0Ω,先用伏安法测出金属丝的电阻,然后根据电阻定律计算出该金属的电阻率。
(1)从图中读出金属丝的电阻为_________Ω;
(2)下述关于使用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是( )
A.测量前调节指针定位螺丝,使指针停在电流刻度线的“0”处
B.每次换档,都不需要重新欧姆调零
C.测电阻时如果指针偏转过大,应将选择开关S拨至倍率较小的档位,重新调零后再测
D.红黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使电表指针指着电流零刻度
(3)在用伏安法测定金属丝的电阻时,除被测金属丝外,还有以下供选择的实验器材:
A.直流电源:电动势(电源总电压)约4.5V,内阻很小;
B.直流电压表V:量程0~3V,内阻3kΩ;
C.直流电流表A1:量程0~0.6A,内阻0.125Ω;
D.直流电流表A2:量程0~3.0A,内阻0.025Ω;
E.滑动变阻器R1:最大阻值10Ω;
F.滑动变阻器R2:最大阻值50Ω;
G.开关、导线若干。
在可供选择的器材中,应该选用的电流表是________,应该选用的滑动变阻器是________。(均填器材前的选项)
(4)根据所选的器材和实验电路图,用笔画线代替导线将实物图连接完整_____;
(5)采用上述实验电路图,伏安法测出金属丝的电阻测量值比真实值偏__________(填“大”或“小”)。
3.(25-26高二下·河北·期末)某实验小组测量一电阻Rx的阻值。
(1)他们先用多用电表粗测Rx的阻值,多用电表刚刚测量过电流,他们将选择开关旋至欧姆挡“×1”倍率,测量前_________(选填“需要”或“不需要”)进行欧姆调零,当测量时,指针位置如图甲所示,则未知电阻Rx=_________Ω(保留整数);
(2)为完成实验,他们在实验室找到了如下器材:
A.直流电流表mA(量程0~300 mA,内阻约50 Ω);
B.直流电压表V(量程0~3 V,内阻约5 kΩ);
C.直流电源E(输出电压4.5 V,内阻可不计);
D.滑动变阻器RP(阻值范围0~5 Ω,允许最大电流1 A);
E.开关S一个,导线若干条。
①请帮他们设计一个实验电路图,将其画到答题卡对应的方框中(要求能够多测几组数据且电流从0开始,各器件需标注);_________
②用笔画线代替导线,按照所设计的电路图连接答题卡上的实物图。_________
(3)利用连接好的电路,测得多组数据,以电流表示数I(以A为单位)为纵轴,电压表示数U(以V为单位)为横轴,将实验数据描点、连线后得到一条过原点的倾斜直线,该直线的斜率为k,则未知电阻阻值的测量值为_________(用k表示),考虑到电压表和电流表不是理想电表,则未知电阻阻值的测量值与真实值相比会_________(选填“偏大”“偏小”或“无误差”)。
4.(25-26高二下·四川成都·期末)实验小组利用如下器材描绘规格为“2.5V,0.3A”小灯泡的伏安特性曲线。
A.待测小灯泡(,)
B.电源(,内阻不计)
C.电流表(,内阻)
D.电流表(,内阻约)
E.电阻箱()
F.滑动变阻器()
G.开关、导线若干
(1)为完成实验,需将电流表和电阻箱串联,调节电阻箱阻值__________,将其改装为0~3 V的电压表;
(2)如图(a)所示,实验小组已完成部分实物图连线,若实验采用电流表外接,请你补充完整实验电路图;
(3)开关S闭合前,滑动变阻器应滑至__________(选填“a”或“b”)端。闭合开关后,改变滑动变阻器滑片位置,记录多组电流表示数和电流表示数,作出图像如图(b)所示。根据图像可知,小灯泡的电阻随流过小灯泡的电流增大而__________(选填“增大”“减小”或“不变”);
(4)在保证电表安全的情况下,设滑片到a端距离为,图(c)中电流表的示数与的关系可能正确的是__________。
A. B. C.
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑,感知高考考向
一、实验题
1.(2026·甘肃·高考真题)热敏电阻是传感器中常见的感知温度的敏感元件。某实验小组采用如图1所示的电路图测量一热敏电阻在某温度下的阻值。实验器材有:待测热敏电阻(阻值约几千欧姆)、电源(电动势3 V,内阻很小)、毫安表(内阻很小)、滑动变阻器(最大阻值)、定值电阻(阻值)、开关和、温控装置、导线若干。
主要实验步骤及问题如下:
(1)断开开关,连接电路,通过温控装置将热敏电阻的工作温度升至目标温度,并保持稳定。
(2)闭合开关前,应将的滑片置于__________(填“”或“”)端。实验中的作用是__________(填“限流”或“分压”)。
(3)闭合,调节的滑片至某一位置,记录毫安表的示数;保持滑片位置不变,闭合,记录毫安表的示数。该温度下热敏电阻的阻值__________(用、和表示)。
(4)某次测量时,毫安表选择量程,其指针稳定在图2所示位置,则读数为__________。
(5)改变的滑片位置,重复实验步骤(3),记录多组和数据。以为横坐标,为纵坐标描点作直线图。若直线的斜率为1.6,可求得该温度下热敏电阻的阻值为__________(保留2位有效数字)。
2.(2026·浙江·高考真题)某学习小组测量滑动变阻器的金属丝电阻率,所用实验器材如下:
A.多用电表10 mA电流挡(内阻等于)
B.直流电压表0~3 V(内阻未知)
C.待测的滑动变阻器,全电阻阻值未知
D.滑动变阻器,全电阻阻值
E.干电池两节
F.游标卡尺
G.开关、导线若干
(1)测量的全电阻时,完成的部分电路连接如图1所示,还需将P连接到接线柱________(选填“”或“”)。在开关闭合前,应将滑动变阻器的滑片移至________(选填“最左侧”或“最右侧”)
(2)测得多组电压、电流值,并绘制了图像如图2,求得为________(保留三位有效数字)
(3)如图3,用刻度尺测得滑动变阻器绕线部分的长度、数出绕线部分总匝数匝;用游标卡尺测量滑动变阻器陶瓷管的直径,正确操作后,游标卡尺的示数如图4所示,则直径________cm。该滑动变阻器金属丝电阻率表达式________(用、L、n、d表示),代入数据求得电阻率最接近于________
A. B. C. D.
(4)仅将上述电路中的滑动变阻器位置互换,用来测量滑动变阻器的全电阻是否合理?________(选填“合理”或“不合理”),理由是________(写出一个理由即可)
3.(2026·北京·高考真题)
(1)图1为“探究加速度与力的关系”的实验装置示意图。平衡阻力后,认为桶和砂所受的重力等于小车所受的合力,则桶和砂的总质量与小车的质量满足的关系是________。
(2)下列实验操作,正确的是_____________(填选项前的字母)。
A.在“验证机械能守恒定律”实验中,先接通电源,后释放重锤
B.在“探究气体等温变化规律”实验中,快速拉动柱塞改变空气柱体积
C.在“测量玻璃的折射率”实验中,为准确确定入射光线的方向,两枚大头针的距离应适当大些
(3)在“测量金属丝的电阻率”实验中,某同学将实验器材连接成如图2所示的电路。闭合开关后,电流表和电压表均有示数,但移动滑动变阻器的滑片,电流表和电压表的示数几乎不变。拆除导线________可排除故障(填图中导线字母编号)。
排除故障后进行实验。仅考虑由电表内阻引起的实验误差,电阻率的测量值________(选填“偏大”、“偏小”或“没有影响”)。
4.(2026·全国卷·高考真题)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。
5.(2026·广西·高考真题)用如图甲所示的电路测量电源电动势和内阻,定值电阻阻值为,电压表可视为理想电表。操作步骤:1.只闭合时,电压表读数为1.44V;2.再闭合,电压表读数如图乙所示。
(1)电路电源电动势__________;
(2)图乙中电压表读数为__________;
(3)电源内阻__________(结果保留两位有效数字)。
6.(2026·湖北·高考真题)在测量铅笔芯电阻率的实验中,实验器材有:待测圆柱形铅笔芯、电压表、电流表 、电阻箱、干电池、刻度尺、螺旋测微器、开关、滑片及导线等。实验电路图如图(a)所示,、为铅笔芯的两端,滑片在、间左右滑动。
(1)用螺旋测微器测量铅笔芯的直径 ,其示数如图(b)所示,可知__________。
(2)适当选择电阻箱的阻值、移动滑片到某位置、测量、间的长度 ,闭合开关,记录电压表的示数U,电流表的示数 ,则该铅笔芯电阻率的表达式为__________(用、 、 和 表示)。
(3)多次改变滑片P的位置、记录对应的 、、 ,由实验数据绘制出的图如图(c)所示。由此可得该铅笔芯的电阻率________(取3.14,保留两位有效数字)。
(4)干电池使用一段时间后,其内阻增大,对电阻率的测量结果__________(填“有”或“无”)影响。
7.(2026·河南·高考真题)某实验小组探究电容器充放电特性并测量新能源电池的电动势,图1为设计的电路原理图。实验器材有:电池(电动势,内阻不计),定值电阻、(阻值均未知),电容器,电流传感器(内阻可忽略),电压传感器(内阻很大),数据采集分析系统,开关S,导线若干等。完成下列问题:
(1)根据图1所示原理图,完成图2中实物图的连线。
(2)使电流传感器和电压传感器正常工作,闭合S,给电容器充电,直至电压传感器示数稳定。然后断开S,电容器放电。图中A、B、C、D为电流传感器和电压传感器采集的电流-时间()和电压-时间()图像,属于充电过程的是__________(填写图像对应的标号)。
