专题13 电学创新型实验题
1.发展型实验的解答有两个要点：
①立足于相应的教材实验原型，向新物理量、新物理关系做转移分析；
①综合应用相关电学规律分析实验原理，如欧姆定律、电功率、电路的串并联规律、电磁感应定律、安培力等。
2.创新型实验的解答有三个要点：
①充分参考教材原实验的原理、器材、步骤及数据处理方法，遵循正确、安全、准确的基本实验原则。
①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、电功率、电路的串并联规律、电磁感应定律、安培力等。
①加强探究性思考，运用物理方法科学设计。
典例1：（2021·重庆·高考真题）某兴趣小组使用如图1电路，探究太阳能电池的输出功率与光照强度及外电路电阻的关系，其中P为电阻箱，0R是阻值为37.9kΩ的定值电阻，E是太阳能电池，μA是电流表（量程0~100μA，内阻2.10kΩ）
（1）实验中若电流表的指针位置如题图2所示，则电阻箱P两端的电压是______V。（保留3位有效数字）
（2）在某光照强度下，测得太阳能电池的输出电压U 与电阻箱P 的电阻R 之间的关系如图3中的曲线①所示。不考虑电流表和电阻0R 消耗的功率，由该曲线可知，M 点对应的太阳能电池的输出功率是____mW 。（保留3位有效数字）
（3）在另一更大光照强度下，测得U R -关系如图3中的曲线①所示。同样不考虑电流表和电阻0R 消耗的功率，与曲线①相比，在电阻R 相同的情况下，曲线①中太阳能电池的输出功率______（选填“较小”、“较大”），由图像估算曲线①中太阳能电池的最大输出功率约为_____mW 。（保留3位有效数字）
【答案】（1）2.48 （2）40.5 （3） 较大 105.8
【规范答题】（1）[1]根据电流表读数规则，电流表读数是
562.0μA 6.2010A I -==⨯
电阻箱P 两端的电压是
()53g 0 6.2010(2.1037.9)10V 2.48V U I r R -=+=⨯⨯+⨯=
（2）[2]M 点对应的电压 1.80V U =，电阻80.0R =Ω，太阳能电池的输出功率
2
24.0510W 40.5mW U P R
-==⨯= （3）[3]与曲线①相比，在电阻R 相同的情况下，曲线①中太阳能电池的电压较大，由
2
U P R
= 可知，曲线①中太阳能电池的输出电功率较大；
[4]由图像①可知，太阳能电池电动势为 2.80V E =，图像的斜率表示电流，因此由输出功率为
2
U P UI R
== 当电阻大于150Ω以后是电流越来越小，可知输出功率很小，最大值不在大于150Ω以后取得，而当图像成直线时可知电流是恒定的，此时电压越大输出功率越大，因此输出功率最大值应该在阻值40100ΩΩ之间取得，分别代入50,60,70ΩΩΩ估算功率可得
2
1 2.3105.8mW 50
P ==，22 2.4297.6mW 60P ==，23 2.5290.7mW 70P == 因此可知最大功率在电阻50Ω取得，约为105.8mW 。
12．（2022·四川内江·三模）研究小组要测定某直流电动机正常工作时的机械功率，电动机铭牌上只有额定电压为10V ，其它字迹不清楚。现实验室提供的器材有：电流表、电压表、滑动变阻器（阻值较小）、备用蓄电池，开关、若干导线、细线、重物等则：
（1）在小组成员中设计了如图甲、乙两个测量电路，其中，比较合理的是___________（选填“甲”或“乙”）图。
（2）根据选取的电路图，在答题卡上完成丙图中用电动机提升重物的实物电路连接。___________
（3）闭合开关S 前，应将丙图中的滑动变阻器的滑片P 移到最___________（ 选填“左”或“右”）端，闭合开关S 后移动滑动变阻器，使电压表和电流表都有明显的示数，但电动机并未转动，读出此时电压表和电流表的示数分别为2V 、1A ，继续移动滑动变阻器的滑片P ，将电压表的示数调为10V ，这时电流表的示数为0.4A ，此时，电动机输出的机械功率为___________W ，若重物重为8N ，那么，重物上升的速度大小为___________m /s 。
【答案】（1）乙 （2）见解析 （3） 右 3.68 0.46
【规范答题】（1）[1]乙电路图能够使电动机得到从零开始的连续可调的电压，便于调节在电压较低的情况下电动机不转时的电压表和电流表的值，便于测出电动机线圈的电阻，故选乙图较好。
（2）[2]实物电路如图所示
（3）[3]为了使闭合开关时，电表示数从零开始调节，应将丙图中的滑动变阻器的滑片P 移到最右端；
[4]电动机并未转动，读出此时电压表和电流表的示数分别为2V 、1A ，可知电动机线圈的电阻为
221
r =Ω=Ω 将电压表的示数调为10V ，这时电流表的示数为0.4A ，此时，电动机输出的机械功率为
22222100.4W 0.42W 3.68W P U I I r =-=⨯-⨯=机
[5]若重物重为8N ，重物上升的速度大小为
3.68m /s 0.46m /s 8
P v mg ===机
1．（2022·云南昆明·一模）图甲为一个简易欧姆表的电路图，图乙为其表盘的标度，已知表盘中间的刻度值为“15”，单位为欧姆，图中所用器材如下①
A ．干电池（电动势E =1.5V ，内阻r =1Ω）
B ．电流表G （满偏电流I g =lmA ，内阻R g =180Ω）
C ．电阻箱R 0（最大阻值999.9Ω）
D ．滑动变阻器R （最大阻值为2000Ω）
E.开关一个，导线若干
根据实验电路和实验器材，完成以下问题①
（1）开关S 断开时，将a 、b 表笔短接进行欧姆调零，此时滑动变阻器R 接入电路的阻值为_____Ω，此时该欧姆表的倍率为_____ （ 选填“×1”“×10”“×100”或“×1000”）；
（2）现在（1）中倍率情况下进行欧姆调零后测某一电阻阻值，指针正好指在“30”刻度线上如图乙所示，由于欧姆表使用了一段时间，电池电动势变为1.45V ，内阻变大，则该待测电阻的实际阻值为_________Ω
（3）闭合开关S ，适当调整电阻箱R 0的阻值，该欧姆表的倍率将_______（选填“变大”或“变小”）。
【答案】（1）1319 ×100 （2）2900 （3） 变小
【规范答题】（1）[1] 开关S 断开时，将a 、b 表笔短接进行欧姆调零，有
g g
E I R r R =++ 代入数据解得此时滑动变阻器R 接入电路的阻值为 1319ΩR =
[2]此时欧姆表的内阻为
g
==1500ΩE R I 内 表盘中间的刻度值为“15”，则欧姆表的倍率为×100 （2）[3] 当用电动势为1.5V 的电池测量某电阻时，刻度处电流
11.5V 3000Ω
I R =+ 当用电动势为1.45V 的电池测量另一电阻时指针在相同刻度处，则
'
21.45V I R R =+ 知
1g
1.5V R I =
2g
1.45V R I = 解得
'2900ΩR =
（3）[4] 闭合开关S ，适当调整电阻箱R 0的阻值，欧姆表内阻减小，新欧姆表的倍率较改装前欧姆表的倍率变小。
2．（2022·江苏·南京外国语学校模拟）某实验小组通过实验探究“电源输出功率P 跟电源内电阻和负载的关系，以及在什么情况下电源输出功率最大”。实验室提供下列器材：
A ．干电池两节；
B ．定值电阻0R （5Ω）；
C ．电阻箱R （099.9Ω）；
D ．电压表（03V ，内阻约为5kΩ）； E.电流表（00.6A ，内阻约为0.5Ω）； F.开关1只，足量导线。 （1）为了让实验效果明显，将0R 与两节干电池串联在一起当作“等效电源”。请根据实验要求设计好实验电路图并画在虚线框中。( )
（2）按电路图连接实际电路。逐次调节电阻箱R ，记录每个测试点的U 、I 并算出P 值（如表所示），根据表中数绘出U I -图线（如图所示），则等效电源的电动势E =Ω。
R （Ω） 1.0
3.0 5.0
7.0
9.0 13.0 20.0 24.0 I （A ）
0.40 0.30 0.26 0.22 0.19 0.14 0.11 0.10 U （V ）
0.60 1.10 1.40 1.65 1.80 2.10 2.30 2.40 P （W ） 0.24 0.33 0.36 0.36 0.36 0.34 0.25 0.24
（3）请根据上表数进一步绘出“等效电源”的输出功率P 随电阻R 的关系曲线（如图所示）( )，从
图中可得出，输出功率的最大值________（选填“大于”“等于”或“小于”）0.36W。
（4）通过分析，前面测得的“等效电源”的内阻r与真实值几乎相当。有同学认为，当电阻箱的阻值R r
=时该“等效电源”的输出功率最大。通过表格中的数据，请你判定该同学的说法是______（选填“正确”或“错误”）的。
【答案】（1）（2）36（3）大于（4）错误
