高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练-- 电学基础实验与创新实验(原题版解析版)

高考物理一轮复习专项训练—电学实验基础（含解析）1．某同学用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图甲所示，此示数为________mm；用游标卡尺测量某物体的厚度时，示数如图乙所示，此示数为________cm.另一位学生用游标尺上标有50等分刻度的游标卡尺测一工件的长度，测得的结果如图丙所示，则该工件的长度L＝______cm.2．如图，螺旋测微器的读数为______mm；电压表的读数为______V；电流表的读数为______ A.3．某同学用伏安法测定待测电阻R x的阻值(约为10kΩ)，除了R x、开关S、导线外，还有下列器材供选用：A．电压表(量程0～1V，内阻约10kΩ)B．电压表(量程0～10V，内阻约100kΩ)C．电流表(量程0～1mA，内阻约30Ω)D．电流表(量程0～0.6A，内阻约0.05Ω)E．电源(电动势1.5V，额定电流0.5A，内阻不计)F．电源(电动势12V，额定电流2A，内阻不计)G．滑动变阻器R0(阻值范围0～10Ω，额定电流2A)(1)为使测量尽量准确，电压表选用________，电流表选用________，电源选用________．(均填器材的字母代号)(2)在虚线框内画出测量R x阻值的实验电路图．(3)该同学选择器材、连接电路和操作均正确，从实验原理上看，待测电阻测量值会________其真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)，原因是_______________________________．4．(2023·山东临沂市第一中学模拟)某物理兴趣小组利用“伏安法”测量一个阻值较小的定值电阻R x的阻值，电路如图甲所示．已知电源电压为6V，R0＝10Ω，滑动变阻器规格为“50Ω0.6A”．(1)请用笔画线代替导线，将图甲中的电路连接完整，要求滑片向右移动连入电路中的阻值变小，导线不能交叉；(2)实验时，闭合开关，发现电流表和电压表示数都为0.现用一根导线在图甲中先后连接接线柱A与B、C与H时，电流表和电压表示数仍为0，连接接线柱H与G时，电流表和电压表指针有明显偏转，则电路的故障是________________；(3)排除故障后，闭合开关调节滑片，利用电压表和电流表测出了多组实验数据，并作出了电压表与电流表示数的关系图像，如图乙所示，则R x阻值为________Ω；(4)调节滑动变阻器，当电压表的示数为3V时，R x消耗的电功率是________W；(5)电路中串联R0的作用是________(填正确答案前的字母)．A．增大串联电阻，增大分压，电压表易于读数B．增大串联电阻，增大分流，电流表易于读数5．某同学要测量一个未知电阻的阻值，实验室提供的器材有：A．电流表A1：量程为0～3mA，内阻r1约为15ΩB．电流表A2：量程为0～1.5mA，内阻r2为25ΩC．定值电阻R1：R1＝9975ΩD．定值电阻R2：R2＝1975ΩE．滑动变阻器R3：最大阻值为10ΩF．电源E，电动势为3V，内阻很小但不可忽略G．开关S及导线若干(1)该同学根据实验器材设计了如图所示的测量电路，闭合开关S之前，滑动变阻器R3的滑片应置于________(填“最左端”或“最右端”)．(2)实验中需要量程为0～3V的电压表，则电路图中的电流表①应选择________，定值电阻R 应选择________(均填器材前面的字母)．(3)调节滑动变阻器，将滑动变阻器的滑片置于合适的位置，若此时电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2，则待测电阻R x＝________(用物理量的符号表示)．6．(2023·四川攀枝花市模拟)电阻R x的阻值在3～5kΩ间，现要测量其电阻，实验室提供了下列器材：电压表V(量程3V，内阻约为30kΩ)电流表A1(量程100μA，内阻约为100Ω)电流表A2(量程1mA，内阻约为10Ω)滑动变阻器R(最大电阻500Ω)电源E(电动势4V)开关S及导线若干某课外活动小组设计了如图甲所示的测量电路进行了实验，请回答下列问题：(1)电路中电流表应选用上述器材中的________(填写字母代号)；(2)闭合开关S前，滑动变阻器的滑动触头P应在________(选填“a”或“b”)端；(3)请根据图甲所示的电路图，在图乙中将实物图连接补充完整；(4)实验中得到的I－U图线如图丙中的实线d所示，电阻R x的测量值为________kΩ；(5)由于本实验存在误差，你认为电阻R x的真实I－U图线应为图丙中图线________(选填“c”或“e”)；(6)某同学对图甲中虚线框内的电路进行修改，并从上述器材中选用适当的器材，设计出了测量电压表V内阻的电路，请在方框内画出该同学修改部分的电路，并在图中标出所选用的器材．7．为了测量一电阻的阻值R x，现有以下器材：蓄电池E，电流表A，电压表V，滑动变阻器R，电阻箱R P，开关S1、S2，导线若干．某活动小组设计了如图甲所示的电路．实验的主要步骤如下：A．闭合S1，断开S2，调节R和R P，使电流表和电压表示数合适，记下两表示数分别为I1、U1；B．闭合S2，保持R P阻值不变，记下电流表和电压表示数分别为I2、U2.(1)按电路图在实物图乙上连线．(2)写出被测电阻的表达式R x＝____________(用两电表的读数表示)．(3)由于电流表、电压表都不是理想电表，则被测电阻的测量值__________(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值．1．8.021(8.020～8.022均可) 2.060 5.236解析螺旋测微器的固定刻度读数为8mm，可动刻度读数为2.1×0.01mm＝0.021mm，所以最终读数为8mm＋0.021mm＝8.021mm，由于需要估读，因此在范围8.020～8.022mm内均正确．游标卡尺的主尺读数为20mm，游标尺上第12个刻度与主尺上某一刻度对齐，故游标尺读数为12×0.05mm＝0.60mm，所以最终读数为20mm＋0.60mm＝20.60mm＝2.060cm.工件的长度L＝52mm＋0.02×18mm＝5.236cm.2．0.695 2.600.52解析螺旋测微器的读数为0.5mm＋0.01mm×19.5＝0.695mm；电压表的读数为2.60V；电流表的读数为0.52A.3．(1)B C F(2)见解析图(3)大于电压表的读数大于待测电阻两端的实际电压(其他表述正确也可)解析(1)若电源选用E，则通过R x的最大电流为0.15mA，此时两电流表均达不到半偏，故电源应选用F.电压表内阻应尽可能与被测电阻阻值相差大一些且量程接近电源电压，故电压表选用B.由此可知电路中的电流约为1mA，故电流表选用C.(2)因为待测电阻阻值较大，所以电流表应采用内接法．因为滑动变阻器的阻值很小，若采用限流式接法接入电路的滑动变阻器起不到多大的限流作用，所以滑动变阻器应采用分压式接法，实验电路图如图所示．(3)因为电流表采用内接法，电压表测出的电压为R x与电流表串联后两端电压，U测＞U实，而R＝UI，所以R测＞R实．4．(1)见解析图(2)开关断路(或开关接触不良)(3)2(4)0.125(5)A解析(1)滑动变阻器的接线柱要“一上一下”串联接入电路，因为要求滑片向右移动连入电路中的阻值变小，连接电路如图所示．(2)连接电路后，闭合开关，发现电流表示数为0，说明电路发生了断路，电压表示数为0，说明与电压表并联以外的电路断路．用一根导线在题图甲中先后连接接线柱A与B、C与H 时，电流表和电压表示数仍为0，说明R0、R x和滑动变阻器都没有故障，连接接线柱H与G 时，电流表和电压表指针有明显偏转，则说明开关断路．(3)由题图乙知电压表测量的电阻阻值为R总＝R0＋R x＝UI＝6V0.5A＝12Ω，故R x阻值为R x＝R总－R0＝12Ω－10Ω＝2Ω.(4)由题图乙可知，当R0和R x阻值一定时，电流表示数与电压表示数成正比，所以当电压表的示数为3V时，通过R x的电流为0.25A，所以R x消耗的电功率为P＝I′2R x＝0.252×2W ＝0.125W.(5)为了增大串联电阻，增大分压，使电压表易于读数，所以在该电路中串联R0，故A正确，B错误．5．(1)最左端(2)B D(3)I2(r2＋R2)I1－I2解析(1)为了实验安全，闭合开关S之前，应使电路中电流从最小值开始调节，滑动变阻器采用分压接法，故应将滑片置于最左端．(2)实验器材中没有电压表，要用电流表改装，只有内阻已知的电流表才能改装成电压表，所以电流表选择B.根据电压表改装原理可得R＝U－I A2r2I A2＝3－1.5×10－3×251.5×10－3Ω＝1975Ω，故定值电阻应选择D.(3)由串、并联电路的特点和闭合电路欧姆定律有I2(r2＋R2)＝(I1－I2)R x解得R x ＝I 2(r 2＋R 2)I 1－I 2.6．(1)A 2(2)a(3)见解析图(4)4(5)c(6)见解析图解析(1)电路中的最大电流为I ＝U R x ＝33000A ＝1mA ，故电流表选择A 2.(2)滑动变阻器为分压接法，为了保护电路，闭合开关前应使并联部分的电压为零，故滑动触头P 应在a 端．(3)按实验电路图将实物图补充完整，如图所示．(4)根据I －U 图像求得电阻R x ＝U 1I 1＝20.5×10－3Ω＝4.0kΩ.(5)本次实验是用电流表的内接法测电阻的，所以电压表测的是电流表和R x 两端的总电压，那么电压和电阻的测量值均偏大，故真实的图线应是c .(6)由于电压表的内阻很大，而满偏电流I m ＝U m R V ＝330×103A ＝10－4A ＝100μA 恰好在电流表A 1的量程之内，所以可以直接将两表串联接入虚线框内，如图所示．7．(1)见解析图(2)U 1U 2U 1I 2－U 2I 1(3)等于解析(1)实物连线如图所示．(2)由欧姆定律，第一次测量的电阻为电压表和R P的并联电阻，即U1I1＝R并；第二次测量的电阻为电压表、R x和R P的并联电阻，U2I2＝R x R并R x＋R并，联立解得R x＝U1U2U1I2－U2I1.(3)由于电流表、电压表内阻不影响被测电阻的测量，故其测量值等于真实值．。