A. B.
C. D.
(3)经数据采集分析系统合成,得到电容器在充放电过程中的图像,如图3所示。设放电过程PQ段的斜率为,由图作直线可得__________(保留3位有效数字),其对应于__________的阻值(填“”或“”)。
(4)对充电过程MN段,设流经、的电流分别为和,则。电容器两端电压可表示为,其中斜率__________(用、表示),截距__________(用、、 表示)。由图3作直线求出和,得________V(保留3位有效数字)。
8.(2026·贵州·高考真题)在绝缘板上均匀涂敷一种导电材料,制作的电阻样品如图(a)所示。所制三个电阻的涂层长度相同、宽度较小且相同、厚度不同(几微米),阻值均约为几十欧。某实验小组通过测量三个电阻阻值,比较其涂层厚度,所用器材有:
待测电阻、和;
电压表V1(量程0~3 V);
电压表V2(量程0~5 V);
电阻箱(阻值);
滑动变阻器 (阻值);
直流电源E(电动势4.5 V);
开关;导线若干。
请完成下列步骤:
(1)实验小组设计了如图(b)所示的电路图。根据图(b)完成图(c)中的实物图连线。
(2)接入,闭合,调节 和,的示数如图(d)所示,此时读数为_____,电压表V1和V2读数分别为和,由此可知_____。断开,改换待测电阻,重复上述步骤。分别测得,。
(3)由三个电阻测量值可知_____(填“”“”或“”)涂层最厚。
(4)实验完成后,该小组通过原理分析,发现此方法测电阻未考虑电压表V1内阻的影响。若已知电压表V1内阻为,电压表V1和V2示数分别为和,电阻箱示数为,则________(用、、和表示)。经分析发现,本实验中考虑电压表V1内阻后,不影响判断三个电阻涂层厚度关系。
9.(2026·广东·高考真题)棉花的回潮率可通过测量一定压力下棉花的电阻得到。某科技小组制作了利用该方法测量棉花回潮率的简易装置,如图1(a)。旋转螺杆压缩弹簧对棉花施加压力。由图1(b)所示电路测量棉花的电阻,所用器材有:电源;微安表;定值电阻;电阻箱;开关和;导线若干。
(1)弹簧劲度系数测量。
①将装有弹簧的绝缘压板放到水平桌面上,如图1(c)。用刻度尺测量并记录弹簧原长。
②在弹簧上端加一个砝码,待砝码__________后读数,记录弹簧长度。
③依次增加砝码,重复步骤②。
④根据实验数据,描绘压力与弹簧压缩量的图线,图线为直线,则图线的__________表示弹簧劲度系数。
(2)棉花的电阻测量。
①称量装有弹簧和刻度尺的绝缘压板质量,记录质量。
②将某棉花样品装进装置中,装上绝缘压板,确保环形电极与棉花接触良好,固定顶盖,正确连接电路。
③闭合和,调节,使指针偏转到某一合适位置。此时的示数如图2,读数为__________Ω,记为。断开和。
④缓慢旋进螺杆压紧棉花,确保压力达到回潮率测量的要求。保持断开,闭合,发现示数变__________,将的阻值__________,使指针偏转到与步骤③相同的位置。记录的示数。断开,利用所测量的物理量,可得棉花的电阻表达式__________。
(3)利用定标曲线确定棉花的回潮率。
10.(2026·河北·高考真题)(1)某同学用弹簧测力计探究作用力和反作用力的关系。将甲、乙两测力计水平连接在一起,测力左侧固定,用手向右缓慢拉测力计乙。拉至某位置时两测力计示数如图所示。
测力计乙的读数是__________N。
②实验中发现两测力计示数总是明显不同、原因可能是__________。(单选)
A.两测力计的量程不同
B.两测力计弹簧的材质不同
C. 使用测力计前未正确调零
(2)图为探究电容器充、放电实验的电路图,实验选用内阻为几千欧姆的电压表和内阻很小且零刻度的电流表,
①实验时将开关S接1端,可观察到电流表指针__________(填字母,“A.迅速偏转到某位置后稳定不动”或“B.迅速偏转到某位置后往回偏转”),同时电压表指针偏转到某位置后稳定不动。
现将S与1端断开,但尚未与2端连接,此时发现电压表的指针逐渐向零刻度偏转。经检查器材完好,线路连接正确,出现此现象的原因可能是____________________。
11.(2026·陕晋青宁卷·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)。
12.(2026·云南·高考真题)某同学购买的蓝牙耳机电池上标有“”字样,为了测量该电池电动势和实际容量,该同学进行了如下实验:
(1)测量电池的电动势,可供选择的器材如下:
待测电池E、电流表(,内阻较小)、电流表(,内阻较小)、电阻箱、开关S和导线若干。
完成下列填空:
①该电池允许的最大放电电流为,电流表应选_____________(填“”或“”);
②请根据上述器材设计实验电路,并在答题卡上指定位置补全电路图;___________
③按照②中正确电路图连接电路,闭合开关S,记录电流表示数I及电阻箱阻值;断开开关S,改变。重复以上步骤,得到和的关系如图(a)所示,由图可得电池电动势_____________V(结果保留2位有效数字)。
(2)该同学设计出测量电池容量的电路,如图(b)甲所示。完成下列填空:
①电路连接完毕,闭合开关S,每隔一段时间记录电压表、电流表的示数U和I,得到U和I随时间t变化的图像分别如图(b)乙、丙所示;
②由图(b)乙、丙可知,随着电池持续放电,输出电压和电流均持续减小。当时,电池输出电压为_____________V,随后电池输出电压和电流开始迅速衰减,电池无法正常工作。电池处于正常工作状态可以放出的总电量称为实际容量,由测量结果可估算出该电池的实际容量为_____________(以上结果均保留2位有效数字)。
13.(2025·贵州·高考真题)某实验小组为测量粗细均匀的铅笔芯单位长度电阻及电压表的内阻,选用的器材有:
待测铅笔芯;
电源(电动势,内阻不计);
毫安表(内阻约,量程);
电压表V(内阻约几百欧,量程);
滑动变阻器(阻值);
刻度尺;开关;导线若干。
请完成下列步骤:
(1)该小组设计了如图(a)所示的电路图。根据图(a)在答题卡上完成图(b)中的实物图连线______。
(2)闭合开关S前,应将滑动变阻器的滑片调到________端(填“A”或“B”)。
(3)移动滑动触头P到铅笔芯上的某位置,测量铅笔芯接入电路部分的长度;闭合S,移动滑动变阻器的滑片使毫安表示数,读出此时电压表的示数,断开。
(4)重复步骤(3),得到多组条件下不同对应的,如下表所示。表中电压的某个数据记录有误,有误的数据是________。
/cm
3.00
4.00
6.00
10.00
14.00
U/V
0.13
0.18
0.26
0.4
0.57
(5)实验小组更正表中的数据后,计算出和的值,并以为横坐标、为纵坐标对其进行线性拟合,得到直线的斜率,纵轴截距。计算出该铅笔芯单位长度的电阻为________,电压表的内阻为________。(结果均保留至整数)
14.(2025·福建·高考真题)某实验小组基于“等效替代法”设计了如图(a)所示的电路用于电阻测量。使用的器材有:电源E(电动势3V),电流表A(量程30mA),定值电阻(阻值均为),定值电阻(阻值),滑动变阻器(最大阻值,额定电流1.5 A),带标尺的滑动变阻器(最大阻值,额定电流1.5A),选择开关,单刀开关,待测电阻(阻值小于),导线若干。
(1)按照图(a),将图(b)中的实物连线补充完整________;
(2)将鳄鱼夹a、b短接,滑动变阻器的滑片移至最右端刻度处,打在位置1。接通,调节滑动变阻器,电流表指针指在图(c)所示的位置,记录电流表示数________mA,此示数作为本次实验的电流定标值;
(3)断开、,用鳄鱼夹a、b夹住两端。接通,将依次打在位置1、2,发现电流表示数均小于定标值I;打到位置3时,电流表示数大于定标值I,由此确定的阻值范围为________.(填“0~100”“100~200”“200~300”或“300~400”);
(4)将重新打在位置________(填“1”“2”或“3”),向左调节滑动变阻器的滑片,直到电流表指针重新回到定标值位置,此时的滑片处于刻度处。基于“等效替代法”原理,可得的阻值为________;
(5)以下因素可能影响测量结果的有________。(多选,填正确答案标号)
A.电源存在内阻 B.电流表存在内阻
C.滑动变阻器读数有偏差 D.步骤(4)电流表指针未重新回到定标值位置
15.(2025·天津·高考真题)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___________。
16.(2025·浙江·高考真题)在测量一节干电池的电动势和内阻的实验中,
(1)为了减小测量误差,如图所示的电路中应该选择的是___________(选填“甲”或“乙”);
(2)通过调节滑动变阻器,测得多组U、I数据,记录于下表。试在答题纸上的方格纸中建立合适的标度,描点并作出图像___________,由此求得电动势___________V,内阻___________。(结果均保留到小数点后两位)
次数
1
2
3
4
5
U/V
1.35
1.30
1.25
1.20
1.15
I/A
0.14
0.22
0.30
0.37
0.45
17.(2025·全国卷·高考真题)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)。
18.(2025·重庆·高考真题)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1所示,A、B为导线上两个接线端。小组设计了如图2所的电路(部分连线未完成)进行探究,图中数字毫安表内阻约为,数字毫伏表内阻约为。
(1)将图1中的A、B端分别与图2中的、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,则未完成的连接中,Q端应和_______(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_______(填“d”或“e”)端。
(2)闭合开关、,实验测得组合体电阻为,当电磁铁线圈中的电流小于时,电磁铁无法继续吸合衔铁,衔铁被释放。断开开关、,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随时间t的变化关系如图3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)。
19.(2025·甘肃·高考真题)某兴趣小组设计测量电阻阻值的实验方案。可用器材有:电池(电动势)两节,电压表(量程,内阻约),电流表(量程,内阻约),滑动变阻器(最大阻值),待测电阻,开关,单刀双掷开关,导线若干。
(1)首先设计如上图所示的电路。
①要求用选择电流表内、外接电路,请在图1中补充连线将的c、d端接入电路____;
②闭合前,滑动变阻器的滑片P应置于___端(填“a”或“b”);
③闭合后,将分别接c和d端,观察到这两种情况下电压表的示数有变化、电流表的示数基本不变,因此测量电阻时应该接______端(填“c”或“d”)。
(2)为了消除上述实验中电表引入的误差、该小组又设计了如图所示的电路。
①请在上图中补充连线将电压表接入电路______;
②闭合,将分别接c和d端时,电压表、电流表的读数分别为、和、。则待测电阻阻值_______(用、、和表示)。
20.(2025·陕晋青宁卷·高考真题)常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表(表头)改装而成的,与电源及相关元器件组装后可构成多功能、多量程的多用电表。
(1)某同学使用多用电表正确测量了一个的电阻后,需要继续测量一个阻值大约是的电阻。在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前,请选出以下必要的操作步骤并排序:
①把选择开关旋转到“”位置。 ②把选择开关旋转到“”位置。
③将红表笔和黑表笔接触。 ④调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点。
下列选项中正确的是_________。(单选,填正确答案标号)
A.①③④ B.②③④ C.②④③ D.①④③
(2)若将一个内阻为、满偏电流为的表头改装为量程的电压表,需要_________(填“串联”或“并联”)一个_________的电阻。
(3)如图,某同学为探究由一个直流电源E、一个电容器C、一个电阻及一个电阻()组成的串联电路中各元器件的位置,利用改装好的电压表分别测量各接线柱之间的电压,测得数据如表:
接线柱
1和2
2和3
3和4
1和4
2和4
1和3
U/V
0
1.53
0
0.56
1.05
0.66
根据以上数据可判断,直流电源E处于_________之间,电容器C处于_________之间,电阻处于_________之间。(填“1和2”“2和3”“3和4”或“1和4”)
21.(2025·四川·高考真题)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)
螺旋测微器
学生电源E(电动势,内阻未知)
米尺(量程)
滑动变阻器(最大阻值)
电阻箱(阻值范围)
电流表(量程,内阻较小)
开关、
导线若干
(1)将待测合金丝样品绷直固定于米尺上,将金属夹分别夹在样品和位置,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、和,则该样品横截面直径的平均值为________。
(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________端(选填“左”或“右”)。
(3)断开、闭合,调节滑动变阻器使电流表指针恰好指到刻度处。断开、闭合,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处,此时电阻箱面板如图2所示,则该合金丝的电阻率为_________(取,结果保留2位有效数字)。
(4)为减小实验误差,可采用的做法有________(有多个正确选项)。
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
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第32讲 电学实验基础
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
04
真题溯源·考向感知
溯源真题逻辑,感知高考考向
考点一 基本仪器的使用和读数重
知识点1螺旋测微器的原理和读数重
知识点2游标卡尺的原理和读数重
知识点3常用电表的读数重
考向1螺旋测微器、游标卡尺、常用电表的读数问题重
考点二 测量电路的接法重
知识点1电流表的内接法、外接法重
知识点2滑动变阻器的限流式、分压式接法重
考向1 电流表的内接法、外接法的选择及误差分析 重
考向2 滑动变阻器两种接法的选择重
考点三 实验器材的选取与实物图的连接重
知识点1仪器选择的技巧重
知识点2实物图的连接重
考向1 实验器材的选取
考向2实物图的连接画图
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
基本仪器的使用和读数
湖南卷T12
浙江卷T15
全国卷理综物理T10
广西卷T11
重庆卷T11甘肃卷T11
湖南卷T11河北卷T3
广州卷T11湖北T12
山东卷T14
福建卷T11和T12
广州卷T11和T12
测量电路的接法
实验器材的选取与实物图的连接
浙江卷T15
全国卷理综物理T10
贵州卷T12
福建卷T13
