模板18-1 电学实验（八大题型）
题型01观察电容器的充、放电现象
该实验的考点：电容器的充电过程分析；电容器放电过程的分析；电量的计算；图像的分析和应用。
一、必备基础知识
1、实验原理
①电容器的充电过程：如下图所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在静电力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因失去电子而带正电，负极板因获得电子而带负电。正、负极板带等量的正、负电荷。电荷在移动的过程中形成电流，在充电开始时电流比较大，随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小，当电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止定向移动，电流为零。
②电容器的放电过程：如下图所示，当开关S接2时，相当于将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、负极板上电荷发生中和。在电子移动过程中形成电流，放电开始电流较大，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐减小，两极板间的电压也逐渐减小到零。
3、实验装置图
4、实验步骤
①按实验装置图连接好电路。
②把单刀双掷开关S打在上面，使触点1和触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中。
③将单刀双掷开关S打在下面，使触点3和触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中。
④记录好实验结果，关闭电源。
5、注意事项
①要选择大容量的电容器。
②实验要在干燥的环境中进行。
③电流表要选用小量程的灵敏电流计。
（2024·重庆·高考真题）探究电容器充放电规律，实验装置如图甲所示，有电源E，定值电阻R0，电容器C，单刀双置开关S。
(1)为测量电容器充放电过程电压U和电流I变化，需在①、②处接入测量仪器，位置②应该接入测 （电流、电压）仪器。
(2)接通电路并接通开关，当电压表示数最大时，电流表示数为 。
(3)根据测到数据，某过程中电容器两端电压U与电流I的关系图如图乙所示。该过程为 （充电，放电）。放电过程中电容器两端电压U随时间t变化关系如图丙所示。0.2s时R0消耗的功率 W。
（2024·海南·高考真题）用如图a所示的电路观察电容器的充放电现象，实验器材有电源E、电容器C、电压表、电流表、电流传感器、计算机、定值电阻R、单刀双掷开关、开关、导线若干
(1)闭合开关，将接1，电压表示数增大，最后稳定在12.3V。在此过程中，电流表的示数_____（填选项标号）
A．一直稳定在某一数值
B．先增大，后逐渐减小为零
C．先增大，后稳定在某一非零数值
(2)先后断开开关、，将电流表更换成电流传感器，再将接2，此时通过定值电阻R的电流方向 （选填“”或“”），通过传感器将电流信息传入计算机，画出电流随时间变化的图像，如图b，时，图中M、N区域面积比为8∶7，可求出 （保留2位有效数字）。
题型02导体电阻的五种测量方法
该实验考点：双安法的理解和应用；双伏法的理解和应用；等效替代法的理解和应用；电桥法的理解和应用；半偏法的理解和应用；电路图和实物图的转换；电学仪器的选择；滑动变阻器分压或限流接法的选择；电流表内接或外接的选择，图像的分析和应用。
一、必备基础知识
1、双安法
利用两个电流表的组合测量电流表的内阻或其他电阻的方法。
原理：
①电路图如下，电流表A1、A2的读数分别为I1、I2 ，电流表A1的内阻为r1，定值电阻R0的电流I0＝I2－I1，电流表A1的电压U1＝(I2－I1)R0。若r1为已知量，可求得R0＝。若R0为已知量，可求得电流表A1的内阻r1＝。
②电路图如下，电流表A1、A2的读数分别为I1、I2 ，电流表A1的内阻为r1。则有I1(r1＋R0)＝(I2－I1)Rx，则如果r1、R0已知，可求出Rx的阻值；如果R0、Rx已知，可以求出电流表A1的内阻r1。
③电路图如下，电流表A1、A2的读数分别为I1、I2 ，电流表A1的内阻为r1。则有I1(r1＋Rx)＝(I2－I1)R0，则如果r1、R0已知，可求出Rx的阻值；如果R0、Rx已知，可以求出电流表A1的内阻r1。
【注意】已知内阻值的电流表可当作电压表使用。在缺少合适的电压表的情况下，常用电流表代替电压表使用，这是设计电路中的常用技巧，也是高考的热点之一。
2、双伏法
利用两个电压表的组合测量电压表的内阻或其他电阻的方法。
原理：
①电路图如下，电压表V1、V2的读数分别为U1、U2 ，，电压表V1的内阻r1，电压表U1的电流I1＝，若r1为已知量，可求得R0＝r1。若R0为已知量，可求得电压表V1的内阻r1＝R0。
②电路图如下，如果电压表V1的内阻r1、电阻R0已知，电压表V1、V2的读数分别为U1、U2 ，根据电路知识可知流过被测电阻Rx的电流为I＝＋＝，则被测电阻为Rx＝＝。同理，如果R0、Rx为已知，可以由上面的关系求出电压表V1的内阻r1。
3、等效替代法
测量某电阻(或电表的内阻)时，用电阻箱替换待测电阻，若二者对电路所起的作用相同(如电流或电压相等)，则电阻箱与待测电阻是等效的。故电阻箱的读数即为待测电阻的阻值。
原理：
电流等效替代，电路图如下，实验步骤为：①按如图电路图连接好电路，并将电阻箱R0的阻值调至最大，滑动变阻器的滑片P置于a端；②)闭合S1、S2，调节滑片P，使电流表指针指在适当的位置，记下此时电流表的示数为I；③断开S2，再闭合S3，保持滑动变阻器滑片P位置不变，调节电阻箱，使电流表的示数仍为I；④此时电阻箱接入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效，即Rx＝R0。
电压等效替代，电路图如下，实验步骤为：①按如图电路图连接好电路，并将电阻箱R0的阻值调至最大，滑动变阻器的滑片P置于a端；②) 闭合S1、S2，调节滑片P，使电压表指针指在适当的位置，记下此时电压表的示数为U；③断开S2，再闭合S3，保持滑动变阻器滑片P位置不变，调节电阻箱使电压表的示数仍为U；④此时电阻箱接入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效，即Rx＝R0。
4、电桥法
电桥法是测量电阻的一种特殊方法。
原理：如下左图所示，实验中调节电阻箱R3，使灵敏电流计G的示数为0；当IG＝0时，有UAB＝0，则UR1＝UR3，UR2＝URx，电路可以等效为如下右图所示；根据欧姆定律有＝，＝，由以上两式解得R1Rx＝R2R3或＝，这就是电桥平衡的条件，由该平衡条件可求出被测电阻Rx的阻值。
5、半偏法
利用半偏法测量电流表或电压表的内阻时，先不连接电阻箱或将电阻箱阻值调为零，将电流表或电压表的指针调至满偏，然后再并联或串联上电阻箱，调节电阻箱的阻值，使电表示数为满偏刻度的一半，则认为电阻箱的阻值与待测的电流表或电压表内阻相等。
原理：
电流表半偏法，电路图如下，实验步骤为：①按如图所示连接实验电路；②断开S2，闭合S1，调节R1，使电流表满偏；③保持R1不变，闭合S2，调节R2，使电流表半偏，然后读出R2的值，则RA＝R2。
测量结果偏小（RA测＝R2电压表半偏法，电路图如下，实验步骤为：①按如图所示连接实验电路；②将R2的值调为零，闭合S，调节R1的滑片，使电压表满偏；③保持R1的滑片不动，调节R2，使电压表半偏，然后读出R2的值，则RV＝R2。
测量结果偏大（RV测＝R2>RV），原因：当R2的阻值由零逐渐增大时，R2与电压表两端的总电压也将逐渐增大，因此电压表读数等于Um时，R2两端的电压将大于Um，使R2>RV，从而造成RV的测量值偏大．显然电压表半偏法适用于测量内阻较大的电压表的电阻。减少误差的方法：选电动势较大的电源E，滑动变阻器R1满足条件为R1 RV。
（2025·浙江·高考真题）某同学研究半导体热敏电阻（其室温电阻约为几百欧姆）的阻值随温度规律，设计了如图所示电路。器材有：电源E（），电压表（），滑动变阻器R（A：“”或B：“”），电阻箱（），开关、导线若干。
(1)要使cd两端电压在实验过程中基本不变，滑动变阻器选 （选填“A”或“B”）；
(2)正确连线，实验操作如下：
①滑动变阻器滑片P移到最左端，电阻箱调至合适阻值，合上开关；
②开关切换到a，调节滑片P使电压表示数为；再将开关切换到b，电阻箱调至，记录电压表示数、调温箱温度。则温度下 （保留三位有效数字）：
③保持、滑片P位置和开关状态不变，升高调温箱温度，记录调温箱温度和相应电压表示数，得到不同温度下的阻值。
(3)请根据题中给定的电路且滑片P位置保持不变，给出另一种测量电阻的简要方案。
（2024·新疆河南·高考真题）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V1（量程5V，内阻约3kΩ），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 （把下列实验步骤前的字母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（a）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“×1”“×100”或“”）位置，重新调节后，测量得到指针位置如图（a）中实线Ⅱ所示，则组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（b）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、U和表示）；
(4)测量得到，则待测电压表内阻 （结果保留3位有效数字）。
题型03导体电阻率的测量
该实验考点：电阻测量方法的选择；电路图和实物图的转换；电学仪器的选择；滑动变阻器分压或限流接法的选择；电流表内接或外接的选择，图像的分析和应用。
一、必备基础知识
1、实验原理
设计实验电路，如实验电路图，取一段金属电阻丝连接到电路中，测出电阻丝的电阻R、长度l和直径d（S＝），由R＝ρ得：ρ＝（用R、S、l表示）＝（用R、d、l表示），从而计算出该电阻丝所用材料的电阻率。
2、实验电路图
3、实验器材
被测金属丝，直流电源，电流表，电压表，滑动变阻器，开关，导线若干，螺旋测微器，刻度尺。
4、实验步骤
用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径d，求出其平均值。
用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度l，反复测量三次，求出平均值。
连接好用伏安法测电阻的实验电路。
把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置。
闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记录在表格内。
5、实验数据处理
求Rx的平均值的方法：①用Rx＝分别算出各次的数值，再取平均值；②用U－I图线的斜率求出。
金属丝电阻率的计算：ρ＝Rx＝。
6、实验误差分析
偶然误差：金属导线的直径测量、长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差。
统误差：(1)采用伏安法测量金属导线的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小。
由于金属导线通电后会发热升温，使金属导线的电阻率变大，造成测量误差。
7、实验注意事项
①先测直径，再连电路。为了准确，应测量拉直悬空的连入电路的导线的有效长度（测量待测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的待测金属丝长度），且各测量三次，取平均值。
②实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表并联在待测金属丝的两端。
③本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法。
④实验过程中电流不宜过大，通电时间不宜太长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大。
⑤闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在阻值最大的位置。
⑥为准确求出R的平均值，应多测几组U、I数值，若采用图像法求R的平均值时，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑。
（2024·江西·高考真题）某小组欲设计一种电热水器防触电装置，其原理是：当电热管漏电时，利用自来水自身的电阻，可使漏电电流降至人体安全电流以下．为此，需先测量水的电阻率，再进行合理设计。
（1）如图（a）所示，在绝缘长方体容器左右两侧安装可移动的薄金属板电极，将自来水倒入其中，测得水的截面宽和高。
（2）现有实验器材：电流表（量程,内阻）、电压表（量程或,内阻未知）、直流电源、滑动变阻器、开关和导线．请在图（a）中画线完成电路实物连接 。
（3）连接好电路，测量的水在不同长度l时的电阻值。将水温升到，重复测量。绘出和水的图，分别如图（b）中甲、乙所示。
（4）若图线的斜率为k，则水的电阻率表达 （用k、d、h表示）。实验结果表明，温度 （填“高”或“低”）的水更容易导电。
（5）测出电阻率后，拟将一段塑料水管安装于热水器出水口作为防触电装置。为保证出水量不变，选用内直径为的水管。若人体的安全电流为，热水器出水温度最高为，忽略其他电阻的影响（相当于热水器的工作电压直接加在水管两端），则该水管的长度至少应设计为 m。（保留两位有效数字）
（2024·山东·高考真题）某学习小组对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量。实验器材如下：
学生电源（输出电压0~16V）
滑动变阻器（最大阻值10Ω，额定电流2A）；
