【精品原创·全国通用】高考物理电学实验全解

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2020物理高考备考专题《电学实验》(附答案解析版)

专题十六电学实验高考物理试题中，实验是必考内容，且近年来越来越受到重视．高考实验题除了对教材原有学生实验进行考查外，还把考查内容延伸到演示实验中，甚至拓展到迁移类实验、应用性实验、设计性实验以及“研究性学习”类实验．要求学生利用所学知识，对实验仪器或实验方法重组，将教材中的学生实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到情景新颖的实验中去．高考物理实验题具有以下几个特点：1．重视对实验操作能力的考查．如实验步骤的排序、纠错；实验器材的选择，包括滑动变阻器、电阻箱、电表量程的选择；实物连线和运用图象与表格分析处理实验数据；实验结论的总结及误差分析；实验方案的改进创新等．2．重视对基本仪器的读数、构造原理、重要实验方法及电学实验中的故障分析的考查，如游标卡尺、螺旋测微器、多用电表等的读数．3. 设计性实验是考查的热点．在近几年的各地高考中设计性的实验题比较多，此类实验能够综合考查考生创造性地应用已学知识、方法、原理，灵活处理陌生实验问题的能力，要求学生有较高的知识迁移能力、实验设计能力．4．电学实验在高中阶段所占比例较大，是实验考查的重点，各地高考实验题中必有电学实验题．对物理实验的考查通常是以独立题型出现，在高考中实验试题的命题一般是一个力学实验和一个电学实验．一个以考查演示实验或基本实验的基础实验知识、基本实验技能为主；另一个一般以考纲要求的基本实验为载体进行必要的改进和创新，考查考生对基本实验的理解能力、迁移能力和创新能力．预测高考电学实验题：以电流、电压的测量为基本测量的设计性电学实验，涉及实验电路和方法的设计、实验原理的迁移、实验器材的选择、电路实物连线及图象法处理实验数据等，分值较多，能力要求较高，命题形式可能为填空、选择性填空、电路图或实物连线、图象图表分析等．知识点一、测量读数类仪器使用1．电流表、电压表(1)电流表、电压表使用时量程选择的规则:根据被测电流或电压值的大小选择量程.测量时最好使指针偏转超过所选量程的2/3,至少超过1/2.在不知道被测电流或电压大小的情况下,应选用电表的较大量程,然后再根据指针偏转情况选取合适的量程.(2)读数方法:读数时应使视线垂直于刻度盘表面.凡仪器最小刻度是10分度的,要求读到最小刻度后再往下估读一位(估读的这位是不可靠数字);凡仪器最小刻度不是10分度的,只要求读到最小刻度所在的这一位,不再往下估读.2．电阻箱电阻箱是按照各个数量级上指针的对应数值读数的,指针必须指向某一个确定的数值,不能在两个数值之间,因此电阻箱测量结果的各位读数都是从电阻箱上指针所指位置直接读出的,不再向下估读．如图所示的电阻箱的阻值为84580.2 Ω.3．多用电表(1)使用多用电表测电压、电流时，应根据选择的量程确定最小刻度值，然后读数．(2)使用欧姆挡时，注意以下几个方面：①用多用电表测电阻时,测量前应根据估计的阻值选用适当的挡位.由于欧姆挡刻度的非线性,使用欧姆挡测电阻时,表头指针偏转过大或过小都有较大误差,通常只使用表盘中间一段刻度范围为测量的有效范围,否则要变换倍率.②每更换一次倍率，都要重新进行欧姆调零.③由于欧姆挡表盘刻度不均匀,难于估读,测量结果只需取两位有效数字.计数时不要忘记乘上相应挡位的倍率.④测量时待测电阻要跟其他元件和电源断开.⑤多用电表使用完毕后,应将选择开关拨离欧姆挡,旋至OFF挡或交流电压最高挡上.特别提醒：要区分开“机械零点”与“欧姆零点”：“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置．调整的是表盘下边中间的定位螺丝．“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，调整的是欧姆挡的调零旋钮．知识点二、电学实验1．电路设计及仪器选取原则正确地选择仪器和设计实验电路,有一定的灵活性,应遵循以下几个基本原则:(1)正确性．(2)安全性．(3)方便性．(4)精确性．2．“伏安类”实验中电流表的内、外接法【特别提醒】在R V、R A均不知的情况下,可采用试触法.如图所示,分别将a端与b、c接触,如果前后两次电流表示数比电压表示数变化明显,说明电压表分流作用大,应采用内接法;如果前后两次电压表示数比电流表示数变化明显,说明电流表分压作用大,应采用外接法.3．滑动变阻器的接法(1)若符合下列情况之一,则滑动变阻器必须接成分压式.①要求电表能从零开始读数;②要求电表能有较大的调节范围;③当待测电阻R x≫R(滑动变阻器的最大阻值)时.(2)当待测电阻R x≪R(滑动变阻器的最大阻值)时,既可接成分压式、也可接成限流式.知识点三、实验误差1．偶然误差和系统误差从性质和来源看,误差分为偶然误差和系统误差两种.(1)偶然误差是由各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的误差.减小偶然误差的方法就是通过多次测量求平均值.(2)系统误差是由于仪器本身不精确,或实验方法粗略或实验原理不完善而产生的.要减小系统误差,必须校准仪器,或改进实验方法,或完善实验原理.2．有效数字(1)测量既然总有误差,测量的数值就只能是近似数,如“174.2 mm”最末的一位数字“2”是不可靠数字,但它仍有意义不能舍,因为它代表了一个大概数量关系,比如这里174.2与174.8相比是接近174还是175就显而易见了.像174.2 mm这种带一位不可靠数字的近似数字叫有效数字,有效数字的最后一位为误差所在位.在实验中,测量时要按有效数字的规则来读数.(2)确定有效数字时，应注意以下问题：①有效数字的位数与小数点的位置无关.有效数字的位数与单位无关.②关于“0”在有效数字中的特殊性:0在前时,从左往右数第一个不为零的数字才是有效数字.0在后时,计入有效数字.③乘方不算有效数字;比如3.020×10－3 m/s中的－3不是有效数字,10也不是.3．减小实验误差的方法(1)多次测量求平均值．(2)累积法．(3)图象法．知识点四、创新实验1.创新实验方案的设计,一般应遵循以下四条原则(1)科学性原则．(2)可靠性原则．(3)方便性原则．(4)准确性原则．2．设计性实验的设计思路知识点五、控制电路的设计技巧1．滑动变阻器控制电路的方式有分压式和限流式两种，下列几种情况必须选用分压式接法：(1)要求被控制电路的电流(或电压)从零开始可连续调节时(如：测绘导体的伏安特性曲线等实验)；(2)被控制电路的电阻R L远大于滑动变阻器的最大值R0时；(3)实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时；(4)若采用限流式接法，电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过电表或电器的额定值时．2．若测量电路电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且被控制电路的电阻R L 与滑动变阻器的最大值R0接近或R L略小于R0，则应该采用限流式接法．测定电源的电动势和内阻实验必须采用限流式接法．知识点六、电学仪器的选择技巧电学实验器材和电路选择的原则是安全、精确和方便，器材的选择与实验所用的电路密切相关，因此在选择器材前首先要根据实验目的和实验原理设计测量精确、安全可靠、操作方便的实验电路，再根据实验电路的需要选择器材．具体如下：1．电源的选择：一般可以根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源．2．电表的选择：一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表；根据待测电流的最大电流选择电流表；选择的电表的量程应使电表的指针摆动的幅度较大，一般应使指针能达到半偏左右，以减小读数的偶然误差，提高精确度．3．变阻器的选择：所选用的变阻器的额定电流应大于电路中通过变阻器的最大电流，以确保变阻器的安全；为满足实验中电流变化的需要和调节的方便，在分压式接法中，应选用电阻较小而额定电流较大的变阻器，在限流式接法中，变阻器的阻值不能太小．高频考点一基本仪器使用与读数电学实验中的“两尺”与“三表”(1)游标卡尺(2)螺旋测微器(千分尺)读数方法：①测量值＝固定刻度读数＋0.01 mm×可动刻度读数(一定要估读)．②读数时，要注意固定刻度上半毫米刻度线是否已经露出．(3)电流表和电压表(4)多用电表(欧姆表)①使用a．机械调零：检查表针是否停在左端的“0”位置；b．选取适当倍率挡；c．欧姆调零：两表笔相接，检查表针是否停在右端的“0”位置；d．把两表笔分别与待测电阻两端相接，欧姆表的读数乘以倍率即被测电阻的阻值；e．