电学实验基础1. 高考真题考点分布题型考点考查考题统计实验题电表改装2024年安徽卷实验题电表读数2024年甘肃卷实验题控制电路选择问题2024年新疆卷、河南卷2. 命题规律及备考策略【命题规律】高考对电学实验基础的考查较为频繁，大多在电学实验题中穿插考查，题目难度不同省市各年份有所不同。

【备考策略】1.理解和掌握常用仪器的使用方法。

2.理解和掌握测量电路和控制电路的选择。

3.理解和掌握电表改装的原理。

【命题预测】重点关注测量电路、控制电路和电表改装原理在综合性实验中的应用。

一、游标卡尺1．原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。

不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少 1 mm。

2．精度：对应关系为10分度0.1 mm，20分度0.05 mm，50分度0.02 mm。

二、螺旋测微器的使用方法1．原理：测微螺杆与固定刻度之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm ，即旋钮每旋转一周，测微螺杆前进或后退0.5 mm ，而可动刻度上的刻度为50等份，每转动一小格，测微螺杆前进或后退0.01 mm ，即螺旋测微器的精确度为0.01 mm 。

读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。

三、内外两种接法的比较限流接法分压接法两种接法电路图负载R 上电压调节范围RE R ＋R 0≤U ≤E0≤U ≤E 负载R 上电流调节范围ER ＋R 0≤I ≤E R 0≤I ≤E R 闭合S 前触头位置b 端a 端五、电表改装改装成电压表改装成电流表内部电路改装原理串联大电阻分压并联小电阻分流考点一基本仪器的使用及读数读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标刻线的格数，则记录结果表达为(x＋K×精度)mm。

1．在用游标卡尺测量某金属小球的直径时，示数如图所示，读数为cm。

【答案】0.675【详解】[1]游标卡尺的精确度为0.05 mm，主尺读数为0.6 cm，游标尺上第15格刻度线与主尺刻度线对齐，所以游标尺读数为0.05×15 mm=0.75 mm所以最终读数为6mm＋0.75mm=6.75mm=0.675cm。

