高考物理二轮复习专题六科学探究第二讲电学实验课件（77页PPT）

(共77张PPT)
专题六　科学探究
第二讲　电学实验
热点题型1　电流表、电压表的使用与读数
练1 (1)图甲为电压表的刻度盘示意图，若使用的是0～3 V量程的电压表，读数为_______________________ V；若使用的是0～15 V量程的电压表，读数为____________ V。
(2)图乙为电流表的刻度盘示意图，若使用的是0～0.6 A量程的电流表，读数为______ A；若使用的是0～3 A量程的电流表，读数为___________
____________ A。
1.68(1.67～1.69均正确)
8.4(8.3亦可)
0.46
2.30(2.29～
2.31均正确)
解析：
(1)对于电压表，当选取0～3 V量程时，每小格为0.1 V，读数为1.68 V；当选取0～15 V量程时，每小格为0.5 V，读数为8.4 V。
(2)对于电流表，当选取0～0.6 A量程时，每小格为0.02 A，读数为0.46 A；当选取0～3 A量程时，每小格为0.1 A，读数为2.30 A。
热点题型2　以测量电阻为核心的实验
[例1] (测电阻率)(2024·山东卷)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0～16 V)；
滑动变阻器(最大阻值10 Ω，额定电流2 A)；
电压表V(量程3 V，内阻未知)；
电流表A(量程3 A，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。
2.450
(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1.70 Ω。
1
1.91(±0.01)
(4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68 mm、60.78 mm，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。
大于
解析：
使用多用电表测电阻时的注意点
(1)使用多用电表时，电流都是从红表笔进、从黑表笔出，黑表笔必须连负接线柱。
(2)为了减小读数误差，指针应指在表盘中央刻度附近。若表头指针偏转角度过大，表示待测电阻较小，应当换低倍率的挡位；若表头指针偏转角度过小，表示待测电阻很大，应当换高倍率的挡位。
(3)测电阻时每变换一次挡位，都要重新进行欧姆调零。
[例2] (测电阻、多用电表)(2025·安徽卷)某同学设计了一个具有两种挡位(“×1”挡和“×10”挡)的电阻表，其内部电路如图甲所示。电源为电池组(电动势E的标称值为3.0 V，内阻r未知)，电流表G(表头)的满偏电流Ig＝20 mA，内阻Rg＝45 Ω，定值电阻R0＝5 Ω，滑动变阻器R的最大阻值为200 Ω。设计后表盘如图乙所示，中间刻度值为“15”。
(1)测量前，要进行电阻调零：将滑动变阻器的阻值调至最大，闭合开关S1、S2，此时电阻表处于“×1”挡，将红表笔与黑表笔________，调节滑动变阻器的阻值，使指针指向________(选填“0”或“∞”)刻度位置。
(2)用该电阻表对阻值为150 Ω的标准电阻进行试测，为减小测量误差，应选用电阻表的______(选填“×1”或“×10”)挡。进行电阻调零后，将电阻接在两表笔间，指针指向图乙中的虚线位置，则该电阻的测量值为________Ω。
短接
0
×10
160
(3)该同学猜想造成上述误差的原因是电源电动势的实际值与标称值不一致。为了测出电源电动势，该同学先将电阻箱以最大阻值(9 999 Ω)接在两表笔间，接着闭合S1、断开S2，将滑动变阻器的阻值调到零，再调节电阻箱的阻值。当电阻箱的阻值调为228 Ω时，指针指向“15”刻度位置(即电路中的电流为10 mA)；当电阻箱的阻值调为88 Ω时，指针指向“0”刻度位置(即电路中的电流为20 mA)。由测量数据计算出电源电动势为________V。(结果保留2位有效数字)
2.8
解析：
(1)测量前，要进行电阻调零，操作是将红表笔与黑表笔短接，调节滑动变阻器的阻值，使指针指向0刻度位置。
(2)已知表盘中间刻度值为“15”，若用“×10”挡，测量时指针指在150÷10＝15刻度，在中间，应选用电阻表的“×10”挡；根据题图乙可知，该电阻的测量值为16×10 Ω＝160 Ω。
(3)根据闭合电路欧姆定律有E＝I1(r＋Rg＋R阻)，E＝I2(r＋Rg＋R阻′)
代入数据可得r＝7 Ω，E＝2.8 V。
测电阻的几种创新方法
练2 (描绘电阻的伏安特性曲线)(2025·全国卷)用伏安法可以研究电学元件的伏安特性。阻值不随电流、电压变化的元件称为线性电阻元件，否则称为非线性电阻元件。
减小
非线性
大于
大于
大于
小于
(3)利用电流表A1(内阻r1)、电流表A2(内阻未知)以及一个用作保护电阻的定值电阻R0(阻值未知)，测量电阻Rx的阻值。将图(b)中的器材符号的连线补充完整，完成实验电路原理图。按完整的实验电路测量Rx，某次测
量中电流表A1和A2的示数分别为I1和I2，则Rx＝__________(用I1、I2和r1表示)。