实验结束后，将表笔拔出，并将选择开关旋至OFF挡或交流电压最高挡．②注意事项a．测量电阻时，待测电阻要与其他电路元件断开，两手不要接触待测电阻两端；b．选择好倍率挡后要进行欧姆调零，且每换一次倍率挡要“调零”一次；c．测量电阻时，若指针偏角过小，换较大倍率挡；若指针偏角过大，换较小倍率挡；d．读数＝示数×倍率．例1．下面各图均是用游标卡尺测量时的示意图，图甲中游标卡尺为50分度，图乙为20分度游标卡尺，图丙为10分度游标卡尺，它们的读数分别为__________；________；________.【解析】在图甲中，主尺读数为42 mm，游标尺上第5条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于卡尺是50分度的，所以读数为42 mm＋5×0.02 mm＝42.10 mm；在图乙中，主尺读数为63 mm，游标尺上第6条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于卡尺是20分度的，所以读数为63 mm＋6×0.05 mm＝63.30 mm；在图丙中，主尺读数为29 mm，游标尺上第8条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于卡尺是10分度的，所以读数为29 mm＋8×0.1 mm＝29.8 mm.【答案】42.10 mm63.30 mm29.8 mm【变式探究】如图所示为电压表和电流表的刻度盘示意图，指针位置分别如图甲、乙所示．(1)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)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.【解析】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；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.【答案】(1)1.688.4(2)0.46 2.30【举一反三】(1)为了测量电阻，现取一只已经完成机械调零的多用电表，如图甲所示，请根据下列步骤完成电阻测量：①将K旋转到电阻挡“×100”的位置．②将插入“＋”、“－”插孔的表笔短接，旋动部件________(选填“C”或“D”)，使指针对准电阻的“0”刻度线．③将调好零的多用电表按正确步骤测量一电学元件P的电阻，P的两端分别为a、b，指针指示位置如图甲所示．为使测量比较精确，应将选择开关旋到________(选填“×1”、“×10”、“×1 k”)的倍率挡位上，并重新调零，再进行测量．(2)多用电表电阻挡的内部电路如图乙虚线框中所示，电源电动势为E、内阻为r，R0为调零电阻，R g 为表头内阻，电路中电流I与待测电阻的阻值R x的关系式为________；(3)某同学想通过多用电表中的欧姆挡去测量一量程为3 V的电压表内阻．该同学将欧姆挡的选择开关拨至“×1 k”的倍率挡，并将红、黑表笔短接调零后，应选用图中________(选填“A”或“B”)方式连接．在进行了正确的连接、测量后，欧姆表的读数如图甲所示，读数为______ Ω，这时电压表的读数为如图乙所示．若该欧姆挡内阻为24 kΩ，则可算出欧姆挡内部所用电池的电动势为______V(计算结果保留两位有效数字)．【解析】(1)②将插入“＋”、“－”插孔的表笔短接，旋动部件D，使指针对准电阻的“0”刻度线；③指针偏转角度过大，说明所选挡位太大，应换“×10”挡．(2)根据图乙，多用电表测电阻的原理是闭合电路欧姆定律，则有：I＝ER g＋R0＋R x＋r.(3)欧姆表的正极插孔与内部电源的负极相连，与电压表构成一闭合回路，电流从负极流出，进入电压表的正极，所以选择图A正确；欧姆表的读数为：30×1 kΩ＝30 kΩ，电压表的读数为：1.60 V．由题意知欧姆表的内阻为24 kΩ，与电压表的内阻30 kΩ串联，由欧姆定律可知：E＝I(R＋r)＝1.6030 000×(2.4×104＋3×104) V≈2.9 V.【答案】(1)D“×10”(2)I＝ER g＋R0＋R x＋r(3)A30 k 2.9高频考点二以测电阻为核心的电学实验1．最常用的电阻测量方法(1)“伏安法”有电压表、电流表且电表量程恰当时选择“伏安法”．(2)“安安法”电压表不能用或没有电压表的情形下，若知道电流表内阻，可以将电流表当作电压表使用，即选择“安安法”．(3)“伏伏法”电流表不能用或没有电流表的情况下，若知道电压表内阻，可以将电压表当作电流表使用，即选择“伏伏法”．(4)“伏安加R法”在运用伏安法测电阻时，由于电压表或电流表的量程太小或太大，为了满足安全、精确的要求，加保护电阻的方法就应运而生，“伏安加R法”又叫做“加保护电阻法”．(5)滑动变阻器限流式、分压式接法的选择①当题中要求负载上电压或电流从零开始调节时，应采用分压式接法；②当题中要求测量精确度高且调节范围大时，一般用分压式接法；③当滑动变阻器的总电阻比待测电阻阻值的一半还小时，一般用分压式接法；④负载电阻的阻值小于滑动变阻器的总电阻或相差不多，且电压、电流不要求从零可调时，一般用限流式接法；⑤两种接法均可使用时，优先用限流式接法(节能)．(6)电表的“三用”：如果知道电表的内阻，电流表、电压表就既可以测电流，也可以测电压，还可以作为定值电阻来用，即“一表三用”．2．最为精确的电阻测量方法——等效替代法(1)电流等效替代(2)电压等效替代3．电表内阻测量最常用的方法——半偏法(1)用半偏法测电流表内阻，如图所示，电阻箱应和电流表并联，然后与大电阻滑动变阻器串联，R测<R 真．(2)若测电压表内阻，如图所示，电阻箱应和电压表串联，然后与小电阻滑动变阻器并联，且R测>R真.例2．某实验小组利用提供的器材测量某种电阻丝(电阻约为20 Ω)材料的电阻率．他们首先把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上，在电阻丝上夹上一个与接线柱c相连的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点P的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长度．可供选择的器材还有：电池组E(电动势为3.0 V，内阻约1 Ω)；电流表A1(量程0～100 mA，内阻约5 Ω)；电流表A2(量程0～0.6 A，内阻约0.2 Ω)；电阻箱R(0～999.9 Ω)；开关、导线若干．他们的实验操作步骤如下：A．用螺旋测微器在三个不同的位置分别测量电阻丝的直径d；B．根据提供的器材，设计并连接好如图甲所示的电路；C．调节电阻箱使其接入电路中的电阻值最大，闭合开关S；D．将金属夹夹在电阻丝上某位置，调节电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；E．改变金属夹与电阻丝接触点的位置，调节电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表再次满偏．重复多次，记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L.F．断开开关，拆除电路并整理好器材．(1)小明某次用螺旋测微器测量电阻丝直径时其示数如图乙所示，则这次直径的测量值d ＝________mm ；(2)实验中电流表应选择________(选填“A 1”或“A 2”)；(3)小明用记录的多组电阻箱的电阻值R 和对应的接入电路中电阻丝长度L 的数据，绘出了如图丙所示的R －L 关系图线，图线在R 轴的截距为R 0，在L 轴的截距为L 0，再结合测出的电阻丝直径d ，可求出这种电阻丝材料的电阻率ρ＝________(用给定的物理量符号和已知常数表示)．【解析】(1)由图示螺旋测微器可知，固定刻度是0.5 mm ，可动刻度是22.6×0.01 mm ＝0.226 mm ，金属丝直径d ＝0.5 mm ＋0.226 mm ＝0.726 mm.(2)电路中最大电流约为I ＝ER 电阻丝＋r ＝320＋1 A≈0.14 A ，不到0.6 A 的四分之一，如果使用电流表A 2实验误差较大，因此电流表应选A1.(3)由实验步骤可知，外电路电阻不变，由串联电路特点可知，外电路总电阻R 总＝R ＋R 电阻丝＝R ＋ρL S＝R ＋ρL π(d 2)2＝R ＋ρ4L πd 2，由题图丙可知，当电阻丝接入电路的长度为零时，电路总电阻R 总＝R 0，则R ＋ρ4L πd 2＝R 0，R ＝R 0－ρ4L πd 2，图象斜率的绝对值|k |＝R 0L 0＝4ρπd 2，则电阻率ρ＝πd 2R 04L 0. 【答案】(1)0.726(0.725～0.727) (2)A 1 (3)πd 2R 04L 0【变式探究】待测电阻R x 的阻值约为20 Ω，现要测量其阻值，实验室提供器材如下：A ．