天津卷T10
浙江卷T17(6月)
甘肃卷T12
江西卷T12山东卷T14
考情分析
题型与考向:基本仪器的使用和读数是重点考点(特别是山东)。电学实验是各省考察频率最多的实验,以仪器的读数和电路的基本知识为主。几乎必考。
情境与立意:
从命题思路上看,试题情景:从基础的电学实验进行创新,学习时将课本实验掌握好。
复习目标
目标一:熟练掌握基本仪器的使用和读数。
目标二:测量电路的接法及误差分析
目标三.:实物图的连接和实验器材的选取。
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 基本仪器的使用和读数重
知●识●解●构
知识点1螺旋测微器的原理和读数重
螺旋测微器的原理和读数
(1)原理:测微螺杆与固定刻度之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm,即旋钮每旋转一周,测微螺杆前进或后退0.5 mm,而可动刻度上的刻度为50等份,每转动一小格,测微螺杆前进或后退0.01 mm,即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时估读到毫米的千分位上,因此,螺旋测微器又叫千分尺。
(2)读数:测量值(mm)=固定刻度读数(注意半毫米刻线是否露出)+可动刻度读数(估读一位)。
知识点2游标卡尺的原理和读数重
游标卡尺的原理和读数
(1)原理:利用主尺的分度值与游标尺的分度值的差值制成。不管游标尺上有多少个小等分刻度,它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度的长度少1 mm。
(2)读数:若用x表示由主尺上读出的整毫米数,K表示从游标尺上读出的与主尺上某一刻线对齐的游标尺上的格数,则记录结果表达为x+K×精确度。
知识点3常用电表的读数重
常用电表的读数
对于电压表和电流表的读数问题,首先要弄清电表量程,然后根据表盘总的刻度数确定精确度,按照指针的实际位置进行读数即可。
(1)0~3 V的电压表和0~3 A的电流表读数方法相同,此量程下的精确度是0.1 V或0.1 A,看清楚指针的实际位置,读到小数点后面两位。
(2)对于0~15 V量程的电压表,精确度是0.5 V,在读数时只要求读到小数点后面一位,即读到0.1 V。
(3)对于0~0.6 A量程的电流表,精确度是0.02 A,在读数时只要求读到小数点后面两位,这时要求“半格估读”,即读到分度值的一半0.01 A。
考●向●破●译
考向1 螺旋测微器、游标卡尺、常用电表的读数问题重
1.(25-26高二上·山东菏泽·阶段检测)在“测定金属丝的电阻率”实验中,某金属丝的阻值Rx约为5Ω,为精确测量其阻值,可供选择的器材如下:
A.电源:电动势12V、内阻很小
B.电流表A1(量程0~0.6A,内阻r1约为1Ω)
C.电流表A2(量程0~3A,内阻r2约为0.3Ω)
D.电压表V(量程0~3V,内阻约为4kΩ)
E.滑动变阻器R01(0~10Ω,额定电流2.0A)
F.滑动变阻器R02(0~500Ω,额定电流0.5A)
G.开关和若干根导线
(1)用千分尺测得金属丝直径d如图所示,则d=___________mm。
(2)为了测量尽可能多的测量几组数据,保证安全性与准确性,应选的电流表为___________(填“B”或“C”),滑动变阻器为___________(填“E”或“F”)。
(3)若实验中金属丝的长为L,直径为d,本实验若测得电压表的读数为U,电流表的读数为I,则金属丝电阻率ρ=___________(用题中所给字母表示),考虑到该实验的系统误差,测得的金属丝电阻率与真实值相比___________(填“偏大”、“偏小”或“相等”)。
【答案】(1)0.900
(2) B E
(3) 偏小
【详解】(1)螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和,所以金属丝直径为
(2)[1]电压表量程为3V,则通过被测电阻的电流最大为
故应选用量程较小的电流表B;
[2]为了尽可能多的测量几组数据,滑动变阻器采用分压式连接法,所以滑动变阻器选用阻值较小的E。
(3)[1]根据欧姆定律可得
根据电阻定律可得,
联立解得
[2]由于
所以电路中电流表采用的是外接法,因为电压表的分流作用,使得电流表的测量值偏大,故电阻率测量值偏小。
2.(25-26高二上·天津滨海新区·阶段检测)有一圆柱形未知材料,为测定其电阻率,某同学先用20分度的游标卡尺测出其长度为,又用螺旋测微器测得直径为,为选择合适的电路测量其电阻,该同学先用多用电表粗测其电阻。
(1)该同学用20分度游标卡尺测得其长度如图1所示,则__________mm,用螺旋测微器测得直径如图2所示,则__________mm,用多用电表粗测该材料的阻值:当用“”挡时发现指针偏转角度过大,他应该换用__________挡(填“”或“”),换挡并进行正确操作后,指针静止时如图3所示,则其阻值约为__________。
(2)为更精确地测量电阻,该同学从实验室中找到如下实验器材:
A、电压表V(量程,内阻约为)
B、电流表A(量程,内阻约为)
C、滑动变阻器R(,)
D、电源(,内阻约为)
E、开关一只,导线若干
根据数据作出图像,图线的斜率为,则该材料的电阻率表达式__________(用符号、、、表示)
【答案】(1) // 22
(2)
【详解】(1)[1]20分度游标卡尺的精确度为,圆柱形材料长度为
[2]螺旋测微器的精确度为,螺旋测微器测得圆柱形材料直径
考虑估读造成的偶然误差,直径读数可取、或。
[3]当用“”挡时发现指针偏转角度过大,说明待测电阻阻值较小,应换用小倍率挡位,所以他应该换用“”挡位。
[4]根据图3可知其阻值约为
(2)由
整理得
图的斜率为,则有
该材料的电阻率表达式
3.(25-26高二上·陕西渭南·阶段检测)实验室有一小段粗细均匀的金属丝,某实验小组对其电阻率进行测量。设计测量流程如下:
①用游标卡尺测量连入电路的金属丝的平均长度为L、用螺旋测微器测量金属丝的平均直径为d;
②选取合适的实验器材,用伏安法测得多组金属丝的电压U和对应电流I,并画出其U-I图像;
③根据测得的数据计算该金属丝的电阻率。
(1)某次螺旋测微器的测量结果如图甲所示,其读数是______mm;某次游标卡尺的测量结果如乙图所示,其读数是______cm;
(2)请依据该小组的测量流程,在方框中设计合适的电路原理图,并将丙图中的实物连接补充完整;
(3)接通开关,改变滑动变阻器滑片的位置,并记录对应的电流表的示数I和电压表的示数U。实验中电流表选择0~0.6A的量程,电压表选择0~3V的量程。某次电流表和电压表的示数如图丁所示,电流表示数为______A,电压表示数为______V。
(4)若画出的U-I图像为一条过原点的倾斜直线,斜率为k,则金属丝的电阻率ρ=______。(用题中字母L、d、k表示)
【答案】(1) 2.595 4.62
(2)见解析
(3) 0.50 2.60
(4)
【详解】(1)[1]螺旋测微器的读数为
[2]游标卡尺的读数为
(2)设计电路原理图如图所示
根据电路图可得实物连接图如图所示
(3)[1]电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,读数为0.50A;
[2]电压表量程为0~3V,分度值为0.1V,读数为2.60V。
(4)根据利用
解得
4.(25-26高二上·江西·阶段检测)某实验小组做“测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率”实验。
先用如图甲所示的游标卡尺测得圆柱体长度为__________,再用如图乙所示的螺旋测微器测得圆柱体直径为________________。
【答案】 54.5 5.444/5.445/5.446
【详解】[1]游标卡尺测得圆柱体长度为54mm+0.1mm×5=54.5mm
[2]螺旋测微器测得圆柱体直径为5mm+0.01mm×44.5=5.445mm
5.(25-26高二上·湖南岳阳·阶段检测)某实验小组要测量某一未知金属丝的电阻率。
(1)某次用游标卡尺测量金属丝直径,示数如图所示,则金属丝的半径为________cm;
(2)该小组选用伏安法测量金属丝的电阻率,在测量之前,如图用欧姆表“×10”倍率大致测量电阻阻值,则金属丝阻值________Ω,实验室现有器材:电源(3V,内阻不计)、电流表(量程为0~0.03A,内阻为1Ω)、电压表(量程为0~3V,内阻约为10kΩ),滑动变阻器(0~10Ω),要求电压可以从0开始调节,则下列电路图最合适的为________;
(3)选用合适的电路图后,求出金属电阻和电阻率。已知金属丝接入电路的长度为,半径为,电流表阻值为。电流表示数为时,电压表示数为,由此可计算得出金属丝的电阻的表达式为________(用题中所给的字母表示)。
【答案】(1)0.18
(2) 120 D
(3)
【详解】(1)游标卡尺的分度值为,主尺读数为,游标第6条刻线与主尺刻线重合,因此金属丝直径
金属丝半径
(2)[1]欧姆表指针在Ω刻度的12处,倍率为“×10”,故金属丝阻值
[2]A.滑动变阻器接成限流式,金属丝两端电压不能从0开始调节,故A错误;
B.滑动变阻器同样接成限流式,不能满足电压从0开始调节的要求,故B错误;
C.虽采用分压接法,但电压表并联金属丝,电流表测得的是金属丝和电压表的总电流,且电压表内阻只约为,不能准确修正分流影响,故C错误;
D.采用分压接法,且电压表测量电流表和金属丝的总电压,结合已知电流表内阻可修正其影响,故D正确。
故选D。
(3)由D图可知,电流表与金属丝串联,电压表跨接电流表和金属丝,故电流表示数就是通过金属丝的电流。由欧姆定律,电压表示数满足
解得金属丝电阻
由电阻定律
因此电阻率为
6.(25-26高二上·安徽合肥·阶段检测)如图,读出下列游标卡尺和螺旋测微器的读数。
(1)游标卡尺读数为______________mm。
(2)螺旋测微器读数为______________mm。
(3)电压表和电流表的示数分别如图a和图b所示,由图可知,电压表(量程3V)读数为_________V,电流表(量程0.6A)读数为__________A。
【答案】(1)100.4
(2)0.900
(3) 2.20 0.48
【详解】(1)游标卡尺读数为
(2)螺旋测微器读数为
(3)[1]电压表的量程为3V,最小刻度值为0.1V,需要估读一位,故读数为2.20V
[2]电流表的量程为0.6A,最小刻度值为0.02A,不需要估读,故读数为0.48A
考点二 测量电路的接法重
知●识●解●构
知识点1电流表的内接法、外接法重
项目
内接法
外接法
电路图
误差原因
电流表分压
U测=Ux+UA
电压表分流
I测=Ix+IV
电阻测量值
R测==Rx+RA>Rx
测量值大于真实值
R测==<Rx
测量值小于真实值
适用条件
RA≪Rx
RV≫Rx
适用于测量
大电阻
小电阻
(2)两种电路的选择
①阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若Rx较小,宜采用电流表外接法;若Rx较大,宜采用电流表内接法。简单概括为“大内偏大,小外偏小”。
②临界值计算法:Rx< 时,用电流表外接法;Rx>时,用电流表内接法。
③实验试触法:按图所示接好电路,让连接电压表的导线P先后与a、b处接触一下,如果电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大,说明电流表分压更明显,则可采用电流表外接法;如果电流表的示数有较大的变化,而电压表的示数变化不大,说明电压表分流更明显,则可采用电流表内接法。
知识点2滑动变阻器的限流式、分压式接法重
滑动变阻器两种接法的比较
项目
限流式接法
分压式接法
对比说明
电路图
串、并联关系不同
负载R上电压调节范围(不计电源内阻)
≤U≤E
0≤U≤E
分压电路调节范围大
闭合S前滑片位置
b端
a端
都是为了保护电路元件
2.滑动变阻器两种接法的选择
滑动变阻器的最大阻值和用电器的阻值接近且不要求电压从零开始变化,通常情况下,由于限流式结构简单、耗能少,优先使用限流式。
滑动变阻器必须采用分压式接法的几种情况:
(1)要求电压(电流)表能从零开始读数,要求电压(电流)测量范围尽可能大。
(2)待测电阻Rx≫R0(滑动变阻器的最大阻值),限流式接法滑动变阻器几乎不起作用。
(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。
考●向●破●译
考向1 电流表的内接法、外接法的选择及误差分析重
一、单选题
1.(25-26高二上·湖南岳阳·阶段检测)图甲、乙都是测量灯泡电阻的电路图,下列说法正确的是( )
A.图乙中误差由电流表分压引起,若已知电流表内阻,此法将没有系统误差
B.图甲中R测>R真,图乙中R测<R真
C.图甲中误差由电压表分流引起,此法适合测较大电阻
D.在测灯泡电阻R时,图甲的接法叫电流表内接法,图乙的接法叫电流表外接法
【答案】A
【详解】A.图乙中,
误差由电流表分压引起,若已知电流表内阻,此时
故此法将没有系统误差,A正确;
B.图甲中,
图乙中,
故B错误;
C.图甲中,
误差由电压表分流引起,此法适合测较小电阻,C错误;
D.在测灯泡电阻时,图甲的接法叫电流表外接法,图乙的接法叫电流表内接法,D错误;
故选A。
二、多选题
2.(25-26高二上·山西长治·期末)甲、乙两图分别为测灯泡电阻R的电路图,下列说法正确的是( )
A.甲图的接法叫电流表外接法,乙图的接法叫电流表内接法
B.甲中,乙中
C.甲中误差由电压表分流引起,为了减小误差,应使,故此法测较小电阻好
D.乙中误差由电流表分压引起,为了减小误差,应使,故此法测较大电阻好
【答案】ACD
【详解】A.甲图的接法叫电流表外接法,乙图的接法叫电流表内接法,故A正确;
B.甲图中,电压表测量值准确,又由于电压表的分流作用,电流表测量值偏大,根据可知,电阻测量值偏小,即;乙图中,电流表测量值准确,又由于电流表的分压作用,电压表测量值偏大,根据可知,电阻测量值偏大,即,故B错误;
C.甲图中,误差来源于电压表的分流作用,为了减小误差,应使,故此法测较小电阻好,故C正确;
D.乙图中,误差来源于电流表的分压作用,为了减小误差,应减小电流表的分压,故应使,适合测量大电阻,故D正确。
故选ACD。
三、填空题
3.(24-25高二下·湖南·学业考试模拟)在伏安法测电阻时,电流表、电压表的接法会对测量结果造成影响,则图中测量值______(选填“偏大”或“偏小”),原因是______(选填“电流表分压”或“电压表分流”)。
【答案】 偏大 电流表分压
【详解】该电路为电流表内接法,电压表测量的是电阻 R 与电流表的总电压,电流表测量的是通过电阻 R 的真实电流,根据,因此得到的测量值大于电阻真实值。
误差来源:电流表分压。
四、实验题
4.(25-26高二上·重庆·期中)重庆实验外国语学校高2027届1号实验小组测量某干电池的电动势和内阻。
(1)为了减少测量误差,应该选择________(选填“A”或“B”)电路。
(2)如果实验中所用电表均视为理想电表,根据图2得到该电池的电动势________V,内阻________Ω(内阻结果保留两位有效数字)
(3)实验后进行反思,发现上述实验方案存在系统误差。某同学利用图像分析由电表内电阻引起的实验误差。实线是根据实验数据描点作图得到的U-I图像:虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U-I图像(没有电表内电阻影响的理想情况)。对应本实验电路分析的U-I图像是:________
