高考物理二轮复习第一部分第16讲电学实验与创新学案

第16讲电学实验与创新
1．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
1
3
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，只需要
读到最小分度位即可电压表使指针尽量指在表
盘的中间位置
取两位有效数字并乘
以相应挡位的倍率
欧姆表
(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 ＝E
R ＋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 ＝
E
R ＋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．
2．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＝U
I
＝R A ＋R x >R x
电阻的测量值大于真实值
R 测＝U I ＝R V
R V ＋R x
R 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
①比值判断法：若R V R x <R x R A ，R x 为大电阻，内接法误差小应选用内接法；若R V R x >R x R A
，R x 为小电阻，外接法误差小应选用外接法．
②临界值判断法：当被测电阻R x 的大小无法直接判定时，先求临界电阻R 0＝R A R V .若
R x >R 0，则R x 为大电阻，内接法误差小；若R x <R 0，则R x 为小电阻，外接法误差小；若R x ＝R 0，
内外接法均可．
③试触法：当无法估计电阻的阻值，难以比较R A R x 及R x R V
的大小时，可采用电压表试触法看电流表、电压表变化大小来确定，若电流表示数较电压表示数变化明显，说明外接时电压表分流作用大，应采用内接法；若电压表示数较电流表示数变化明显，说明内接时电流表的分压作用大，应采用外接法．
3．滑动变阻器连接的限流接法和分压接法． (1)两种接法的对比．
项目
限流接法分压接法对比说明
两种接法电路图串、并联关系不同负载
R x上
电压调节范围
R x E
R x＋R0
≤U≤
E
0≤U≤E 分压电路调节范围大负载R x上电流调节范
围
E
R x＋R0
≤I≤
E
R x
0≤I≤
E
R x
分压电路调节范围大闭合S前触头位置b端a端都起保护作用
额定条件下电路总功
率
EI E(I＋I P)分压电路耗能较多
①滑动变阻器限流式接法选取原则：一般在滑动变阻器总电阻R0与R x相差不大时，既不要求较大范围调节电流和电压，又不要求从零开始读数，则优先选择限流式接法．
②滑动变阻器的分压式接法选取原则．
a．滑动变阻器的全值电阻R0远小于用电器电阻R x或电路中串联的其他电阻的阻值，即R x≫R0.
b．要求用电器R x的电流或电压从零开始连续变化．
c．采用限流式电路时，电路中的最小电流大于用电器R x的额定电流，或给定的仪表量程偏小．
1．(2020·全国卷Ⅱ)某同学要研究一小灯泡L(3.6 V，0.30 A)伏安特性．所用器材有：电流表A1(量程200 mA，内阻R g1＝10.0 Ω)，电流表A2(量程500 mA，内阻R g2＝1.0 Ω)、定值电阻R0(阻值R0＝10.0 Ω)、滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω)、电源E(电动势4.5 V，内阻很小)、开关S和若干导线．该同学设计的电路如图(a)所示．
(1)根据图(a)，在图(b)的实物图中画出连线．
(2)若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流，利用I1、I2、R g1和R0写出：小灯泡两端的电压U＝________，流过小灯泡的电流I＝________．为保证小灯泡的安全，I1不能超过
________mA.
(3)实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零．逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的I 1和I 2.所得实验数据在下表中给出．
I 1/mA 32 55 85 125 144 173 I 2/mA
171
229
299
379
424
470
1)． (4)如果用另一个电阻替代定值电阻R 0，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值不能小于________Ω(保留一位小数)．
解析：(2)根据电路图可知灯泡两端的电压为电流表A 1和R 0的总电压，故根据欧姆定律有
U ＝I 1(R g1＋R 0)，
流过小灯泡的电流为I ＝I 2－I 1，
小灯泡的额定电压为3.6 V ，由U 额＝I 1(R g1＋R 0)可得I 1＝180 mA ，即为了保证小灯泡的安全，I 1不能超过180 mA.
(3)灯丝的电阻R ＝U I ＝
I 1（R g1＋R 0）
I 2－I 1
，
当I 1＝173 mA 时，I 2＝470 mA ， 解得R ＝11.6 Ω.