电流表A 1(量程为150 mA ，内阻约为10 Ω)B ．电流表A 2(量程为20 mA ，内阻r 2＝30 Ω)C ．电压表V(量程为15 V ，内阻约为3 000 Ω)D ．定值电阻R 0＝100 ΩE ．滑动变阻器R 1，最大阻值为5 Ω，额定电流为1.0 AF ．滑动变阻器R 2，最大阻值为5 Ω，额定电流为0.5 AG ．电源，电动势E ＝4 V(内阻不计)H ．电键S 及导线若干(1)为了使电表调节范围较大，测量准确，测量时电表读数不小于其量程的三分之一，请从所给的器材中选择合适的实验器材：__________________________(均用器材前对应的序号字母填写)；(2)根据你选择的实验器材，请你在虚线框内画出测量R x 的最佳实验电路图并标明元件符号；(3)待测电阻的表达式为R x ＝____________，式中各符号的物理意义为___________________________________________．【解析】(1)由于电源电动势为4 V ，电压表V 量程为15 V ，测量中电压表示数达不到其量程的三分之一，故电压表不能使用；可将电流表A 2与定值电阻R 0串联当作电压表与电流表A 1配合使用，用伏安法测量待测电阻阻值，由于改装的电压表内阻已知，故电流表A 1采用外接法，改装的电压表量程为20 mA×130 Ω＝2.6 V ，两个滑动变阻器最大阻值均为5 Ω，无法起到限流作用，故滑动变阻器采用分压式接法；此时考虑到干路最小电流约为0.8 A ，故滑动变阻器只能选择R 1，经过估算当电流表A 1满偏时，电流表A 2也正好满偏，非常匹配，满足电表读数不小于其量程的三分之一．故器材选择ABDEGH.(2)如图所示(3)待测电阻R x ＝I 2(r 2＋R 0)I 1－I 2，其中，I 1、I 2分别为A 1和A 2的示数，R 0与r 2分别为定值电阻和A 2内阻的阻值．【答案】(1)ABDEGH (2)见解析图 (3)I 2(r 2＋R 0)I 1－I 2 I 1、I 2分别为A 1和A 2的示数，R 0与r 2分别为定值电阻和A 2内阻的阻值【举一反三】某同学利用右图所示电路测量量程为2.5 V 的电压表的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱R (最大阻值99 999.9 Ω)，滑动变阻器R 1(最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R 2(最大阻值5 kΩ)，直流电源E(电动势3 V)，开关1个，导线若干．实验步骤如下①按电路原理图连接线路；②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图中最左端所对应的位置，闭合开关S；③调节滑动变阻器，使电压表满偏；④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00 V，记下电阻箱的阻值．回答下列问题：(1)实验中应选择滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)．(2)根据电路图将下图中实物图连线．(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0 Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为________Ω(结果保留到个位)．(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为________(填正确答案标号)．A．100 μA B．250 μAC．500 μA D．1 mA【解析】(1)本实验测电压表的内阻，实验中电压表示数变化不大，则接入电阻箱后电路的总电阻变化不大，故需要滑动变阻器的最大阻值较小，故选R1可减小实验误差．(2)滑动变阻器为分压式接法，连接实物电路如图所示：(3)电压表和电阻箱串联，两端电压分别为2.00 V和0.50 V，则R V＝4R＝2 520 Ω.(4)电压表的满偏电流I g＝UR V＝2.52 520A≈1 mA，故选项D正确．【答案】(1)R1(2)见解析图(3)2 520(4)D 高频考点三测量电源电动势和内阻1．电源电动势和内阻的测量方法任何一种实验方法．一定要紧扣闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，而最关键的是看电路中如何测量出路端电压U和电路中的总电流I，这也是命题专家命题时的入手点．2．数据处理利用图象得出电动势和内阻是常见的方法，对于不同的电路设计，在作图象时都要画出倾斜直线，即得到有关电动势和内阻的一次函数关系，再利用图象中的斜率与截距求解．当电流表或电压表量程不符合实验要求时，要考虑改装电表进行测量，所以有时也会用两个电流表或两个电压表来进行测量．例3．某物理兴趣实验小组的同学为了测量电动势约为3 V的某电源的电动势和内阻，实验室可供选择的实验器材如下．A．电压表V1(0～3 V，R V1＝10 kΩ)B．电压表V2(0～15 V，R V2＝50 kΩ)C．电流表A1(0～3 mA，R g＝100 Ω)D．电流表A2(0～3 A，内阻约为0.5 Ω)E．滑动变阻器R1(0～10 Ω)F．滑动变阻器R2(0～1 000 Ω)G．定值电阻R3＝0.5 ΩH．定值电阻R4＝10 ΩI．开关S以及导线若干回答下列问题：(1)在设计本实验时，为了减小实验误差，电压表应选______(填器材前的序号)，为了操作方便，滑动变阻器应选________(填器材前的序号)，通过分析可知电流表A1的量程太小、电流表A2的量程太大，该小组的同学想将电流表A 1改装成量程合适的电流表，则应将电流表A 1与定值电阻________(填器材前的序号)________(填“串”或“并”)联，改装后的电流表的量程应为________A ；(2)请设计合适的电路图测量电源的电动势和内阻，画在如图甲所示的虚线框内；(3)该实验小组的同学利用所设计的电路得到多组数据，以电流表A 1的示数为横坐标、电压表的示数为纵坐标建立坐标系，并将各组数据描绘在该坐标系中，得到的U －I 图象如图乙所示，则该电源的电动势E ＝________V ，内阻r ＝________Ω.(结果保留两位小数)【解析】(1)电源的电动势约为3 V ，电压表应选A ，为方便实验操作，滑动变阻器应选E ，它的阻值范围是0～10 Ω，电路中最小电流约为0.3 A ，为了扩大电流表A 1的量程，应与A 1并联一个小电阻R 3，改装电流表的满偏电流I ＝I g ＋I g R g R 3＝0.003 A ＋3×10－3×1000.5A ＝0.603 A ； (2)电路图如图所示；(3)分析可知，改装后电流表的量程是电流表A 1量程的201倍，图线在纵轴上的截距等于电源的电动势，由题图乙读出电源的电动势为E＝2.96 V，图线斜率的绝对值表示电源内阻r，故r＝2.96－2.12201×2.5×10－3Ω＝1.67 Ω.【答案】(1)A E G并0～0.603(2)见解析图(3)2.96 1.67【变式探究】某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻．其中电流表A1的内阻r1＝1.0 kΩ，电阻R1＝9.0 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0＝3.0 Ω的电阻．①按图示电路进行连接后，发现aa′、bb′和cc′三条导线中，混进了一条内部断开的导线．为了确定哪一条导线内部是断开的，将电键S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、b′间电压，读数不为零，再测量a、a′间电压，若读数不为零，则一定是________导线断开；若读数为零，则一定是________导线断开．②排除故障后，该小组顺利完成实验．通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图象如图．由I1－I2图象得到电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.【解析】①用多用电表的电压挡测U ab≠0，说明两表笔与电源两极间为通路，问题出在a、b′之间的含有电键的电路部分；若U aa′≠0，说明aa′导线断路，若U aa′＝0，说明导线bb′断开．②由于I2≫I1，故可将I2视为干路电流，则有I1(R1＋r1)＝E－I2(r＋R0)则I1＝ER1＋r1－r＋R0R1＋r1·I2，故从图线的截距和斜率可求得E＝1.4 V，r＝0.5 Ω。