电压表V（量程3V，内阻未知）；
电流表A（量程3A，内阻未知）；
待测铅笔芯R（X型号、Y型号）；
游标卡尺，螺旋测微器，开关S，单刀双掷开关K，导线若干。
回答以下问题：
(1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径，某次测量结果如图甲所示，该读数为 mm；
(2)把待测铅笔芯接入图乙所示电路，闭合开关S后，将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置，将单刀双掷开关K分别掷到1、2端，观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显，则测量铅笔芯电阻时应将K掷到 （填“1”或“2”）端；
(3)正确连接电路，得到Y型号铅笔芯I-U图像如图丙所示，求得电阻RY= Ω（保留3位有效数字）；采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70Ω；
(4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68mm、60.78mm，使用螺旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相等，则X型号铅笔芯的电阻率 （填“大于”或“小于”）Y型号铅笔芯的电阻率。
题型04测量电源的电动势和内阻
该实验考点：闭合电路欧姆定律的应用；伏安法、伏阻、安阻法的应用；电路图和实物图的互相转化；图像的理解和应用；误差分析。
一、必备基础知识
1、伏安法
实验原理：闭合电路欧姆定律，即U＝E Ir。
实验电路图
实验器材：电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺。
实验步骤：①根据电路图连接好电路，电流表用0.6 A的量程，电压表用3 V的量程；②把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置；③闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)。用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中；④断开开关，拆除电路，整理好器材。
实验数据处理：①列方程组进行求解，将两组数据(I1，U1)和(I2，U2)代入到方程U＝E－Ir得，解得E、r。②用作图法处理数据，如下图所示，由图像可得：图线与纵轴交点为E；图线与横轴交点为I短＝；图线的斜率的绝对值表示r＝||。
实验注意事项：①应使用内阻大些(用过一段时间)的干电池；在实验中不要将I调得过大；每次读完I和U的数据后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时E和r明显变化。②合理选择电压表、电流表量程。测一节干电池的电动势和内阻时，电压表选3 V量程，电流表选0.6 A量程，滑动变阻器选0～10 Ω。③在作U－I图线时，要使较多的点落在这条直线上，不在直线上的点应均匀分布在直线的两侧，忽略个别偏离直线较远的点，以减小偶然误差。
实验误差分析：偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U－I图像时描点不准确。
系统误差：①电流表内接法：电压表的分流作用造成误差，电压值越大，电压表分流越多，对应的I真与I测的差越大，IV＝。其中U－I图像如下图所示。
结论：I真＝I测＋，E测②电流表外接法：电流表的分压作用造成误差，电流越大，电流表分压越多，对应U真与U测的差越大，UA＝I·RA。其中U－I图像如下图所示。
结论：U真＝U测＋IRA，E测＝E真，r测>r真 (r测＝r＋RA)。
2、安阻法
实验原理：闭合电路的欧姆定律，即E＝IR＋Ir。
实验电路图
实验器材：电源、电流表、电阻箱、开关、导线、坐标纸和刻度尺。
数据处理：①列方程组进行求解，将两组数据(I1，R1)和(I2，R2)代入到方程E＝I(R＋r)，得，解方程组求得E、r。②图像法：由E＝I(R＋r)可得：①＝R＋，可作－R图像，如图甲所示，－R图像的斜率k＝，纵轴截距为。②R＝E·－r，可作R－图像，如图乙所示，R－图像的斜率k＝E，纵轴截距为－r。
误差分析：由于电流表有内阻，导致电源内阻测量不准确；结论：E测＝E真，r测＞r真，r测＝r真＋rA)。
3、伏阻法
实验原理：闭合电路欧姆定律，即E＝U＋r。
实验电路图：
实验器材：电源、电压表、电阻箱、开关、导线、坐标纸和刻度尺。
数据处理：①列方程组进行求解，将两组数据(U1，R1)和(U2，R2)代入到方程E＝I(R＋r)，得，解方程组可求得E和r；②图像法：由E＝U＋r得：＝＋·。故－图像的斜率k＝，纵轴截距为，如下图所示。
误差分析：由于电压表有内阻，干路电流表达式不准确，导致电动势测量不准确；结论为E测＜E真，r测＜r真。
（2024·天津·高考真题）某同学研究闭合电路的规律。
(1)根据闭合电路的欧姆定律得出了电源输出功率P与外电路电阻关系图像，如图所示，则P的峰值对应的外电路电阻值R应 电源内阻r（填“大于”、“小于”或“等于”）；
(2)测定电源的电动势和内阻，可供选用的器材有：
A．电压表：（量程，内阻约为）
B．电流表：（量程，内阻约为）
C．滑动变阻器：（最大阻值，额定电流）
D．滑动变阻器：（最大阻值，额定电流）
E．待测电源：（电动势约为，内阻约为）
F．开关、导线若干
（i）实验中所用的滑动变阻器应选 （填器材前字母代号）；
（ii）实物电路如图所示，单刀双掷开关可分别与1、2端闭合，为使电源内阻的测量结果更接近真实值，应与 端闭合。
（2024·甘肃·高考真题）精确测量干电池电动势和内阻需要考虑电表内阻的影响。可用器材有：电压表（量程1.5V，内阻约为）、电流表（量程0.6A）、滑动变阻器、开关、干电池和导线若干。某小组开展了以下实验。
(1)考虑电流表内阻影响
①用图1所示电路测量电流表的内阻。从图2电压表和电流表读数可得电流表内阻 （保留2位有效数字）。
②用图3所示电路测量干电池电动势和内阻。电压表读数、电流表读数、干电池内阻和电流表内阻分别用U、I、r和表示。则干电池电动势 （用I、r和表示）。
③调节滑动变阻器测得多组电表读数，作出图4所示的图像。则待测干电池电动势 V（保留3位有效数字）、内阻 （保留1位小数）。
(2)考虑电压表内阻影响
该小组也尝试用图5所示电路测量电压表内阻，但发现实验无法完成。原因是______（单选，填正确答案标号）。
A．电路设计会损坏仪器 B．滑动变阻器接法错误
C．电压太大无法读数 D．电流太小无法读数
题型05练习使用多用电表
该实验考点：电压的测量原理和操作；电流的测量原理和操作；电阻的测量原理和操作；电路故障的分析。
一、必备基础知识
1、认识多用电表
外形如下图所示：上半部分为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部分为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程。
欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“0”位置)、表笔的正、负插孔(红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔)。
2、原理图
3、用途
（1）测电压：将功能选择开关旋转到直流电压挡；根据待测电压的估计值选择直流电压挡合适的量程；测量时，用红黑测试表笔使多用电表与被测电路并联，使电流从“＋”插孔流入多用电表，从“－”插孔流出多用电表；根据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值，读出电压表的示数。电路图如下所示：
（2）测电流：选择直流电流挡合适的量程；将被测电路导线卸开一端，把多用电表串联在电路中；测量时，用红黑测试表笔使多用电表与被测电路串联，使电流从“＋”插孔流入多用电表，从“－”插孔流出多用电表；根据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值，读出电流表的示数。电路图如下所示：
（3）测电阻：
原理如下表所示：
电路图
I与Rx的对应关系 相当于待测电阻Rx＝0，调节R使，即表头满偏(RΩ＝Rg＋r＋R) 相当于待测电阻Rx＝∞，此时I＝0，指针不偏转 待测电阻为Rx，，指针指到某确定位置
刻度特点 表头电流满偏Ig处，对应欧姆表零刻度(右侧) 表头电流I＝0处，对应欧姆表∞刻度(左侧) 表头电流I与电阻Rx一一对应，但不是线性关系，表盘刻度不均匀
黑表笔与电源的正极连接，红表笔与电源的负极连接，电流方向为“红进黑出”。 当多用电表指针指在中央时＝，故中值电阻R中＝RΩ。
测量步骤：①估测待测电阻阻值，选择合适的量程；②欧姆调零；③将被测电阻接在红、黑表笔之间；④读数：指针示数乘以倍率；⑤使用完毕：选择开关置于“OFF”挡，长期不用应取出电池。
【注意】①区分“机械零点”与“欧姆零点”。机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，机械调零调节的是表盘下边中间的指针定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，欧姆调零调节的是欧姆调零旋钮；②使指针指在中值附近，否则换挡；③测电阻时每换一次挡必须重新欧姆调零；④手不能接触表笔的金属杆；⑤测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开。
（4）测量二极管的正、反向电阻：
二极管：晶体二极管由半导体材料制成，它的符号如图所示，左端为正极，右端为负极。电学符号如下图所示，特点是当给二极管加正向电压时电阻很小，当给二极管加反向电压时电阻很大。
测量方法：将多用电表欧姆调零之后，若多用电表指针偏角很大，则黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极，如下图所示；若多用电表指针偏角很小，则黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极，如下图所示。
（5）判断电路中的断路故障：
①直流电压档：将电压表与电源并联，若电压表示数不为零，说明电源良好，若电压表示数为零，说明电源损坏。
②直流电流挡：将电流表串联在电路中，若电流表的示数为零，则说明与电流表串联的部分电路断路。
③欧姆挡：将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间，若有阻值说明元件完好，若电阻无穷大说明此元件断路。
（6）判断电路中的短路故障：
①将电压表与电源并联，若电压表示数为零，说明电源被短路；若电压表示数不为零，则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路。
②用电流表检测，若串联在电路中的电流表示数不为零，故障应是短路。
（2024·河北·高考真题）某种花卉喜光，但阳光太强时易受损伤。某兴趣小组决定制作简易光强报警器，以便在光照过强时提醒花农。该实验用到的主要器材如下：学生电源、多用电表、数字电压表、数字电流表、滑动变阻器R（最大阻值）、白炽灯、可调电阻、发光二极管、光敏电阻型三极管、开关和若干导线等。
(1)判断发光二极管的极性使用多用电表的“”欧姆挡测量二极管的电阻。如图1所示，当黑表笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时，多用电表指针位于表盘中a位置（见图2）；对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置（见图（2），由此判断M端为二极管的 （填“正极”或“负极”）。
(2)研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性
①采用图3中的器材进行实验，部分实物连接已完成。要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始。导线和的另一端应分别连接滑动变阻器的 、 、 接线柱（以上三空选填接线柱标号“A”“B”“C”或“D”）。
②图4为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性图3曲线，图中曲线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ对应光敏电阻受到的光照由弱到强。由图像可知，光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而 （填“增大”或“减小”）。
(3)组装光强报警器电路并测试其功能图5为利用光敏电阻、发光二极管、三极管（当b、e间电压达到一定程度后，三极管被导通）等元件设计的电路。组装好光强报警器后，在测试过程中发现，当照射到光敏电阻表面的光强达到报警值时，发光二极管并不发光，为使报警器正常工作，应 （填“增大”或“减小”）可调电阻的阻值，直至发光二极管发光。
（2024·江苏·高考真题）某种材料制成的长方体样品如图1所示，和方向分别用导线引出。小明实验测量该样品的电阻率，采用的实验电路图如图2所示，电源、电压表规格已在图中标出，可选用的电流表和滑动变组器有：电流表(量程，内阻约），电流表（量程，内阻约）；滑动变阻器（最大阻值），滑动变组器（最大阻值）。
(1)将多用电表的选择开关旋转到欧姆档，试测样品、间的电阻，多用电表的读数如图3所示，电阻值为 。试测样品、间的电阻，电阻值约为。
(2)按图2连接实物电路，如图4所示，其中滑动变阻器应选用 （选填“”或“”）。
(3)图4中有一根导线连接错误，出现在 区域（选填“①”“②”“③”或“④”）。正确连线后，用电压表、电流表测得样品、间的电阻值。
(4)换用电流表对样品、间的电阻进行测量。闭合开关前，应将图4所示的滑动变阻器的滑片置于 （选填“最左端”或“最右端”）。闭合开关，测量样品、间的电压和电流，得到电阻值.