【规范答题】（1）[1]当电路中被测量的电阻远远小于电压表的电阻时选择外接法，而本实验要测量电源的输出功率，故需要测量电源的路端电压和电流，而电源的内阻远远小于电压表的电阻所以应该选择对电源来说的外接法，故电路图如图所示
（2）[2][3]由表格数据和图像得到电压和电流关系以及根据闭合电路欧姆定律得
=-
U E Ir
由上述式子可知，图像的斜率k为r-，截距b为电动势，由图像中的直线可得函数关系为
U=-6I+3
所以解得
3V
E=
r=Ω
6
（3）[4]描点，连线，使尽量多的点在图像上，故有
[5]由图像分析可知，最大功率大于0.36W。
（4）[6]该同学忽略了电流表内阻所产生的影响。
3．（2022·河南·模拟）某学习小组想要研究浓度对食盐溶液电导率的影响（电导率为电阻率的倒数），将食盐溶液装入两端开口的塑料圆筒形容器内，容器两端用金属圆片电极密封，从金属圆片电极分别引出两根导线用于电阻的测量，如图甲所示。经查阅相关资料发现，食盐溶液的电导率与塑料的电导率比较接近。
（1）学习小组首先用多用电表欧姆挡分别粗测出未装溶液和装满溶液时两导线间的电阻R、R'。用游标卡尺测出圆筒的深度h和内径D，则食盐溶液的电导率σ=______；
（2）经测量发现，装满溶液时两导线间的电阻约为1kΩ，该学习小组想进一步精确测量溶液的电阻，实验室可提供以下器材：
A．学生电源3V（内阻可忽略）
A（量程为0～0.6A，内阻约为0.6Ω）
B．电流表
1
C．电流表2A（量程为0～50mA，内阻约为3.75Ω）
A（量程为0～0.5mA，内阻等于150Ω）
D．电流表
3
V（量程为0～3V，内阻约为5kΩ）
E．电压表
1
F ．电压表2V （量程为0～15V ，内阻约为15kΩ）
G ．滑动变阻器1R （最大阻值为20Ω）
H ．电阻箱2R （最大阻值为999.9Ω）
I ．开关、导线若干
为了完成测量，除学生电源、开关、导线和滑动变阻器1R 外，还应选择的器材是______（填写器材前面的字母）。实验要求测量尽可能准确，请你在答题卡中画出未完成的实验电路图（如图乙所示），并在图中标上相应的电学符号，待测电阻用x R 表示______；
（3）该学习小组改变食盐浓度ω（溶质质量占全部溶液质量的百分比）后，测得了不同浓度下的食盐溶液的电阻率ρ和电导率σ，得出了如下实验数据，请你分析说明：ω和σ两个物理量的函数关系是______（用文字说明即可）。 物理量 实验数据
ω 1.00% 2.00% 3.00% 4.00% 5.00% 6.00%
()/cm ρΩ⋅
53.0 28.8 20.0 15.3 12.4 10.4 ()1/mS cm σ-⋅ 18.9 34.7 50.0 65.4 80.6 96.2
【答案】（1） 2'4h D R π （2）DH （3）随着浓度ω的增大，电
导率σ也增大，但σ随ω的变化率越来越小
【规范答题】（1）[1] 装满溶液时两导线间的电阻R '，根据
2
()2
h h R D S ρρπ'== 得电阻率
2'4D R h πρ=
则食盐溶液的电导率
σ=2'
1
4h D R ρπ= （2）[2] [3]可以通过等效替代法测溶液的电阻，即把待测电阻与电阻箱并联，两支路均接一开关控制，为了符合要求应把电流表接入并联后的电路，则应选DH ，电路图如图
（3）[4] ω和σ两个物理量的函数关系是：随着浓度ω的增大，电导率σ也增大，但σ随ω的变化率越来越小。
4．（2022·广东·模拟）某科技小组设计一款自动测量水库水位系统，包括电路系统和绝缘材料制作的长方体仪器，正视图如下。仪器内部高10m H =，在左右两侧壁上铺满厚度、电阻均可忽略的电极板A 、B 。仪器底部内侧是边长为20cm L =的正方形，中间有孔与水库连通。将仪器竖直固定在水中，长方体中心正好位于每年平均水位处，此高度定义为0m ，建立如图右侧坐标系。每隔一段时间，系统自动用绝缘活塞塞住底部连通孔，闭合开关，连接恒压电源1V E =，读出电流表示数I ，通过计算得出此时水位h 。已知此处水的电阻率500m ρ=Ω⋅。
（1）电流表应选择______（请填英文序号）
A ．满偏电流g 60mA I =，内阻可忽略的电流表
B ．满偏电流g 30mA I =，内阻可忽略的电流表
（2）将电流表表盘改为水库水位表，请写出电流表示数I 与水位h 之间关系式：I =______（请用符号E 、h 、H 、ρ、L 表示）
（3）正确选择电流表后，当电流为1
2满偏电流时，对应水位h =______
（4）若电流表内阻A R 不能忽略，由电流表改装的水位刻度______（选填“均匀”、“不均匀”），请列式说明理由：______。 【答案】（1）B （2）
()
2H
E h ρ
+
（3）2.5m （4）不均匀 根据式子
A A A 2()()(
)2
2
H I IR h E I R R I R H
H h h ρρ
++=+=+=
++可知，I 与h 不成线性关系
【规范答题】（1）[1]水满时，电阻最小，电路电流达到最大，根据电阻定律，最大阻值为
m 50ΩL
R LH
ρ=
=
最大电流约为
m m
20mA E
I R =
= 故选择满偏电流g 30mA I =的电流表比较合适。 （2）[2] 根据电阻定律，水位为h 时阻值为
()()2
2
L
R H H L h h ρρ
=
=
+
+
电流表示数
()2H E h E I R
ρ
=
+
=
（3）[3] 当电流为1
2满偏电流时，即
g 1
15mA 2
I I =
= 根据
()2H E h E I R
ρ
=
+
=
解得
2.5m h =
（4）[4][5] 根据式子
A A A 2()(
)(
)2
2
H I IR h E I R R I R H H h h ρρ
++=+=+=
++
可知，I 与h 不成线性关系，即由电流表改装的水位刻度不均匀。
5．（2022·湖北·恩施市第一中学模拟）电子体温计（图1）正在逐渐替代水银温度计。电子体温计中常用的测温元器件是热敏电阻。某物理兴趣小组制作一简易电子体温计，其原理图如图2所示。
（1）兴趣小组测出某种热敏电阻的I －U 图像如图3所示，那么他们选用的应该是图______电路（填“甲”或“乙”）；
（2）现将上述测量的两个相同的热敏电阻（伏安特性曲线如图3所示）和定值电阻、恒压电源组成如图4所示的电路，电源电动势为6V ，内阻不计，定值电阻0200R =Ω
，热敏电阻消耗的电功率为
______W
（结果保留3位有效数字）；
（3）热敏电阻的阻值随温度的变化如图5所示，在设计的电路中（如图2所示），已知电源电动势为5.0V （内阻不计），电路中二极管为红色发光二极管，红色发光二极管的启动（导通）电压为3.0V ，即发光二极管两端电压 3.0V U ≥时点亮，同时电铃发声，红色发光二极管启动后对电路电阻的影响不计。实验要求当热敏电阻的温度高于38.5C ︒时红灯亮且铃响发出警报，其中电阻______（填“1R ”或“2R ”）为定值电阻，其阻值应调为______Ω（结果保留3位有效数字）。 【答案】（1）乙 （2） 21.4410-⨯ （3） 2R 57
【规范答题】（1）[1]描绘热敏电阻的伏安特性曲线，要求电压从0开始调节，故选择分压电路乙。 （2）[2]设热敏电阻两端电压为U 、通过热敏电阻的电流为I ，根据闭合电路欧姆定律有
02U IR E +=
代入数据得
3100U I =-
作出图线如图所示
图线交点表示此时热敏电阻的电压为2.4V 、电流为6mA ，故电功率
21.4410W P IU -==⨯
（3）[3][4]由于热敏电阻阻值随温度的升高而降低，要使发光二极管电压 3.0V U ≥时点亮，则有2R 分压随总电阻的减小而增大，由串联电路中的电压之比等于电阻之比，1R 为热敏电阻，由图5可知，当温度为38.5①时，热敏电阻阻值
138ΩR =
由闭合电路欧姆定律列出表达式，有
122
53
R R R =+
解得
257ΩR =
6．（2022·湖北武汉·模拟）半导体薄膜压力传感器是一种常用的传感器，其阻值会随压力变化而改变。
（1）利用图甲所示的电路测量一传感器在不同压力下的阻值N R ，其阻值约几十千欧，现有以下器材： 压力传感器 电源：电动势6V
电流表A ：量程250μA ，内阻约为50Ω 电压表V ：量程3V ，内阻约为20k Ω 滑动变阻器R ：阻值范围0~100Ω 开关S ，导线若干
为了提高测量的准确性，应该选下面哪个电路图进行测量_________；
（2）通过多次实验测得其阻值N R 随压力F 变化的关系图像如图乙所示：
由图乙可知，压力越大，阻值N R _________（选填“越大”或“越小”），且压力小于2.0N 时的灵敏度比压力大于2.0N 时的灵敏度（灵敏度指电阻值随压力的变化率
N
R F