新课标高考物理二轮复习专题13-电学实验(解析版)

高考物理二轮复习专题内容13电学实验§知识网络§一、电学量测量仪器1．电流表、电压表、欧姆表的对比仪器接线柱量程选择读数电流表有正、负接线柱的电表，电流由电表的正接线柱流入，负接线柱流出。

但欧姆表的正接线柱的电势低使指针指示比满偏刻度13多的位置若最小分度为1、0.1、0.01等，需要估读到最小分度的下一位；如果最小分度不是1、0.1、0.01等，的只需要读到最小分度位即可电压表欧姆表使指针尽量指在表盘的中间位置左右取两位有效数字并乘以相应挡位的倍率2.欧姆表工作原理(1)电路：欧姆表是多用电表电阻挡的一个挡位，电路如图所示。

电流的流向：由于使用多用电表时不管测量项目是什么，电流都要从电表的“＋”插孔(红表笔)流入，从“－”插孔(黑表笔)流出，所以使用欧姆挡时，多用电表内部电池的正极接的是黑表笔，负极接的是红表笔。

(2)调零：当红、黑表笔短接时，表头电流表指针满偏，此时I g＝ER＋R g＋r。

(3)测量：当红、黑表笔之间接电阻R x时，电路中电流I＝ER＋R g＋r＋R x，R x的一个值对应I的一个值，故将电流刻度标上相应的电阻刻度，即可直接读出待测电阻R x的阻值。

(4)中值电阻：当被测电阻R x＝R＋R g＋r时，电流变为满偏电流的一半，欧姆表指针指向刻度正中央，称为“中值电阻”。

中值电阻为欧姆表的内阻。

二、电流表的内外接法选择1.两种接法的比较比较项目电流表内接法电流表外接法电路误差原因由于电流表内阻的分压作用，电压表测量值偏大由于电压表内阻的分流作用，电流表测量值偏大测量结果R测＝UI＝R A＋R x>R x电阻的测量值大于真实值R测＝UI＝R VR V＋R xR x<R x电阻的测量值小于真实值适用条件R x≫R A，大电阻R x≪R V，小电阻2.两种接法的判断(1)比值判断法：若R VR x<R xR A，R x为大电阻，内接法误差小应选用内接法；若R VR x>R xR A，R x为小电阻，外接法误差小应选用外接法。

高考物理电学实验知识点

高考物理电学实验知识点电学实验是高中物理课程中的一大重点内容，也是高考物理考试的常见考点。

通过电学实验，学生可以加深对电学原理的理解，并培养实验操作和数据处理的能力。

本文将介绍几个高考物理电学实验的知识点，帮助同学们更好地备考。

一、串联电阻的测量串联电阻的测量是电学实验中的基础实验之一。

实验装置一般包括串联电阻、电压表和电流表。

实验步骤如下：1.将电压表和电流表分别连接在电路的两端，保证正负极正确连接。

2.调节电源，使电路中的电流保持稳定。

3.读取电压表和电流表上的数值，可以计算出电路中的电阻值。

这个实验主要考察同学们对串联电路中电流和电压的理解，以及对欧姆定律的运用能力。

二、并联电阻的测量并联电阻的测量也是高考物理电学实验中的重要内容。

实验装置包括并联电阻、电压表和电流表。

实验步骤如下：1.将电压表和电流表分别连接在并联电路的两端，保证正负极正确连接。

2.调节电源，使电路中的电压保持稳定。

3.读取电压表和电流表上的数值，可以计算出电路中的电阻值。

这个实验主要考察同学对并联电路中电流和电压的理解，以及对欧姆定律和电阻公式的运用能力。

三、电阻与电流的关系实验电阻与电流的关系实验是一个经典的物理实验，主要用于验证欧姆定律。

实验装置包括电源、电阻、导线和电流表。

实验步骤如下：1.将电流表连接在电路中，保证正负极正确连接。

2.依次改变电阻的大小，记录电流表上的数值。

3.根据测得的数据绘制电流与电阻之间的关系曲线。

这个实验主要考察同学们对欧姆定律的理解，以及对电阻与电流关系的掌握程度。

四、电流与电压的关系实验电流与电压的关系实验也是一个重要的物理实验，用于验证欧姆定律。

实验装置包括电源、电阻、导线和电压表。

实验步骤如下：1.将电压表连接在电路中，保证正负极正确连接。

2.依次改变电源电压的大小，记录电压表上的数值。

3.根据测得的数据绘制电流与电压之间的关系曲线。

这个实验也是考察同学们对欧姆定律的理解，以及对电流与电压关系的掌握程度。

高考物理实验题真题详解

高考物理实验题真题详解高考物理试题中常常出现实验相关的题目，这类题目旨在考察学生对实验原理和实验操作的理解能力。

下面将详细解析一道典型的高考物理实验题，帮助同学们更好地理解和应对这类题目。

1. 题目概述题目如下：某同学使用直流电源、电流表、电压表、导线等仪器材料，设计了一个实验电路。

并完成了实验，记录下实验电路中各器件的电流和电压数据如下表所示。

（表格中省略）根据上述数据，回答以下问题：2. 实验电路的组成与形式题干中描述了某同学设计的实验电路，并给出了电流和电压数据的表格。

根据这些信息，我们可以尝试还原出实验电路的组成与形式。

通过观察数据表格，可以发现所给的电压和电流都是具体数值，并没有出现名词，这提示我们可能是要计算电路中某个元件的电压或电流。

因此，我们可以初步推测该实验电路为一个串联电路。

3. 电流的计算在题干中给出了电流的数据，我们需要根据这些数据计算出实验电路中各元件的电流。

以表格中给出的第一个元件为例，我们可以通过使用欧姆定律来计算电流，即I = U / R，其中I为电流，U为电压，R为电阻。

同样的计算方法可以用于计算其他元件的电流。

4. 电压的计算根据题干中给出的电压数据，我们同样可以使用欧姆定律计算电路中各元件的电压。

以第一个元件为例，我们可以通过使用欧姆定律来计算电压，即U = I * R，其中U为电压，I为电流，R为电阻。

同样的计算方法可以用于计算其他元件的电压。

5. 实验结果详解根据我们计算得到的电流和电压数据，我们可以进一步分析实验结果。

比较不同元件之间的电压和电流数据，我们可以发现某些规律或趋势。

对于实验结果的分析可以结合物理学原理，对实验电路的性质和特点进行探讨。

通过对实验电路的组成与形式、电流和电压的计算以及实验结果的详解，我们可以全面地理解和回答该高考物理实验题。

掌握这类题目背后的物理原理和计算方法，有助于我们在今后的学习和考试中更好地应对这类问题。

在高考物理试题中，实验题目不仅考察了我们对实验原理和操作方法的掌握程度，还要求我们具备分析实验结果和推导结论的能力。

以基础实验叩开高中物理实验教学之门——2021年高考理综全国卷物理电学实验题解读

以基础实验叩开高中物理实验教学之门——2021年高考理综全国卷物理电学实验题解读2021年高考理综全国卷物理部分的实验题目涵盖了物理电学方面的内容，通过解读这些实验题目，我们可以窥探高中物理实验教学的现状和发展方向。