答案：
(3)见解析图　
解析：
解析：
解析：
练3 (2023·天津卷)测电阻R大小。
(1)同学们首先用电阻表×1挡位大致测出电阻阻值大小，如图甲，则电阻大小读数为________ Ω。
同学们继续使用学生电源(4 V)组装如图乙电路进行实验，其中电表可以从如下中进行选择：(括号中为电表量程及内阻)
A．电压表V1(0～15 V，15 kΩ)
B．电压表V2(0～3 V，3 kΩ)
C．电流表A1(0～3 A)
D．电流表A2(0～0.6 A)
7
(2)应选择电压表________，电流表________(填器材前字母)。
(3)(多选)下列说法正确的是________。
A．电压表分流属于系统误差
B．实验开始前滑动变阻器滑片应该调到b端
C．如图乙所示的电路，可以通过调节滑片使电压表示数为0
D．多组实验可以减小系统误差
AC
D
B
解析：
热点题型3　以测电源电动势和内阻为核心的实验
[例3] (2025·湖北卷)某实验小组为测量一节干电池的电动势E和内阻r，设计了如图(a)所示电路，所用器材如下：干电池、智能手机、电流传感器、定值电阻R0、电阻箱、开关、导线等。按电路图连接电路，将智能手机与电流传感器通过蓝牙无线连接，闭合开关S，逐次改变电阻箱的阻值R，用智能手机记录对应的电流传感器测得的电流I。回答下列问题：
保护
1.47
1.3
有
解析：
解析：
(4)当电流传感器有内阻时，所测的电源内阻r测＝r真＋r传，导致电源内阻测量值偏大，即电流传感器的电阻对本实验干电池内阻的测量结果有影响。
练4 (伏阻法测定电源的电动势和内阻)(2025·海南卷)下图是“测量电源的电动势和内阻”的实验电路。
有如下器材
电源E1(约为3 V，内阻未知)
电压表V(0～3 V，RV约为3 kΩ)
电流表A(0～6 A，RA约为1 Ω)
定值电阻R0＝3 Ω
滑动变阻器R1(0～50 Ω)
滑动变阻器R2(0～500 Ω)
开关S
导线若干
(1)为了提高测量精度，电路图中滑动变阻器应选________。
(2)闭合开关S，多次调节滑动变阻器，记录U、I，如下表
U/V 1.00 1.30 1.70 2.00 2.50
I/A 0.38 0.32 0.24 0.18 0.08
R1
根据表中数据作出U-I图像。
(3)由U-I图像可求出电动势E1＝________V，内阻r＝________Ω(均保留三位有效数字)。
2.18
2.90
(4)考虑电压表分流引起的误差，则E测______E真；(填“大于”“等于”
或“小于”)；r测与真实值r真之间的关系式为____________________(用RV，R0，r测，r真表示)。
小于
答案： (2)见解析图
解析：
(1)为了提高测量精度，方便调节电路，滑动变阻器选择最大阻值较小的R1。
(2)图像如下：
解析：
练5 (安阻法测定电源的电动势和内阻)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R0)、一个电流表(内阻为RA)、一根均匀电阻丝(电阻丝总阻值大于R0，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)将器材按如图甲所示连接。
(2)开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的____(填“a”或“b”)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θ和电流表示数I，得到多组数据。
b
(4)整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图乙所示，图线斜率为k，与纵轴截距为d，设单位角度对应电阻丝的阻值为r0，该电池的电动
势和内阻可表示为E＝________，r＝______________(用R0、RA、k、d、r0表示)。
(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r0。利用现有器材设计实验，在虚线框中画出实验电路图(电阻丝用滑动变阻器符号表示)。
答案：
(5)见解析图
(6)利用测出的r0，可得该电池的电动势和内阻。

解析：
解析：
(5)实验器材中有定值电阻R0和单刀双掷开关，考虑使用等效法测量电阻丝电阻，如图所示。
原理的简单说明：
①将开关置于R0位置，读出电流表的示数I0；
②将开关置于电阻丝处，调节电阻丝的角度，直到电流表示数为I0，读出此时的角度θ；
③此时θr0＝R0，即可求得r0的数值。
热点题型4　三个其他探究、验证类实验
1．“观察电容器的充、放电现象”
电容器放电的“电流—时间”图线与时间轴所围图形的面积表示电容器的电荷量Q。
2．“探究影响感应电流方向的因素”注意事项
结合控制变量法，依次探究开关通断、滑动变阻器的滑片的移动、线圈A从线圈B中插入与拔出等因素对感应电流方向的影响。
3．“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”误差分析