∆∆）_________（选填“高”或“低”）； （3）利用该压力传感器设计了如图丙所示的自动分拣装置，可以将质量不同的物体进行分拣，图中N R 为压力传感器，R '为滑动变阻器，电源电动势为6V （内阻不计）。分拣时将质量不同的物体用传送带运送到托盘上，OB 为一个可绕O 转动的杠杆，下端有弹簧，当控制电路两端电压3V ≤时，杠杆OB 水平，物体水平进入通道1；当控制电路两端电压3V >时，杠杆的B 端就会被吸下，物体下滑进入通道2，从而实现分拣功能。重力加速度大小为210m /s g =，若要将质量大于0.16kg 的货物实现分拣，至少应该将R '接入电路的
阻值调为_________k Ω（结果保留3位有效数字）。 【答案】（1）A （2）越小 高 （3）28.0
【规范答题】（1）[1]因为R N 的阻值在几十千欧，远大于滑动变阻器的最大阻值，所以为了便于调节R N 的电压和电流，滑动变阻器应采用分压式接法；又因为
N A V R R R 所以为减小系统误差，电流表应采用内接法。 故选A 。
（2）[2]由图乙可知，压力越大，阻值R N 越小。 [3]灵敏度
N
R F
∆∆即为图线斜率的绝对值，所以压力小于2.0N 时的灵敏度比压力大于2.0N 时的灵敏度高。 （3）[4]当货物质量恰好为0.16kg ，即对R N 的压力大小为1.6N 时，由题图乙可知此时
N 28.0R k =Ω
若此时控制电路电压刚好为3V ，则R '接入电路的阻值最小，根据串联分压规律有
N
3V R E
R R '='+
解得
28.0R k ='Ω
所以至少应该将R '接入电路的阻值调为28.0kΩ。
7．（2022·贵州贵阳·二模）力敏电阻器是一种能将机械力转换为电信号的特殊元件，其电阻值可随外加压力大小而改变。某同学为研究一个力敏电阻器x R （阻值变化范围为几欧母到几十欧姆）的特性。设计了如图a 所示的电路，所用电源的电动势为3V ，内阻忽略不计，滑动变阻器的调节范围为020~Ω。除图a 中的器材外，还有如下器材可供选择：
电流表1A （量程为0~0.6A ，内阻1 1.5r =Ω） 电流表2A （量程为0~0.6A ，内阻约为2Ω） 电压表V （量程为0~15V ，内阻约为20k Ω）
（1）为使测量更准确，图a 中P 处选用电表______，Q 处选用电表______（均填选用电表的符号）； （2）团合开关S ，多次改变对力敏电阻的压力F ，记录下电表读数，得到x R 不同的值，描绘出x R F -图像如图b 所示，由图像可得x R 与F 的函数关系表达式x R =______；
（3）该同学用力敏电阻和所提供的器材，把电流表1A 改成一个压力表（即在电流表1A 表盘的对应刻度位置处标上压力大小），请在图c 虚线框内画出设计电路图______；
（4）若将电流表1A 表盘的0.15A 刻度处标为压力表的0刻度，则滑动变阻器接入电路的阻值应调为______
Ω，该压力表能测量压力的最大值是______N 。
【答案】（1）2A 1A （2） 218F -+ （3）
（4） 0.5 7.5
【规范答题】（1）[1][2]由于电源的电动势为3V ，电压表量程为0~15V 太大，故应选用内阻已知电流表1A 作为电压表并在力敏电阻器x R 两端，用电流表2A 测干路电流，可知P 处选用电表2A ，Q 处选用电表1A ； （2）[3]由图像可得纵轴截距为18b =Ω，图像斜率为
1018
/N 2/N 40
k -=
Ω=-Ω- 故x R 与F 的函数关系表达式为
218x R F =-+
（3）[4]将电流表1A 与力敏电阻器x R 串联，根据闭合电路欧姆定律可以得到电流I 与x R 的关系，从而得到电流I 与压力F 的关系，将电流表1A 改成一个压力表，电路图如图所示
（4）[5]若将电流表1A 表盘的0.15A 刻度处标为压力表的0刻度，压力为0时对应的力敏电阻器18x R =Ω，根据闭合电路欧姆定律可得
1x E
I R r R =
++滑
解得
318 1.50.50.15
x E R R r I =
--=Ω-Ω-Ω=Ω滑 [6]当电流表1A 示数最大时，力敏电阻器x
R '最小，压力F 最大，则有 m 1x
E
I R r R =
'++滑 解得
m 3
0.5 1.530.6
x
E R R r I '=--=Ω-Ω-Ω=Ω滑 又
218x
R F '=-+ 可得对应的压力为
7.5N F =
该压力表能测量压力的最大值是7.5N
8．（2022·贵州贵阳·模拟）某兴趣小组“探究一电池的输出功率与外电路电阻的关系”的电路如图1所示，图1中R 为电阻箱，0R 是阻值为38.0k Ω的定值电阻，μA 是电流表（量程0~100μA ，内阻2.0k Ω），E 是电池。
（1）实验中若电流表的指针位置如图2所示，则电流表的读数是___________μA ，此时电阻箱R
两端的电
压是___________V （保留3位有效数字）；
（2）改变电阻箱的电阻R ，测得该电池的输出电压U 与电阻箱的电阻R 之间的关系如图3中的曲线所示。由图像可知，该电池的电动势为___________V （保留3位有效数字）。
（3）图3曲线上P 点对应电阻箱消耗的功率是___________W ，此时电池的总功率为___________W （均保留3位有效数字）。
【答案】（1）62.0 2.48 （2）2.80 （3） 28.4510-⨯ 29.1310-⨯ 【规范答题】（1）[1]图中电流表的精确值为1μA ，则电流表的读数是62.0μA ； [2]此时电阻箱R 两端的电压是
630A ()62.010(38.0 2.0)10V 2.48V U I R R -=+=⨯⨯+⨯=
（2）[3]逐渐增大电阻箱的电阻R ，该电池的输出电压U 也逐渐增大，最终输出电压U 趋于电池的电动势，由图像可知该电池的电动势为2.80V 。
（3）[4]由图中可知P 点对应的电压和电阻分别为
2.60V U =，80.0R =Ω
则曲线上P 点对应电阻箱消耗的功率是
22
22.60W 8.4510W 80.0
U P R -===⨯
[5]此时电路总电流为
3
0A 2.60 2.60A A 0.0326A 80.040.010U U I R R R =
+=+≈+⨯ 此时电池的总功率为
22.800.0326W 9.1310W P
EI -==⨯≈⨯总
9．（2022·广东·模拟）如图甲所示是某种型号热敏电阻的阻值T R 随温度t 的变化曲线，现利用此热敏电阻和如图乙所示的电路图设计一种温度测量仪，要求温度测量时尽可能准确，测量范围为-20①~20①。提供器材如下：
A ．热敏电阻T R
B ．直流电源（电动势为3V ，内阻不计）
C ．电流表1A （量程为50mA ，内阻很小，作为温度表使用）
D ．电流表2A （量程为0.5A ，内阻很小，作为温度表使用）
E ．电阻箱（最大阻值为999.9Ω）
F ．定值电阻1R （阻值为60Ω）
G ．定值电阻2R （阻值为2Ω）
H ．单刀双掷开关一个，导线若干
（1）图乙电路中定值电阻R 应选用________（填“1R ”或“2R ”），电流表A 应选用________（填“1A ”或“2A ”）； （2）为便于识别，按照下列步骤调节此测量仪：
①电路接通前，先将电阻箱调为________Ω，然后开关向________（填“a ”或“b ”）端闭合，将电流表此时指针对应的刻度线标记为-20①；
①逐步减小电阻箱的阻值，电流表的示数不断变大，按照图甲数据将电流表上“电流”刻度线标为“温度值”。当电流表读数如图丙所示时，应将电流表此时指针对应的刻度线标记为________①； ①将开关向另一端闭合，测试仪即可正常使用。 【答案】（1）2R 2A （2）38.0Ω a +4① 【规范答题】（1）[1][2]由图知 T R 变化范围为
T 438R Ω≤≤Ω
若选电流表1A ，电路中总电阻要大于
3V
6050mA
=Ω 故定值电阻选1R ，此时电路中电流变化范围为
33
A A 6038604
I ≤≤++
变化范围太小；若选电流表2A ，电路中总电阻要大于
3V
60.5A
=Ω 定值电阻选2R ，电路中电流变化范围为
33
A A 23824
I ≤≤++ 变化范围大，比较合适，故定值电阻选2R ，电流表选2A 。 （2）[3][4]由图甲，-20①时
T 38.0R =Ω
电路接通前，先将电阻箱调为38.0Ω，电键应向a 闭合，将电阻箱所在电路接通。 [5]电流表读数为0.30A ，电路中总电阻为
3V
10Ω0.3A
= 则
T 210Ω8.0R R =-=Ω
由图知，此时温度为+4.0①。
10．（2022·河北石家庄·模拟）某同学用热敏电阻T R 制作测温范围为0100~℃℃的温度计，设计的电路如图甲所示，现查得热敏电阻T R 的阻值随温度t 变化的关系如图乙所示。
