模板18-2 电学创新实验（一大题型）
题型01电学创新实验
电学创新型实验多是对教材实验或常见的练习题进行器材和装置的改换而成，按照实验题目的要求，进行实验的设计或有关物理量的测量。该类题目也可能是对实验方法加以改进或重组进行新实验的设计。要注意数据处理、误差的来源等。
一、必备基础知识
1、创新的方法
①转换法：将不易测量的物理量转换成易于测量的物理量进行测量，然后再反过来求解待测物理量，这种方法叫做转换法。例如在测量金属丝电阻率的实验中，虽然无法直接测量电阻率，但可通过测量金属丝的长度、直径和电阻阻值，然后再计算出电阻率。
②替代法：用一个标准的已知量替代被测量，通过调整标准量，使整个测量系统恢复到替代前的状态，则被测量等于标准量。
③控制变量法：研究一个物理量与其它几个物理量的关系时，要使其中的一个或几个物理量不变，分别研究这歌物理量与其他各物理量的关系，然后再归纳总结。
2、解题思路
①找原型：根据题意找出题中实验再教材中的实验原型，并能准确、完整地重现出来。
②找差别：根据题中所提供的实验器材与原型中的器材进行对比，找出不同点，这往往是解题的关键。
③定方案：通过与原实验对比的结果和需要测量的物理量，来确定实验设计与实验步骤。
3、五个要点
选择好合适的实验原理：求解电学设计型题的关键在于理解清楚原理，并在此基础上将基本方法灵活迁移，在方法迁移的过程中寻找解题的突破口。
设计合理的电路：根据题意确定电流表、电压表和滑动变阻器等仪器，然后确定电流表的接法，再选择控制电路并画出实验电路图。
充分参考教材原实验的原理、器材、步骤、数据分析、误差分析等处理方法，遵循正确、安全、准确的基本实验原则。
立足实验要求，选用相关电学规律分析实验原理，如欧姆定律、串并连规律等。
加强推究性思考，运用物理方法进行科学设计。
（2024·广东茂名·一模）国家出台政策严整酒驾醉驾的乱象，酒精浓度介于为酒驾，达到或以上为醉驾.某兴趣小组同学想组装一个酒精浓度测试仪，其中用到一种酒精传感器的电阻随酒精浓度的变化规律如图（a）所示。酒精浓度测试仪的调试电路如图（b）所示。提供的器材有：
A．酒精传感器
B．直流电源（电动势为，内阻不计）
C．电压表（量程为，内阻非常大）
D．电阻箱（最大阻值为）
E.定值电阻R（阻值为）
F.单刀双掷开关一个，导线若干
（1）按下列步骤进行调试：
①电路接通前，先将电阻箱调为，然后开关向 （选填“a”或“b”）端闭合，将电压表此时指针对应的刻度线标记为 （保留两位有效数字）；
②逐步减小电阻箱的阻值，电压表的示数不断 （选填“变大”或“变小”），按照图（a）数据将电压表上“电压”刻度线标为对应的“酒精浓度”；
③将开关向另一端闭合，测试仪即可正常使用.
（2）将调试好的酒精浓度测试仪进行酒精浓度测量，当电压表读数为，则测量的酒精浓度 （选填“有”或“没有”）达到醉驾标准.
（3）使用一段时间后，由于电源的电动势略微变小，内阻变大，导致酒精浓度的测量结果 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）.
（2024高三·全国·专题练习）现代社会，喝酒不开车已经成为基本行为准则。某款酒精检测仪如图甲所示，核心部件为酒精气体传感器，其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图乙所示。某同学想利用该酒精气体传感器设计一款酒精检测仪，除酒精气体传感器外，在实验室中找到了如下器材：
A．蓄电池（电动势E＝2 V，内阻r＝0.6 Ω）
B．表头G（满偏电流6.0 mA，内阻未知）
C．电流表A（满偏电流10 mA，内阻未知）
D．电阻箱R1（最大阻值999.9 Ω）
E．电阻箱R2（最大阻值999.9 Ω）
F．开关及导线若干
（1）该同学设计的测量电路如图丙所示，为将表头G的量程扩大为原来的10倍，他进行了如下操作：先断开开关S1、S2、S3，将R1、R2调到最大值。合上开关S1，将S3拨到2处，调节R2，使表头G满偏，电流表A示数为I。此时合上开关S2，调节R1和R2，当电流表A仍为I时，表头G示数如图丁所示，此时R1为108.0 Ω，则改装电表时应将R1调为 Ω，改装结束后断开所有开关。
（2）该同学若将图丙中开关S1、S2合上，而将S3拨到1处，电阻箱R2的阻值调为14.0 Ω，酒精气体浓度为零时，表头G的读数为 mA。
（3）完成步骤（2）后，某次在实验室中测试酒精浓度时，表头指针指向5.0 mA。已知酒精浓度在0.2～0.8 mg/mL之间属于“酒驾”；酒精含量达到或超过0.8 mg/mL属于“醉驾”，则该次测试的酒精浓度范围属于 （选填“酒驾”或“醉驾”）。
（4）使用较长时间后，蓄电池电动势降低，内阻增大，可调整 （“R1”或“R2”），使得所测的酒精气体浓度仍为准确值。
1．（2024·贵州·高考真题）某实验小组根据热敏电阻的阻值随温度变化的规律，探测温度控制室内的温度。选用的器材有：
热敏电阻；
电流表G（内阻为，满偏电流为）；
定值电阻R（阻值为）；
电阻箱（阻值）；
电源E（电动势恒定，内阻不计）；
单刀双掷开关、单刀单掷开关；导线若干。
请完成下列步骤：
(1)该小组设计了如图（a）所示的电路图。根据图（a），在答题卡上完成图（b）中的实物图连线。
(2)开关断开，将电阻箱的阻值调到 （填“最大”或“最小”）。开关接1，调节电阻箱，当电阻箱读数为时，电流表示数为。再将改接2，电流表示数为，断开。得到此时热敏电阻的阻值为 Ω。
(3)该热敏电阻阻值随温度t变化的曲线如图（c）所示，结合（2）中的结果得到温度控制室内此时的温度约为 ℃。（结果取整数）
(4)开关接1，闭合，调节电阻箱，使电流表示数为。再将改接2，如果电流表示数为，则此时热敏电阻 （用k表示），根据图（c）即可得到此时温度控制室内的温度。
2．（2024·广东·高考真题）某科技小组模仿太阳能发电中的太阳光自动跟踪系统，制作光源跟踪演示装置，实现太阳能电池板方向的调整，使电池板正对光源。图甲是光照方向检测电路。所用器材有：电源E（电动势3V）、电压表（V1）和（V2）（量程均有3V和15V，内阻均可视为无穷大）：滑动变阻器R：两个相同的光敏电阻和；开关S：手电筒：导线若干。图乙是实物图。图中电池板上垂直安装有半透明隔板，隔板两侧装有光敏电阻，电池板固定在电动机转轴上。控制单元与检测电路的连接未画出。控制单元对光照方向检测电路无影响。请完成下列实验操作和判断。
(1)电路连接。
图乙中已正确连接了部分电路，请完成虚线框中滑动变阻器R、电源E、开关S和电压表（V）间的实物图连线 。
(2)光敏电阻阻值与光照强度关系测试。
①将图甲中R的滑片置于 端。用手电筒的光斜照射到和，使表面的光照强度比表面的小。
②闭合S，将R的滑片缓慢滑到某一位置。（V）的示数如图丙所示，读数为 V，U2的示数为1.17V。由此可知，表面光照强度较小的光敏电阻的阻值 （填“较大”或“较小”）。
③断开S。
(3)光源跟踪测试。
①将手电筒的光从电池板上方斜照射到和。②闭合S。并启动控制单元。控制单元检测并比较两光敏电阻的电压，控制电动机转动。此时两电压表的示数，图乙中的电动机带动电池板 （填“逆时针”或“顺时针”）转动，直至 时停止转动，电池板正对手电筒发出的光
3．（2024·全国甲卷·高考真题）电阻型氧气传感器的阻值会随所处环境中的氧气含量发生变化。在保持流过传感器的电流（即工作电流）恒定的条件下，通过测量不同氧气含量下传感器两端的电压，建立电压与氧气含量之间的对应关系，这一过程称为定标。一同学用图（a）所示电路对他制作的一个氧气传感器定标。实验器材有：装在气室内的氧气传感器（工作电流）、毫安表（内阻可忽略）、电压表、电源、滑动变阻器、开关、导线若干、5个气瓶（氧气含量分别为、、、、）。
（1）将图（a）中的实验器材间的连线补充完整 ，使其能对传感器定标；
（2）连接好实验器材，把氧气含量为1%的气瓶接到气体入口；
（3）把滑动变阻器的滑片滑到 端（填“a”或“b”），闭合开关；
（4）缓慢调整滑动变阻器的滑片位置，使毫安表的示数为，记录电压表的示数U；
（5）断开开关，更换气瓶，重复步骤（3）和（4）；
（6）获得的氧气含量分别为、、和的数据已标在图（b）中；氧气含量为时电压表的示数如图（c），该示数为 V（结果保留2位小数）。
现测量一瓶待测氧气含量的气体，将气瓶接到气体入口，调整滑动变阻器滑片位置使毫安表的示数为，此时电压表的示数为1.50V，则此瓶气体的氧气含量为 （结果保留整数）。
4．（2024·广东韶关·模拟预测）某科技小组想通过实验探究热敏电阻的温度特性。如图甲所示，为滑动变阻器，为电阻箱，热敏电阻处在虚线所示的温控室中。
(1)实验前，开关、先断开，将滑动变阻器的滑片移到 （填“”或“”端；实验时，记录温控室的温度，将打到1，闭合，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为；然后保持滑动变阻器的滑片位置不变，再将打到2，调节电阻箱，使电流表的示数为 ，记录此时电阻箱的示数，即为热敏电阻的阻值；
(2)多次改变温控室的温度，重复上述实验过程，测得多组热敏电阻在不同温度下对应的电阻值，作出图像，如图乙所示，由图像可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高而 （填“增大”或“减小”）；
(3)上述实验过程中，若电流表内阻不可忽略，则热敏电阻的测量值 （填“大于”、“等于”或“小于”）真实值；