(4)灯光的额定电压为U 额＝3.6 V ， 由I g1(R g1＋R )≥U 额，可得R ≥8.0 Ω. 答案：(1)
(2)I 1(R g1＋R 0) I 2－I 1 180 (3)11.6 (4)8.0
2．(2020·全国卷Ⅲ)已知一热敏电阻当温度从10 ℃升至60 ℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系．所用器材：电源E 、开关S 、滑动变阻器R (最大阻值为20 Ω)、电压表(可视为理想电表)和毫安表(内阻约为100 Ω)．
(1)在如图所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图．
(2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值．若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5 V和3.0 mA，则此时热敏电阻的阻值为________kΩ(保留两位有效数字)．实验中得到的该热敏电阻阻值R 随温度t变化的曲线如图(a)所示．
(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2 kΩ.由图(a)求得，此时室温为________℃(保留三位有效数字)．
(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图(b)所示．图中，E为直流电源(电动势为10 V，内阻可忽略)；当图中的输出电压达到或超过6.0 V时，便触发报警器(图中未画出)报警．若要求开始报警时环境温度为50 ℃，则图中________(选填“R1”或“R2”)应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为__________kΩ(保留两位有效数字)．
解析：(1)滑动变阻器由用分压式，电压表可视为理想表，所以用电流表外接．连线如图
(2)由部分电路欧姆定律得
R ＝U I ＝ 5.50.3×10－3
Ω≈1.8 kΩ. (3)由该电阻的阻值随温度变化的曲线直接可读得：25.5 ℃.
(4)温度升高时，该热敏电阻阻值减小，分得电压减少．而温度高时输出电压要升高，以触发报警，所以R 1为热敏电阻．由图线可知，温度为50 ℃时，R 1＝0.8 kΩ，由欧姆定律可得
E ＝I (R 1＋R 2)， U ＝IR 2，
代入数据解得R 2＝1.2 kΩ.
答案：(1)图见解析 (2)1.8 (3)25.5 (4)R 1 (5)1.2
3．(2020·江苏卷)某同学描绘一种电子元件的I-U 关系图象，采用的实验电路图如图1所示，为电压表，为电流表，E 为电源(电动势约6 V)，R 为滑动变阻器(最大阻值20 Ω)，
R 0为定值电阻，S 为开关．
(1)请用笔画线代替导线，将图2所示的实物电路连接完整．
(2)调节滑动变阻器，记录电压表和电流表的示数如下表：
电压U /V 0.000 0.250 0.500 0.650 0.700 0.725 0.750 电流/mA
0.00
0.10
0.25
0.60
1.70
4.30
7.50
(3)根据作出的I-U 图线可知，该元件是________(选填“线性”或“非线性”)元件． (4)在上述测量中，如果用导线代替电路中的定值电阻R 0，会导致的两个后果是________．
A ．电压和电流的测量误差增大
B ．可能因电流过大烧坏待测元件
C ．滑动变阻器允许的调节范围变小
D ．待测元件两端电压的可调节范围变小
解析：(4)电压和电流的测量的绝对误差不变，因测量值变大，相对误差变小，A 错误；因没有保护电阻，可能因电流过大烧坏待测元件，B 正确；当滑动变阻器从左端滑动到右端过程，待测元件两端电压从0到U ，U ＝E ·（R x ＋
R 0）R
R x ＋R 0＋R r ＋（R x ＋R 0）R R x ＋R 0＋R ·R x
R x ＋R 0可调节到U ′＝E ·R x R R x ＋R r ＋
R x R R x ＋R ，
可调节范围变大，D 错误；因待测元件两端电压的可调节范围变大，所以滑动变阻器允许的调节范围变小，C 正确．
答案：(1)如图所示
(2)如图所示
(3)非线性 (4)BC
考点一多用电表实验仪器的使用和读数
1．欧姆表的原理．
(1)欧姆表内有电源，红表笔与内部电源负极相连，黑表笔与内部电源的正极相连，故其电流方向为“红表笔流进，黑表笔流出”．
(2)测电阻的原理是闭合电路欧姆定律．当红、黑表笔短接时，调节滑动变阻器R.(即欧
姆调零)，使灵敏电流计满偏，I g＝E
R g＋R0＋r
，此时中值电阻R中＝R g＋R0＋r，当两表笔接入电
阻R x时，I＝E
R g＋R0＋r＋R x
，电阻R x与电路中的电流相对应，但不是线性关系，故欧姆表刻度不均匀．
2．多用电表使用“五步”法．
(1)选倍率，一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率，如估计值为200 Ω，就应该选×10的倍率．
(2)进行欧姆调零．
(3)将红、黑表笔接被测电阻两端进行测量．
(4)将指针示数乘以倍率，得测量值．
(5)测量结束后，将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡．