A. B.
C. D.
【答案】(1)B
(2) 1.44 0.65
(3)A
【详解】(1)电源内阻本身很小,电流表内阻和数量级接近,故电流表内阻不能忽略,如果选用电流表相对于电源内接法,误差会很大;而电压表内阻极大,分流微弱,分流带来的误差远小于电流表分压带来的误差,故选用电流表相对于电源外接法,即为了减少测量误差,应该选择B电路。
(2)由图可知,电源的电动势为图线的纵轴截距,则有
内阻为图线斜率的绝对值,故
(3)在电流表外接法电路中,电压表直接并联在电源两端,其内阻并非无穷大,会导致部分电流通过电压表形成分流。这使得电流表读数小于实际干路电流,根据闭合电路欧姆定律
在图像中会造成斜率绝对值(电源内阻)和截距(电源电动势)均偏小。结合选项内容分析可知。
故选A。
5.(25-26高二上·北京东城·阶段检测)在“金属丝电阻率的测量”的实验中:
(1)如图所示,用20分度游标卡尺测得金属丝的长度________mm。
(2)用伏安法测量金属丝的电阻(阻值约为),实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材:
电流表(量程0~0.6A,内阻约);
电流表(量程0~3A,内阻约);
电压表(量程0~3V,内阻约);
电压表(量程0~15V,内阻约);
滑动变阻器();
电源(电动势为3.0V内阻不计)。
为了调节方便,测量准确,实验中电流表应选________,电压表应选________。
(3)根据所选用的实验器材,应选用以下哪个电路图进行实验?________。
(4)若通过测量可知,金属丝接入电路的长度为,直径为,通过金属丝的电流为,金属丝两端的电压为,由此可计算得出金属丝的电阻率________。(用题目所给字母表示)
(5)本实验在测量电阻时,由电压表或电流表的内阻引起的误差属于系统误差。将电压表或电流表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表内阻所引起的系统误差。本实验电阻丝阻值的测量值为。若已知电压表的内阻为,电流表的内阻为,那么消除该系统误差后,电阻丝阻值的真实阻值应该为________(的表达式可以选用、、表示)。
【答案】(1)12.30
(2) A1 V1
(3)甲图
(4)
(5)
【详解】(1)游标卡尺的精确度为0.05mm,金属丝的长度为
(2)[1][2]电源E电动势为3.0V,故电压表应选V1,流过待测电阻的最大电流约为
故电流表应选A1。
(3)金属丝的电阻阻值约为,满足
故电流表应采取外接法,故选甲图。
(4)根据欧姆定律有
根据电阻定律有
联立解得
(5)金属丝的测量值为
考虑到电压表分流造成的影响,金属丝的真实值为
联立可得
考向2 滑动变阻器两种接法的选择重
一、单选题
1.(25-26高一上·湖南常德·期中)某同学按照如图所示的电路来探究电流与电阻的关系。电源电压恒为6V,滑动变阻器的规格为“,0.5A”,该同学用阻值为的定值电阻分别进行了5次实验,并记录实验数据。以下说法正确的是( )
A.实验中滑动变阻器的作用是使定值电阻两端电压各不相同
B.多次实验是为了减小误差
C.由记录的实验数据可知,通过和电阻的电流之比为
D.实验中定值电阻两端的电压只能控制在之间
【答案】D
【详解】A.探究电流与电阻的关系,必须保证电阻两端的电压不变,因此,实验中滑动变阻器的作用是使定值电阻两端电压相同,故A错误;
B.本实验多次实验的目的是避免实验的偶然性,使实验结论更具有普遍性,故B错误;
C.根据上述分析可知,定值电阻两端的电压不变,结合欧姆定律可知,通过和电阻的电流之比为,故C错误;
D.根据欧姆定律可知,电路中的电流
电压表的示数为
为了保证定值电阻两端的电压不变,当定值电阻增大时,滑动变阻器接入电路中的阻值也要随之增大,因此当滑动变阻器接入电路中的阻值最大时,定值电阻的阻值也是最大,对应电路中的电流最小,则有
则定值电阻两端的电压
由题可知,电路中的最大电流
同理可知,电路中对应的定值电阻应为最小,则定值电阻两端的电压
即实验中定值电阻两端的电压只能控制在之间,故D正确。
故选D。
2.(24-25高二上·山东潍坊·期中)某同学改装电压表的电路图如图所示,虚线框内为电压表的改装电路,为可调电阻,为定值电阻。已知表头G的满偏电流为,内阻为,接入电路的阻值为,改装后电压表的量程为。则( )
A.闭合开关S前,滑动变阻器的触头P应靠近B端
B.表头满偏时,流过的电流为
C.的阻值为
D.若改装后的电压表示数比准确值偏小,可增大的阻值校准
【答案】D
【详解】A.滑动变阻器是分压式接法,闭合开关前待测支路电压要从开始,滑片应靠近端,A错误;
B.表头和并联,电压相同
其中为表头满偏电流,为表头内阻,为满偏时电流,解得,B错误;
C.从B选项中不难算出两端电压
则通过的电压
所以,C错误;
D.增大,则其所在支路电阻增大,分流减小,表头电流增大,示数增大,可以校准,D正确。
故选D。
二、多选题
3.(25-26高二上·全国·课后作业)有下列器材,要用伏安法较准确测定一个约几十欧的电阻(假设电阻不随温度变化而变化),备用器材有:
A、电流表(0~0.6A,内阻约2Ω);
B、电压表(0~15V,内阻约15kΩ);
C、滑线变阻器(0~200Ω);
D、蓄电池(12V);
E、电键和导线。
为减少测量误差,应采用的电路是图中的( )
A. B.
C. D.
【答案】BD
【详解】约几十欧,相对电流表内阻,电压表内阻,属小电阻,应采用电流表外接。
滑线变阻器的最大阻值,相当于的几倍,能确保限流供电不烧表且电流表,电压表读数能有较大的变化范围,选用限流供电、分压供电均可。
故选BD。
三、实验题
4.(24-25高一下·浙江宁波·期末)某同学准备测一节蓄电池的电动势和内阻,蓄电池的电动势E约为,内阻r比较小,他的实验器材有:蓄电池、电压表(0∼3V,内阻约3kΩ)、电流表(量程0∼0.6A,内阻约1Ω)、定值电阻R0(阻值为0.3Ω)、滑动变阻器(0∼20Ω)、开关、导线若干。
(1)图甲是器材实物图,请补充完成其他连线;
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片要滑到____________(填“最左端”或“最右端”);
(3)某同学根据实验数据作出U-I图像,如图乙所示。根据图线求得电动势E=____________V,内阻r=____________Ω。(结果均保留2位小数)
【答案】(1)
(2)最左端
(3) 1.48 0.50
【详解】(1)实物连线如图所示。
(2)为了保护电路,闭合开关前要将滑动变阻器的电阻调到最大值,故要将滑动变阻器的滑片滑到最左端。
(3)[1][2]根据闭合电路欧姆定律和电路图可知
整理得
图像的纵截距表示电源电动势,图线斜率绝对值表示定值电阻和电源内阻之和,结合图乙得,
即
解得
5.(23-24高二上·福建厦门·期中)某同学要测量一节干电池的电动势和内阻。他根据老师提供的以下器材,画出了如图甲所示的原理图。
①电压表V(量程3V,内阻约为10kΩ)
②电流表G(量程3mA,内阻)
③电流表A(量程3A,内阻约为0.5Ω)
④滑动变阻器(020Ω,2A)
⑤滑动变阻器(0500Ω,1A)
⑥定值电阻
⑦开关S和导线若干
(1)该同学发现电流表A的量程太大,于是他将电流表G与定值电阻并联,实际上是进行了电表的改装,则他改装后的电流表对应的量程是________A。(保留两位有效数字)
(2)为了能准确地进行测量,同时为了操作方便,实验中应选用的滑动变阻器是________。(填写器材编号)
(3)用图甲所示电路做实验,对应这些数据在坐标纸上描点、拟合,做出的图像如图乙所示。则电源的电动势1.5V,电源的内阻________Ω。(保留两位有效数字)
【答案】(1)0.60
(2)④
(3)1.0
【详解】(1)电流表满偏时,两端电压为
定值电阻与并联,电压相等,流过的电流
改装后电流表的量程为总电流
(2)本实验采用限流接法,干电池内阻较小,为方便调节操作,选择阻值较小的滑动变阻器④。
(3)设图乙中是电流表的读数,干路总电流为
根据闭合电路欧姆定律
整理得
由图乙得,
图像斜率的绝对值
代入得
6.(25-26高三上·广东广州·阶段检测)某学习小组测量一电压表的内阻。可选实验器材有:
直流电源:电动势(约),内阻(较小);
待测电压表:量程(内阻约几);
滑动变阻器:有三个滑动变阻器可选,最大阻值分别为(甲)、(乙)、(丙);
电阻箱:规格;
开关、导线若干。
(1)该学习小组的实验电路如图所示。为减小测量误差,本实验中的滑动变阻器应选择__________(填“甲”“乙”或“丙”)。
(2)正确选择滑动变阻器并安装实验电路后,将下面的主要实验步骤补充完整;
①实验前,应将电阻箱的阻值调至零,将滑动变阻器的滑片调至__________端(填“”或“”);
②闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为;
③保持滑动变阻器的滑片不动,调节电阻箱,使电压表示数为;
④记下此时电阻箱接入电路的阻值为;
⑤待测电压表的内阻__________。
【答案】(1)甲
(2) 5816
【详解】(1)分压接法的滑动变阻器应选择最大阻值较小的滑动变阻器甲;
(2)[1]从保护电路的角度考虑,开关闭合前应使分出去的电压最小,即滑片滑到端;
[2]根据实验步骤,电阻箱时,电压表的示数为,保持滑片不动,可认为分出的电压不变,再调节,而此时电压表的示数,则两端电压为,所以
7.(24-25高二上·云南保山·阶段检测)某同学设计实验测定金属的电阻率,要求电压从零开始调节。用米尺测量金属丝的长度为L,用螺旋测微器测量金属丝的直径时如图甲所示。
金属丝的电阻大约为,在用伏安法对金属丝进行进一步测定时,有如下实验器材供选择:
直流电源:电源电压3V,内阻可不计; 电流表:量程,内阻;
电流表:量程,内阻; 电压表:量程,内阻约为;
滑动变阻器:最大阻值; 滑动变阻器:最大阻值;
开关、导线等。
(1)从图甲中读出金属丝的直径__________;
(2)在所给的器材中,应选的电流表是__________,应选的滑动变阻器是__________;填写仪器后面的字母代号
(3)根据题目要求,将下面实验电路图补充完整_____;
(4)实验中测得电压表的示数为,电流表的示数为,则金属丝的电阻率________(用本题所给的物理量符号表示)。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
【详解】(1)螺旋测微器的精确度为,故金属丝的直径为
(2)[1] 电源电压为,待测电阻大约为,故通过电流表的最大电流约为,实验中可通过滑动变阻器控制电流在量程范围内,故电流表应选。
[2] 要求电压从零开始调节,为了便于调节,滑动变阻器应选择阻值较小的。
(3)由于电流表内阻已知,应选择电流表内接法,测量电路如图所示:
(4)由电阻定律可得
待测电阻
整理得金属丝的电阻率为
8.(2025·湖南湘西·模拟预测)学生实验小组要测量量程为3V的电压表V的内阻。可选用的器材有:
多用电表
电源E(电动势5V)
电压表(量程5V,内阻约)
定值电阻(阻值为800Ω)
滑动变阻器(最大阻值50Ω)
滑动变阻器(最大阻值5kΩ)
开关S,导线若干。
完成下列填空:
(1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻,首先应________(按正确操作顺序排列);