高中物理电学实验习题大全(含答案) 电学实验：测定金属的电阻率 在测定金属的电阻率实验中，先用伏安法测出金属丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。实验中需要用米尺测出金属丝的长度L，用螺旋测微器测量金属丝直径的刻度位置。 1)从图中读出金属丝的直径为______mm。 2)实验器材包括两节新的干电池、开关、若干导线和电压表、电流表、滑动变阻器等。为了较准确地测出金属丝的电阻值，电压表应选内阻为10 kΩ的3 V表，电流表应选内阻为0.05 Ω的0.6 A表，滑动变阻器应选10号。 ①要较准确地测出该金属丝的电阻值，电压表应选 _______________，电流表应选______________，滑动变阻器选_____________(填序号)。
②实验中，某同学的实物接线中有两处明显错误。错误1：_____________________________；错误2： _____________________________。 为了测量某根金属丝的电阻率，需要测量长为L的金属 丝的直径D和电阻R。直径测量时，将金属丝放于螺旋测微 器两测量杆间进行测量。欧姆表粗测电阻时，需根据读数精度选择合适的档位，并进行调零操作。伏安法测电阻时，需要选择电路误差较小且便于调节的备选电路。 在测定金属电阻率的实验中，某同学连接电路如图(a)所示，但闭合开关后发现电路有故障。若电流表示数为零、电压表示数为E，则发生故障的是断路。需要检查待测金属丝、滑 动变阻器或开关是否存在问题。金属丝的直径示数可通过螺旋测微器测量得到。 测得接入电路的金属丝的长度为L，金属丝的直径d，已 知其电阻大约为25Ω。 在使用伏安法测量电阻时，需要选择电流表、电压表和滑动变阻器。可供选择的器材包括：必选的电源（电动势 1.5V，
专题13 电学创新型实验题 1.发展型实验的解答有两个要点： ①立足于相应的教材实验原型，向新物理量、新物理关系做转移分析； ①综合应用相关电学规律分析实验原理，如欧姆定律、电功率、电路的串并联规律、电磁感应定律、安培力等。 2.创新型实验的解答有三个要点： ①充分参考教材原实验的原理、器材、步骤及数据处理方法，遵循正确、安全、准确的基本实验原则。 ①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、电功率、电路的串并联规律、电磁感应定律、安培力等。 ①加强探究性思考，运用物理方法科学设计。 典例1：（2021·重庆·高考真题）某兴趣小组使用如图1电路，探究太阳能电池的输出功率与光照强度及外电路电阻的关系，其中P为电阻箱，0R是阻值为37.9kΩ的定值电阻，E是太阳能电池，μA是电流表（量程0~100μA，内阻2.10kΩ） （1）实验中若电流表的指针位置如题图2所示，则电阻箱P两端的电压是______V。（保留3位有效数字）
（2）在某光照强度下，测得太阳能电池的输出电压U 与电阻箱P 的电阻R 之间的关系如图3中的曲线①所示。不考虑电流表和电阻0R 消耗的功率，由该曲线可知，M 点对应的太阳能电池的输出功率是____mW 。（保留3位有效数字） （3）在另一更大光照强度下，测得U R -关系如图3中的曲线①所示。同样不考虑电流表和电阻0R 消耗的功率，与曲线①相比，在电阻R 相同的情况下，曲线①中太阳能电池的输出功率______（选填“较小”、“较大”），由图像估算曲线①中太阳能电池的最大输出功率约为_____mW 。（保留3位有效数字） 【答案】（1）2.48 （2）40.5 （3） 较大 105.8 【规范答题】（1）[1]根据电流表读数规则，电流表读数是 562.0μA 6.2010A I -==⨯ 电阻箱P 两端的电压是 ()53g 0 6.2010(2.1037.9)10V 2.48V U I r R -=+=⨯⨯+⨯= （2）[2]M 点对应的电压 1.80V U =，电阻80.0R =Ω，太阳能电池的输出功率 2 24.0510W 40.5mW U P R -==⨯= （3）[3]与曲线①相比，在电阻R 相同的情况下，曲线①中太阳能电池的电压较大，由
2024年全国高考物理(电学实验)真题 一、实验探究题 1．在“测量金属丝的电阻率”实验中： （1）测量一段金属丝电阻时所用器材和部分电路连线如图1所示，图中的导线a端应与 （选填“一”、“0.6”或“3”）接线柱连接，b端应与（选填“—”、“0.6”或“3”）接线柱连接。开关闭合前，图1中滑动变阻器滑片应置于（选填“左”或“右”）端。 （2）合上开关，调节滑动变阻器，得到多组U和I数据。甲同学由每组U、I数据计算电阻，然后求电阻平均值乙同学通过U−I图像求电阻。则两种求电阻的方法更合理的是（选填“甲”或“乙”）。 （3）两同学进一步探究用镍铬丝将满偏电流I g=300μA的表头G改装成电流表。如图2所示，表头G两端并联长为L的镍铬丝，调节滑动变阻器使表头G满偏，毫安表示数为I。改变L，重复 上述步骤，获得多组I、L数据，作出I−1 L图像如图3所示。 则I−1 L图像斜率k=mA⋅m。若要把该表头G改装成量程为9mA的电流表，需要把长
为m的镍铬丝并联在表头G两端。（结果均保留两位有效数字） 2．老师要求各小组自备电池测量电源电动势和内阻。 （1）甲小组通过查阅资料知道将锌、铜两电极插入水果中可制作水果电池，其电动势约1V，现用柠檬做水果电池并测其电动势和内阻，首先用量程为0-3V、内阻约50kΩ的电压表测其两极时读数为0.96V，但当将四个这样的柠檬电池串起来给标称值为“3V 0.5A”的小灯泡供电时，灯泡并不发光！经检查，灯泡、线路均无故障，那么原因是“柠檬电池”。 接着，小组用内阻为500Ω的灵敏电流表直接连“柠檬电池”的两极，测得电流为0.48mA，可以估算出“柠檬电池”的内阻值约为Ω。 （2）乙小组带来的是一节新干电池。实验室提供了电压表V（量程3V，内阻约3kΩ）、电流表A （量程2A，内阻约0.1Ω）以外，还有：滑动变阻器R1（最大阻值3kΩ）、滑动变阻器R2（最大阻值20Ω）、定值电阻R3（阻值1Ω）。要尽量精确地测量新电池的电动势和内阻，应选择最优电路 （填写参考电路对应的字母）进行测量。 A．B． C．D． 乙小组将测得的数据在坐标纸上描点如图，则电动势E为V，内阻r为Ω。（小数点后保留两位小数）
电学实验练习题 例 1、用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下：待测电阻Rx（约 100 Ω）; 直流电流表（量程 0~10 mA、内阻 50 Ω）;直流电压表（量程 0~3 V、内阻 5 k Ω）; 直流电源（输出电压4 V、内阻不计）；滑动变阻器（0~15 Ω、允许最大电流1 A）；开关1 个，导线若干 .根据器材的规格和实验要求画出实验电路图. 【解析】用伏安法测量电阻有两种连接方式，即电流表的内接法和外接法，由于 R x＜R A R ，故电流表应采用外接法. 在控制电路中，若采v 用变阻器的限流接法，当滑动变阻器阻值调至最大，通过 负载的电流最小，I min= R E R A R x =24 mA＞10 mA,此时电 流仍超过电流表的量程，故滑动变阻器必须采用分压接法. 如图10-5图所1示0-5. 例2、在某校开展的科技活动中，为了要测出一个未知电阻的阻值Rx，现有如下器材：读数不准的电流表A、定值电阻R0、电阻箱R1、滑动变阻器R2、单刀单掷开关 S1、单刀双掷开关S2、电源和导线。 ⑴画出实验电路图，并在图上标出你所选用器材的代码。 ⑵写出主要的实验操作步骤。 【解析】⑴实验电路如右图所示（此法俗称”替代法”）。 ⑵①将 S2 与 Rx相接，记下电流表指针所指位置。②将S2 与R1 相接，保持 R2 不变，调节 R1 的阻值，使电流表的指针指在原位置上，记下R1 的值，则 Rx＝R1。例3、用以下器材测量一待测电阻Rx 的阻值（900～1000Ω）： 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K，导线若干。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Rx 的一种实验电路原理图。 【解析】如图所示 (用已知内阻的电压表代替电流表) 例4 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）； 1