2020届高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练电学基本规律的应用【专题导航】目录热点题型一电路的动态分析 (1)阻值变化下的动态分析 (2)电路结构变化下的动态分析 (3)含容电路的动态分析 (3)电路故障的分析 (4)热点题型二对闭合电路欧姆定律的理解和应用 (4)闭合电路欧姆定律的计算 (5)电源与电阻U－I图象的对比 (5)热点三电功电功率电热热功率 (6)热点题型四电源的功率和效率 (8)电源输出功率的极值问题的处理方法 (8)【题型演练】 (10)【题型归纳】热点题型一电路的动态分析1．解决电路动态变化的基本思路“先总后分”——先判断总电阻和总电流如何变化．“先干后支”——先分析干路部分，再分析支路部分．“先定后变”——先分析定值电阻所在支路，再分析阻值变化的支路．2．电路动态分析的方法(1)程序法：基本思路是“部分→整体→部分”．即(2)极限法：因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论．(3)串反并同法：“串反”是指某一电阻增大(或减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(或增大)．“并同”是指某一电阻增大(或减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(或减小)．3．分析含容电路应注意的两点(1)电路稳定后，电容器所在支路电阻无电压降，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压．在电路稳定后，与电容器串联的电阻阻值变化，不影响电路中其他电表示数和灯泡亮度．(2)电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充、放电．如果电容器两端电压升高，电容器将充电，电荷量增大；如果电容器两端电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电，电荷量减小．4．电路故障问题的分析方法与技巧(1)故障特点①断路特点：表现为电路中的两点间电压不为零而电流为零，并且这两点与电源的连接部分没有断点．②短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电路但其两端电压为零．(2)检查方法①电压表检测：如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段短路．②欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处是断路，当测量值很小或为零时，表示该处是短路．在运用欧姆表检测时，电路一定要切断电源．③电流表检测：当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障的位置．在运用电流表检测时，要注意电流表的极性和量程．④假设法：将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理．阻值变化下的动态分析【例1】．(多选)(2019·上海杨浦区模拟)如图所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，R1和R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器．当R2的滑片在ab的中点时合上开关S，此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U.现将R2的滑片向a端移动，则下列说法正确的是()A．电源的总功率减小B．R3消耗的功率增大C．I1增大，I2减小，U增大D．I1减小，I2不变，U减小【变式】(多选)(2019·大连模拟)在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E、内电阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，、为理想电流表和电压表．在滑动变阻器滑片P自a端向b端滑动的过程中，下列说法中正确的是()A．电压表示数减小B．电流表示数增大C．电阻R2消耗的功率增大D．a点的电势降低电路结构变化下的动态分析【例2】. (2019·安徽“江南”十校联考)如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为R，L1和L2为相同的灯泡，每个灯泡的电阻和定值电阻的阻值均为R，电压表为理想电表，S为单刀双掷开关，当开关由1位置打到2位置时，下列说法中正确的是()A．电压表读数将变小B．L1亮度不变，L2将变暗C．L1将变亮，L2将变暗D．电源内阻的发热功率将变小含容电路的动态分析【例3】．(2019·石家庄模拟)在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E、内电阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C为电容器，A、V为理想电流表和电压表．在滑动变阻器滑动头P自a 端向b端滑动的过程中，下列说法中正确的是()A．电压表示数变小B．电流表示数变小C．电容器C所带电荷量增多D．a点的电势降低如图所示，电源电动势为E，内阻为r，闭合开关S，不考虑灯丝电阻随温度的变化，电流表、电压表均为理想电表，当滑动变阻器的滑片由左端向右端滑动时，下列说法正确的是()A．电流表读数减小，小灯泡L1变暗B．电压表读数变大C．电流表读数增大，小灯泡L2变暗D．电容器所带电荷量增大电路故障的分析【例4】．(多选)在探究电路故障时，某实验小组设计了如图所示的电路，当开关闭合后，电路中的各用电器正常工作，经过一段时间，发现小灯泡A的亮度变暗，小灯泡B的亮度变亮．则下列对电路故障的分析正确的是()A．可能是定值电阻R1短路B．可能是定值电阻R2断路C．可能是定值电阻R3断路D．可能是定值电阻R4短路【变式】如图所示的电路中，闭合开关S，灯L1、L2正常发光．由于电路出现故障，突然发现L1变亮，L 变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是()A．R1断路B．R2断路C．R3短路D．R4短路热点题型二对闭合电路欧姆定律的理解和应用在恒流电路中常会涉及两种U－I图线，一种是电源的伏安特性曲线(斜率为负值的直线)，另一种是电阻的伏安特性曲线(过原点的直线)．求解这类问题时要注意二者的区别．闭合电路欧姆定律的计算【例5】．飞行器在太空飞行，主要靠太阳能电池提供能量．若有一太阳能电池板，测得它的开路电压为800 mV ，短路电流为40 mA.若将该电池板与一阻值为20 Ω的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是( ) A ．0.10 V B ．0.20 V C ．0.30 V D ．0.40 V【变式】两个相同的电阻R ，当它们串联后接在电动势为E 的电源上，通过一个电阻的电流为I ；若将它们并联后仍接在该电源上，通过一个电阻的电流仍为I ，则电源的内阻为( ) A ．4R B ．R C ．R2 D ．无法计算电源与电阻U －I 图象的对比 1．利用两种图象解题的基本方法利用电源的U －I 图象和电阻的U －I 图象解题，无论电阻的U －I 图象是线性还是非线性，解决此类问题的基本方法是图解法，即把电源和电阻的U －I 图线画在同一坐标系中，图线的交点坐标的意义是电阻直接接在该电源两端时工作电压和电流，电阻的电压和电流可求，其他的量也可求． 2．非线性元件有关问题的求解，关键在于确定其实际电压和电流，确定方法如下： (1)先根据闭合电路欧姆定律，结合实际电路写出元件的电压U 随电流I 的变化关系． (2)在原U －I 图象中，画出U 、I 关系图象． (3)两图象的交点坐标即为元件的实际电流和电压．(4)若遇到两元件串联或并联在电路中，则要结合图形看电压之和或电流之和确定其实际电流或实际电压的大小．【例6】．(多选) 如图所示的U －I 图象中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻R 的U －I 图线，用该电源直接与电阻R 连接成闭合电路，由图象可知( )A ．R 的阻值为1.5 ΩB ．电源电动势为3 V ，内阻为0.5 ΩC ．电源的输出功率为3.0 WD ．电源内部消耗功率为1.5 W【变式】(2019·南昌模拟)如图所示，图线甲、乙分别为电源和某金属导体的U -I 图线，电源的电动势和内阻分别用E 、r 表示，根据所学知识分析下列选项正确的是 ( )A ．E ＝50 VB ．r ＝253ΩC ．当该导体直接与该电源相连时，该导体的电阻为 20 ΩD ．当该导体直接与该电源相连时，电路消耗的总功率为80 W热点三 电功 电功率 电热 热功率 1.电功和电热、电功率和热功率的区别与联系2.非纯电阻电路的分析方法(1)抓住两个关键量：确定电动机的电压U M 和电流I M 是解决所有问题的关键．若能求出U M 、I M ，就能确定电动机的电功率P ＝U M I M ，根据电流I M 和电动机的电阻r 可求出热功率P r ＝I 2M r ，最后求出输出功率P 出＝P －P r .(2)坚持“躲着”求解U M 、I M ：首先，对其他纯电阻电路、电源的内电路等，利用欧姆定律进行分析计算，确定相应的电压或电流．然后，利用闭合电路的电压关系、电流关系间接确定非纯电阻电路的工作电压和电流．(3)应用能量守恒定律分析：要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功＝电热＋其他能量”寻找等量关系求解．【例7】 (多选)(2019·安徽六安模拟)如图所示，一台电动机提着质量为m 的物体，以速度v 匀速上升，已 知电动机线圈的电阻为R ，电源电动势为E ，通过电源的电流为I ，当地重力加速度为g ，忽略一切阻力及 导线电阻，则 ( )A ．电源内阻r ＝E I －RB ．电源内阻r ＝E I －mgv I 2－RC ．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变大D ．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变小【变式】如图，电路中电源电动势为3.0 V ，内阻不计，L 1、L 2、L 3为三个相同规格的小灯泡，小灯泡的伏 安特性曲线如图所示．当开关闭合后，下列说法中正确的是 ( )A．L1中的电流为L2中电流的2倍B．L3的电阻约为1.875 ΩC．L3的电功率约为0.75 W D．L2和L3的总功率约为3 W4.如图所示，电源电动势为12 V，电源内阻为1.0 Ω，电路中的电阻R0为1.5 Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5 Ω，闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0 A．则以下判断中正确的是()A．电动机的输出功率为14 W B．电动机两端的电压为7.0 VC．电动机产生的热功率为4.0 W D．电源输出的功率为24 W热点题型四电源的功率和效率电源输出功率的极值问题的处理方法对于电源输出功率的极值问题，可以采用数学中求极值的方法，也可以采用电源的输出功率随外电阻的变化规律来求解．但应当注意的是，当待求的最大功率对应的电阻值不能等于等效电源的内阻时，此时的条件是当电阻值最接近等效电源的内阻时，电源的输出功率最大．假设一电源的电动势为E ，内阻为r ，外电路有一可调电阻R ，电源的输出功率为： P 出＝I 2R ＝E 2R （R ＋r ）2＝E 2（R －r ）2R＋4r .由以上表达式可知电源的输出功率随外电路电阻R 的变化关系为： (1)当R ＝r 时，电源的输出功率最大，为P m ＝E 24r ；(2)当R ＞r 时，随着R 的增大，电源的输出功率越来越小； (3)当R ＜r 时，随着R 的增大，电源的输出功率越来越大；(4)当P 出＜P m 时，每个输出功率对应两个外电阻阻值R 1和R 2，且R 1R 2＝r 2.【例7】(2019·西安模拟)如图所示，E ＝8 V ，r ＝2 Ω，R 1＝8 Ω，R 2为变阻器接入电路中的有效阻值，问：(1)要使变阻器获得的电功率最大，则R 2的取值应是多大？这时R 2的功率是多大？(2)要使R 1得到的电功率最大，则R 2的取值应是多大？R 1的最大功率是多大？这时电源的效率是多大？ (3)调节R 2的阻值，能否使电源以最大的功率E 24r输出？为什么？【变式】将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率P 与电阻箱读数R 变化的曲线如图 所示，由此可知 ( )A ．电源最大输出功率可能大于45 WB ．电源内阻一定等于5 ΩC ．电源电动势为45 VD ．电阻箱所消耗功率P 最大时，电源效率大于50% 【变式2】图甲为某元件R 的U －I 特性曲线，把它连接在图乙所示电路中．已知电源电动势E ＝5 V ，内阻r ＝1.0 Ω，定值电阻R 0＝4 Ω.闭合开关S 后，求：(1)该元件的电功率；(2)电源的输出功率．【题型演练】1．如图所示，关于闭合电路，下列说法正确的是()A．电源正、负极被短路时，电流很大B．电源正、负极被短路时，电压表示数最大C．外电路断路时，电压表示数为零D．外电路电阻增大时，电压表示数减小2．如图所示，直线A为某电源的U-I图线，曲线B为某小灯泡的U-I图线，用该电源和小灯泡组成闭合电路时，电源的输出功率和电源的总功率分别是()A．4 W,8 W B．2 W,4 W C．2 W,3 W D．4 W,6 W3．如图所示，已知电源电动势为6 V，内阻为1 Ω，保护电阻R0＝0.5 Ω，则当保护电阻R0消耗的电功率最大时，这个电阻箱R的读数和电阻R0消耗的电功率的最大值为()A．1 Ω，4 W B．1 Ω，8 W C．0,8 W D．0.5 Ω，8 W 4．(2019·湖南十校联考)如图所示为某闭合电路电源的输出功率随电流变化的图象，由此图象可以判断()A．电源的内耗功率最大为9 W B．电源的效率最大为50%C．输出功率最大时，外电路的总电阻为4 Ω D．电源的电动势为12 V5．(2019·河北石家庄模拟)在如图所示电路中，L1、L2为两只完全相同、阻值恒定的灯泡，R为光敏电阻(光照越强，阻值越小)．闭合电键S后，随着光照强度逐渐增强()A．L1逐渐变暗，L2逐渐变亮B．L1逐渐变亮，L2逐渐变暗C．电源内电路消耗的功率逐渐减小D．光敏电阻R和L1消耗的总功率逐渐增大6.(2019·河南南阳模拟)硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点．如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图象(电池内阻不是常量)，图线b是某电阻R的U－I图象．在该光照强度下将它们组成闭合回路时，硅光电池的内阻为()A．5.5 Ω B．7.0 Ω C．12.0 Ω D．12.5 Ω7．(2019·重庆江津中学模拟)两位同学在实验室利用如图甲所示的电路测定值电阻R0、电源的电动势E和内电阻r，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一个同学记录了电流表A和电压表V1的测量数据，另一同学记录的是电流表A和电压表V2的测量数据．根据数据描绘了如图乙所示的两条U－I直线．则图象中两直线的交点表示的物理意义是()A．滑动变阻器的滑动头P滑到了最右端B．电源的输出功率最大C．定值电阻R0上消耗的功率为1.0 W D．电源的效率达到最大值8.．(2019·河北沧州模拟)在如图所示的电路中，电源电动势E＝3 V，内电阻r＝1 Ω，定值电阻R1＝3 Ω，R2＝2 Ω，电容器的电容C＝100 μF，则下列说法正确的是()A．闭合开关S，电路稳定后电容器两端的电压为1.5 VB．闭合开关S，电路稳定后电容器所带电荷量为3.0×10－4 CC．闭合开关S，电路稳定后电容器极板a所带电荷量为1.5×10－4 CD．先闭合开关S，电路稳定后断开开关S，通过电阻R1的电荷量为3.0×10－4 C9(2019·广东华南三校联考)如图所示电路，电源内阻不能忽略，R1阻值小于变阻器的总电阻，初态滑片P位于变阻器的中点，P由中点向上移动到顶端的过程中()A．电源的内功率先减小后增大B．电源的效率先减小后增大C．电流表的示数先减小后增大D．电压表的示数先增大后减小10.如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，曲线Ⅲ与直线Ⅰ、Ⅱ相交点的坐标分别为P(5.2，3.5)、Q(6，5)．如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法正确的是()A．电源1与电源2的内阻之比是3∶2B．电源1与电源2的电动势之比是1∶1C．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1∶2D．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是7∶10。