首先，我们来看一道题目：“实验A：利用恒定电流充电$\overrightarrow{I}$M，可以给M-Mn电池补电。

然而我们经常看到人们将手机插充电头上并未启动电源，也可充电，请你解释此现象。

”这道题目要求考生解释人们将手机插充电头上并未启动电源，手机仍然能充电的现象。

这道题目的实验A告诉我们，利用恒定电流可以给电池补电。

手机可以通过充电头接收到一定的恒定电流，并通过此电流进行充电。

所以，即使没有启动电源，由于接收到的电流仍然可以为手机充电。

这个实验的设计很巧妙地将实际生活中的现象与基础物理原理联系起来，既考察了学生们的实验设计能力，又拓宽了学生们对实验的认识。

接下来，我们来分析另一道题目：“实验B：如图所示，取两对相同的理想电源E，它们的电动势都是E，内阻都是r，两对电源都放置在同一恒温槽内。

用开关K控制两对电动势的连接，两个开关初始状态都为断开状态（见图1）。

当关闭开关K1时，电流I1是稳定的（见图2）。

假设在此时刻电源1的负极扫电路，在其他情况下均表现为开放电路。

已知断开开关K1后，接通开关K2，电源2仍然开路。

此时，测得的电源1的电动势为0，而电源2的电动势为E/2。

这一实验表明，两对电源为串联的。

”这道题目要求考生解释为什么当断开开关K1后接通开关K2时，测得的电源1的电动势为0，而电源2的电动势为E/2。

通过实验B可以看出，当断开开关K1后，接通开关K2时，由于电源1的负极扫电路，电源1的电动势为0。

但电槽内的恒温槽仍然起到了稳定电流的作用，所以电流能够继续通过电源2，并到达接收电路。

根据基尔霍夫电压定律，两个电源的电动势之和等于电源2的电动势，即E=2E/2=E。

因此，这道题目考察了学生对电路的连通性和基尔霍夫电压定律的理解。

高考物理电学实验汇总及详细解答新人教版

电学实验汇总1、伏安法测电阻为了测量一个“6.3V，1W〞的小电珠正常工作时的电阻，给出以下器材：A.电流表〔3A,0.004Ω〕B.电流表〔0.6A，0.02Ω〕C.电压表〔10V，1kΩ〕D.电压表〔15V，15kΩ〕E.电源〔6V，2A〕F.电源〔9V，1A〕G.滑动变阻器〔0－20Ω，0.8W〕H.滑动变阻器〔0－50Ω，0.5W〕I.导线假设干，开关一个〔1〕为测量安全和尽量准确，应选用器材〔2〕画出电路图。

2、用电压表替代电流表测电阻用以下器材测量电阻R x的阻值(900～1000Ω)：电源E：有一定内阻，电动势约为9.0V；电压表V1：量程为1.5V，内阻r1=750Ω；电压表V2：量程为5V，内阻r2=2500Ω；滑线变阻器R，最大阻值约为100Ω；单刀单掷开关S，导线假设干．(1)测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3，试画出测量电阻R x的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题中相应的英文字母标注)．(2)假设电压表V1的读数用U1表示，电压表V2的读数用U2表示，如此由量和测得量表示R x的公式为R x=3、用电流表替代电压表测电阻用以下器材测量一待测电阻的阻值，器材(代号)与规格如下：电流表A1(量程250mA，内阻r1为5Ω)；标准电流表A2(量程300mA，内阻r2约为5Ω)；待测电阻R1(阻值约为100Ω)；滑动变阻器R2(最大阻值10Ω)；电源E(电动势约为10V，内阻r约为1Ω)；单刀单掷开关S，导线假设干．(1)要求方法简捷，并能测多组数据，画出实验电路原理图，并标明每个器材的代号．(2)实验中，需要直接测量的物理量是，用测的量表示待测电阻R1的阻值的计算公式是R1= 。

4、伏安法测电阻的误差消除用伏安法测电阻时，由于电压表、电流表内阻的影响，测量结果总存在系统误差。

按如下图所示的电路进展测量，可以消除Array这种系统误差。

该实验的第一步是：闭合电键S1，将电键S2接2，调节滑动变阻器R P和r，使电压表读数尽量接近量程，读出这时电压表和电流表的示数U1、I1。

高考物理电学实验全解析一伏安法测电阻

【高考物理电学实验全解析一】测电阻电阻实验是高考物理电学实验考察的重点内容。

有时候考察的是经典的伏安法测电阻，有时候则有很大的变通性，譬如用两个电流表或两个电压表测电阻，也有的时候是直接考察测电压表或电流表的电阻，时而不时的也会考察类似半偏法等一些看起来不太正统的测电阻的方法。

纵观整个高中物理实验，力学实验比较多，或许就是因为比较多，题目的变通性反而不太强，只要看明白实验原理，以及每个物理量用什么来测量，并不难取得突破。

电学实验内容少，就测电阻、测电动势和内阻、多用电表这三个，但考察起来往往有很大的变通性。

一.经典的伏安法测电阻经典的伏安法测电阻实验的问题可以分拆成三个问题：电学仪器选择、控制电路选择、电流表内接外接选择。

突破了这三个方面，经典的伏安法测电阻就基本没啥问题了。

1.控制电路的选择伏安法测电阻实验必备的设备是：被测电阻、电流表、电压表，这三个设备组成如图所示的测量电路。

如何把上面的测量电路和滑动变阻器一块连入完整的电路中，让电流表和电压表的读数发生变化，就是所谓的控制电路。

通常有两种控制电路：限流电路和分压电路，如下图所示。

很多时候，控制电路也叫做滑动变阻器的接法，限流接法和分压接法。

这两种电路各有各的优点，也各有各的缺点，还有一些各自要注意的事项。

下面逐个进行分析。

（1）限流电路测量范围：如果不考虑电源内阻，在滑动变阻器短路的时候，测量电路也即被测电阻两端的电压是最大的，等于电源总电压；在滑动变阻器全部阻值接入电路的时候，被测电阻两端电压是最小的，最小值倒可以求出。

我们需要非常清晰这样一个事实：限流电路中被测电阻的电压和电流不能从零开始。

这就限制了电流表和电压表的数据范围，数据范围小，数据就少，画出来的U-I图象或I-U图象就不太精确，被测电阻的测量值误差就会大些。

这是限流电路非常显著的一个缺点。

滑动变阻器阻值：为了让同学们明白限流电路中滑动变阻器的作用，我举一个极端些的例子。

假如被测阻值为100欧姆，滑动变阻器的最大阻值为5欧姆。

高中物理电学实验及参考答案

电学实验(一)(时间:９０分钟满分:１００分)1.如图是“探究串联电路电流特点”的实验电路图:(1)实验中，选择两个小灯泡的规格应该是_______的(填“相同”或“不相同”)。

(2)下表是某同学实验中的一组数据:指出上述表格所记录的数据中，明显错误的数值是_______，造成错误的原因是__________________ 。

(3)实验中某同学发现两个串联的小灯泡中，一个发光，一个不发光，造成其中一个小灯泡不发光的原因是( )A.通过灯泡的电流小B.灯泡的灯丝断了C.灯丝的电阻小D.小灯泡靠近负极2.【探究名称】探究并联电路中电流的关系:【提出问题】如图所示的并联电路中,流过A、B、C各处的电流之间可能有什么关系？【设计实验与进行实验】⑴按图所示连接电路；⑵把电流表分别接入到电路中的A、B、C处,测出它们的电流,填入下表；⑶为了防止个别偶然因素的影响,我们可以采用以下两种方法之一，重复上面实验步骤.方法一:改变电源电压方法二:更换其中一条支路中的电阻(阻值不同)【分析与论证】⑴在拆接电路时,开关必须______；⑵上面设计的表格中存在的不足之处是:__________________；⑶表格补充完整后，通过对上面数据的分析,后面两次实验是采用方法_____进行的,可以得出结论:并联电路干路中的电流等于________________________.3.小明同学按如图所示的电路进行实验，实验中电阻R1保持不变，三次调整滑动变阻器R2的阻值，得到如下表所示的实验数据:(1)分析电流表A1、A2的示数，可得出；(2)分析电压表V l、V2的示数，可得出。