(4)现将此热敏电阻接在电流恒定的电路中，当它产生的热量与向周围环境散热达到平衡时，热敏电阻的温度稳定在某一值，且满足关系式，其中是散热系数，是电阻的温度，是周围环境温度，为电流。已知，，，结合乙图可知该热敏电阻的温度稳定在 ℃。（保留两位有效数字）
5．（2024高三·全国·专题练习）某研究性学习小组利用压敏电阻制作电子秤。已知压敏电阻在压力作用下发生微小形变，它的电阻也随之发生变化，其阻值R随压力F变化的图像如图甲所示，其中，图像斜率。小组同学按图乙所示电路制作了一个简易电子秤(秤盘质量不计)，电路中电源电动势，内阻未知，电流表量程为10mA，内阻，g取10m/s2。
(1)下列操作步骤的正确顺序是 。
①秤盘上放置已知重力的重物G，保持滑动变阻器接入电路的阻值不变；读出此时电流表示数I；
②换用不同已知质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值；
③秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏；
④将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。
(2)实验时发现电流表量程偏小，根据需要将其量程扩大为100mA，则应该给该电流表 (填“串联”或“并联”)阻值为 Ω的电阻。
(3)用改装后的电流表进行操作，若电流表示数为20mA，则待测重物质量 kg。
(4)改装后的刻度盘，其0刻度线在电流表 (选填“零刻度”或“满刻度”)处。
(5)若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤③的操作，则测量结果 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
6．（2024·河北衡水·模拟预测）某些固体材料受到压力作用后除了产生形变，其电阻率也要发生变化，这种由于受到压力作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”，采用这种材料制成的电阻被称为压敏电阻。某压敏电阻在不同压力作用下的阻值如图1所示。
(1)测量压力为0时压敏电阻的阻值。实验器材如下：
电池组E：电动势约为3V，内阻小于
电流表A：量程0~100mA，内阻
电压表V：量程0~3V，内阻未知
压敏电阻
滑动变阻器R：最大阻值为
开关、导线若干
①请用笔画线代替导线，把图2中的实物电路连接完整 。
②开关闭合前，滑动变阻器的滑片应调到 （选填“最左端”或“最右端”）。
③若调节合适时，电流表读数为I，电压表示数如图3所示，读数为U= V，则压力为0时压敏电阻的阻值 （用题中所给的字母表示）。
(2)若测得压力为0时压敏电阻的阻值为。把压敏电阻改造成一个载物平台，设计一个测量竖直升降台加速度的装置，实验电路图如图4所示。
①组装电路，平台上不放重物时，调节电阻箱R'的阻值为时，电流表满偏。
②平台上放置重物时，调节电阻箱阻值为时，电流表满偏。
③把装置放在升降台上，平台上放置的重物不变，升降台加速上升时，调节电阻箱阻值为时，电流表满偏。
已知重力加速度，则升降台的加速度 m/s2（结果保留2位有效数字）。
④电源的内阻对实验结果 （选填“有”或“无”）影响。
7．（2024·重庆·模拟预测）某实验小组通过实验探究一个热敏电阻的特性，图甲为探究电路，热敏电阻RT处在虚线所示的温控室中。
(1)实验前，将滑动变阻器R 的滑片移到 （填“a”或“b”）端；实验时，记录温控室的温度t，将S 打到1，闭合S ，调节滑动变阻器，使电流表的示数为I ；保持滑动变阻器的滑片位置不变，将S 打到2，调节电阻箱R ，使电流表的示数仍为I ，记录此时电阻箱的示数R，即为热敏电阻的阻值。
(2)上述测量过程中，由于电流表内阻不可忽略，会导致热敏电阻的测量值 （填“大于” “等于” 或“小于” ） 真实值。
(3)多次改变温控室的温度，重复上述实验过程，测得多组数据，作出R-t图像如图乙所示。当温度不同时，热敏电阻的灵敏度 （即电阻值随温度的变化率 存在着较大的差异，要使热敏电阻传感器比较灵敏，就应使之工作在灵敏度较大的区间。在下列温度区间中，灵敏度最大的是 （ ）
A．20°C~40℃ B．40℃~60°C
C．60°C~80°C D．80°C~100°C
(4)小巴同学发现可以利用该电路测量温度。将S 打到1，保持滑动变阻器的滑片位置不变，当温控室的温度为110°C时，电流表恰好满偏；当温控室的温度为60°C时，电流表恰好半偏；当电流表指在满偏的时，温控室的温度为 °C （结果保留2位有效数字）。
8．（2024·安徽·三模）为了测定一电压表的内阻，给定以下器材：
A．电压表，内阻约为几千欧
电流表
C．电流表
滑动变阻器欧
E.电源的干电池节
开关及导线若干
(1)为了获得多组测量数据，请设计电路图并画在虚线框内
(2)实验中电流表应选用B，不应该选用C，其理由是
(3)下表是此次实验中测得的组数据
试验次数
电压
电流
请在坐标纸上描点作出图线 。
(4)根据图线，计算得到电压表的内阻为
9．（2024·广东·三模）某兴趣小组利用磁敏电阻设计了一款测量磁感应强度大小的磁场测量仪，其中磁敏电阻的阻值RB随磁感应强度B的变化规律如图甲所示，磁场测量仪的工作原理电路图如图乙所示，提供的器材有：
A．磁敏电阻RB（工作范围为0~1.5T）
B．电源（电动势为3V，内阻很小）
C．电流表（量程为5.0mA，内阻不计）
D．电阻箱RC（最大阻值为9999.9Ω）
E．定值电阻R1（阻值为30Ω）
F．定值电阻R2（阻值为300Ω）
G．开关，导线若干
(1)电路连接：按照图乙所示连接实验电路，定值电阻R应选用 （填“R1”或“R2”）。
(2)按下列步骤进行调试：
①闭合开关S1，将电阻箱RC调为1300.0Ω，然后将开关S2向 （填“a”或“b”）端闭合，将电流表此时指针对应的刻度线标记为 T（结果保留两位有效数字）；
②逐步减小电阻箱RC的阻值，按照图甲将电流表的“电流”刻度线标记为对应的“磁感应强度”值；
③将开关S2向另一端闭合，测量仪即可正常使用。
(3)用调试好的磁场测量仪进行测量，当电流表的示数为2.5mA时，待测磁场的磁感应强度为 T（结果保留两位有效数字）。
(4)使用一段时间后，由于电源的电动势略微变小，内阻变大，这将导致磁感应强度的测量结果 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。
10．（2024·陕西·模拟预测）某物理实验小组利用如图所示的电路同时测量一只有30格刻度的毫安表的量程、内阻和光敏电阻的阻值与光照强度之间的关系。实验室能提供的实验器材有：学生电源（输出电压为U = 18.0V，内阻不计）、电阻箱（最大阻值9999.9Ω）、单刀双掷开关一个、导线若干。
(1)该小组实验时先将电阻箱的阻值调至最大，然后将单刀双掷开关接至a端，开始调节电阻箱，发现将电阻箱的阻值调为1100Ω时，毫安表刚好半偏；将电阻箱的阻值调为500Ω时，毫安表刚好能满偏。实验小组据此得到了该毫安表的量程为Ig = mA，内阻Rg = Ω。
(2)光敏电阻的阻值随光照强度的变化很大，为了安全，该小组需将毫安表改装成量程为3A的电流表，则需将毫安表 （选填“串联”或“并联”）一个阻值为R′ = Ω的电阻。（结果保留两位有效数字）
(3)改装完成后（表盘未改动），该小组将单刀双掷开关接至b端，通过实验发现，流过毫安表的电流I（单位：mA）与光照强度E（单位：cd）之间的数量关系满足。由此可得光敏电阻的阻值R（单位：Ω）与光照强度E（单位：cd）之间的关系为R = （Ω）（用含“E”的代数式表示）。
11．（2024·四川泸州·三模）某个同学设计了一个电路，既能测量电池组的内阻r，又能同时测量未知电阻的阻值。提供的器材如下：
A．电池组（电动势6V，内阻未知）
B．待测电阻（阻值约十欧）
C．电压表V（量程3V，内阻很大）
D．电流表（量程1mA，内阻约20Ω）
E．电流表（量程3mA，内阻）
F．电阻箱R（最大阻值999.9Ω）
G．定值电阻、、各一只
H．开关一只，导线若干
实验步骤如下：
（1）实验器材连接成如图甲所示的电路，在将电流表A改装成6V的电压表时，应选电流表 （选填“”或“”）与定值电阻 （选填“”“”或“”）串联。
（2）闭合开关，调节电阻箱的阻值，先让电压表V接近满偏，逐渐增加电阻箱的阻值，并分别读出电压表示数U、电流表示数I和对应的电阻箱读数R。
（3）根据记录的电压表V的示数U和电流表A的示数I，以为纵坐标，以对应的电阻箱的阻值R为横坐标，描点作图得到如图乙所示的图像，则图像与纵轴的交点数值为 ，待测电阻 Ω。
（4）若改变电阻箱的阻值R，测得R的最大功率是0.75W，不计电表内阻对电路的影响，则电池组的内阻 Ω。
12．（2024·江西·一模）某实验室现有的电学器材如下：
两节干电池E（电动势为3.0V，内阻未知）
电流表A（量程为10mA，内阻为90Ω）
定值电阻R0（阻值为400Ω）
滑动变阻器R（最大阻值为200Ω）
单刀双掷开关S
导线若干
某同学利用现有器材，设计了一个测量未知定值电阻的实验，测量电路图如图甲所示。
(1)用笔画线代替导线，请在答题卡上按照电路图甲，将实物图乙连接成完整电路
(2)实验时，先断开开关，连接好电路，将滑动变阻器R的滑片调到阻值最大一端；然后将单刀双掷开关S掷到2，调节滑片到某位置，此时电流表指针如图丙所示，读数为 mA再保持滑片的位置不变，将单刀双掷开关S掷到1，此时电流表指针指在满刻度处。若不考虑电池内阻，则的测量值为 Ω。
(3)本实验中若考虑电池内阻，的测量值与不考虑电池内阻时的测量值相比将__________.