2021年高考物理一轮复习考点全攻关专题（55）高热考点强化练电学创新实验（解析版）1．某同学用以下所给的器材通过实验来研究小电珠的伏安特性曲线：A．电压表V(量程6 V，内阻约6 kΩ)B．电流表A(量程0.6 A，内阻约10 Ω)C．电阻箱R1(0～999.9 Ω)D．定值电阻R2＝200 ΩE．定值电阻R3＝100 ΩF．滑动变阻器R4(0～10 Ω)G．规格为“6 V 6 W”的待测小电珠H．电源E(电动势约12 V，内阻较小)I．开关、导线若干(1)要完成本实验，需要对电流表进行改装，该同学首先采用了如图1甲所示的电路测量电流表内阻．闭合开关S1，反复调节电阻箱R1的阻值，当R1＝19.6 Ω时，发现闭合和断开开关S2时电流表A的指针指示值相同，则电流表A的内阻R A＝________ Ω；若要将电流表A的量程由0.6 A扩大至1.0 A，则需在电流表A 上并联________ Ω的电阻．(2)图乙是测量小电珠的电流随电压变化关系的实物电路，实验要求小电珠两端的电压从0开始调节，请你用笔画线代替导线完成电路连接．图1【答案】(1)9.814.7(2)见解析图【解析】(1)开关都闭合时，R1与电流表并联后，再与R2与R3的并联部分串联；开关S1闭合，S2断开时，R1与R2串联后与电流表和R3的串联部分并联；两种情况下电流表示数相同，则根据串并联电路规律可知：R1R A＝R2 R3；代入数据解得：R A＝9.8 Ω；若要将电流表A的量程由0.6 A扩大至1.0 A，需在电流表A上并联电阻阻值：R＝I g R AI－I g ＝0.6×9.81.0－0.6Ω＝14.7 Ω；(2)本实验中采用滑动变阻器分压接法，同时电流表与电阻箱并联扩大量程，故实物图如图所示：2．热敏电阻包括正温度系数热敏电阻(PTC)和负温度系数热敏电阻(NTC)，正温度系数热敏电阻的电阻随温度的升高而增大，负温度系数热敏电阻的电阻随温度的升高而减小．某实验小组选用下列器材探究某一热敏电阻R x的导电特性．A．电流表A1(量程10 mA，内阻r1＝1 Ω)B．电流表A2(量程0.6 A，内阻r2约为0.5 Ω)C．滑动变阻器R1(最大阻值200 Ω)D．滑动变阻器R2(最大阻值20 Ω)E．定值电阻R3(阻值1 499 Ω)F．定值电阻R4(阻值149 Ω)G．电源E(电动势15 V，内阻忽略不计) H．开关与导线若干图2(1)实验采用的电路图如图2甲所示，则滑动变阻器选________，定值电阻R选________．(均填仪器前的字母序号)(2)用笔画线代替导线将图乙中实物按图甲的电路补充完整．(3)该小组根据测量数据作出热敏电阻的U－I图象如图丙所示，则该曲线对应的是________(选填“PTC”或“NTC”)热敏电阻．(4)若将此热敏电阻直接接到一电动势为9 V、内阻为10 Ω的电源两端，则此时该热敏电阻的阻值为________ Ω(结果保留三位有效数字)．【答案】(1)D E(2)见解析图(3)NTC(4)80.0(78.0～82.0)【解析】(1)采用滑动变阻器分压接法，故滑动变阻器应选择总阻值较小的D；由题图甲可知，定值电阻R 与电流表A1串联充当电压表使用，故应采用阻值较大的E；(2)按照电路图，实物连线如图所示：(3)由题图丙可知，图象上各点与原点连线的斜率减小，故说明电阻随电压的增大而减小，因此应为负温度系数的热敏电阻，即NTC 热敏电阻；(4)在热敏电阻的U －I 图象中作出电源的U －I 图线，如图所示：两图的交点表示该热敏电阻的工作电压和工作电流，由图可知，电压U ＝8.0 V ，电流I ＝0.1 A ，故电阻R ＝U I ＝8.00.1Ω＝80.0 Ω(78.0～82.0均可以) 3． 某小组要测量电源的电动势E (约3 V)、内电阻r (约1 Ω)和电阻R x (约5 Ω)的阻值．已经提供的器材有：待测电源E ，待测电阻R x ，电压表(量程1.5 V ，内阻R V ＝1 500 Ω)，电阻箱R (0～99.99 Ω)，开关S 1，单刀双掷开关S 2，导线若干．图3(1)实验时需要将电压表的量程扩大一倍，应该再选用一个阻值为________ Ω的定值电阻与电压表________(选填“串联”或“并联”)；设计好的电路如图3甲所示，图中V 为改装后的电压表(以下实验中可看成理想电压表)．(2)为了测量R x 的电阻，闭合S 1，将S 2与a 连接，调节电阻箱，读出其电阻值R 和电压表的示数U 1；保持电阻箱阻值不变，将S 2与b 连接，读出电压表的示数U 2；则电阻R x 的表达式为__________________________；(3)为了测量电源的电动势和内电阻，闭合S 1，将S 2与a 连接，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R 和对应的电压表示数U ，由测得的数据，绘出如图乙所示的1U －1R图象，若图象的斜率为k ，纵轴截距为l ，则电动势E 的表达式为________________，内电阻r 的表达式为________________．(用k 、l 和R x 表示)【答案】(1)1 500 串联 (2)R x ＝U 2－U 1U 1R (3)1l k l－R x 【解析】(1)实验时需要将电压表的量程扩大一倍，应串联一个定值电阻，它的阻值为R ＝U －U g U gR V＝1 500 Ω； (2)当S 2接a 时，电压表测电阻箱R 两端的电压；当S 2接b 时，电压表测R x 及电阻箱R 两端的电压；则R x两端的电压为U 2－U 1，此时流过R x 的电流为U 1R，由欧姆定律可得： R x ＝U 2－U 1U 1R ； (3)由闭合电路欧姆定律可知：E ＝U R (R ＋R x ＋r )，变形可得1U ＝R x ＋r E ·1R ＋1E，由数学知识可得 l ＝1E ，k ＝R x ＋r E ，即E ＝1l ，r ＝k l－R x . 4． 某同学设计如图4(a)所示电路来测量未知电阻R x 的阻值和电源电动势E .实验器材有：电源(内阻不计)，待测电阻R x (约为5 Ω)，电压表V(量程为3 V ，内阻约为1 kΩ)，电流表A(量程为0.6 A ，内阻约为2 Ω)，电阻R 0(阻值3.2 Ω)，电阻箱R (0～99.9 Ω)，开关S 1，单刀双掷开关S 2，导线若干．图4(1)根据图(a)所示电路图用笔画线代替导线在图(b)中完成实物电路的连接； (2)闭合开关S 1，将S 2拨至1位置，调节电阻箱测得电压表和电流表的示数分别为2.97 V 和0.45 A ；再将S 2拨至2位置，调节电阻箱测得电压表和电流表的示数分别为2.70 V 和0.54 A ．由上述数据可测算出待测电阻R x ＝________ Ω(结果保留两位有效数字)；(3)拆去电压表，闭合开关S 1，保持开关S 2与2位置的连接不变，多次调节电阻箱记下电流表示数I 和相应电阻箱的阻值R ，以1I 为纵坐标，R 为横坐标作出1I－R 图线，如图(c)所示，根据图线求得电源电动势E ＝________ V ．实验中随着电阻箱阻值的改变，电阻箱消耗的功率P 会发生变化，当电阻箱阻值R ＝________ Ω时电阻箱消耗的功率最大．(结果均保留两位有效数字)【答案】(1)见解析图 (2)4.8 (3)5.0 5.0【解析】(1)实物电路的连线如图所示；(2)当开关S 1闭合，S 2拨至1位置时，由欧姆定律可得U 1＝I 1(R A ＋R x )，当S 2拨至2位置时，由欧姆定律可得U 2＝I 2(R A ＋R 0)，联立解得R A ＝1.8 Ω，R x ＝4.8 Ω；(3)由闭合电路欧姆定律可得：E ＝I (R A ＋R 0＋R )，变形得1I ＝1E R ＋R A ＋R 0E可由斜率求得E ＝5.0 V ，或由截距及R A ＝1.8 Ω求得E ＝5.0 V ；电阻箱消耗的功率P ＝I 2R ＝E 2R A ＋R 0＋R 2R ＝E 2R －R A －R 02R ＋4R A ＋R 0，当R ＝R A ＋R 0＝5.0 Ω时，电阻箱消耗的功率最大.5． 某同学想通过一个多用电表的欧姆挡直接测量某电压表（量程为10 V ）的内阻（大约为几十千欧），该多用电表刻度盘上电阻刻度的中间值为15。