电学创新实验 1．超高亮LED灯与传统的照明灯相比，有寿命长、低耗、彩色鲜艳、点亮速度快等特点．被广泛应用于商场照明、舞台灯光控制、汽车尾灯等诸多领域．为探究LED灯的性能，某兴趣小组想描绘某发光二极管(LED灯)的伏安特性曲线，实验测得它两端的电压U和通过它的电流I的数据如下表所示. 序号U/V I/mA 10.000.00 2 2.560.30 3 2.83 2.60 4 2.908.21 5 3.0030.24 (1)实验应该选择的电路图为________；并根据你选择的电路图，用笔画线代替导线将实物图甲中的连线补充完整． (2)根据实验得到的数据，在如图乙所示的坐标纸上描绘出该发光二极管(LED灯)的伏安特性曲线． (3)采用(1)中所选的电路，发光二极管(LED灯)电阻的测量值________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值． (4)若实验中该发光二极管(LED灯)最佳工作电流为8 mA，现将此发光二极管(LED灯)与电动势为3 V、内阻不计的电源两端相接，还需要串联一个阻值R＝________Ω的电阻，才能使它工作在最佳状态．(结果保留两位有效数字) 【答案】(1)C见解析图(2)见解析图(3)大于(4)15 【解析】(1)根据题中表格数据可知，发光二极管(LED灯)的电阻较大，电流表采用内接法，C正确；实物连接如图．
(2)根据表中数据描绘出该发光二极管(LED灯)的伏安特性曲线． (3)由于电流表为内接法，电流表分压使测量值偏大． (4)根据图像可读出I＝8 mA时，对应的电压U＝2.88 V，可得串联电阻两端的电压为0.12 V，故可求出R＝0.12 8×10－3 Ω＝15 Ω. 2．如图甲所示为实验室的一直流电流表，其使用说明书上附的该电流表的内部电路如图乙所示． (1)某次用0～3 A量程测量时，示数如图丙所示，其读数为________A． (2)该电流表0～0.6 A量程对应的内阻约为______Ω.(结果保留两位小数) (3)若电阻R1断路，则电流表允许通过的最大电流约为________mA(结果保留两位有效数字)． 【答案】(1)1.20(2)0.50(3)5.0 【解析】(1)电流表量程为0～3 A，由图丙所示表盘可知，其分度值为0.1 A，示数为1.20 A．
第一部分专题六第2讲电学实验及创新 基础题——知识基础打牢 1．(2020·新课标Ⅰ卷)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1kΩ，电流表内阻为0.5Ω．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__O、P__(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__Ⅰ__(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为__50.5__Ω(保留1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__50.0__Ω(保留1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 x＝U－IR A I 解得U＝I(R x＋R A) 根据一次函数可知对应斜率为(R x＋R A)，对比图象的斜率可知kⅠ＞kⅡ
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50Ω左右，根据1kΩ50Ω＜50Ω0.5Ω 说明电流表的分压较小，电压表的分流较大，所以电压表应跨接在O 、Q 之间，所以选 择图线I 得到的结果较为准确．根据图象可知R x ＝3V －1V 59.6mA －20mA ≈50.5Ω． (3)考虑电流表内阻，则修正后的电阻为R x ′＝R x －R A ＝50.5Ω－0.5Ω＝50.0Ω． 2．(2022·四川成都二诊)为将一只毫安表A(量程3mA ，内阻约几十欧姆)改装成量程为 1.5V 的电压表，实验室提供了下列器材：电源E (电动势约6V ，内阻不计)；滑动变阻器R 1(0～50Ω)；滑动变阻器R 2(0～5kΩ)；电阻箱R (0～999.9Ω)；开关两个、导线若干． 某同学先按图示电路连接线路，测量表A 的内阻．他的操作步骤如下： a ．将滑动变阻器的阻值调到最大，闭合S 1后调节变阻器的阻值，使表A 的指针满偏； b ．闭合S 2保持变阻器的阻值不变，调节电阻箱R 的阻值，使表A 的指针偏转到量程的12 位置； c ．记下R 的阻值为30.0Ω． (1)上述实验中，滑动变阻器应选用__R 2__(选填“R 1”或“R 2”)． (2)表A 的内阻测量值R A ＝__30.0或30__Ω．此测量值__小于__(选填“大于”“等于”或“小于”)表A 内阻的真实值． (3)若取表A 内阻的测量值R A 进行计算，为达成改装的目的，可将表A 与电阻箱R __串联__(选填“串联”或“并联”)，且将电阻箱R 的阻值调到__470.0__Ω． 【解析】 (1)毫安表A 的量程3mA ，则电路中的最大电流为3mA ，电路的最小电阻为R ＝E I g ＝63×10－3 Ω＝2000Ω，故滑动变阻器应选用R 2． (2)实验中用半偏法测电表的内阻，所以R 的阻值即为电表的测量值，则表A 的内阻测量值R A ＝30Ω，由于闭合S 2，电阻箱R 并入电路，电路的总电阻变小，干路电流变大，而流过毫安表的电流为满偏的一半，所以流过电阻箱R 的电流大于满偏的一半，根据并联电路的特
2020届高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练 专题42 电学基础实验与创新实验 【专题导航】 目录 热点题型一 以测电阻为核心的实验 (1) 一、伏安法测电阻 ............................................................................................................................................. 1 二、替代法法测电阻 ......................................................................................................................................... 5 三、电表半偏法测电阻 ..................................................................................................................................... 8 四、电桥平衡法测电阻 .................................................................................................................................... 11 五、安安法、伏伏法测电表的内阻 ............................................................................................................... 14 热点题型二 以测电动势为核心的实验 .. (17) 一、伏安法测电源电动势 ............................................................................................................................... 18 二、安阻法与伏阻法测电源电动势 ............................................................................................................... 21 热点题型三 多用电表的使用及电表改装：. (24) 1、电压表的改装 ............................................................................................................................................. 24 2、电流表的改装 ............................................................................................................................................. 25 3、多用电表的电路结构： ............................................................................................................................. 26 4、多用电表使用注意事项 .. (27) 【题型归纳】 热点题型一 以测电阻为核心的实验 一、伏安法测电阻 1、原理：根据部分电路欧姆定律I U R 。 2.测量电路的选择--------电流表内接法与外接法的选择