(1)铁芯：铁芯中有涡流，有磁损耗(漏磁)，即通过原、副线圈的磁通量不相等。
(2)线圈：原、副线圈有电阻，产生焦耳热。
[例4] (2025·河南卷)实验小组研究某热敏电阻的特性，并依此利用电磁铁、电阻箱等器材组装保温箱。该热敏电阻阻值随温度的变化曲线如图1所示，保温箱原理图如图2所示。回答下列问题：
(1)图1中热敏电阻的阻值随温度的变化关系是__________(填“线性”或“非线性”)的。
(2)存在一个电流值I0，若电磁铁线圈的电流小于I0，衔铁与上固定触头a接触；若电流大于I0，衔铁与下固定触头b接触。保温箱温度达到设定值后，电磁铁线圈的电流在I0附近上下波动，加热电路持续地断开、闭合，使保温箱温度维持在设定值。则图2中加热电阻丝的c端应该与触头__________(填“a”或“b”)相连接。
a
非线性
(3)当保温箱的温度设定在50 ℃时，电阻箱旋钮的位置如图3所示，则电阻箱接入电路的阻值为__________Ω。
(4)若要把保温箱的温度设定在100 ℃，则电阻箱接入电路的阻值应为__________Ω。
210.0
130.0
解析：
(1)观察题图1中所示的热敏电阻阻值随温度的变化曲线，发现其不是一条直线。在物理学中，线性关系对应的图像是直线，所以热敏电阻的阻值随温度的变化关系是非线性的。
(2)根据题图1可知温度升高，热敏电阻的阻值变小，根据欧姆定律可知流过电磁铁线圈的电流变大，衔铁与下固定触头b接触，此时加热电阻丝电路部分断开连接，停止加热，可知题图2中加热电阻丝的c端应该与触头a相连接。
(3)由题图3可知电阻箱接入电路的阻值为100×1 Ω＋10×3 Ω＝130.0 Ω。
解析：
(4)根据题图1可知，当温度为50 ℃时，热敏电阻的阻值为180 Ω，电阻箱接入的电阻为130 Ω，当温度为100 ℃时，热敏电阻的阻值为100 Ω，要使得电流值I0不变，则在电流为I0时，控制电路的总电阻不变，则此时电阻箱的电阻为180 Ω＋130.0 Ω－100 Ω＝210.0 Ω。
练6 (观察电容器的充、放电现象)(2023·新课标卷)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、停表、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。
正极
(2)某同学设计的实验电路如图甲所示。先将电阻箱的阻值调为R1，将单刀双掷开关S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S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)。
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
C
(3)将电阻箱的阻值调为R2(R2>R1)，再次将开关S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I随时间t变化如图乙中曲线所示，其中实线是电阻箱阻值为________(填“R1”或“R2”)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”)。
R2
电荷量
解析：
(1)多用电表红表笔流入电流，黑表笔流出电流，故多用电表红表笔应该与电池的正极接触。
(2)电容器充电完成后，开始时两极板电荷量较多，电势差较大，开关S与“2”端相连，回路立即形成电流，灯泡迅速变亮；随着时间的积累，两极板电荷量变少，电势差变小，流过灯泡的电流减小，灯泡亮度变暗直至两极板电荷量为零不带电，则无电流流过小灯泡，小灯泡熄灭，C正确。
解析：
(3)开始充电时两极板不带电，两极板电势差为零，设电源内阻为r，则开始充电时有E＝I(R＋r)，由题图乙可知开始充电时实线的电流较小，故电路中的电阻较大，因此电阻箱阻值为R2；图像的物理意义为充电过程中电流随时间的变化图线，故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。
练7 (探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系)(2025·湖南衡阳测试)某班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。
(1)实验中可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响。
(2)测量副线圈电压时应当用多用电表的________(填“直流”或“交流”)电压挡，先用________(填“最大”或“最小”)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。
最大
交流
(3)若变压器原、副线圈匝数分别选择n1＝800匝，n2＝400匝，原线圈与10 V正弦式交流电源相连，用理想电压表测得输出电压U2＝3 V，输出电压测量值明显小于理论值，可能的原因是________(填选项字母)。
A．原线圈匝数n1少于800匝
B．副线圈匝数n2多于400匝
