2019-2023年物理高考真题分类练--专题十八 电学实验（有解析）
文档属性
| 名称 | 2019-2023年物理高考真题分类练--专题十八 电学实验（有解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 3.4MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-04-27 13:23:28 | ||
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文档简介
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2019-2023年物理高考真题分类
专题十八 电学实验
教材基础实验
题组一
1. [2023新课标理综，6分]在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下:电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干.
（1）用多用电表的电压挡检测电池的电压.检测时，红表笔应该与电池的 （填“正极”或“负极”）接触.
（2）某同学设计的实验电路如图（a）所示.先将电阻箱的阻值调为 ，将单刀双掷开关 与“1”端相接，记录电流随时间的变化.电容器充电完成后，开关 再与“2”端相接，相接后小灯泡亮度变化情况可能是 .（填正确答案标号）
图（a）
A. 迅速变亮，然后亮度趋于稳定
B. 亮度逐渐增大，然后趋于稳定
C. 迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭
（3）将电阻箱的阻值调为 ,再次将开关 与“1”端相接，再次记录电流随时间的变化情况.两次得到的电流 随时间 变化如图（b）中曲线所示，其中实线是电阻箱阻值
为 （填“ ”或“ ”）时的结果，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的 （填“电压”或“电荷量”）.
图（b）
2. [2023全国乙，10分]一学生小组测量某金属丝（阻值约十几欧姆）的电阻率.现有实验器材:螺旋测微器、米尺、电源 、电压表（内阻非常大）、定值电阻 （阻值 ）、滑动变阻器 、待测金属丝、单刀双掷开关 、开关 、导线若干.图（a）是学生设计的实验电路原理图.完成下列填空:
图（a）
（1）实验时,先将滑动变阻器 接入电路的电阻调至最大，闭合 .
（2）将 与1端相连，适当减小滑动变阻器 接入电路的电阻，此时电压表读数记为 ,然后将 与2端相连，此时电压表读数记为 .由此得到流过待测金属丝的电流 ，金属丝的电阻 .（结果均用 、 、 表示）
（3）继续微调 ，重复（2）的测量过程,得到多组测量数据，如下表所示:
0.57 0.71 0.85 1.14 1.43
0.97 1.21 1.45 1.94 2.43
（4）利用上述数据，得到金属丝的电阻 .
（5）用米尺测得金属丝长度 .用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径，某次测量的示数如图（b）所示，该读数为 .多次测量后，得到直径的平均值恰与 相等.
图（b）
（6）由以上数据可得,待测金属丝所用材料的电阻率 .（保留2位有效数字）
3. [2022重庆，6分]某兴趣小组研究热敏电阻在通以恒定电流时，其阻值随温度的变化关系.实验电路如图甲所示，实验设定恒定电流为 ，主要实验器材有：恒压直流电源 、加热器、测温仪、热敏电阻 、可变电阻 、电流表A、电压表 .
图甲
（1）用加热器调节 的温度后，为使电流表的示数仍为 ，需调节 （选填一种给定的实验器材）.当 两端未连接电压表时，电流表示数为 ；连接电压表后，电流表示数显著增大，需将原电压表更换为内阻 （选填“远大于”“接近”“远小于”） 阻值的电压表.
（2）测得 两端的电压随温度的变化如图乙所示，由图可得温度从 变化到 的过程中， 的阻值随温度的平均变化率大小是 （保留2位有效数字）.
图乙
4. [2021全国乙，10分]一实验小组利用图（a）所示的电路测量一电池的电动势 （约 ）和内阻 （小于 ）.图中电压表量程为 ,内阻 ； 定值电阻 ；电阻箱 ,最大阻值为 ； 为开关.按电路图连接电路.完成下列填空：
（1）为保护电压表,闭合开关前,电阻箱接入电路的电阻值可以选 （填“5.0”或“15.0”）；
（2）闭合开关,多次调节电阻箱,记录下阻值 和电压表的相应读数 ；
（3）根据图（a）所示电路,用 、 、 、 和 表示 ,得 ;
图（a）
（4）利用测量数据，作 图线，如图（b）所示；
图（b）
（5）通过图（b）可得 （保留2位小数）， （保留1位小数）；
（6）若将图（a）中的电压表当成理想电表，得到的电源电动势为 ,由此产生的误差为 .
5. [2020全国Ⅰ，6分]某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻 ，所用电压表的内阻为 ,电流表内阻为 .该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图（a）所示电路的 、 两点之间，另一种是跨接在 、 两点之间.测量得到如图（b）所示的两条 图线，其中 与 分别为电压表和电流表的示数.
回答下列问题：
（1）图（b）中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在 （填“ 、 ”或“ 、 ”）两点的方案测量得到的.
图（b）
（2）根据所用实验器材和图（b）可判断，由图线 （填“Ⅰ”或“Ⅱ”）得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为 （保留1位小数）.
（3）考虑到实验中电表内阻的影响，需对（2）中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为 （保留1位小数）.
题组二
1. [2023辽宁，6分]导电漆是将金属粉末添加于特定树脂原料中制作而成的能导电的喷涂油漆.现有一根用导电漆制成的截面为正方形的细长样品（固态），某同学欲测量其电阻率，设计了如图（a）所示的电路图，实验步骤如下:
.测得样品截面的边长 ;
.将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与样品接触，其中甲、乙、丁位置固定，丙可在乙、丁间左右移动;
.将丙调节至某位置，测量丙和某探针之间的距离 ；
.闭合开关 ,调节电阻箱 的阻值，使电流表示数 ,读出相应的电压表示数 ，断开开关 ;
.改变丙的位置，重复步骤 、 ,测量多组 和 ,作出 图像如图（b）所示，得到直线的斜率 .
回答下列问题:
（1） 是丙到 （填“甲”“乙”或“丁”）的距离;
（2）写出电阻率的表达式 （用 、 、 表示）;
（3）根据图像计算出该样品的电阻率 （保留两位有效数字）.
2. [2022北京，8分]物理实验一般涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等.
（1）用电压表（内阻约为 ）和电流表（内阻约为 ）测量一个电阻的阻值（约为 ）.要求尽量减小实验误差,应该选择的测量电路是图1中的 （选填“甲”或“乙”）.
图1
（2）一多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样.用它测量约 电阻的阻值，下列实验步骤正确的操作顺序为 （填各实验步骤前的字母）.
A. 将选择开关置于“ ”位置
B. 将选择开关置于“ ”位置
C. 将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开
D. 将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0”
（3）图2是“测量电源的电动势和内电阻”实验的电路图.某同学在实验中，闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变,电流表始终没有示数.为查找故障，在其他连接不变的情况下，他将电压表连接 位置的导线端分别试触 、 、 三个位置，发现试触 、 时，电压表有示数;试触 时，电压表没有示数.若电路中仅有一处故障，则 （选填选项前的字母）.
图2
A.导线 断路 B. 滑动变阻器断路
C. 导线 断路 D. 滑动变阻器短路
3. [2021天津，6分]随着智能手机的广泛应用，充电宝成为手机及时充电的一种重要选择.充电宝可以视为与电池一样的直流电源.一充电宝的电动势约为 ，内阻很小，最大放电电流为 ，某实验小组测定它的电动势和内阻.他们剥开充电宝连接线的外绝缘层，里面有四根导线，红导线为充电宝的正极，黑导线为充电宝的负极，其余两根导线空置不用，另有滑动变阻器 用于改变电路中的电流，定值电阻 ，两只数字多用电表 、 ，两表均为理想电表，并与开关 连成如图所示电路.
①图中测量电流的电表是 ，测量电压的电表是 .（均填写字母 或 ）
②调节滑动变阻器，测得多组 、 数据，记录如下表，其中只有一个数据记录有误，审视记录的数据，可以发现表中第 次的记录数据有误.（填测量次数的序号）
次数 1 2 3 4 5 6 7
电流 0.299 0.477 0.684 0.877 1.065 1.281 1.516
电压 4.970 4.952 4.932 4.942 4.894 4.872 4.848
③电路中接入 可以达到下列哪个效果 （填选项前的字母）
A. 使测电流的电表读数变化明显 B. 为了更准确地测量充电宝内阻
C. 避免使充电宝的放电电流过大 D. 减小测量电压的电表分流作用
4. [2020全国Ⅱ，10分]某同学要研究一小灯泡 的伏安特性.所用器材有：电流表 （量程 ,内阻 ）、电流表 （量程 ，内阻 ）、定值电阻 （阻值 ）、滑动变阻器 （最大阻值 ）、电源 （电动势 ，内阻很小）、开关 和若干导线.该同学设计的电路如图（a）所示.
图（a）
（1）根据图（a）,在图（b）的实物图中画出连线.
图（b）
（2）若 、 分别为流过电流表 和 的电流，利用 、 、 和 写出：小灯泡两端的电压 ，流过小灯泡的电流 .为保证小灯泡的安全， 不能超过 .
（3）实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零.逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的 和 .所得实验数据在下表中给出.
32 55 85 125 144 173
171 229 299 379 424 470
根据实验数据可算得，当 时，灯丝电阻 （保留1位小数）.
（4）如果用另一个电阻替代定值电阻 ，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值不能小于 （保留1位小数）.
教材拓展实验
题组三
1. [2023湖南，9分]某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置，其电路如图（a）所示， 、 、 为电阻箱， 为半导体薄膜压力传感器， 、 间连接电压传感器（内阻无穷大）.
图（a）
（1）先用欧姆表“ ”挡粗测 的阻值，示数如图（b）所示，对应的读数是 ;
图（b）
（2）适当调节 、 、 ,使电压传感器示数为0，此时， 的阻值为 （用 、 、 表示）；
（3）依次将 的标准砝码加载到压力传感器上（压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大小），读出电压传感器示数 ,所测数据如下表所示:
次数 1 2 3 4 5 6
砝码质量 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
电压 0 57 115 168 220 280
根据表中数据在图（c）上描点，绘制 关系图线；
图（c）
（4）完成前面三步的实验工作后，该测量微小压力的装置即可投入使用.在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力 ,电压传感器示数为 ,则 大小是 （重力加速度取 ,保留2位有效数字）;
（5）若在步骤（4）中换用非理想毫伏表测量 、 间电压，在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力 ,此时非理想毫伏表读数为 ，则 （填“ ”“ ”或“ ”）.
2. [2022全国甲，5分]某同学要测量微安表内阻，可利用的实验器材有：电源 （电动势 ,内阻很小），电流表（量程 ,内阻约 ），微安表（量程 ,内阻 待测，约 ）,滑动变阻器 （最大阻值 ），定值电阻 （阻值 ）,开关 ,导线若干.
（1）在答题卡上将图中所示的器材符号连线，画出实验电路原理图；
（2）某次测量中，微安表的示数为 ，电流表的示数为 ，由此计算出微安表内阻 .
3. [2022福建，6分]在测量某电源电动势和内阻时，因为电压表和电流表的影响，不论使用何种接法，都会产生系统误差，为了消除电表内阻造成的系统误差，某实验兴趣小组设计了如图甲实验电路进行测量.已知 .
甲
（1）按照图甲所示的电路图，将图乙中的器材实物连线补充完整.
图乙
（2）实验操作步骤如下：
①将滑动变阻器滑到最左端位置；
②接法Ⅰ：单刀双掷开关 与1接通，闭合开关 ，调节滑动变阻器 ，记录下若干组数据 的值，断开开关 ；
③将滑动变阻器滑到最左端位置；
④接法Ⅱ：单刀双掷开关 与2接通，闭合开关 ，调节滑动变阻器 ，记录下若干组数据 的值，断开开关 ；
⑤分别作出两种情况所对应的 和 图像.
单刀双掷开关接1时，某次读取电表数据时，电压表指针如图丙所示，此时
.
图丙
根据测得数据，作出 和 图像如图丁所示，根据图线求得电源电动势
，内阻 .（结果均保留两位小数）
图丁
（5）由图丁可知 （填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”）测得的电源内阻更接近真实值.
（6）综合考虑，若只能选择一种接法，应选择 （填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”）测量更合适.
4. [2021全国甲，10分]某同学用图（a）所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有:小灯泡（额定电压 ，额定电流 ）、电压表（量程 ，内阻 、电流表（量程 ，内阻 ）、定值电阻 、滑动变阻器 （阻值 ）、电阻箱 （最大阻值 ）、电源 （电动势 ，内阻不计）、开关 、导线若干.
图（a）
完成下列填空：
（1）有3个阻值分别为 、 、 的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在 的 曲线， 应选取阻值为 的定值电阻；
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的 （填“ ”或“ ”）端；
（3）在流过电流表的电流较小时，将电阻箱 的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示数 、 ，结果如图（b）所示.当流过电流表的电流为 时，小灯泡的电阻为 （保留1位有效数字）；
图（b）
（4）为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为 ，该同学经计算知，应将 的阻值调整为 .然后调节滑动变阻器 ，测得数据如下表所示：
24.0 46.0 76.0 110.0 128.0 152.0 184.0 216.0 250.0
140.0 160.0 180.0 200.0 220.0 240.0 260.0 280.0 300.0
（5）由图（b）和上表可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻 （填“增大”“减小”或“不变”）；
（6）该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为 ，可得此时小灯泡电功率 （保留2位有效数字）；当流过电流表的电流为 时，小灯泡的电功率为 ，则 （保留至整数）.
题组四
1. [2023全国甲，5分]某同学用伏安法测绘一额定电压为 、额定功率为 的小灯泡的伏安特性曲线，实验所用电压表内阻约为 ，电流表内阻约为 .实验中有图（a）和 两个电路图供选择.
图（a） 图（b）
（1）实验中得到的电流 和电压 的关系曲线如图（c）所示，该同学选择的电路图是图（ ）（填“ ”或“ ”）.
图（c）
（2）若选择另一个电路图进行实验，在答题卡所给图上用实线画出实验中应得到的 关系曲线的示意图.
2. [2022山东，8分]某同学利用实验室现有器材，设计了一个测量电阻阻值的实验.实验器材：
干电池 （电动势 ，内阻未知）；电流表 （量程 ，内阻为 ）；电流表 （量程 ，内阻为 ）；定值电阻 （阻值为 ）；滑动变阻器 （最大阻值为 ）；待测电阻 ；
开关 ，导线若干.测量电路如图所示.
断开开关，连接电路，将滑动变阻器 的滑片调到阻值最大一侧.将定值电阻 接入电路；闭合开关，调节滑片位置，使电流表指针指在满刻度的 处，该同学选用的电流表
为 （填“ ”或“ ”）；若不考虑电池内阻，此时滑动变阻器接入电路的电阻值应为 .
（2）断开开关，保持滑片的位置不变，用 替换 ，闭合开关后，电流表指针指在满刻度的 处，则 的测量值为 .
（3）本实验中未考虑电池内阻，对 的测量值 （填“有”或“无”）影响.
3. [2022全国乙，10分]一同学探究阻值约为 的待测电阻 在 范围内的伏安特性.可用器材有：电压表（量程为 ,内阻很大），电流表（量程为 ,内阻为 ）,电源 （电动势约为 ,内阻不计），滑动变阻器 （最大阻值可选 或 ）,定值电阻 （阻值可选 或 ）,开关 ,导线若干.
（1）要求通过 的电流可在 范围内连续可调，在答题卡上将图（a）所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图;
图（a）
（2）实验时，图（a）中的 应选最大阻值为 （填“ ”或“ ” ）的滑动变阻器， 应选阻值为 （填“ ”或“ ”）的定值电阻；
（3）测量多组数据可得 的伏安特性曲线.若在某次测量中，电压表、电流表的示数分别如图（b）和图（c）所示，则此时 两端的电压为 ,流过 的电流为 ,此组数据得到的 的阻值为 （保留3位有效数字）.
图（b）
图（c）
4. [2021湖南，9分]某实验小组需测定电池的电动势和内阻，器材有：一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻（阻值为 ）、一个电流表（内阻为 ）、一根均匀电阻丝（电阻丝总阻值大于 ，并配有可在电阻丝上移动的金属夹）、导线若干.由于缺少刻度尺，无法测量电阻丝长度，但发现桌上有一个圆形时钟表盘.某同学提出将电阻丝绕在该表盘上，利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度.主要实验步骤如下:
（1）将器材如图（a）连接;
图（a）
（2）开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的 端（填“ ”或“ ”）；
（3）改变金属夹的位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角 和电流表示数 ,得到多组数据；
（4）整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图（b）所示，图线斜率为 ，与纵轴截距为 ,设单位角度对应电阻丝的阻值为 ，该电池电动势和内阻可表示为 , ；（用 、 、 、 、 表示）
图（b）
（5）为进一步确定结果,还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值 .利用现有器材设计实验，在图（c）方框中画出实验电路图（电阻丝用滑动变阻器符号表示）；
图（c）
（6）利用测出的 ，可得该电池的电动势和内阻.
5. [2020全国Ⅲ，9分]已知一热敏电阻当温度从 升至 时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系.所用器材：电源 、开关 、滑动变阻器 （最大阻值为 ）、电压表（可视为理想电表）和毫安表（内阻约为 ）.
（1）在虚线框中所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图.
（2）实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值.若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为 和 ,则此时热敏电阻的阻值为 （保留2位有效数字）.实验中得到的该热敏电阻阻值 随温度 变化的曲线如图（a）所示.
图（a）
（3）将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为 .由图（a）求得，此时室温为 （保留3位有效数字）.
图（b）
（4）利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图（b）所示.图中， 为直流电源（电动势为 ,内阻可忽略）；当图中的输出电压达到或超过 时，便触发报警器（图中未画出）报警.若要求开始报警时环境温度为 ，则图中 （填“ ”或“ ”）应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为 （保留2位有效数字）.
题组五
1. [2023浙江6月选考，5分]在“测量干电池的电动势和内阻”实验中
（1）部分连线如图1所示，导线 端应连接到 （选填“ ”“ ”“ ”或“ ”）接线柱上.正确连接后,某次测量中电压表指针位置如图2所示,其示数为 .
图1
图2
测得的7组数据已标在如图3所示 坐标系上，用作图法求干电池的电动势
和内阻 .（计算结果均保留两位小数）
图3
2. [2022湖北，9分]某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后，为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率，进行了如下实验探究.
（1）该小组用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径 ，示数如图甲所示，其读数
为 .再用游标卡尺测得其长度 .
图甲
（2）该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻 的阻值.图中电流表量程为 、内阻为 ，定值电阻 的阻值为 ，电阻箱 的最大阻值为 .首先将 置于位置1，闭合 ，多次改变电阻箱 的阻值，记下电流表的对应读数 ，实验数据见下表.
图乙
/
5.0 0.414 2.42
10.0 0.352 2.84
15.0 0.308 3.25
20.0 0.272 3.68
25.0 0.244 4.10
30.0 0.222 4.50
根据表中数据，在图丙中绘制出 图像.再将 置于位置2，此时电流表读数为 .根据图丙中的图像可得 （结果保留2位有效数字）.最后可由表达
式 得到该材料的电阻率（用 、 、 表示）.
图丙
（3）该小组根据图乙的电路和图丙的 图像，还可以求得电源电动势 ，内阻 .（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.若该小组再次将此圆柱形电阻连入此装置，测得电路的电流，仍根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）.
3. [2021浙江6月选考，7分]小李在实验室测量一电阻 的阻值.
（1）因电表内阻未知，用如图1所示的电路来判定电流表该内接还是外接.正确连线后，合上开关 ,将滑动变阻器的滑片 移至合适位置.单刀双掷开关 掷到1,电压表的读数 ,电流表的示数如图2所示，其读数 A;将 掷到2,电压表和电流表的读数分别为 , .由此可知应采用电流表 （填“内”或“外”）接法.
图1
图2
（2）完成上述实验后,小李进一步尝试用其他方法进行实验:
①器材与连线如图3所示，请在虚线框中画出对应的电路图；
图3
②先将单刀双掷开关掷到左边，记录电流表读数,再将单刀双掷开关掷到右边，调节电阻箱的阻值，使电流表的读数与前一次尽量相同，电阻箱的示数如图3所示，则待测电
阻 .此方法 （填“有”或“无”）明显的实验误差，其理由是 .