60 实验的拓展与创新[方法点拨] (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．某同学测量直流恒流电源的输出电流I0和定值电阻R x的阻值，电路如图1所示．图1实验器材如下：直流恒流电源(电源输出的直流电流I0保持不变，I0约为0.8 A)；待测电阻R x(阻值约为20 Ω)；滑动变阻器R(最大阻值约为50 Ω)；电压表V(量程15 V，内阻约为15 kΩ)；电流表A(量程0.6 A，内阻约为0.2 Ω)；请回答下列问题．(1)实验所用器材如图2所示，图中部分电路已经连接好，请完成实验电路的连接．图2(2)电路开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应滑动到____处(选填“a”或“b”)，其理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；(3)所得实验数据如下表，请在如图3所示的直角坐标系上画出U—I图象.1 2 3 4 5电流表的示数I/A 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60电压表的示数U/V 13.9 12.1 10.2 7.60 6.1图3(4)根据所画U－I图象，可求得直流恒流电源输出电流I0＝________A，待测电阻的阻值R x＝________ Ω.(结果保留两位有效数字)2．(2020·南京市多校联考)图4中虚线框内是由表头G改装成的一个电流表和一个电压表的电路，其中接a、b时为电流表，接a、c时为电压表．已知表头的满偏电流为2 mA、内阻阻值范围为180～200 Ω，定值电阻R1＝50 Ω，R2＝1 460 Ω，为确定改装后电流表和电压表的量程，实验小组将a、b两个接线柱接入如图所示的电路中，来测量表头G的内阻；图4(1)实验室里，电流表A和滑动变阻器R均有两种规格：电流表：a.0～10 mA b．0～600 mA滑动变阻器：a.0～20 Ωb．0～1 000 Ω则电流表应选________，滑动变阻器应选________；(选填字母代号)(2)将选择的器材接入电路；①依照电路图，补充完整图5中的实物图；图5②闭合S，以I1表示电流表A的示数，I2表示表头G的示数，多次调节滑动变阻器，测量多组I1、I2数据(单位均为mA)，某同学以I1为纵轴，I2为横轴，画出I1－I2图线为一条过原点的倾斜直线，该同学求出了图线的斜率k＝5，则表头内阻R g＝________ Ω，由表头G改装后的电流表量程为________mA，电压表量程为________V.3．利用如图6所示的电路测量一个满偏电流为300 μA，内阻r g约为100 Ω的电流表的内阻值，有如下的主要实验器材可供选择：图6A．滑动变阻器(阻值范围0～20 Ω)B．滑动变阻器(阻值范围0～1 750 Ω)C．滑动变阻器(阻值范围0～30 kΩ)D．电源(电动势1.5 V，内阻0.5 Ω)E．电源(电动势8 V，内阻2 Ω)F．电源(电动势12 V，内阻3 Ω)(1)为了使测量尽量精确，在上述可供选择的器材中，滑动变阻器应选用__________，电源应选用__________．(选填器材前面的字母序号)(2)实验时要进行的主要步骤有：A．断开S2，闭合S1B．调节R的阻值，使电流表指针偏转到满刻度C．闭合S2D．调节R′的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的三分之二E．记下此时R′的阻值为190 Ω则待测电流表的内阻r g的测量值为________Ω，该测量值________此电流表内阻的真实值．(选填“大于”“小于”或“等于”)4．(2020·启东中学模拟)发光二极管(LED)是由镓(Ga)、砷(As)与磷(P)等的化合物制成的一种能够发光的半导体电子元件，通常用在电路及仪器中作为指示灯，或组成文字或数字显示，其显著的特点就是具有单向导电性．其电路符号如图7甲所示，正常使用时带“＋”号的一端应接在电源的正极，带“－”号的一端应接在电源的负极．某课外活动小组用实验方法测得某型号发光二极管两端的电压U和通过它的电流I的数据如下表所示图7实验序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10U/V 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.6 2.8 3.0I/mA 0 0.9 2.3 4.3 6.8 12.0 19.0 24.0 30.0 37.0(1)统误差主要是由____________________________________引起的．(2)请在图8的坐标纸上用描点法画出该型号发光二极管的伏安特性曲线．图8(3)若该型号发光二极管的最佳工作电压为2.5 V，现用5 V的稳压电源供电，则需要在电路中串联一个电阻R才能使其处于最佳工作状态，请根据所画出的该型号二极管的伏安特性曲线进行分析，串联的电阻R的阻值为________Ω.(结果保留三位有效数字)答案精析 1．(1)如图所示(2)a 开关S 闭合后，流过电流表的电流不会超过电流表的量程 (3)如图所示(4)0.87～0.92 19～22 2．(1)a a (2)①如图所示②200 0～10 mA(10 mA) 0～15 V(15 V) 3．(1)C E (2)95 小于解析 (1)在半偏法测电流表的内阻实验中，为了减小实验误差，滑动变阻器阻值范围尽量选择较大的，电源电压尽量选择较大的，故滑动变阻器应选用C ，电源应选用E ，如果选择了F ，由于它的电压太大，当变阻器的电阻达到最大时电路中的最小电流I ＝12 V30 000 Ω＝400 μA，超过电流表满偏电流；(2)当电流表满偏时，说明干路电流为300 μA，若使电流表指针偏转到满刻度的三分之二，即200 μA 时，通过电阻箱R′的电流就为100 μA，由于电流表与电阻箱的电流之比为2∶1，则它们的电阻之比为1∶2，所以电流表的内阻为1902 Ω＝95 Ω；该测量值小于此电流表内阻的真实值，因为实际干路的电流会比300 μA稍大一些，故通过电阻箱的电流会比100 μA 稍大一些，所以它的电阻就会稍小一些． 4．(1)丙 电压表分流 (2)见解析图 (3)116(112～120均可)解析 (1)滑动变阻器应接成分压式电路，而电流表内阻未知，故电流表用内、外接都可以，故题图丙正确，题图丙电路图中，电压表与二极管并联，会因分流引起误差； (2)如图所示(3)根据U －I 图线，当二极管的工作电压为2.5 V 时，工作电流约为21.5 mA ，串联电阻上分到的电压应为2.5 V ，故应串联的电阻为：R ＝U I ＝ 2.521.5×10－3 Ω≈116 Ω.(112～120都算正确)2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．如图所示为等边三角形ABC ，在A 、B 两点放等量异种点电荷，已知A 、B 连线中点处的电场强度和电势分别为E 、φ，则C 点的场强和电势分别为（ ）A ．18E 、φ B ．14E 、φ C ．18E 、14φ D ．14E 、14φ 2．新型冠状病毒在显微镜下的形状如图所示，他的大小在纳米的数量级下，根据我们高中所学内容，下列单位属于国际基本单位的是（ ）A ．长度B ．mC ．nmD ．m/s3．在x 轴上关于原点对称的a 、b 两点处固定两个电荷量相等的点电荷，如图所示的E x -图像描绘了x 轴上部分区域的电场强度E （以x 轴正方向为电场强度的正方向）。