C．副线圈阻值较大
D．铁芯B没有安装在铁芯A上
D
解析：
(2)变压器是对交流电变压，因此副线圈输出的是交流电压，测量副线圈电压时应用多用电表的交流电压挡。测量副线圈电压时应当先用最大量程挡试测，避免用最小量程挡测量损坏交流电压表。
(3)若原线圈匝数n1少于800匝，或副线圈匝数n2多于400匝，由变压器原、副线圈的电压与匝数的关系，可知副线圈输出电压都应增大，不会减小，A、B错误；用理想电压表测得输出电压，副线圈输出电压与副线圈阻值无关，C错误；铁芯B没有安装在铁芯A上，构不成闭合磁路，使变压器产生严重的漏磁，穿过副线圈的磁通量减小，副线圈输出电压低，D正确。
练8 (探究影响感应电流方向的因素)(2025·浙江1月卷)在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，当电流从“－”接线柱流入灵敏电流表，指针左偏；从“G0”或“G1”接线柱流入，指针右偏。如图所示是某次实验中指针偏转角度最大的瞬间，则
(1)此时磁铁的运动状态是________(选填“向上拔出”“静止”或“向下插入”)。
(2)只做以下改变，一定会增大图中电流表指针偏转角度的是________(多选)。
A．磁铁静止，向上移动线圈
B．增大(1)中磁铁运动速度
C．将导线从接线柱G1移接至接线柱G0
D．将一个未与电路相接的闭合线圈套在图中线圈外
BC
向上拔出
解析：
(1)由图可知，电表指针左偏，则感应电流从“－”极流入，感应电流在线圈内产生的磁场方向向下，根据楞次定律可知，与条形磁铁在线圈位置产生的磁场方向相同，可知穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知，此时磁铁的运动状态是向上拔出。
(2)磁铁静止，向上移动线圈，则产生的感应电流不一定增加，指针偏角不一定会增加，选项A错误；增大(1)中磁铁的速度，产生的感应电动势会增加，指针偏角会增大，选项B正确；减小电流计的量程，即将导线从接线柱G1移接到G0，可是电流计指针偏角变大，选项C正确；
解析：
将一个未与电路相接的闭合线圈套在线圈外，线圈中的感应电流不变，电流计指针偏角不变，选项D错误。
电学实验题的常见创新角度
1．基于教材实验，在数据处理、探究目的上有变更的创新类。
2．在器材、探究目的及原理上有重大创新的实验。
[例5] (2025·山东卷)某实验小组为探究远距离高压输电的节能优点，设计了如下实验。所用实验器材为：
学生电源；
可调变压器T1、T2；
电阻箱R；
灯泡L(额定电压为6 V)；
交流电流表A1、A2、A3，交流电压表V1、V2，
开关S1、S2，导线若干。
部分实验步骤如下：
(1)模拟低压输电。按图甲连接电路，选择学生电源交流挡，使输出电压为12 V，闭合S1，调节电阻箱阻值，使V1示数为6.00 V，此时A1(量程为250 mA)示数如图乙所示，为______mA，学生电源的输出功率为________W。
2.4
200
(2)模拟高压输电。保持学生电源输出电压和电阻箱阻值不变，按图丙连接电路后闭合S2。调节T1、T2，使V2示数为6.00 V，此时A2示数为20 mA，则低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的________倍。
(3)A3示数为125 mA，高压输电时学生电源的输出功率比低压输电时减少了________W。
0.9
100
es
解析：
高压输电时，电阻箱消耗的功率为
P3＝30×(20×10-3)2 W＝0.012 W
解析：
求解电学创新型实验的基本思路
练9 (探究目的、原理的创新)(2025·广东卷)科技小组制作的涡流制动演示装置由电磁铁和圆盘控制部分组成。
图甲(a)是电磁铁磁感应强度的测量电路。所用器材有：电源E(电动势15 V，内阻不计)；电流表A(量程有0.6 A和3 A，内阻不计)；滑动变阻器RP(最大阻值100 Ω)；定值电阻R0(阻值10 Ω)；开关S；磁传感器和测试仪；电磁铁(线圈电阻16 Ω)；导线若干。图甲(b)是实物图，图中电机和底座相固定，圆形铝盘和电机转轴相固定。
请完成下列实验操作和计算。
(1)量程选择和电路连接。
①由器材参数可得电路中的最大电流为________A(结果保留2位有效数字)，为减小测量误差，电流表的量程选择0.6 A挡。
0.58
②图甲(b)中已正确连接了部分电路，请在虚线框中完成RP、R0和A间的实物图连线。
(2)磁感应强度B和电流I关系测量。
①将图甲(a)中的磁传感器置于电磁铁中心，滑动变阻器RP的滑片P置于b端。置于b端目的是使电路中的电流________，保护电路安全。
②将滑片P缓慢滑到某一位置，闭合S，此时A的示数如图乙所示，读数为________A。分别记录测试仪示数B和I，断开S。
0.48
最小
③保持磁传感器位置不变，重复步骤②。
④图丙是根据部分实验数据描绘的B-I图线，其斜率为________mT/A(结果保留2位有效数字)。
(3)制动时间t测量。
利用图甲(b)所示装置测量了t，结果表明B越大，t越小。
30
答案：(1)②见解析图
解析：
解析：