4. [2021广东，9分]某小组研究热敏电阻阻值随温度的变化规律.根据实验需要已选用了规格和量程合适的器材.
（1）先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势.选择适当倍率的欧姆挡,将两表笔 ，调节欧姆调零旋钮,使指针指向右边“ ”处.测量时观察到热敏电阻温度越高,相同倍率下多用电表指针向右偏转角度越大,由此可判断热敏电阻阻值随温度的升高而 .
（2）再按图连接好电路进行测量.
①闭合开关 前，将滑动变阻器 的滑片滑到 端（选填“ ”或“ ” ）.
将温控室的温度设置为 ，电阻箱 调为某一阻值 .闭合开关 ,调节滑动变阻器 ，使电压表和电流表的指针偏转到某一位置.记录此时电压表和电流表的示数、 和 .断开开关 .
再将电压表与热敏电阻 端间的导线改接到 端，闭合开关 .反复调节 和 ，使电压表和电流表的示数与上述记录的示数相同.记录此时电阻箱的阻值 .断开开关 .
②实验中记录的阻值 （选填“大于”“小于”或“等于”）.此时热敏电阻阻值 .
（3）改变温控室的温度，测量不同温度时的热敏电阻阻值，可以得到热敏电阻阻值随温度的变化规律.
题组六
1. [2023海南，14分]用如图甲所示的电路测量一个量程为 、内阻约为 的微安表头的内阻，所用电源的电动势约为 ，有两个电阻箱可选， ，
图甲
（1） 应选 ， 应选 ；
（2）根据电路图甲，请把实物图乙连线补充完整；
图乙
（3）下列操作顺序合理排列是： ;
①将滑动变阻器滑片 移至最左端，将 调至最大值；
②闭合开关 ，调节 ，使微安表半偏，并读出 的阻值；
③断开 ，闭合 ，调节滑片 至某位置再调节 使表头满偏；
④断开 、 ，拆除导线，整理好器材
（4）如图丙是 调节后的面板，则待测表头的内阻为 ，该测量值 （填“大于”“小于”或“等于”）真实值.
图丙
（5）将该微安表改装成量程为 的电压表后，某次测量指针指在图丁所示位置，则待测电压为 .
图丁
（6）某次半偏法测量表头内阻的实验中， 断开，电表满偏时读出 的值，在滑片 不变的情况下， 闭合后调节电阻箱 ，使电表半偏时读出 ，若认为 间电压不变，则微安表内阻为 （用 、 表示）.
2. [2022湖南，9分]小梦同学自制了一个两挡位（“ ”“ ”）的欧姆表,其内部结构如图所示, 为调零电阻（最大阻值为 ）, 、 、 为定值电阻 ,电流计的内阻为 .用此欧姆表测量一待测电阻的阻值,回答下列问题:
（1）短接 ,将单刀双掷开关 与 接通,电流计示数为 ;保持电阻 滑片位置不变,将单刀双掷开关 与 接通,电流计示数变为 ,则 （填“大于”或“小于”）.
（2）将单刀双掷开关 与 接通,此时欧姆表的挡位为 （填“ ”或“ ”）.
（3）若从“ ”挡位换成“ ”挡位,调整欧姆零点（欧姆零点在电流计满偏刻度处）时,调零电阻 的滑片应该 调节（填“向上”或“向下”）.
（4）在“ ”挡位调整欧姆零点后,在①②间接入阻值为 的定值电阻 ,稳定后电流计的指针偏转到满偏刻度的 ;取走 ，在①②间接入待测电阻 ,稳定后电流计的指针偏转到满偏刻度的 ,则 .
3. [2022河北，9分]某物理兴趣小组利用废弃电饭煲的部分器材自制简易电饭煲,设计电路如图1所示，选用的器材有:限温开关 （手动将其按下，开始持续加热煮饭,当锅内温度高于 时自动断开,之后不能自动闭合）;保温开关 （当锅内温度高于 时自动断开，温度低于 时自动闭合）;电饭煲的框架（结构如图2所示）.自备元件有:加热电阻丝 （阻值为 ,用于加热煮饭）;限流电阻 和 （阻值均为 ）;指示灯 和 , ,当电流低于 时可视为熄灭);保险丝 .
图1
图2
（1）按照兴趣小组设计的电路,下列说法正确的是 （多选）.
A. 按下 , 和 均发光
B. 当锅内温度高于 时, 自动断开， 和 均发光
C. 保温过程中, 自动在闭合、 断开状态之间交替切换
D. 当锅内温度低于 时, 自动闭合, 发光， 熄灭
（2）简易电饭煲制作完成后,试用时 始终不亮，但加热和保温功能均正常.在不增加元件的前提下,断开电源，使用多用电表判断发生故障的元件.下列操作步骤的正确顺序是 （填写各步骤前的字母）.
A.将选择开关旋转到“ ”位置
B.将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指针指向欧姆零点
C.调整“指针定位螺丝”,使指针指到零刻度
D.测量指示灯 两端的阻值
E.将选择开关置于 位置或交流电压最高挡
操作时,将多用电表两表笔与 两端接触,若指针如图3所示，可判断是 断路损坏;若指针如图4所示,可判断是 断路损坏.（用电路中的元件符号表示）
图3
图4
创新设计实验
题组七
1. [2023江苏，15分]小明通过实验探究电压表内阻对测量结果的影响.所用器材有：干电池（电动势约 ，内阻不计）2节；两量程电压表（量程 ,内阻约 ；量程 ，内阻约 ）1个;滑动变阻器（最大阻值 ）1个；定值电阻（阻值 ）21个；开关1个及导线若干.实验电路如图1所示.
图1
（1）电压表量程应选用 （选填“ ”或“ ”）.
（2）图2为该实验的实物电路（右侧未拍全）.先将滑动变阻器的滑片置于如图所示的位置，然后用导线将电池盒上接线柱 与滑动变阻器的接线柱 （选填“ ”“ ”“ ”）连接，再闭合开关，开始实验.
图2
（3）将滑动变阻器滑片移动到合适位置后保持不变，依次测量电路中 与1,2， ，21之间的电压.某次测量时，电压表指针位置如图3所示，其示数为 .根据测量数据作出电压 与被测电阻值 的关系图线，如图4中实线所示.
图3
图4
（4）在图1所示的电路中,若电源电动势为 ,电压表视为理想电压表,滑动变阻器接入的阻值为 ，定值电阻的总阻值为 ，当被测电阻为 时,其两端的电压 （用 、 、 、 表示）,据此作出 理论图线如图4中虚线所示.小明发现被测电阻较小或较大时,电压的实测值与理论值相差较小.
（5）分析可知,当 较小时, 的实测值与理论值相差较小,是因为电压表的分流小,电压表内阻对测量结果影响较小.小明认为,当 较大时, 的实测值与理论值相差较小，也是因为相同的原因.你是否同意他的观点 请简要说明理由.
2. [2022海南，8分]某同学将一满偏电流 的表头 改装成量程为 的电流表并校准.
（1）用图甲所示的电路测量表头 的内阻 ,连接电路,闭合开关 ，调节滑动变阻器 ，当电流表A的示数为 时，表头 的示数如图乙所示，该读数为 .
图甲
图乙
（2）已知电流表A的内阻 ,则表头 的内阻 .经计算，用一个阻值为 的电阻与表头 并联，将表头 改装成电流表.
（3）将改装后的电流表与标准电流表串联进行校准.当通过表头 的电流为 时，标准电流表的示数为 ，则改装后的电流表量程实际为 .
（4）如果是因为 测量不准确导致改装后的电流表量程不是 ，为使改装后的电流表量程变为 ，只需在 的两端并联一个阻值 的电阻即可.
3. [2022辽宁，6分]某同学要将一小量程电流表（满偏电流为 ，内阻为 ）改装成有两个量程的电流表，设计电路如图（a）所示，其中定值电阻 ， .
图（a）
（1）当开关 接 端时，该电流表的量程为 ；
（2）当开关 接 端时，该电流表的量程比接 端时的 （填“大”或“小”）；
（3）该同学选用量程合适的电压表（内阻未知）和此改装电表测量未知电阻 的阻值，设计了图（b）中的两个电路，不考虑实验操作中的偶然误差，则利用 （填“甲”或“乙”）电路可修正由电表内阻引起的实验误差.
图（b）
4. [2019全国Ⅰ，10分]某同学要将一量程为 的微安表改装为量程为 的电流表.该同学测得微安表内阻为 ,经计算后将一阻值为 的电阻与该微安表连接，进行改装.然后利用一标准毫安表，根据图（a）所示电路对改装后的电表进行检测（虚线框内是改装后的电表）.
图（a）
图（b）
（1）根据图（a）和题给条件，将图（b）中的实物连线.
（2）当标准毫安表的示数为 时，微安表的指针位置如图（c）所示.由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值，而是 .（填正确答案标号）
图（c）
A. B. C. D.
（3）产生上述问题的原因可能是 .（填正确答案标号）
A. 微安表内阻测量错误，实际内阻大于
B. 微安表内阻测量错误，实际内阻小于
C. 值计算错误，接入的电阻偏小
D. 值计算错误，接入的电阻偏大
（4）要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为 的电阻换为一个阻值为 的电阻即可，其中 .
专题十八 电学实验
教材基础实验
题组一
1. [2023新课标理综，6分]在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下:电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干.
（1）用多用电表的电压挡检测电池的电压.检测时，红表笔应该与电池的正极（填“正极”或“负极”）接触.
[解析] 在使用多用电表时，应保证电流从红表笔流入，从黑表笔流出，即“红进黑出”，因此红表笔应该与电池的正极接触.
（2）某同学设计的实验电路如图（a）所示.先将电阻箱的阻值调为 ，将单刀双掷开关 与“1”端相接，记录电流随时间的变化.电容器充电完成后，开关 再与“2”端相接，相接后小灯泡亮度变化情况可能是C.（填正确答案标号）
图（a）
A. 迅速变亮，然后亮度趋于稳定
B. 亮度逐渐增大，然后趋于稳定
C. 迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭
[解析] 与“1”端接时，小灯泡不发光，电容器充电； 与“2”端接时，电容器放电，且放电速度逐渐变小，直至为0，故 对， 错.
（3）将电阻箱的阻值调为 ,再次将开关 与“1”端相接，再次记录电流随时间的变化情况.两次得到的电流 随时间 变化如图（b）中曲线所示，其中实线是电阻箱阻值为 （填“ ”或“ ”）时的结果，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的电荷量（填“电压”或“电荷量”）.
图（b）
[解析] 实线中电流的峰值较小，说明电路中的电阻较大，对应电阻箱阻值为 ；根据电流的定义式 可知 ，则 图像与坐标轴围成的面积为电荷量.
2. [2023全国乙，10分]一学生小组测量某金属丝（阻值约十几欧姆）的电阻率.现有实验器材:螺旋测微器、米尺、电源 、电压表（内阻非常大）、定值电阻 （阻值 ）、滑动变阻器 、待测金属丝、单刀双掷开关 、开关 、导线若干.图（a）是学生设计的实验电路原理图.完成下列填空:
图（a）
（1）实验时,先将滑动变阻器 接入电路的电阻调至最大，闭合 .
（2）将 与1端相连，适当减小滑动变阻器 接入电路的电阻，此时电压表读数记为 ,然后将 与2端相连，此时电压表读数记为 .由此得到流过待测金属丝的电流 ，金属丝的电阻 .（结果均用 、 、 表示）
[解析] 由于电压表内阻非常大，故 接2时电压表两端电压与 接1时金属丝和 两端电压相等，即 ，故流过金属丝的电流 ，由电阻的定义式可知金属丝的电阻 .
（3）继续微调 ，重复（2）的测量过程,得到多组测量数据，如下表所示:
0.57 0.71 0.85 1.14 1.43
0.97 1.21 1.45 1.94 2.43
（4）利用上述数据，得到金属丝的电阻 .
（5）用米尺测得金属丝长度 .用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径，某次测量的示数如图（b）所示，该读数为 .多次测量后，得到直径的平均值恰与 相等.
图（b）
[解析] 由题图（b）可知螺旋测微器的固定刻度读数为 ，可动刻度读数为 ，故该读数为 .
（6）由以上数据可得,待测金属丝所用材料的电阻率 .（保留2位有效数字）
[解析] 金属丝的横截面积 ，由电阻定律有 ,将相关数据代入解得 .
3. [2022重庆，6分]某兴趣小组研究热敏电阻在通以恒定电流时，其阻值随温度的变化关系.实验电路如图甲所示，实验设定恒定电流为 ，主要实验器材有：恒压直流电源 、加热器、测温仪、热敏电阻 、可变电阻 、电流表A、电压表 .
图甲
（1）用加热器调节 的温度后，为使电流表的示数仍为 ，需调节可变电阻 （2分）（选填一种给定的实验器材）.当 两端未连接电压表时，电流表示数为 ；连接电压表后，电流表示数显著增大，需将原电压表更换为内阻远大于（2分）（选填“远大于”“接近”“远小于”） 阻值的电压表.
[解析] 由题知恒压直流电源 的输出电压不变，而用加热器调节 的温度后，导致整个回路的总电阻改变，而要确保电流表的示数仍为 ，则需控制整个回路的总电阻不变，故需要调节的器材是可变电阻 .连接电压表后，电流表示数显著增大，说明电压表与 并联后的总电阻 相对 显著减小，则根据并联电阻的关系有 ，则要保证 近似不变，需将原电压表更换为内阻远大于 阻值的电压表.
（2）测得 两端的电压随温度的变化如图乙所示，由图可得温度从 变化到 的过程中， 的阻值随温度的平均变化率大小是1.0（ 均可，2分） （保留2位有效数字）.
图乙
[解析] 由图可得温度为 时电压表的示数为 ，且实验设定恒定电流为 ，则根据欧姆定律可知此时热敏电阻阻值 ；温度为 时电压表的示数为 ，且实验设定恒定电流为 ，则根据欧姆定律可知此时热敏电阻阻值 ，则温度从 变化到 的过程中， 的阻值随温度的平均变化率大小是 .
4. [2021全国乙，10分]一实验小组利用图（a）所示的电路测量一电池的电动势 （约 ）和内阻 （小于 ）.图中电压表量程为 ,内阻 ； 定值电阻 ；电阻箱 ,最大阻值为 ； 为开关.按电路图连接电路.完成下列填空：
（1）为保护电压表,闭合开关前,电阻箱接入电路的电阻值可以选 （2分） （填“5.0”或“15.0”）；
[解析] 为了保护电压表，在闭合开关前，需满足 ,可得 ，所以选 .
（2）闭合开关,多次调节电阻箱,记录下阻值 和电压表的相应读数 ；
（3）根据图（a）所示电路,用 、 、 、 和 表示 ,得 （2分）;
图（a）
[解析] 根据闭合电路的欧姆定律得 ,整理得 .
（4）利用测量数据，作 图线，如图（b）所示；
图（b）
（5）通过图（b）可得 1.53（ 均可，2分） （保留2位小数）， 0.6（ 均可，2分） （保留1位小数）；
[解析] 从图中可知图线过点 和 ，即 ,解得 , .
（6）若将图（a）中的电压表当成理想电表，得到的电源电动势为 ,由此产生的误差为 5（2分） .
[解析] 若电压表是理想电表，则 ，同理可得 ,解得 ，误差为 .
5. [2020全国Ⅰ，6分]某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻 ，所用电压表的内阻为 ,电流表内阻为 .该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图（a）所示电路的 、 两点之间，另一种是跨接在 、 两点之间.测量得到如图（b）所示的两条 图线，其中 与 分别为电压表和电流表的示数.
回答下列问题：
（1）图（b）中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在 、 （2分）（填“ 、 ”或“ 、 ”）两点的方案测量得到的.
图（b）
[解析] 当用电流表内接法时，测量值为 ，当用电流表外接法时，测量值为 ，图（b）中图线Ⅱ的斜率较小，所以应为使用电流表外接法测量的结果，即电压表跨接在 、 间测量得到的.
（2）根据所用实验器材和图（b）可判断，由图线Ⅰ（1分）（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为 （1分） （保留1位小数）.
[解析] 因为待测电阻为几十欧的电阻，通过图像斜率大致估算待测电阻为 左右，根据 说明电流表分压较小，电压表的分流较大，所以电压表跨接在 、 之间，所以由图线Ⅰ得到的结果更接近待测电阻的真实值，测量结果 .
（3）考虑到实验中电表内阻的影响，需对（2）中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为 （2分） （保留1位小数）.
[解析] 因为 ，所以 .
题组二
1. [2023辽宁，6分]导电漆是将金属粉末添加于特定树脂原料中制作而成的能导电的喷涂油漆.现有一根用导电漆制成的截面为正方形的细长样品（固态），某同学欲测量其电阻率，设计了如图（a）所示的电路图，实验步骤如下:
.测得样品截面的边长 ;
.将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与样品接触，其中甲、乙、丁位置固定，丙可在乙、丁间左右移动;
.将丙调节至某位置，测量丙和某探针之间的距离 ；
.闭合开关 ,调节电阻箱 的阻值，使电流表示数 ,读出相应的电压表示数 ，断开开关 ;
.改变丙的位置，重复步骤 、 ,测量多组 和 ,作出 图像如图（b）所示，得到直线的斜率 .
回答下列问题:
（1） 是丙到乙（2分）（填“甲”“乙”或“丁”）的距离;
[解析] 由图（a）可知，电压表测的是乙、丙探针之间的样品两端的电压，从图（b）中可以看出 越大，电压表示数 越大，且 图像的延长线过坐标原点，在串联电路中电压表所测电阻部分的阻值越大，电压越大，说明 为电压表所测样品部分的长度，即 是丙到乙的距离.
（2）写出电阻率的表达式 （2分） （用 、 、 表示）;
[解析] 电阻决定式为 ，其中所测样品横截面积为 ，解得 ，其中电阻 ，解得 ，由图（b）可知， 图像的斜率为 ，所以该样品的电阻率可以表示为 .
（3）根据图像计算出该样品的电阻率 （2分） （保留两位有效数字）.
[解析] 由图（b）可知斜率为 ，代入电阻率的表达式解得 .
【实验攻略】（1）本实验的解题过程：用电压表测乙、丙探针之间的样品两端的电压，用电流表测通过样品的电流，并测量出电压表所测样品部分的长度，读出多组电压、样品长度值，通过 图像求解问题.（2）图像法处理数据，作出 图像，由图像的斜率求解问题，在设定标度时要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要让各点均匀分布在直线的两侧，个别偏离较远的点可以不予考虑.（3）计算导体的电阻率：利用 图像的斜率，代入公式 即可求该样品的电阻率.（4）金属通电时温度升高，使所测电阻率和常温下电阻率不同，所以测量时需要快速，测完迅速断开开关.
2. [2022北京，8分]物理实验一般涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等.
（1）用电压表（内阻约为 ）和电流表（内阻约为 ）测量一个电阻的阻值（约为 ）.要求尽量减小实验误差,应该选择的测量电路是图1中的甲（选填“甲”或“乙”）.
图1
[解析] 因为待测电阻约为 ，而 ，故为了减小误差应该采用电流表外接法，即选用甲.
（2）一多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样.用它测量约 电阻的阻值，下列实验步骤正确的操作顺序为ADCB（填各实验步骤前的字母）.
A. 将选择开关置于“ ”位置
B. 将选择开关置于“ ”位置
C. 将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开
D. 将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0”
[解析] 测量过程中应该先选择合适挡位，根据题意选择“ ”挡位，然后进行欧姆调零，再进行测量，测量完成后要将开关置于“ ”挡，故顺序为 .