(5)根据样品电阻值和尺寸计算沿着和方向的电阻率，结果如下表实验中测量A、B间电阻时选用电流表，测量C、D间电阻时选用电流表，经过一系列测量后得到金属块的电阻率和。
方向 方向
电阻率 1.01 1.13
样品沿各个方向的电阻率应当相等。实验发现，两个方向上测得的电阻率值差异较大。有同学认为，沿方向样品的电阻率的测量值较为准确，因为沿方向所用电流表的内阻比小，对测量结果影响较小。你是否同意该同学的观点？请简要说明理由。 。
题型06描绘小灯泡的伏安特性曲线
该实验考点：滑动变阻器分压或限流接法的选择；电流表内接或外接的选择；实物图与电路图的互相转换和连接；实验器材的选取；伏安特性曲线的理解和应用。
一、必备基础知识
1、实验原理
用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组(U，I)值，在I－U坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来。
2、实验电路图
3、实验器材
电压表、电流表、滑动变阻器、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔、小灯泡一个（(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)）。
4、实验步骤
①确定电表量程，按照实验电路图连接电路。
②将滑动变阻器滑片滑到a端，闭合开关，使电压从0开始变化。
③移动滑片，测出多组不同的电压与电流值。
④在坐标纸上以I为纵轴，以U为横轴，建立坐标系，在坐标纸上描出各组数据所对应的点，将各点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线。
⑤拆除电路，整理器材。
5、实验注意事项
电流表应采用外接法：因为小灯泡(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，与量程为0.6 A的电流表串联时，电流表的分压影响很大。
滑动变阻器应采用分压式接法：目的是使小灯泡两端的电压能从0开始连续变化。
闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应移到使小灯泡分得电压为0的一端，使开关闭合时小灯泡的电压能从0开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝。
I－U图线在U0＝1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0 V附近描点要密集一些，以防出现较大误差。
6、实验误差分析
偶然误差：测量时读数带来误差；描点、作图不准确带来误差。
系统误差：由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于真实值。
（2025·江西景德镇·二模）要描绘一个标有“3V 0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V，并便于操作，已选用的器材有：
电池组（电动势4.5V，内阻约）；
电流表（量程为，内阻约）；
电压表（量程为，内阻约）；
开关一个：导线若干。
(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的______（填仪器前的字母）。
A．滑动变阻器（最大阻值，额定电流0.3A）
B．滑动变阻器（最大阻值，额定电流1A）
(2)实验的电路图应选用下列的图______。
A．B．C． D．
(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图1所示。现将两个这样的小灯泡并联后再与一个的定值电阻R串联，接在电动势为3V、内阻为的电源两端，如图2所示。每个小灯泡消耗的功率是 W。（保留三位有效数字）
（2024·浙江·模拟预测）某同学为研究一只“3V，1.5W”小灯泡灯丝的电流随电压的变化规律
(1)先用如图所示的多用电表粗测其电阻，下列操作或判断正确的是______。
A．测量前应在两表笔断开时，调节Q使指针指在最左边电阻∞处
B．选择开关K应打b在位置
C．测量小灯泡电阻时电流从多用电表的“-”表笔插孔流出
(2)然后用电压表和电流表测定电流随电压变化的实验数据，要求灯泡两端的电压可从零开始调节。实验的部分线路如图乙所示，其中有一根接线错误的是 号导线，纠正错误后，请在图乙中完成完整的接线 。
(3)根据实验测得数据在坐标中描出数据点，反映其分布情况的下列各图中可能正确的是______。
A．B．C． D．
题型07探究影响感应电流方向的因素
该实验考点：感应电流方向与磁体运动情况的分析和判断；图像的分析和应用。
一、必备基础知识
1、实验探究
如图所示，将螺线管和电流计组成如图所示的闭合电路，分别将条形磁铁的N极和S极插入或拔出线圈，记录感应电流方向 。
2、实验器材
电流表、条形磁体、电池、开关、导线、线圈B。
3、实验步骤
①按图把线圈B与电流表连接成闭合电路，如下图所示；②将条形磁铁的N极分别插入线圈B，插入后不动，抽出线圈B，观察电流表指针的偏转情况，将结果填入设计的表格中；③将条形磁铁的S极分别插入线圈B，插入后不动，抽出线圈B，观察电流表指针的偏转情况，将结果填入表格中。④整理器材。
4、实验现象
5、实验结论
线圈内磁通量增加时的情况：
图号 磁场方向 感应电流方向（俯视） 感应电流的磁场方向 归纳总结
甲 向下 逆时针 向上 感应电流的磁场阻碍磁通量的增加
乙 向上 顺时针 向下
线圈内磁通量减少时的情况：
图号 磁场方向 感应电流方向（俯视） 感应电流的磁场方向 归纳总结
丙 向下 顺时针 向下 感应电流的磁场阻碍磁通量的减少
6、实验注意事项
电流表选用零刻度在中间的灵敏电流计。
进行一种操作后，等电流计指针回零后再进行下一步操作。
确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系时，要用试触法并注意减小电流强度，防止电流过大或通电时间过长损坏电流表。
（2024·广东江门·模拟预测）同学们在学习了感应电流产生的条件后，想通过实验探究影响感应电流方向的因素，实验过程如下：
（1）按照图1所示电路连接器材，闭合电键，电流表指针向右偏转，对调电源正负极，重复以上操作。该步骤目的是获得电流表指针偏转方向与 方向的对应关系；（填“电流”或者“磁铁的运动”）
（2）按照图2所示电路连接器材，查明线圈中导线的绕向，以确定磁体运动时感应电流产生的磁场方向；
（3）分别改变磁体磁场的方向和磁体运动方向，观察指针偏转方向，使用表格中记录数据；根据第1步探究的对应关系，表中实验4中标有“▲”空格应填 （选填“向上”、“向下”、“向左”或“向右”）：
实验序号 磁体磁场的方向 （正视） 磁体运动情况 指针偏转情况 感应电流的磁场方向 （正视）
1 向下 插入线圈 向左 向上
2 向下 拔出线圈 向右 向下
3 向上 插入线圈 向右 向下
4 向上 拔出线圈 向左 ▲
（4）根据表中所记录数据，进行如下分析：
①由实验1和 （填实验序号）可得出结论：感应电流方向与磁体运动情况有关。
②由实验2、4得出的结论：穿过闭合回路的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向 （选填“相同”、“相反”或“无关”）。
（5）经过进一步讨论和学习，同学们掌握了影响感应电流方向的因素及其结论，为电磁感应定律的学习打下了基础。
（2024·福建厦门·模拟预测）某同学正在探究影响感应电流方向的因素，已知当电流从灵敏电流计的正接线柱流入时，灵敏电流计的指针向右偏转。
(1)如图甲所示，导体棒ab向右匀速平移的过程中，电流计的指针将 （填“向左”“向右”或“不发生”）偏转。
(2)该同学研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系时采用了如图乙所示的实验装置，该同学用螺旋测微器测量挡光片的宽度示数如图丙所示，则挡光片的宽度 mm；实验中让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间和内的感应电动势的平均值E，改变小车速度进行多次实验，得到多组数据，为了更直观地体现E和的关系，若以E为纵坐标，则横坐标应为 ；误差范围内绘制的图像为一条过原点的直线，则得出的结论是 。
(3)其他条件都不变，若换用匝数加倍的线圈做实验，根据实验数据所作出的那条直线图像斜率 （填“减半”“不变”或“加倍”）。
题型08探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
该实验考点：可拆变压器的连接；原、副线圈匝数的判断和分析；一些电学物理量的计算；误差的分析。
一、必备基础知识
1、实验原理
互感现象是变压器工作的基础。原线圈中电流的大小、方向不断变化,在铁芯中激发的磁场也不断变化,变化的磁场在副线圈中产生感应电动势。
实验方法采用控制变量法：①n1、U1一定，研究n2和U2的关系；②n2、U1一定，研究n1和U2的关系。
2、实验器材
学生电源(低压交流电源，小于12 V)、可拆变压器（如图甲）、多用电表、导线若干。
3、实验装置图
4、实验步骤
按图乙所示连接好电路，将两个多用电表调到交流电压档，并记录两个线圈的匝数。
接通学生电源，读出电压值，并记录在表格中。
保持匝数不变，多次改变输入电压，记录每次改变后原、副线圈的电压值。
保持输入电压、原线圈的匝数不变，多次改变副线圈的匝数，记录每次的副线圈的匝数和对应的电压值。
5、实验数据处理
分析变压器原、副线圈两端电压U1、U2之比与原、副线圈的匝数n1、n2之比的关系。
6、实验结论
当原线圈匝数不变、输入电压不变时，随着副线圈匝数的增加，输出电压增大，即副线圈电压与副线圈的匝数成正比；当副线圈匝数不变、输入电压不变时，随着原线圈匝数的增加，副线圈电压变小，即副线圈电压与原线圈的匝数成反比。
实验表明原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即＝。
7、实验注意事项
在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开电源开关，再进行操作。
为了人身安全，学生电源的电压不能超过12 V，通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱。
为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。
8、实验误差分析
铁芯中有磁损耗，产生涡流，造成误差。
原、副线圈有电阻，有热损耗，造成误差。
原、副线圈不是理想线圈，有漏磁，造成误差。
电表的读数产生误差。
（2024·福建福州·三模）某同学要进行“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验。实物图如图所示
(1)关于实验，下列说法正确的是__________。
A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B．为了确保人身安全，只能使用低于12V的电源
C．通电情况下不可以用手接触裸露的导线、接线柱
(2)为了探究匝、匝的变压器原、副线圈电压与匝数的关系，请用笔画线代替连线，将图中的实物连接补充完整 。
(3)在实验中，两个电压表的读数记录如下
电压 次数 1 2 3 4 5
2.5 4.5 7.0 9.0 10.5
1.2 2.2 3.4 4.4 5.2
该同学多次实验后发现原、副线圈的电压之比总是 （选填“稍大于”、“等于”或者“稍小于”）原、副线圈的匝数之比，试分析其原因： 。
（2024·河北·二模）某同学欲研究实验室可拆变压器工作时原线圈输入功率和副线圈输出功率之间的关系，可供选择的器材如下：
a.可拆变压器（如图1中所示，原线圈接线柱标注0、4、8、12，副线圈接线柱标注0、1、2）
b.学生电源
c.小灯泡（2.5V，2.0 W）
d.交流电压表（量程0~30V）
e.交流电压表（量程0~6V）
f.交流电流表（量程0~0.3A）
g.交流电流表（量程0~1.0A）
h.滑动变阻器（0~5Ω）
实验电路如图2：
(1)用笔画线代替导线将图1中的实物图补充完整 。
(2)连接好电路后，该同学将滑动变阻器滑片置于阻值最大处，学生电源电压调至20V，打开电源开关，调整滑动变阻器滑片位置，当灯泡较亮时，读出四个电表的示数分别为，，，，通过计算发现，可能的原因是________（填选项标号）
A．未考虑电压表的内阻 B．未考虑电压表的内阻
C．变压器漏磁 D．由于涡流变压器铁芯发热
(3)继续调整滑动变阻器滑片位置，使灯泡更亮，测得四个电表的示数分别为、、、，则与的差值将 （忽略电流表内阻的影响，选填“增大”或“减小”）。
(4)若将可拆变压器上水平放置的铁芯拆下，则要使小灯泡能够正常发光，左侧原线圈应选择接线柱“0”与 （选填“4”或“12”）相连。
1．（2025·江苏·一模）兴趣小组用如图甲所示装置验证向心力公式，将力传感器和光电门分别固定，细线上端固定在力传感器上。下端栓接一金属小球。力传感小球自然下垂时球心与光电门中心重合，已知球心到悬点O的距离为l，小球的直径为d，重力加速度为g。实验如下：
（1）小球自然下垂时力传感器读数为，则小球的质量 （用题中已知量表示）；
（2）将小球拉离竖直方向成一定角度后由静止释放，摆动过程中，测得小球通过光电门的时间t，力传感器对应测得细线的最大拉力F，则小球经过最低点时的速度大小 （用题中已知量表示）；
（3）改变细线与竖直方向的夹角，重复步骤（2），多次采集实验数据；
（4）正确操作得到一组数据，下列图像中能验证向心力公式的是 ；
（5）向心力的实际值为，理论值为，实验中发现明显大于，可能的原因是 （写一个原因即可）；
（6）力传感器的核心是电阻应变片，如图乙所示，4个应变片固定在横梁上，横梁右端受向下的作用力向下弯曲，4个应变片的电阻发生改变，上表面应变片的电阻 （选填“变大”或“变小”），将4个应变片连接到如图丙所示电路中，B、C端输出电压的大小反映了横梁右端受力的大小，则图丙中对应的是 （选填“”或“”）。
2．（2025·广东佛山·一模）某光敏电阻在有、无光照时电阻值的数量级分别为和。现有器材：电源（电动势约为、内阻不计）、电压表（量程为、内阻约为）、电阻箱（最大阻值为）、开关和导线。为测量该光敏电阻在有、无光照时的电阻，小明设计了如下实验方案。
(1)小明先设计如图甲电路测量光敏电阻在无光照时的电阻（光敏电阻用黑纸包住）。闭合开关，将开关打至，记下此时电压表示数U，再将开关打至，调节电阻箱阻值的顺序应 （选填“由大到小”或“由小到大”），调节电阻箱直至 ，此时阻值即为光敏电阻的阻值。