二十、电学创新实验 1.〔10分〕〔苏南四校联考〕指针式多用表是实验室中常用的测量仪器，请完成以下问题： 〔1〕在使用多用电表测量时，指针的位置如图〔a 〕所示，假设选择开关拨至“×1”挡，那么测量的结果为_________；假设选择开关拨至“50mA〞挡，那么测量结果为__________。 〔2〕多用电表测未知电阻阻值的电路如图〔b 〕所示， 电池的电动势为ε、内阻为r ， R 0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 关系图像如图〔c 〕所示， 那么该图像的函数关系式为_____________________； 〔3〕以下根据图〔c 〕中I-R x 图线做出的解释或判断中正确的选项是〔 〕〔多项选择〕 A ．因为函数图线是非线性变化的，所以欧姆表的示数左小右大 B ．欧姆表调零的实质是通过调节R 0使R x =0时电路中的电流I=I g C ．R x 越小，相同的电阻变化量对应的电流变化量越大，所以欧姆表的示数左密右疏 D ．测量中，当R x 的阻值为图〔c 〕中的R 2时，指针位于表盘中央位置的左侧 I g 0 I R 1 R 2 I g 2 G R x ε r R 0 R g 〔a 〕 〔b 〕 〔c 〕 50
2．〔10分〕〔金山区期末〕在“测定直流电动机的效率〞实验中，用左以下列图所示的电路测定一个额定电压为6V 、额定功率为3W 的直流电动机的机械效率。 〔1〔2〕实验中保持电动机两端电压U 恒为6V ，重物每次匀速上升的高度h 均为，所测物理量及测量结果如下表所示： 计算电动机效率η的表达式为________〔用符号表示〕，前4次实验中电动机工作效率的平均值为________。 〔3〕在第5次实验中，电动机的输出功率是________；可估算出电动机线圈的电阻为________Ω。 答案：〔1〕〔2分〕如右图 实验次数 1 2 3 4 5 电动机的电流I /A 所提重物的重力mg /N 重物上升时间t /s ∞ 0 2 34 36 38 3414114141425225525米尺 秒表 电动机 + - V 电动机 A
基础训练32 电学综合实验（实验六） （时间60分钟，赋分100分） 训练指要 通过训练掌握描绘小电珠伏安特性曲线的方法，掌握电压表的构造及原理，会用多用电表探索电学黑箱内的电学元件，会使用示波器，了解传感器的简单应用.第11题、第12题为创新题，通过练习可以提高我们综合分析问题、解决问题的能力. 一、选择题(每小题6分，共18分) 1.一电压表由电流表G与电阻R串联而成， 如图1—32—1所示.若在使用中发现此电压表的 计数总比准确值稍小一些，采用下列哪种措施可 图1—32—1 能加以改进 A.在R上串联一个比R 小得多的电阻 B.在R上串联一个比R 大得多的电阻 C.在R上并联一个比R 小得多的电阻 D.在R上并联一个比R大得多的电阻 2.如图1—32—2所示，三个电压表用满度电流相同的电流表改装而成，已知电压表V1的示数为8 V，电压表V3的示数为 5 V，则关于电压表V2的示数，下列判断中正确的是
图1—32—2 A.电压表V 2的示数必为3 V B.电压表V 2的示数必为5 V C.若三个电压表量程相同，则电压表V 2的示数必为3 V D.即使三个电压表量程相同，电压表V2的示数也可能不等于3 V 3.如图1—32—3所示，在研究电源的内、外电压的实验装置中，玻璃容器盛有稀硫酸，稀硫酸中插入石墨棒M、锌棒N 作为电源的两极，A、B是位于两极内侧的探针，电压表V1、V2分别接在电源的两极和探针上，下列说法中正确的是 图1—32—3 A.M极为电源正极，电压表V2的正接线柱应与探针B相连 B.当滑动变阻器滑动触头向左移动时，电压表V1、V2的示数均减小 C.当滑动变阻器滑动触头向右向左移动时，电源的功率不变，滑动变阻器消耗的电功率一定减小
热点16电学创新实验 热考题型 实验创新是新课标的特色之一,就创新而言,可以是实验原理的创新,实验器材的重组创新,器材的变更创新,也可以是数据分析和处理的创新,所以在训练中归类找出共性构建模型,如测电阻模型等,找出差异防止错误是应对创新问题的良策。 题型一实验方法的创新 1.利用如图所示的电路可以较为准确地测量未知电源的电动势。图中E x为待测电源,E S为标准电源(E S的电动势已准确测出),E为工作电源,为电路提供电流。G为零刻度在中央的灵敏电流计,AB为一根粗细均匀的电阻丝,C、D为AB上的两个活动接触点,可以在电阻丝上移动。与电阻丝AB平行放置的还有一把刻度尺(刻度尺未画出),可以测出C、D之间的长度。实验步骤如下: (1)按图连接好电路,将K1处于断开状态,K2处于两个触点都不接的状态。 (2)先闭合K1,调整R P至合适位置。 (3)将K2置于1位置,调整C、D触点的位置,使电流计指针指向零刻度,记 下。 (4)将K2置于2位置,重新调整C、D位置,使,并记 下。 (5)断开K1,计算待测电源的电动势的表达式为:E x=。 答案(3)C、D间的长度L1(4)电流计指针指向零刻度C、D间的长度L2(5)L2 L1 E S 解析(3)由题意知应记下C、D间的长度L1。 (4)应重新调整C、D位置,使电流计指针指向零刻度并记下此时C、D间的长度L2。 (5)根据电阻定律有R1=ρL1 S ,R2=ρL2 S 由电路特点可得I=E S R1=E x R2 联立可得E S L1=E x L2 ,E x=L2 L1 E S。
题型二电学仪器的创新 2.热敏电阻包括正温度系数电阻器(PTC)和负温度系数电阻器(NTC)。正温度系数电阻器(PTC)在温度升高时电阻值增大,负温度系数电阻器(NTC)在温度升高时电阻值减小,热敏电阻的这种特性,常常应用在控制电路中。某实验小组选用下列器材探究通过热敏电阻R x(常温下阻值约为10.0Ω)的电流随其两端电压变化的特点。 A.电流表A1(量程0~100mA,内阻约1Ω) B.电流表A2(量程0~0.6A,内阻约0.3Ω) C.电压表V1(量程0~3.0V,内阻约3kΩ) D.电压表V2(量程0~15.0V,内阻约10kΩ) E.滑动变阻器R(最大阻值为10Ω) F.滑动变阻器R'(最大阻值为500Ω) G.电源E(电动势15V,内阻可忽略) H.开关、导线若干 (1)实验中改变滑动变阻器滑片的位置,使加在热敏电阻两端的电压从零开始逐渐增大,请在所提供的器材中选择必需的器材,应选择的器材为电流表;电压表;滑动变阻器。(只需填写器材前面的字母即可) (2)请在所提供的器材中选择必需的器材,在虚线框内画出该小组设计的电路图。 (3)该小组测出热敏电阻R1的U-I图线如图甲中曲线Ⅰ所示。请分析说明该热敏电阻是。(填“PTC”或“NTC”) (4)该小组又通过查阅资料得出了热敏电阻R2的U-I图线如图甲中曲线Ⅱ所示。然后又将热敏电阻R1、R2分别与某电池连成如图乙所示电路,测得通过R1和R2的电流分别为0.30 A和0.60A,则该电池组的电动势为V,内阻为Ω。(结果均保留三位有效数字) 甲乙
专题64 实验：电学拓展创新实验 1．结合闭合电路欧姆定律、串并联电路特点，去理解电路，找出测量量与已知量间的关系.2.熟练掌握基本实验的原理、实验方法等是解决创新实验的关键． 1．(2020·河北邯郸市期末)某同学欲测量电流表G1的内阻r1，实验室有如下实验器材： 待测电流表G1(量程为0～6 mA，内阻约200 Ω) 电流表G2(量程为0～60 mA，内阻约40 Ω) 定值电阻R(阻值为20 Ω) 滑动变阻器R1(阻值范围为0～1 000 Ω) 滑动变阻器R2(阻值范围为0～20 Ω) 电源(电动势约为3 V) 开关、导线若干 请回答下列问题： (1)实验过程中，要求电流表示数从零开始变化，则滑动变阻器应选用______(选填“R1”或“R2”)． (2)为尽可能精确测量电流表G1的内阻，请在虚线框中画出实验电路原理图． (3)利用上述实验电路，测量多组数据，图1甲为实验过程中某次电流表G1的示数，其示数为_______ mA. (4)若实验中读得G1表和G2表的读数为I1和I2，根据多组数据作出I2－I1图象，如图乙所示，图线的斜率为k，则G1表的内阻r1＝________(用k、R0表示)． 图1 答案(1)R2(2)见解析图(3)3.60 (4)(k－1)R0 解析()1由于电流表示数从零开始变化，滑动变阻器采用分压接法，因而滑动变阻器选择阻值小的，故选R2.