（3）图2是“测量电源的电动势和内电阻”实验的电路图.某同学在实验中，闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变,电流表始终没有示数.为查找故障，在其他连接不变的情况下，他将电压表连接 位置的导线端分别试触 、 、 三个位置，发现试触 、 时，电压表有示数;试触 时，电压表没有示数.若电路中仅有一处故障，则C（选填选项前的字母）.
图2
A.导线 断路 B. 滑动变阻器断路
C. 导线 断路 D. 滑动变阻器短路
[解析] 闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电流表示数始终为零，可能是电路中出现断路，电压表的示数不变化，说明电压表串联在电路中；试触 、 时依然是这个情况说明 、 间是正常的，试触 时，电压表没有示数说明在 、 之间某处发生了断路，故选 .
【实验攻略】 （1）因 、 及待测电阻 大约阻值已知,可用 与 的大小关系判断电流表的内外接法.（2）多用电表测电阻应先选挡位，再欧姆调零，测量完毕后将开关置于“ ”位置.
（3）
3. [2021天津，6分]随着智能手机的广泛应用，充电宝成为手机及时充电的一种重要选择.充电宝可以视为与电池一样的直流电源.一充电宝的电动势约为 ，内阻很小，最大放电电流为 ，某实验小组测定它的电动势和内阻.他们剥开充电宝连接线的外绝缘层，里面有四根导线，红导线为充电宝的正极，黑导线为充电宝的负极，其余两根导线空置不用，另有滑动变阻器 用于改变电路中的电流，定值电阻 ，两只数字多用电表 、 ，两表均为理想电表，并与开关 连成如图所示电路.
①图中测量电流的电表是 （1分），测量电压的电表是 （1分）.（均填写字母 或 ）
[解析] 电表 串联在电路中，测量电路中的电流；电表 一端接在开关上，另一端接在充电宝的负极，闭合开关后相当于并联在电源两端，所以 的作用是测量路端电压.
②调节滑动变阻器，测得多组 、 数据，记录如下表，其中只有一个数据记录有误，审视记录的数据，可以发现表中第 （2分）次的记录数据有误.（填测量次数的序号）
次数 1 2 3 4 5 6 7
电流 0.299 0.477 0.684 0.877 1.065 1.281 1.516
电压 4.970 4.952 4.932 4.942 4.894 4.872 4.848
[解析] 表格中的电流 不断增大，根据闭合电路欧姆定律 可知路端电压 不断减小，电压表的示数应该不断减小，所以第4次的记录数据有误.
③电路中接入 可以达到下列哪个效果. （2分）（填选项前的字母）
A. 使测电流的电表读数变化明显 B. 为了更准确地测量充电宝内阻
C. 避免使充电宝的放电电流过大 D. 减小测量电压的电表分流作用
[解析] 因为充电宝的内阻很小，所以电阻 串联在电路中，起保护电路的作用，避免充电宝的放电电流过大损坏电路中的器件，选项 正确.
4. [2020全国Ⅱ，10分]某同学要研究一小灯泡 的伏安特性.所用器材有：电流表 （量程 ,内阻 ）、电流表 （量程 ，内阻 ）、定值电阻 （阻值 ）、滑动变阻器 （最大阻值 ）、电源 （电动势 ，内阻很小）、开关 和若干导线.该同学设计的电路如图（a）所示.
图（a）
（1）根据图（a）,在图（b）的实物图中画出连线.
图（b）
[答案] 如图所示（2分）
（2）若 、 分别为流过电流表 和 的电流，利用 、 、 和 写出：小灯泡两端的电压 （1分），流过小灯泡的电流 （1分）.为保证小灯泡的安全， 不能超过180（2分） .
[解析] 根据串并联知识可得小灯泡两端的电压 ，流过小灯泡的电流 ，小灯泡的额定电压为 ，由 可得 ，即为了保证小灯泡的安全， 不能超过 .
（3）实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零.逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的 和 .所得实验数据在下表中给出.
32 55 85 125 144 173
171 229 299 379 424 470
根据实验数据可算得，当 时，灯丝电阻 （2分） （保留1位小数）.
[解析] 灯丝的电阻 ，当 时， ，解得 .
（4）如果用另一个电阻替代定值电阻 ，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值不能小于 （2分） （保留1位小数）.
[解析] 小灯泡的额定电压为 ，由 可得 .
教材拓展实验
题组三
1. [2023湖南，9分]某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置，其电路如图（a）所示， 、 、 为电阻箱， 为半导体薄膜压力传感器， 、 间连接电压传感器（内阻无穷大）.
图（a）
（1）先用欧姆表“ ”挡粗测 的阻值，示数如图（b）所示，对应的读数是 （1分） ;
图（b）
[解析] 由图（b）可知，对应的读数为 .
（2）适当调节 、 、 ,使电压传感器示数为0，此时， 的阻值为 （2分）（用 、 、 表示）；
[解析] 根据电压传感器示数为0可得 ， ，解得 .
（3）依次将 的标准砝码加载到压力传感器上（压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大小），读出电压传感器示数 ,所测数据如下表所示:
次数 1 2 3 4 5 6
砝码质量 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
电压 0 57 115 168 220 280
根据表中数据在图（c）上描点，绘制 关系图线；
图（c）
[答案] 如图所示（2分）
[解析] 把表格中的数据在图（c）上进行描点，然后用一条直线拟合，使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，离直线较远的点舍弃，如答图所示.
（4）完成前面三步的实验工作后，该测量微小压力的装置即可投入使用.在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力 ,电压传感器示数为 ,则 大小是 （2分） （重力加速度取 ,保留2位有效数字）;
[解析] 根据 图像可知，当 时， ，故 .
（5）若在步骤（4）中换用非理想毫伏表测量 、 间电压，在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力 ,此时非理想毫伏表读数为 ，则 （2分） （填“ ”“ ”或“ ”）.
[解析] 可将 、 以外的电路等效为新的电源， 、 两点电压看做路端电压，因为换用非理想毫伏表后，当读数为 时，实际上 、 间断路（接理想毫伏表时）时的电压大于 ，则在压力传感器上施加微小压力 时 、 间的电压大于在压力传感器上施加微小压力 时 、 间的电压，结合 关系图线可知， .
【考情速递】 本题以人教版新教材选择性必修第二册P109课题研究样例“半导体薄膜压力传感器特性的实验研究”为素材命制，实验考查了欧姆表的读数、压阻电桥原理、数据处理等实验技能.打破了电学实验出自必修三学生实验的惯例, 拓宽了实验的选材范围, 符合湖南省要求在中小学开展拓展实验的要求，必将引领实验教学.
2. [2022全国甲，5分]某同学要测量微安表内阻，可利用的实验器材有：电源 （电动势 ,内阻很小），电流表（量程 ,内阻约 ），微安表（量程 ,内阻 待测，约 ）,滑动变阻器 （最大阻值 ），定值电阻 （阻值 ）,开关 ,导线若干.
（1）在答题卡上将图中所示的器材符号连线，画出实验电路原理图；
[答案] 如图所示（3分）
（2）某次测量中，微安表的示数为 ，电流表的示数为 ，由此计算出微安表内阻 990（2分） .
[解析] （1）题中给出的滑动变阻器的最大阻值只有 ，滑动变阻器采用分压接法，为了精确得到微安表两端的电压，可将微安表与定值电阻并联，通过电流关系得到电压.（2）由并联电路规律可得 ，解得 .
3. [2022福建，6分]在测量某电源电动势和内阻时，因为电压表和电流表的影响，不论使用何种接法，都会产生系统误差，为了消除电表内阻造成的系统误差，某实验兴趣小组设计了如图甲实验电路进行测量.已知 .
甲
（1）按照图甲所示的电路图，将图乙中的器材实物连线补充完整.
图乙
[答案] 如图所示（1分）
[解析] 根据图甲所示的电路图，实物连接如答图所示.
（2）实验操作步骤如下：
①将滑动变阻器滑到最左端位置；
②接法Ⅰ：单刀双掷开关 与1接通，闭合开关 ，调节滑动变阻器 ，记录下若干组数据 的值，断开开关 ；
③将滑动变阻器滑到最左端位置；
④接法Ⅱ：单刀双掷开关 与2接通，闭合开关 ，调节滑动变阻器 ，记录下若干组数据 的值，断开开关 ；
⑤分别作出两种情况所对应的 和 图像.
（3）单刀双掷开关接1时，某次读取电表数据时，电压表指针如图丙所示，此时 （1分） .
图丙
[解析] 量程为 的电压表分度值为 ，
需要估读到分度值的下一位，由图丙可知电压表读数为 .
（4）根据测得数据，作出 和 图像如图丁所示，根据图线求得电源电动势 （1分） ，内阻 （1分） .（结果均保留两位小数）
图丁
[解析] 当单刀双掷开关接1时，相对于电源，电流表内接，电流表示数为零时，电压表测量准确，故电动势为 图像的纵截距，即 ；当单刀双掷开关接2时，相对于电源，电流表外接，电压表示数为零时，电流表测量准确，由 图像可知此时电路电流为 ，根据闭合电路欧姆定律可知 ，解得内阻为 .
（5）由图丁可知接法Ⅱ（1分）（填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”）测得的电源内阻更接近真实值.
[解析] 由图丁可知 图像的斜率为 ，解得 ；由图丁可知 图像的斜率为 ，解得 .则 ， ， ,故接法Ⅱ测得的电源内阻更接近真实值.
（6）综合考虑，若只能选择一种接法，应选择接法Ⅱ（1分）（填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”）测量更合适.
[解析] 分析电路图可知接法Ⅰ的误差来源是电流表的分压，接法Ⅱ的误差来源是电压表的分流，由于电源内阻较小，远小于电压表内阻，结合（5）问的分析可知，若只能选择一种接法，应选择接法Ⅱ更合适.
【实验攻略】 （1）根据实验电路图甲进行实物连线，注意电表接线柱的正负，要正进负出.（3）电压表选择的 量程要注意估读.（4）根据 和 图像并结合欧姆定律求出电源的电动势和内阻. 中则需结合电路结构分析其误差产生的原因，从而做出最优选择.
4. [2021全国甲，10分]某同学用图（a）所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有:小灯泡（额定电压 ，额定电流 ）、电压表（量程 ，内阻 、电流表（量程 ，内阻 ）、定值电阻 、滑动变阻器 （阻值 ）、电阻箱 （最大阻值 ）、电源 （电动势 ，内阻不计）、开关 、导线若干.
图（a）
完成下列填空：
（1）有3个阻值分别为 、 、 的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在 的 曲线， 应选取阻值为10（1分） 的定值电阻；
[解析] 当滑动变阻器的滑片处于 端时，小灯泡所在测量电路分得的电压等于电源电动势 ，电流表满偏时,测量电路的阻值为 ，而小灯泡本身具有一定的电阻，所以作为保护电阻， 一定小于 ，故 选择阻值为 的定值电阻；
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的 （1分）（填“ ”或“ ”）端；
[解析] 开关闭合前，应使测量电路分得的电压最小，故滑片应处于 端；
（3）在流过电流表的电流较小时，将电阻箱 的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示数 、 ，结果如图（b）所示.当流过电流表的电流为 时，小灯泡的电阻为 （1分） （保留1位有效数字）；
图（b）
[解析] 由图（b）可知，流过电流表的电流为 时，小灯泡两端电压约为 ,由欧姆定律可知小灯泡的电阻为 ；
（4）为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为 ，该同学经计算知，应将 的阻值调整为 （2分） .然后调节滑动变阻器 ，测得数据如下表所示：
24.0 46.0 76.0 110.0 128.0 152.0 184.0 216.0 250.0
140.0 160.0 180.0 200.0 220.0 240.0 260.0 280.0 300.0
[解析] 电压表满量程时小灯泡两端的电压为 ，而电压表两端电压为 ，所以 两端电压为 ,由串联分压规律有 ，解得 ；
（5）由图（b）和上表可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻增大（1分）（填“增大”“减小”或“不变”）；
[解析] 由图（b）和表中数据可知，随着小灯泡电流的增大， 的值不断增大，故灯丝电阻不断增大；
（6）该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为 ，可得此时小灯泡电功率 （2分） （保留2位有效数字）；当流过电流表的电流为 时，小灯泡的电功率为 ，则 10（2分）（保留至整数）.
[解析] 小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为 ，此时小灯泡的电功率 ；当流过电流表的电流为 时，小灯泡的电功率为 ，则 .
题组四
1. [2023全国甲，5分]某同学用伏安法测绘一额定电压为 、额定功率为 的小灯泡的伏安特性曲线，实验所用电压表内阻约为 ，电流表内阻约为 .实验中有图（a）和 两个电路图供选择.
图（a） 图（b）
（1）实验中得到的电流 和电压 的关系曲线如图（c）所示，该同学选择的电路图是图（ （2分））（填“ ”或“ ”）.
图（c）
[解析] 由题意知，小灯泡的额定电流 ,图（a）中，当电压表示数为 时，电流表示数是略大于 的，图（b）中，当电流表示数为 时，电压表示数是大于 的，对比题图（c）可知，该同学选择的电路图是图（a）.
（2）若选择另一个电路图进行实验，在答题卡所给图上用实线画出实验中应得到的 关系曲线的示意图.
[答案] 如图所示（3分）
[解析] 根据（1）问分析可知，图（b）的关系图线应在图（a）图线的下方，如答图中实线所示.
2. [2022山东，8分]某同学利用实验室现有器材，设计了一个测量电阻阻值的实验.实验器材：
干电池 （电动势 ，内阻未知）；电流表 （量程 ，内阻为 ）；电流表 （量程 ，内阻为 ）；定值电阻 （阻值为 ）；滑动变阻器 （最大阻值为 ）；待测电阻 ；
开关 ，导线若干.测量电路如图所示.
（1）断开开关，连接电路，将滑动变阻器 的滑片调到阻值最大一侧.将定值电阻 接入电路；闭合开关，调节滑片位置，使电流表指针指在满刻度的 处，该同学选用的电流表为 （2分）（填“ ”或“ ”）；若不考虑电池内阻，此时滑动变阻器接入电路的电阻值应为60（2分） .
[解析] 器材选择需要结合测量电路，用假设法初步分析，电流表半偏时，若电流表为 ，由闭合电路欧姆定律可计算出电路中总电阻为 ，定值电阻与电流表 的内阻之和为 ，不考虑电池内阻，此时滑动变阻器接入电路的阻值应为 ，实验器材可满足需求；若电流表为 ，电流表半偏时，电路中总电阻为 ，不符合题意.
（2）断开开关，保持滑片的位置不变，用 替换 ，闭合开关后，电流表指针指在满刻度的 处，则 的测量值为100（2分） .
[解析] （1）问得到的滑动变阻器接入电路的阻值为 ，实际上是滑动变阻器 和电池内阻 串联后的总阻值，联立可得 .
（3）本实验中未考虑电池内阻，对 的测量值无（2分）（填“有”或“无”）影响.
[解析] 由闭合电路欧姆定律有 ， ，由（2）问分析可得，是否考虑电池内阻对实验结果无影响.
3. [2022全国乙，10分]一同学探究阻值约为 的待测电阻 在 范围内的伏安特性.可用器材有：电压表（量程为 ,内阻很大），电流表（量程为 ,内阻为 ）,电源 （电动势约为 ,内阻不计），滑动变阻器 （最大阻值可选 或 ）,定值电阻 （阻值可选 或 ）,开关 ,导线若干.
（1）要求通过 的电流可在 范围内连续可调，在答题卡上将图（a）所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图;
图（a）
[答案] 如图所示（2分）
[解析] 该实验探究待测电阻 在 范围内的伏安特性，因此滑动变阻器采用分压式连接，电压表的内阻很大，可看成理想电压表，故采用电流表外接法，由于题目中给的电流表量程太小，故应与电流表并联一定值电阻扩大其量程.
（2）实验时，图（a）中的 应选最大阻值为 （2分）（填“ ”或“ ” ）的滑动变阻器， 应选阻值为 （2分）（填“ ”或“ ”）的定值电阻；
[解析] 滑动变阻器 选最大阻值为 的，方便调节；又因电流表的量程为 ，内阻为 ，通过测量电阻的最大电流为 ，因此电流表量程应扩大为原来的5倍，因此分流电阻阻值应为该电流表内阻的四分之一，故电流表并联的电阻的阻值为 .
（3）测量多组数据可得 的伏安特性曲线.若在某次测量中，电压表、电流表的示数分别如图（b）和图（c）所示，则此时 两端的电压为 （1分） ,流过 的电流为 （1分） ,此组数据得到的 的阻值为548（2分） （保留3位有效数字）.
图（b）
图（c）
[解析] 两端电压即为电压表读数 ；因电流表并联 ，量程扩大，通过待测电阻的电流为电流表读数的5倍，即通过 的电流为 ，故 .
4. [2021湖南，9分]某实验小组需测定电池的电动势和内阻，器材有：一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻（阻值为 ）、一个电流表（内阻为 ）、一根均匀电阻丝（电阻丝总阻值大于 ，并配有可在电阻丝上移动的金属夹）、导线若干.由于缺少刻度尺，无法测量电阻丝长度，但发现桌上有一个圆形时钟表盘.某同学提出将电阻丝绕在该表盘上，利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度.主要实验步骤如下:
（1）将器材如图（a）连接;
图（a）
（2）开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的 （2分）端（填“ ”或“ ”）；
[解析] 开关闭合前，为了安全，应该使接入电路的电阻最大，所以金属夹应夹在电阻丝的 端.
（3）改变金属夹的位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角 和电流表示数 ,得到多组数据；
（4）整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图（b）所示，图线斜率为 ，与纵轴截距为 ,设单位角度对应电阻丝的阻值为 ，该电池电动势和内阻可表示为 （2分）, （2分）；（用 、 、 、 、 表示）
图（b）
[解析] 根据闭合电路欧姆定律有 ，整理得 ，结合题意有 , ，解得 ， .
（5）为进一步确定结果,还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值 .利用现有器材设计实验，在图（c）方框中画出实验电路图（电阻丝用滑动变阻器符号表示）；
图（c）
[答案] 电路如图所示（3分）
[解析] 为了测量单位角度对应电阻丝的阻值，可用等效替代法进行测量，设计电路如答图所示.实验方法是先将单刀双掷开关接1，记录电流表的示数 ；再将单刀双掷开关接2，将金属夹缓慢移动，当电流表的示数仍为 时，记录下接入电路的电阻丝所对应的角度 ，则单位角度对应电阻丝的阻值 .
（6）利用测出的 ，可得该电池的电动势和内阻.
5. [2020全国Ⅲ，9分]已知一热敏电阻当温度从 升至 时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系.所用器材：电源 、开关 、滑动变阻器 （最大阻值为 ）、电压表（可视为理想电表）和毫安表（内阻约为 ）.
（1）在虚线框中所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图.
[答案] 如图所示（3分）
[解析] 由于滑动变阻器的最大阻值比待测电阻的阻值小得多，因此滑动变阻器应用分压式接法，由于电压表可视为理想电表，则电流表应用外接法，电路图如答图所示.
（2）实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值.若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为 和 ,则此时热敏电阻的阻值为 （1分） （保留2位有效数字）.实验中得到的该热敏电阻阻值 随温度 变化的曲线如图（a）所示.
图（a）
[解析] 由欧姆定律得 （或 ）.
（3）将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为 .由图（a）求得，此时室温为 （1分） （保留3位有效数字）.
图（b）
[解析] 由题图（a）可直接读出热敏电阻的阻值为 时，室温为 .
（4）利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图（b）所示.图中， 为直流电源（电动势为 ,内阻可忽略）；当图中的输出电压达到或超过 时，便触发报警器（图中未画出）报警.若要求开始报警时环境温度为 ，则图中 （2分）（填“ ”或“ ”）应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为 （2分） （保留2位有效数字）.
[解析] 由题意可知随温度的升高 两端的输出电压应增大，又由串联电路的特点可知， 的阻值应减小或 的阻值应增大，而热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，因此 应为热敏电阻；当环境温度为 时，热敏电阻的阻值为 ，则由串联电路的特点有 ，解得 .