4.小松在做“连接串联电路”的实验中，不慎把电路中一个灯泡的玻璃打碎了。

此时，她惊奇的发现:这个小灯泡几乎不发光，可另一个灯泡不仅没熄灭，反而更亮了。

小松对此产生了疑问:(1)玻璃碎了以后，小灯泡仍有电流通过，灯丝却几乎不发光，那么玻璃外壳究竟起什么作用呢?请说出你的看法。

高中物理电学实验详细讲解

滑动变阻器选择原理半偏法原理和改进方式CONTENTS
目录
伏安法测电阻原理和改进方式
测电源电动势和内阻电路进阶篇
1.测量电路的选择以及原理分析：
2.改进方式：
二. 滑动变阻器的两种选择方式以及论依据
1.两种接法比
较
2.选择原理
三.半偏法选择原理以及改进方式
1.解析法（公式法）
2.函数法（待定系数法）
3.图像法
4.等效法
1.解析法
2：图象法在坐标纸上以Ｉ轴为横坐标，
Ｕ为纵坐标，用测出几组的Ｕ
，Ｉ值画出Ｕ－－Ｉ图像所得直线跟纵轴的交点即为电动势E的值，图线的斜率的绝对值即为内阻的值。

U r k I ∆==∆思考：考虑电压表的分流作用，大致画出U-I真实图线
2.3 函数法
，图像法
等效法。

高考物理电学实验讲义

2011高考物理电学实验讲义温故自查1．灵敏电流表(1)三个主要参数①内阻R g②满偏电流I g③满偏电压U g(2)三个参数间的关系：由欧姆定律知U g＝I g R g2．电表的改装(1)电压表改装时所加电阻与电流表G 起来．(2)电流表改装时所加电阻与电流表G 起来．串联并联考点精析1．电压表的改装电流表的电压量程U g＝I g R g，当改装成量程为U的电压表时，应串联一个电阻R，如图所示．因为串联电阻有分压作用，因此叫做分压电阻．电压扩大量程倍数n＝.由串联电路的特点：U＝I g R g＋I g R即电压扩大量程倍数为n时，需要串联的分压电阻R＝(n－1)R g.电压表的内阻R V＝R g＋R，即R V等于R g与R串联时的总电阻．2．电流表的改装电流表的电流量程I g，当改装成量程为I的电流表时，应并联一个电阻R，如图所示．因为并联电阻有分流作用，因此叫做分流电阻．电流扩大量程倍数n＝.由并联电路的特点：I g R g＝(I－I g) R即电流扩大量程倍数为n时，需要并联的分流电阻R＝.电流表的内阻R A等于R g与R并联时的总电阻．3．电表的读数方法最小分度是“1”的电表，测量误差出现在下一位，下一位按估读，如最小刻度是1mA的电流表，测量误差出现在毫安的十分位上，估读到十分之几毫安．最小分度是“2”或“5”的电表，测量误差出现在同一位上，同一位分别按或估读．如学生用的电流表0.6A量程，最小分度为0.02A，误差出现在安培的百分位，只读到安培的百分位，估读半小格，不足半小格的舍去，超过半小格的按半小格估读，以安培为单位读数时，百分位上数字可能是0、1、2……9；学生用的电压表15V量程，最小分度为0.5V，测量误差出现在伏特的十分位上，只读到伏特的十分位，估读五分之几小格，以伏特为单位读数时，十分位上的数字可能为0、1、2……9.温故自查1．原理：部分电路欧姆定律2．两种测量电阻的电路：(如图所示)3．两种控制电路：(如图所示)内接法外接法考点精析1．伏安法测电阻的电路选择(1)阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表的内阻进行比较，若R x较小．宜采用电流表外接法；若R x较大，宜采用电流表内接法．(2)临界值计算法：R x< 时，用电流表外接法．R x> 时，用电流表内接法．(3)实验试探法：按图接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法．2．伏安法测电阻的控制电路供电电路是一般由电源和滑动变阻器按一定的连接方式组成，滑动变阻器在供电电路中有两种接线方法：限流式和分压式(如图所示)．限流式可省一个耗电支路，分压式电压调节范围大，应根据需要选用．变阻器的分压与限流接法是高考的热点，虽然两种电路均可调节负载电阻电压和电流的大小，但在不同条件下，调节效果大不一样．(1)负载电阻的阻值R x远大于变阻器的总电阻R，须用分压式电路．(2)要求负载上电压或电流变化范围较大，且从零开始连续可调，须用分压式电路．(3)负载电阻的阻值R x小于变阻器总电阻R或相差不多，且电压、电流变化不要求从零调起时，可采取限流接法．(4)两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流接法总功率较小．(5)特殊问题中还要根据电压表和电流表量程以及电阻允许通过的最大电流值反复推敲，以能减小误差的连接方式为好．命题规律根据电表改装原理确定电压表、电流表的量程，或改装成电流表、电压表需并联、串联多大电阻．[考例1]如果两个电流表的满偏电流均为I g＝3mA，内阻R g＝100Ω，欲将其改装成量程分别为3V和15V的电压表，则(1)分别串联的电阻R1和R2为多大？(2)将改装后的电压表串联后测电路中电阻的电压时，指针的偏角θ1和θ2有何关系，示数U1和U2有何关系？R1＝＝900Ω，改装成15V应串电阻R2＝＝4900Ω.(2)将两只电压表串联后测电压，即如图所示连接，因流过表头的电流相同，故偏角θ1＝θ2，而电压表内阻R V1、R V2有关系R V1/R V2＝1/5，故电压表示数之比为U1∶U2＝1∶5.[答案](1)9004900(2)θ1＝θ2∶1∶5[总结评述]改装后电表中表头的满偏电流、电压并不改变，只要将灵敏电流表的表盘按扩大量程后的倍数加以改换，即可从表盘上直接读出电路中的总电压或电路的总电流的数值．两个电压表甲、乙是由完全相同的电流表改装成的，它们的量程分别是5V、15V，为了测量15～20V的电压，把甲、乙两个电压表串联使用，则两表的()A．读数相同B．指针偏转角度相同C．读数正比于表的内阻D．指针偏转角度正比于表的内阻[解析]两电压表是由同一个电流表(表头)改装而成的，表头的内阻没有变化，其量程也没有变化，两电压表由于通过的电流相同，所以两表指针偏转角度相同；而改装后的电压表的内阻不同，它们又串联在电路中，根据串联电路的分压原理，两表的读数正比于表的内阻．[答案]BC命题规律根据题设要求选择适当仪器，设计符合要求的电路，并求出待测电阻值．[考例2]如图所示为用伏安法测量一个定值电阻的实验所需的器材实物图，器材规格如下：(1)待测电阻R x(约100Ω)(2)直流毫安表(量程0～10mA，内阻50Ω)(3)直流电压表(量程0～3V，内阻5kΩ)(4)直流电源(输出电压4V，内阻不计)(5)滑动变阻器(阻值范围0～15Ω，允许最大电流1A)(6)开关1个，导线若干根据器材的规格和实验要求，在本题的实物图上连线．[解析]解法一：先确定测量电路，由R0＝＝500Ω>R x知，应选择外接法，再确定控制电路，滑动变阻器值R＝15Ω< 知，应选择分压电路，最后画出电路图如图(a)，实物连线如图(b)．[答案] 见解析[总结评述] 连接实验图的基本方法： (1)分析各元件的连接方式和控制电路的方式．(2)画出实验电路图．(3)画出连接各元件，一般先从电源正极开始，到开关再到滑动变阻器等，按顺序以单线连接的方式将主电路中要串联的元件依次串联起来，然后再将要并联的元件并联到电路中．(4)电压表应并联，电流表应串联，且电流应由正极流入、负极流出．(5)变阻器的触头位置应保证电路中用电器的安全，即保证电路中流过的电流最小或加在用电器两端的电压最小．(6)连线不能交叉．用伏安法测量某电阻R x 的阻值，现有实验器材如下：A ．待测电阻R x ：范围在5～8Ω，额定功率1WB．电流表A1：量程0～0.6A(内阻约0.2Ω)C．电流表A2：量程0～3A(内阻约0.05Ω)D．电压表V1：量程0～3V(内阻约3kΩ)E．电压表V2：量程0～15V(内阻约15kΩ)F．滑动变阻器R：0～100ΩG．蓄电池：电动势12VH．导线，电键为了较准确地测量，并保证器材安全，电流表应选________，电压表应选________，并画出电路图．[解析]待测电阻R x的额定电流I m＝＝0.45A，应选电流表A1；额定电压U m＝＝2.8V，应选电压表V1，由于临界电阻R0＝＝24.5Ω>R x，所以R x应认为其值较小，因此选用电流表的外接法测电阻；再确定控制电路，由R＝100Ω>10R x，应选择限流式电路，其电路如图所示[答案]A1V1限流式图见解析命题规律利用伏伏法、安安法、电阻箱和电压表(或电流表)法、代替法等，测电阻值并设计电路．[考例3]用以下器材测量电阻R x的阻值(900Ω～1000Ω)；电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0V；电压表V1，量程为1.5V，内阻r1＝750Ω；电压表V2，量程为5V，内阻r2＝2500Ω；滑动变阻器R，最大阻值约为100Ω；单刀单掷开关S，导线若干．(1)测量中要求电压表的读数不小于其量程的，试画出测量电阻R x的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题目中相应的英文字母标注)；(2)若电压表V1的读数用U1表示，电压表V2的读数用U2表示，则由已知量和测得量表示R x的公式为R x＝________.[解析]很多考生解析此题，首先考虑的就是伏安法，由于本题没有电流表，思维受阻，当然做不正确，本题要运用“电压表(伏特表)算电流”这一创新思维．(1)测量电阻R x的实验电路如图所示．(2)电压表的示数为U1，电压表的示数为U2，电压表的内阻为r1，根据串联、并联电路的规律，算出R x的电阻为R x＝r1.[答案]见解析。