A.将红、黑表笔短接
B.调节欧姆调零旋钮,使指针指向零欧姆
C.将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置
再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的________(填“正极、负极”或“负极、正极”)相连,欧姆表的指针位置如图甲中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差,应将选择开关旋转到欧姆挡________(填“”“”或“”)位置,重新调节后,测量得到指针位置如图甲中实线Ⅱ所示,则粗测得到的该电压表内阻为________kΩ(结果保留1位小数);
(2)为了提高测量精度,他们设计了如图乙所示的电路,其中滑动变阻器应选________(填“”或“”),闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应置于________(填“a”或“b”)端;
(3)闭合开关S,滑动变阻器滑片滑到某一位置时,电压表,待测电压表的示数分别为、,则待测电压表内阻_______(用、和表示)。
【答案】(1) CAB 负极、正极 1.6
(2) a
(3)
【详解】(1)[1]利用多用电表粗测待测电压表的内阻,首先应选择欧姆挡,将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置;
接着将红、黑表笔短接,进行欧姆调零;
最后调节欧姆调零旋钮,使指针指向零欧姆。
故首先操作顺序为CAB。
[2]多用电表使用时电流“红进黑出”的规则可知,测量电阻时电源在多用电表表内,故将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的“负极、正极”相连。
[3]读数时欧姆表的指针位置如图甲中虚线Ⅰ所示,偏转角度较小即倍率选择过小,为了减少测量误差,应将选择开关旋转到欧姆挡倍率较大处,而根据表中数据可知选择“”倍率又过大,故应选择欧姆挡“”的位置;
[4]测量得到指针位置如图甲中实线Ⅱ所示,则组测得到的该电压表内阻为。
(2)[1]图乙所示的电路,滑动变阻器采用的是分压式连接,为了方便调节,应选最大阻值较小的滑动变阻器即;
[2]为保护电路,且满足“测量电路部分电压从零开始”的条件,闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应置于a端;
(3)通过待测电压表的电流大小与定值电阻电流相同,电流大小为
根据欧姆定律得待测电压表的阻值为。
考点三 实验器材的选取与实物图的连接重
知●识●解●构
知识点1仪器选择的技巧重
1.仪器选择的技巧
(1)电压表、电流表:不超过量程,且要超过满偏刻度的。有时也可以从测量数据来确定选择的电表。
(2)滑动变阻器:分压电路选阻值小的且不超过其额定电流的滑动变阻器,限流电路选最大阻值为待测电阻2~3倍的滑动变阻器。电流半偏法测电阻,滑动变阻器选阻值大的。
(3)定值电阻:若用于电表改装,则阻值与改装后的量程匹配;若用于保护电路,则应使电流表、电压表读数在满偏刻度的以上。
知识点2实物图的连接重
实物图连接的注意事项
(1)画线连接各元件,一般先从电源正极开始,按照电路原理图依次到开关,再到滑动变阻器,按顺序以单线连接方式将主电路中串联的元件依次串联起来,再将要并联的元件并联到电路中去。
(2)连线时要将导线接在接线柱上,两条导线不能交叉。
(3)要注意电表的量程和正、负接线柱,要使电流从电表的正接线柱流入,从负接线柱流出。
(4)滑动变阻器的接法:限流法,导线分别连接到上、下接线柱上(两个接线柱);分压法,导线分别连接到上边一个接线柱和下边两个接线柱上(一上两下三个接线柱)。
考●向●破●译
考向1 实验器材的选取重
一、实验题
1.(25-26高二上·江苏无锡·阶段检测)在“测定合金丝的电阻率”实验中,
(1)用螺旋测微器测得其直径为___________________mm(如图甲所示);用20分度的游标卡尺测其长度为_________________mm(如图乙所示)
(2)若测出合金丝长度为L,直径为d,电阻为R,则该合金电阻率的表达式ρ=___________。(用上述字母和通用数学符号表示)
(3)按图2所示的电路图测量合金丝的电阻Rx。实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材:
A.待测合金丝Rx(接入电路部分的阻值约5Ω)
B.电源 (电动势4V,内阻不计)
C.电流表(0~3A,内阻约0.01Ω)
D.电流表(0~0.6A,内阻约0.2Ω)
E.灵敏电流计G(满偏电流Ig为200µA,内阻rg为500Ω)
F.滑动变阻器(0~10Ω,允许通过的最大电流lA)
G.滑动变阻器(0~100Ω,允许通过的最大电流0.3A)
H.电阻箱R0(0~99999.9Ω)
为了测量准确、调节方便,实验中电流表应选___________,滑动变阻器应选___________。(均填写仪器前的字母)
(4)按图2所示的电路图测量合金丝的电阻Rx,开关闭合前应将滑动变阻器的滑片P置于___________端(选填“a”或“b”)。
(5)甲同学按照图2电路图正确连接好电路,将电阻箱接入电路的阻值调为R0=14500Ω,改变滑动变阻器接入电路的电阻值,进行多次实验,根据实验数据,画出了灵敏电流计G的示数IG和电流表A的示数IA的关系图线如图3所示。由此可知,合金丝接入电路的电阻测量值Rx=___________Ω(保留两位有效数字)。
【答案】(1) 3.205/3.204/3.206 50.15
(2)
(3) D F
(4)b
(5)4.5
【详解】(1)[1]用螺旋测微器测得其直径为
[2]用20分度的游标卡尺测其长度为
(2)由电阻定律可知合金丝的电阻为
则该合金电阻率的表达式为
(3)[1][2]电路最大电流约为
电流表应选择D;滑动变阻器采用分压式接法,则为方便实验操作滑动变阻器应选择F。
(4)由图2所示电路图可知,滑动变阻器采用分压式接法,为保护电路,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片P应置于b端。
(5)根据图2所示电路,由欧姆定律可知,合金丝阻值
2.(25-26高二上·江苏扬州·期中)某实验小组需测量一金属块的电阻率。
(1)首先用欧姆表“×1”挡位测量其阻值大小,表盘如图,则其阻值为___________Ω。
(2)接着按图2电路进行实验,电源电动势为4V,实验室提供了下列电表:
A.电压表(0~15V,内阻约15kΩ)
B.电压表(0~3V,内阻约3kΩ)
C.电流表(0~3A,内阻约0.2Ω)
D.电流表(0~0.6A,内阻约0.5Ω)
电压表选择___________,电流表选择___________。(填器材前字母)
(3)请将图3中的实物连线补充完整。
(4)已知金属块的长为a,宽为b,高为c、用图3所示电路测得金属块的电阻值为R,则其电阻率___________(用R、a、b、c表示)。
(5)小明同学认为实验测得的电阻率偏大,你是否同意他的观点?___________请简要说明理由___________。
【答案】(1)7或7.0左右
(2) B D
(3)
(4)
(5) 不同意 电流表外接时,(因电压表分流导致)电阻的测量值小于真实值,再由可知电阻率的测量值也小于真实值
【详解】(1)欧姆表读数 = 表盘示数 × 倍率,选用"×1"挡,指针示数为7,因此阻值为
(2)[1]电源电动势为,为提高测量精度,选择量程更小的电压表,即选B。
[2]待测电阻约,最大电流约,因此选择的电流表,即选D。
(3)
(4)由电阻定律
电流沿长度流过金属块,因此,横截面积
代入得
整理得
(5)[1]不同意
[2]电流表外接时,(因电压表分流导致)电阻的测量值小于真实值,再由可知电阻率的测量值也小于真实值。
3.(25-26高二上·天津静海·阶段检测)在用“电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验中,选用的电压表规格为(0~3V),备有以下电流表:
电流表(0~0.6A)
电流表(0~3A)
根据测量数据作出电源的U-I图线如图乙所示。
(1)其中电流表应选________(选填“”或“”)。
(2)由画出的U-I图像,可知这个电池的电动势________V,内阻________(以上两空均保留三位有效数字)。
(3)内阻的测量值________(选择“偏大”或“偏小”或“相等”)。
【答案】(1)
(2) 1.50 0.625
(3)偏小
【详解】(1)由图乙可知实验中电流的最大值为0.8A,且0.8A在电流表A1的量程附近,同时考虑到干电池的放电电流一般较小,选择选能保证测量更准确,且量程足够。
(2)[1][2]根据闭合电路欧姆定律
变形得
可知图像的纵截距表示电源电动势,则由图乙可得
图像的斜率绝对值表示电源内阻,则由图乙可得
(3)由于电压表的分流作用,使电流表读数总是比干路电流小,相对于电源来说,实验采用电流表外接法,当外电路短路时,电流的测量值等于真实值,除此之外,由于电压表的分流作用,电流的测量值小于真实值,作出电源的图像如图所示
由图象可知,测量值对应的电源图像的斜率绝对值小于真实值对应的电源图像的斜率绝对值,故电源内阻的测量值小于真实值。
4.(25-26高二上·天津南开·阶段检测)某同学想用一支新HB铅笔笔芯(粗细均匀)的电阻来探索石墨的导电性,
(1)先用多用电表直接测量笔芯的电阻,先把选择开关调至欧姆“×10”挡,经过正确的操作后,发现指针偏转角度过大,此时应将选择开关调至欧姆___________(填“×1”或“×100”)挡,更换倍率后重新测量前还应该进行___________。
(2)该同学想更准确地测出这支铅笔笔芯的电阻,他从实验室找到如下器材:
A.电源E:电动势约为3.0V;
B.电流表:量程为,内阻;
C.电流表:量程为,内阻;
D.滑动变阻器:最大阻值为;
E.电阻箱:最大阻值为;
F.开关S、导线若干。
为了尽量准确地测量这支铅笔笔芯电阻R的阻值,根据实验室提供的仪器,他设计图乙所示的电路,图中电流表a应选用___________,电流表b应选用___________。(均填“”或“”)
(3)要将电流表a与电阻箱R0改装为量程为3V的电压表,则电阻箱的阻值应调至___________。
(4)闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,记录电流表的示数和电流表的示数,根据测得的多组数据描绘出图像,如图丙所示,则笔芯电阻的阻值___________(结果保留3位有效数字)。
【答案】(1) 欧姆调零
(2)
(3)280
(4)30.0
【详解】(1)[1][2]先用多用电表直接测量笔芯的电阻,先把选择开关调至欧姆“”挡,经过正确的操作后,发现指针偏转角度过大,说明倍率挡选择过高,此时应将选择开关调至欧姆“”挡,并重新进行调零。
(2)[1][2]题中无电压表,则可用电流表与电阻箱串联改装为电压表,则图中电流表a应选用,电流表b应选用。
(3)要将电流表a与电阻箱改装为量程为3V的电压表,则电阻箱的阻值应调至
(4)由电路可知
解得
由图像可知
解得
考向2实物图的连接画图重
一、实验题