题组五
1. [2023浙江6月选考，5分]在“测量干电池的电动势和内阻”实验中
（1）部分连线如图1所示，导线 端应连接到 （1分）（选填“ ”“ ”“ ”或“ ”）接线柱上.正确连接后,某次测量中电压表指针位置如图2所示,其示数为 （1分） .
图1
图2
[解析] 根据利用电压表和电流表测量干电池电动势和内阻的实验原理，可知导线 应该连接到 接线柱上，测外电路的总电压；根据电压表读数规则可知，电压表示数为 .
（2）测得的7组数据已标在如图3所示 坐标系上，用作图法求干电池的电动势 （1分） 和内阻 （2分） .（计算结果均保留两位小数）
图3
[解析] 将坐标系上的点用直线拟合，使尽可能多的点分布在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，离直线较远的点舍去，如图所示，则干电池的伏安特性曲线的纵截距等于电池的电动势， ；斜率的绝对值等于干电池的内阻， .
2. [2022湖北，9分]某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后，为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率，进行了如下实验探究.
（1）该小组用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径 ，示数如图甲所示，其读数为 （1分） .再用游标卡尺测得其长度 .
图甲
[解析] 根据螺旋测微器的读数方法可得 .
（2）该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻 的阻值.图中电流表量程为 、内阻为 ，定值电阻 的阻值为 ，电阻箱 的最大阻值为 .首先将 置于位置1，闭合 ，多次改变电阻箱 的阻值，记下电流表的对应读数 ，实验数据见下表.
图乙
/
5.0 0.414 2.42
10.0 0.352 2.84
15.0 0.308 3.25
20.0 0.272 3.68
25.0 0.244 4.10
30.0 0.222 4.50
根据表中数据，在图丙中绘制出 图像.再将 置于位置2，此时电流表读数为 .根据图丙中的图像可得 （1分） （结果保留2位有效数字）.最后可由表达式 （2分）得到该材料的电阻率（用 、 、 表示）.
图丙
[解析] 此时电流表读数 ,所以 ,从图丙中可查出 ；根据电阻定律有 ,解得 .
（3）该小组根据图乙的电路和图丙的 图像，还可以求得电源电动势 12（2分） ，内阻 也可，2分) .（结果均保留2位有效数字）
[解析] 根据闭合电路欧姆定律得 ,所以 ,从图中可得纵截距 ，斜率 ,解得 , .
（4）持续使用后，电源电动势降低、内阻变大.若该小组再次将此圆柱形电阻连入此装置，测得电路的电流，仍根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会偏大（1分）（选填“偏大”“偏小”或“不变”）.
[解析] 因为 ，持续使用后，电源电动势降低、内阻变大,有 ，因为 , ，所以 ，则根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会偏大.
3. [2021浙江6月选考，7分]小李在实验室测量一电阻 的阻值.
（1）因电表内阻未知，用如图1所示的电路来判定电流表该内接还是外接.正确连线后，合上开关 ,将滑动变阻器的滑片 移至合适位置.单刀双掷开关 掷到1,电压表的读数 ,电流表的示数如图2所示，其读数 （1分）A;将 掷到2,电压表和电流表的读数分别为 , .由此可知应采用电流表外（1分）（填“内”或“外”）接法.
图1
图2
[解析] 由题图2中电流表所接量程和电流表的表盘可知电流大小为 ；电压表的百分比变化为 ，电流表的百分比变化为 ，因此可知电压表的示数变化更明显，说明电流表的分压更严重，因此采用电流表外接法.
（2）完成上述实验后,小李进一步尝试用其他方法进行实验:
①器材与连线如图3所示，请在虚线框中画出对应的电路图；
图3
[答案] 如图所示（2分）
②先将单刀双掷开关掷到左边，记录电流表读数,再将单刀双掷开关掷到右边，调节电阻箱的阻值，使电流表的读数与前一次尽量相同，电阻箱的示数如图3所示，则待测电阻 5（1分） .此方法有（1分）（填“有”或“无”）明显的实验误差，其理由是电阻箱的最小分度与待测电阻比较接近（或其他合理解释，1分）.
[解析] 两次实验中电路的干路电流相同，因此有 ，可得 ，读数可得 ；电阻箱的最小分度和待测阻值接近，这样测得的阻值不够精确，如待测电阻阻值为 ，则实验只能测得其为 ，误差较大.
4. [2021广东，9分]某小组研究热敏电阻阻值随温度的变化规律.根据实验需要已选用了规格和量程合适的器材.
（1）先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势.选择适当倍率的欧姆挡,将两表笔短接（2分），调节欧姆调零旋钮,使指针指向右边“ ”处.测量时观察到热敏电阻温度越高,相同倍率下多用电表指针向右偏转角度越大,由此可判断热敏电阻阻值随温度的升高而减小（2分）.
[解析] 用多用电表欧姆挡测量电阻时，在选择倍率后，需要先将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮进行调零.热敏电阻温度越高，相同倍率下多用电表指针向右偏转角度越大，说明热敏电阻阻值随温度的升高而减小.
（2）再按图连接好电路进行测量.
①闭合开关 前，将滑动变阻器 的滑片滑到 （1分）端（选填“ ”或“ ” ）.
将温控室的温度设置为 ，电阻箱 调为某一阻值 .闭合开关 ,调节滑动变阻器 ，使电压表和电流表的指针偏转到某一位置.记录此时电压表和电流表的示数、 和 .断开开关 .
再将电压表与热敏电阻 端间的导线改接到 端，闭合开关 .反复调节 和 ，使电压表和电流表的示数与上述记录的示数相同.记录此时电阻箱的阻值 .断开开关 .
[解析] 闭合开关 前，应该使测量电路的电压最小，电流最小，因此应将滑动变阻器 的滑片滑动到 端.
②实验中记录的阻值 大于（2分） （选填“大于”“小于”或“等于”）.此时热敏电阻阻值 （2分）.
[解析] 温度为 时， ，显然 大于 ，此时热敏电阻阻值 .
（3）改变温控室的温度，测量不同温度时的热敏电阻阻值，可以得到热敏电阻阻值随温度的变化规律.
题组六
1. [2023海南，14分]用如图甲所示的电路测量一个量程为 、内阻约为 的微安表头的内阻，所用电源的电动势约为 ，有两个电阻箱可选， ，
图甲
（1） 应选 （1分）， 应选 （1分）；
[解析] 根据半偏法的测量原理可知，当闭合开关 之后，通过 的电流应基本不变，就需要 较大，对下方分压电路影响甚微，故 应选 ， 应选 .
（2）根据电路图甲，请把实物图乙连线补充完整；
图乙
[答案] 如图所示（2分）
[解析] 按实验原理图依次连接实物电路，如答图所示.
（3）下列操作顺序合理排列是： （2分）;
①将滑动变阻器滑片 移至最左端，将 调至最大值；
②闭合开关 ，调节 ，使微安表半偏，并读出 的阻值；
③断开 ，闭合 ，调节滑片 至某位置再调节 使表头满偏；
④断开 、 ，拆除导线，整理好器材
[解析] 闭合开关前，需要调节滑动变阻器滑片，使测量电路短路，即滑片 移至最左端，然后断开 、闭合 ，使微安表达到满偏，接着闭合 ,保证滑片 不动，调节 ，使微安表半偏，最后断开所有开关，拆除导线，整理器材.故正确的操作顺序是①③②④.
（4）如图丙是 调节后的面板，则待测表头的内阻为 （2分），该测量值小于（2分）（填“大于”“小于”或“等于”）真实值.
图丙
[解析] 根据半偏法的测量原理可知，读出的 即是微安表的内阻，则由图丙可知微安表的内阻为 .闭合 后，相当于 由无穷大变成有限值， 的阻值变小，流过 的电流大于原来的电流，则流过 的电流大于 ，故 的阻值小于 .
（5）将该微安表改装成量程为 的电压表后，某次测量指针指在图丁所示位置，则待测电压为 （2分） .
图丁
[解析] 按读数规则，微安表的示数为 ，按换算关系 可知待测电压为 .
（6）某次半偏法测量表头内阻的实验中， 断开，电表满偏时读出 的值，在滑片 不变的情况下， 闭合后调节电阻箱 ，使电表半偏时读出 ，若认为 间电压不变，则微安表内阻为 （2分）（用 、 表示）.
[解析] 根据题意可得 ，得 .
2. [2022湖南，9分]小梦同学自制了一个两挡位（“ ”“ ”）的欧姆表,其内部结构如图所示, 为调零电阻（最大阻值为 ）, 、 、 为定值电阻 ,电流计的内阻为 .用此欧姆表测量一待测电阻的阻值,回答下列问题:
（1）短接 ,将单刀双掷开关 与 接通,电流计示数为 ;保持电阻 滑片位置不变,将单刀双掷开关 与 接通,电流计示数变为 ,则 大于（2分） （填“大于”或“小于”）.
[解析] 由于 ，所以 大于 .
（2）将单刀双掷开关 与 接通,此时欧姆表的挡位为 （2分）（填“ ”或“ ”）.
[解析] 将单刀双掷开关 与 接通，此时电路中总电阻较大，中值电阻较大，能接入的待测电阻的阻值也较大，故应该为欧姆表的 挡位.
（3）若从“ ”挡位换成“ ”挡位,调整欧姆零点（欧姆零点在电流计满偏刻度处）时,调零电阻 的滑片应该向上（2分）调节（填“向上”或“向下”）.
[解析] 若从“ ”挡位换成“ ”挡位，即开关 从 拨向 ，电路中的总电阻增大，干路电流减小，为了使电流计满偏，则需增大通过电流计的电流，故调零电阻 的滑片应该向上调节.
（4）在“ ”挡位调整欧姆零点后,在①②间接入阻值为 的定值电阻 ,稳定后电流计的指针偏转到满偏刻度的 ;取走 ，在①②间接入待测电阻 ,稳定后电流计的指针偏转到满偏刻度的 ,则 400（3分） .
[解析] 设欧姆表内部等效电阻为 ，根据闭合电路欧姆定律有， ， ， ，联立解得 .
3. [2022河北，9分]某物理兴趣小组利用废弃电饭煲的部分器材自制简易电饭煲,设计电路如图1所示，选用的器材有:限温开关 （手动将其按下，开始持续加热煮饭,当锅内温度高于 时自动断开,之后不能自动闭合）;保温开关 （当锅内温度高于 时自动断开，温度低于 时自动闭合）;电饭煲的框架（结构如图2所示）.自备元件有:加热电阻丝 （阻值为 ,用于加热煮饭）;限流电阻 和 （阻值均为 ）;指示灯 和 , ,当电流低于 时可视为熄灭);保险丝 .
图1
图2
（1）按照兴趣小组设计的电路,下列说法正确的是 （2分）（多选）.
A. 按下 , 和 均发光
B. 当锅内温度高于 时, 自动断开， 和 均发光
C. 保温过程中, 自动在闭合、 断开状态之间交替切换
D. 当锅内温度低于 时, 自动闭合, 发光， 熄灭
[解析] 按下 , 被短路， 不发光，选项 错误；当锅内温度高于 时， 自动断开， 也断开，干路中的电流约为 ，灯 能发光，但 支路电流大约为 ，故 不能发光，选项 错误；保温过程中，当温度低于 时， 自动闭合，电阻丝加热，当温度高于 时， 断开，电阻丝停止加热，之后重复上述过程，选项 正确；当温度低于 时， 自动闭合， 被短路， 不发光， 中的电流大约为 ，发光，选项 正确.
（2）简易电饭煲制作完成后,试用时 始终不亮，但加热和保温功能均正常.在不增加元件的前提下,断开电源，使用多用电表判断发生故障的元件.下列操作步骤的正确顺序是 （3分）（填写各步骤前的字母）.
A.将选择开关旋转到“ ”位置
B.将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指针指向欧姆零点
C.调整“指针定位螺丝”,使指针指到零刻度
D.测量指示灯 两端的阻值
E.将选择开关置于 位置或交流电压最高挡
[解析] 测量电阻时，先进行机械调零，然后选择测量电阻的挡位，再进行欧姆调零，接着进行测量，测量完毕后，选择开关置于交流电压挡的最高挡或者“ ”挡，故测量电阻的步骤为 .
操作时,将多用电表两表笔与 两端接触,若指针如图3所示，可判断是 （2分）断路损坏;若指针如图4所示,可判断是 （2分）断路损坏.（用电路中的元件符号表示）
图3
图4
[解析] 测量小灯泡 的电阻，若指针指在如题图3所示的位置，读数约为 ,近似等于 与 的阻值之和，说明故障为小灯泡 断路；若指针指在如题图4所示的位置，说明小灯泡电阻较小，小灯泡正常，结合题述知故障为 断路.
创新设计实验
题组七
1. [2023江苏，15分]小明通过实验探究电压表内阻对测量结果的影响.所用器材有：干电池（电动势约 ，内阻不计）2节；两量程电压表（量程 ,内阻约 ；量程 ，内阻约 ）1个;滑动变阻器（最大阻值 ）1个；定值电阻（阻值 ）21个；开关1个及导线若干.实验电路如图1所示.
图1
（1）电压表量程应选用 （3分）（选填“ ”或“ ”）.
[解析] 由题 图可知两节干电池全部接入电路，则电源电动势约为 ，因此电压表量程选择 .
（2）图2为该实验的实物电路（右侧未拍全）.先将滑动变阻器的滑片置于如图所示的位置，然后用导线将电池盒上接线柱 与滑动变阻器的接线柱 （3分）（选填“ ”“ ”“ ”）连接，再闭合开关，开始实验.
图2
[解析] 电源正极与 连接，开始时接入电路的电阻最大，且滑动变阻器滑片向右滑动时，电阻减小，因此接线柱 与滑动变阻器的接线柱 连接.
（3）将滑动变阻器滑片移动到合适位置后保持不变，依次测量电路中 与1,2， ，21之间的电压.某次测量时，电压表指针位置如图3所示，其示数为 （3分） .根据测量数据作出电压 与被测电阻值 的关系图线，如图4中实线所示.
图3
图4
[解析] 结合电压表选用的量程可知电压表的读数为 .
（4）在图1所示的电路中,若电源电动势为 ,电压表视为理想电压表,滑动变阻器接入的阻值为 ，定值电阻的总阻值为 ，当被测电阻为 时,其两端的电压 （3分）（用 、 、 、 表示）,据此作出 理论图线如图4中虚线所示.小明发现被测电阻较小或较大时,电压的实测值与理论值相差较小.
[解析] 根据闭合电路欧姆定律可得被测电阻 两端的电压 .
（5）分析可知,当 较小时, 的实测值与理论值相差较小,是因为电压表的分流小,电压表内阻对测量结果影响较小.小明认为,当 较大时, 的实测值与理论值相差较小，也是因为相同的原因.你是否同意他的观点 请简要说明理由.
[答案] 不同意，理由见解析（3分）
[解析] 不同意.当 较小时，电压表的内阻大，分流小；当 较大时，和电压表并联以外的电阻分压很小，电压表是否理想对电压表读数的影响不大.
2. [2022海南，8分]某同学将一满偏电流 的表头 改装成量程为 的电流表并校准.
（1）用图甲所示的电路测量表头 的内阻 ,连接电路,闭合开关 ，调节滑动变阻器 ，当电流表A的示数为 时，表头 的示数如图乙所示，该读数为 （2分） .
图甲
图乙
[解析] 由电表的读数规则可知，表头 的读数为 .
（2）已知电流表A的内阻 ,则表头 的内阻 （2分） .经计算，用一个阻值为 的电阻与表头 并联，将表头 改装成电流表.
[解析] 电流表的示数 时，表头 的示数 ,由并联分流规律可知 ，代入数据解得 .
（3）将改装后的电流表与标准电流表串联进行校准.当通过表头 的电流为 时，标准电流表的示数为 ，则改装后的电流表量程实际为 （2分） .
[解析] 表头示数为 时，流过定值电阻 的电流为 ，则表头内阻与 之比为 ，当表头指针满偏时，流过 的电流为 ，所以改装后的电流表实际量程为 .
（4）如果是因为 测量不准确导致改装后的电流表量程不是 ，为使改装后的电流表量程变为 ，只需在 的两端并联一个阻值 18（2分） 的电阻即可.
[解析] 当表头满偏时，流过 和 的总电流为 ，所以表头内阻与 、 并联之后的总电阻之比为 ，即 ，而 ，则有 ，解得 .
3. [2022辽宁，6分]某同学要将一小量程电流表（满偏电流为 ，内阻为 ）改装成有两个量程的电流表，设计电路如图（a）所示，其中定值电阻 ， .
图（a）
（1）当开关 接 端时，该电流表的量程为 1（2分） ；
[解析] 当开关 接 端时，定值电阻 与定值电阻 串联后再与电流表并联，等效电路图如图1所示，由并联电路的规律可知，电流表两端的电压和两定值电阻两端的总电压相等，当电流表满偏时，有 ，代入数据解得 ，所以该电流表的量程为 .
（2）当开关 接 端时，该电流表的量程比接 端时的大（2分）（填“大”或“小”）；
[解析] 当开关 接 端时，电流表和定值电阻 串联后再与定值电阻 并联，等效电路图如图2所示，同理可得 ，代入数据解得 ，该电流表的量程为 ，则接 端时电流表的量程比接 端时的量程大.
（3）该同学选用量程合适的电压表（内阻未知）和此改装电表测量未知电阻 的阻值，设计了图（b）中的两个电路，不考虑实验操作中的偶然误差，则利用乙（2分）（填“甲”或“乙”）电路可修正由电表内阻引起的实验误差.
图（b）
[解析] 改装电流表能测量出通过它的电流及其两端电压，题图（b）甲所示的电路能精确测量未知电阻 两端的电压，但是由于电压表的分流作用，测得的电流偏大，存在系统误差；题图（b）乙所示的电路图，改装电流表能精确测量通过未知电阻 的电流，而未知电阻两端的电压为电压表的示数与改装电流表分得的电压之差，既能测出 的精确电流又能测出精确电压，故题图（b）乙所示的电路能修正由电表内阻引起的实验误差.
图1 图2
4. [2019全国Ⅰ，10分]某同学要将一量程为 的微安表改装为量程为 的电流表.该同学测得微安表内阻为 ,经计算后将一阻值为 的电阻与该微安表连接，进行改装.然后利用一标准毫安表，根据图（a）所示电路对改装后的电表进行检测（虚线框内是改装后的电表）.
图（a）
图（b）
（1）根据图（a）和题给条件，将图（b）中的实物连线.
[答案] 连线如图所示（4分）
[解析] 量程为 的微安表改装成量程为 的电流表，量程扩大了80倍，需要将定值电阻与微安表并联，然后根据题图（a）的原理图连线.
（2）当标准毫安表的示数为 时，微安表的指针位置如图（c）所示.由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值，而是 （2分）.（填正确答案标号）
图（c）
A. B. C. D.
[解析] 当标准毫安表示数为 时，对应的微安表读数为 ，说明量程扩大了100倍，因此所改装的电表量程是 ,选项 正确.
（3）产生上述问题的原因可能是 （2分）.（填正确答案标号）
A. 微安表内阻测量错误，实际内阻大于
B. 微安表内阻测量错误，实际内阻小于
C. 值计算错误，接入的电阻偏小
D. 值计算错误，接入的电阻偏大
[解析] 当标准毫安表示数为 时，对应的微安表读数应为 ，而实际测量时微安表读数为 ，实际测量时微安表读数偏小，若 值计算无误，而微安表内阻测量错误，则说明微安表实际内阻大于 ，选项 正确， 错误；若微安表内阻测量无误，而 值计算错误，则并联接入的电阻的阻值偏小， 的分流较大，导致微安表中电流较小，选项 正确， 错误.
（4）要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为 的电阻换为一个阻值为 的电阻即可，其中 （2分）.
[解析] 预期目的是将量程为 的微安表改装成量程为 的电流表，量程扩大80倍，根据并联电路规律有 ；当标准毫安表示数为 时，对应的微安表读数为 ，量程扩大了100倍，根据并联电路规律有 ；联立解得 .