A．变大 B．变小 C．不变 D．无法比较
13．（2024·安徽·三模）某小组同学设计了如图甲所示电路同时测量电压表内阻与定值电阻的阻值。现有的实验器材如下：
A．待测电压表（量程，未知）
B．待测电阻（约为1000Ω）
C．滑动变阻器（）
D．滑动变阻器（）
E.电阻箱（）
F.电阻箱（）
G.电源（电动势为3V，内阻不计）；
H.开关，导线若干。
(1)根据实验电路，为尽可能精确测量，滑动变阻器应该选用 ，电阻箱应该选用 。（填器材前字母序号）
(2)该小组选定实验器材后进行了如下操作：
①先将电阻箱R调至零，先后闭合开关S2，S1，调节至电压表读数恰好如图乙所示，此时电压表示数为 V；
②断开开关S2；
③调节电阻箱R，记录此时电压表示数U与电阻箱示数R；
④多次改变电阻箱R阻值，重复步骤③；
⑤根据图像法科学分析、计算结果。
(3)该小组同学根据所测数据作出图像如图丙所示，根据该图像可计算出电压表内阻 kΩ，待测电阻 kΩ。
14．（2024·四川泸州·三模）国锂电池产能占全世界60%以上，某同学对一块锂电池的电动势Ex和内阻rx非常感兴趣，设计了如图甲所示的电路图。图中R1和R2为电阻箱（0~999.9Ω），S1和S2为开关，E0为干电池（电动势为1.5V，内阻未知）；G是灵敏电流计。
（1）用笔画线代替导线，按照图甲将乙图中的实物连接成完整电路 ；
（2）闭合开关S1和S2，调节两电阻箱，当G表示数为零时，记录下电阻箱的阻值为R1和R2，则有 （用R1、R2和rx表示）
（3）闭合开关S1和S2，改变两电阻箱阻值，当G表示数重新为零时，记录下电阻箱的阻值为和；
（4）某次实验、、、，由此可测出Ex= ，rx= 。
15．（2024·天津·二模）某实验小组为了测量某种材料制成的电阻丝的电阻，实验室提供的器材有：
A．电流表（内阻，满偏电流）
B．电流表（内阻，满偏电流）
C．定值电阻（25Ω，1A）
D．电阻箱（，1A）
E.滑动变阻器（10Ω，1A）
F.电源E（9V，内阻不计）
G.多用电表
H.开关S和导线若干
该组同学进行了以下操作：
(1)先用多用电表粗测电阻丝的阻值，当用“×10”挡测量时，指针位置如图甲所示，则示数为 Ω。
(2)为更准确的测量电阻丝阻值，该组同学设计电路图如图乙所示。若用与电阻箱串联，改装成量程为9V的电压表，则电阻箱的阻值应为 Ω。然后调节滑动变阻器的滑片到合适位置，测得电流表的示数为，电流表的示数为，则该种材料的电阻 （用、、、或表示）
16．（2024·全国·一模）某同学设计了一个加速度计，将其固定在待测物体上，能通过电路中电压表的示数反映物体的加速度a，其原理图如图（a）所示。其中，质量的滑块2可以在光滑的框架1中左右平移，滑块两侧各连接一根劲度系数的弹簧3（弹簧始终处于弹性限度内）。4是固定在滑块2上的金属滑动片，与电压表的一端用导线相连，并与一阻值均匀的电阻AB相接触，滑动片4与电阻间的摩擦忽略不计。已知物体加速度为0时，两侧弹簧3均处于原长，滑动片4位于AB中点，AB全长；直流电源电动势（内阻忽略不计）。现有一量程0~3V、内阻的电压表，其表盘如图（b）所示；另有开关、导线若干。
(1)为使滑动片4位于B点时电压表满偏，需要将电压表量程改为0~15V，则电压表应 （选填“串联”或“并联”）一个阻值为 kΩ的电阻，并将电压表的刻度按新量程做好修改；
(2)将改装后的电压表接入图（a）的电路中，此装置可测量加速度的最大值为 ；
(3)请在图（c）中画出图像 （规定加速度向左为正方向，U为改装后电压表的示数）；
(4)若要增大加速度的测量范围，可采用的方法有： （答出一条合理措施即可）。
17．（2024·辽宁沈阳·一模）某同学设计了一个加速度计，将其固定在待测物体上，能通过电路中电压表的示数反映物体的加速度a，其原理图如图（a）所示。其中，质量的滑块2可以在光滑的框架1中左右平移，滑块两侧各连接一根劲度系数的弹簧3（弹簧始终处于弹性限度内）。4是固定在滑块2上的金属滑动片，与电压表的一端用导线相连，并与一阻值均匀的电阻AB相接触，滑动片4与电阻间的摩擦忽略不计。已知物体加速度为0时，两侧弹簧3均处于原长，滑动片4位于AB中点，AB全长；直流电源电动势（内阻忽略不计）。现有一量程0~3V、内阻的电压表，其表盘如图（b）所示；另有开关、导线若干。
(1)为使滑动片4位于B点时电压表满偏，需要将电压表量程改为0~15V，则电压表应 （选填“串联”或“并联”）一个阻值为 kΩ的电阻，并将电压表的刻度按新量程做好修改；
(2)将改装后的电压表接入图（a）的电路中，此装置可测量加速度的最大值为 ；
(3)请在图（c）中画出图像 （规定加速度向左为正方向，U为改装后电压表的示数）；
(4)若要增大加速度的测量范围，可采用的方法有： （答出一条合理措施即可）。
18．（2024·广东·一模）管道天然气走进千家万户，当空气中天然气浓度达到5%～15%，就会达到爆炸极限。某同学想自己组装一个天然气浓度测试仪，其中传感器的电阻R，随天然气浓度的变化规律如图甲所示，调试电路如图乙所示。实验室提供的器材有：
A．天然气浓度传感器；
B．直流电源（电动势为8V，内阻不计）；
C．电压表（量程为6V，内阻非常大）；
D．电阻箱（最大阻值为999.9Ω）；
E．定值电阻（阻值为10Ω）；
F．定值电阻（阻值为50Ω）；
G．单刀双掷开关一个，导线若干。
(1)欲通过电压表示数反映天然气浓度，以判断是否达到爆炸极限，图乙中R应选用定值电阻 （填“”或“”）。
(2)按照下列步骤调节此测试仪：
①电路接通前，先将电阻箱调为25.0Ω，然后开关拨至 （填“a”或“b”）端，将此时电压表指针对应的刻度线标记为天然气浓度 %；
②逐步减小电阻箱的阻值，电压表的示数不断 （填“变大”或“变小”），结合甲图数据将电压表上“电压”刻度线标为对应的天然气浓度；
③将开关向另一端闭合，测试仪即可正常使用。
(3)某同学将调适好的天然气浓度测试仪靠近气体打火机并释放一定的气体，发现电压表读数为2.0V，则测量的天然气浓度 （填“有”或“没有”）达到爆炸极限。
(4)使用一段时间后，由于电源的电动势略微变小，内阻变大，其天然气浓度的测量结果 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。
19．（2024·福建厦门·二模）某实验小组为测量一个热敏电阻的阻值（可变范围15～100Ω）随温度变化的关系，利用下列仪器设计了如图甲所示的电路图：
A．电源E（电动势12V，内阻约为1Ω）
B．电压表V1（量程为6V，内阻约为3kΩ）
C．电压表V2量程为15V，内阻约为5kΩ）
D．电流计G（量程为100mA，内阻为10Ω）
E.滑动变阻器R1（最大阻值为10Ω，额定电流为3A）
F.定值电阻R0＝10Ω
（1）断开开关S2，闭合开关S1，调节滑动变阻器测出较低温度时的热敏电阻阻值；
（2）随着热敏电阻温度升高，所测电流也逐渐增大，当通过热敏电阻电流即将超过100mA时，闭合开关S2，相当于将电流计改装为量程为 mA的电流表，并继续进行电阻的测量；
（3）为减小实验误差，应保证电表示数超过量程的三分之一，则电压表应选择 （选填“V1”或“V2”）；
（4）经过测量得出热敏电阻的阻值R与温度t的关系图像如图乙所示，该小组利用此热敏电阻R与继电器组成一个简单恒温箱温控电路如图丙所示，当线圈的电流达到一定值时，继电器的衔铁被吸合，图中“电源”是恒温箱加热器的电源。则恒温箱的加热器应接在 （选填“A、B”或“C、D”）端；若要提高恒温箱内的温度，应 （选填“调大”或“调小”）可变电阻器的阻值。
20．（2024·河南·模拟预测）某实验小组想了解一气压传感器的电阻随所处环境气压变化的规律，他们在室温下利用实验室提供的以下器材进行探究。
A．气压传感器（阻值变化范围从几十欧到几百欧）；
B．直流电源（电动势6V，内阻不计）；
C．电压表（量程0～3V，内阻为4kΩ）；
D．电压表（量程0～15V，内阻为20kΩ）；
E．电流表A（量程0～150mA，内阻不计）；
F．定值电阻（阻值为4kΩ）；
G．定值电阻（阻值为20kΩ）；
H．滑动变阻器R（最大阻值为50Ω）；
I．开关S、导线若干。
(1)该小组设计了如图甲所示的实验电路原理图，其中电压表应选择 ，定值电阻应选择 。（填器材前的字母代号）
(2)请按图甲所示的电路图，将图乙中的实物连线补充完整 。
(3)改变环境压强p，测得不同的值，绘出如图丙所示的图像，可得随压强p变化的关系式为= 。
(4)某次测量时，电压表、电流表的示数分别为和，则气压传感器的阻值= Ω，此时气压传感器所处环境的压强p= Pa。
21．（2024·山东淄博·一模）干电池用久后通常电动势会减小，内阻增大。某同学利用DIS系统、定值电阻、电阻箱R等实验器材分别研究新、旧两节干电池的电动势和内阻，实验装置如图甲所示。首先测量电池a的电动势和内阻，实验时多次改变R的阻值，用电流传感器测得对应的电流值I，在计算机上显示出如图乙所示的的关系图线a，重复上述实验方法测量电池b的电动势和内阻，得到图乙中的图线b。
(1)某次实验电阻箱调节后如图丙所示，则此时电阻箱的读数为 Ω。
(2)若定值电阻，令，，由图乙中实验图线a的拟合方程可得，电池a的电动势 V，内阻 Ω。
(3)根据图乙可以判断，图线 对应的是新电池（选填“a”或“b”）。
(4)根据实验测得的电池a的R、I数据，若令，，则由计算机拟合得出的图线如图丁所示，则图线最高点A的坐标值应为 Ω， W（结果均保留2位有效数字）。
22．（2024·四川成都·二模）灵敏电流计在电学实验中有非常重要的作用，除了用于改装电表外，我们常常运用它“灵敏”的特性来设计电路。在含灵敏电流计的电路中，当通过其电流为零时，其所在处可理解为断路，也可理解为两端等势，等同于同一结点。某同学利用灵敏电流计的“灵敏”特性设计了一个电路来测量某定值电阻的阻值（约为）。所用实验器材如下：
A．电压表（，内阻约为）；
B．电压表（，内阻约为）；
C．电流表（，内阻约为）；
D．电流表（，内阻约为）；
E.电流计（，内阻约为）；
F.电阻箱（）；
G.电源E（，内阻很小）
(1)为了较准确地测量电阻，电压表应选 （选填“A”或“B”），电流表应选 （选填“C”或“D”）；
(2)为方便实验调节，闭合开关前电阻箱应调整至 ；
(3)闭合开关后，调节电阻箱的阻值，当电流计读数为零时，分别读取并记录电阻箱阻值、电压表读数和电流表读数，则待测电阻的测量值为 ；（用题目给出的物理量表示）
(4)考虑电表内阻影响，待测电阻的测量值 真实值（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
23．（2024·江苏南通·一模）工业上经常用“电导仪”来测定液体的电阻率，其中一个关键部件如图甲所示，两片金属放到液体中形成一个电容器形状的液体电阻，而中间的液体即电阻的有效部分。小明想测量某导电溶液的电阻率，在一透明塑料长方体容器内部左右两侧正对插入与容器等宽、与导电溶液等高的电极，两电极的正对面积为S＝10cm2，电极电阻不计。实验提供的器材如下：