特别注意：用欧姆挡测电阻时，如果指针偏转角度太小(即指针所指的欧姆刻度值太大)，应该适当增大倍率重新调零后再测量；如果指针偏转角度太大(即指针所指的欧姆刻度值太小)，应该适当减小倍率重新调零后再测量．
(2019·全国卷Ⅲ)某同学欲将内阻为98.5 Ω、量程为100 μA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15 kΩ刻度正好对应电流表表盘的50 μA 刻度．可选用的器材还有：定值电阻R0(阻值14 kΩ)，滑动变阻器R1(最大阻值1 500 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值500 Ω)，电阻箱(0～99 999.9 Ω)，干电池(E＝1.5 V，r＝1.5 Ω)，红、黑表笔和导线若干．
(1)欧姆表设计．
将图(a)中的实线连线组成欧姆表．欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为________Ω；滑动变阻器选________(选填“R1”或“R2”)．
图(a)
(2)刻度欧姆表表盘．
通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图(b)所示．表盘上a 、b 处的电流刻度分别为25和75，则a 、b 处的电阻刻度分别为________、________．
图(b)
(3)校准．
红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向________kΩ处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量．若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图(c)所示，则电阻箱接入的阻值为________Ω.
解析：(1)欧姆表内各元件串联，且红表笔接电源负极，黑表笔接电源正极．欧姆表的中值刻度为欧姆表的内阻，即R 内＝r ＋R 0＋R A ＋R ＝15 kΩ，解得R ＝900 Ω.由于滑动变阻器
R 2的最大阻值为500 Ω，所以滑动变阻器选R 1.
(2)根据闭合电路欧姆定律，得I a ＝E
R 内＋R a
和I b ＝
E
R 内＋R b
，代入数据解得R a ＝45 kΩ，R b
＝5 kΩ.
(3)使用欧姆表测量电阻时，首先要进行电阻调零，此时应将红、黑表笔短接，调整滑动变阻器，使欧姆表指针指在0 kΩ处．电阻箱的阻值为(0.1×0＋1×0＋10×0＋100×0＋1 000×5＋10 000×3) Ω＝35 000.0 Ω.
答案(1)如图所示900 R1(2)45 5
(3)0 35 000.0
考向电压表和电流表读数
1．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)1.68 8.4 (2)0.46 2.30
考向多用电表原理及使用
2．(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”或“×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．
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＝
E
R 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．
答案：(1)D “×10”(2)I＝E
R g＋R0＋R x＋r
(3)A
考点二以测电阻为核心的实验
1．测电阻实验时仪表的选择及接法．
(1)仪表选择的三个主要原则：安全性(量程不能太小)、准确性(量程不能太大)、方便
性(滑动变阻器要方便调节)．
(2)选择电流表内外接法的口诀：“好表要内接”(越接近理想电流表，其分压的影响越小)或“内大大”(大电阻适合电流表内接法，测量值比实际值偏大)．
(3)选择滑动变阻器接法的口诀：“以小控大用分压”(并联总电阻主要由小电阻决定，并联总电流主要由电阻小的支路决定，故并联电路对小电阻的变化更敏感，即小电阻“控制”着大电阻)．
(4)电表有时可反常规使用：已知内阻的电压表可当电流表使用，已知内阻的电流表可当电压表使用．
(5)定值电阻的常见用途：保护电路、分压或分流．
(6)电压表量程的选择：比电源电动势略大或相差不多．
(7)电流表量程的选择：电压表量程与被测电阻比值相差不多．
2．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”又叫作“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”．
3．最为精确的电阻测量方法——等效替代法．
等效替代法测电阻：测量某电阻(或电流表、电压表的内阻)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)，则待测电阻与电阻箱是等效的．
(1)电流等效替代．
(2)电压等效替代．
4．电表内阻测量最常用的方法——半偏法．
(1)电流表半偏法——“并联分流且并联电路电压相同”． ①实验步骤．
a ．按如图所示连接实验电路．
b ．断开S 2，闭合S 1，调节R 1，使电流表读数等于其量程I m .