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2019-2023年物理高考真题分类
专题十八 电学实验
教材基础实验
题组一
1. [2023新课标理综，6分]在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下:电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干.
（1）用多用电表的电压挡检测电池的电压.检测时，红表笔应该与电池的 （填“正极”或“负极”）接触.
（2）某同学设计的实验电路如图（a）所示.先将电阻箱的阻值调为 ，将单刀双掷开关 与“1”端相接，记录电流随时间的变化.电容器充电完成后，开关 再与“2”端相接，相接后小灯泡亮度变化情况可能是 .（填正确答案标号）
图（a）
A. 迅速变亮，然后亮度趋于稳定
B. 亮度逐渐增大，然后趋于稳定
C. 迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭
（3）将电阻箱的阻值调为 ,再次将开关 与“1”端相接，再次记录电流随时间的变化情况.两次得到的电流 随时间 变化如图（b）中曲线所示，其中实线是电阻箱阻值
为 （填“ ”或“ ”）时的结果，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的 （填“电压”或“电荷量”）.
图（b）
2. [2023全国乙，10分]一学生小组测量某金属丝（阻值约十几欧姆）的电阻率.现有实验器材:螺旋测微器、米尺、电源 、电压表（内阻非常大）、定值电阻 （阻值 ）、滑动变阻器 、待测金属丝、单刀双掷开关 、开关 、导线若干.图（a）是学生设计的实验电路原理图.完成下列填空:
图（a）
（1）实验时,先将滑动变阻器 接入电路的电阻调至最大，闭合 .
（2）将 与1端相连，适当减小滑动变阻器 接入电路的电阻，此时电压表读数记为 ,然后将 与2端相连，此时电压表读数记为 .由此得到流过待测金属丝的电流 ，金属丝的电阻 .（结果均用 、 、 表示）
（3）继续微调 ，重复（2）的测量过程,得到多组测量数据，如下表所示:
0.57 0.71 0.85 1.14 1.43
0.97 1.21 1.45 1.94 2.43
（4）利用上述数据，得到金属丝的电阻 .
（5）用米尺测得金属丝长度 .用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径，某次测量的示数如图（b）所示，该读数为 .多次测量后，得到直径的平均值恰与 相等.
图（b）
（6）由以上数据可得,待测金属丝所用材料的电阻率 .（保留2位有效数字）
3. [2022重庆，6分]某兴趣小组研究热敏电阻在通以恒定电流时，其阻值随温度的变化关系.实验电路如图甲所示，实验设定恒定电流为 ，主要实验器材有：恒压直流电源 、加热器、测温仪、热敏电阻 、可变电阻 、电流表A、电压表 .
图甲
（1）用加热器调节 的温度后，为使电流表的示数仍为 ，需调节 （选填一种给定的实验器材）.当 两端未连接电压表时，电流表示数为 ；连接电压表后，电流表示数显著增大，需将原电压表更换为内阻 （选填“远大于”“接近”“远小于”） 阻值的电压表.
（2）测得 两端的电压随温度的变化如图乙所示，由图可得温度从 变化到 的过程中， 的阻值随温度的平均变化率大小是 （保留2位有效数字）.
图乙
4. [2021全国乙，10分]一实验小组利用图（a）所示的电路测量一电池的电动势 （约 ）和内阻 （小于 ）.图中电压表量程为 ,内阻 ； 定值电阻 ；电阻箱 ,最大阻值为 ； 为开关.按电路图连接电路.完成下列填空：
（1）为保护电压表,闭合开关前,电阻箱接入电路的电阻值可以选 （填“5.0”或“15.0”）；
（2）闭合开关,多次调节电阻箱,记录下阻值 和电压表的相应读数 ；
（3）根据图（a）所示电路,用 、 、 、 和 表示 ,得 ;
图（a）
（4）利用测量数据，作 图线，如图（b）所示；
图（b）
（5）通过图（b）可得 （保留2位小数）， （保留1位小数）；
（6）若将图（a）中的电压表当成理想电表，得到的电源电动势为 ,由此产生的误差为 .
5. [2020全国Ⅰ，6分]某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻 ，所用电压表的内阻为 ,电流表内阻为 .该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图（a）所示电路的 、 两点之间，另一种是跨接在 、 两点之间.测量得到如图（b）所示的两条 图线，其中 与 分别为电压表和电流表的示数.
回答下列问题：
（1）图（b）中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在 （填“ 、 ”或“ 、 ”）两点的方案测量得到的.
图（b）
（2）根据所用实验器材和图（b）可判断，由图线 （填“Ⅰ”或“Ⅱ”）得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为 （保留1位小数）.
（3）考虑到实验中电表内阻的影响，需对（2）中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为 （保留1位小数）.
题组二
1. [2023辽宁，6分]导电漆是将金属粉末添加于特定树脂原料中制作而成的能导电的喷涂油漆.现有一根用导电漆制成的截面为正方形的细长样品（固态），某同学欲测量其电阻率，设计了如图（a）所示的电路图，实验步骤如下:
.测得样品截面的边长 ;
.将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与样品接触，其中甲、乙、丁位置固定，丙可在乙、丁间左右移动;
.将丙调节至某位置，测量丙和某探针之间的距离 ；
.闭合开关 ,调节电阻箱 的阻值，使电流表示数 ,读出相应的电压表示数 ，断开开关 ;
.改变丙的位置，重复步骤 、 ,测量多组 和 ,作出 图像如图（b）所示，得到直线的斜率 .
回答下列问题:
（1） 是丙到 （填“甲”“乙”或“丁”）的距离;
（2）写出电阻率的表达式 （用 、 、 表示）;
（3）根据图像计算出该样品的电阻率 （保留两位有效数字）.
2. [2022北京，8分]物理实验一般涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等.
（1）用电压表（内阻约为 ）和电流表（内阻约为 ）测量一个电阻的阻值（约为 ）.要求尽量减小实验误差,应该选择的测量电路是图1中的 （选填“甲”或“乙”）.
图1
（2）一多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样.用它测量约 电阻的阻值，下列实验步骤正确的操作顺序为 （填各实验步骤前的字母）.
A. 将选择开关置于“ ”位置
B. 将选择开关置于“ ”位置
C. 将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开
D. 将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0”
（3）图2是“测量电源的电动势和内电阻”实验的电路图.某同学在实验中，闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变,电流表始终没有示数.为查找故障，在其他连接不变的情况下，他将电压表连接 位置的导线端分别试触 、 、 三个位置，发现试触 、 时，电压表有示数;试触 时，电压表没有示数.若电路中仅有一处故障，则 （选填选项前的字母）.
图2
A.导线 断路 B. 滑动变阻器断路
C. 导线 断路 D. 滑动变阻器短路
3. [2021天津，6分]随着智能手机的广泛应用，充电宝成为手机及时充电的一种重要选择.充电宝可以视为与电池一样的直流电源.一充电宝的电动势约为 ，内阻很小，最大放电电流为 ，某实验小组测定它的电动势和内阻.他们剥开充电宝连接线的外绝缘层，里面有四根导线，红导线为充电宝的正极，黑导线为充电宝的负极，其余两根导线空置不用，另有滑动变阻器 用于改变电路中的电流，定值电阻 ，两只数字多用电表 、 ，两表均为理想电表，并与开关 连成如图所示电路.
①图中测量电流的电表是 ，测量电压的电表是 .（均填写字母 或 ）
②调节滑动变阻器，测得多组 、 数据，记录如下表，其中只有一个数据记录有误，审视记录的数据，可以发现表中第 次的记录数据有误.（填测量次数的序号）
次数 1 2 3 4 5 6 7
电流 0.299 0.477 0.684 0.877 1.065 1.281 1.516
电压 4.970 4.952 4.932 4.942 4.894 4.872 4.848
③电路中接入 可以达到下列哪个效果 （填选项前的字母）
A. 使测电流的电表读数变化明显 B. 为了更准确地测量充电宝内阻
C. 避免使充电宝的放电电流过大 D. 减小测量电压的电表分流作用
4. [2020全国Ⅱ，10分]某同学要研究一小灯泡 的伏安特性.所用器材有：电流表 （量程 ,内阻 ）、电流表 （量程 ，内阻 ）、定值电阻 （阻值 ）、滑动变阻器 （最大阻值 ）、电源 （电动势 ，内阻很小）、开关 和若干导线.该同学设计的电路如图（a）所示.
图（a）
（1）根据图（a）,在图（b）的实物图中画出连线.
图（b）
（2）若 、 分别为流过电流表 和 的电流，利用 、 、 和 写出：小灯泡两端的电压 ，流过小灯泡的电流 .为保证小灯泡的安全， 不能超过 .
（3）实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零.逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的 和 .所得实验数据在下表中给出.
32 55 85 125 144 173
171 229 299 379 424 470
根据实验数据可算得，当 时，灯丝电阻 （保留1位小数）.
（4）如果用另一个电阻替代定值电阻 ，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值不能小于 （保留1位小数）.
教材拓展实验
题组三
1. [2023湖南，9分]某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置，其电路如图（a）所示， 、 、 为电阻箱， 为半导体薄膜压力传感器， 、 间连接电压传感器（内阻无穷大）.
图（a）
（1）先用欧姆表“ ”挡粗测 的阻值，示数如图（b）所示，对应的读数是 ;
图（b）
（2）适当调节 、 、 ,使电压传感器示数为0，此时， 的阻值为 （用 、 、 表示）；
（3）依次将 的标准砝码加载到压力传感器上（压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大小），读出电压传感器示数 ,所测数据如下表所示:
次数 1 2 3 4 5 6
砝码质量 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
电压 0 57 115 168 220 280
根据表中数据在图（c）上描点，绘制 关系图线；
图（c）
（4）完成前面三步的实验工作后，该测量微小压力的装置即可投入使用.在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力 ,电压传感器示数为 ,则 大小是 （重力加速度取 ,保留2位有效数字）;
（5）若在步骤（4）中换用非理想毫伏表测量 、 间电压，在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力 ,此时非理想毫伏表读数为 ，则 （填“ ”“ ”或“ ”）.
2. [2022全国甲，5分]某同学要测量微安表内阻，可利用的实验器材有：电源 （电动势 ,内阻很小），电流表（量程 ,内阻约 ），微安表（量程 ,内阻 待测，约 ）,滑动变阻器 （最大阻值 ），定值电阻 （阻值 ）,开关 ,导线若干.
（1）在答题卡上将图中所示的器材符号连线，画出实验电路原理图；
（2）某次测量中，微安表的示数为 ，电流表的示数为 ，由此计算出微安表内阻 .
3. [2022福建，6分]在测量某电源电动势和内阻时，因为电压表和电流表的影响，不论使用何种接法，都会产生系统误差，为了消除电表内阻造成的系统误差，某实验兴趣小组设计了如图甲实验电路进行测量.已知 .
甲
（1）按照图甲所示的电路图，将图乙中的器材实物连线补充完整.
图乙
（2）实验操作步骤如下：
①将滑动变阻器滑到最左端位置；
②接法Ⅰ：单刀双掷开关 与1接通，闭合开关 ，调节滑动变阻器 ，记录下若干组数据 的值，断开开关 ；
③将滑动变阻器滑到最左端位置；
④接法Ⅱ：单刀双掷开关 与2接通，闭合开关 ，调节滑动变阻器 ，记录下若干组数据 的值，断开开关 ；
⑤分别作出两种情况所对应的 和 图像.
单刀双掷开关接1时，某次读取电表数据时，电压表指针如图丙所示，此时
.
图丙
根据测得数据，作出 和 图像如图丁所示，根据图线求得电源电动势
，内阻 .（结果均保留两位小数）
图丁
（5）由图丁可知 （填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”）测得的电源内阻更接近真实值.
（6）综合考虑，若只能选择一种接法，应选择 （填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”）测量更合适.
4. [2021全国甲，10分]某同学用图（a）所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有:小灯泡（额定电压 ，额定电流 ）、电压表（量程 ，内阻 、电流表（量程 ，内阻 ）、定值电阻 、滑动变阻器 （阻值 ）、电阻箱 （最大阻值 ）、电源 （电动势 ，内阻不计）、开关 、导线若干.
图（a）
完成下列填空：
（1）有3个阻值分别为 、 、 的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在 的 曲线， 应选取阻值为 的定值电阻；
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的 （填“ ”或“ ”）端；
（3）在流过电流表的电流较小时，将电阻箱 的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示数 、 ，结果如图（b）所示.当流过电流表的电流为 时，小灯泡的电阻为 （保留1位有效数字）；
图（b）
（4）为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为 ，该同学经计算知，应将 的阻值调整为 .然后调节滑动变阻器 ，测得数据如下表所示：
24.0 46.0 76.0 110.0 128.0 152.0 184.0 216.0 250.0
140.0 160.0 180.0 200.0 220.0 240.0 260.0 280.0 300.0
（5）由图（b）和上表可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻 （填“增大”“减小”或“不变”）；
（6）该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为 ，可得此时小灯泡电功率 （保留2位有效数字）；当流过电流表的电流为 时，小灯泡的电功率为 ，则 （保留至整数）.
题组四
1. [2023全国甲，5分]某同学用伏安法测绘一额定电压为 、额定功率为 的小灯泡的伏安特性曲线，实验所用电压表内阻约为 ，电流表内阻约为 .实验中有图（a）和 两个电路图供选择.
图（a） 图（b）
（1）实验中得到的电流 和电压 的关系曲线如图（c）所示，该同学选择的电路图是图（ ）（填“ ”或“ ”）.
图（c）
（2）若选择另一个电路图进行实验，在答题卡所给图上用实线画出实验中应得到的 关系曲线的示意图.
2. [2022山东，8分]某同学利用实验室现有器材，设计了一个测量电阻阻值的实验.实验器材：
干电池 （电动势 ，内阻未知）；电流表 （量程 ，内阻为 ）；电流表 （量程 ，内阻为 ）；定值电阻 （阻值为 ）；滑动变阻器 （最大阻值为 ）；待测电阻 ；
开关 ，导线若干.测量电路如图所示.
断开开关，连接电路，将滑动变阻器 的滑片调到阻值最大一侧.将定值电阻 接入电路；闭合开关，调节滑片位置，使电流表指针指在满刻度的 处，该同学选用的电流表
为 （填“ ”或“ ”）；若不考虑电池内阻，此时滑动变阻器接入电路的电阻值应为 .
（2）断开开关，保持滑片的位置不变，用 替换 ，闭合开关后，电流表指针指在满刻度的 处，则 的测量值为 .
（3）本实验中未考虑电池内阻，对 的测量值 （填“有”或“无”）影响.
3. [2022全国乙，10分]一同学探究阻值约为 的待测电阻 在 范围内的伏安特性.可用器材有：电压表（量程为 ,内阻很大），电流表（量程为 ,内阻为 ）,电源 （电动势约为 ,内阻不计），滑动变阻器 （最大阻值可选 或 ）,定值电阻 （阻值可选 或 ）,开关 ,导线若干.
（1）要求通过 的电流可在 范围内连续可调，在答题卡上将图（a）所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图;
图（a）
（2）实验时，图（a）中的 应选最大阻值为 （填“ ”或“ ” ）的滑动变阻器， 应选阻值为 （填“ ”或“ ”）的定值电阻；
（3）测量多组数据可得 的伏安特性曲线.若在某次测量中，电压表、电流表的示数分别如图（b）和图（c）所示，则此时 两端的电压为 ,流过 的电流为 ,此组数据得到的 的阻值为 （保留3位有效数字）.
图（b）
图（c）
4. [2021湖南，9分]某实验小组需测定电池的电动势和内阻，器材有：一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻（阻值为 ）、一个电流表（内阻为 ）、一根均匀电阻丝（电阻丝总阻值大于 ，并配有可在电阻丝上移动的金属夹）、导线若干.由于缺少刻度尺，无法测量电阻丝长度，但发现桌上有一个圆形时钟表盘.某同学提出将电阻丝绕在该表盘上，利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度.主要实验步骤如下:
（1）将器材如图（a）连接;
图（a）
（2）开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的 端（填“ ”或“ ”）；
（3）改变金属夹的位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角 和电流表示数 ,得到多组数据；
（4）整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图（b）所示，图线斜率为 ，与纵轴截距为 ,设单位角度对应电阻丝的阻值为 ，该电池电动势和内阻可表示为 , ；（用 、 、 、 、 表示）
图（b）
（5）为进一步确定结果,还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值 .利用现有器材设计实验，在图（c）方框中画出实验电路图（电阻丝用滑动变阻器符号表示）；
图（c）
（6）利用测出的 ，可得该电池的电动势和内阻.
5. [2020全国Ⅲ，9分]已知一热敏电阻当温度从 升至 时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系.所用器材：电源 、开关 、滑动变阻器 （最大阻值为 ）、电压表（可视为理想电表）和毫安表（内阻约为 ）.
（1）在虚线框中所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图.
（2）实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值.若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为 和 ,则此时热敏电阻的阻值为 （保留2位有效数字）.实验中得到的该热敏电阻阻值 随温度 变化的曲线如图（a）所示.
图（a）
（3）将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为 .由图（a）求得，此时室温为 （保留3位有效数字）.
图（b）
（4）利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图（b）所示.图中， 为直流电源（电动势为 ,内阻可忽略）；当图中的输出电压达到或超过 时，便触发报警器（图中未画出）报警.若要求开始报警时环境温度为 ，则图中 （填“ ”或“ ”）应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为 （保留2位有效数字）.
题组五
1. [2023浙江6月选考，5分]在“测量干电池的电动势和内阻”实验中
（1）部分连线如图1所示，导线 端应连接到 （选填“ ”“ ”“ ”或“ ”）接线柱上.正确连接后,某次测量中电压表指针位置如图2所示,其示数为 .
图1
图2
测得的7组数据已标在如图3所示 坐标系上，用作图法求干电池的电动势
和内阻 .（计算结果均保留两位小数）
图3
2. [2022湖北，9分]某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后，为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率，进行了如下实验探究.
（1）该小组用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径 ，示数如图甲所示，其读数
为 .再用游标卡尺测得其长度 .
图甲
（2）该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻 的阻值.图中电流表量程为 、内阻为 ，定值电阻 的阻值为 ，电阻箱 的最大阻值为 .首先将 置于位置1，闭合 ，多次改变电阻箱 的阻值，记下电流表的对应读数 ，实验数据见下表.
图乙
/
5.0 0.414 2.42
10.0 0.352 2.84
15.0 0.308 3.25
20.0 0.272 3.68
25.0 0.244 4.10
30.0 0.222 4.50
根据表中数据，在图丙中绘制出 图像.再将 置于位置2，此时电流表读数为 .根据图丙中的图像可得 （结果保留2位有效数字）.最后可由表达
式 得到该材料的电阻率（用 、 、 表示）.
图丙
（3）该小组根据图乙的电路和图丙的 图像，还可以求得电源电动势 ，内阻 .（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.若该小组再次将此圆柱形电阻连入此装置，测得电路的电流，仍根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）.
3. [2021浙江6月选考，7分]小李在实验室测量一电阻 的阻值.
（1）因电表内阻未知，用如图1所示的电路来判定电流表该内接还是外接.正确连线后，合上开关 ,将滑动变阻器的滑片 移至合适位置.单刀双掷开关 掷到1,电压表的读数 ,电流表的示数如图2所示，其读数 A;将 掷到2,电压表和电流表的读数分别为 , .由此可知应采用电流表 （填“内”或“外”）接法.
图1
图2
（2）完成上述实验后,小李进一步尝试用其他方法进行实验:
①器材与连线如图3所示，请在虚线框中画出对应的电路图；
图3
②先将单刀双掷开关掷到左边，记录电流表读数,再将单刀双掷开关掷到右边，调节电阻箱的阻值，使电流表的读数与前一次尽量相同，电阻箱的示数如图3所示，则待测电
阻 .此方法 （填“有”或“无”）明显的实验误差，其理由是 .