电压表（量程15V，内阻约为）；
电流表（量程300μA，内阻约为50Ω）；
滑动变阻器（10Ω，0.1A）；
滑动变阻器（20Ω，1A）；
电池组（电动势E＝12V，内阻r＝6Ω）；
单刀单掷开关一个；导线若干。
(1)小明先用欧姆表粗测溶液电阻，选择欧姆挡后测量结果如图乙所示，为了使读数更精确些，接下来要进行的步骤是______。
A．换为挡，先机械调零再测量
B．换为挡，先机械调零再测量
C．换为挡，先欧姆调零再测量
D．换为挡，先欧姆调零再测量
(2)实验中，滑动变阻器应选择 （选填“”或“”）。
(3)为了准确测量溶液电阻阻值，需测量多组电压表、电流表数据，请用笔画线代替导线，将图丙的实物电路补充完整 。
(4)实验时，仅改变两电极间距d，测得多组U、数据，计算出对应的电阻R，描绘出如图丁所示的图线，根据图像可得该导电溶液的电阻率 Ω·m。（计算结果保留整数）
(5)有同学认为，小明在实验中未考虑电表内阻的影响，用图像法计算的电阻率必然有偏差。请判断该观点是否正确，简要说明理由 。
24．（2024·江西上饶·一模）为了描绘一个标有“5V 3W”手持小电风扇的伏安特性曲线，实验小组需选用实验器材组成电路。让小电风扇两端的电压从0逐渐增加到5V。实验室中有如下器材可选用：
A．电池组（电动势为5V，内阻约为）
B．被测小电风扇
C．电压表（量程为，内阻约为）
D．电压表（量程为，内阻约为）
E.毫安表（量程为，内阻）
F.滑动变阻器（最大阻值为，额定电流为）
G.滑动变阻器（最大阻值为，额定电流为）
H.定值电阻，
I.开关和导线若干
（1）实验中电压表应选 （填“C”或“D”），滑动变阻器应选 （填“F”或“G”）。
（2）本实验需将毫安表改为量程为的电流表，则应将定值电阻 （填“”或“”）与毫安表 （填“串联”或“并联”）。
（3）若描绘出小电风扇两端电压和流过毫安表电流的图像如图所示，发现从0开始增加电压，直到点图线是直线，其余为曲线，则小电风扇电机线圈的电阻是 （保留两位有效数字）。
25．（2023·广东肇庆·模拟预测）某学习小组根据所学的电学原理，利用相同的器材，自制了以下不同的电子秤。实验器材有：
直流电源（电动势为，内阻为）；
理想电压表V（量程为3.0V）；限流电阻；
竖直固定的滑动变阻器R（总长，总阻值）；
电阻可忽略不计的弹簧，下端固定于水平地面，上端固定秤盘且与滑动变阻器R的滑动端连接，滑片接触良好且无摩擦（弹簧劲度系数）；
开关S以及导线若干。
重力加速度取，不计摩擦和其他阻力。
实验步骤如下：
①两种电子秤，托盘中未放被测物前，滑片恰好置于变阻器的最上端，电压表的示数均为零。
②两种电子秤，在弹簧的弹性限度内，在托盘中轻轻放入被测物，待托盘静止平衡后，当滑动变阻器的滑片恰好处于下端b处，此时均为电子秤的最大称重。
请回答下列问题：
（1）两种电子秤，当滑动变阻器的滑片恰好置于最下端时，电压表的示数均为 V；该电子称的最大可测质量均为 kg（结果保留一位小数）。
（2）当电压表的指针刚好指在表盘刻度的正中间时，如图所示的甲方案电子称测得质量为 kg。乙方案电子称测得质量为 kg（结果保留一位小数）。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)模板18-2 电学创新实验（一大题型）
题型01电学创新实验
电学创新型实验多是对教材实验或常见的练习题进行器材和装置的改换而成，按照实验题目的要求，进行实验的设计或有关物理量的测量。该类题目也可能是对实验方法加以改进或重组进行新实验的设计。要注意数据处理、误差的来源等。
一、必备基础知识
1、创新的方法
①转换法：将不易测量的物理量转换成易于测量的物理量进行测量，然后再反过来求解待测物理量，这种方法叫做转换法。例如在测量金属丝电阻率的实验中，虽然无法直接测量电阻率，但可通过测量金属丝的长度、直径和电阻阻值，然后再计算出电阻率。
②替代法：用一个标准的已知量替代被测量，通过调整标准量，使整个测量系统恢复到替代前的状态，则被测量等于标准量。
③控制变量法：研究一个物理量与其它几个物理量的关系时，要使其中的一个或几个物理量不变，分别研究这歌物理量与其他各物理量的关系，然后再归纳总结。
2、解题思路
①找原型：根据题意找出题中实验再教材中的实验原型，并能准确、完整地重现出来。
②找差别：根据题中所提供的实验器材与原型中的器材进行对比，找出不同点，这往往是解题的关键。
③定方案：通过与原实验对比的结果和需要测量的物理量，来确定实验设计与实验步骤。
3、五个要点
选择好合适的实验原理：求解电学设计型题的关键在于理解清楚原理，并在此基础上将基本方法灵活迁移，在方法迁移的过程中寻找解题的突破口。
设计合理的电路：根据题意确定电流表、电压表和滑动变阻器等仪器，然后确定电流表的接法，再选择控制电路并画出实验电路图。
充分参考教材原实验的原理、器材、步骤、数据分析、误差分析等处理方法，遵循正确、安全、准确的基本实验原则。
立足实验要求，选用相关电学规律分析实验原理，如欧姆定律、串并连规律等。
加强推究性思考，运用物理方法进行科学设计。
（2024·广东茂名·一模）国家出台政策严整酒驾醉驾的乱象，酒精浓度介于为酒驾，达到或以上为醉驾.某兴趣小组同学想组装一个酒精浓度测试仪，其中用到一种酒精传感器的电阻随酒精浓度的变化规律如图（a）所示。酒精浓度测试仪的调试电路如图（b）所示。提供的器材有：
A．酒精传感器
B．直流电源（电动势为，内阻不计）
C．电压表（量程为，内阻非常大）
D．电阻箱（最大阻值为）
E.定值电阻R（阻值为）
F.单刀双掷开关一个，导线若干
（1）按下列步骤进行调试：
①电路接通前，先将电阻箱调为，然后开关向 （选填“a”或“b”）端闭合，将电压表此时指针对应的刻度线标记为 （保留两位有效数字）；
②逐步减小电阻箱的阻值，电压表的示数不断 （选填“变大”或“变小”），按照图（a）数据将电压表上“电压”刻度线标为对应的“酒精浓度”；
③将开关向另一端闭合，测试仪即可正常使用.
（2）将调试好的酒精浓度测试仪进行酒精浓度测量，当电压表读数为，则测量的酒精浓度 （选填“有”或“没有”）达到醉驾标准.
（3）使用一段时间后，由于电源的电动势略微变小，内阻变大，导致酒精浓度的测量结果 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）.
详细解析 【答案】 b 0.10 变大 没有 偏小 【详解】（1）①[1][2]本实验采用替代法，用电阻箱的阻值替代传感器的电阻，故应先将电阻箱调到，结合电路，开关应向b端闭合；由图甲可知时，酒精浓度为。 ②[3]逐步减小电阻箱的阻值，定值电阻上的分压变大，电压表的示数不断变大。 （2）[4]电压表读数为，所以 解得 通过图甲可知，此的酒精浓度为，设有达到醉驾标准。 （3）[5]使用一段时间后，由于电源的电动势略微变小，内阻变大，电路中电流将减小，电压表示数将偏小，故酒精浓度的测量结果将偏小。
（2024高三·全国·专题练习）现代社会，喝酒不开车已经成为基本行为准则。某款酒精检测仪如图甲所示，核心部件为酒精气体传感器，其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图乙所示。某同学想利用该酒精气体传感器设计一款酒精检测仪，除酒精气体传感器外，在实验室中找到了如下器材：
A．蓄电池（电动势E＝2 V，内阻r＝0.6 Ω）
B．表头G（满偏电流6.0 mA，内阻未知）
C．电流表A（满偏电流10 mA，内阻未知）
D．电阻箱R1（最大阻值999.9 Ω）
E．电阻箱R2（最大阻值999.9 Ω）
F．开关及导线若干
（1）该同学设计的测量电路如图丙所示，为将表头G的量程扩大为原来的10倍，他进行了如下操作：先断开开关S1、S2、S3，将R1、R2调到最大值。合上开关S1，将S3拨到2处，调节R2，使表头G满偏，电流表A示数为I。此时合上开关S2，调节R1和R2，当电流表A仍为I时，表头G示数如图丁所示，此时R1为108.0 Ω，则改装电表时应将R1调为 Ω，改装结束后断开所有开关。
（2）该同学若将图丙中开关S1、S2合上，而将S3拨到1处，电阻箱R2的阻值调为14.0 Ω，酒精气体浓度为零时，表头G的读数为 mA。
（3）完成步骤（2）后，某次在实验室中测试酒精浓度时，表头指针指向5.0 mA。已知酒精浓度在0.2～0.8 mg/mL之间属于“酒驾”；酒精含量达到或超过0.8 mg/mL属于“醉驾”，则该次测试的酒精浓度范围属于 （选填“酒驾”或“醉驾”）。
（4）使用较长时间后，蓄电池电动势降低，内阻增大，可调整 （“R1”或“R2”），使得所测的酒精气体浓度仍为准确值。
【答案】 6.0 2.0 醉驾 R2
【详解】（1）[1]合上开关S1，将S3拨到2处，调节R2，使表头G满偏，电流表A示数为I。则表头G与电流表A串联，可知
I＝Ig＝6.0 mA合上开关S2，调节R1和R2，当电流表A仍为I时，表头G与R1并联，由图丁可知表头G的示数
I′＝4 mA则R1中的电流
由，解得表头的内阻
将表头G的量程扩大为原来的10倍，则与表头并联的电阻R1中的电流为
IR1＝(10－1)Ig＝9Ig则由，解得改装电表时应将R1调为
（2）[2]改装后电流表的内阻为
由图乙可知酒精气体浓度为零时，传感器的电阻为
R＝80 Ω由闭合电路欧姆定律可得电路中总电流
则表头G的读数为
（3）[3]某次在实验室中测试酒精浓度时，表头指针指向5.0 mA，电路中总电流
I3＝10×5.0 mA＝50.0 mA＝0.05 A由闭合电路欧姆定律可得
解得传感器的电阻
由图乙可知酒精浓度为0.8 mg/mL，所以该次测试的酒精浓度范围属于醉驾。
（4）[4]由闭合电路欧姆定律可知
使用较长时间后，蓄电池电动势降低，内阻增大，要想所测的酒精气体浓度仍为准确值，则电路中电流不变，则需要把R2调小，使电路中总电阻减小。
1．（2024·贵州·高考真题）某实验小组根据热敏电阻的阻值随温度变化的规律，探测温度控制室内的温度。选用的器材有：
热敏电阻；
电流表G（内阻为，满偏电流为）；
定值电阻R（阻值为）；
电阻箱（阻值）；
电源E（电动势恒定，内阻不计）；
单刀双掷开关、单刀单掷开关；导线若干。
请完成下列步骤：
(1)该小组设计了如图（a）所示的电路图。根据图（a），在答题卡上完成图（b）中的实物图连线。
(2)开关断开，将电阻箱的阻值调到 （填“最大”或“最小”）。开关接1，调节电阻箱，当电阻箱读数为时，电流表示数为。再将改接2，电流表示数为，断开。得到此时热敏电阻的阻值为 Ω。
(3)该热敏电阻阻值随温度t变化的曲线如图（c）所示，结合（2）中的结果得到温度控制室内此时的温度约为 ℃。（结果取整数）