1.(25-26高一下·浙江绍兴·期末)小明同学想去测量一只小灯泡的电阻,他去物理实验室借来如下图所示电学仪器:“2节新干电池、滑动变阻器(0∼5 Ω,3 A)、滑动变阻器(0∼1750 Ω,3 A)、一只量程0~0.6 A、0~3 A的电流表、一只量程0~3 V、0~15 V的电压表、一只开关;导线若干。”
(1)为了调节方便,滑动变阻器应选择___________(填“”“或”)
(2)根据图乙,在答题卡上的实物图中用笔画线代替导线补全实物连接;___________
(3)闭合开关前,应把滑动变阻器的触片移到___________端(填“A”或“B”)
(4)根据丙图,当电压为0.8 V时,小灯泡的电阻为___________(结果保留两位有效数字);
(5)考虑图甲中电压表的分流作用,则(4)中所求得小灯泡的电阻较真实电阻___________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)
(2)
(3)A
(4)8.0
(5)偏小
【详解】(1)因滑动变阻器用分压式接法,为了操作、控制方便选最大阻值较小的
(2)
(3)为了保护电路,闭合开关前,应把滑动变阻器分压部分的电阻调到零即把触片移到A端
(4)由丙图知当电压为0.8 V时,小灯泡的电流为0.1A,由欧姆定律其电阻为
(5)由于电压表的分流作用,造成电流的测量值偏大,则电阻的测量值偏小。
2.(24-25高二上·湖南长沙·阶段检测)在“测定金属的电阻率”的实验中,某同学先用多用电表的倍率为“×1”的欧姆档粗测金属丝的电阻,示数如图所示.金属丝的电阻大约为5.0Ω,先用伏安法测出金属丝的电阻,然后根据电阻定律计算出该金属的电阻率。
(1)从图中读出金属丝的电阻为_________Ω;
(2)下述关于使用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是( )
A.测量前调节指针定位螺丝,使指针停在电流刻度线的“0”处
B.每次换档,都不需要重新欧姆调零
C.测电阻时如果指针偏转过大,应将选择开关S拨至倍率较小的档位,重新调零后再测
D.红黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使电表指针指着电流零刻度
(3)在用伏安法测定金属丝的电阻时,除被测金属丝外,还有以下供选择的实验器材:
A.直流电源:电动势(电源总电压)约4.5V,内阻很小;
B.直流电压表V:量程0~3V,内阻3kΩ;
C.直流电流表A1:量程0~0.6A,内阻0.125Ω;
D.直流电流表A2:量程0~3.0A,内阻0.025Ω;
E.滑动变阻器R1:最大阻值10Ω;
F.滑动变阻器R2:最大阻值50Ω;
G.开关、导线若干。
在可供选择的器材中,应该选用的电流表是________,应该选用的滑动变阻器是________。(均填器材前的选项)
(4)根据所选的器材和实验电路图,用笔画线代替导线将实物图连接完整_____;
(5)采用上述实验电路图,伏安法测出金属丝的电阻测量值比真实值偏__________(填“大”或“小”)。
【答案】(1)6.0/5.9/6.1
(2)AC
(3) C E
(4)
(5)小
【详解】(1)欧姆档倍率为×1,欧姆刻度盘的示数为6.0,因此读数为
(2)A.测量前需要进行“机械调零”,即调节指针定位螺丝,使指针停在左侧的电流(电压)刻度线的“0”处,故A正确;
B.每次更换欧姆档的倍率(换挡)后,内部电路的等效内阻发生了变化,必须重新进行欧姆调零,故B错误;
C.测电阻时指针偏转过大,说明被测电阻阻值很小,当前倍率偏大,应换用倍率更小的档位,故C正确;
D.欧姆调零操作:红黑表笔短接,转动欧姆调零旋钮,使指针指在欧姆刻度 0Ω 处,不是电流零刻度,故D错误。
故选AC 。
(3)[1]被测金属丝电阻约5Ω,电压表量程3V,因此电路最大电流约为,选量程的(器材C)即可,量程更小精度更高,避免大量程电流表测量小电流误差过大。
[2]金属丝电阻约5Ω,选最大阻值10Ω的(器材E)即可,调节方便且能满足电流调节范围要求。
(4)该电路为电流表外接、滑动变阻器限流接法,连线逻辑:
电源正极→开关→滑动变阻器的一个下接线柱,滑动变阻器的上接线柱→电流表的正接线柱;
电流表的负接线柱→金属丝的一个接线柱,金属丝的另一个接线柱→电源负极;
电压表选择0~3V量程,并联在金属丝两端,注意电压表正接线柱接金属丝高电势端、负接线柱接低电势端,保证电表正负接线柱“正进负出”。
电路图见答案
(5)该电路为电流表外接法,电压表的分流作用会让电流表的测量值大于通过金属丝的真实电流,根据,电压测量值等于金属丝两端真实电压,电流测量值偏大,因此电阻的测量值比真实值偏小。
【点睛】
3.(25-26高二下·河北·期末)某实验小组测量一电阻Rx的阻值。
(1)他们先用多用电表粗测Rx的阻值,多用电表刚刚测量过电流,他们将选择开关旋至欧姆挡“×1”倍率,测量前_________(选填“需要”或“不需要”)进行欧姆调零,当测量时,指针位置如图甲所示,则未知电阻Rx=_________Ω(保留整数);
(2)为完成实验,他们在实验室找到了如下器材:
A.直流电流表mA(量程0~300 mA,内阻约50 Ω);
B.直流电压表V(量程0~3 V,内阻约5 kΩ);
C.直流电源E(输出电压4.5 V,内阻可不计);
D.滑动变阻器RP(阻值范围0~5 Ω,允许最大电流1 A);
E.开关S一个,导线若干条。
①请帮他们设计一个实验电路图,将其画到答题卡对应的方框中(要求能够多测几组数据且电流从0开始,各器件需标注);_________
②用笔画线代替导线,按照所设计的电路图连接答题卡上的实物图。_________
(3)利用连接好的电路,测得多组数据,以电流表示数I(以A为单位)为纵轴,电压表示数U(以V为单位)为横轴,将实验数据描点、连线后得到一条过原点的倾斜直线,该直线的斜率为k,则未知电阻阻值的测量值为_________(用k表示),考虑到电压表和电流表不是理想电表,则未知电阻阻值的测量值与真实值相比会_________(选填“偏大”“偏小”或“无误差”)。
【答案】(1) 需要 12
(2)
(3) 偏小
【详解】(1)[1]多用电表更换欧姆挡倍率后,测量前需要重新进行欧姆调零,多用电表刚刚测过电流,将选择开关旋至“×1”倍率后需要进行欧姆调零;
[2]由图甲可知该未知电阻阻值的测量值为12 Ω。
(2)[1]由于电流要求从0开始,所以滑动变阻器应该用分压接法,而未知电阻的阻值,所以电流表应该用外接法,所以电路图如下图所示
[2]依据电路图,实物连线如图所示
(3)[1]由欧姆定律有,由题意有,所以
[2]由电路图可知,所以未知电阻的测量值小于真实值。
4.(25-26高二下·四川成都·期末)实验小组利用如下器材描绘规格为“2.5V,0.3A”小灯泡的伏安特性曲线。
A.待测小灯泡(,)
B.电源(,内阻不计)
C.电流表(,内阻)
D.电流表(,内阻约)
E.电阻箱()
F.滑动变阻器()
G.开关、导线若干
(1)为完成实验,需将电流表和电阻箱串联,调节电阻箱阻值__________,将其改装为0~3 V的电压表;
(2)如图(a)所示,实验小组已完成部分实物图连线,若实验采用电流表外接,请你补充完整实验电路图;
(3)开关S闭合前,滑动变阻器应滑至__________(选填“a”或“b”)端。闭合开关后,改变滑动变阻器滑片位置,记录多组电流表示数和电流表示数,作出图像如图(b)所示。根据图像可知,小灯泡的电阻随流过小灯泡的电流增大而__________(选填“增大”“减小”或“不变”);
(4)在保证电表安全的情况下,设滑片到a端距离为,图(c)中电流表的示数与的关系可能正确的是__________。
A. B. C.
【答案】(1)900.0
(2)
(3) a 增大
(4)B
【详解】(1)把改装为量程的电压表,根据串联分压规律,满偏时总电阻
串联电阻
(2)题目要求电流表外接,即改装后的电压表直接并联在小灯泡两端,电流表测小灯泡电流;滑动变阻器为分压接法,按上述规则补全连线即可。
(3)[1]开关闭合前,分压接法需要让待测部分电压为0保护电路,因此滑片应滑至电压为0的端。
[2]小灯泡电压,小灯泡电流近似为(),因此小灯泡电阻。
图像中,某点与原点连线的斜率为,斜率随增大逐渐增大,因此小灯泡电阻随电流增大而增大。
(4) ,因此与小灯泡电压成正比,只需分析随(滑片到a端的距离)的变化规律:
滑动变阻器分压接法中,到滑片的电阻与长度成正比,是与小灯泡并联部分的电压。
已知小灯泡电阻随(即)增大而增大:越小(越靠近a端),越小,越小,并联总电阻,相同下比线性关系更小;
越大,越大,越大,越大,随增长越来越快,即对的斜率越来越大。
过原点和终点的曲线,若斜率越来越大,曲线始终在连接原点、终点的直线下方,符合规律的是选项B。
故选B。
【点睛】
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑,感知高考考向
一、实验题
1.(2026·甘肃·高考真题)热敏电阻是传感器中常见的感知温度的敏感元件。某实验小组采用如图1所示的电路图测量一热敏电阻在某温度下的阻值。实验器材有:待测热敏电阻(阻值约几千欧姆)、电源(电动势3 V,内阻很小)、毫安表(内阻很小)、滑动变阻器(最大阻值)、定值电阻(阻值)、开关和、温控装置、导线若干。
主要实验步骤及问题如下:
(1)断开开关,连接电路,通过温控装置将热敏电阻的工作温度升至目标温度,并保持稳定。
(2)闭合开关前,应将的滑片置于__________(填“”或“”)端。实验中的作用是__________(填“限流”或“分压”)。
(3)闭合,调节的滑片至某一位置,记录毫安表的示数;保持滑片位置不变,闭合,记录毫安表的示数。该温度下热敏电阻的阻值__________(用、和表示)。
(4)某次测量时,毫安表选择量程,其指针稳定在图2所示位置,则读数为__________。
(5)改变的滑片位置,重复实验步骤(3),记录多组和数据。以为横坐标,为纵坐标描点作直线图。若直线的斜率为1.6,可求得该温度下热敏电阻的阻值为__________(保留2位有效数字)。
【答案】 分压 /1.291/1.293
【详解】(2)[1][2]由图1可知,实验中采用的分压接法,闭合开关前,应将的滑片置于端,其作用是分压。
(3)[3]根据题意,由欧姆定律有
解得
(4)[4]由图2可知,毫安表的最小分度为,则读数为
(5)[5] 根据题意,由欧姆定律有
整理可得
则有
解得
2.(2026·浙江·高考真题)某学习小组测量滑动变阻器的金属丝电阻率,所用实验器材如下:
A.多用电表10 mA电流挡(内阻等于)
B.直流电压表0~3 V(内阻未知)
C.待测的滑动变阻器,全电阻阻值未知
D.滑动变阻器,全电阻阻值
E.干电池两节
F.游标卡尺
G.开关、导线若干
(1)测量的全电阻时,完成的部分电路连接如图1所示,还需将P连接到接线柱________(选填“”或“”)。在开关闭合前,应将滑动变阻器的滑片移至________(选填“最左侧”或“最右侧”)
(2)测得多组电压、电流值,并绘制了图像如图2,求得为________(保留三位有效数字)
(3)如图3,用刻度尺测得滑动变阻器绕线部分的长度、数出绕线部分总匝数匝;用游标卡尺测量滑动变阻器陶瓷管的直径,正确操作后,游标卡尺的示数如图4所示,则直径________cm。该滑动变阻器金属丝电阻率表达式________(用、L、n、d表示),代入数据求得电阻率最接近于________