c ．保持R 1不变，闭合S 2，调节R 2，使电流表读数等于1
2
I m ，然后读出R 2的值，若满足
R 1≫R A ，则可认为R A ＝R 2.
②实验条件：R 1≫R A . ③测量结果：R A 测＝R 2<R A . ④误差分析．
当闭合S 2时，总电阻减小，总电流增大，大于原电流表的满偏电流，而此时电流表半偏，所以流经R 2的电流比电流表所在支路的电流大，R 2的电阻比电流表的电阻小，而我们把R 2的读数当成电流表的内阻，故测得的电流表的内阻偏小．
(2)电压表半偏法——“串联分压且串联电路电流相同”． ①实验步骤．
a ．按如图连接实验电路．
b ．将R 2的值调为零，闭合S ，调节R 1的滑动触头，使电压表读数等于其量程U m .
c ．保持R 1的滑动触头不动，调节R 2，使电压表读数等于1
2U m ，然后读出R 2的值，若R 1
≪R V ，则可认为R V ＝R 2.
②实验条件：R 1≪R V . ③测量结果：R V 测＝R 2>R V . (4)误差分析．
当R 2的值由零逐渐增大时，R 2与电压表两端的电压也将逐渐增大，因此电压表读数等于12U m 时，R 2两端的电压将大于1
2U m ，使R 2>R V ，从而造成R V 的测量值偏大．显然半偏电压法适于测量内阻较大的电压表的电阻．
5．电桥平等法测电阻．
电桥法是测量电阻的一种特殊方法，其测量电路如图所示：
实验中调节电阻箱R 3，当A 、B 两点的电势相等时，R 1和R 3两端的电压相等，设为U 1.同时R 2和R x 两端的电压也相等，设为U 2，根据欧姆定律有：U 1R 1＝U 2R 2，U 1R 3＝U 2
R x
，由以上两式解得：
R 1×R x ＝R 2×R 3，这就是电桥平衡的条件，由该平衡条件也可求出被测电阻R x 的阻值．在上面
的电路图中：
(1)当R 1R 2＝R 3R x 时，U AB ＝0，I G ＝0.
(2)当R 1R 2<R 3R x 时，U AB >0，I G ≠0，且方向：A →B . (3)当R 1R 2>R 3R x
时，U AB <0，I G ≠0，且方向B →A .
(2020·全国卷Ⅰ)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻R x ，所用电压
表的内阻为1 kΩ，电流表内阻为0.5 Ω.该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图(a)所示电路的O 、P 两点之间，另一种是跨接在O 、Q 两点之间．测量得到如图(b)所示的两条U-I 图线，其中U 与I 分别为电压表和电流表的示数．
回答下列问题：
(1)图(b)中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在________(选填“O 、P ”或“O 、Q ”)两
点的方案测量得到的．
(2)根据所用实验器材和图(b)可判断，由图线________(选填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为________Ω(保留一位小数)．
(3)考虑到实验中电表内阻的影响，需对(2)中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为________Ω(保留一位小数)．
解析：(1)若将电压表接在O 、P 之间，I ＝U R V ＋U R x
， 则U ＝
R x R V
R x ＋R V
·I ， 根据一次函数关系可知对应斜率为
R x R V
R x ＋R V
. 若将电压表接在O 、Q 之间，电流表分压为U A ＝IR A ， 根据欧姆定律变形可知R ＝U －IR A
I
， 解得U ＝I (R ＋R A )．
根据一次函数可知对应斜率为(R ＋R A )，对比图象的斜率可知k Ⅰ>k Ⅱ， 所以Ⅱ图线是采用电压表跨接在O 、P 之间．
(2)因为待测电阻为几十欧姆的电阻，通过图象斜率大致估算待测电阻为50 Ω左右，可知R x >R A R V ，所以用电流表内接法测量的结果误差较小，即由图线Ⅰ得到的结果更接近待测电阻的真实值，测量结果R x 1＝ΔU
ΔI
＝50.5 Ω.