(4)开关接1，闭合，调节电阻箱，使电流表示数为。再将改接2，如果电流表示数为，则此时热敏电阻 （用k表示），根据图（c）即可得到此时温度控制室内的温度。
【答案】(1)
(2) 最大
(3)8
(4)
【详解】（1）由图（a）所示的电路图，图（b）中的实物图连线如图所示。
（2）[1]由图（a）可知，电阻箱起到保护电路的作用，因此开关闭合前，将电阻箱的阻值调到最大。
[2]开关接1时，由欧姆定律可得
接2时，则有
联立解得
（3）由图（c）可知，时，对应的温度约为8℃。
（4）开关接1，闭合，调节电阻箱，使电流表示数为。由并联电路的分流作用，结合
，可得干路电流为，则有并联部分的电阻
由欧姆定律可得
结合
解得
接2时，电流表示数为，同理可得干路电流可为，由欧姆定律可得
结合
其中
解得
2．（2024·广东·高考真题）某科技小组模仿太阳能发电中的太阳光自动跟踪系统，制作光源跟踪演示装置，实现太阳能电池板方向的调整，使电池板正对光源。图甲是光照方向检测电路。所用器材有：电源E（电动势3V）、电压表（V1）和（V2）（量程均有3V和15V，内阻均可视为无穷大）：滑动变阻器R：两个相同的光敏电阻和；开关S：手电筒：导线若干。图乙是实物图。图中电池板上垂直安装有半透明隔板，隔板两侧装有光敏电阻，电池板固定在电动机转轴上。控制单元与检测电路的连接未画出。控制单元对光照方向检测电路无影响。请完成下列实验操作和判断。
(1)电路连接。
图乙中已正确连接了部分电路，请完成虚线框中滑动变阻器R、电源E、开关S和电压表（V）间的实物图连线 。
(2)光敏电阻阻值与光照强度关系测试。
①将图甲中R的滑片置于 端。用手电筒的光斜照射到和，使表面的光照强度比表面的小。
②闭合S，将R的滑片缓慢滑到某一位置。（V）的示数如图丙所示，读数为 V，U2的示数为1.17V。由此可知，表面光照强度较小的光敏电阻的阻值 （填“较大”或“较小”）。
③断开S。
(3)光源跟踪测试。
①将手电筒的光从电池板上方斜照射到和。②闭合S。并启动控制单元。控制单元检测并比较两光敏电阻的电压，控制电动机转动。此时两电压表的示数，图乙中的电动机带动电池板 （填“逆时针”或“顺时针”）转动，直至 时停止转动，电池板正对手电筒发出的光
【答案】(1)
(2) b 1.60 较大
(3) 逆时针 U1=U2
【详解】（1）电路连线如图
（2）①[1]为了保证电路的安全，实验开始前要使光敏电阻两端电压尽可能小，则R的滑片需置于b端。
②[2][3]电压表量程为3V，最小刻度为0.1V，则读数为1.60V；电压表U1比电压表U2的示数大，说明RG1＞RG2，由此可知表面光照强度较小的光敏电阻的阻值较大。
（3）[1][2]电压表的示数U1＜U2，说明RG1表面的光照强度比RG2表面的大，因此电动机带动电池板逆时针转动，直至U1=U2，时停止转动，电池板正对手电筒发出的光。
3．（2024·全国甲卷·高考真题）电阻型氧气传感器的阻值会随所处环境中的氧气含量发生变化。在保持流过传感器的电流（即工作电流）恒定的条件下，通过测量不同氧气含量下传感器两端的电压，建立电压与氧气含量之间的对应关系，这一过程称为定标。一同学用图（a）所示电路对他制作的一个氧气传感器定标。实验器材有：装在气室内的氧气传感器（工作电流）、毫安表（内阻可忽略）、电压表、电源、滑动变阻器、开关、导线若干、5个气瓶（氧气含量分别为、、、、）。
（1）将图（a）中的实验器材间的连线补充完整 ，使其能对传感器定标；
（2）连接好实验器材，把氧气含量为1%的气瓶接到气体入口；
（3）把滑动变阻器的滑片滑到 端（填“a”或“b”），闭合开关；
（4）缓慢调整滑动变阻器的滑片位置，使毫安表的示数为，记录电压表的示数U；
（5）断开开关，更换气瓶，重复步骤（3）和（4）；
（6）获得的氧气含量分别为、、和的数据已标在图（b）中；氧气含量为时电压表的示数如图（c），该示数为 V（结果保留2位小数）。
现测量一瓶待测氧气含量的气体，将气瓶接到气体入口，调整滑动变阻器滑片位置使毫安表的示数为，此时电压表的示数为1.50V，则此瓶气体的氧气含量为 （结果保留整数）。
【答案】 1.40 17
【详解】（1）[1]为了保持流过传感器的电流恒定，电阻型氧气传感器两端的电压调节范围较大，所以滑动变阻器采用分压式接法，由于毫安表内阻可忽略，所以电流表采用内接法，实物连接图如图所示
（3）[2]为了保护电路，闭合开关前，需要电阻型氧气传感器两端的电压为零，故滑动变阻器的滑片滑到端口；
（6）[3]由图可知，电压表的分度值为0.1V，需要估读到分度值下一位，其读数为1.40V；
[4]当瓶气体的氧气含量为时，电压为1.40V，在图（b）中描出该点，用平滑的曲线将各点连接起来，如图所示
可知电压表的示数为1.50V时，此瓶气体的氧气含量为。
4．（2024·广东韶关·模拟预测）某科技小组想通过实验探究热敏电阻的温度特性。如图甲所示，为滑动变阻器，为电阻箱，热敏电阻处在虚线所示的温控室中。
(1)实验前，开关、先断开，将滑动变阻器的滑片移到 （填“”或“”端；实验时，记录温控室的温度，将打到1，闭合，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为；然后保持滑动变阻器的滑片位置不变，再将打到2，调节电阻箱，使电流表的示数为 ，记录此时电阻箱的示数，即为热敏电阻的阻值；
(2)多次改变温控室的温度，重复上述实验过程，测得多组热敏电阻在不同温度下对应的电阻值，作出图像，如图乙所示，由图像可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高而 （填“增大”或“减小”）；
(3)上述实验过程中，若电流表内阻不可忽略，则热敏电阻的测量值 （填“大于”、“等于”或“小于”）真实值；
(4)现将此热敏电阻接在电流恒定的电路中，当它产生的热量与向周围环境散热达到平衡时，热敏电阻的温度稳定在某一值，且满足关系式，其中是散热系数，是电阻的温度，是周围环境温度，为电流。已知，，，结合乙图可知该热敏电阻的温度稳定在 ℃。（保留两位有效数字）
【答案】(1) b
(2)减小
(3)等于
(4)50
【详解】（1）[1]闭合电键前，应将滑动变阻器的滑片移动b端，使滑动变阻器接入电路的电阻最大。
[2]电流表前后两次一致，保证电路前后两次等效，所以调整电阻箱，使电流表的示数也为。
（2）从图像可以看出，该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
（3）电流表内阻即使不可忽略，只要保证开关打到1或2时电流表的读数一致，则热敏电阻的测量值等于真实值。
（4）由题意可知，电阻的散热功率表示为
其中
则可解得
在图像中做出如图所示的图线。
据其与理论图线的交点即可求得：该电阻的温度大约稳定在。
5．（2024高三·全国·专题练习）某研究性学习小组利用压敏电阻制作电子秤。已知压敏电阻在压力作用下发生微小形变，它的电阻也随之发生变化，其阻值R随压力F变化的图像如图甲所示，其中，图像斜率。小组同学按图乙所示电路制作了一个简易电子秤(秤盘质量不计)，电路中电源电动势，内阻未知，电流表量程为10mA，内阻，g取10m/s2。
(1)下列操作步骤的正确顺序是 。
①秤盘上放置已知重力的重物G，保持滑动变阻器接入电路的阻值不变；读出此时电流表示数I；
②换用不同已知质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值；
③秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏；
④将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。
(2)实验时发现电流表量程偏小，根据需要将其量程扩大为100mA，则应该给该电流表 (填“串联”或“并联”)阻值为 Ω的电阻。
(3)用改装后的电流表进行操作，若电流表示数为20mA，则待测重物质量 kg。
(4)改装后的刻度盘，其0刻度线在电流表 (选填“零刻度”或“满刻度”)处。
(5)若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤③的操作，则测量结果 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)③①②④
(2) 并联 2
(3)10
(4)满刻度
(5)不变
【详解】（1）在本实验中应先让秤盘上不放重物，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏，然后在秤盘上放置已知重力的重物G，保持滑动变阻器接入电路的阻值不变，读出此时电流表示数I，再换用不同已知质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值，最后将电流表刻度盘改装为质量刻度盘，故合理的实验操作顺序为③①②④。
（2）当小量程的电流表改装成量程较大的电流表时，需要并联一个小电阻，有
解得
（3）根据闭合电路欧姆定律可得，当秤盘上不放重物时，调节滑动变阻器使得电流表满偏，有
当秤盘上放上重物，且电流表示数为20mA时，有
又因为
联立解得
（4）由于压敏电阻阻值R随压力增大而增大，则电流表示数随压力增大而减小，所以改装后的刻度盘，其零刻度线在电流表的满刻度处。
（5）根据操作过程③可知，当电源电动势不变，而内阻增大时，仍可以通过减小滑动变阻器接入电路的阻值使得电流表达到满偏，回路中电源内阻和滑动变阻器接入电路的总电阻不变，所以测量结果不变。
6．（2024·河北衡水·模拟预测）某些固体材料受到压力作用后除了产生形变，其电阻率也要发生变化，这种由于受到压力作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”，采用这种材料制成的电阻被称为压敏电阻。某压敏电阻在不同压力作用下的阻值如图1所示。
(1)测量压力为0时压敏电阻的阻值。实验器材如下：
电池组E：电动势约为3V，内阻小于
电流表A：量程0~100mA，内阻
电压表V：量程0~3V，内阻未知
压敏电阻
滑动变阻器R：最大阻值为
开关、导线若干
①请用笔画线代替导线，把图2中的实物电路连接完整 。
②开关闭合前，滑动变阻器的滑片应调到 （选填“最左端”或“最右端”）。
③若调节合适时，电流表读数为I，电压表示数如图3所示，读数为U= V，则压力为0时压敏电阻的阻值 （用题中所给的字母表示）。
(2)若测得压力为0时压敏电阻的阻值为。把压敏电阻改造成一个载物平台，设计一个测量竖直升降台加速度的装置，实验电路图如图4所示。
①组装电路，平台上不放重物时，调节电阻箱R'的阻值为时，电流表满偏。
②平台上放置重物时，调节电阻箱阻值为时，电流表满偏。