4. [2021广东，9分]某小组研究热敏电阻阻值随温度的变化规律.根据实验需要已选用了规格和量程合适的器材.
（1）先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势.选择适当倍率的欧姆挡,将两表笔 ，调节欧姆调零旋钮,使指针指向右边“ ”处.测量时观察到热敏电阻温度越高,相同倍率下多用电表指针向右偏转角度越大,由此可判断热敏电阻阻值随温度的升高而 .
（2）再按图连接好电路进行测量.
①闭合开关 前，将滑动变阻器 的滑片滑到 端（选填“ ”或“ ” ）.
将温控室的温度设置为 ，电阻箱 调为某一阻值 .闭合开关 ,调节滑动变阻器 ，使电压表和电流表的指针偏转到某一位置.记录此时电压表和电流表的示数、 和 .断开开关 .
再将电压表与热敏电阻 端间的导线改接到 端，闭合开关 .反复调节 和 ，使电压表和电流表的示数与上述记录的示数相同.记录此时电阻箱的阻值 .断开开关 .
②实验中记录的阻值 （选填“大于”“小于”或“等于”）.此时热敏电阻阻值 .
（3）改变温控室的温度，测量不同温度时的热敏电阻阻值，可以得到热敏电阻阻值随温度的变化规律.
题组六
1. [2023海南，14分]用如图甲所示的电路测量一个量程为 、内阻约为 的微安表头的内阻，所用电源的电动势约为 ，有两个电阻箱可选， ，
图甲
（1） 应选 ， 应选 ；
（2）根据电路图甲，请把实物图乙连线补充完整；
图乙
（3）下列操作顺序合理排列是： ;
①将滑动变阻器滑片 移至最左端，将 调至最大值；
②闭合开关 ，调节 ，使微安表半偏，并读出 的阻值；
③断开 ，闭合 ，调节滑片 至某位置再调节 使表头满偏；
④断开 、 ，拆除导线，整理好器材
（4）如图丙是 调节后的面板，则待测表头的内阻为 ，该测量值 （填“大于”“小于”或“等于”）真实值.
图丙
（5）将该微安表改装成量程为 的电压表后，某次测量指针指在图丁所示位置，则待测电压为 .
图丁
（6）某次半偏法测量表头内阻的实验中， 断开，电表满偏时读出 的值，在滑片 不变的情况下， 闭合后调节电阻箱 ，使电表半偏时读出 ，若认为 间电压不变，则微安表内阻为 （用 、 表示）.
2. [2022湖南，9分]小梦同学自制了一个两挡位（“ ”“ ”）的欧姆表,其内部结构如图所示, 为调零电阻（最大阻值为 ）, 、 、 为定值电阻 ,电流计的内阻为 .用此欧姆表测量一待测电阻的阻值,回答下列问题:
（1）短接 ,将单刀双掷开关 与 接通,电流计示数为 ;保持电阻 滑片位置不变,将单刀双掷开关 与 接通,电流计示数变为 ,则 （填“大于”或“小于”）.
（2）将单刀双掷开关 与 接通,此时欧姆表的挡位为 （填“ ”或“ ”）.
（3）若从“ ”挡位换成“ ”挡位,调整欧姆零点（欧姆零点在电流计满偏刻度处）时,调零电阻 的滑片应该 调节（填“向上”或“向下”）.
（4）在“ ”挡位调整欧姆零点后,在①②间接入阻值为 的定值电阻 ,稳定后电流计的指针偏转到满偏刻度的 ;取走 ，在①②间接入待测电阻 ,稳定后电流计的指针偏转到满偏刻度的 ,则 .
3. [2022河北，9分]某物理兴趣小组利用废弃电饭煲的部分器材自制简易电饭煲,设计电路如图1所示，选用的器材有:限温开关 （手动将其按下，开始持续加热煮饭,当锅内温度高于 时自动断开,之后不能自动闭合）;保温开关 （当锅内温度高于 时自动断开，温度低于 时自动闭合）;电饭煲的框架（结构如图2所示）.自备元件有:加热电阻丝 （阻值为 ,用于加热煮饭）;限流电阻 和 （阻值均为 ）;指示灯 和 , ,当电流低于 时可视为熄灭);保险丝 .
图1
图2
（1）按照兴趣小组设计的电路,下列说法正确的是 （多选）.
A. 按下 , 和 均发光
B. 当锅内温度高于 时, 自动断开， 和 均发光
C. 保温过程中, 自动在闭合、 断开状态之间交替切换
D. 当锅内温度低于 时, 自动闭合, 发光， 熄灭
（2）简易电饭煲制作完成后,试用时 始终不亮，但加热和保温功能均正常.在不增加元件的前提下,断开电源，使用多用电表判断发生故障的元件.下列操作步骤的正确顺序是 （填写各步骤前的字母）.
A.将选择开关旋转到“ ”位置
B.将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指针指向欧姆零点
C.调整“指针定位螺丝”,使指针指到零刻度
D.测量指示灯 两端的阻值
E.将选择开关置于 位置或交流电压最高挡
操作时,将多用电表两表笔与 两端接触,若指针如图3所示，可判断是 断路损坏;若指针如图4所示,可判断是 断路损坏.（用电路中的元件符号表示）
图3
图4
创新设计实验
题组七
1. [2023江苏，15分]小明通过实验探究电压表内阻对测量结果的影响.所用器材有：干电池（电动势约 ，内阻不计）2节；两量程电压表（量程 ,内阻约 ；量程 ，内阻约 ）1个;滑动变阻器（最大阻值 ）1个；定值电阻（阻值 ）21个；开关1个及导线若干.实验电路如图1所示.
图1
（1）电压表量程应选用 （选填“ ”或“ ”）.
（2）图2为该实验的实物电路（右侧未拍全）.先将滑动变阻器的滑片置于如图所示的位置，然后用导线将电池盒上接线柱 与滑动变阻器的接线柱 （选填“ ”“ ”“ ”）连接，再闭合开关，开始实验.
图2
（3）将滑动变阻器滑片移动到合适位置后保持不变，依次测量电路中 与1,2， ，21之间的电压.某次测量时，电压表指针位置如图3所示，其示数为 .根据测量数据作出电压 与被测电阻值 的关系图线，如图4中实线所示.
图3
图4
（4）在图1所示的电路中,若电源电动势为 ,电压表视为理想电压表,滑动变阻器接入的阻值为 ，定值电阻的总阻值为 ，当被测电阻为 时,其两端的电压 （用 、 、 、 表示）,据此作出 理论图线如图4中虚线所示.小明发现被测电阻较小或较大时,电压的实测值与理论值相差较小.
（5）分析可知,当 较小时, 的实测值与理论值相差较小,是因为电压表的分流小,电压表内阻对测量结果影响较小.小明认为,当 较大时, 的实测值与理论值相差较小，也是因为相同的原因.你是否同意他的观点 请简要说明理由.
2. [2022海南，8分]某同学将一满偏电流 的表头 改装成量程为 的电流表并校准.
（1）用图甲所示的电路测量表头 的内阻 ,连接电路,闭合开关 ，调节滑动变阻器 ，当电流表A的示数为 时，表头 的示数如图乙所示，该读数为 .
图甲
图乙
（2）已知电流表A的内阻 ,则表头 的内阻 .经计算，用一个阻值为 的电阻与表头 并联，将表头 改装成电流表.
（3）将改装后的电流表与标准电流表串联进行校准.当通过表头 的电流为 时，标准电流表的示数为 ，则改装后的电流表量程实际为 .
（4）如果是因为 测量不准确导致改装后的电流表量程不是 ，为使改装后的电流表量程变为 ，只需在 的两端并联一个阻值 的电阻即可.
3. [2022辽宁，6分]某同学要将一小量程电流表（满偏电流为 ，内阻为 ）改装成有两个量程的电流表，设计电路如图（a）所示，其中定值电阻 ， .
图（a）
（1）当开关 接 端时，该电流表的量程为 ；
（2）当开关 接 端时，该电流表的量程比接 端时的 （填“大”或“小”）；
（3）该同学选用量程合适的电压表（内阻未知）和此改装电表测量未知电阻 的阻值，设计了图（b）中的两个电路，不考虑实验操作中的偶然误差，则利用 （填“甲”或“乙”）电路可修正由电表内阻引起的实验误差.
图（b）
4. [2019全国Ⅰ，10分]某同学要将一量程为 的微安表改装为量程为 的电流表.该同学测得微安表内阻为 ,经计算后将一阻值为 的电阻与该微安表连接，进行改装.然后利用一标准毫安表，根据图（a）所示电路对改装后的电表进行检测（虚线框内是改装后的电表）.
图（a）
图（b）
（1）根据图（a）和题给条件，将图（b）中的实物连线.
（2）当标准毫安表的示数为 时，微安表的指针位置如图（c）所示.由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值，而是 .（填正确答案标号）
图（c）
A. B. C. D.
（3）产生上述问题的原因可能是 .（填正确答案标号）
A. 微安表内阻测量错误，实际内阻大于
B. 微安表内阻测量错误，实际内阻小于
C. 值计算错误，接入的电阻偏小
D. 值计算错误，接入的电阻偏大
（4）要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为 的电阻换为一个阻值为 的电阻即可，其中 .
专题十八 电学实验
教材基础实验
题组一
1. [2023新课标理综，6分]在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下:电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干.
（1）用多用电表的电压挡检测电池的电压.检测时，红表笔应该与电池的正极（填“正极”或“负极”）接触.
[解析] 在使用多用电表时，应保证电流从红表笔流入，从黑表笔流出，即“红进黑出”，因此红表笔应该与电池的正极接触.
（2）某同学设计的实验电路如图（a）所示.先将电阻箱的阻值调为 ，将单刀双掷开关 与“1”端相接，记录电流随时间的变化.电容器充电完成后，开关 再与“2”端相接，相接后小灯泡亮度变化情况可能是C.（填正确答案标号）
图（a）
A. 迅速变亮，然后亮度趋于稳定
B. 亮度逐渐增大，然后趋于稳定
C. 迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭
[解析] 与“1”端接时，小灯泡不发光，电容器充电； 与“2”端接时，电容器放电，且放电速度逐渐变小，直至为0，故 对， 错.
（3）将电阻箱的阻值调为 ,再次将开关 与“1”端相接，再次记录电流随时间的变化情况.两次得到的电流 随时间 变化如图（b）中曲线所示，其中实线是电阻箱阻值为 （填“ ”或“ ”）时的结果，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的电荷量（填“电压”或“电荷量”）.
图（b）
[解析] 实线中电流的峰值较小，说明电路中的电阻较大，对应电阻箱阻值为 ；根据电流的定义式 可知 ，则 图像与坐标轴围成的面积为电荷量.
2. [2023全国乙，10分]一学生小组测量某金属丝（阻值约十几欧姆）的电阻率.现有实验器材:螺旋测微器、米尺、电源 、电压表（内阻非常大）、定值电阻 （阻值 ）、滑动变阻器 、待测金属丝、单刀双掷开关 、开关 、导线若干.图（a）是学生设计的实验电路原理图.完成下列填空:
图（a）
（1）实验时,先将滑动变阻器 接入电路的电阻调至最大，闭合 .
（2）将 与1端相连，适当减小滑动变阻器 接入电路的电阻，此时电压表读数记为 ,然后将 与2端相连，此时电压表读数记为 .由此得到流过待测金属丝的电流 ，金属丝的电阻 .（结果均用 、 、 表示）
[解析] 由于电压表内阻非常大，故 接2时电压表两端电压与 接1时金属丝和 两端电压相等，即 ，故流过金属丝的电流 ，由电阻的定义式可知金属丝的电阻 .
（3）继续微调 ，重复（2）的测量过程,得到多组测量数据，如下表所示:
0.57 0.71 0.85 1.14 1.43
0.97 1.21 1.45 1.94 2.43
（4）利用上述数据，得到金属丝的电阻 .
（5）用米尺测得金属丝长度 .用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径，某次测量的示数如图（b）所示，该读数为 .多次测量后，得到直径的平均值恰与 相等.
图（b）
[解析] 由题图（b）可知螺旋测微器的固定刻度读数为 ，可动刻度读数为 ，故该读数为 .
（6）由以上数据可得,待测金属丝所用材料的电阻率 .（保留2位有效数字）
[解析] 金属丝的横截面积 ，由电阻定律有 ,将相关数据代入解得 .
3. [2022重庆，6分]某兴趣小组研究热敏电阻在通以恒定电流时，其阻值随温度的变化关系.实验电路如图甲所示，实验设定恒定电流为 ，主要实验器材有：恒压直流电源 、加热器、测温仪、热敏电阻 、可变电阻 、电流表A、电压表 .
图甲
（1）用加热器调节 的温度后，为使电流表的示数仍为 ，需调节可变电阻 （2分）（选填一种给定的实验器材）.当 两端未连接电压表时，电流表示数为 ；连接电压表后，电流表示数显著增大，需将原电压表更换为内阻远大于（2分）（选填“远大于”“接近”“远小于”） 阻值的电压表.
[解析] 由题知恒压直流电源 的输出电压不变，而用加热器调节 的温度后，导致整个回路的总电阻改变，而要确保电流表的示数仍为 ，则需控制整个回路的总电阻不变，故需要调节的器材是可变电阻 .连接电压表后，电流表示数显著增大，说明电压表与 并联后的总电阻 相对 显著减小，则根据并联电阻的关系有 ，则要保证 近似不变，需将原电压表更换为内阻远大于 阻值的电压表.
（2）测得 两端的电压随温度的变化如图乙所示，由图可得温度从 变化到 的过程中， 的阻值随温度的平均变化率大小是1.0（ 均可，2分） （保留2位有效数字）.
图乙
[解析] 由图可得温度为 时电压表的示数为 ，且实验设定恒定电流为 ，则根据欧姆定律可知此时热敏电阻阻值 ；温度为 时电压表的示数为 ，且实验设定恒定电流为 ，则根据欧姆定律可知此时热敏电阻阻值 ，则温度从 变化到 的过程中， 的阻值随温度的平均变化率大小是 .
4. [2021全国乙，10分]一实验小组利用图（a）所示的电路测量一电池的电动势 （约 ）和内阻 （小于 ）.图中电压表量程为 ,内阻 ； 定值电阻 ；电阻箱 ,最大阻值为 ； 为开关.按电路图连接电路.完成下列填空：
（1）为保护电压表,闭合开关前,电阻箱接入电路的电阻值可以选 （2分） （填“5.0”或“15.0”）；
[解析] 为了保护电压表，在闭合开关前，需满足 ,可得 ，所以选 .
（2）闭合开关,多次调节电阻箱,记录下阻值 和电压表的相应读数 ；
（3）根据图（a）所示电路,用 、 、 、 和 表示 ,得 （2分）;
图（a）
[解析] 根据闭合电路的欧姆定律得 ,整理得 .
（4）利用测量数据，作 图线，如图（b）所示；
图（b）
（5）通过图（b）可得 1.53（ 均可，2分） （保留2位小数）， 0.6（ 均可，2分） （保留1位小数）；
[解析] 从图中可知图线过点 和 ，即 ,解得 , .
（6）若将图（a）中的电压表当成理想电表，得到的电源电动势为 ,由此产生的误差为 5（2分） .
[解析] 若电压表是理想电表，则 ，同理可得 ,解得 ，误差为 .
5. [2020全国Ⅰ，6分]某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻 ，所用电压表的内阻为 ,电流表内阻为 .该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图（a）所示电路的 、 两点之间，另一种是跨接在 、 两点之间.测量得到如图（b）所示的两条 图线，其中 与 分别为电压表和电流表的示数.
回答下列问题：
（1）图（b）中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在 、 （2分）（填“ 、 ”或“ 、 ”）两点的方案测量得到的.
图（b）
[解析] 当用电流表内接法时，测量值为 ，当用电流表外接法时，测量值为 ，图（b）中图线Ⅱ的斜率较小，所以应为使用电流表外接法测量的结果，即电压表跨接在 、 间测量得到的.
（2）根据所用实验器材和图（b）可判断，由图线Ⅰ（1分）（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为 （1分） （保留1位小数）.
[解析] 因为待测电阻为几十欧的电阻，通过图像斜率大致估算待测电阻为 左右，根据 说明电流表分压较小，电压表的分流较大，所以电压表跨接在 、 之间，所以由图线Ⅰ得到的结果更接近待测电阻的真实值，测量结果 .
（3）考虑到实验中电表内阻的影响，需对（2）中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为 （2分） （保留1位小数）.
[解析] 因为 ，所以 .
题组二
1. [2023辽宁，6分]导电漆是将金属粉末添加于特定树脂原料中制作而成的能导电的喷涂油漆.现有一根用导电漆制成的截面为正方形的细长样品（固态），某同学欲测量其电阻率，设计了如图（a）所示的电路图，实验步骤如下:
.测得样品截面的边长 ;
.将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与样品接触，其中甲、乙、丁位置固定，丙可在乙、丁间左右移动;
.将丙调节至某位置，测量丙和某探针之间的距离 ；
.闭合开关 ,调节电阻箱 的阻值，使电流表示数 ,读出相应的电压表示数 ，断开开关 ;
.改变丙的位置，重复步骤 、 ,测量多组 和 ,作出 图像如图（b）所示，得到直线的斜率 .
回答下列问题:
（1） 是丙到乙（2分）（填“甲”“乙”或“丁”）的距离;
[解析] 由图（a）可知，电压表测的是乙、丙探针之间的样品两端的电压，从图（b）中可以看出 越大，电压表示数 越大，且 图像的延长线过坐标原点，在串联电路中电压表所测电阻部分的阻值越大，电压越大，说明 为电压表所测样品部分的长度，即 是丙到乙的距离.
（2）写出电阻率的表达式 （2分） （用 、 、 表示）;
[解析] 电阻决定式为 ，其中所测样品横截面积为 ，解得 ，其中电阻 ，解得 ，由图（b）可知， 图像的斜率为 ，所以该样品的电阻率可以表示为 .
（3）根据图像计算出该样品的电阻率 （2分） （保留两位有效数字）.
[解析] 由图（b）可知斜率为 ，代入电阻率的表达式解得 .
【实验攻略】（1）本实验的解题过程：用电压表测乙、丙探针之间的样品两端的电压，用电流表测通过样品的电流，并测量出电压表所测样品部分的长度，读出多组电压、样品长度值，通过 图像求解问题.（2）图像法处理数据，作出 图像，由图像的斜率求解问题，在设定标度时要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要让各点均匀分布在直线的两侧，个别偏离较远的点可以不予考虑.（3）计算导体的电阻率：利用 图像的斜率，代入公式 即可求该样品的电阻率.（4）金属通电时温度升高，使所测电阻率和常温下电阻率不同，所以测量时需要快速，测完迅速断开开关.
2. [2022北京，8分]物理实验一般涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等.
（1）用电压表（内阻约为 ）和电流表（内阻约为 ）测量一个电阻的阻值（约为 ）.要求尽量减小实验误差,应该选择的测量电路是图1中的甲（选填“甲”或“乙”）.
图1
[解析] 因为待测电阻约为 ，而 ，故为了减小误差应该采用电流表外接法，即选用甲.
（2）一多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样.用它测量约 电阻的阻值，下列实验步骤正确的操作顺序为ADCB（填各实验步骤前的字母）.
A. 将选择开关置于“ ”位置
B. 将选择开关置于“ ”位置
C. 将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开
D. 将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0”
[解析] 测量过程中应该先选择合适挡位，根据题意选择“ ”挡位，然后进行欧姆调零，再进行测量，测量完成后要将开关置于“ ”挡，故顺序为 .
（3）图2是“测量电源的电动势和内电阻”实验的电路图.某同学在实验中，闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变,电流表始终没有示数.为查找故障，在其他连接不变的情况下，他将电压表连接 位置的导线端分别试触 、 、 三个位置，发现试触 、 时，电压表有示数;试触 时，电压表没有示数.若电路中仅有一处故障，则C（选填选项前的字母）.