(2)为了测量光敏电阻在有光照时的电阻，需先测出电源电动势和电压表内阻。小明将开关打至，调节电阻箱，当电压表读数为时，记下此时电阻箱阻值为；再次调节电阻箱，当电压表读数为时，记下此时电阻箱阻值为，则电源电动势 V，电压表内阻 。（以上两空均用符号和表示）
(3)接着小明用图乙测量光敏电阻在有光照时的电阻。闭合开关，用光照射光敏电阻，读出电压表示数，即可计算得出光敏电阻阻值。为了尽可能减小误差并保证安全，电阻箱的阻值应调至 （选填”50.0kΩ”“5.0kΩ”或“0.5kΩ”）更合理。
3．（2024·全国·模拟预测）为了测量待测电阻的阻值，某同学设计了如图甲所示的电路。
(1)请根据图甲所示电路图，将图乙所示的实物用导线连接。
(2)实验操作步骤如下：
①调节电阻箱，闭合开关S，调节滑动变阻器，记录电压表、与电阻箱的示数分别为、、；
②调节电阻箱至另一阻值后，调节滑动变阻器，使电压表的示数保持不变，记录电压表与电阻箱的示数分别为、；
③重复步骤②，得到电压表与电阻箱的多组、数据。
④根据③中数据，作出图像，如图丙所示（图中、为已知量）。
根据图像可知，待测电阻 ，电压表的内阻 。（均用、、表示）
4．（2025·云南曲靖·一模）中学物理实验室常见的电流表、电压表都是由微安表改装而成的。某实验小组欲精准测出一个参数不清的微安表的量程和内阻，以便进行电表改装。
(1)该小组同学先用多用电表的欧姆挡“×10”倍率粗测微安表的内阻，示数如图甲所示，其粗测内阻为 Ω。
(2)用图乙所示的电路测量微安表量程和内阻。E为电源，为滑动变阻器，已知的阻值远大于，R为电阻箱。实验步骤如下：
A．闭合，断开，调节，使微安表示数等于其量程；
B．保持闭合，闭合，保持不变，调节R，使微安表示数等于I，然后读出R的值；
C．重复步骤B，得到多组R与I的值，绘出图像，如图丙所示。
完成下列填空：
①闭合之前，应使的滑片移至 （填“a”或“b”）端。
②由图丙可得微安表量程为 μA，微安表内阻为 Ω。
③用此方法测出的微安表的内阻 真实值（填“大于”、“小于”或“等于”）。
5．（2025·河南信阳·二模）某探究小组为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻丝的电阻率，进行了如下实验探究。
(1)该小组先用螺旋测微器测量该金属丝的直径D，示数如图乙所示，其读数为 mm。再用米尺测量金属丝长度L。
(2)该小组用如图甲所示的电路测量该金属丝的电阻的阻值。图中电压表量程为3V，内阻很大，电源为两节串联的干电池，定值电阻的阻值为20.0Ω，电阻箱R的最大阻值为999.9Ω。首先将置于位置1，闭合，调节电阻箱R的阻值，记下电压表的对应读数U，并计算利的数值，多次改变电阻箱值，获得多组和的数值，根据这些数据，在图丙中绘出了的图线。再将置于2，此时电压表读数为1.00V，根据图丙可得金属丝的电阻 （保留一位小数）。然后可由表达式 得到该材料的电阻率（用D、L、表示）
(3)该小组根据图甲的电路和图丙的图像，可以求得电池组电动势 V，内阻 Ω。（结果均保留2位有效数字）
(4)持续使用后，电池组电动势降低、内阻变大。若该小组再次将此金属丝电阻连入此装置，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”）。
6．（2025·贵州贵阳·一模）某实验兴趣小组为研究光敏电阻的阻值随光的照度（表示光的强弱，单位为“”）的变化规律，进行了下列实验：
（1）先用多用电表的欧姆挡预判光敏电阻的阻值随照度的变化趋势。选择适当倍率的欧姆挡，将两表笔短接，调节 （选填“机械调零”或“欧姆调零”）旋钮，使指针指向右边“0Ω”处。测量时发现照度越大，多用电表指针向右偏转角度越大，由此可判断光敏电阻的阻值随照度的增加而 。（选填“增大”或“减小”）
（2）为了精确测量一定照度下此光敏电阻的阻值，按图1连接好电路进行测量。请把下列实验步骤补充完整：
①闭合开关前，应将滑动变阻器R的滑片滑到 端（选填“a”或“b”）。
②将电阻箱调为某一阻值，开关合向1，闭合开关，调节滑动变阻器R，记录电压表、电流表的示数。
③用一定照度的光源对准光敏电阻的透光口，保持不变，将开关由“1”拨到“2”，调节R，记录电压表、电流表的示数，断开开关。
④由此测得在该照度条件下，光敏电阻的阻值 。（用表示）
（3）用上述方法，该小组继续测得多组不同照度下该光敏电阻的阻值，并描绘出其阻值随照度的变化曲线，如图2所示：
（4）请你结合图2，利用该光敏电阻、一个直流电源E（电动势3V，内阻不计）、定值电阻（，，限选其中之一）、开关S及导线若干。设计一个简单电路，给如图3所示的照明系统1、2两端提供电压。要求当照度降低至，1、2两端电压上升至2V时，控制开关自动启动照明系统。在图3虚线框内补充完成电路原理图（在图中标出所选器材的符号，不考虑控制开关对所设计电路的影响） 。
7．（2025·湖南邵阳·一模）某兴趣小组利用实验室的器材进行电表内阻的测量实验。
(1)小组成员在实验室发现一个表盘数字被污渍遮挡的电压表，利用图甲中的电路图测量电压表量程。闭合开关后，调节滑动变阻器和电阻箱，保持电流表满偏，当时，电压表指针偏转了满偏的，当时，电压表指针偏转了满偏的。则电压表量程为 V，电流表内阻为 Ω。
(2)小组成员选择完好的实验仪器，利用表盘如图乙所示的多用电表和图丙中的电路图测量该电压表的内阻（内阻约十几千欧）。
①利用多用电表的欧姆挡对电压表内阻进行粗测。将多用电表挡位调到欧姆 挡（选填“×100”或“×1k”），再将红表笔和黑表笔短接，调零后，将两表笔接在电压表正负接线柱上，用多用电表读出电压表内阻阻值；
②按照图丙所示的电路图连接实验仪器后，闭合开关S，改变电阻箱阻值，读取多组电压表示数U与电阻箱阻值R，并绘制出图像如图丁所示，图像斜率为k，若已知电源电动势E，则电压表内阻 ，电源内阻对电压表内阻测量 （选填“有”或“无”）影响。
8．（2024·重庆·模拟预测）多色小彩灯可以增添节日的喜庆气氛，每串小彩灯由几十个某款相同小灯泡串联而成。
(1)小方同学利用如图1所示电路图，绘制这款小灯泡的伏安特性曲线。请用笔画线代替导线，将图2中的实物图连接完整 。
(2)小方测得这款小灯泡的伏安特性曲线如图3所示。当小灯泡两端的电压高于7.5V时，小灯泡灯丝熔断。若把一串小彩灯接在输出电压有效值为220V的交流电源两端，为保证小灯泡的灯丝不会熔断，这串小彩灯中的小灯泡个数至少为 个。
(3)小方查阅资料后发现，这款小灯泡的内部结构有两种可能。第一种：灯泡内有一个定值电阻与灯丝并联（定值电阻与灯丝阻值相同），如图4中A所示，当灯丝熔断时，定值电阻仍能使电路连通。
第二种：灯泡内有一根表面涂有氧化铜（绝缘物质，不导电）的细金属丝与灯丝并联，如图4中B所示，正常情况下，细金属丝与灯丝导电支架不导通。灯丝熔断时电压较高，细金属丝的氧化层可被击穿，细金属丝与灯丝支架导通（细金属丝与灯丝阻值相同）。使用中发现，如果其中一个小灯泡灯丝熔断，其他小灯泡亮度不变，则小灯泡的内部结构应为 （选填“A”或“B”）。
(4)如图5所示，若把4个相同的这款小灯泡连接在一电动势为4V、内阻为的直流电源两端，则每个小灯泡消耗的电功率为 W（保留两位有效数字）。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)模板18-1 电学实验（八大题型）
题型01观察电容器的充、放电现象
该实验的考点：电容器的充电过程分析；电容器放电过程的分析；电量的计算；图像的分析和应用。
一、必备基础知识
1、实验原理
①电容器的充电过程：如下图所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在静电力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因失去电子而带正电，负极板因获得电子而带负电。正、负极板带等量的正、负电荷。电荷在移动的过程中形成电流，在充电开始时电流比较大，随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小，当电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止定向移动，电流为零。
②电容器的放电过程：如下图所示，当开关S接2时，相当于将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、负极板上电荷发生中和。在电子移动过程中形成电流，放电开始电流较大，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐减小，两极板间的电压也逐渐减小到零。
3、实验装置图
4、实验步骤
①按实验装置图连接好电路。
②把单刀双掷开关S打在上面，使触点1和触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中。
③将单刀双掷开关S打在下面，使触点3和触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中。
④记录好实验结果，关闭电源。
5、注意事项
①要选择大容量的电容器。
②实验要在干燥的环境中进行。
③电流表要选用小量程的灵敏电流计。
（2024·重庆·高考真题）探究电容器充放电规律，实验装置如图甲所示，有电源E，定值电阻R0，电容器C，单刀双置开关S。
(1)为测量电容器充放电过程电压U和电流I变化，需在①、②处接入测量仪器，位置②应该接入测 （电流、电压）仪器。
(2)接通电路并接通开关，当电压表示数最大时，电流表示数为 。
(3)根据测到数据，某过程中电容器两端电压U与电流I的关系图如图乙所示。该过程为 （充电，放电）。放电过程中电容器两端电压U随时间t变化关系如图丙所示。0.2s时R0消耗的功率 W。
详细解析 【答案】(1)电压 (2)0 (3) 放电 0.32 【详解】（1）位置②与电容器并联，为测电压仪器。 （2）电压表示数最大时，电容器充电完毕，电流表示数为零。 （3）[1]电容器放电时电压和电流都减小，图像逆向分析，该过程为电容器放电过程。 [2]电容器充电完毕后的电压等于电源电动势，大小为12V，由题图丙可知t = 0.2s时电容器两端电压为U = 8V，由题图乙可知当U = 8V时，电流I = 40mA，则电阻R0消耗的功率为 P = 8 × 4 0× 10－3W = 0.32W
（2024·海南·高考真题）用如图a所示的电路观察电容器的充放电现象，实验器材有电源E、电容器C、电压表、电流表、电流传感器、计算机、定值电阻R、单刀双掷开关、开关、导线若干
(1)闭合开关，将接1，电压表示数增大，最后稳定在12.3V。在此过程中，电流表的示数_____（填选项标号）
A．一直稳定在某一数值
B．先增大，后逐渐减小为零
C．先增大，后稳定在某一非零数值
(2)先后断开开关、，将电流表更换成电流传感器，再将接2，此时通过定值电阻R的电流方向 （选填“”或“”），通过传感器将电流信息传入计算机，画出电流随时间变化的图像，如图b，时，图中M、N区域面积比为8∶7，可求出 （保留2位有效数字）。
【答案】(1)B
(2)
【详解】（1）电容器充电过程中，当电路刚接通后，电流表示数从0增大某一最大值，后随着电容器的不断充电，电路中的充电电流在减小，当充电结束电路稳定后，此时电路相当于开路，电流为0。
故选B。
（2）[1]根据电路图可知充电结束后电容器上极板带正电，将接2，电容器放电，此时通过定值电阻R的电流方向；
[2]时可知此时电容器两端的电压为
电容器开始放电前两端电压为，根据图像与横轴围成的面积表示放电量可得间的放电量为
后到放电结束间放电量为
根据题意，解得
题型02导体电阻的五种测量方法
该实验考点：双安法的理解和应用；双伏法的理解和应用；等效替代法的理解和应用；电桥法的理解和应用；半偏法的理解和应用；电路图和实物图的转换；电学仪器的选择；滑动变阻器分压或限流接法的选择；电流表内接或外接的选择，图像的分析和应用。
一、必备基础知识
1、双安法
利用两个电流表的组合测量电流表的内阻或其他电阻的方法。
原理：
①电路图如下，电流表A1、A2的读数分别为I1、I2 ，电流表A1的内阻为r1，定值电阻R0的电流I0＝I2－I1，电流表A1的电压U1＝(I2－I1)R0。若r1为已知量，可求得R0＝。若R0为已知量，可求得电流表A1的内阻r1＝。
②电路图如下，电流表A1、A2的读数分别为I1、I2 ，电流表A1的内阻为r1。则有I1(r1＋R0)＝(I2－I1)Rx，则如果r1、R0已知，可求出Rx的阻值；如果R0、Rx已知，可以求出电流表A1的内阻r1。
③电路图如下，电流表A1、A2的读数分别为I1、I2 ，电流表A1的内阻为r1。则有I1(r1＋Rx)＝(I2－I1)R0，则如果r1、R0已知，可求出Rx的阻值；如果R0、Rx已知，可以求出电流表A1的内阻r1。
【注意】已知内阻值的电流表可当作电压表使用。在缺少合适的电压表的情况下，常用电流表代替电压表使用，这是设计电路中的常用技巧，也是高考的热点之一。
2、双伏法
利用两个电压表的组合测量电压表的内阻或其他电阻的方法。
原理：
①电路图如下，电压表V1、V2的读数分别为U1、U2 ，，电压表V1的内阻r1，电压表U1的电流I1＝，若r1为已知量，可求得R0＝r1。若R0为已知量，可求得电压表V1的内阻r1＝R0。
②电路图如下，如果电压表V1的内阻r1、电阻R0已知，电压表V1、V2的读数分别为U1、U2 ，根据电路知识可知流过被测电阻Rx的电流为I＝＋＝，则被测电阻为Rx＝＝。同理，如果R0、Rx为已知，可以由上面的关系求出电压表V1的内阻r1。
3、等效替代法
测量某电阻(或电表的内阻)时，用电阻箱替换待测电阻，若二者对电路所起的作用相同(如电流或电压相等)，则电阻箱与待测电阻是等效的。故电阻箱的读数即为待测电阻的阻值。
原理：
电流等效替代，电路图如下，实验步骤为：①按如图电路图连接好电路，并将电阻箱R0的阻值调至最大，滑动变阻器的滑片P置于a端；②)闭合S1、S2，调节滑片P，使电流表指针指在适当的位置，记下此时电流表的示数为I；③断开S2，再闭合S3，保持滑动变阻器滑片P位置不变，调节电阻箱，使电流表的示数仍为I；④此时电阻箱接入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效，即Rx＝R0。
电压等效替代，电路图如下，实验步骤为：①按如图电路图连接好电路，并将电阻箱R0的阻值调至最大，滑动变阻器的滑片P置于a端；②) 闭合S1、S2，调节滑片P，使电压表指针指在适当的位置，记下此时电压表的示数为U；③断开S2，再闭合S3，保持滑动变阻器滑片P位置不变，调节电阻箱使电压表的示数仍为U；④此时电阻箱接入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效，即Rx＝R0。
4、电桥法
电桥法是测量电阻的一种特殊方法。