③把装置放在升降台上，平台上放置的重物不变，升降台加速上升时，调节电阻箱阻值为时，电流表满偏。
已知重力加速度，则升降台的加速度 m/s2（结果保留2位有效数字）。
④电源的内阻对实验结果 （选填“有”或“无”）影响。
【答案】(1) 最左端 2.20
(2) 9.8 无
【详解】（1）①[1]由于电流表内阻已知，而电压表内阻未知，在用伏安法测电阻时，采用电流表内接法，这样不产生系统误差。实物连线如图所示。
②[2]开关闭合前，滑动变阻器的滑片应调到最左端，使回路中的电流从最小值开始调节，以免开关闭合时回路电流过大而损坏仪表。
③[3]电压表的最小刻度为0.1V，读数时要估读到0.01V，电压表的读数为
U=2．20V
[4]由欧姆定律有
可得
（2）③[1]设电流表的内阻为，满偏电流为。平台上不放重物时
平台上放置重物时
可知
又，则
由图像可知对应的压力
设重物质量为m，由二力平衡，有
升降台加速上升时
可知
有
由图像可知对应的压力
由牛顿第二定律，有
由牛顿第三定律得
解得
④[2]由实验原理可知，电源的内阻对实验结果无影响。
7．（2024·重庆·模拟预测）某实验小组通过实验探究一个热敏电阻的特性，图甲为探究电路，热敏电阻RT处在虚线所示的温控室中。
(1)实验前，将滑动变阻器R 的滑片移到 （填“a”或“b”）端；实验时，记录温控室的温度t，将S 打到1，闭合S ，调节滑动变阻器，使电流表的示数为I ；保持滑动变阻器的滑片位置不变，将S 打到2，调节电阻箱R ，使电流表的示数仍为I ，记录此时电阻箱的示数R，即为热敏电阻的阻值。
(2)上述测量过程中，由于电流表内阻不可忽略，会导致热敏电阻的测量值 （填“大于” “等于” 或“小于” ） 真实值。
(3)多次改变温控室的温度，重复上述实验过程，测得多组数据，作出R-t图像如图乙所示。当温度不同时，热敏电阻的灵敏度 （即电阻值随温度的变化率 存在着较大的差异，要使热敏电阻传感器比较灵敏，就应使之工作在灵敏度较大的区间。在下列温度区间中，灵敏度最大的是 （ ）
A．20°C~40℃ B．40℃~60°C
C．60°C~80°C D．80°C~100°C
(4)小巴同学发现可以利用该电路测量温度。将S 打到1，保持滑动变阻器的滑片位置不变，当温控室的温度为110°C时，电流表恰好满偏；当温控室的温度为60°C时，电流表恰好半偏；当电流表指在满偏的时，温控室的温度为 °C （结果保留2位有效数字）。
【答案】(1)b
(2)等于
(3)A
(4)29
【详解】（1）实验前，应将滑动变阻器的滑片移动b端，使滑动变阻器接入电路的电阻最大。
（2）上述测量过程中，由于电流表内阻不可忽略，会导致热敏电阻的测量值等于真实值。
（3）要使热敏电阻传感器比较灵敏，就应使之工作在灵敏度较大的区间，即应选取R-t图像斜率绝对值较大的区间。
故选A。
（4）当 温 控 室 的 温 度 为110°C 时 ， 电 阻 为20， 电 流 表 恰 好 满 偏
当温控室的温度为60°C 时，电阻为45 ，电流表恰好半偏
联 立 解 得
=5
当 电 流 表 指 在 满 偏 的时
则
=95
通过图像可得，此时温度为 29°C。
8．（2024·安徽·三模）为了测定一电压表的内阻，给定以下器材：
A．电压表，内阻约为几千欧
电流表
C．电流表
滑动变阻器欧
E.电源的干电池节
开关及导线若干
(1)为了获得多组测量数据，请设计电路图并画在虚线框内
(2)实验中电流表应选用B，不应该选用C，其理由是
(3)下表是此次实验中测得的组数据
试验次数
电压
电流
请在坐标纸上描点作出图线 。
(4)根据图线，计算得到电压表的内阻为
【答案】(1)见解析
(2)由于待测电压表的满偏电流在1mA左右，远小于电流表C的额定电流，故不能选电流表C
(3)见解析
(4)4
【详解】（1）根据欧姆定律可求出电压表的额定电流在1mA左右，与电流表B量程接近，故可将待测电压表与电流表B串联，又因为滑动变阻器最大阻值远小于待测电压表内阻，故变阻器应用分压式接法，电路图如图所示
（2）由于待测电压表的满偏电流在1mA左右，远小于电流表C的额定电流，故不能选电流表C。
（3）根据表中数据取标度、描点、连线如图所示
（4）U-I图像斜率代表电阻，根据U-I图像可求出电压表内阻
RV=k=4
9．（2024·广东·三模）某兴趣小组利用磁敏电阻设计了一款测量磁感应强度大小的磁场测量仪，其中磁敏电阻的阻值RB随磁感应强度B的变化规律如图甲所示，磁场测量仪的工作原理电路图如图乙所示，提供的器材有：
A．磁敏电阻RB（工作范围为0~1.5T）
B．电源（电动势为3V，内阻很小）
C．电流表（量程为5.0mA，内阻不计）
D．电阻箱RC（最大阻值为9999.9Ω）
E．定值电阻R1（阻值为30Ω）
F．定值电阻R2（阻值为300Ω）
G．开关，导线若干
(1)电路连接：按照图乙所示连接实验电路，定值电阻R应选用 （填“R1”或“R2”）。
(2)按下列步骤进行调试：
①闭合开关S1，将电阻箱RC调为1300.0Ω，然后将开关S2向 （填“a”或“b”）端闭合，将电流表此时指针对应的刻度线标记为 T（结果保留两位有效数字）；
②逐步减小电阻箱RC的阻值，按照图甲将电流表的“电流”刻度线标记为对应的“磁感应强度”值；
③将开关S2向另一端闭合，测量仪即可正常使用。
(3)用调试好的磁场测量仪进行测量，当电流表的示数为2.5mA时，待测磁场的磁感应强度为 T（结果保留两位有效数字）。
(4)使用一段时间后，由于电源的电动势略微变小，内阻变大，这将导致磁感应强度的测量结果 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】(1)R2
(2) a 1.5
(3)1.2
(4)偏大
【详解】（1）当磁感应强度为零时，磁敏电阻的阻值为
为了保护电流表，定值电阻R的最小阻值为
故定值电阻R应选用R2。
（2）[1]闭合开关S1，将电阻箱RC调为1300.0Ω，开关S2应向a端闭合；
[2]由图甲可知，当磁敏电阻的阻值为1300Ω时，磁感应强度为
故将电流表此时指针对应的刻度线标记为1.5T。
（3）当电流表的示数为2.5mA时，磁敏电阻的阻值为
由图甲可知待测磁场的磁感应强度为1.2T。
（4）由于电源的电动势略微变小，内阻变大，导致测得的电流值偏小，磁敏电阻的阻值偏大，由图像知这将导致磁感应强度的测量结果偏大。
10．（2024·陕西·模拟预测）某物理实验小组利用如图所示的电路同时测量一只有30格刻度的毫安表的量程、内阻和光敏电阻的阻值与光照强度之间的关系。实验室能提供的实验器材有：学生电源（输出电压为U = 18.0V，内阻不计）、电阻箱（最大阻值9999.9Ω）、单刀双掷开关一个、导线若干。
(1)该小组实验时先将电阻箱的阻值调至最大，然后将单刀双掷开关接至a端，开始调节电阻箱，发现将电阻箱的阻值调为1100Ω时，毫安表刚好半偏；将电阻箱的阻值调为500Ω时，毫安表刚好能满偏。实验小组据此得到了该毫安表的量程为Ig = mA，内阻Rg = Ω。
(2)光敏电阻的阻值随光照强度的变化很大，为了安全，该小组需将毫安表改装成量程为3A的电流表，则需将毫安表 （选填“串联”或“并联”）一个阻值为R′ = Ω的电阻。（结果保留两位有效数字）
(3)改装完成后（表盘未改动），该小组将单刀双掷开关接至b端，通过实验发现，流过毫安表的电流I（单位：mA）与光照强度E（单位：cd）之间的数量关系满足。由此可得光敏电阻的阻值R（单位：Ω）与光照强度E（单位：cd）之间的关系为R = （Ω）（用含“E”的代数式表示）。
【答案】(1) 30 100
(2) 并联 1.0
(3)
【详解】（1）（1）[1][2]设毫安表每格表示电流大小为I0，则当电阻箱的阻值为R1 = 1100Ω时，由欧姆定律可得
15I0(R1＋Rg) = U
当电阻箱的阻值为R2 = 500Ω时，则有
30I0(R1＋Rg) = U
两式联立并代入数据可解得
Rg = 100Ω，I0 = 1mA
故该毫安表的量程
Ig = 30I0 = 30mA
（2）[1][2]要将量程为300mA的毫安表改成量程为IA = 3A电流表，则需在毫安表两端并联一个电阻，设其电阻为R′，则有
IgRg = (IA Ig)R′
代入数据可解得
R′ ≈ 1.0Ω
（3）由题意可知，改装后电流表的内阻为RG = 1Ω，设通过光敏电阻的电流大小为I′（单位：A）则有则有
(R＋RG)I′ = U成立
且
I′RG = IRg
由以上两式可得
整理可得
11．（2024·四川泸州·三模）某个同学设计了一个电路，既能测量电池组的内阻r，又能同时测量未知电阻的阻值。提供的器材如下：
A．电池组（电动势6V，内阻未知）
B．待测电阻（阻值约十欧）
C．电压表V（量程3V，内阻很大）
D．电流表（量程1mA，内阻约20Ω）
E．电流表（量程3mA，内阻）
F．电阻箱R（最大阻值999.9Ω）
G．定值电阻、、各一只
H．开关一只，导线若干
实验步骤如下：
（1）实验器材连接成如图甲所示的电路，在将电流表A改装成6V的电压表时，应选电流表 （选填“”或“”）与定值电阻 （选填“”“”或“”）串联。
（2）闭合开关，调节电阻箱的阻值，先让电压表V接近满偏，逐渐增加电阻箱的阻值，并分别读出电压表示数U、电流表示数I和对应的电阻箱读数R。
（3）根据记录的电压表V的示数U和电流表A的示数I，以为纵坐标，以对应的电阻箱的阻值R为横坐标，描点作图得到如图乙所示的图像，则图像与纵轴的交点数值为 ，待测电阻 Ω。
（4）若改变电阻箱的阻值R，测得R的最大功率是0.75W，不计电表内阻对电路的影响，则电池组的内阻 Ω。
【答案】 R2 0.5 10 2
【详解】（1）[1][2]由于电流表A2的内阻一定，应选电流表，根据欧姆定律有
故可以将电流表A2与定值电阻R2串联，将其改装成一个量程为6V的电压表。
（3）[3][4]根据电路图
得
则图像与纵轴的交点数值为
图像斜率
待测电阻
（4）[5]电阻箱的功率
可见，当时，R功率最大，为
E=6V
解得
12．（2024·江西·一模）某实验室现有的电学器材如下：
两节干电池E（电动势为3.0V，内阻未知）
电流表A（量程为10mA，内阻为90Ω）
定值电阻R0（阻值为400Ω）
滑动变阻器R（最大阻值为200Ω）
单刀双掷开关S
导线若干
某同学利用现有器材，设计了一个测量未知定值电阻的实验，测量电路图如图甲所示。
(1)用笔画线代替导线，请在答题卡上按照电路图甲，将实物图乙连接成完整电路
(2)实验时，先断开开关，连接好电路，将滑动变阻器R的滑片调到阻值最大一端；然后将单刀双掷开关S掷到2，调节滑片到某位置，此时电流表指针如图丙所示，读数为 mA再保持滑片的位置不变，将单刀双掷开关S掷到1，此时电流表指针指在满刻度处。若不考虑电池内阻，则的测量值为 Ω。
(3)本实验中若考虑电池内阻，的测量值与不考虑电池内阻时的测量值相比将__________.