()2由于题目没有电压表，而提供的电流表电阻未知，根据题意可知需要定值电阻作为电压表使用，此时需要知道通过定值电阻的电流，滑动变阻器采用分压接法； 故采用实验电路图如图所示： ()3电流表的最小刻度为0.1 mA ，估读到下一位，故电流表读数为3.60 mA. ()4根据电路图和欧姆定律得： I 1r 1＝(I 2－I 1)R 0，整理得：I 2＝r 1＋R 0R 0 ·I 1 结合图象可得：k ＝r 1＋R 0R 0 解得：r 1＝(k －1)R 0. 2．(2020·河南、广东、湖北、湖南四省部分学校联考)某实验小组欲将一量程为2 V 的电压表V 1改装成量程为3 V 的电压表，需准确测量电压表V 1的内阻，经过粗测，此表的内阻约为2 kΩ.可选用的器材有： 电压表V 2(量程为5 V ，内阻为5 kΩ) 滑动变阻器R 1(最大值为100 Ω) 电流表(量程为0.6 A ，内阻约为0.1 Ω) 电源(电动势E ＝6 V ，内阻不计) 定值电阻R (阻值已知且满足实验要求)． 图2 图2甲为测量电压表V 1的内阻实验电路图，图中M 、N 为实验小组选用的电表． (1)请选择合适的电表替代M 、N ，按照电路图用线条替代导线连接实验电路； (2)实验电路正确连接，调节滑动变阻器，M 表的读数为Y ，N 表的读数为X ，请用两表的读数和定值电阻R 表示电压表V 1的内阻________； (3)改变滑动变阻器滑片的位置，得到多组M 表和与之对应的N 表的读数，建立直角坐标系，通过描点作出M 表(纵坐标)和与之对应的N 表的读数(横坐标)的函数图象．若使M 表和N 表可同时达到满偏，则函数图象的斜率约为________；(结果保留2位有效数字)
2015—2020年六年高考物理分类解析 专题76、电学创新实验 1.（10分）（2019全国理综II卷23）某小组利用图（a）所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系，图中V1和V2为理想电压表；R为滑动变阻器，R0为定值电阻（阻值100 Ω）；S为开关，E为电源。实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度t由温度计（图中未画出）测出。图（b）是该小组在恒定电流为50.0μA时得到的某硅二极管U—t关系曲线。回答下列问题： （1）实验中，为保证流过二极管的电流为50.0μA，应调节滑动变阻器R，使电压表V1的示数为U1= mV；根据图（b）可知，当控温炉内的温度t升高时，硅二极管正向电阻（填“变大”或“变小”），电压表V1示数（填“增大”或“减小”），此时应将R的滑片向（填“A”或“B”）端移动，以使V1示数仍为U1。 （2）由图（b）可以看出U与t成线性关系，硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏 度为 Δ || Δ U t = ×10-3V/℃（保留2位有效数字）。
【参考答案】（1）5.00 变小增大 B （2）2.8 【名师解析】（1）由欧姆定律，为保证流过二极管的电流为I=50.0μA，应调节滑动变阻器R，使电压表V1的示数为U1=IR0=5.00mV。根据图（b）可知，当控温炉内的温度t升高时，硅二极管两端电压U降低，由U =IR可知，硅二极管的正向电阻变小，电流增大，电压表V1示数增大，此时应将R的滑片向B端移动，以使V1示数仍为U1。 （2）由图（b）可以看出U与t成线性关系，硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏 度为 Δ || Δ U t = 0.440-0.300 80-30 V/℃=2.8×10-3V/℃。 2. （2019年4月浙江选考）小明想测额定电压为2.5V的小灯泡在不同电压下的电功率的电路。 （1）在实验过程中，调节滑片P，电压表和电流表均有示数但总是调不到零，其原因是的____导线没有连接好（图中用数字标记的小圆点表示接线点，空格中请填写图中的数字，如“7点至8点”）； （2）正确连好电路，闭合开关，调节滑片P，当电压表的示数达到额定电压时，电流表的指针如图所示，则电流为____A，此时小灯泡的功率为____W
高考物理物理实验创新题集锦 1、如图是《练习使用示波器》实验的示意图，图中“X 输入”、“Y 输入”、“地”为信号输入接线柱。实验要求用示波器测右图b 、c 间的直流电压。 把b 接“地”接线柱，欲使P 滑动时，亮斑在竖直方向移动， 则c 端应接 Y 输入 接线柱。实验发现，当P 滑到最左端时，亮斑恰好在荧光屏的中心；当P 滑到最右端 时，亮斑向下偏离中心3.0格。当P 滑到某点时，亮斑向下 偏离中心2.5格，则此时b 、c 间的电压为 1.25 V 。 （图中电源是电动势为1.5V ，内阻不计的一节干电池） 2、学过单摆的周期公式以后，物理兴趣小组的同学们对钟摆产生了兴趣，老师建议他们先研究用厚度和质量分布均匀的方木块（如一把米尺）做成的摆（这种摆被称为复摆），如图所示。让其在竖直平面内做小角度摆动，C 点为重心，板长为L ，周期用T 表示。 甲同学猜想：复摆的周期应该与板的质量有关。 乙同学猜想：复摆的摆长应该是悬点到重心的距离L /2。 丙同学猜想：复摆的摆长应该大于L /2。理由是：若OC 段看成细线，线栓在 C 处，C 点以下部分的重心离O 点的距离显然大于L /2。 为了研究以上猜想是否正确，同学们进行了下面的实验探索： (1)把两个相同的木板完全重叠在一起，用透明胶（质量不计）粘好，测量其摆 动周期，发现与单个木板摆动时的周期相同，重做多次仍有这样的特点。则证 明了甲同学的猜想是_______错误______ 的（选填“正确”或“错误”）。 (2)用T 0表示板长为L 的复摆看成摆长为L /2单摆的周期计算值（T 0=2g L 2/π ），用T 表示板长为L 复摆的实际周期测量值。计算与测量的数据如下表： 由上表可知，复摆的等效摆长 大于 L /2（选填“大 于”、“小于”或“等于”）。 (3)为了进一步定量研究，同学们用描点作图法对数据进行处 理，所选坐标如图。请在坐标纸上作出T -T 0图，并根据图象中反映出的规律求出2/L L 等 =_________1.16_（结果保留三位 有效数字，其中L 等是板长为L 时的等效摆长T=2g L 等π）。 3、在液体中下落的物体最终会达到一个恒定的速度，称之为收尾速度。一个半径为 r 的球体在液体中下落的收尾速度为v = g 3η r 2(ρ－ρ/)，其中η、g 、ρ、ρ/分别为液体的粘滞系数（与液体种类相关的常数）、重力加速度（本题中为已知量）、球体的密度、液体的密度。某同学为了测定某已知密度的液体的粘滞系数，选定了下列器材：一只
限时规范训练(十五)电学实验与创新 建议用时45分钟，实际用时________ 1．图甲为多用电表的示意图，现用它测量一个阻值约为20 Ω的电阻，测量步骤如下： (1)调节________，使电表指针对准________(填“电阻”或“电流”)的“0”刻线． (2)将选择开关旋转到“Ω”挡的________位置(填“×1”“×10”“×100”或“×1 k”)． (3)将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，并将两表笔短接，调节________，使电表指针对准________(填“电阻”或“电流”)的“0”刻线． (4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触，若电表读数如图乙所示，该电阻的阻值为________Ω. (5)测量完毕，将选择开关旋转到“OFF”位置． 解析：(1)将选择开关拨到欧姆挡前，先要进行机械调零．方法是调节机械定位螺丝，使电表指针指在电流等于零的刻线位置． (2)用多用电表测20 Ω的电阻时，要把选择开关旋转到“Ω”挡“×1”的位置． (3)将红、黑表笔短接，进行欧姆调零．调节欧姆调零旋钮，使指针指在“Ω”挡的零刻线上． (4)由乙图读出该电阻的阻值为19.0 Ω. 答案：(1)定位螺丝电流(2)×1(3)欧姆调零旋钮电阻(4)19.0 2．(2020·湖南五校联考)如图甲所示是一种测量电容器电容的实验电路图，实验是通过对
高阻值电阻放电的方法，测出电容器充电至电压为U 时所带电荷量Q ，从而求出待测电容器的电容C .某同学在一次实验时的情况如下： A ．按图甲所示的电路图连接好电路； B ．闭合开关S ，调节电阻箱R 的阻值，使电流表的指针偏转接近满刻度，记下此时电流表的示数是I 0＝490 μA ，电压表的示数U 0＝8.0 V ； C ．断开开关S ，同时开始计时，每隔5 s 测量一次电流i 的值，将测得的数据填入表格，并标在图乙的坐标纸上(时间t 为横坐标，电流i 为纵坐标)，如图乙中小黑点所示． (1)在图乙中作出i -t 图线； (2)图乙中图线与坐标轴所围面积的物理意义是________________________； (3)该电容器的电容为________F(结果保留两位有效数字)； (4)若某同学实验时把电压表接在F 、D 两端，则电容的测量值比它的真实值________(选填“偏大”“偏小”或“相等”)． 解析：(1)用平滑的曲线连接各点，作出的图线如图所示． (2)由ΔQ ＝I Δt 知，i -t 图线与坐标轴所围的面积表示电荷量，即电容器开始放电时所带电荷量． (3)算出格子数，可得i -t 图象与坐标轴所围的面积Q ＝8.0×10－3 C ， 则C ＝Q U ＝Q U 0＝8×10－38.0 F ＝1.0×10－3 F. (4)若把电压表接在F 、D 两端，则电容器放电时，有一部分电荷量会从电压表中流过，使得通过电流表的电荷量小于电容器带的电荷量，从而使电容的测量值比它的真实值偏小． 答案：(1)见解析图 (2)电容器所带电荷量