(3)因为R x 1＝R x ＋R A ，所以R x ＝R x 1－R A ＝50.0 Ω. 答案：(1)O 、P (2)Ⅰ 50.5 (3)50.0
考向 伏安法测电阻
1．某兴趣小组用“测定金属丝的电阻率”的实验方法测出金属丝的长度，他们查得金属丝电阻率为ρ，并粗测电阻丝的电阻约为5 Ω，实验室中有以下供选择的器材：
A ．电池组(3 V ，内阻约1 Ω)
B ．电流表A 1(0～3 A ，内阻0.012 5 Ω)
C ．电流表A 2(0～0.6 A ，内阻约为0.125 Ω)
D ．电压表V 1(0～3 V ，内阻4 kΩ)
E ．电压表V 2(0～15 V ，内阻15 kΩ)
F ．滑动变阻器R 1(0～20 Ω，允许最大电流1 A)
G ．滑动变阻器R 2(0～2 000 Ω，允许最大电流0.3 A)
H ．开关，导线若干
(1)为了实验电路更节能，且测量结果尽量准确，测金属丝电阻时电流表应选________，电压表应选________，滑动变阻器应选________．(填写仪器前字母代号)
(2)将设计的电路图画在虚线框内．
(3)若用螺旋测微器测得金属丝直径d 的读数如图，则直径d ＝________mm. (4)若用d 表示直径，测得电阻为R ，则金属丝的长度为________．
解析：(1)由于电源电动势为3 V ，电表读数要达到半偏，则电压表选D ；由I ＝
E
R ＋r
可
知电路中最大电流约为0.5 A ，则电流表选C ；为了使测量结果尽量准确，滑动变阻器采用限流接法，故电阻不能太大，选F.
(2)电源电压为3 V ，由I ＝
E
R ＋r
可知电路中最大电流约为0.5 A ，为了使测量结果尽量
准确，滑动变阻器采用限流接法，由R x ＜R A R V ，电流表采用外接法，电路如图所示：
(3)主尺上读数为0.5 mm ，螺旋尺上读数为45.0×0.01 mm ，两者和为0.950 mm.
(4)由电阻定律：R ＝ρL S 而S ＝π(d 2)2得：L ＝R πd 2
4ρ.
答案：(1)C D F (2)见解析图 (3)0.950 (4)R πd 2
4ρ
考向 替代法测电阻
2．(2018·全国卷Ⅰ)某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在25 ℃～80 ℃范围内某热敏电阻的温度特性．所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻R T ，其标称值
(25 ℃时的阻值)为900.0 Ω；电源E(6 V，内阻可忽略)；电压表(量程150 mV)；定值电阻R0(阻值20.0 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～999.9 Ω)；单刀开关S1，单刀双掷开关S2.
实验时，先按图(a)连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0 ℃.将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0；保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数．逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0 ℃.实验得到的R2t 数据见下表．
t/℃25.030.040.050.060.070.080.0
R2/Ω900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0
(1)在闭合S1前，图(a)中R1的滑片应移动到________(选填“a”或“b”)端．
(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出R2-t曲线．
(3)由图(b)可得到R T在25 ℃～80 ℃范围内的温度特性．当t＝44.0 ℃时，可得R T＝________Ω.
(4)将R T握于手心，手心温度下R2的相应读数如图(c)所示，该读数为________Ω，则手心温度为________ ℃.
解析：(1)闭合开关S1前，应让滑片移动到b端，使滑动变阻器连入电路的阻值最大．
(3)由图象可知t＝44.0 ℃时，电阻的阻值为450.0 Ω.
(4)由图(c)可得电阻箱阻值为620.0 Ω，由图象可得温度约为33.0 ℃.