图2
A.导线 断路 B. 滑动变阻器断路
C. 导线 断路 D. 滑动变阻器短路
[解析] 闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电流表示数始终为零，可能是电路中出现断路，电压表的示数不变化，说明电压表串联在电路中；试触 、 时依然是这个情况说明 、 间是正常的，试触 时，电压表没有示数说明在 、 之间某处发生了断路，故选 .
【实验攻略】 （1）因 、 及待测电阻 大约阻值已知,可用 与 的大小关系判断电流表的内外接法.（2）多用电表测电阻应先选挡位，再欧姆调零，测量完毕后将开关置于“ ”位置.
（3）
3. [2021天津，6分]随着智能手机的广泛应用，充电宝成为手机及时充电的一种重要选择.充电宝可以视为与电池一样的直流电源.一充电宝的电动势约为 ，内阻很小，最大放电电流为 ，某实验小组测定它的电动势和内阻.他们剥开充电宝连接线的外绝缘层，里面有四根导线，红导线为充电宝的正极，黑导线为充电宝的负极，其余两根导线空置不用，另有滑动变阻器 用于改变电路中的电流，定值电阻 ，两只数字多用电表 、 ，两表均为理想电表，并与开关 连成如图所示电路.
①图中测量电流的电表是 （1分），测量电压的电表是 （1分）.（均填写字母 或 ）
[解析] 电表 串联在电路中，测量电路中的电流；电表 一端接在开关上，另一端接在充电宝的负极，闭合开关后相当于并联在电源两端，所以 的作用是测量路端电压.
②调节滑动变阻器，测得多组 、 数据，记录如下表，其中只有一个数据记录有误，审视记录的数据，可以发现表中第 （2分）次的记录数据有误.（填测量次数的序号）
次数 1 2 3 4 5 6 7
电流 0.299 0.477 0.684 0.877 1.065 1.281 1.516
电压 4.970 4.952 4.932 4.942 4.894 4.872 4.848
[解析] 表格中的电流 不断增大，根据闭合电路欧姆定律 可知路端电压 不断减小，电压表的示数应该不断减小，所以第4次的记录数据有误.
③电路中接入 可以达到下列哪个效果. （2分）（填选项前的字母）
A. 使测电流的电表读数变化明显 B. 为了更准确地测量充电宝内阻
C. 避免使充电宝的放电电流过大 D. 减小测量电压的电表分流作用
[解析] 因为充电宝的内阻很小，所以电阻 串联在电路中，起保护电路的作用，避免充电宝的放电电流过大损坏电路中的器件，选项 正确.
4. [2020全国Ⅱ，10分]某同学要研究一小灯泡 的伏安特性.所用器材有：电流表 （量程 ,内阻 ）、电流表 （量程 ，内阻 ）、定值电阻 （阻值 ）、滑动变阻器 （最大阻值 ）、电源 （电动势 ，内阻很小）、开关 和若干导线.该同学设计的电路如图（a）所示.
图（a）
（1）根据图（a）,在图（b）的实物图中画出连线.
图（b）
[答案] 如图所示（2分）
（2）若 、 分别为流过电流表 和 的电流，利用 、 、 和 写出：小灯泡两端的电压 （1分），流过小灯泡的电流 （1分）.为保证小灯泡的安全， 不能超过180（2分） .
[解析] 根据串并联知识可得小灯泡两端的电压 ，流过小灯泡的电流 ，小灯泡的额定电压为 ，由 可得 ，即为了保证小灯泡的安全， 不能超过 .
（3）实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零.逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的 和 .所得实验数据在下表中给出.
32 55 85 125 144 173
171 229 299 379 424 470
根据实验数据可算得，当 时，灯丝电阻 （2分） （保留1位小数）.
[解析] 灯丝的电阻 ，当 时， ，解得 .
（4）如果用另一个电阻替代定值电阻 ，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值不能小于 （2分） （保留1位小数）.
[解析] 小灯泡的额定电压为 ，由 可得 .
教材拓展实验
题组三
1. [2023湖南，9分]某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置，其电路如图（a）所示， 、 、 为电阻箱， 为半导体薄膜压力传感器， 、 间连接电压传感器（内阻无穷大）.
图（a）
（1）先用欧姆表“ ”挡粗测 的阻值，示数如图（b）所示，对应的读数是 （1分） ;
图（b）
[解析] 由图（b）可知，对应的读数为 .
（2）适当调节 、 、 ,使电压传感器示数为0，此时， 的阻值为 （2分）（用 、 、 表示）；
[解析] 根据电压传感器示数为0可得 ， ，解得 .
（3）依次将 的标准砝码加载到压力传感器上（压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大小），读出电压传感器示数 ,所测数据如下表所示:
次数 1 2 3 4 5 6
砝码质量 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
电压 0 57 115 168 220 280
根据表中数据在图（c）上描点，绘制 关系图线；
图（c）
[答案] 如图所示（2分）
[解析] 把表格中的数据在图（c）上进行描点，然后用一条直线拟合，使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，离直线较远的点舍弃，如答图所示.
（4）完成前面三步的实验工作后，该测量微小压力的装置即可投入使用.在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力 ,电压传感器示数为 ,则 大小是 （2分） （重力加速度取 ,保留2位有效数字）;
[解析] 根据 图像可知，当 时， ，故 .
（5）若在步骤（4）中换用非理想毫伏表测量 、 间电压，在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力 ,此时非理想毫伏表读数为 ，则 （2分） （填“ ”“ ”或“ ”）.
[解析] 可将 、 以外的电路等效为新的电源， 、 两点电压看做路端电压，因为换用非理想毫伏表后，当读数为 时，实际上 、 间断路（接理想毫伏表时）时的电压大于 ，则在压力传感器上施加微小压力 时 、 间的电压大于在压力传感器上施加微小压力 时 、 间的电压，结合 关系图线可知， .
【考情速递】 本题以人教版新教材选择性必修第二册P109课题研究样例“半导体薄膜压力传感器特性的实验研究”为素材命制，实验考查了欧姆表的读数、压阻电桥原理、数据处理等实验技能.打破了电学实验出自必修三学生实验的惯例, 拓宽了实验的选材范围, 符合湖南省要求在中小学开展拓展实验的要求，必将引领实验教学.
2. [2022全国甲，5分]某同学要测量微安表内阻，可利用的实验器材有：电源 （电动势 ,内阻很小），电流表（量程 ,内阻约 ），微安表（量程 ,内阻 待测，约 ）,滑动变阻器 （最大阻值 ），定值电阻 （阻值 ）,开关 ,导线若干.
（1）在答题卡上将图中所示的器材符号连线，画出实验电路原理图；
[答案] 如图所示（3分）
（2）某次测量中，微安表的示数为 ，电流表的示数为 ，由此计算出微安表内阻 990（2分） .
[解析] （1）题中给出的滑动变阻器的最大阻值只有 ，滑动变阻器采用分压接法，为了精确得到微安表两端的电压，可将微安表与定值电阻并联，通过电流关系得到电压.（2）由并联电路规律可得 ，解得 .
3. [2022福建，6分]在测量某电源电动势和内阻时，因为电压表和电流表的影响，不论使用何种接法，都会产生系统误差，为了消除电表内阻造成的系统误差，某实验兴趣小组设计了如图甲实验电路进行测量.已知 .
甲
（1）按照图甲所示的电路图，将图乙中的器材实物连线补充完整.
图乙
[答案] 如图所示（1分）
[解析] 根据图甲所示的电路图，实物连接如答图所示.
（2）实验操作步骤如下：
①将滑动变阻器滑到最左端位置；
②接法Ⅰ：单刀双掷开关 与1接通，闭合开关 ，调节滑动变阻器 ，记录下若干组数据 的值，断开开关 ；
③将滑动变阻器滑到最左端位置；
④接法Ⅱ：单刀双掷开关 与2接通，闭合开关 ，调节滑动变阻器 ，记录下若干组数据 的值，断开开关 ；
⑤分别作出两种情况所对应的 和 图像.
（3）单刀双掷开关接1时，某次读取电表数据时，电压表指针如图丙所示，此时 （1分） .
图丙
[解析] 量程为 的电压表分度值为 ，
需要估读到分度值的下一位，由图丙可知电压表读数为 .
（4）根据测得数据，作出 和 图像如图丁所示，根据图线求得电源电动势 （1分） ，内阻 （1分） .（结果均保留两位小数）
图丁
[解析] 当单刀双掷开关接1时，相对于电源，电流表内接，电流表示数为零时，电压表测量准确，故电动势为 图像的纵截距，即 ；当单刀双掷开关接2时，相对于电源，电流表外接，电压表示数为零时，电流表测量准确，由 图像可知此时电路电流为 ，根据闭合电路欧姆定律可知 ，解得内阻为 .
（5）由图丁可知接法Ⅱ（1分）（填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”）测得的电源内阻更接近真实值.
[解析] 由图丁可知 图像的斜率为 ，解得 ；由图丁可知 图像的斜率为 ，解得 .则 ， ， ,故接法Ⅱ测得的电源内阻更接近真实值.
（6）综合考虑，若只能选择一种接法，应选择接法Ⅱ（1分）（填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”）测量更合适.
[解析] 分析电路图可知接法Ⅰ的误差来源是电流表的分压，接法Ⅱ的误差来源是电压表的分流，由于电源内阻较小，远小于电压表内阻，结合（5）问的分析可知，若只能选择一种接法，应选择接法Ⅱ更合适.
【实验攻略】 （1）根据实验电路图甲进行实物连线，注意电表接线柱的正负，要正进负出.（3）电压表选择的 量程要注意估读.（4）根据 和 图像并结合欧姆定律求出电源的电动势和内阻. 中则需结合电路结构分析其误差产生的原因，从而做出最优选择.
4. [2021全国甲，10分]某同学用图（a）所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有:小灯泡（额定电压 ，额定电流 ）、电压表（量程 ，内阻 、电流表（量程 ，内阻 ）、定值电阻 、滑动变阻器 （阻值 ）、电阻箱 （最大阻值 ）、电源 （电动势 ，内阻不计）、开关 、导线若干.
图（a）
完成下列填空：
（1）有3个阻值分别为 、 、 的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在 的 曲线， 应选取阻值为10（1分） 的定值电阻；
[解析] 当滑动变阻器的滑片处于 端时，小灯泡所在测量电路分得的电压等于电源电动势 ，电流表满偏时,测量电路的阻值为 ，而小灯泡本身具有一定的电阻，所以作为保护电阻， 一定小于 ，故 选择阻值为 的定值电阻；
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的 （1分）（填“ ”或“ ”）端；
[解析] 开关闭合前，应使测量电路分得的电压最小，故滑片应处于 端；
（3）在流过电流表的电流较小时，将电阻箱 的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示数 、 ，结果如图（b）所示.当流过电流表的电流为 时，小灯泡的电阻为 （1分） （保留1位有效数字）；
图（b）
[解析] 由图（b）可知，流过电流表的电流为 时，小灯泡两端电压约为 ,由欧姆定律可知小灯泡的电阻为 ；
（4）为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为 ，该同学经计算知，应将 的阻值调整为 （2分） .然后调节滑动变阻器 ，测得数据如下表所示：
24.0 46.0 76.0 110.0 128.0 152.0 184.0 216.0 250.0
140.0 160.0 180.0 200.0 220.0 240.0 260.0 280.0 300.0
[解析] 电压表满量程时小灯泡两端的电压为 ，而电压表两端电压为 ，所以 两端电压为 ,由串联分压规律有 ，解得 ；
（5）由图（b）和上表可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻增大（1分）（填“增大”“减小”或“不变”）；
[解析] 由图（b）和表中数据可知，随着小灯泡电流的增大， 的值不断增大，故灯丝电阻不断增大；
（6）该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为 ，可得此时小灯泡电功率 （2分） （保留2位有效数字）；当流过电流表的电流为 时，小灯泡的电功率为 ，则 10（2分）（保留至整数）.
[解析] 小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为 ，此时小灯泡的电功率 ；当流过电流表的电流为 时，小灯泡的电功率为 ，则 .
题组四
1. [2023全国甲，5分]某同学用伏安法测绘一额定电压为 、额定功率为 的小灯泡的伏安特性曲线，实验所用电压表内阻约为 ，电流表内阻约为 .实验中有图（a）和 两个电路图供选择.
图（a） 图（b）
（1）实验中得到的电流 和电压 的关系曲线如图（c）所示，该同学选择的电路图是图（ （2分））（填“ ”或“ ”）.
图（c）
[解析] 由题意知，小灯泡的额定电流 ,图（a）中，当电压表示数为 时，电流表示数是略大于 的，图（b）中，当电流表示数为 时，电压表示数是大于 的，对比题图（c）可知，该同学选择的电路图是图（a）.
（2）若选择另一个电路图进行实验，在答题卡所给图上用实线画出实验中应得到的 关系曲线的示意图.
[答案] 如图所示（3分）
[解析] 根据（1）问分析可知，图（b）的关系图线应在图（a）图线的下方，如答图中实线所示.
2. [2022山东，8分]某同学利用实验室现有器材，设计了一个测量电阻阻值的实验.实验器材：
干电池 （电动势 ，内阻未知）；电流表 （量程 ，内阻为 ）；电流表 （量程 ，内阻为 ）；定值电阻 （阻值为 ）；滑动变阻器 （最大阻值为 ）；待测电阻 ；
开关 ，导线若干.测量电路如图所示.
（1）断开开关，连接电路，将滑动变阻器 的滑片调到阻值最大一侧.将定值电阻 接入电路；闭合开关，调节滑片位置，使电流表指针指在满刻度的 处，该同学选用的电流表为 （2分）（填“ ”或“ ”）；若不考虑电池内阻，此时滑动变阻器接入电路的电阻值应为60（2分） .
[解析] 器材选择需要结合测量电路，用假设法初步分析，电流表半偏时，若电流表为 ，由闭合电路欧姆定律可计算出电路中总电阻为 ，定值电阻与电流表 的内阻之和为 ，不考虑电池内阻，此时滑动变阻器接入电路的阻值应为 ，实验器材可满足需求；若电流表为 ，电流表半偏时，电路中总电阻为 ，不符合题意.
（2）断开开关，保持滑片的位置不变，用 替换 ，闭合开关后，电流表指针指在满刻度的 处，则 的测量值为100（2分） .
[解析] （1）问得到的滑动变阻器接入电路的阻值为 ，实际上是滑动变阻器 和电池内阻 串联后的总阻值，联立可得 .
（3）本实验中未考虑电池内阻，对 的测量值无（2分）（填“有”或“无”）影响.
[解析] 由闭合电路欧姆定律有 ， ，由（2）问分析可得，是否考虑电池内阻对实验结果无影响.
3. [2022全国乙，10分]一同学探究阻值约为 的待测电阻 在 范围内的伏安特性.可用器材有：电压表（量程为 ,内阻很大），电流表（量程为 ,内阻为 ）,电源 （电动势约为 ,内阻不计），滑动变阻器 （最大阻值可选 或 ）,定值电阻 （阻值可选 或 ）,开关 ,导线若干.
（1）要求通过 的电流可在 范围内连续可调，在答题卡上将图（a）所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图;
图（a）
[答案] 如图所示（2分）
[解析] 该实验探究待测电阻 在 范围内的伏安特性，因此滑动变阻器采用分压式连接，电压表的内阻很大，可看成理想电压表，故采用电流表外接法，由于题目中给的电流表量程太小，故应与电流表并联一定值电阻扩大其量程.
（2）实验时，图（a）中的 应选最大阻值为 （2分）（填“ ”或“ ” ）的滑动变阻器， 应选阻值为 （2分）（填“ ”或“ ”）的定值电阻；
[解析] 滑动变阻器 选最大阻值为 的，方便调节；又因电流表的量程为 ，内阻为 ，通过测量电阻的最大电流为 ，因此电流表量程应扩大为原来的5倍，因此分流电阻阻值应为该电流表内阻的四分之一，故电流表并联的电阻的阻值为 .
（3）测量多组数据可得 的伏安特性曲线.若在某次测量中，电压表、电流表的示数分别如图（b）和图（c）所示，则此时 两端的电压为 （1分） ,流过 的电流为 （1分） ,此组数据得到的 的阻值为548（2分） （保留3位有效数字）.
图（b）
图（c）
[解析] 两端电压即为电压表读数 ；因电流表并联 ，量程扩大，通过待测电阻的电流为电流表读数的5倍，即通过 的电流为 ，故 .
4. [2021湖南，9分]某实验小组需测定电池的电动势和内阻，器材有：一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻（阻值为 ）、一个电流表（内阻为 ）、一根均匀电阻丝（电阻丝总阻值大于 ，并配有可在电阻丝上移动的金属夹）、导线若干.由于缺少刻度尺，无法测量电阻丝长度，但发现桌上有一个圆形时钟表盘.某同学提出将电阻丝绕在该表盘上，利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度.主要实验步骤如下:
（1）将器材如图（a）连接;
图（a）
（2）开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的 （2分）端（填“ ”或“ ”）；
[解析] 开关闭合前，为了安全，应该使接入电路的电阻最大，所以金属夹应夹在电阻丝的 端.
（3）改变金属夹的位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角 和电流表示数 ,得到多组数据；
（4）整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图（b）所示，图线斜率为 ，与纵轴截距为 ,设单位角度对应电阻丝的阻值为 ，该电池电动势和内阻可表示为 （2分）, （2分）；（用 、 、 、 、 表示）
图（b）
[解析] 根据闭合电路欧姆定律有 ，整理得 ，结合题意有 , ，解得 ， .
（5）为进一步确定结果,还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值 .利用现有器材设计实验，在图（c）方框中画出实验电路图（电阻丝用滑动变阻器符号表示）；
图（c）
[答案] 电路如图所示（3分）
[解析] 为了测量单位角度对应电阻丝的阻值，可用等效替代法进行测量，设计电路如答图所示.实验方法是先将单刀双掷开关接1，记录电流表的示数 ；再将单刀双掷开关接2，将金属夹缓慢移动，当电流表的示数仍为 时，记录下接入电路的电阻丝所对应的角度 ，则单位角度对应电阻丝的阻值 .
（6）利用测出的 ，可得该电池的电动势和内阻.
5. [2020全国Ⅲ，9分]已知一热敏电阻当温度从 升至 时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系.所用器材：电源 、开关 、滑动变阻器 （最大阻值为 ）、电压表（可视为理想电表）和毫安表（内阻约为 ）.
（1）在虚线框中所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图.
[答案] 如图所示（3分）
[解析] 由于滑动变阻器的最大阻值比待测电阻的阻值小得多，因此滑动变阻器应用分压式接法，由于电压表可视为理想电表，则电流表应用外接法，电路图如答图所示.
（2）实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值.若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为 和 ,则此时热敏电阻的阻值为 （1分） （保留2位有效数字）.实验中得到的该热敏电阻阻值 随温度 变化的曲线如图（a）所示.
图（a）
[解析] 由欧姆定律得 （或 ）.
（3）将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为 .由图（a）求得，此时室温为 （1分） （保留3位有效数字）.
图（b）
[解析] 由题图（a）可直接读出热敏电阻的阻值为 时，室温为 .
（4）利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图（b）所示.图中， 为直流电源（电动势为 ,内阻可忽略）；当图中的输出电压达到或超过 时，便触发报警器（图中未画出）报警.若要求开始报警时环境温度为 ，则图中 （2分）（填“ ”或“ ”）应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为 （2分） （保留2位有效数字）.
[解析] 由题意可知随温度的升高 两端的输出电压应增大，又由串联电路的特点可知， 的阻值应减小或 的阻值应增大，而热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，因此 应为热敏电阻；当环境温度为 时，热敏电阻的阻值为 ，则由串联电路的特点有 ，解得 .