第2讲电学实验与创新本部分在高考试题中每年都出现，实验原理、仪器的选择、电路的分析是高考的重点.在备考过程中要：(1)掌握基本仪器的原理和使用；(2)掌握基本的实验目的、原理和实验思想，如伏安法测电阻，电流表的内、外接法及滑动变阻器的连接方式；(3)掌握处理实验数据的基本方法，如图象法、平均值法等．涉及电源电动势和内阻的实验、电路故障分析、实物图的连接是实验命题的重点．热点题型一电表改装与多用电表的使用实验仪表图及原理图使用方法及原理考查热点练习使用多用电表及掌握内部结构①电压、电流挡：相当于电压表、电流表②欧姆挡：闭合电路欧姆定律③调零：机械调零、欧姆调零④电流方向：红表笔进，黑表笔出⑤原理：串联分压、并联分流①考读数：电压、电流、电阻挡的读数②考使用：欧姆表选挡、调零、规范操作等③考黑箱：多用电表探测黑箱内的元件④电表改装：所需电阻或改后量程的计算(2019·高考全国卷Ⅰ)某同学要将一量程为250μA 的微安表改装为量程为20mA的电流表．该同学测得微安表内阻为1200Ω，经计算后将一阻值为R 的电阻与该微安表连接，进行改装．然后利用一标准毫安表，根据图(a )所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)．(1)根据图(a )和题给条件，将图(b )中的实物连线．(2)当标准毫安表的示数为16.0mA 时，微安表的指针位置如图(c )所示．由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值，而是________．(填正确答案标号)A ．18mAB ．21mAC ．25mAD ．28mA(3)产生上述问题的原因可能是________．(填正确答案标号)A ．微安表内阻测量错误，实际内阻大于1200ΩB ．微安表内阻测量错误，实际内阻小于1200ΩC ．R 值计算错误，接入的电阻偏小D ．R 值计算错误，接入的电阻偏大(4)要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R 的电阻换为一个阻值为kR 的电阻即可，其中k ＝________．[解析](1)量程为250μA 的微安表改装成量程为20mA 的电流表，量程扩大了80倍，需要将定值电阻与微安表并联，然后根据题图(a)的原理图连线．(2)当标准毫安表示数为16.0mA 时，对应的微安表读数为160μA ，说明量程扩大了100倍，因此所改装的电表量程是25mA ，选项C 正确．(3)当标准毫安表示数为16.0mA 时，对应的微安表读数应为200μA ，而实际测量时微安表读数为160μA ，实际测量时微安表读数偏小，若R 值计算无误，而微安表内阻测量错误，则说明微安表实际内阻大于1200Ω，选项A 正确，B 错误；若微安表内阻测量无误，而R 值计算错误，则并联接入的电阻的阻值偏小，R 的分流较大，导致微安表中电流较小，选项C 正确，D 错误．(4)预期目的是将量程为250μA 的微安表改装成量程为20mA 的电流表，量程扩大80倍，根据并联电路规律有I g R g ＝79I g kR ；当标准毫安表示数为16.0mA 时，对应的微安表读数为160μA ，量程扩大了100倍，根据并联电路规律有I g R g ＝99I g R ；联立解得k ＝9979.[答案](1)连线如图所示(2)C(3)AC(4)9979多用电表测电阻的“五步”“一注意”(1)多用电表测电阻的五步骤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200Ω，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读出指针示数乘以倍率，得测量值．⑤测量结束后，将选择开关扳到“OFF”挡或交流电压最高挡．(2)多用电表测电阻的注意点：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．1.(2019·高考全国卷Ⅲ)某同学欲将内阻为98.5Ω、量程为100μA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15kΩ刻度正好对应电流表表盘的50μA刻度．可选用的器材还有：定值电阻R0(阻值14kΩ)，滑动变阻器R1(最大阻值1 500Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值500Ω)，电阻箱(0～99999.9Ω)，干电池(E＝1.5V，r ＝1.5Ω)，红、黑表笔和导线若干．(1)欧姆表设计将图(a)中的实物连线组成欧姆表．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________(填“R1”或“R2”)．(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________、________．(3)校准红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向________k Ω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)由题知当两表笔间接入15k Ω的电阻时，电流表示数为50μA ，由闭合电路欧姆定律有I g 2＝E R g ＋r ＋R x ＋R 0＋R，代入数据解得R ＝900Ω，所以滑动变阻器选择R 1.(2)欧姆表的内阻R ′g ＝R g ＋r ＋R 0＋R ＝15k Ω，当电流为25μA 时有I g4＝E R ′g ＋R ′x⇒R ′x ＝3R x ＝45k Ω；当电流为75μA 时有3I g 4＝E R ′g ＋R ″x ⇒R ″x ＝13R x ＝5k Ω.(3)红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向0处．题图(c)中电阻箱读数为35000.0Ω.答案：(1)如图所示900R 1(2)455(3)035000.0热点题型二电阻的测量实验两种测量电路图两种控制电路图考查热点电阻的测量①考读数：U 、I ②考电路：电路设计或选择、实物连线或改错，器材选择③考数据：数据处理、误差分析(2018·高考全国卷Ⅲ)一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻R x 的阻值，图中R 0为标准定值电阻(R0＝20.0Ω)；V 可视为理想电压表；S 1为单刀开关，S 2为单刀双掷开关；E 为电源；R 为滑动变阻器．采用如下步骤完成实验：(1)按照实验原理线路图(a)，将图(b)中实物连线；(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置，闭合S1；(3)将开关S 2掷于1端，改变滑动变阻器滑动端的位置，记下此时电压表V 的示数U 1；然后将S 2掷于2端，记下此时电压表V 的示数U 2；(4)待测电阻阻值的表达式R x ＝________(用R 0、U 1、U 2表示)；(5)重复步骤(3)，得到如下数据：12345U 1/V 0.250.300.360.400.44U 2/V 0.86 1.03 1.22 1.36 1.49U 2U 13.443.433.393.403.39(6)利用上述5次测量所得U 2U 1的平均值，求得R x ＝________Ω.(保留1位小数)[解析]开关S 2掷于1端，由欧姆定律可得通过R x 的电流I ＝U1R 0，将开关S 2掷于2端，R 0和R x 两端电压为U 2，R x 两端电压为U ＝U 2－U 1，由欧姆定律可得待测电阻阻值R x ＝UI ＝U 2－U 1U 1R 0＝(U 2U 1－1)R 0.5次测量所得U 2U 1的平均值为15(3.44＋3.43＋3.39＋3.40＋3.39)＝3.41，代入得R x ＝(3.41－1)×20.0Ω＝48.2Ω.[答案](1)实物连线如图(4)(U 2U 1－1)R 0(6)48.2测电阻的两种典型方法(1)最精确的电阻测量方法——等效替代法电流等效替代电压等效替代(2)最专一的电表内阻测量方法——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，R 测>R 真．2.(2018·高考天津卷)某同学用伏安法测定待测电阻R x 的阻值(约为10kΩ)，除了R x 、开关S 、导线外，还有下列器材供选用：A ．电压表(量程0～1V ，内阻约10k Ω)B ．电压表(量程0～10V ，内阻约100k Ω)C ．电流表(量程0～1mA ，内阻约30Ω)D ．电流表(量程0～0.6A ，内阻约0.05Ω)E ．电源(电动势1.5V ，额定电流0.5A ，内阻不计)F ．电源(电动势12V ，额定电流2A ，内阻不计)G ．滑动变阻器R 0(阻值范围0～10Ω，额定电流2A)(1)为使测量尽量准确，电压表选用________，电流表选用________，电源选用________．(均填器材的字母代号)(2)画出测量R x 阻值的实验电路图．(3)该同学选择器材、连接电路和操作均正确，从实验原理上看，待测电阻测量值会________其真实值(填“大于”“小于”或“等于”)，原因是_________________________．解析：若选用电动势为1.5V 的电源，则实验中电流最大值仅为0.15mA ，两个电流表均无法准确测量，故选用电动势为12V 的电源F ；此时，实验中最大电流约为1.2mA ，故电流表选用C ；电压表选用B .由于滑动变阻器的最大阻值远小于待测电阻的阻值，所以滑动变阻器采用分压式接法；待测电阻的阻值远大于电流表内阻，所以电流表内接．由于电流表的分压作用，电阻测量值偏大，所以电阻测量值大于其真实值．答案：(1)B CF(2)如图所示(3)大于电压表的读数大于待测电阻两端实际电压热点题型三测定金属的电阻率实验电路图实验原理考查热点测定金属的电阻率①测R x ∶R x ＝UI (伏安法)②算ρ：R x ＝ρL S ，ρ＝SRxL①考读数：U 、I 、L及d②考电路：电路设计或选择、实物连线或改错，器材选择③考运算：由U －I 图象求R x ，ρ(2020·山东等级考模拟)某同学为了测量一根铅笔芯的电阻率，设计了如图甲所示的电路测量该铅笔芯的电阻值．所用器材有电流表A 1、A 2，电阻箱R 1、滑动变阻器R 2、待测铅笔芯R x 、电源E 、开关S 及导线等．操作步骤如下：调节滑动变阻器和电阻箱的阻值达到最大；闭合开关，适当调节滑动变阻器和电阻箱的阻值；记录两个电流表A 1、A 2的示数分别为I 1、I 2.请回答以下问题：(1)若电流表的内阻可忽略，则电流表示数I2＝________I 1时，电阻箱的阻值等于待测笔芯的电阻值．(2)用螺旋测微器测量该笔芯的直径，螺旋测微器的示数如图乙所示，该笔芯的直径为________mm.(3)已测得该笔芯的长度L ＝20.00cm ，电阻箱R 1的读数为5.00Ω，根据上面测量的数据可计算出笔芯的电阻率ρ＝________Ω·m.(结果保留3位有效数字)(4)若电流表A 2的内阻不能忽略，仍利用(1)中方法，则笔芯电阻的测量值________真实值(填“大于”“小于”或“等于”)．[解析](1)由并联电路特点可知，当I 2＝12I 1时，电阻箱的阻值与待测笔芯的阻值相等；(2)螺旋测微器的读数1.000mm ；(3)由公式R ＝ρL S可计算，笔芯的电阻率为1.96×10－5Ω·m ；(4)电流表A 2的内阻不能忽略时，电流表A 2与电阻箱的电阻之和等于待测笔芯的电阻，即电阻的测量值小于真实值．[答案](1)12(2)1.000(3)1.96×10－5(4)小于测金属丝电阻率的三点说明(1)在求R x 的平均值时可用两种方法：①用R x ＝UI 分别算出各次的数值，再取平均值．②用U －I 图线的斜率求出．(2)电流表外接法：本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法．(3)电流控制：电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大．3.在“测定金属的电阻率”的实验中，被测金属丝的电阻大约为6Ω，先用刻度尺测出金属丝的长度l 以及金属丝的直径d ，接着用伏安法测出金属丝两端的电压U 和通过金属丝的电流I ，计算出它的电阻，再根据电阻公式计算出该金属材料的电阻率．在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测的金属丝外，还有如下供选择的实验器材：直流电源E ：电动势约为4.5V ，内阻很小；电流表A 1：量程0～0.6A ，内阻为0.125Ω；电流表A 2：量程0～3A ，内阻为0.025Ω；电压表V 1：量程0～3V ，内阻为3k Ω；电压表V 2：量程0～15V ，内阻为15k Ω；滑动变阻器R 1：最大阻值10Ω，允许通过的最大电流为0.2A ；滑动变阻器R 2：最大阻值20Ω，允许通过的最大电流为1.0A ；开关，导线若干．要求有较高的测量精度，并能测得多组数据．(1)在可供选择的器材中，应该选用的电流表是________，应该选用的电压表是________，应该选用的滑动变阻器是________(填器材符号)．(2)根据所选的器材，在如图所示虚线框中画出实验电路图．(3)用测得的物理量表示电阻率的表达式为ρ＝________(用字母表示)．解析：(1)电源电动势约为4.5V ，被测金属丝电阻约为6Ω，干路中的最大电流约为0.75A ，故电流表选A 1，电压表选V 1，滑动变阻器R 1的最大允许电流0.2A 太小，影响测量的范围，所以滑动变阻器选R 2.(2)待测金属丝电阻较小，电流表应采用外接法，要求能测得多组数据，故滑动变阻器应采用分压接法，电路图如图所示．(3)由R ＝U I 及R ＝ρl S ，又S ＝＝πd 24，得ρ＝RS l ＝U I ·πd 24l ＝U πd 24Il .答案：(1)A 1V 1R 2(2)见解析图(3)U πd 24Il热点题型四测定电源的电动势和内阻实验电路图实验原理考查热点测定电源的电动势和内阻①伏安法：E ＝U ＋Ir ②安阻法：E ＝I (R ＋r )③伏阻法：E ＝U ＋URr①考电路：电路设计或选择、实物连线或改错，器材选择②考作图：描点连线画图线③考运算：由U －I 或I －1－R 或U －1－R－1图象，求E 、r(2019·日照模拟)某同学设计了一个“测定电池电动势和内阻”的实验，可供选择的器材如下：A ．待测干电池一节B ．电流表A (量程为0～60mA ，内阻R A ＝18Ω)C ．电压表V (量程为0～3V ，内阻R V 约为3k Ω)D ．