答案：(1)b
(2)如图所示
(3)450.0 (4)620.0 33.0
考向电表半偏法测电阻
3．某兴趣小组在学习了多用电表后，在实验室找到一个电流表G，尝试自己动手改装一个电压表．
(1)先用半偏法测量电流表G的内阻，实验电路图如图所示，准备有下列器材：
A．待测电流表G(量程1 mA，内阻约几十欧)
B．滑动变阻器(阻值范围0～100 Ω)
C．滑动变阻器(阻值范围0～20 kΩ)
D．电阻箱(0～999.9 Ω)
E．电阻箱(0～9 999 Ω)
F．电源(电动势9 V，有内阻)
G．开关、导线
①实验中要求有较高的精确度，在以上器材中，R1应选用________，R2应选用________．
②实验要进行的步骤有：
A．闭合开关S1
B．闭合开关S2
C．将R1的阻值调到最大
D．调节R1的阻值，使电流表指针满偏
E．调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度一半处
F．记下R2的阻值并断开S1
G．按图所示连接好实验电路
以上步骤，合理的顺序是__________(用步骤前的英文字母表示)．
③若在步骤F中读得R2的阻值是50.0 Ω，则电流表内阻R g＝________ Ω.
(2)要将该电流表改装成量程是3 V的电压表，则应串联一个阻值是________Ω的电阻．
解析：(1)①为准确测量电流表的内阻，滑动变阻器的最大阻值应远大于电流表的内阻，这样才可近似认为开关S2闭合前后干路中的总电流是不变的，所以滑动变阻器R1应选择C；最终电阻箱阻值应调到与电流表内阻相等，为准确测量电流表的内阻，电阻箱R2应选择D.②先按图所示连接好实验电路，将R1的阻值调到最大，闭合开关S1，调节R1的阻值，使电流表指针满偏；闭合开关S2，调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度一半处，记下R2的阻值并断开S1，整理电路．则合理的顺序为GCADBEF.③滑动变阻器的阻值远大于电流表的内阻，近似认为开关S2闭合前后干路中的总电流不变．调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度一半处时，流过R2的电流与流过电流表的电流相等，R2与电流表并联，电流相等，则电阻相等，读得R2的阻值是50.0 Ω，则R g＝R2＝50.0 Ω.
(2)将该电流表改装成量程是3 V的电压表，应串联电阻的阻值R′＝U
I g －R g＝
3
1×10－3
Ω
－50 Ω＝2 950 Ω.
答案：(1)①C D ②GCADBEF ③50.0 (2)2 950
4．电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍．某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：
待测电压表V(量程3 V，内阻约为3 000 Ω)，电阻箱R0(最大阻值为99 999.9 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值100 Ω，额定电流2 A)，电源E(电动势6 V，内阻不计)，开关2个，
导线若干．
(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整．
(2)根据设计的电路，写出实验步骤：
_____________________________________________
___________________________________________.
(3)将这种方法测出的电压表内阻记为R′V，与电压表内阻的真实值R V相比，R′V________R V(选填“>”“＝”或“<”)，主要理由是______________________________ ___________________________________________
解析：(1)电路图如图所示：
(2)移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小，闭合开关S1、S2，调节R1，使电压表V指针满偏，保证滑动变阻器滑片的位置不变，断开开关S2，调节电阻箱R0使电压表的指针半偏，读取电阻箱所示的电阻值，此即为测得的电压表内阻．
(3)R′V＞R V，电压表串联电阻箱后认为电压不变，而实际该支路电压变大，故电阻箱分压大于计算值，则会引起测量值的偏大．
答案：见解析
考向电桥平衡法测电阻
5．(2017·全国卷Ⅱ)某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为100 μA，内阻大约为2 500 Ω)的内阻．可使用的器材有：两个滑动变阻器R1，R2(其中一个阻值为20 Ω，另一个阻值为2 000 Ω)；电阻箱R z(最大阻值为99 999.9 Ω)；电源E(电动势约为1.5 V)；单刀开关S1和S2.C、D分别为两个滑动变阻器的滑片．
(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线．。