高考物理-实验之电学实验精讲(1)

一、测电阻1．伏安法测电阻11(U1)步骤二：断开S1，闭合S2，调节变阻箱，使I2(U2)＝I1(U1)步骤三：读出变阻箱阻值R，RX＝R3．双伏法双安法4．双安法用多用电表粗测电丝的电结果如所由此知电(1)用多用电表粗测电阻丝的电阻，结果如图甲所示，由此可知电阻丝电阻的测量值约为______Ω。

(2)用螺旋测微器测量金属丝的直径，结果如图乙所示，由此可知金属丝直径的测量结果为____________________mm。

确导线实长度可使用有的电阻R，从而确定导线的实际长度。

可供使用的器材有：x电流表：量程0.6A，内阻约0.2Ω；电压表：量程3V，内阻约9kΩ；：最大阻值5Ω；滑动变阻器R1滑动变阻器R：最大阻值20Ω；2=3Ω；定值电阻：R电源：电动势6V，内阻可不计；开关、导线若干。

(2)在实物图中，已正确连接了部分导线，请根据图甲电路完成剩余部分的连在实物图中已正确连接了部分导线请根据图甲电路完成剩余部分的连接。

(3)调节滑动变阻器，当电流表的读数为0.50A时，电压表示数如图乙所示，读数为____V。

(4)导线实际长度为______m(保留2位有效数字)。

(3)如图2所示，在实验中，同组同学已经完成部分导线的连接，请你在实物接线图中完成余下的导线的连接。

中的电流由零开始逐渐增大直到小灯泡正常发光由电流表和中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光，由电流表和电压表得到的组读数描绘出的U-I图象应是( )′(1)如果待测电阻的真实值为Rx，测量值为R x，则测量值与真实值的关系式：①采用电流表内接时为R′x=______；②采用电流表外接时为R′x=_______。

(2)为了消除上述系统误差，某所示的测量电路研究性学习小组设计了如图1所示的测量电路。

①请完成下列操作过程：第一步：先将第步：先将R2的滑片调到最左端，单刀双掷开关S2合向a，然后③实接实③根据实验原理图1连接好实物图2。

备战2023年高考物理母题题源解密(全国通用)：电学实验(解析版)

专题18电学实验【母题来源一】2022年高考全国甲卷【母题题文】（2022·全国甲卷·T22）某同学要测量微安表内阻，可利用的实验器材有：电源E （电动势1.5V ，内阻很小），电流表（量程10mA ，内阻约10 ），微安表（量程100μA ，内阻g R 待测，约1kΩ），滑动变阻器R （最大阻值10 ），定值电阻0R （阻值10 ），开关S，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90.0μA ，电流表的示数为9.00mA ，由此计算出微安表内阻g R _____ 。

【答案】①.见解析②.990Ω【解析】（1）[1]为了准确测出微安表两端的电压，可以让微安表与定值电阻R 0并联，再与电流表串联，通过电流表的电流与微安表的电流之差，可求出流过定值电阻R 0的电流，从而求出微安表两端的电压，进而求出微安表的内电阻，由于电源电压过大，并且为了测量多组数据，滑动电阻器采用分压式解法，实验电路原理图如图所示（2）[2]流过定值电阻R 0的电流9.00mA 0.09mA 8.91mAA G I I I 加在微安表两端的电压208.9110VU IR 微安表的内电阻2g 68.9110Ω990Ω90.010G U R I 【母题来源二】2022年高考全国乙卷【母题题文】（2022·全国乙卷·T23）一同学探究阻值约为550 的待测电阻x R在0~5mA范围内的伏安特性。

可用器材有：电压表V（量程为3V，内阻很大），电流表A（量程为1mA，内阻为300 ），电源E（电动势约为4V，内阻不计），滑动变阻器R（最大阻值可选10 或1.5kΩ），定值电阻0R（阻值可选75 或150 ），开关S，导线若干。

（1）要求通过x R的电流可在0~5mA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________；（2）实验时，图（a）中的R应选最大阻值为______（填“10 ”或“1.5kΩ”）的滑动变阻器，0R应选阻值为______（填“75 ”或“150 ”）的定值电阻；（3）测量多组数据可得x R的伏安特性曲线。