滑动变阻器R 1(阻值为0～5Ω)E ．滑动变阻器R2(阻值为0～30Ω)F ．定值电阻R 3(阻值为2Ω)G ．定值电阻R 4(阻值为10Ω)(1)为完成实验，滑动变阻器应该选________，定值电阻应该选________．(填器材后面的代号)(2)请完善图(a)中的电路图．(3)根据图(b)中已描出的点画出U －I 图象，由图象得该电源的电动势E ＝________V ，内阻r ＝________Ω.(结果保留三位有效数字)[解析](1)因为电池的内阻较小，约为几欧，故为了能起到控制调节作用，滑动变阻器应采用总阻值为30Ω的R 2；因为给出的电流表量程为0～60mA ，量程偏小，为了能准确测量，可以采用串联定值电阻的方法来减小电流，需要的电阻R ＝ 1.5V 60×10－3A＝25Ω，两定值电阻均达不到要求，所以应考虑改装电流表，为了让量程变大，应将较小的电阻与电流表并联，电流表改装后的量程为I ＝I g ＋I g R A R 360mA ＋60×182mA ＝600mA ，符合实验要求．(2)根据(1)中分析可知，电路图如图所示．(3)根据已描出的点画出的U －I 图象如图所示．设电压表示数为U ，电流表示数为I ，则根据闭合电路的欧姆定律有U ＝E －10Ir ，可知电路的U －I 图线与纵轴的交点即为电源的电动势，故E ＝1.49V ，图线的斜率k ＝1.49－0.90.056Ω＝10r ，则r ＝1.05Ω.[答案](1)R 2R 3(2)图见解析(3)图见解析 1.49(1.47～1.49均可) 1.05(1.04～1.07均可)用实验数据求E 、r 的处理方法(1)列方程求解：由U ＝E －Ir 1＝E －I 1r2＝E －I 2r ，解得E 、r .(2)用作图法处理数据，如图所示．①图线与纵轴交点为E ；②图线与横轴交点为I 短＝E r；③图线的斜率表示r ＝|ΔU ΔI |.4.某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材：A ．被测干电池一节B ．电流表1：量程0～0.6A ，内阻r ＝0.3ΩC ．电流表2：量程0～0.6A ，内阻约为0.1ΩD ．电压表1：量程0～3V ，内阻未知E ．电压表2：量程0～15V ，内阻未知F ．滑动变阻器1：0～10Ω，2AG ．滑动变阻器2：0～100Ω，1AH ．开关、导线若干伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差，在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻．(1)在上述器材中请选择适当的器材(填写器材前的字母)：电流表选择__________，电压表选择________，滑动变阻器选择________．(2)实验电路图应选择下图中的__________(填“甲”或“乙”)．(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U －I 图象，则在修正了实验系统误差后，干电池的电动势E ＝__________V ，内电阻r ＝__________Ω.解析：(1)因为一节干电池的电动势为1.5伏左右，故电压表选择D ；通过电源的电流不超过0.6A ，因B 电流表的内阻已知，故电流表选择B ，滑动变阻器选择F.(2)因电流表内阻已知，故实验电路图应选择图中的甲．(3)电池的电动势E ＝1.5V ，内电阻r ＝ΔU ΔI－R AΩ＝0.7Ω.答案：(1)B D F (2)甲(3)1.50.7热点题型五传感器的简单应用实验电路图实验原理考查热点传感器的简单应用传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)①考热敏：热敏电阻特性(欧姆表法、伏安法)②考光敏：光敏电阻特性(欧姆表法、伏安法)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60℃时，系统报警．提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过I c 时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9Ω)，直流电源(输出电压为U ，内阻不计)，滑动变阻器R 1(最大阻值为1000Ω)，滑动变阻器R 2(最大阻值为2000Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干．在室温下对系统进行调节．已知U 约为18V ，I c 约为10mA ；流过报警器的电流超过20mA 时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60℃时阻值为650.0Ω.(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线．(2)电路中应选用滑动变阻器________(填“R 1”或“R 2”)．(3)按照下列步骤调节此报警系统：①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为________Ω；滑动变阻器的滑片应置于________(填“a ”或“b ”)端附近，不能置于另一端的原因是________________________________________________________________________．②将开关向______(填“c ”或“d ”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至________________________________________________________________________．(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用．[解析](1)根据题述，应该采用滑动变阻器的限流接法，连接的电路如答案图所示．(2)根据题述，流过报警器的工作电流超过10mA 时，报警器就会报警，可知滑动变阻器的最大阻值至少为R ＝U I c ＝1810×10－3Ω＝1800Ω，因此在电路中应选用最大阻值为2000Ω的滑动变阻器R 2.(3)①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为热敏电阻在60℃时的阻值650.0Ω；滑动变阻器的滑片应置于接入电路的阻值最大处，即b 端附近，不能置于另一端的原因是：若置于a 端，则导致闭合开关后，报警器中电流大于20mA ，报警器可能损坏．②将开关向c 端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警．[答案](1)连线如图所示(2)R2(3)①650.0b接通电源后，流过报警器的电流会超过20mA，报警器可能损坏②c报警器开始报警5.(2019·德州模拟)为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻R P在不同照度下的阻值如下表：照度(lx)0.20.40.60.8 1.0 1.2电阻(kΩ)754028232018(1)根据表中数据，请在给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点．(2)如图所示，当1、2两端所加电压上升至2V时，控制开关自动启动照明系统．请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0lx时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图．(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下：(符号，阻值见上表)；光敏电阻R P直流电源E(电动势3V，内阻不计)；定值电阻：R1＝10kΩ，R2＝20kΩ，R3＝40kΩ(限选其中之一并在图中标出)；开关S 及导线若干．解析：(1)光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图甲所示．特点：光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小．(2)控制开关自动启动照明系统，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0lx 时启动照明系统，即此时光敏电阻阻值为20k Ω，两端电压为2V ，电源电动势为3V ，所以应加上一个分压电阻，分压电阻阻值为10k Ω，即选用R 1，电路原理图如图乙所示．答案：见解析热点题型六创新实验解决电学设计型实验常用的三种方法转换法将不易测量的物理量转换成可以(或易于)测量的物理量进行测量，然后再反求待测物理量的值，这种方法叫转换测量法(简称转换法)．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和直径，并将金属丝接入电路测出其电阻，然后再计算出它的电阻率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控制变量法研究一个物理量与其他几个物理量的关系时，要使其中的一个或几个物理量不变，分别研究这个物理量与其他各物理量的关系，然后再归纳总结，如探究影响导体电阻的因素实验(2018·高考全国卷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900.0Ω；电源E(6V，内阻可忽略)；电压表V(量程150mV)；定值电阻R0(阻值20.0Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为1000Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～999.9Ω)；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R2－t数据见下表．t/℃25.030.040.050.060.070.080.0R2/Ω900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0回答下列问题：(1)在闭合S1前，图(a)中R1的滑片应移动到________(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，并做出R2－t曲线；图(a)图(b)图(c)(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)题图(a)的电路滑动变阻器采用限流接法，在闭合S1前，R1应该调节到接入电路部分的阻值最大，使电路中电流最小，即题图(a)中R1的滑片应移到b端．(2)将t＝60℃和t＝70℃对应的两组数据画在坐标图上，然后用平滑曲线过尽可能多的数据点画出R2－t曲线．(3)根据题述实验过程可知，测量的R2的数据等于对应的热敏电阻R T的阻值．由画出的R2－t曲线可知，当t＝44.0℃时，对应的R T＝450Ω.(4)由画出的R2－t曲线可知，当R T＝620.0Ω时，手心温度t＝33.0℃.[答案](1)b(2)如图(3)450(4)620.033.06.某实验小组为了研究小灯泡的伏安特性曲线，先按照图甲所示的电路图连接电路，实验过程中操作规范，测量准确，得到一系列数据，如图乙中的散点．该实验小组对实验进行了改进，如图丙所示，将小灯泡L的玻璃罩敲碎，灯丝保存完好，仍然置于灯座上，取一个大小合适的玻璃杯，将灯座倒扣在杯沿上，在玻璃杯里慢慢加水，使得突出的灯丝刚好完全没入水中，电路的其余部分均不接触水，再将该灯座依然接入图甲中小灯泡L处，这样接通电路以后，灯丝不至于热到发光，温度可以基本控制在25℃.实验过程中操作规范，测量准确，得到一组数据，如图丁中的一组散点．已知水的电阻远大于灯丝的电阻．(1)请在图乙上描绘小灯泡的伏安特性曲线K1；曲线K1表明，随着电压升高，小灯泡的电阻________(填“越来越小”“基本不变”或“越来越大”)．(2)请在图丁上描绘小灯泡灯丝的伏安特性曲线K2；曲线K2表明，随着电压升高，水中灯丝电阻________(填“越来越小”“基本不变”或“越来越大”)．(3)对比两次实验表明，在同样的电压值下，曲线K1的电流值基本都远远小于曲线K2的电流值，其原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.解析：(1)用平滑的曲线将各点相连，如图1所示；图I－U图象中图线的斜率表示电阻的倒数，故由图1可知，随着电压升高，电阻越来越大．(2)同理作出图象如图2所示，由图2可知，电阻基本保持不变．(3)由两I－U图象可知，在同样的电压下，曲线K1的电流值基本都远小于曲线K2的电流值，即曲线K1的电阻值明显大于曲线K2对应的电阻值，原因是描绘曲线K2时灯丝保持恒温，而描绘曲线K1时灯丝的温度高于描绘曲线K2时灯丝的温度，而金属导体的电阻随温度的升高而增大．答案：(1)如解析图1所示越来越大(2)如解析图2所示基本不变(3)描绘曲线K 2时灯丝保持恒温，而描绘曲线K 1时灯丝的温度发生变化，且一直高于描绘曲线K 2时灯丝的温度(建议用时：60分钟)1．(2019·湖南五校联考)为了精确测量一电阻的阻值R x ，现有以下器材：蓄电池组E ，电流表A ，电压表V ，滑动变阻器R ，电阻箱R P ，开关S 1、S 2，导线若干．某实验小组设计了如图甲所示的电路，实验的主要步骤如下：A ．闭合S 1，断开S 2，调节R 和R P ，使电流表和电压表的示数适当，记下两表示数分别为I 1、U 1；B ．保持S 1闭合、R P 阻值不变，闭合S 2，记下电流表和电压表示数分别为I 2、U 2.(1)按图甲所示的电路图将如图乙所示的实物连成电路．(2)被测电阻的阻值R x ＝________(用两电表的示数表示)．(3)由于电流表、电压表都不是理想电表，则被测电阻的阻值R x 的测量值________真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)．解析：(1)如图所示．(2)由题意易知R P ＝U 1I 1，又R P 、R x 并联的阻值为R 并＝U 2I 2，又1R P ＋1R x ＝1R 并，联立解得R x ＝U 1U 2U 1I 2－U 2I 1.(3)若考虑电流表和电压表不是理想电表，则在分析时应考虑电压表的内阻，即在第(2)。