A．变大 B．变小 C．不变 D．无法比较
【答案】(1)
(2) 5.0 100
(3)C
【详解】（1）由电路图连接实物，其实物图如图所示
（2）[1]电流表的精确度为0.5mA，由题图可知，其读数为
[2]若不考虑电源内阻，则开关接2位置时，有
当开关接到1位置时，有
结合之前的分析，解得
（3）若考虑电源内阻，设内阻为r，开关接2有
开关接1有
整理有
有上述分析可知，待测电阻的测量不受影响。
故选C。
【点睛】本题考查电阻的测量方法，要注意该实验中采用比较的方法设计测量电阻的电路，若是电阻箱，可以运用等效替代的方法设计。本题中没有电压表，不能用伏安法测量电阻，可以运用比较法进行设计，将待测电阻与定值电阻分别接入电路，保持变阻器的接入电路的电阻不变，读出电流，根据闭合电路欧姆定律得到待测电阻。
13．（2024·安徽·三模）某小组同学设计了如图甲所示电路同时测量电压表内阻与定值电阻的阻值。现有的实验器材如下：
A．待测电压表（量程，未知）
B．待测电阻（约为1000Ω）
C．滑动变阻器（）
D．滑动变阻器（）
E.电阻箱（）
F.电阻箱（）
G.电源（电动势为3V，内阻不计）；
H.开关，导线若干。
(1)根据实验电路，为尽可能精确测量，滑动变阻器应该选用 ，电阻箱应该选用 。（填器材前字母序号）
(2)该小组选定实验器材后进行了如下操作：
①先将电阻箱R调至零，先后闭合开关S2，S1，调节至电压表读数恰好如图乙所示，此时电压表示数为 V；
②断开开关S2；
③调节电阻箱R，记录此时电压表示数U与电阻箱示数R；
④多次改变电阻箱R阻值，重复步骤③；
⑤根据图像法科学分析、计算结果。
(3)该小组同学根据所测数据作出图像如图丙所示，根据该图像可计算出电压表内阻 kΩ，待测电阻 kΩ。
【答案】(1) C F
(2)2.40
(3) 3.0 1.0
【详解】（1）[1]由题图可知，电路的控制电路采用的是分压式接法，为保证误差尽可能的小，选用总阻值小的滑动变阻器。
故选C。
[2]电阻箱要能够调节电路中的电流，而待测电阻的阻值约为1000Ω，所以其电阻箱的阻值应该大一些，即应该为。
故选F。
（2）量程为3V的电压表最小分数值为0.1V，所以其读数为。
（3）[1][2]由欧姆定律，电压表示数U与电阻箱阻值R关系，有
整理有
结合题图可知，对于图像，有
，
解得
，
14．（2024·四川泸州·三模）国锂电池产能占全世界60%以上，某同学对一块锂电池的电动势Ex和内阻rx非常感兴趣，设计了如图甲所示的电路图。图中R1和R2为电阻箱（0~999.9Ω），S1和S2为开关，E0为干电池（电动势为1.5V，内阻未知）；G是灵敏电流计。
（1）用笔画线代替导线，按照图甲将乙图中的实物连接成完整电路 ；
（2）闭合开关S1和S2，调节两电阻箱，当G表示数为零时，记录下电阻箱的阻值为R1和R2，则有 （用R1、R2和rx表示）
（3）闭合开关S1和S2，改变两电阻箱阻值，当G表示数重新为零时，记录下电阻箱的阻值为和；
（4）某次实验、、、，由此可测出Ex= ，rx= 。
【答案】 见解析 6.5V
【详解】（1）[1]如图
（2）[2]当G表示数为零时
得
（3）[3][4]把
E0=1.5V
代入
联立得
15．（2024·天津·二模）某实验小组为了测量某种材料制成的电阻丝的电阻，实验室提供的器材有：
A．电流表（内阻，满偏电流）
B．电流表（内阻，满偏电流）
C．定值电阻（25Ω，1A）
D．电阻箱（，1A）
E.滑动变阻器（10Ω，1A）
F.电源E（9V，内阻不计）
G.多用电表
H.开关S和导线若干
该组同学进行了以下操作：
(1)先用多用电表粗测电阻丝的阻值，当用“×10”挡测量时，指针位置如图甲所示，则示数为 Ω。
(2)为更准确的测量电阻丝阻值，该组同学设计电路图如图乙所示。若用与电阻箱串联，改装成量程为9V的电压表，则电阻箱的阻值应为 Ω。然后调节滑动变阻器的滑片到合适位置，测得电流表的示数为，电流表的示数为，则该种材料的电阻 （用、、、或表示）
【答案】(1)90
(2) 810
【详解】（1）欧姆表的倍数为“”，所以其读数为
（2）[1]将电表该装成9V的电压表，有
解得
[2]两端的电势差为
由题意可知，，，设定值电阻两端电压为，有
由串并联电路有，通过的电流为
由欧姆定律有
16．（2024·全国·一模）某同学设计了一个加速度计，将其固定在待测物体上，能通过电路中电压表的示数反映物体的加速度a，其原理图如图（a）所示。其中，质量的滑块2可以在光滑的框架1中左右平移，滑块两侧各连接一根劲度系数的弹簧3（弹簧始终处于弹性限度内）。4是固定在滑块2上的金属滑动片，与电压表的一端用导线相连，并与一阻值均匀的电阻AB相接触，滑动片4与电阻间的摩擦忽略不计。已知物体加速度为0时，两侧弹簧3均处于原长，滑动片4位于AB中点，AB全长；直流电源电动势（内阻忽略不计）。现有一量程0~3V、内阻的电压表，其表盘如图（b）所示；另有开关、导线若干。
(1)为使滑动片4位于B点时电压表满偏，需要将电压表量程改为0~15V，则电压表应 （选填“串联”或“并联”）一个阻值为 kΩ的电阻，并将电压表的刻度按新量程做好修改；
(2)将改装后的电压表接入图（a）的电路中，此装置可测量加速度的最大值为 ；
(3)请在图（c）中画出图像 （规定加速度向左为正方向，U为改装后电压表的示数）；
(4)若要增大加速度的测量范围，可采用的方法有： （答出一条合理措施即可）。
【答案】(1) 串联 12
(2)30
(3)
(4)更换两根劲度系数更大的弹簧/换质量更小的滑块
【详解】（1）[1][2]要扩大电压表的量程，需要串联一个电阻，根据
解得
（2）当滑块处于中点时，加速度为零，当滑块端点A或B时，加速度最大，根据牛顿第二定律
解得
（3）根据可知加速度与成线性关系，根据串联电路分压规律可知电压表示数与也成线性关系，可知加速度与电压表示数是线性关系，当滑块处于中点时，电压表示数为7.5V，当加速度向右时，滑块在中点的左边，当加速度向左时，滑块在中点的右边，所以图像如图所示
（4）滑块所受到的合力最大值由弹簧决定与电压无关，劲度系数越大，加速度的测量范围越大；最大的合力一定的情况下，根据牛顿第二定律可知可以减小滑块的质量增大加速度的测量范围。
17．（2024·辽宁沈阳·一模）某同学设计了一个加速度计，将其固定在待测物体上，能通过电路中电压表的示数反映物体的加速度a，其原理图如图（a）所示。其中，质量的滑块2可以在光滑的框架1中左右平移，滑块两侧各连接一根劲度系数的弹簧3（弹簧始终处于弹性限度内）。4是固定在滑块2上的金属滑动片，与电压表的一端用导线相连，并与一阻值均匀的电阻AB相接触，滑动片4与电阻间的摩擦忽略不计。已知物体加速度为0时，两侧弹簧3均处于原长，滑动片4位于AB中点，AB全长；直流电源电动势（内阻忽略不计）。现有一量程0~3V、内阻的电压表，其表盘如图（b）所示；另有开关、导线若干。
(1)为使滑动片4位于B点时电压表满偏，需要将电压表量程改为0~15V，则电压表应 （选填“串联”或“并联”）一个阻值为 kΩ的电阻，并将电压表的刻度按新量程做好修改；
(2)将改装后的电压表接入图（a）的电路中，此装置可测量加速度的最大值为 ；
(3)请在图（c）中画出图像 （规定加速度向左为正方向，U为改装后电压表的示数）；
(4)若要增大加速度的测量范围，可采用的方法有： （答出一条合理措施即可）。
【答案】(1) 串联 12
(2)30
(3)
(4)更换两根劲度系数更大的弹簧/换质量更小的滑块
【详解】（1）[1][2]要扩大电压表的量程，需要串联一个电阻，根据
解得
（2）当滑块处于中点时，加速度为零，当滑块端点A或B时，加速度最大，根据牛顿第二定律
解得
（3）根据可知加速度与成线性关系，根据串联电路分压规律可知电压表示数与也成线性关系，可知加速度与电压表示数是线性关系，当滑块处于中点时，电压表示数为7.5V，当加速度向右时，滑块在中点的左边，当加速度向左时，滑块在中点的右边，所以图像如图所示
（4）滑块所受到的合力最大值由弹簧决定与电压无关，劲度系数越大，加速度的测量范围越大；最大的合力一定的情况下，根据牛顿第二定律可知可以减小滑块的质量增大加速度的测量范围。
18．（2024·广东·一模）管道天然气走进千家万户，当空气中天然气浓度达到5%～15%，就会达到爆炸极限。某同学想自己组装一个天然气浓度测试仪，其中传感器的电阻R，随天然气浓度的变化规律如图甲所示，调试电路如图乙所示。实验室提供的器材有：
A．天然气浓度传感器；
B．直流电源（电动势为8V，内阻不计）；
C．电压表（量程为6V，内阻非常大）；
D．电阻箱（最大阻值为999.9Ω）；
E．定值电阻（阻值为10Ω）；
F．定值电阻（阻值为50Ω）；
G．单刀双掷开关一个，导线若干。
(1)欲通过电压表示数反映天然气浓度，以判断是否达到爆炸极限，图乙中R应选用定值电阻 （填“”或“”）。
(2)按照下列步骤调节此测试仪：
①电路接通前，先将电阻箱调为25.0Ω，然后开关拨至 （填“a”或“b”）端，将此时电压表指针对应的刻度线标记为天然气浓度 %；
②逐步减小电阻箱的阻值，电压表的示数不断 （填“变大”或“变小”），结合甲图数据将电压表上“电压”刻度线标为对应的天然气浓度；
③将开关向另一端闭合，测试仪即可正常使用。
(3)某同学将调适好的天然气浓度测试仪靠近气体打火机并释放一定的气体，发现电压表读数为2.0V，则测量的天然气浓度 （填“有”或“没有”）达到爆炸极限。
(4)使用一段时间后，由于电源的电动势略微变小，内阻变大，其天然气浓度的测量结果 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】(1)
(2) b 5 变大
(3)没有
(4)偏小
【详解】（1）[1]由于电压表量程为6V，本实验电压表并联在定值电阻两端，由欧姆定律可得，定值电阻两端的电压
由图甲可知
可得
可得
故选。
（2）①[1][2]本实验采用替代法，用电阻箱的阻值替代传感器的电阻，故先将电阻箱调到25.0Ω，结合电路，开关应向b端闭合；由图甲可知时，天然气浓度为5%。
②[3]逐步减小电阻箱的阻值，定值电阻上的分压变大，电压表的示数不断变大。
（3）[1]电压表读数为2.0V，所以
解得
通过图甲可知，此时天然气浓度为4%，没有达到爆炸极限。
（4）[1]使用一段时间后，由于电源的电动势略微变小，内阻变大，电路中的电流将变小，电压表的示数将偏小，故其天然气浓度的测量结果将偏小。
19．（2024·福建厦门·二模）某实验小组为测量一个热敏电阻的阻值（可变范围15～100Ω）随温度变化的关系，利用下列仪器设计了如图甲所示的电路图：
A．电源E（电动势12V，内阻约为1Ω）
B．电压表V1（量程为6V，内阻约为3kΩ）
C．电压表V2量程为15V，内阻约为5kΩ）
D．电流计G（量程为100mA，内阻为10Ω）
E.滑动变阻器R1（最大阻值为10Ω，额定电流为3A）
F.定值电阻R0＝10Ω
（1）断开开关S2，闭合开关S1，调节滑动变阻器测出较低温度时的热敏电阻阻值；
（2）随着热敏电阻温度升高，所测电流也逐渐增大，当通过热敏电阻电流即将超过100mA时，闭合开关S2，相当于将电流计改装为量程为 mA的电流表，并继续进行电阻的测量；
（3）为减小实验误差，应保证电表示数超过量程的三分之一，则电压表应选择 （选填“V1”或“V2”）；