原理：如下左图所示，实验中调节电阻箱R3，使灵敏电流计G的示数为0；当IG＝0时，有UAB＝0，则UR1＝UR3，UR2＝URx，电路可以等效为如下右图所示；根据欧姆定律有＝，＝，由以上两式解得R1Rx＝R2R3或＝，这就是电桥平衡的条件，由该平衡条件可求出被测电阻Rx的阻值。
5、半偏法
利用半偏法测量电流表或电压表的内阻时，先不连接电阻箱或将电阻箱阻值调为零，将电流表或电压表的指针调至满偏，然后再并联或串联上电阻箱，调节电阻箱的阻值，使电表示数为满偏刻度的一半，则认为电阻箱的阻值与待测的电流表或电压表内阻相等。
原理：
电流表半偏法，电路图如下，实验步骤为：①按如图所示连接实验电路；②断开S2，闭合S1，调节R1，使电流表满偏；③保持R1不变，闭合S2，调节R2，使电流表半偏，然后读出R2的值，则RA＝R2。
测量结果偏小（RA测＝R2电压表半偏法，电路图如下，实验步骤为：①按如图所示连接实验电路；②将R2的值调为零，闭合S，调节R1的滑片，使电压表满偏；③保持R1的滑片不动，调节R2，使电压表半偏，然后读出R2的值，则RV＝R2。
测量结果偏大（RV测＝R2>RV），原因：当R2的阻值由零逐渐增大时，R2与电压表两端的总电压也将逐渐增大，因此电压表读数等于Um时，R2两端的电压将大于Um，使R2>RV，从而造成RV的测量值偏大．显然电压表半偏法适用于测量内阻较大的电压表的电阻。减少误差的方法：选电动势较大的电源E，滑动变阻器R1满足条件为R1 RV。
（2025·浙江·高考真题）某同学研究半导体热敏电阻（其室温电阻约为几百欧姆）的阻值随温度规律，设计了如图所示电路。器材有：电源E（），电压表（），滑动变阻器R（A：“”或B：“”），电阻箱（），开关、导线若干。
(1)要使cd两端电压在实验过程中基本不变，滑动变阻器选 （选填“A”或“B”）；
(2)正确连线，实验操作如下：
①滑动变阻器滑片P移到最左端，电阻箱调至合适阻值，合上开关；
②开关切换到a，调节滑片P使电压表示数为；再将开关切换到b，电阻箱调至，记录电压表示数、调温箱温度。则温度下 （保留三位有效数字）：
③保持、滑片P位置和开关状态不变，升高调温箱温度，记录调温箱温度和相应电压表示数，得到不同温度下的阻值。
(3)请根据题中给定的电路且滑片P位置保持不变，给出另一种测量电阻的简要方案。
详细解析 【答案】(1)A (2)157 (3)见解析 【详解】（1）要使得cd两端电压U0在实验中基本不变，则滑动变阻器应该选择阻值较小的A； （2）由电路可知 （3）题中滑片P位置保持不变，则电阻箱R1与热敏电阻Rt两端电压之和保持不变，先让S2接a，此时电压表读数为U，然后接b，读出电阻箱R1的读数和电压表读数U＇，可得 则以后保持S2接a，改变电阻箱的阻值R1，根据 可得热敏电阻Rt的值。
（2024·新疆河南·高考真题）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V1（量程5V，内阻约3kΩ），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 （把下列实验步骤前的字母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（a）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“×1”“×100”或“”）位置，重新调节后，测量得到指针位置如图（a）中实线Ⅱ所示，则组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（b）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、U和表示）；
(4)测量得到，则待测电压表内阻 （结果保留3位有效数字）。
【答案】(1) CAB 负极、正极 ×100 1.6
(2) a
(3)
(4)1.57
【详解】（1）[1]利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应选择欧姆挡即C选项：将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置；接着将红、黑表笔短接即A选项；进行欧姆调零即B选项：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（a）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“×100”的位置；
[4]测量得到指针位置如图（a）中实线Ⅱ所示，则组测得到的该电压表内阻为
（2）[1]图（b）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，且测量电路部分电压从零开始条件，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为
根据欧姆定律得待测电压表的阻值为
（4）测量得到，带入待测电压表的阻值表达式则待测电压表内阻
题型03导体电阻率的测量
该实验考点：电阻测量方法的选择；电路图和实物图的转换；电学仪器的选择；滑动变阻器分压或限流接法的选择；电流表内接或外接的选择，图像的分析和应用。
一、必备基础知识
1、实验原理
设计实验电路，如实验电路图，取一段金属电阻丝连接到电路中，测出电阻丝的电阻R、长度l和直径d（S＝），由R＝ρ得：ρ＝（用R、S、l表示）＝（用R、d、l表示），从而计算出该电阻丝所用材料的电阻率。
2、实验电路图
3、实验器材
被测金属丝，直流电源，电流表，电压表，滑动变阻器，开关，导线若干，螺旋测微器，刻度尺。
4、实验步骤
用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径d，求出其平均值。
用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度l，反复测量三次，求出平均值。
连接好用伏安法测电阻的实验电路。
把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置。
闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记录在表格内。
5、实验数据处理
求Rx的平均值的方法：①用Rx＝分别算出各次的数值，再取平均值；②用U－I图线的斜率求出。
金属丝电阻率的计算：ρ＝Rx＝。
6、实验误差分析
偶然误差：金属导线的直径测量、长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差。
统误差：(1)采用伏安法测量金属导线的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小。
由于金属导线通电后会发热升温，使金属导线的电阻率变大，造成测量误差。
7、实验注意事项
①先测直径，再连电路。为了准确，应测量拉直悬空的连入电路的导线的有效长度（测量待测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的待测金属丝长度），且各测量三次，取平均值。
②实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表并联在待测金属丝的两端。
③本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法。
④实验过程中电流不宜过大，通电时间不宜太长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大。
⑤闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在阻值最大的位置。
⑥为准确求出R的平均值，应多测几组U、I数值，若采用图像法求R的平均值时，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑。
（2024·江西·高考真题）某小组欲设计一种电热水器防触电装置，其原理是：当电热管漏电时，利用自来水自身的电阻，可使漏电电流降至人体安全电流以下．为此，需先测量水的电阻率，再进行合理设计。
（1）如图（a）所示，在绝缘长方体容器左右两侧安装可移动的薄金属板电极，将自来水倒入其中，测得水的截面宽和高。
（2）现有实验器材：电流表（量程,内阻）、电压表（量程或,内阻未知）、直流电源、滑动变阻器、开关和导线．请在图（a）中画线完成电路实物连接 。
（3）连接好电路，测量的水在不同长度l时的电阻值。将水温升到，重复测量。绘出和水的图，分别如图（b）中甲、乙所示。
（4）若图线的斜率为k，则水的电阻率表达 （用k、d、h表示）。实验结果表明，温度 （填“高”或“低”）的水更容易导电。
（5）测出电阻率后，拟将一段塑料水管安装于热水器出水口作为防触电装置。为保证出水量不变，选用内直径为的水管。若人体的安全电流为，热水器出水温度最高为，忽略其他电阻的影响（相当于热水器的工作电压直接加在水管两端），则该水管的长度至少应设计为 m。（保留两位有效数字）
详细解析 【答案】 高 0.46 【详解】（2）[1]电源电动势为，故电压表量程选择；由于电流表的内阻已知，故采用电流表内接时，可以消除系统误差，故电流表采用内接法，实物图如下： （4）[2]根据电阻定律 故可得 得 [3]电阻率越小更容易导电，根据图像可知的水的电阻率更小，故可知温度高的水更容易导电。 （5）[4]根据前面分析可知的水的电阻率为 故当选用内直径为的水管。若人体的安全电流为，接入电压时，得 解得水管的长度至少应设计为
（2024·山东·高考真题）某学习小组对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量。实验器材如下：
学生电源（输出电压0~16V）
滑动变阻器（最大阻值10Ω，额定电流2A）；
电压表V（量程3V，内阻未知）；
电流表A（量程3A，内阻未知）；
待测铅笔芯R（X型号、Y型号）；
游标卡尺，螺旋测微器，开关S，单刀双掷开关K，导线若干。
回答以下问题：
(1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径，某次测量结果如图甲所示，该读数为 mm；
(2)把待测铅笔芯接入图乙所示电路，闭合开关S后，将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置，将单刀双掷开关K分别掷到1、2端，观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显，则测量铅笔芯电阻时应将K掷到 （填“1”或“2”）端；
(3)正确连接电路，得到Y型号铅笔芯I-U图像如图丙所示，求得电阻RY= Ω（保留3位有效数字）；采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70Ω；
(4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68mm、60.78mm，使用螺旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相等，则X型号铅笔芯的电阻率 （填“大于”或“小于”）Y型号铅笔芯的电阻率。
【答案】(1)2.450
(2)1
(3)1.91
(4)大于
【详解】（1）根据螺旋测微器的读数规则可知，其读数为
（2）由于电压表示数变化更明显，说明电流表分压较多，因此电流表应采用外接法，即测量铅笔芯电阻时应将K掷到1端；
（3）根据图丙的I-U图像，结合欧姆定律有
（4）根据电阻定律
可得
两种材料的横截面积近似相等，分别代入数据可知
题型04测量电源的电动势和内阻
该实验考点：闭合电路欧姆定律的应用；伏安法、伏阻、安阻法的应用；电路图和实物图的互相转化；图像的理解和应用；误差分析。
一、必备基础知识
1、伏安法
实验原理：闭合电路欧姆定律，即U＝E Ir。
实验电路图
实验器材：电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺。
实验步骤：①根据电路图连接好电路，电流表用0.6 A的量程，电压表用3 V的量程；②把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置；③闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)。用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中；④断开开关，拆除电路，整理好器材。
实验数据处理：①列方程组进行求解，将两组数据(I1，U1)和(I2，U2)代入到方程U＝E－Ir得，解得E、r。②用作图法处理数据，如下图所示，由图像可得：图线与纵轴交点为E；图线与横轴交点为I短＝；图线的斜率的绝对值表示r＝||。
实验注意事项：①应使用内阻大些(用过一段时间)的干电池；在实验中不要将I调得过大；每次读完I和U的数据后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时E和r明显变化。②合理选择电压表、电流表量程。测一节干电池的电动势和内阻时，电压表选3 V量程，电流表选0.6 A量程，滑动变阻器选0～10 Ω。③在作U－I图线时，要使较多的点落在这条直线上，不在直线上的点应均匀分布在直线的两侧，忽略个别偏离直线较远的点，以减小偶然误差。
实验误差分析：偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U－I图像时描点不准确。
系统误差：①电流表内接法：电压表的分流作用造成误差，电压值越大，电压表分流越多，对应的I真与I测的差越大，IV＝。其中U－I图像如下图所示。
结论：I真＝I测＋，E测②电流表外接法：电流表的分压作用造成误差，电流越大，电流表分压越多，对应U真与U测的差越大，UA＝I·RA。其中U－I图像如下图所示。
结论：U真＝U测＋IRA，E测＝E真，r测>r真 (r测＝r＋RA)。
2、安阻法
实验原理：闭合电路的欧姆定律，即E＝IR＋Ir。
实验电路图
实验器材：电源、电流表、电阻箱、开关、导线、坐标纸和刻度尺。
数据处理：①列方程组进行求解，将两组数据(I1，R1)和(I2，R2)代入到方程E＝I(R＋r)，得，解方程组求得E、r。②图像法：由E＝I(R＋r)可得：①＝R＋，可作－R图像，如图甲所示，－R图像的斜率k＝，纵轴截距为。②R＝E·－r，可作R－图像，如图乙所示，R－图像的斜率k＝E，纵轴截距为－r。
误差分析：由于电流表有内阻，导致电源内阻测量不准确；结论：E测＝E真，r测＞r真，r测＝r真＋rA)。
3、伏阻法
实验原理：闭合电路欧姆定律，即E＝U＋r。
实验电路图：