A. B. C. D.
(4)仅将上述电路中的滑动变阻器位置互换,用来测量滑动变阻器的全电阻是否合理?________(选填“合理”或“不合理”),理由是________(写出一个理由即可)
【答案】(1) b 最左侧
(2)203/202/204
(3) 6.02 B
(4) 不合理 阻值太小,分压电阻太大,电路中电流变化范围极小,多用电表10mA电流挡的读数误差很大。
【详解】(1)[1]本实验用多用电表的10mA电流挡(已知内阻)作为电流表使用,为了让电压表同时测量待测和电流表的总电压,消除电流表分压的系统误差,需要将P接,让电压表并联在与电流表的串联整体两端。
[2]开关闭合前将滑片移到最左侧,保护电路元件。
(2)图线的斜率
从图中取最大刻度点时,可得总阻值为
减去已知的电流表内阻,得到
(3)[1]主尺读数为60mm,游标尺第1条刻度线和主尺对齐,游标读数为,总读数为
[2]金属丝总长度为(每匝金属丝的周长为,共匝),金属丝横截面积,绕线部分总长度,代入电阻定律化简后可得该表达式
[3]代入数值估算可得
故选B。
(4)[1][2]不合理
阻值太小,分压电阻太大,电路中电流变化范围极小,多用电表10mA电流挡的读数误差很大。
3.(2026·北京·高考真题)
(1)图1为“探究加速度与力的关系”的实验装置示意图。平衡阻力后,认为桶和砂所受的重力等于小车所受的合力,则桶和砂的总质量与小车的质量满足的关系是________。
(2)下列实验操作,正确的是_____________(填选项前的字母)。
A.在“验证机械能守恒定律”实验中,先接通电源,后释放重锤
B.在“探究气体等温变化规律”实验中,快速拉动柱塞改变空气柱体积
C.在“测量玻璃的折射率”实验中,为准确确定入射光线的方向,两枚大头针的距离应适当大些
(3)在“测量金属丝的电阻率”实验中,某同学将实验器材连接成如图2所示的电路。闭合开关后,电流表和电压表均有示数,但移动滑动变阻器的滑片,电流表和电压表的示数几乎不变。拆除导线________可排除故障(填图中导线字母编号)。
排除故障后进行实验。仅考虑由电表内阻引起的实验误差,电阻率的测量值________(选填“偏大”、“偏小”或“没有影响”)。
【答案】(1)
(2)AC
(3) c/ac 偏小
【详解】(1)对小车和桶砂整体由牛顿第二定律得加速度
小车实际受到的拉力
只有当时,才可近似认为拉力等于桶和砂的总重力。
(2)A.使用打点计时器的实验都需遵循“先接通电源,待打点稳定后再释放重物”的操作规范以保证充分利用纸带,A正确;
B.探究气体等温变化规律时,需要保证气体状态变化过程温度始终和环境温度一致,快速拉动柱塞会使气体温度发生变化,违背等温条件,B错误;
C.测量玻璃折射率时,两枚大头针间距适当大些,可以减小确定入射光线方向的角度误差,提高实验精度,C正确。
故选AC。
(3)[1]故障分析:图中导线c直接将滑动变阻器的右上接线柱和开关相连,此时滑动变阻器的全部电阻被接入电路,相当于定值电阻,因此移动滑片时电路总电阻几乎不变,电表示数几乎不变。拆除多余的导线c,滑动变阻器即可恢复正常的调节功能,排除故障,也可以拆除导线ac,故答案为c或ac。
[2]误差分析:该电路为电流表外接法,电压表测量的是电阻丝的真实电压,但电流表测量的是电阻丝和电压表的总电流,电流测量值偏大。根据,电阻测量值偏小,再由电阻率公式,因此电阻率的测量值偏小。
4.(2026·全国卷·高考真题)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。
5.(2026·广西·高考真题)用如图甲所示的电路测量电源电动势和内阻,定值电阻阻值为,电压表可视为理想电表。操作步骤:1.只闭合时,电压表读数为1.44V;2.再闭合,电压表读数如图乙所示。
(1)电路电源电动势__________;
(2)图乙中电压表读数为__________;
(3)电源内阻__________(结果保留两位有效数字)。
【答案】(1)1.44
(2)1.20
(3)
【详解】(1)只闭合S1,理想电压表所在支路相当于断路,电压表示数为电源电动势,则电源电动势
(2)由题图乙可知,电压表的分度值为0.1V,电压表读数为1.20V。
(3)S1、S2均闭合时,由闭合电路欧姆定律得
代入数据解得
6.(2026·湖北·高考真题)在测量铅笔芯电阻率的实验中,实验器材有:待测圆柱形铅笔芯、电压表、电流表 、电阻箱、干电池、刻度尺、螺旋测微器、开关、滑片及导线等。实验电路图如图(a)所示,、为铅笔芯的两端,滑片在、间左右滑动。
(1)用螺旋测微器测量铅笔芯的直径 ,其示数如图(b)所示,可知__________。
(2)适当选择电阻箱的阻值、移动滑片到某位置、测量、间的长度 ,闭合开关,记录电压表的示数U,电流表的示数 ,则该铅笔芯电阻率的表达式为__________(用、 、 和 表示)。
(3)多次改变滑片P的位置、记录对应的 、、 ,由实验数据绘制出的图如图(c)所示。由此可得该铅笔芯的电阻率________(取3.14,保留两位有效数字)。
(4)干电池使用一段时间后,其内阻增大,对电阻率的测量结果__________(填“有”或“无”)影响。
【答案】(1)0.500
(2)
(3)
(4)无
【详解】(1)读数为
(2)根据欧姆定律结合电阻定律可知,
联立解得
(3)根据可知,故图像的斜率为
得
代入数值解得
(4)干电池的内阻增大,不考虑电表内阻的影响下,实验中测量的U和通过的电流I还是真实值,对实验测量结果无影响。
7.(2026·河南·高考真题)某实验小组探究电容器充放电特性并测量新能源电池的电动势,图1为设计的电路原理图。实验器材有:电池(电动势,内阻不计),定值电阻、(阻值均未知),电容器,电流传感器(内阻可忽略),电压传感器(内阻很大),数据采集分析系统,开关S,导线若干等。完成下列问题:
(1)根据图1所示原理图,完成图2中实物图的连线。
(2)使电流传感器和电压传感器正常工作,闭合S,给电容器充电,直至电压传感器示数稳定。然后断开S,电容器放电。图中A、B、C、D为电流传感器和电压传感器采集的电流-时间()和电压-时间()图像,属于充电过程的是__________(填写图像对应的标号)。
A. B.
C. D.
(3)经数据采集分析系统合成,得到电容器在充放电过程中的图像,如图3所示。设放电过程PQ段的斜率为,由图作直线可得__________(保留3位有效数字),其对应于__________的阻值(填“”或“”)。
(4)对充电过程MN段,设流经、的电流分别为和,则。电容器两端电压可表示为,其中斜率__________(用、表示),截距__________(用、、 表示)。由图3作直线求出和,得________V(保留3位有效数字)。
【答案】(1)
(2)AD
(3) 10.0
(4) 3.55
【详解】(1)根据电路图可知实物连接图如图所示
(2)AB.充电电流初始最大,逐渐衰减到0(方向为正),故A正确,B错误;
CD.电容器电压从0逐渐升高,最终稳定在最终稳定在两端的分压值,故C错误,D正确。
故选AD。
(3)[1][2]根据题图可得斜率的绝对值
放电时,电容器仅通过放电,即其对应于的阻值。
(4)[1][2]充电时,有
又,
联立可得
与对比可知,
[3]根据题图可得,
解得
8.(2026·贵州·高考真题)在绝缘板上均匀涂敷一种导电材料,制作的电阻样品如图(a)所示。所制三个电阻的涂层长度相同、宽度较小且相同、厚度不同(几微米),阻值均约为几十欧。某实验小组通过测量三个电阻阻值,比较其涂层厚度,所用器材有:
待测电阻、和;
电压表V1(量程0~3 V);
电压表V2(量程0~5 V);
电阻箱(阻值);
滑动变阻器 (阻值);
直流电源E(电动势4.5 V);
开关;导线若干。
请完成下列步骤:
(1)实验小组设计了如图(b)所示的电路图。根据图(b)完成图(c)中的实物图连线。
(2)接入,闭合,调节 和,的示数如图(d)所示,此时读数为_____,电压表V1和V2读数分别为和,由此可知_____。断开,改换待测电阻,重复上述步骤。分别测得,。
(3)由三个电阻测量值可知_____(填“”“”或“”)涂层最厚。
(4)实验完成后,该小组通过原理分析,发现此方法测电阻未考虑电压表V1内阻的影响。若已知电压表V1内阻为,电压表V1和V2示数分别为和,电阻箱示数为,则________(用、、和表示)。经分析发现,本实验中考虑电压表V1内阻后,不影响判断三个电阻涂层厚度关系。
【答案】(1)
(2) 36.2 36.2
(3)
(4)
【详解】(1)根据电路图可得实物连接图如图所示
(2)由题图(d)可知的读数为,结合题图(b)和串联电路分压规律
解得
代入电压表的读数可得
(3)三个电阻导电材料相同、涂层长度相同、宽度较小且相同,由电阻定律可知横截面积越大,即涂层越厚的电阻,阻值越小,由于阻值最小,则涂层最厚。
(4)若考虑电压表内阻,则根据串、并联电路规律和欧姆定律有
9.(2026·广东·高考真题)棉花的回潮率可通过测量一定压力下棉花的电阻得到。某科技小组制作了利用该方法测量棉花回潮率的简易装置,如图1(a)。旋转螺杆压缩弹簧对棉花施加压力。由图1(b)所示电路测量棉花的电阻,所用器材有:电源;微安表;定值电阻;电阻箱;开关和;导线若干。
(1)弹簧劲度系数测量。
①将装有弹簧的绝缘压板放到水平桌面上,如图1(c)。用刻度尺测量并记录弹簧原长。
②在弹簧上端加一个砝码,待砝码__________后读数,记录弹簧长度。
③依次增加砝码,重复步骤②。
④根据实验数据,描绘压力与弹簧压缩量的图线,图线为直线,则图线的__________表示弹簧劲度系数。
(2)棉花的电阻测量。
①称量装有弹簧和刻度尺的绝缘压板质量,记录质量。
②将某棉花样品装进装置中,装上绝缘压板,确保环形电极与棉花接触良好,固定顶盖,正确连接电路。
③闭合和,调节,使指针偏转到某一合适位置。此时的示数如图2,读数为__________Ω,记为。断开和。
④缓慢旋进螺杆压紧棉花,确保压力达到回潮率测量的要求。保持断开,闭合,发现示数变__________,将的阻值__________,使指针偏转到与步骤③相同的位置。记录的示数。断开,利用所测量的物理量,可得棉花的电阻表达式__________。
(3)利用定标曲线确定棉花的回潮率。
【答案】【小题1】 平衡稳定(或静止,表述合理即可) 斜率 【小题2】 小 调小
【详解】【小题1】[1]添加砝码后,需要等待砝码平衡稳定后再读数,才能保证弹簧弹力等于砝码重力,得到准确的弹簧长度。
[2]根据胡克定律 ,因此图线的斜率等于劲度系数。
【小题2】[1]电阻箱读数为各转盘读数乘倍率之和:
[2]断开,串联接入电路,总电阻增大,因此电流减小,微安表示数变小。
[3]要让电流回到原来的数值,需要总电阻和原来相等,因此需要调小电阻箱的阻值,使总电阻回到原来大小。
[4]等效后满足
整理得棉花电阻
10.(2026·河北·高考真题)(1)某同学用弹簧测力计探究作用力和反作用力的关系。将甲、乙两测力计水平连接在一起,测力左侧固定,用手向右缓慢拉测力计乙。拉至某位置时两测力计示数如图所示。
测力计乙的读数是__________N。
②实验中发现两测力计示数总是明显不同、原因可能是__________。(单选)
A.两测力计的量程不同
B.两测力计弹簧的材质不同
C. 使用测力计前未正确调零
(2)图为探究电容器充、放电实验的电路图,实验选用内阻为几千欧姆的电压表和内阻很小且零刻度的电流表,
①实验时将开关S接1端,可观察到电流表指针__________(填字母,“A.迅速偏转到某位置后稳定不动”或“B.迅速偏转到某位置后往回偏转”),同时电压表指针偏转到某位置后稳定不动。
现将S与1端断开,但尚未与2端连接,此时发现电压表的指针逐渐向零刻度偏转。经检查器材完好,线路连接正确,出现此现象的原因可能是____________________。
【答案】(1) 2.0 C
(2) B 开关断开时电容器相当于和电压表形成了闭合回路,电压表内阻为几千欧姆,比较大,因此放电电流比较小,电容器放电的过程中其两端电压逐渐减小,直至最终放电结束,电容器带电荷量变为0,电压表示数减为0
【详解】(1)①由图可知弹簧测力计的分度值为0.2N,需要读到同分位,因此读数为2.0N。
②探究作用力和反作用力的关系实验中,根据牛顿第三定律可知作用力和反作用力总是大小相等,,量程和弹簧测力计弹簧的材质都不影响其示数的准确性,两个测力计示数总是明显不同原因可能是测力计未正确调零。
故选C。
(2)①电容器充电过程中,开关闭合时充电电流瞬间达到较大的值,然后又逐渐减小,充电完成时,电流为0,因此观察到的现象是电流表指针迅速偏转到某位置后往回偏转。
故选B。
②观察题图可以发现,开关断开时电容器相当于和电压表形成了闭合回路,电压表内阻为几千欧姆,比较大,因此放电电流比较小,电容器放电的过程中其两端电压逐渐减小,直至最终放电结束,电容器带电荷量变为0,电压表示数减为0。
11.(2026·陕晋青宁卷·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
12.(2026·云南·高考真题)某同学购买的蓝牙耳机电池上标有“”字样,为了测量该电池电动势和实际容量,该同学进行了如下实验:
(1)测量电池的电动势,可供选择的器材如下:
待测电池E、电流表(,内阻较小)、电流表(,内阻较小)、电阻箱、开关S和导线若干。
完成下列填空:
①该电池允许的最大放电电流为,电流表应选_____________(填“”或“”);
②请根据上述器材设计实验电路,并在答题卡上指定位置补全电路图;___________
③按照②中正确电路图连接电路,闭合开关S,记录电流表示数I及电阻箱阻值;断开开关S,改变。重复以上步骤,得到和的关系如图(a)所示,由图可得电池电动势_____________V(结果保留2位有效数字)。
(2)该同学设计出测量电池容量的电路,如图(b)甲所示。完成下列填空:
①电路连接完毕,闭合开关S,每隔一段时间记录电压表、电流表的示数U和I,得到U和I随时间t变化的图像分别如图(b)乙、丙所示;
②由图(b)乙、丙可知,随着电池持续放电,输出电压和电流均持续减小。当时,电池输出电压为_____________V,随后电池输出电压和电流开始迅速衰减,电池无法正常工作。电池处于正常工作状态可以放出的总电量称为实际容量,由测量结果可估算出该电池的实际容量为_____________(以上结果均保留2位有效数字)。
【答案】(1) A2 4.0