第2讲电学实验与创新 (建议用时:40分钟满分:100分) 1.(14分)(2019·江苏徐州模拟)某兴趣小组对铜导线的电阻率进行小课题研究. (1)如图(甲)所示,用游标卡尺采用绕线法测得10匝铜导线(已去除绝缘层)总直径,为防止读数时可动刻度发生变化,应调节旋钮 (选填“A”或“B”)锁定可动刻度,单匝铜导线直径为mm. (2)现取长度为L=100 m的一捆铜导线,欲测其电阻率.在实验前,事先了解到铜的电阻率很小,在用伏安法测量其电阻时,设计如图(乙)所示的电路,则电压表的另一端应接(选填“a”或“b”);测量的电压表示数为 4.80 V,而电流表选择0～3.0 A量程,其读数如图(丙)所示,则其读数为A,可得铜的电阻率为Ω·m (计算结果保留两位有效数字). (3)该兴趣小组从课本上查阅到铜的电阻率为1.7×10-8Ω·m,发现计算得到的电阻率有一些偏差,但是实验的操作已经十分规范,测量
使用的电表也已尽可能校验准确,你觉得造成这种偏差最有可能的原因是: . 解析:(1)为防止读数时可动刻度发生变化,应调节紧固螺钉B来锁定可动刻度;如图为20分度的游标卡尺,主尺读数为12 mm,游标尺第7条与主尺对应最齐, 故游标尺读数为7×0.05 mm=0.35 mm,10匝铜导线直径为12.35 mm,故单匝铜导线直径为1.235 mm. (2)铜导线的电阻很小,故电流表应外接,则电压表的另一端应接在a;电流表的最小分度为0.1 A,读数应估读到下一位,故电流表读数应为2.50 A;由欧姆定律知该段铜导线的电阻R==1.92 Ω,根据电阻定律有R=ρ,解得ρ=2.3×10-8Ω·m. (3)铜导体的电阻率和温度有关,温度越高,则电阻率越大,实验中电阻率偏大,原因可能是电流过大电线发热,导致电阻率变大. 答案:(1)B 1.235 (2)a 2.50 2.3×10-8 (3)电流过大电线发热,导致电阻率变大 2.(14分)(2019·河南南阳模拟)容量和内阻是电池的两个重要参数,电池的容量就是电池放电时能输出的总电荷量,通常以安培小时
电学实验 1．【2017·天津卷】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，将电建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'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，作出图象如右图。由I1–I2图象得到电池的电动势E=_________V，内阻r=__________Ω。 【答案】①aa'bb'②1.41（1.36~1.44均可）0.5（0.4~0.6均可） 【考点定位】实验——用伏安法测干电池的电动势和内阻 【名师点睛】由图象法处理实验数据的关键是要理解图线的物理意义——纵轴截距和斜率表示什么，闭合电路的欧姆定律是核心。 2．【2017·新课标Ⅰ卷】（10分） 某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡L（额定电压3.8 V，额定电流0.32 A）；电压表V V（量程3 V，内阻3 kΩ）；电流表A（量程0.5 A，内阻0.5 Ω）；固定电阻R0（阻值1 000 Ω）；滑动变阻器R（阻值0~9.0 Ω）；电源E（电动势5 V，内阻不计）；开关S；导线若干。
（1）实验要求能够实现在0~3.8 V 的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。 （2）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（a ）所示。 由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻_________（填“增大”“不变”或“减小”），灯丝的电阻率__________（填“增大”“不变”或“减小”）。 （3）用另一电源E 0（电动势4 V ，内阻1.00 Ω）和题给器材连接成图（b ）所示的电路，调节滑动变阻器R 的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S ，在R 的变化范围内，小灯泡的最小功率为____________W ，最大功率为___________W 。（结果均保留2位小数） 【答案】（1）如图所示 （2）增大 增大 （3）0.39 1.17 【解析】（1）要求能够实现在0~3.8 V 的范围内对小灯泡的电压进行测量，故滑动变阻器用分压式接法，小灯泡为小电阻，电流表用外接法，如答案图所示； （2）由I –U 图象知，切线的斜率在减小，故灯泡的电阻随电流的增大而增大，再由电阻定律l R S ρ=知，电阻率增大； （3）当滑动变阻器的阻值为9 Ω时，电路电流最小，灯泡实际功率最小，此时E =U +I （r +R ）得U =–10I +4，在图中作出该直线如左图所示，交点坐标约为U =1.75 V ，I =225 mA ，P 1=UI=0.39 W ；整理得：1E I U R r R r =-+++，当直线的斜率最大时，与灯泡的I –U 曲线的交点坐标最大，即灯泡消耗的功率最大。当滑动变阻器电阻值R =0时，灯泡消耗的功率最大，此时交点坐标为U =3.67 V ，I =0.32 A ，如右图所示，最大的功率为P 2=UI =1.17 W 。
创新型实验 实验仪器和原理的创新 (2) 实验方案和方法的创新 (3) 实验的拓展与迁移 (3) 力学创新型实验 (4) 电学创新型实验 (6) 电学实验的几种常用设计方案 (7) 测量电阻 (7) （一）测量电阻常用的设计方法 . 7 1．伏安法 (7) 2．比值法 (9) 3．同一实验目的不同设 计方案 (10) 4．替代法 (12) 5．全电路欧姆定律法.12 6．半偏法 ................. 13（二）测定电源电动势和内阻的常用设计方法 .. (13) 1．用电阻箱替代滑动变 阻器，电流表串联电阻箱 替代电压表 (13) 2．用电阻箱替代滑动变 阻器，电压表并联电阻箱 替代电流表 (13) 3．用已知内阻的电压表 串联电阻箱 (13) 4．当所给的电压表或电 流表量程太小 (14) 5．用两个不同的电压表 测量电源电动势和内阻15 （三）一个电路图上完成两个实验 (15) （四）非线性曲线的分析和应用 16（五）多用电表的创新 (19) （六）传感器的应用 (20) （七）欧姆定律原理的应用 (21)
创新型实验本着“来源于教材而又不拘泥于教材”的原则，从不同内容、不同层次、不同能力要求考查考生的实验能力，较好地区分和鉴别了不同水平学生的实验能力，成为试卷中重要的组成部分。 实验仪器和原理的创新 1.（2020·全国Ⅰ卷·T23）某同学用如图所示的实验装置验证动量定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块（上方安装有宽度为d的遮光片）、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。 实验步骤如下： （1）开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间________时，可认为气垫导轨水平； （2）用天平测砝码与砝码盘的总质量m1、滑块（含遮光片）的质量m2； （3）用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块； （4）令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间Δt1、Δt2及遮光片从A运动到B所用的时间t12；（5）在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量的大小I=________，滑块动量改变量的大小Δp=________；（用题中给出的物理量及重力加速度g表示） （6）某次测量得到的一组数据为：d=1.000 cm，m1=1.50⨯10-2 kg，m2=0.400 kg， △t1=3.900⨯10-2 s，Δt2=1.270⨯10-2 s，t12=1.50 s，取g=9.80 m/s2。计算可得 I=________N·s，Δp=____ kg·m·s-1；（结果均保留3位有效数字） （7）定义 Δ =100% I p I δ - ⨯，本次实验δ=________%（保留1位有效数字）。