实验器材：电源、电压表、电阻箱、开关、导线、坐标纸和刻度尺。
数据处理：①列方程组进行求解，将两组数据(U1，R1)和(U2，R2)代入到方程E＝I(R＋r)，得，解方程组可求得E和r；②图像法：由E＝U＋r得：＝＋·。故－图像的斜率k＝，纵轴截距为，如下图所示。
误差分析：由于电压表有内阻，干路电流表达式不准确，导致电动势测量不准确；结论为E测＜E真，r测＜r真。
（2024·天津·高考真题）某同学研究闭合电路的规律。
(1)根据闭合电路的欧姆定律得出了电源输出功率P与外电路电阻关系图像，如图所示，则P的峰值对应的外电路电阻值R应 电源内阻r（填“大于”、“小于”或“等于”）；
(2)测定电源的电动势和内阻，可供选用的器材有：
A．电压表：（量程，内阻约为）
B．电流表：（量程，内阻约为）
C．滑动变阻器：（最大阻值，额定电流）
D．滑动变阻器：（最大阻值，额定电流）
E．待测电源：（电动势约为，内阻约为）
F．开关、导线若干
（i）实验中所用的滑动变阻器应选 （填器材前字母代号）；
（ii）实物电路如图所示，单刀双掷开关可分别与1、2端闭合，为使电源内阻的测量结果更接近真实值，应与 端闭合。
详细解析 【答案】(1)等于 (2) C 2 【详解】（1）电源输出功率 则当R=r时电源输出功率P最大； （2）（i）[1]实验中所用的滑动变阻器应选阻值较小的C即可； （ii）[2]电压表内阻远大于电源内阻，应采用相对电源的电流表外接法，使电源内阻的测量结果更接近真实值，应与2端闭合。
（2024·甘肃·高考真题）精确测量干电池电动势和内阻需要考虑电表内阻的影响。可用器材有：电压表（量程1.5V，内阻约为）、电流表（量程0.6A）、滑动变阻器、开关、干电池和导线若干。某小组开展了以下实验。
(1)考虑电流表内阻影响
①用图1所示电路测量电流表的内阻。从图2电压表和电流表读数可得电流表内阻 （保留2位有效数字）。
②用图3所示电路测量干电池电动势和内阻。电压表读数、电流表读数、干电池内阻和电流表内阻分别用U、I、r和表示。则干电池电动势 （用I、r和表示）。
③调节滑动变阻器测得多组电表读数，作出图4所示的图像。则待测干电池电动势 V（保留3位有效数字）、内阻 （保留1位小数）。
(2)考虑电压表内阻影响
该小组也尝试用图5所示电路测量电压表内阻，但发现实验无法完成。原因是______（单选，填正确答案标号）。
A．电路设计会损坏仪器 B．滑动变阻器接法错误
C．电压太大无法读数 D．电流太小无法读数
【答案】(1) 1.0 1.40 1.0
(2)D
【详解】（1）[1]由图2可知，电压表读数为
电流表读数为
根据欧姆定律可得电流表内阻为
[2]由闭合电路欧姆定律可知，干电池电动势的表达式为
[3][4]根据变形为
根据图像可知，纵截距
斜率的绝对值
所以待测干电池电动势为
电源内阻为
（2）由于将电压表串联接在电路中，电压表内阻很大，电路中电流太小，故无法完成实验的原因可能是电流太小无法读数。故选D。
题型05练习使用多用电表
该实验考点：电压的测量原理和操作；电流的测量原理和操作；电阻的测量原理和操作；电路故障的分析。
一、必备基础知识
1、认识多用电表
外形如下图所示：上半部分为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部分为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程。
欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“0”位置)、表笔的正、负插孔(红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔)。
2、原理图
3、用途
（1）测电压：将功能选择开关旋转到直流电压挡；根据待测电压的估计值选择直流电压挡合适的量程；测量时，用红黑测试表笔使多用电表与被测电路并联，使电流从“＋”插孔流入多用电表，从“－”插孔流出多用电表；根据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值，读出电压表的示数。电路图如下所示：
（2）测电流：选择直流电流挡合适的量程；将被测电路导线卸开一端，把多用电表串联在电路中；测量时，用红黑测试表笔使多用电表与被测电路串联，使电流从“＋”插孔流入多用电表，从“－”插孔流出多用电表；根据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值，读出电流表的示数。电路图如下所示：
（3）测电阻：
原理如下表所示：
电路图
I与Rx的对应关系 相当于待测电阻Rx＝0，调节R使，即表头满偏(RΩ＝Rg＋r＋R) 相当于待测电阻Rx＝∞，此时I＝0，指针不偏转 待测电阻为Rx，，指针指到某确定位置
刻度特点 表头电流满偏Ig处，对应欧姆表零刻度(右侧) 表头电流I＝0处，对应欧姆表∞刻度(左侧) 表头电流I与电阻Rx一一对应，但不是线性关系，表盘刻度不均匀
黑表笔与电源的正极连接，红表笔与电源的负极连接，电流方向为“红进黑出”。 当多用电表指针指在中央时＝，故中值电阻R中＝RΩ。
测量步骤：①估测待测电阻阻值，选择合适的量程；②欧姆调零；③将被测电阻接在红、黑表笔之间；④读数：指针示数乘以倍率；⑤使用完毕：选择开关置于“OFF”挡，长期不用应取出电池。
【注意】①区分“机械零点”与“欧姆零点”。机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，机械调零调节的是表盘下边中间的指针定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，欧姆调零调节的是欧姆调零旋钮；②使指针指在中值附近，否则换挡；③测电阻时每换一次挡必须重新欧姆调零；④手不能接触表笔的金属杆；⑤测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开。
（4）测量二极管的正、反向电阻：
二极管：晶体二极管由半导体材料制成，它的符号如图所示，左端为正极，右端为负极。电学符号如下图所示，特点是当给二极管加正向电压时电阻很小，当给二极管加反向电压时电阻很大。
测量方法：将多用电表欧姆调零之后，若多用电表指针偏角很大，则黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极，如下图所示；若多用电表指针偏角很小，则黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极，如下图所示。
（5）判断电路中的断路故障：
①直流电压档：将电压表与电源并联，若电压表示数不为零，说明电源良好，若电压表示数为零，说明电源损坏。
②直流电流挡：将电流表串联在电路中，若电流表的示数为零，则说明与电流表串联的部分电路断路。
③欧姆挡：将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间，若有阻值说明元件完好，若电阻无穷大说明此元件断路。
（6）判断电路中的短路故障：
①将电压表与电源并联，若电压表示数为零，说明电源被短路；若电压表示数不为零，则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路。
②用电流表检测，若串联在电路中的电流表示数不为零，故障应是短路。
（2024·河北·高考真题）某种花卉喜光，但阳光太强时易受损伤。某兴趣小组决定制作简易光强报警器，以便在光照过强时提醒花农。该实验用到的主要器材如下：学生电源、多用电表、数字电压表、数字电流表、滑动变阻器R（最大阻值）、白炽灯、可调电阻、发光二极管、光敏电阻型三极管、开关和若干导线等。
(1)判断发光二极管的极性使用多用电表的“”欧姆挡测量二极管的电阻。如图1所示，当黑表笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时，多用电表指针位于表盘中a位置（见图2）；对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置（见图（2），由此判断M端为二极管的 （填“正极”或“负极”）。
(2)研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性
①采用图3中的器材进行实验，部分实物连接已完成。要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始。导线和的另一端应分别连接滑动变阻器的 、 、 接线柱（以上三空选填接线柱标号“A”“B”“C”或“D”）。
②图4为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性图3曲线，图中曲线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ对应光敏电阻受到的光照由弱到强。由图像可知，光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而 （填“增大”或“减小”）。
(3)组装光强报警器电路并测试其功能图5为利用光敏电阻、发光二极管、三极管（当b、e间电压达到一定程度后，三极管被导通）等元件设计的电路。组装好光强报警器后，在测试过程中发现，当照射到光敏电阻表面的光强达到报警值时，发光二极管并不发光，为使报警器正常工作，应 （填“增大”或“减小”）可调电阻的阻值，直至发光二极管发光。
详细解析 【答案】(1)负极 (2) A A D/C 减小 (3)增大 【详解】（1）根据欧姆表结构，使用时欧姆表黑表笔接内部电源正极，故当黑表笔接M端，电阻无穷大，说明二极管反向截止即连接电源负极。 （2）[1][2][3]题干要求电压表、电流表读数从零开始,所以滑动变阻器采用分压式接法连接电路,故接滑动变阻器A接线柱,必须接在金属杆两端接线柱任意一个，即C或D。 另若接金属杆两端接线柱任意一个，即C或D，接接滑动变阻器A接线柱,接滑动变阻器B接线柱也符合题意。 [4]由图像可知，随光照强度增加，I-U图像斜率增大，所以电阻减小。 （3）三极管未导通时，与串联。随着光强增强，电阻减小，此时三极管仍未导通，说明分压小，故需要增大。
（2024·江苏·高考真题）某种材料制成的长方体样品如图1所示，和方向分别用导线引出。小明实验测量该样品的电阻率，采用的实验电路图如图2所示，电源、电压表规格已在图中标出，可选用的电流表和滑动变组器有：电流表(量程，内阻约），电流表（量程，内阻约）；滑动变阻器（最大阻值），滑动变组器（最大阻值）。
(1)将多用电表的选择开关旋转到欧姆档，试测样品、间的电阻，多用电表的读数如图3所示，电阻值为 。试测样品、间的电阻，电阻值约为。
(2)按图2连接实物电路，如图4所示，其中滑动变阻器应选用 （选填“”或“”）。
(3)图4中有一根导线连接错误，出现在 区域（选填“①”“②”“③”或“④”）。正确连线后，用电压表、电流表测得样品、间的电阻值。
(4)换用电流表对样品、间的电阻进行测量。闭合开关前，应将图4所示的滑动变阻器的滑片置于 （选填“最左端”或“最右端”）。闭合开关，测量样品、间的电压和电流，得到电阻值.
(5)根据样品电阻值和尺寸计算沿着和方向的电阻率，结果如下表实验中测量A、B间电阻时选用电流表，测量C、D间电阻时选用电流表，经过一系列测量后得到金属块的电阻率和。
方向 方向
电阻率 1.01 1.13
样品沿各个方向的电阻率应当相等。实验发现，两个方向上测得的电阻率值差异较大。有同学认为，沿方向样品的电阻率的测量值较为准确，因为沿方向所用电流表的内阻比小，对测量结果影响较小。你是否同意该同学的观点？请简要说明理由。 。
【答案】(1)320
(2)
(3)②
(4)最右端
(5)错误；理由见解析
【详解】（1）由图可得，多用电表欧姆当选用“×100”倍率，则C、D端电阻
；
（2）由图1可得，滑动变阻器采用限流式接入电路，为了多次测量时电压表、电流表数据有明显变化，应该接入阻值和、端电阻接近的滑动变阻器。
（3）电压表测量金属块和电流表两端的电阻，连接错误的区域是②区域，目前电压表只测量电流表两端的电压，应将电压表的的接线柱和电阻的右端相连；
（4）接通开关前，为了保护电阻，滑动变阻阻滑片应放在阻值最大处，即最右端位置；
（5）金属块、间的电阻约为10Ω，用电流表测量，电流表内阻约为1 ，测量值的相对误差约为；测量金属块、B间约320Ω电阻,测量值得相对误差约为,其误差更小，测得的电阻计算电阻率更准确，则该某学的说法错误。
题型06描绘小灯泡的伏安特性曲线
该实验考点：滑动变阻器分压或限流接法的选择；电流表内接或外接的选择；实物图与电路图的互相转换和连接；实验器材的选取；伏安特性曲线的理解和应用。
一、必备基础知识
1、实验原理
用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组(U，I)值，在I－U坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来。
2、实验电路图
3、实验器材
电压表、电流表、滑动变阻器、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔、小灯泡一个（(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)）。
4、实验步骤
①确定电表量程，按照实验电路图连接电路。
②将滑动变阻器滑片滑到a端，闭合开关，使电压从0开始变化。
③移动滑片，测出多组不同的电压与电流值。
④在坐标纸上以I为纵轴，以U为横轴，建立坐标系，在坐标纸上描出各组数据所对应的点，将各点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线。
⑤拆除电路，整理器材。
5、实验注意事项
电流表应采用外接法：因为小灯泡(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，与量程为0.6 A的电流表串联时，电流表的分压影响很大。
滑动变阻器应采用分压式接法：目的是使小灯泡两端的电压能从0开始连续变化。
闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应移到使小灯泡分得电压为0的一端，使开关闭合时小灯泡的电压能从0开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝。
I－U图线在U0＝1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0 V附近描点要密集一些，以防出现较大误差。
6、实验误差分析
偶然误差：测量时读数带来误差；描点、作图不准确带来误差。
系统误差：由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于真实值。