(2) 3.6 73
【详解】(1)①由于电池允许的最大放电电流为80mA,为了减小测量误差应该选择电流表A2;
②根据上述器材,因为只有电流表和电阻箱,故采用安阻法测量,实验电路如图所示
③根据闭合电路欧姆定律可知
变形可得,所以在图像中图线的斜率即为,所以根据图像有
即E=4.0V
(2)[1][2]根据图(b)乙可知在120min时,电池输出电压约为3.6V,120min时的输出电流约为34mA,此后不能正常工作;其中120min=2h;
根据i—t图像围成的面积表示电量,对i-t图线做近似处理如图可知
13.(2025·贵州·高考真题)某实验小组为测量粗细均匀的铅笔芯单位长度电阻及电压表的内阻,选用的器材有:
待测铅笔芯;
电源(电动势,内阻不计);
毫安表(内阻约,量程);
电压表V(内阻约几百欧,量程);
滑动变阻器(阻值);
刻度尺;开关;导线若干。
请完成下列步骤:
(1)该小组设计了如图(a)所示的电路图。根据图(a)在答题卡上完成图(b)中的实物图连线______。
(2)闭合开关S前,应将滑动变阻器的滑片调到________端(填“A”或“B”)。
(3)移动滑动触头P到铅笔芯上的某位置,测量铅笔芯接入电路部分的长度;闭合S,移动滑动变阻器的滑片使毫安表示数,读出此时电压表的示数,断开。
(4)重复步骤(3),得到多组条件下不同对应的,如下表所示。表中电压的某个数据记录有误,有误的数据是________。
/cm
3.00
4.00
6.00
10.00
14.00
U/V
0.13
0.18
0.26
0.4
0.57
(5)实验小组更正表中的数据后,计算出和的值,并以为横坐标、为纵坐标对其进行线性拟合,得到直线的斜率,纵轴截距。计算出该铅笔芯单位长度的电阻为________,电压表的内阻为________。(结果均保留至整数)
【答案】 B 0.4 87 333
【详解】(1)[1]根据电路图描绘实物图如下
(2)[2]滑动变阻器限流式连接,闭合开关S前,应将滑动变阻器的滑片调到B端使回路电阻最大。
(4)[3]表格中电压表的读数均为保留两位小数,电压有误的数据是0.4V,应为0.40V。
(5)[4][5]设该铅笔芯单位长度的电阻为,根据电路图可知
整理得
已知,
计算得
14.(2025·福建·高考真题)某实验小组基于“等效替代法”设计了如图(a)所示的电路用于电阻测量。使用的器材有:电源E(电动势3V),电流表A(量程30mA),定值电阻(阻值均为),定值电阻(阻值),滑动变阻器(最大阻值,额定电流1.5 A),带标尺的滑动变阻器(最大阻值,额定电流1.5A),选择开关,单刀开关,待测电阻(阻值小于),导线若干。
(1)按照图(a),将图(b)中的实物连线补充完整________;
(2)将鳄鱼夹a、b短接,滑动变阻器的滑片移至最右端刻度处,打在位置1。接通,调节滑动变阻器,电流表指针指在图(c)所示的位置,记录电流表示数________mA,此示数作为本次实验的电流定标值;
(3)断开、,用鳄鱼夹a、b夹住两端。接通,将依次打在位置1、2,发现电流表示数均小于定标值I;打到位置3时,电流表示数大于定标值I,由此确定的阻值范围为________.(填“0~100”“100~200”“200~300”或“300~400”);
(4)将重新打在位置________(填“1”“2”或“3”),向左调节滑动变阻器的滑片,直到电流表指针重新回到定标值位置,此时的滑片处于刻度处。基于“等效替代法”原理,可得的阻值为________;
(5)以下因素可能影响测量结果的有________。(多选,填正确答案标号)
A.电源存在内阻 B.电流表存在内阻
C.滑动变阻器读数有偏差 D.步骤(4)电流表指针未重新回到定标值位置
【答案】(1)
(2)16.0/15.9/16.1
(3)100~200
(4) 2 145
(5)CD
【详解】(1)根据图(a)的实验电路图,需要将实物图中电流表负极、滑动变阻器与和之间用导线连接,如图所示。
(2)由图(c)可得,电流表量程30mA,最小刻度为1mA,指针指在16mA的位置上,需要估读到下一位,故电流表示数为16.0mA
(3)通过分析电路及实验步骤,可知“等效替代法”测量原理就是在保证总电路电阻不变,用原电路减小的阻值等效替代待测电阻的阻值,进而测出待测电阻的阻值。
接通,开关接1,鳄鱼夹a、b短接,滑动变阻器为最大值,电路中、串联(总电阻为);开关接2,有
可得
开关接3,有
可得
可得的阻值范围为
(4)[1]的阻值范围为,应将开关重新打在2的位置上。
[2]由电路图可知,开关打在2的位置时,原电路的阻值减小;当向左调节到标尺刻度读数为时,即其接入电路的电阻值减小了时,电流表的示数重新回到定标值I,因此待测电阻等于原电路减小的总电阻,故
(5)AB.由实验原理可知,接入待测电阻后,通过调节使电流表指针重新回到定标值位置,来确保原电路减小的电阻值与相等,因此电源和电流表的内阻对实验没有影响。
故AB错误;
CD.读数有偏差和电流表指针未重新回到定标值位置都将影响测量结果的准确性。
故CD正确。
故选CD。
15.(2025·天津·高考真题)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
16.(2025·浙江·高考真题)在测量一节干电池的电动势和内阻的实验中,
(1)为了减小测量误差,如图所示的电路中应该选择的是___________(选填“甲”或“乙”);
(2)通过调节滑动变阻器,测得多组U、I数据,记录于下表。试在答题纸上的方格纸中建立合适的标度,描点并作出图像___________,由此求得电动势___________V,内阻___________。(结果均保留到小数点后两位)
次数
1
2
3
4
5
U/V
1.35
1.30
1.25
1.20
1.15
I/A
0.14
0.22
0.30
0.37
0.45
【答案】(1)甲
(2) 1.44/1.45/1.43 0.65/0.66/0.64
【详解】(1)因乙电路中电流表内阻对电源内阻的测量影响较大,则为了减小测量误差,如图所示的电路中应该选择的是甲;
(2)根据实验数据做出电源的U-I图像如图
[1][2]由结合图像可知
内阻
17.(2025·全国卷·高考真题)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
18.(2025·重庆·高考真题)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1所示,A、B为导线上两个接线端。小组设计了如图2所的电路(部分连线未完成)进行探究,图中数字毫安表内阻约为,数字毫伏表内阻约为。
(1)将图1中的A、B端分别与图2中的、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,则未完成的连接中,Q端应和_______(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_______(填“d”或“e”)端。
(2)闭合开关、,实验测得组合体电阻为,当电磁铁线圈中的电流小于时,电磁铁无法继续吸合衔铁,衔铁被释放。断开开关、,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随时间t的变化关系如图3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)。
【答案】(1) 根据题意可知,组合体电阻不超过,相比较远小于数字毫伏表内阻,应采用数字毫安表外接法,即Q端应和处相连
(2)
【详解】(1)[1] ;
[2]略;
[3]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端。
(2)根据题意,由闭合回路欧姆定律可知,衔铁被释放时,电动势为
停止加热时,热电偶受热产生的电动势最大,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。
19.(2025·甘肃·高考真题)某兴趣小组设计测量电阻阻值的实验方案。可用器材有:电池(电动势)两节,电压表(量程,内阻约),电流表(量程,内阻约),滑动变阻器(最大阻值),待测电阻,开关,单刀双掷开关,导线若干。
(1)首先设计如上图所示的电路。
①要求用选择电流表内、外接电路,请在图1中补充连线将的c、d端接入电路____;
②闭合前,滑动变阻器的滑片P应置于___端(填“a”或“b”);
③闭合后,将分别接c和d端,观察到这两种情况下电压表的示数有变化、电流表的示数基本不变,因此测量电阻时应该接______端(填“c”或“d”)。
(2)为了消除上述实验中电表引入的误差、该小组又设计了如图所示的电路。
①请在上图中补充连线将电压表接入电路______;
②闭合,将分别接c和d端时,电压表、电流表的读数分别为、和、。则待测电阻阻值_______(用、、和表示)。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)[1]实物连接图如图所示,
[2]闭合前,根据滑动变阻器的限流式接法,滑片P应置于端,连入电路中的阻值最大,保护电路的安全。
[3]闭合后,将分别接c和d端,观察到这两种情况下电压表的示数有变化、电流表的示数基本不变,说明电流表分压明显,为减小实验误差,应采用电流表外接法,因此测量电阻时应该接c端。
(2)[1]实物连接图如图所示,
[2]根据电路分析,当闭合,将接c端时,电压表、电流表的读数分别为、,
则
将接d端时,电压表、电流表的读数分别为、,则
那么待测电阻阻值。
20.(2025·陕晋青宁卷·高考真题)常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表(表头)改装而成的,与电源及相关元器件组装后可构成多功能、多量程的多用电表。
(1)某同学使用多用电表正确测量了一个的电阻后,需要继续测量一个阻值大约是的电阻。在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前,请选出以下必要的操作步骤并排序:
①把选择开关旋转到“”位置。 ②把选择开关旋转到“”位置。
③将红表笔和黑表笔接触。 ④调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点。
下列选项中正确的是_________。(单选,填正确答案标号)
A.①③④ B.②③④ C.②④③ D.①④③
(2)若将一个内阻为、满偏电流为的表头改装为量程的电压表,需要_________(填“串联”或“并联”)一个_________的电阻。
(3)如图,某同学为探究由一个直流电源E、一个电容器C、一个电阻及一个电阻()组成的串联电路中各元器件的位置,利用改装好的电压表分别测量各接线柱之间的电压,测得数据如表:
接线柱
1和2
2和3
3和4
1和4
2和4
1和3
U/V
0
1.53
0
0.56
1.05
0.66
根据以上数据可判断,直流电源E处于_________之间,电容器C处于_________之间,电阻处于_________之间。(填“1和2”“2和3”“3和4”或“1和4”)
【答案】(1)B
(2) 串联
(3) 2和3 1和4 1和2
【详解】(1)要测量一个阻值约为的电阻,需要选择电阻“”挡,即把选择开关旋转到“”位置,后将红表笔和黑表笔短接,然后调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零。
故选B。
(2)[1][2]将表头改装为电压表需要串联一个电阻,串联电阻的阻值为
(3)[1][2][3]用电压表进行测量,电源两端电压最大,可知直流电源E处于2和3之间;接1和2、3和4时电压表示数为0,接1和4时电压表有示数,则1和2、3和4之间为电阻,电容器在1和4之间;接1和3时电压表示数比接2和4时小,则1和2之间的电阻阻值比3和4之间的大,即1和2之间电阻为,3和4之间电阻为。
21.(2025·四川·高考真题)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)
螺旋测微器
学生电源E(电动势,内阻未知)
米尺(量程)
滑动变阻器(最大阻值)
电阻箱(阻值范围)
电流表(量程,内阻较小)
开关、
导线若干
(1)将待测合金丝样品绷直固定于米尺上,将金属夹分别夹在样品和位置,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、和,则该样品横截面直径的平均值为________。
(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________端(选填“左”或“右”)。
(3)断开、闭合,调节滑动变阻器使电流表指针恰好指到刻度处。断开、闭合,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处,此时电阻箱面板如图2所示,则该合金丝的电阻率为_________(取,结果保留2位有效数字)。
(4)为减小实验误差,可采用的做法有________(有多个正确选项)。
A.换用内阻更小的电源
B.换用内阻更小的电流表
C.换用阻值范围为的电阻箱
D.多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率,再求平均值
【答案】(1)0.500
(2) a 左
(3)
(4)CD
【详解】(1)该样品横截面直径的平均值为
(2)[1]由于滑动变阻器采用限流式接法,应将其串联接在电路中,故采用“一上一下”原则,即电流表的“+”接线柱应与滑动变阻器的接线柱a相连。
[2]为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片应最大阻值处,即最左端。
(3)由题意可知,该合金丝的电阻为
由电阻定律及可得
其中,
代入数据解得该合金丝的电阻率为
(4)根据电阻定律可知,则为了减小实验误差,可减小测合金丝电阻时的误差,选择更精确的电阻箱,可换用阻值范围为,或多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率,再求平均值。
故选CD。
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