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V A
RX
－
+
答：因毫安表内阻与待测电阻相近，必须“外接”．因为变阻器电阻很小，电源和滑动变阻器连接成分压电路，
（全题6分．电源、滑动变阻器连接成分压电路，占3分．除电键接错扣1分外，其它任何错都不给这3分．伏安法测电阻的电路占3分，其中电流表应外接，即电压表应直接与待测电阻并联．这部分接线中有任何错误都不给这3分．）
高考物理
电学实验精编
2014.3.20
电学实验复习重点
（重点）常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表改装而成的
+
G
_
一、电流表的构造和工作原理
1、构造：永磁铁和放入永磁铁磁场的可转动线圈组成 R θ∝I
Ig
g
大约几欧到几十欧
2、电路图：
大约零点几伏约几十微安到几毫安。
G Ug
（1）满偏电流:电流表指针偏转到最大刻度时的电流Ig
A
Rx
比较法测量电阻
R
R
Rx
A
Rx
I1
A
I2
∵I2R =I1 Rx
∴ Rx = I2R /I1 （不计电源内阻）
4.仪器的选择
⑴安全性原则
要保证所用仪器的安全，电源最大允许通过的电流、电压表和电流表的量程、滑动变阻器允许通过的最大电流、用电器的额定电压电流等。选择电源、电表和用电器时，保证其电流和电压均不超过使用的量程。
+ A
· ·
RX
-
+
例2：有一个电阻Rx，其阻值大约是25kΩ ，可供选择的器材是：电流表A1 (0----100μA, 2kΩ) 电流表A2 (0----500μA, 300Ω) 电压表V1 (0----10V, 100kΩ）电压表V2 (0----50V, 500KΩ）直流稳压电源 E（15V，1A）滑动变阻器 R (1kΩ, 1W) 电键K和若干根导线．试选择适当的器材，选取适当的电路，使测量尽可能准确，并画出电路图，再将如图示的实物连线。解：（1）电压表、电流表的选择由于滑动变阻器的电阻明显小于待测电阻，因此滑动变阻器必须用分压器接法。若电压表选V2（50V），因为电源电压15V不足其量程的1/3，所以电压表应选V1（10V）。
要求测量结果尽量准确，需要多测几组数据；要求待测电阻两端电压变化范围较大；或要求从零开始连读可调，应选分压电路。如果滑动变阻器的全阻值比待测电阻的阻值小得多，为了能使待测电阻两端电压有较大变化，应选分压电路。如果采用限流电路时，电路中最小电流等于或大于待测电阻的额定电流或电流表的量程，应选分压电路
(2) 分压电路
RX
负载RX的电压调节范围0---E
滑动变阻器的总阻值R越小，越便于调节用电器两端电压．一般选用滑动变阻器的全电阻小于用电器的电阻, 在0.1—0.5倍之间为好。
a E
P b
R
r= 0
在合上开关以前，一定要使滑动变阻器滑动头的初始位置置于a端．以使负载上的电压和电流最小．（均为零）
误差来源测量结果
适用条件
电流表的分压 R测＝U/I＞Rx 偏大
电压表的分流 R测＝U/I＜Rx 偏小
小结: 内接和外接的确定
请
牢
记
给阻值看比值
与比值大表近接无阻值看变化
与变化大表近接
伏安法测电阻之发散思维
1．“伏安法”测电压表的电阻 A 电压表（电流表）是一个能读出其 V
．． 2．“安安法” ．R IR ．． IR R ． I I I ．．．．．．
哪个比值大Rx就与对应表“近接”
例电流表内、外接判断方法题 1、采用电流表内接法的条件：Rx>>RA 解采用电流表外接法的条件：Rv>>Rx 析 2、当不满足Rx>>RA和Rv>>Rx关系时 Rx Rv 当 Rx RA R （即 ) 时用内接法大 R V
当 Rx 当 Rx
Rx （即 RA RV Rv RA Rx
电流表的创新使用－－测电压．
A1
2 A2 x
．
Rx
A2
两端电压（通过其电流）的电阻．
此电路能否测量出电流表的内阻？
U RV I
没有系统误差
A1
A2
2
A2
1
2
A1
1
没有系统误差
没有系统误差
条件：已知电流表A2的内阻,将A2看成一个电压表使用．根据并联分流进行测量
3．“伏伏法”电压表的创新使用－－测电流．
可见滑动变阻器的总阻值R越大，电阻RX两端电压的变化范围越大。变阻器总阻值R 是Rx 的2--5倍时，限流接法对电流、电压控制作用显著，这样既便于调节,用电器两端电压变化范围又比较大.
E
a Pb r=0 R
在合上开关以前，一定要使滑动变阻器所使用的阻值最大．
如果题目没有要求待测电阻两端的电压从零开始连续可调，也没有要求多测几组数据，而且滑动变阻器的阻值比待测电阻的阻值大，并且在滑动变阻器连成限流电路时能保证电表和待测电阻正常工作，这时应从节省电能（ P ＝EI ）和电路简单考虑，选用限源流电路。
（2）电流表的内阻:表头G的电阻Rg （3）满偏电压:电流表G通过满偏电流时,加在它两端的电压Ug
Ug=IgRg
二、把灵敏电流计改为电压表
据串联电路的特点得： Ig Ug Rg U U g R (U U g ) Rg Ug
Ig
Ig
电路图 Rg
G
R UR
Ug
解得：R
RV
V
（2）电压表的内阻：Rv=Rg+R
．v ．
U1 U 2 Rx RV 2 U2
没有系统误差
．．
【备考提示】在很多情况下，电压表和电流表（已知内阻）的功用可以互换。有时利用一块电表配合定值电阻也可以完成功能的互换。实际上就是部分电根据串联分压进行测量路欧姆定律的变形运用。在处理时，一定要明确原理，灵活运用。
R
替代法测量电阻
⑷选择的一般步骤
①根据实验要求设计合理的实验电路； ②找出唯一性的器材； ③估算电路中电压和电流的最大值或最小值，结合已知器材的规格选定电源、选定电压表和电流表以及所用的量程； ④根据实验的要求和待测电阻的阻值选择滑动变阻器.
例1.用伏安法测量金属导线的电阻R，试把图中给出的器材连接成测量R的合适的电路。图中安培表的量程为 0.6A，内阻接近1Ω，伏特表的量程为3V，内阻为5KΩ; 电源的电动势为6V，变阻器的阻值为0—20 Ω 。在闭合电键前，变阻器滑动触点应处于正确位置。解：金属导线的电阻不大，安培表应外接，变阻器电阻比较大，可用限流接法，画出电路图如下： V+
A R V
A
V
R待
V
·
A
RX
内接法
·
U Rx U A R测＝＝ Rx R A R x I测 I Rx U测
由于电流表分压引起的。
误差产生的原因:
若 RX >> RA 时，采用电流表内接法
·
V
A
RX
·
U Rx Rx RV R测＝＝ Rx I 测 I Rx IV Rx RV U测
RA
Rx
x
Rx 小 )时用外接法
RA RV 时，用内、外接法均可
3、当Rx、RA、Rv的阻值未知时
用试触法进行判断
② 试触法
a.条件：未给出RX的估计阻值
·
RX P
a
A
b
V
·
b.选择方法：将电压表分别接a、b两点
如果电流表示数有显著变化，说明电压表的分流作用较强，不满足RX<<RV,不适应用电流表的外接法．应用电流表的内接法．
三、控制电路（滑动变阻器的接法）的选择：比较项目电路限流式接法分压式接法
电压调节的范围电流调节的范围电能损耗电路连接
EIR 电源负担轻简便
E（IR+Iap）电源负担重复杂
1.原理
一
U I
伏安法测电阻
“同一性”
V A 外接法？
R
U R I
用电压表测电压用电流表测电流为减小误差，多测几组数据，求平均值 V 滑动 A 变阻器
．
V1
v
2
．．
V2
1
U1 RV 1 RV 2 U2
没有系统误差
． v ．
1
Rx
1
．
V2
U1 Rx RV 2 U2
存在系统误差
能否消除？条件：已知电压表V2的内阻,将V2看成一个电流表使用． Rx R0 V2
．．
．
． v ．
．．．
U2 RV 2 R0 U1 U 2
没有系统误差
V
A
RX
－
+
例 4 ．某电压表的内阻在 20～ 50kΩ之间, 现要测量其内阻,实验室提供下列可选用的器材: 待测电压表V(量程3V) A1 V 电流表A1(量程200μA ) 电流表A2(量程5mA) 电流表A3(量程0.6A) 滑动变阻器R(最大阻1KΩ) 电源ε(电动势4V) 电键K. A1 (1)所提供的电流表中,应选用_______( 填写字母代号). (2)为了尽量减小误差,要求测多组数据.试在方框中画出符合要求的实验电路图．
A
优点：电路简单，省电不足：电压不能从零开始 RL
A V A C B S
2）、分压式： V
RX
A
RL
优点：电压能从零开始不足：电路复杂，费电
（2）、滑动变阻器电路