（2025·江西景德镇·二模）要描绘一个标有“3V 0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V，并便于操作，已选用的器材有：
电池组（电动势4.5V，内阻约）；
电流表（量程为，内阻约）；
电压表（量程为，内阻约）；
开关一个：导线若干。
(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的______（填仪器前的字母）。
A．滑动变阻器（最大阻值，额定电流0.3A）
B．滑动变阻器（最大阻值，额定电流1A）
(2)实验的电路图应选用下列的图______。
A．B．C． D．
(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图1所示。现将两个这样的小灯泡并联后再与一个的定值电阻R串联，接在电动势为3V、内阻为的电源两端，如图2所示。每个小灯泡消耗的功率是 W。（保留三位有效数字）
详细解析 【答案】(1)B (2)B (3)0.192-0.198 【详解】（1）要使灯泡两端电压从零逐渐增加到3V，滑动变阻器应采用分压式接法，应选择阻值较小的滑动变阻器，方便调节，A选项中滑动变阻器最大阻值太大，不利于调节，B选项滑动变阻器最大阻值，额定电流1A满足实验要求。 （2）因为要描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压要从零开始调节，所以滑动变阻器用分压式接法，A选项为限流式接法，不符合要求。小灯泡电阻 因为， 故 ，所以电流表应采用外接法，故选B。 （3）设每个小灯泡两端电压为U，通过每个小灯泡的电流为I，则干路电流 根据闭合电路欧姆定律 已知，， 可得 整理得到 在小灯泡的伏安特性曲线（图1）中画出的直线 可以通过找两个特殊点来绘制这条直线，当时，；当时，。 这条直线与小灯泡伏安特性曲线的交点对应的和就是小灯泡实际工作时的电压和电流。从图像中找到交点，假设交点处，。 根据，计算每个小灯泡消耗的功率（因交点读数存在一定误差，在根据图像读数计算时，结果在0.192-0.198之间均可）
（2024·浙江·模拟预测）某同学为研究一只“3V，1.5W”小灯泡灯丝的电流随电压的变化规律
(1)先用如图所示的多用电表粗测其电阻，下列操作或判断正确的是______。
A．测量前应在两表笔断开时，调节Q使指针指在最左边电阻∞处
B．选择开关K应打b在位置
C．测量小灯泡电阻时电流从多用电表的“-”表笔插孔流出
(2)然后用电压表和电流表测定电流随电压变化的实验数据，要求灯泡两端的电压可从零开始调节。实验的部分线路如图乙所示，其中有一根接线错误的是 号导线，纠正错误后，请在图乙中完成完整的接线 。
(3)根据实验测得数据在坐标中描出数据点，反映其分布情况的下列各图中可能正确的是______。
A．B．C． D．
【答案】(1)C
(2) ⑤
(3)B
【详解】（1）A．测量前应在两表笔短接时，调节Q使指针指在最右边电阻0处，A错误；
B．由于小灯泡正常发光时的电阻为左右，故选择开关K应打a在位置，B错误；
C．根据多用表“红进黑出”的原理，且黑表笔插在“-”的孔，电流应从多用电表的“-”表笔插孔流出，C正确。
故选C。
（2）[1]小灯泡正常发光时的电流为0.5A，故电流表选择的量程即可，因此，⑤导线连接错误；
[2]由于小灯泡的电阻较小，故电流表采用外接法，实验要求灯泡两端的电压可从零开始调节，故滑动变阻器采用分压式接法，实物连接情况如图所示
（3）根据实验要求，电压从零开始调节，小灯泡的电阻较小，且会随温度的变化而发生变化，故其不是线性关系，符合条件的只有B图。
故选B。
题型07探究影响感应电流方向的因素
该实验考点：感应电流方向与磁体运动情况的分析和判断；图像的分析和应用。
一、必备基础知识
1、实验探究
如图所示，将螺线管和电流计组成如图所示的闭合电路，分别将条形磁铁的N极和S极插入或拔出线圈，记录感应电流方向 。
2、实验器材
电流表、条形磁体、电池、开关、导线、线圈B。
3、实验步骤
①按图把线圈B与电流表连接成闭合电路，如下图所示；②将条形磁铁的N极分别插入线圈B，插入后不动，抽出线圈B，观察电流表指针的偏转情况，将结果填入设计的表格中；③将条形磁铁的S极分别插入线圈B，插入后不动，抽出线圈B，观察电流表指针的偏转情况，将结果填入表格中。④整理器材。
4、实验现象
5、实验结论
线圈内磁通量增加时的情况：
图号 磁场方向 感应电流方向（俯视） 感应电流的磁场方向 归纳总结
甲 向下 逆时针 向上 感应电流的磁场阻碍磁通量的增加
乙 向上 顺时针 向下
线圈内磁通量减少时的情况：
图号 磁场方向 感应电流方向（俯视） 感应电流的磁场方向 归纳总结
丙 向下 顺时针 向下 感应电流的磁场阻碍磁通量的减少
6、实验注意事项
电流表选用零刻度在中间的灵敏电流计。
进行一种操作后，等电流计指针回零后再进行下一步操作。
确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系时，要用试触法并注意减小电流强度，防止电流过大或通电时间过长损坏电流表。
（2024·广东江门·模拟预测）同学们在学习了感应电流产生的条件后，想通过实验探究影响感应电流方向的因素，实验过程如下：
（1）按照图1所示电路连接器材，闭合电键，电流表指针向右偏转，对调电源正负极，重复以上操作。该步骤目的是获得电流表指针偏转方向与 方向的对应关系；（填“电流”或者“磁铁的运动”）
（2）按照图2所示电路连接器材，查明线圈中导线的绕向，以确定磁体运动时感应电流产生的磁场方向；
（3）分别改变磁体磁场的方向和磁体运动方向，观察指针偏转方向，使用表格中记录数据；根据第1步探究的对应关系，表中实验4中标有“▲”空格应填 （选填“向上”、“向下”、“向左”或“向右”）：
实验序号 磁体磁场的方向 （正视） 磁体运动情况 指针偏转情况 感应电流的磁场方向 （正视）
1 向下 插入线圈 向左 向上
2 向下 拔出线圈 向右 向下
3 向上 插入线圈 向右 向下
4 向上 拔出线圈 向左 ▲
（4）根据表中所记录数据，进行如下分析：
①由实验1和 （填实验序号）可得出结论：感应电流方向与磁体运动情况有关。
②由实验2、4得出的结论：穿过闭合回路的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向 （选填“相同”、“相反”或“无关”）。
（5）经过进一步讨论和学习，同学们掌握了影响感应电流方向的因素及其结论，为电磁感应定律的学习打下了基础。
详细解析 【答案】 电流 向上 2 相同 【详解】（1）[1]按照图1所示电路连接器材，闭合电键，电流表指针向右偏转，对调电源正负极，重复以上操作。该步骤目的是获得电流表指针偏转方向与电流方向的对应关系。 （3）[2]磁体磁场的方向向上，拔出线圈，发现指针向左偏转，根据实验序号1数据可知感应电流的磁场方向向上。 （4）①[3]要探究感应电流方向与磁体运动情况，需保证磁体磁场的方向相同，磁体运动方向不同，所以由实验1和2可得出结论：感应电流方向与磁体运动情况有关。 ②[4]由实验2、4得出的结论：穿过闭合回路的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同。
（2024·福建厦门·模拟预测）某同学正在探究影响感应电流方向的因素，已知当电流从灵敏电流计的正接线柱流入时，灵敏电流计的指针向右偏转。
(1)如图甲所示，导体棒ab向右匀速平移的过程中，电流计的指针将 （填“向左”“向右”或“不发生”）偏转。
(2)该同学研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系时采用了如图乙所示的实验装置，该同学用螺旋测微器测量挡光片的宽度示数如图丙所示，则挡光片的宽度 mm；实验中让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间和内的感应电动势的平均值E，改变小车速度进行多次实验，得到多组数据，为了更直观地体现E和的关系，若以E为纵坐标，则横坐标应为 ；误差范围内绘制的图像为一条过原点的直线，则得出的结论是 。
(3)其他条件都不变，若换用匝数加倍的线圈做实验，根据实验数据所作出的那条直线图像斜率 （填“减半”“不变”或“加倍”）。
【答案】(1)向左
(2) 5.664/5.665/5.666/5.667 在误差允许的范围内感应电动势与磁通量的变化率成正比
(3)加倍
【详解】（1）导体棒ab向右匀速运动的过程中，根据右手定则可知，感应电流由电流计的负接线柱流入，结合题中条件可知，电流计的指针将向左偏转。
（2）[1]螺旋测微器的精度为0.01mm，转动刻度估读到0.1格，挡光片的宽度
（5.664~5.667）
[2]在挡光片每次经过光电门的过程中，磁铁与线圈之间相对位置的改变量都一样，即穿过线圈的磁通量的变化量相同，这种情况下与成正比，横坐标应该是；
[3]根据绘制的图像是一条直线，可以得出的结论是：在误差允许的范围内感应电动势与磁通量的变化率成正比。
（3）匝数n加倍后，产生的感应电动势加倍，图象纵坐标加倍横坐标不变，所以新图象的斜率加倍。
题型08探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
该实验考点：可拆变压器的连接；原、副线圈匝数的判断和分析；一些电学物理量的计算；误差的分析。
一、必备基础知识
1、实验原理
互感现象是变压器工作的基础。原线圈中电流的大小、方向不断变化,在铁芯中激发的磁场也不断变化,变化的磁场在副线圈中产生感应电动势。
实验方法采用控制变量法：①n1、U1一定，研究n2和U2的关系；②n2、U1一定，研究n1和U2的关系。
2、实验器材
学生电源(低压交流电源，小于12 V)、可拆变压器（如图甲）、多用电表、导线若干。
3、实验装置图
4、实验步骤
按图乙所示连接好电路，将两个多用电表调到交流电压档，并记录两个线圈的匝数。
接通学生电源，读出电压值，并记录在表格中。
保持匝数不变，多次改变输入电压，记录每次改变后原、副线圈的电压值。
保持输入电压、原线圈的匝数不变，多次改变副线圈的匝数，记录每次的副线圈的匝数和对应的电压值。
5、实验数据处理
分析变压器原、副线圈两端电压U1、U2之比与原、副线圈的匝数n1、n2之比的关系。
6、实验结论
当原线圈匝数不变、输入电压不变时，随着副线圈匝数的增加，输出电压增大，即副线圈电压与副线圈的匝数成正比；当副线圈匝数不变、输入电压不变时，随着原线圈匝数的增加，副线圈电压变小，即副线圈电压与原线圈的匝数成反比。
实验表明原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即＝。
7、实验注意事项
在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开电源开关，再进行操作。
为了人身安全，学生电源的电压不能超过12 V，通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱。
为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。
8、实验误差分析
铁芯中有磁损耗，产生涡流，造成误差。
原、副线圈有电阻，有热损耗，造成误差。
原、副线圈不是理想线圈，有漏磁，造成误差。
电表的读数产生误差。
（2024·福建福州·三模）某同学要进行“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验。实物图如图所示
(1)关于实验，下列说法正确的是__________。
A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B．为了确保人身安全，只能使用低于12V的电源
C．通电情况下不可以用手接触裸露的导线、接线柱
(2)为了探究匝、匝的变压器原、副线圈电压与匝数的关系，请用笔画线代替连线，将图中的实物连接补充完整 。
(3)在实验中，两个电压表的读数记录如下
电压 次数 1 2 3 4 5
2.5 4.5 7.0 9.0 10.5
1.2 2.2 3.4 4.4 5.2
该同学多次实验后发现原、副线圈的电压之比总是 （选填“稍大于”、“等于”或者“稍小于”）原、副线圈的匝数之比，试分析其原因： 。
详细解析 【答案】(1)BC (2)见解析 (3) 稍大于 变压器不是理想变压器或漏磁或涡流或电阻等 【详解】（1）A.为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错误； B．变压器的工作原理是电磁感应，原线圈两端应接交流电，为了人身安全，只能使用低压交流电源，所用电压应不超过12V，故B正确； C．连接好电路后，要先检查电路是否正确，然后再接通电源，通电时，若用手接触裸露的导线、接线柱，这样无形之中，将人体并联在电路中，导致所测数据不准确，也不符合用电安全规范，故C正确。 故选BC。 （2）连接实物图如下 （3）[1][2]原副线圈的匝数比为 通过分析实验数据发现原、副线圈的电压比总是稍大于原、副线圈匝数比，即说明副线圈的电压偏低，导致这现象的原因漏磁、铁芯发热、导线发热等能量损耗，使副线圈两端电压偏低。
（2024·河北·二模）某同学欲研究实验室可拆变压器工作时原线圈输入功率和副线圈输出功率之间的关系，可供选择的器材如下：
a.可拆变压器（如图1中所示，原线圈接线柱标注0、4、8、12，副线圈接线柱标注0、1、2）
b.学生电源
c.小灯泡（2.5V，2.0 W）
d.交流电压表（量程0~30V）
e.交流电压表（量程0~6V）
f.交流电流表（量程0~0.3A）
g.交流电流表（量程0~1.0A）
h.滑动变阻器（0~5Ω）
实验电路如图2：
(1)用笔画线代替导线将图1中的实物图补充完整 。
(2)连接好电路后，该同学将滑动变阻器滑片置于阻值最大处，学生电源电压调至20V，打开电源开关，调整滑动变阻器滑片位置，当灯泡较亮时，读出四个电表的示数分别为，，，，通过计算发现，可能的原因是________（填选项标号）
A．未考虑电压表的内阻 B．未考虑电压表的内阻
C．变压器漏磁 D．由于涡流变压器铁芯发热
(3)继续调整滑动变阻器滑片位置，使灯泡更亮，测得四个电表的示数分别为、、、，则与的差值将 （忽略电流表内阻的影响，选填“增大”或“减小”）。
(4)若将可拆变压器上水平放置的铁芯拆下，则要使小灯泡能够正常发光，左侧原线圈应选择接线柱“0”与 （选填“4”或“12”）相连。
【答案】(1)见解析
(2)CD
(3)增大
(4)4
【详解】（1）左侧原线圈应与电源交流输出相连，灯泡的额定电压为2.5V，额定功率为2W，额定电流为0.8A，正常工作时的电阻约为3Ω，滑动变阻器最大阻值为5Ω，电源电压为20V，故副线圈匝数接线柱应选择“0”“2”；