（4）经过测量得出热敏电阻的阻值R与温度t的关系图像如图乙所示，该小组利用此热敏电阻R与继电器组成一个简单恒温箱温控电路如图丙所示，当线圈的电流达到一定值时，继电器的衔铁被吸合，图中“电源”是恒温箱加热器的电源。则恒温箱的加热器应接在 （选填“A、B”或“C、D”）端；若要提高恒温箱内的温度，应 （选填“调大”或“调小”）可变电阻器的阻值。
【答案】 200 V1 A、B 调大
【详解】（2）[1]闭合开关S2，电流计与并联，则相当于将电流计改装为电流表的量程为
（3）[2]由于电源电动势为12V，减小实验误差，电表示数超过量程的三分之一，电压表应选择。
（4）[3]由于热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，当线圈的电流达到一定值时，继电器的衔铁被吸合，电源不再给恒温箱加热器通电，故应该把恒温箱内的加热器接在A、B端。
[4]根据闭合电路欧姆定律可得
若恒温箱内的温度保持在更高的数值，热敏电阻的阻值变小，则可变电阻R'的值应增大。
20．（2024·河南·模拟预测）某实验小组想了解一气压传感器的电阻随所处环境气压变化的规律，他们在室温下利用实验室提供的以下器材进行探究。
A．气压传感器（阻值变化范围从几十欧到几百欧）；
B．直流电源（电动势6V，内阻不计）；
C．电压表（量程0～3V，内阻为4kΩ）；
D．电压表（量程0～15V，内阻为20kΩ）；
E．电流表A（量程0～150mA，内阻不计）；
F．定值电阻（阻值为4kΩ）；
G．定值电阻（阻值为20kΩ）；
H．滑动变阻器R（最大阻值为50Ω）；
I．开关S、导线若干。
(1)该小组设计了如图甲所示的实验电路原理图，其中电压表应选择 ，定值电阻应选择 。（填器材前的字母代号）
(2)请按图甲所示的电路图，将图乙中的实物连线补充完整 。
(3)改变环境压强p，测得不同的值，绘出如图丙所示的图像，可得随压强p变化的关系式为= 。
(4)某次测量时，电压表、电流表的示数分别为和，则气压传感器的阻值= Ω，此时气压传感器所处环境的压强p= Pa。
【答案】(1) C F
(2)
(3)
(4) 200
【详解】（1）[1]根据题意可知，电源电动势为，电压表读数时要在表盘中间三分之一更准确，而且串联定值电阻可以扩大量程，故电压表选C。
[2]串联定值电阻，相当于扩大电压表量程，扩大到即可，电压表的量程为，内阻为，根据串联分压原理，故需串联一个阻值为定值电阻，故定值电阻应选。
故选F。
（2）按照图甲所示的电路图，连接实物图如图所示
（3）根据图像，假设
代入数据可得
（4）[1]根据题意，由欧姆定律有
[2]将代入表达式
可以解得，此时气压传感器所处环境的压强为
21．（2024·山东淄博·一模）干电池用久后通常电动势会减小，内阻增大。某同学利用DIS系统、定值电阻、电阻箱R等实验器材分别研究新、旧两节干电池的电动势和内阻，实验装置如图甲所示。首先测量电池a的电动势和内阻，实验时多次改变R的阻值，用电流传感器测得对应的电流值I，在计算机上显示出如图乙所示的的关系图线a，重复上述实验方法测量电池b的电动势和内阻，得到图乙中的图线b。
(1)某次实验电阻箱调节后如图丙所示，则此时电阻箱的读数为 Ω。
(2)若定值电阻，令，，由图乙中实验图线a的拟合方程可得，电池a的电动势 V，内阻 Ω。
(3)根据图乙可以判断，图线 对应的是新电池（选填“a”或“b”）。
(4)根据实验测得的电池a的R、I数据，若令，，则由计算机拟合得出的图线如图丁所示，则图线最高点A的坐标值应为 Ω， W（结果均保留2位有效数字）。
【答案】(1)12.0
(2) 2.0
(3)b
(4) 2.0 0.22
【详解】（1）由电阻箱的读数规则有
（2）[1][2]由闭合电路欧姆定律有
整理有
结合题中图线a的解析式，有
解得
（3）由之前的分析可知，图像的斜率为电池的电动势的倒数，由题图可知，其图像a的斜率大，所以图线a的电动势小。根据题意，旧电池的电动势减小，所以图线a为旧电池，图线b为新电池。
（4）[1][2]分析题图中电路可知，外电路的用电器为电阻R和，结合题意可知，题图的y轴为电池的输出功率，题图的x轴为外电路的电阻。对电池有
结合题图有
由之前的分析可知，有
题图中A点为y最大值，由上述公式可知，当，即外电路电阻等于电池内阻时，取得最大值，所以
22．（2024·四川成都·二模）灵敏电流计在电学实验中有非常重要的作用，除了用于改装电表外，我们常常运用它“灵敏”的特性来设计电路。在含灵敏电流计的电路中，当通过其电流为零时，其所在处可理解为断路，也可理解为两端等势，等同于同一结点。某同学利用灵敏电流计的“灵敏”特性设计了一个电路来测量某定值电阻的阻值（约为）。所用实验器材如下：
A．电压表（，内阻约为）；
B．电压表（，内阻约为）；
C．电流表（，内阻约为）；
D．电流表（，内阻约为）；
E.电流计（，内阻约为）；
F.电阻箱（）；
G.电源E（，内阻很小）
(1)为了较准确地测量电阻，电压表应选 （选填“A”或“B”），电流表应选 （选填“C”或“D”）；
(2)为方便实验调节，闭合开关前电阻箱应调整至 ；
(3)闭合开关后，调节电阻箱的阻值，当电流计读数为零时，分别读取并记录电阻箱阻值、电压表读数和电流表读数，则待测电阻的测量值为 ；（用题目给出的物理量表示）
(4)考虑电表内阻影响，待测电阻的测量值 真实值（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
【答案】(1) A C
(2)6
(3)
(4)等于
【详解】（1）[1]由题意可知，电源电动势为3V，电路中最大电压为3V，为了测量准确，则电压表应该选择量程的，即选A。
[2]由题意可知，待测电阻约为20Ω，电路中的最大电流为
为了测量准确，电流表应该选择量程，即选C。
（2）为保护电路安全，初始时，应该使灵敏电流计为零，即
解得
（3）当电流计读数为零时，待测电阻的测量值为
（4）由于电流计读数为零，则电流表和电压表示数均代表待测电阻两端的电压和电流，所以待测电阻的测量值等于真实值。
23．（2024·江苏南通·一模）工业上经常用“电导仪”来测定液体的电阻率，其中一个关键部件如图甲所示，两片金属放到液体中形成一个电容器形状的液体电阻，而中间的液体即电阻的有效部分。小明想测量某导电溶液的电阻率，在一透明塑料长方体容器内部左右两侧正对插入与容器等宽、与导电溶液等高的电极，两电极的正对面积为S＝10cm2，电极电阻不计。实验提供的器材如下：
电压表（量程15V，内阻约为）；
电流表（量程300μA，内阻约为50Ω）；
滑动变阻器（10Ω，0.1A）；
滑动变阻器（20Ω，1A）；
电池组（电动势E＝12V，内阻r＝6Ω）；
单刀单掷开关一个；导线若干。
(1)小明先用欧姆表粗测溶液电阻，选择欧姆挡后测量结果如图乙所示，为了使读数更精确些，接下来要进行的步骤是______。
A．换为挡，先机械调零再测量
B．换为挡，先机械调零再测量
C．换为挡，先欧姆调零再测量
D．换为挡，先欧姆调零再测量
(2)实验中，滑动变阻器应选择 （选填“”或“”）。
(3)为了准确测量溶液电阻阻值，需测量多组电压表、电流表数据，请用笔画线代替导线，将图丙的实物电路补充完整 。
(4)实验时，仅改变两电极间距d，测得多组U、数据，计算出对应的电阻R，描绘出如图丁所示的图线，根据图像可得该导电溶液的电阻率 Ω·m。（计算结果保留整数）
(5)有同学认为，小明在实验中未考虑电表内阻的影响，用图像法计算的电阻率必然有偏差。请判断该观点是否正确，简要说明理由 。
【答案】(1)D
(2)
(3)
(4)96
(5)见解析
【详解】（1）由题图可知，其指针偏转角度过小，说明所选档挡偏低，应该选择更高档挡来重新进行计算，但是每次换完挡后需要重新进行欧姆调零，之后再进行测量。
故选D。
（2）若滑动变阻器选择，则通过电流表的最小电流为
会将损坏，所以滑动变阻器应选择。
（3）为了准确测量其阻值，并测量多组数据，则滑动变阻器应采用分压式接法，而根据图乙可粗略估计该待测电阻的阻值约为50000Ω，根据
所以应该选择电流表内接法，因此其实物图如图所示
（4）根据电阻定律有
结合题图的图像斜率有
由题意可知
解得
（5）若考虑电表的内阻，有
由于该实验中是通过图像的斜率去求电阻率，而斜率与电流表内阻无关，因此计算结果与真实值相比会不变。
24．（2024·江西上饶·一模）为了描绘一个标有“5V 3W”手持小电风扇的伏安特性曲线，实验小组需选用实验器材组成电路。让小电风扇两端的电压从0逐渐增加到5V。实验室中有如下器材可选用：
A．电池组（电动势为5V，内阻约为）
B．被测小电风扇
C．电压表（量程为，内阻约为）
D．电压表（量程为，内阻约为）
E.毫安表（量程为，内阻）
F.滑动变阻器（最大阻值为，额定电流为）
G.滑动变阻器（最大阻值为，额定电流为）
H.定值电阻，
I.开关和导线若干
（1）实验中电压表应选 （填“C”或“D”），滑动变阻器应选 （填“F”或“G”）。
（2）本实验需将毫安表改为量程为的电流表，则应将定值电阻 （填“”或“”）与毫安表 （填“串联”或“并联”）。
（3）若描绘出小电风扇两端电压和流过毫安表电流的图像如图所示，发现从0开始增加电压，直到点图线是直线，其余为曲线，则小电风扇电机线圈的电阻是 （保留两位有效数字）。
【答案】 D F 并联 5.0
【详解】（1）[1]电路中的电源的电动势为5V，即电路中的最大电压为5V，为减少误差，所以电压表应该选择，即选择D。
[2]实验要求电压从零开始，所以控制电路应该选择分压式接法，滑动变阻器应该选择，即选择F。
（2）[3][4]将电表改装成大量程的电流表，所以应该选择一个阻值小的电阻与电表并联进行分流，设电阻的阻值为R，有
解得
由上述分析可知，应该选择电阻与电表并联。
（3）[5]OA段是直线，其余为曲线，即电风扇在A点时启动，有图像可知此时电压表的读数为1.5V，此时流过电风扇的电流为
此时电风扇电动机还未启动，所以其线圈电阻为
25．（2023·广东肇庆·模拟预测）某学习小组根据所学的电学原理，利用相同的器材，自制了以下不同的电子秤。实验器材有：
直流电源（电动势为，内阻为）；
理想电压表V（量程为3.0V）；限流电阻；
竖直固定的滑动变阻器R（总长，总阻值）；
电阻可忽略不计的弹簧，下端固定于水平地面，上端固定秤盘且与滑动变阻器R的滑动端连接，滑片接触良好且无摩擦（弹簧劲度系数）；
开关S以及导线若干。
重力加速度取，不计摩擦和其他阻力。
实验步骤如下：
①两种电子秤，托盘中未放被测物前，滑片恰好置于变阻器的最上端，电压表的示数均为零。
②两种电子秤，在弹簧的弹性限度内，在托盘中轻轻放入被测物，待托盘静止平衡后，当滑动变阻器的滑片恰好处于下端b处，此时均为电子秤的最大称重。
请回答下列问题：
（1）两种电子秤，当滑动变阻器的滑片恰好置于最下端时，电压表的示数均为 V；该电子称的最大可测质量均为 kg（结果保留一位小数）。
（2）当电压表的指针刚好指在表盘刻度的正中间时，如图所示的甲方案电子称测得质量为 kg。乙方案电子称测得质量为 kg（结果保留一位小数）。
【答案】 2.0 10.0 7.5 5.0
【详解】（1）[1][2]滑动变阻器的滑片置于最下端时，有
由受力平衡可得
解得电子称的最大可测质量为
（2）[3][4]当电压表的指针刚好指在表盘刻度的正中间时，电压表读数为
如左图所示的第一套方案，根据闭合电路欧姆定律可得
由平衡条件可得
联立解得
如右图所示的第二套方案，设滑动变阻器接入电路的阻值为，根据闭合电路欧姆定律可得
解得
又
由平衡条件可得
联立解得
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