题组五
1. [2023浙江6月选考，5分]在“测量干电池的电动势和内阻”实验中
（1）部分连线如图1所示，导线 端应连接到 （1分）（选填“ ”“ ”“ ”或“ ”）接线柱上.正确连接后,某次测量中电压表指针位置如图2所示,其示数为 （1分） .
图1
图2
[解析] 根据利用电压表和电流表测量干电池电动势和内阻的实验原理，可知导线 应该连接到 接线柱上，测外电路的总电压；根据电压表读数规则可知，电压表示数为 .
（2）测得的7组数据已标在如图3所示 坐标系上，用作图法求干电池的电动势 （1分） 和内阻 （2分） .（计算结果均保留两位小数）
图3
[解析] 将坐标系上的点用直线拟合，使尽可能多的点分布在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，离直线较远的点舍去，如图所示，则干电池的伏安特性曲线的纵截距等于电池的电动势， ；斜率的绝对值等于干电池的内阻， .
2. [2022湖北，9分]某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后，为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率，进行了如下实验探究.
（1）该小组用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径 ，示数如图甲所示，其读数为 （1分） .再用游标卡尺测得其长度 .
图甲
[解析] 根据螺旋测微器的读数方法可得 .
（2）该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻 的阻值.图中电流表量程为 、内阻为 ，定值电阻 的阻值为 ，电阻箱 的最大阻值为 .首先将 置于位置1，闭合 ，多次改变电阻箱 的阻值，记下电流表的对应读数 ，实验数据见下表.
图乙
/
5.0 0.414 2.42
10.0 0.352 2.84
15.0 0.308 3.25
20.0 0.272 3.68
25.0 0.244 4.10
30.0 0.222 4.50
根据表中数据，在图丙中绘制出 图像.再将 置于位置2，此时电流表读数为 .根据图丙中的图像可得 （1分） （结果保留2位有效数字）.最后可由表达式 （2分）得到该材料的电阻率（用 、 、 表示）.
图丙
[解析] 此时电流表读数 ,所以 ,从图丙中可查出 ；根据电阻定律有 ,解得 .
（3）该小组根据图乙的电路和图丙的 图像，还可以求得电源电动势 12（2分） ，内阻 也可，2分) .（结果均保留2位有效数字）
[解析] 根据闭合电路欧姆定律得 ,所以 ,从图中可得纵截距 ，斜率 ,解得 , .
（4）持续使用后，电源电动势降低、内阻变大.若该小组再次将此圆柱形电阻连入此装置，测得电路的电流，仍根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会偏大（1分）（选填“偏大”“偏小”或“不变”）.
[解析] 因为 ，持续使用后，电源电动势降低、内阻变大,有 ，因为 , ，所以 ，则根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会偏大.
3. [2021浙江6月选考，7分]小李在实验室测量一电阻 的阻值.
（1）因电表内阻未知，用如图1所示的电路来判定电流表该内接还是外接.正确连线后，合上开关 ,将滑动变阻器的滑片 移至合适位置.单刀双掷开关 掷到1,电压表的读数 ,电流表的示数如图2所示，其读数 （1分）A;将 掷到2,电压表和电流表的读数分别为 , .由此可知应采用电流表外（1分）（填“内”或“外”）接法.
图1
图2
[解析] 由题图2中电流表所接量程和电流表的表盘可知电流大小为 ；电压表的百分比变化为 ，电流表的百分比变化为 ，因此可知电压表的示数变化更明显，说明电流表的分压更严重，因此采用电流表外接法.
（2）完成上述实验后,小李进一步尝试用其他方法进行实验:
①器材与连线如图3所示，请在虚线框中画出对应的电路图；
图3
[答案] 如图所示（2分）
②先将单刀双掷开关掷到左边，记录电流表读数,再将单刀双掷开关掷到右边，调节电阻箱的阻值，使电流表的读数与前一次尽量相同，电阻箱的示数如图3所示，则待测电阻 5（1分） .此方法有（1分）（填“有”或“无”）明显的实验误差，其理由是电阻箱的最小分度与待测电阻比较接近（或其他合理解释，1分）.
[解析] 两次实验中电路的干路电流相同，因此有 ，可得 ，读数可得 ；电阻箱的最小分度和待测阻值接近，这样测得的阻值不够精确，如待测电阻阻值为 ，则实验只能测得其为 ，误差较大.
4. [2021广东，9分]某小组研究热敏电阻阻值随温度的变化规律.根据实验需要已选用了规格和量程合适的器材.
（1）先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势.选择适当倍率的欧姆挡,将两表笔短接（2分），调节欧姆调零旋钮,使指针指向右边“ ”处.测量时观察到热敏电阻温度越高,相同倍率下多用电表指针向右偏转角度越大,由此可判断热敏电阻阻值随温度的升高而减小（2分）.
[解析] 用多用电表欧姆挡测量电阻时，在选择倍率后，需要先将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮进行调零.热敏电阻温度越高，相同倍率下多用电表指针向右偏转角度越大，说明热敏电阻阻值随温度的升高而减小.
（2）再按图连接好电路进行测量.
①闭合开关 前，将滑动变阻器 的滑片滑到 （1分）端（选填“ ”或“ ” ）.
将温控室的温度设置为 ，电阻箱 调为某一阻值 .闭合开关 ,调节滑动变阻器 ，使电压表和电流表的指针偏转到某一位置.记录此时电压表和电流表的示数、 和 .断开开关 .
再将电压表与热敏电阻 端间的导线改接到 端，闭合开关 .反复调节 和 ，使电压表和电流表的示数与上述记录的示数相同.记录此时电阻箱的阻值 .断开开关 .
[解析] 闭合开关 前，应该使测量电路的电压最小，电流最小，因此应将滑动变阻器 的滑片滑动到 端.
②实验中记录的阻值 大于（2分） （选填“大于”“小于”或“等于”）.此时热敏电阻阻值 （2分）.
[解析] 温度为 时， ，显然 大于 ，此时热敏电阻阻值 .
（3）改变温控室的温度，测量不同温度时的热敏电阻阻值，可以得到热敏电阻阻值随温度的变化规律.
题组六
1. [2023海南，14分]用如图甲所示的电路测量一个量程为 、内阻约为 的微安表头的内阻，所用电源的电动势约为 ，有两个电阻箱可选， ，
图甲
（1） 应选 （1分）， 应选 （1分）；
[解析] 根据半偏法的测量原理可知，当闭合开关 之后，通过 的电流应基本不变，就需要 较大，对下方分压电路影响甚微，故 应选 ， 应选 .
（2）根据电路图甲，请把实物图乙连线补充完整；
图乙
[答案] 如图所示（2分）
[解析] 按实验原理图依次连接实物电路，如答图所示.
（3）下列操作顺序合理排列是： （2分）;
①将滑动变阻器滑片 移至最左端，将 调至最大值；
②闭合开关 ，调节 ，使微安表半偏，并读出 的阻值；
③断开 ，闭合 ，调节滑片 至某位置再调节 使表头满偏；
④断开 、 ，拆除导线，整理好器材
[解析] 闭合开关前，需要调节滑动变阻器滑片，使测量电路短路，即滑片 移至最左端，然后断开 、闭合 ，使微安表达到满偏，接着闭合 ,保证滑片 不动，调节 ，使微安表半偏，最后断开所有开关，拆除导线，整理器材.故正确的操作顺序是①③②④.
（4）如图丙是 调节后的面板，则待测表头的内阻为 （2分），该测量值小于（2分）（填“大于”“小于”或“等于”）真实值.
图丙
[解析] 根据半偏法的测量原理可知，读出的 即是微安表的内阻，则由图丙可知微安表的内阻为 .闭合 后，相当于 由无穷大变成有限值， 的阻值变小，流过 的电流大于原来的电流，则流过 的电流大于 ，故 的阻值小于 .
（5）将该微安表改装成量程为 的电压表后，某次测量指针指在图丁所示位置，则待测电压为 （2分） .
图丁
[解析] 按读数规则，微安表的示数为 ，按换算关系 可知待测电压为 .
（6）某次半偏法测量表头内阻的实验中， 断开，电表满偏时读出 的值，在滑片 不变的情况下， 闭合后调节电阻箱 ，使电表半偏时读出 ，若认为 间电压不变，则微安表内阻为 （2分）（用 、 表示）.
[解析] 根据题意可得 ，得 .
2. [2022湖南，9分]小梦同学自制了一个两挡位（“ ”“ ”）的欧姆表,其内部结构如图所示, 为调零电阻（最大阻值为 ）, 、 、 为定值电阻 ,电流计的内阻为 .用此欧姆表测量一待测电阻的阻值,回答下列问题:
（1）短接 ,将单刀双掷开关 与 接通,电流计示数为 ;保持电阻 滑片位置不变,将单刀双掷开关 与 接通,电流计示数变为 ,则 大于（2分） （填“大于”或“小于”）.
[解析] 由于 ，所以 大于 .
（2）将单刀双掷开关 与 接通,此时欧姆表的挡位为 （2分）（填“ ”或“ ”）.
[解析] 将单刀双掷开关 与 接通，此时电路中总电阻较大，中值电阻较大，能接入的待测电阻的阻值也较大，故应该为欧姆表的 挡位.
（3）若从“ ”挡位换成“ ”挡位,调整欧姆零点（欧姆零点在电流计满偏刻度处）时,调零电阻 的滑片应该向上（2分）调节（填“向上”或“向下”）.
[解析] 若从“ ”挡位换成“ ”挡位，即开关 从 拨向 ，电路中的总电阻增大，干路电流减小，为了使电流计满偏，则需增大通过电流计的电流，故调零电阻 的滑片应该向上调节.
（4）在“ ”挡位调整欧姆零点后,在①②间接入阻值为 的定值电阻 ,稳定后电流计的指针偏转到满偏刻度的 ;取走 ，在①②间接入待测电阻 ,稳定后电流计的指针偏转到满偏刻度的 ,则 400（3分） .
[解析] 设欧姆表内部等效电阻为 ，根据闭合电路欧姆定律有， ， ， ，联立解得 .
3. [2022河北，9分]某物理兴趣小组利用废弃电饭煲的部分器材自制简易电饭煲,设计电路如图1所示，选用的器材有:限温开关 （手动将其按下，开始持续加热煮饭,当锅内温度高于 时自动断开,之后不能自动闭合）;保温开关 （当锅内温度高于 时自动断开，温度低于 时自动闭合）;电饭煲的框架（结构如图2所示）.自备元件有:加热电阻丝 （阻值为 ,用于加热煮饭）;限流电阻 和 （阻值均为 ）;指示灯 和 , ,当电流低于 时可视为熄灭);保险丝 .
图1
图2
（1）按照兴趣小组设计的电路,下列说法正确的是 （2分）（多选）.
A. 按下 , 和 均发光
B. 当锅内温度高于 时, 自动断开， 和 均发光
C. 保温过程中, 自动在闭合、 断开状态之间交替切换
D. 当锅内温度低于 时, 自动闭合, 发光， 熄灭
[解析] 按下 , 被短路， 不发光，选项 错误；当锅内温度高于 时， 自动断开， 也断开，干路中的电流约为 ，灯 能发光，但 支路电流大约为 ，故 不能发光，选项 错误；保温过程中，当温度低于 时， 自动闭合，电阻丝加热，当温度高于 时， 断开，电阻丝停止加热，之后重复上述过程，选项 正确；当温度低于 时， 自动闭合， 被短路， 不发光， 中的电流大约为 ，发光，选项 正确.
（2）简易电饭煲制作完成后,试用时 始终不亮，但加热和保温功能均正常.在不增加元件的前提下,断开电源，使用多用电表判断发生故障的元件.下列操作步骤的正确顺序是 （3分）（填写各步骤前的字母）.
A.将选择开关旋转到“ ”位置
B.将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指针指向欧姆零点
C.调整“指针定位螺丝”,使指针指到零刻度
D.测量指示灯 两端的阻值
E.将选择开关置于 位置或交流电压最高挡
[解析] 测量电阻时，先进行机械调零，然后选择测量电阻的挡位，再进行欧姆调零，接着进行测量，测量完毕后，选择开关置于交流电压挡的最高挡或者“ ”挡，故测量电阻的步骤为 .
操作时,将多用电表两表笔与 两端接触,若指针如图3所示，可判断是 （2分）断路损坏;若指针如图4所示,可判断是 （2分）断路损坏.（用电路中的元件符号表示）
图3
图4
[解析] 测量小灯泡 的电阻，若指针指在如题图3所示的位置，读数约为 ,近似等于 与 的阻值之和，说明故障为小灯泡 断路；若指针指在如题图4所示的位置，说明小灯泡电阻较小，小灯泡正常，结合题述知故障为 断路.
创新设计实验
题组七
1. [2023江苏，15分]小明通过实验探究电压表内阻对测量结果的影响.所用器材有：干电池（电动势约 ，内阻不计）2节；两量程电压表（量程 ,内阻约 ；量程 ，内阻约 ）1个;滑动变阻器（最大阻值 ）1个；定值电阻（阻值 ）21个；开关1个及导线若干.实验电路如图1所示.
图1
（1）电压表量程应选用 （3分）（选填“ ”或“ ”）.
[解析] 由题 图可知两节干电池全部接入电路，则电源电动势约为 ，因此电压表量程选择 .
（2）图2为该实验的实物电路（右侧未拍全）.先将滑动变阻器的滑片置于如图所示的位置，然后用导线将电池盒上接线柱 与滑动变阻器的接线柱 （3分）（选填“ ”“ ”“ ”）连接，再闭合开关，开始实验.
图2
[解析] 电源正极与 连接，开始时接入电路的电阻最大，且滑动变阻器滑片向右滑动时，电阻减小，因此接线柱 与滑动变阻器的接线柱 连接.
（3）将滑动变阻器滑片移动到合适位置后保持不变，依次测量电路中 与1,2， ，21之间的电压.某次测量时，电压表指针位置如图3所示，其示数为 （3分） .根据测量数据作出电压 与被测电阻值 的关系图线，如图4中实线所示.
图3
图4
[解析] 结合电压表选用的量程可知电压表的读数为 .
（4）在图1所示的电路中,若电源电动势为 ,电压表视为理想电压表,滑动变阻器接入的阻值为 ，定值电阻的总阻值为 ，当被测电阻为 时,其两端的电压 （3分）（用 、 、 、 表示）,据此作出 理论图线如图4中虚线所示.小明发现被测电阻较小或较大时,电压的实测值与理论值相差较小.
[解析] 根据闭合电路欧姆定律可得被测电阻 两端的电压 .
（5）分析可知,当 较小时, 的实测值与理论值相差较小,是因为电压表的分流小,电压表内阻对测量结果影响较小.小明认为,当 较大时, 的实测值与理论值相差较小，也是因为相同的原因.你是否同意他的观点 请简要说明理由.
[答案] 不同意，理由见解析（3分）
[解析] 不同意.当 较小时，电压表的内阻大，分流小；当 较大时，和电压表并联以外的电阻分压很小，电压表是否理想对电压表读数的影响不大.
2. [2022海南，8分]某同学将一满偏电流 的表头 改装成量程为 的电流表并校准.
（1）用图甲所示的电路测量表头 的内阻 ,连接电路,闭合开关 ，调节滑动变阻器 ，当电流表A的示数为 时，表头 的示数如图乙所示，该读数为 （2分） .
图甲
图乙
[解析] 由电表的读数规则可知，表头 的读数为 .
（2）已知电流表A的内阻 ,则表头 的内阻 （2分） .经计算，用一个阻值为 的电阻与表头 并联，将表头 改装成电流表.
[解析] 电流表的示数 时，表头 的示数 ,由并联分流规律可知 ，代入数据解得 .
（3）将改装后的电流表与标准电流表串联进行校准.当通过表头 的电流为 时，标准电流表的示数为 ，则改装后的电流表量程实际为 （2分） .
[解析] 表头示数为 时，流过定值电阻 的电流为 ，则表头内阻与 之比为 ，当表头指针满偏时，流过 的电流为 ，所以改装后的电流表实际量程为 .
（4）如果是因为 测量不准确导致改装后的电流表量程不是 ，为使改装后的电流表量程变为 ，只需在 的两端并联一个阻值 18（2分） 的电阻即可.
[解析] 当表头满偏时，流过 和 的总电流为 ，所以表头内阻与 、 并联之后的总电阻之比为 ，即 ，而 ，则有 ，解得 .
3. [2022辽宁，6分]某同学要将一小量程电流表（满偏电流为 ，内阻为 ）改装成有两个量程的电流表，设计电路如图（a）所示，其中定值电阻 ， .
图（a）
（1）当开关 接 端时，该电流表的量程为 1（2分） ；
[解析] 当开关 接 端时，定值电阻 与定值电阻 串联后再与电流表并联，等效电路图如图1所示，由并联电路的规律可知，电流表两端的电压和两定值电阻两端的总电压相等，当电流表满偏时，有 ，代入数据解得 ，所以该电流表的量程为 .
（2）当开关 接 端时，该电流表的量程比接 端时的大（2分）（填“大”或“小”）；
[解析] 当开关 接 端时，电流表和定值电阻 串联后再与定值电阻 并联，等效电路图如图2所示，同理可得 ，代入数据解得 ，该电流表的量程为 ，则接 端时电流表的量程比接 端时的量程大.
（3）该同学选用量程合适的电压表（内阻未知）和此改装电表测量未知电阻 的阻值，设计了图（b）中的两个电路，不考虑实验操作中的偶然误差，则利用乙（2分）（填“甲”或“乙”）电路可修正由电表内阻引起的实验误差.
图（b）
[解析] 改装电流表能测量出通过它的电流及其两端电压，题图（b）甲所示的电路能精确测量未知电阻 两端的电压，但是由于电压表的分流作用，测得的电流偏大，存在系统误差；题图（b）乙所示的电路图，改装电流表能精确测量通过未知电阻 的电流，而未知电阻两端的电压为电压表的示数与改装电流表分得的电压之差，既能测出 的精确电流又能测出精确电压，故题图（b）乙所示的电路能修正由电表内阻引起的实验误差.
图1 图2
4. [2019全国Ⅰ，10分]某同学要将一量程为 的微安表改装为量程为 的电流表.该同学测得微安表内阻为 ,经计算后将一阻值为 的电阻与该微安表连接，进行改装.然后利用一标准毫安表，根据图（a）所示电路对改装后的电表进行检测（虚线框内是改装后的电表）.
图（a）
图（b）
（1）根据图（a）和题给条件，将图（b）中的实物连线.
[答案] 连线如图所示（4分）
[解析] 量程为 的微安表改装成量程为 的电流表，量程扩大了80倍，需要将定值电阻与微安表并联，然后根据题图（a）的原理图连线.
（2）当标准毫安表的示数为 时，微安表的指针位置如图（c）所示.由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值，而是 （2分）.（填正确答案标号）
图（c）
A. B. C. D.
[解析] 当标准毫安表示数为 时，对应的微安表读数为 ，说明量程扩大了100倍，因此所改装的电表量程是 ,选项 正确.
（3）产生上述问题的原因可能是 （2分）.（填正确答案标号）
A. 微安表内阻测量错误，实际内阻大于
B. 微安表内阻测量错误，实际内阻小于
C. 值计算错误，接入的电阻偏小
D. 值计算错误，接入的电阻偏大
[解析] 当标准毫安表示数为 时，对应的微安表读数应为 ，而实际测量时微安表读数为 ，实际测量时微安表读数偏小，若 值计算无误，而微安表内阻测量错误，则说明微安表实际内阻大于 ，选项 正确， 错误；若微安表内阻测量无误，而 值计算错误，则并联接入的电阻的阻值偏小， 的分流较大，导致微安表中电流较小，选项 正确， 错误.
（4）要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为 的电阻换为一个阻值为 的电阻即可，其中 （2分）.
[解析] 预期目的是将量程为 的微安表改装成量程为 的电流表，量程扩大80倍，根据并联电路规律有 ；当标准毫安表示数为 时，对应的微安表读数为 ，量程扩大了100倍，根据并联电路规律有 ；联立解得 .
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