（2）电压表的内阻对原线圈、的测量无影响，电压表的内阻对副线圈、的测量无影响，原线圈功率大于副线圈功率的原因是漏磁、涡流和导线发热，故选项CD正确，AB错误。
故选CD。
（3）副线圈电流增大后，原线圈电流增大，磁场增强，涡流增大，变压器左右两侧功率差值增大；
（4）可拆变压器上水平放置的铁芯拆下后漏磁增多，应减小原副线圈匝数比，选择“0”“4”接线柱。
1．（2025·江苏·一模）兴趣小组用如图甲所示装置验证向心力公式，将力传感器和光电门分别固定，细线上端固定在力传感器上。下端栓接一金属小球。力传感小球自然下垂时球心与光电门中心重合，已知球心到悬点O的距离为l，小球的直径为d，重力加速度为g。实验如下：
（1）小球自然下垂时力传感器读数为，则小球的质量 （用题中已知量表示）；
（2）将小球拉离竖直方向成一定角度后由静止释放，摆动过程中，测得小球通过光电门的时间t，力传感器对应测得细线的最大拉力F，则小球经过最低点时的速度大小 （用题中已知量表示）；
（3）改变细线与竖直方向的夹角，重复步骤（2），多次采集实验数据；
（4）正确操作得到一组数据，下列图像中能验证向心力公式的是 ；
（5）向心力的实际值为，理论值为，实验中发现明显大于，可能的原因是 （写一个原因即可）；
（6）力传感器的核心是电阻应变片，如图乙所示，4个应变片固定在横梁上，横梁右端受向下的作用力向下弯曲，4个应变片的电阻发生改变，上表面应变片的电阻 （选填“变大”或“变小”），将4个应变片连接到如图丙所示电路中，B、C端输出电压的大小反映了横梁右端受力的大小，则图丙中对应的是 （选填“”或“”）。
【答案】 D 球心到悬点的距离l用悬线的长度表示 变大
【详解】（1）[1]小球自然下垂时力传感器读数为，根据平衡关系可知，小球的质量；
（2）[2]小球经过最低点时的速度大小；
（4）[3]根据向心力公式可知
解得
则的图像为一次函数，故选D。
（5）[4]实验中发现明显大于，可能的原因是球心到悬点的距离l用悬线的长度表示；
（6）[5][6] 上应变片的电阻分别是Ra、Rb，外力F时，上应变片被拉伸，下应变片被压缩，根据电阻定律可知，上应变片电阻变大，下应变片电阻变小；
若图丙中R1对应的是Rb，则Ra= R1= Rb，Rc= R2= Rd
根据并联电路的电压特点以及串联电路电压的分配与电阻的关系可知
B、C两点之间无电压输出，因此图丙中R1对应的是Rd。
2．（2025·广东佛山·一模）某光敏电阻在有、无光照时电阻值的数量级分别为和。现有器材：电源（电动势约为、内阻不计）、电压表（量程为、内阻约为）、电阻箱（最大阻值为）、开关和导线。为测量该光敏电阻在有、无光照时的电阻，小明设计了如下实验方案。
(1)小明先设计如图甲电路测量光敏电阻在无光照时的电阻（光敏电阻用黑纸包住）。闭合开关，将开关打至，记下此时电压表示数U，再将开关打至，调节电阻箱阻值的顺序应 （选填“由大到小”或“由小到大”），调节电阻箱直至 ，此时阻值即为光敏电阻的阻值。
(2)为了测量光敏电阻在有光照时的电阻，需先测出电源电动势和电压表内阻。小明将开关打至，调节电阻箱，当电压表读数为时，记下此时电阻箱阻值为；再次调节电阻箱，当电压表读数为时，记下此时电阻箱阻值为，则电源电动势 V，电压表内阻 。（以上两空均用符号和表示）
(3)接着小明用图乙测量光敏电阻在有光照时的电阻。闭合开关，用光照射光敏电阻，读出电压表示数，即可计算得出光敏电阻阻值。为了尽可能减小误差并保证安全，电阻箱的阻值应调至 （选填”50.0kΩ”“5.0kΩ”或“0.5kΩ”）更合理。
【答案】(1) 由大到小 电压表电压为
(2)
(3)
【详解】（1）[1][2]再将开关打至，调节电阻箱阻值的顺序应由大到小，调节电阻箱直至电压表电压为，此时阻值即为光敏电阻的阻值。
（2）[1][2]由闭合电路的欧姆定律，
其中
解得，
（3）电压表与电阻箱并联，电阻箱阻值越小电压表分流越小，实验误差越小，如果电阻箱阻值调到0.5kΩ，电路电流偏大，可能损坏电路元件，为减小实验误差保护电路安全，电阻箱阻值调到5.0kΩ比较合适。
3．（2024·全国·模拟预测）为了测量待测电阻的阻值，某同学设计了如图甲所示的电路。
(1)请根据图甲所示电路图，将图乙所示的实物用导线连接。
(2)实验操作步骤如下：
①调节电阻箱，闭合开关S，调节滑动变阻器，记录电压表、与电阻箱的示数分别为、、；
②调节电阻箱至另一阻值后，调节滑动变阻器，使电压表的示数保持不变，记录电压表与电阻箱的示数分别为、；
③重复步骤②，得到电压表与电阻箱的多组、数据。
④根据③中数据，作出图像，如图丙所示（图中、为已知量）。
根据图像可知，待测电阻 ，电压表的内阻 。（均用、、表示）
【答案】(1)见解析图
(2)
【详解】（1）根据题图甲所示电路图，连接题图乙所示的实物，如图所示。
（2）[1][2]根据欧姆定律有
变形可得
结合题图丙可得
解得
4．（2025·云南曲靖·一模）中学物理实验室常见的电流表、电压表都是由微安表改装而成的。某实验小组欲精准测出一个参数不清的微安表的量程和内阻，以便进行电表改装。
(1)该小组同学先用多用电表的欧姆挡“×10”倍率粗测微安表的内阻，示数如图甲所示，其粗测内阻为 Ω。
(2)用图乙所示的电路测量微安表量程和内阻。E为电源，为滑动变阻器，已知的阻值远大于，R为电阻箱。实验步骤如下：
A．闭合，断开，调节，使微安表示数等于其量程；
B．保持闭合，闭合，保持不变，调节R，使微安表示数等于I，然后读出R的值；
C．重复步骤B，得到多组R与I的值，绘出图像，如图丙所示。
完成下列填空：
①闭合之前，应使的滑片移至 （填“a”或“b”）端。
②由图丙可得微安表量程为 μA，微安表内阻为 Ω。
③用此方法测出的微安表的内阻 真实值（填“大于”、“小于”或“等于”）。
【答案】(1)110Ω
(2) b 500 100 小于
【详解】（1）由于多用电表使用的是欧姆挡“×10”倍率，故待测电阻的阻值为
（2）[1]闭合开关之前，滑动变阻器的滑片应位于最大阻值处，闭合之前，应使的滑片移至b端
[2] [3]已知的阻值远大于，因此在闭合后，可认为电路中通过的电流保持不变，保持不变，闭合，调节R，使微安表读数等于I，则有
整理可得
由丙图可得，
解得，
[4] 由于闭合后，电路总电流仍为，则当微安表半偏时，即读数为时，认为此时通过电阻箱的电流也为，设此时电阻箱的阻值为，则微安表内阻的测量值为
考虑到闭合后，由于电阻箱的并联，使得电路总电阻变小，电路总电流增大；则当微安表半偏时，即读数为时，此时通过电阻箱的实际电流大于，由于微安表与电阻箱并联，分到的电流与电阻成反比，则有
可知微安表内阻的测量值小于真实值。
5．（2025·河南信阳·二模）某探究小组为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻丝的电阻率，进行了如下实验探究。
(1)该小组先用螺旋测微器测量该金属丝的直径D，示数如图乙所示，其读数为 mm。再用米尺测量金属丝长度L。
(2)该小组用如图甲所示的电路测量该金属丝的电阻的阻值。图中电压表量程为3V，内阻很大，电源为两节串联的干电池，定值电阻的阻值为20.0Ω，电阻箱R的最大阻值为999.9Ω。首先将置于位置1，闭合，调节电阻箱R的阻值，记下电压表的对应读数U，并计算利的数值，多次改变电阻箱值，获得多组和的数值，根据这些数据，在图丙中绘出了的图线。再将置于2，此时电压表读数为1.00V，根据图丙可得金属丝的电阻 （保留一位小数）。然后可由表达式 得到该材料的电阻率（用D、L、表示）
(3)该小组根据图甲的电路和图丙的图像，可以求得电池组电动势 V，内阻 Ω。（结果均保留2位有效数字）
(4)持续使用后，电池组电动势降低、内阻变大。若该小组再次将此金属丝电阻连入此装置，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”）。
【答案】(1)0.740
(2) 11.6（11.4~11.8）
(3) 2.8/2.7/2.9 1.6（1.5~1.8）
(4)偏小
【详解】（1）螺旋测微器的精确值为，由图乙可知金属丝的直径为
（2）[1]电压V，则，由图丙中的图线得Ω-1
解得
[2]根据电阻定律可得
解得该材料的电阻率为
（3）由闭合电路欧姆定律可得
整理得
则图像的纵轴截距为
解得
图像的斜率为
解得
（4）当电动势E减小，内阻r增大时，则做出的图线的纵轴截距增大，斜率变大，如图中虚线所示，则同样电压时使用原来的图线对应偏大，则R测量值偏小。
6．（2025·贵州贵阳·一模）某实验兴趣小组为研究光敏电阻的阻值随光的照度（表示光的强弱，单位为“”）的变化规律，进行了下列实验：
（1）先用多用电表的欧姆挡预判光敏电阻的阻值随照度的变化趋势。选择适当倍率的欧姆挡，将两表笔短接，调节 （选填“机械调零”或“欧姆调零”）旋钮，使指针指向右边“0Ω”处。测量时发现照度越大，多用电表指针向右偏转角度越大，由此可判断光敏电阻的阻值随照度的增加而 。（选填“增大”或“减小”）
（2）为了精确测量一定照度下此光敏电阻的阻值，按图1连接好电路进行测量。请把下列实验步骤补充完整：
①闭合开关前，应将滑动变阻器R的滑片滑到 端（选填“a”或“b”）。
②将电阻箱调为某一阻值，开关合向1，闭合开关，调节滑动变阻器R，记录电压表、电流表的示数。
③用一定照度的光源对准光敏电阻的透光口，保持不变，将开关由“1”拨到“2”，调节R，记录电压表、电流表的示数，断开开关。
④由此测得在该照度条件下，光敏电阻的阻值 。（用表示）
（3）用上述方法，该小组继续测得多组不同照度下该光敏电阻的阻值，并描绘出其阻值随照度的变化曲线，如图2所示：
（4）请你结合图2，利用该光敏电阻、一个直流电源E（电动势3V，内阻不计）、定值电阻（，，限选其中之一）、开关S及导线若干。设计一个简单电路，给如图3所示的照明系统1、2两端提供电压。要求当照度降低至，1、2两端电压上升至2V时，控制开关自动启动照明系统。在图3虚线框内补充完成电路原理图（在图中标出所选器材的符号，不考虑控制开关对所设计电路的影响） 。
【答案】 欧姆调零 减小 b
【详解】（1）[1]选择适当倍率的欧姆挡，将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指向右边“0Ω”处；
[2]测量时发现照度越大，多用电表指针向右偏转角度越大，说明电阻较小，故由此可判断光敏电阻的阻值随照度的增加而减小；
（2）①[3]闭合开关前，应将滑动变阻器R的滑片滑到b端，滑动变阻器的有效电阻最大，开始接通电路时的电流最小，从而起到安全保护电路的作用；
④[4]开关合向1，闭合开关，则有
保持不变，将开关由“1”拨到“2”，则有
联立解得
（4）[5]由题可知，电源电动势为3V，为达要求，则光敏电阻两端电压为2V，所以应加上一个分压电阻，根据图2，可知2V时光敏电阻的阻值为20kΩ，则分压电阻与之串联，电流相等，分压电阻的电压为1V，则分压电阻阻值为10kΩ，即选用，故电路原理图，如图所示
7．（2025·湖南邵阳·一模）某兴趣小组利用实验室的器材进行电表内阻的测量实验。
(1)小组成员在实验室发现一个表盘数字被污渍遮挡的电压表，利用图甲中的电路图测量电压表量程。闭合开关后，调节滑动变阻器和电阻箱，保持电流表满偏，当时，电压表指针偏转了满偏的，当时，电压表指针偏转了满偏的。则电压表量程为 V，电流表内阻为 Ω。
(2)小组成员选择完好的实验仪器，利用表盘如图乙所示的多用电表和图丙中的电路图测量该电压表的内阻（内阻约十几千欧）。
①利用多用电表的欧姆挡对电压表内阻进行粗测。将多用电表挡位调到欧姆 挡（选填“×100”或“×1k”），再将红表笔和黑表笔短接，调零后，将两表笔接在电压表正负接线柱上，用多用电表读出电压表内阻阻值；
②按照图丙所示的电路图连接实验仪器后，闭合开关S，改变电阻箱阻值，读取多组电压表示数U与电阻箱阻值R，并绘制出图像如图丁所示，图像斜率为k，若已知电源电动势E，则电压表内阻 ，电源内阻对电压表内阻测量 （选填“有”或“无”）影响。
【答案】(1) 3 2
(2) ×1k 无
【详解】（1）[1][2]保持电流表满偏，当时，电压表指针偏转了满偏的，当时，电压表指针偏转了满偏的。根据欧姆定律有，
解得，
（2）①[1]电压表的内阻（内阻约十几千欧），则多用电表欧姆挡在使用时，指针应尽可能在表盘中间区域，则挡位应调到欧姆“×1k”挡，再将红黑表笔短接进行调零。
②[2][3]根据闭合电路欧姆定律有变形得
则
电压表内阻
从式中可以看出电压表内阻只与电源电动势和斜率有关，与电源内阻无关，所以电源内阻对电压表内阻测量无影响。
8．（2024·重庆·模拟预测）多色小彩灯可以增添节日的喜庆气氛，每串小彩灯由几十个某款相同小灯泡串联而成。
(1)小方同学利用如图1所示电路图，绘制这款小灯泡的伏安特性曲线。请用笔画线代替导线，将图2中的实物图连接完整 。
(2)小方测得这款小灯泡的伏安特性曲线如图3所示。当小灯泡两端的电压高于7.5V时，小灯泡灯丝熔断。若把一串小彩灯接在输出电压有效值为220V的交流电源两端，为保证小灯泡的灯丝不会熔断，这串小彩灯中的小灯泡个数至少为 个。
(3)小方查阅资料后发现，这款小灯泡的内部结构有两种可能。第一种：灯泡内有一个定值电阻与灯丝并联（定值电阻与灯丝阻值相同），如图4中A所示，当灯丝熔断时，定值电阻仍能使电路连通。
第二种：灯泡内有一根表面涂有氧化铜（绝缘物质，不导电）的细金属丝与灯丝并联，如图4中B所示，正常情况下，细金属丝与灯丝导电支架不导通。灯丝熔断时电压较高，细金属丝的氧化层可被击穿，细金属丝与灯丝支架导通（细金属丝与灯丝阻值相同）。使用中发现，如果其中一个小灯泡灯丝熔断，其他小灯泡亮度不变，则小灯泡的内部结构应为 （选填“A”或“B”）。
(4)如图5所示，若把4个相同的这款小灯泡连接在一电动势为4V、内阻为的直流电源两端，则每个小灯泡消耗的电功率为 W（保留两位有效数字）。
【答案】(1)
(2)42
(3)B
(4)0.10（）
【详解】（1）电路连线如图。
（2）将一串小彩灯接在交流电源两端，当小灯泡两端的电压高于7.5V时灯丝熔断，此时的7.5V指的是小灯泡两端的电压最大值。串联时，每个小灯泡两端的电压相等，故小灯泡个数
即这串小彩灯中的小灯泡个数至少为42个。
（3）若小灯泡的内部结构为A，则其中一个小灯泡灯丝熔断后，电路总电阻变大，其他小灯泡两端的电压变小、亮度减弱，不符合题意；
若小灯泡的内部结构为B，则其中一个小灯泡灯丝熔断后，细金属丝代替灯丝导通电路，电路总电阻不变，其他小灯泡的亮度不变，符合题意；故小灯泡的内部结构应为B。
（4）设单个小灯泡两端的电压为，流过小灯泡的电流为，由闭合电路欧姆定律，可知
整理得
即
在题图3中作出相应的函数图线如图所示，
该图线与小灯泡伏安特性曲线的交点即为小灯泡实际工作的电流和电压，因此，每个小灯泡消耗的电功率
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