2022届高考（一轮）物理：电学实验习题含参考答案专题：电学实验1、一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻R x的阻值，图中R0为标准定值电阻(R0＝20.0 Ω)；可视为理想电压表；S1为单刀开关，S2为单刀双掷开关；E为电源；R为滑动变阻器。

采用如下步骤完成实验：(1)按照实验原理线路图(a)，将图(b)中实物连线；图(a)图(b)(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置，闭合S1；(3)将开关S2掷于1端，改变滑动变阻器滑动端的位置，记下此时电压表的示数U1；然后将S2掷于2端，记下此时电压表的示数U2；(4)待测电阻阻值的表达式R x＝________(用R0、U1、U2表示)；(5)重复步骤(3)，得到如下数据：1 2 3 4 5U1/V 0.25 0.30 0.36 0.40 0.44U2/V 0.86 1.03 1.22 1.36 1.49U2U13.44 3.43 3.39 3.40 3.39(6)利用上述5次测量所得U2U1的平均值，求得R x＝________Ω。

(保留1位小数)2、如图甲为多用电表的电路原理图．已知选用的电流表内阻R g＝10 Ω、满偏电流I g＝10 mA，当选择开关接3时为量程250 V的电压表．该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，C为上排刻度线的中间刻度，由于粗心，上排刻度线对应数值没有标出．(1)若指针指在图乙所示位置，选择开关接1时其读数为；选择开关接3时其读数为．(2)为了测该多用电表欧姆挡的电阻和表内电源的电动势，某同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：①将选择开关接2，红黑表笔短接，调节R1的阻值使电表指针满偏；②将多用电表红黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使多用电表指针指在C处，此时电阻箱如图丙所示，则C处刻度应为.③计算得到多用电表内电池的电动势为V．(保留2位有效数字)3、新能源汽车是今后汽车发展的主流方向，如图(a)所示为车载动力电池，其技术参数是额定容量约120 Ah，额定电压约3.3 V，内阻约0.03 Ω，现有一个用了很长时间已经老化的这种电池，某研究小组想测量这个电池的电动势和内阻，但实验器材仅有一个电流表(量程100 mA、内阻9 Ω)、一个定值电阻R0＝1 Ω、一个电阻箱、一个开关和导线若干，该同学按如图(b)所示电路进行实验，测得的数据如下表所示．次数 1 2 3 4 5R(Ω)0.9 4.2 7.3 10.8 14.1I 0(mA) 100 50 34 25 20(1)实验中将电流表与定值电阻并联实质上是把电流表改装成了大量程的电流表，则改装后的电流表的测量值I 与原电流表的读数I 0的关系为________________________________________________________________； (2)若利用图象确定电池的电动势和内阻，则应作______(选填“R­I”或“R­1I ”)图象； (3)利用测得的数据在坐标纸上作出适当的图象；(4)由图象可知，该电池的电动势E ＝________V ，内阻r ＝________Ω. 4、某兴趣小组想用伏安法较准确地测定阻值约为1 500 Ω的新型合金材料的电阻率，实验室可供选用的器材有： A ．电压表V 1(量程为3 V ，内阻约为3 kΩ) B ．电压表V 2(量程为15 V ，内阻约为15 kΩ) C ．电流表A 1(量程为3 mA ，内阻约为20 Ω) D ．电流表A 2(量程为10 mA ，内阻约为7 Ω) E ．滑动变阻器R(最大阻值为10 Ω) F ．电源E(电动势为4.5 V ，内阻约为0.5 Ω) G ．开关S ，导线若干(1)要使电流表和电压表的示数都能达到满偏的三分之一以上，在所提供的电流表中就选用________，电压表就选用________。

2020年高考物理一轮复习专题强化卷----力学基础实验与创新实验1、在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，如图所示，并在其上取了A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 共7个计数点，图中每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，打点计时器接频率f ＝50 Hz 的交流电源．(1)打下E 点时纸带的速度v E ＝________(用给定字母表示)；(2)若测得d 6＝65.00 cm ，d 3＝19.00 cm ，物体的加速度a ＝________ m/s 2；(3)如果当时交变电流的频率f >50 Hz ，但当时做实验的同学并不知道，那么测得的加速度值和真实值相比________(选填“偏大”或“偏小”)． 答案：(1)(d 5－d 3)f10(2)3.00 (3)偏小【解析】：(1)由于图中每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点之间的时间间隔为5T ，利用匀变速直线运动的推论得v E ＝d 5－d 310T ＝(d 5－d 3)f 10.(2)根据匀变速直线运动的推论Δx ＝aT 2可得a ＝x DG －x AD (3×5T )2＝(d 6－d 3)－d 3(3×0.1 s )2＝3.00 m/s 2. (3)如果在某次实验中，交流电的频率f >50 Hz ，则实际打点周期变小，根据运动学公式Δx ＝aT 2得，测量的加速度值和真实的加速度值相比偏小．2、甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间。

实验步骤如下：(1)甲用两个手指轻轻捏住量程为L 的木尺上端，让木尺自然下垂．乙把手放在尺的下端(位置恰好处于L 刻度处，但未碰到尺)，准备用手指夹住下落的尺。

(2)甲在不通知乙的情况下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子。

若夹住尺子的位置刻度为L 1，重力加速度大小为g ，则乙的反应时间为________(用L 、L 1和g 表示)。

2020年高考物理一轮复习专题强化卷----电学基础实验与创新实验1、某同学做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验，已知小灯泡标称值为“2.5 V 1.25 W”，实验室中除导线和开关外，还有以下器材可供选择：电压表V1(量程为3 V，内阻为3 kΩ)；电流表A1(量程为100 mA，内阻为10 Ω)；电流表A2(量程为3 A，内阻为0.1 Ω)；滑动变阻器R1(0～10 Ω，额定电流为2 A)；滑动变阻器R2(0～1 kΩ，额定电流为0.5 A)；定值电阻R3(阻值为2.5 Ω)；定值电阻R4(阻值为10 Ω)；定值电阻R5(阻值为1 kΩ)；电源E(E＝3 V，内阻不计)。

实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量。

(1)实验中滑动变阻器应选用________，电流表应选用________(均填器材的符号)，并________(填“串联”或“并联”)定值电阻。

(2)在图1中的虚线框内画出电路图。

(图中标出选用的器材的符号)(3)实验中得到的该灯泡的伏安特性曲线如图2所示，如果将小灯泡与另一个电动势为2 V，内阻为4 Ω的电源直接相连，则小灯泡的实际功率为________ W。

(结果保留两位有效数字)答案：(1)R1A1并联(2)电路图见解析(3)0.25【解析】(1)题中要求小灯泡两端的电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接入电路中，故滑动变阻器应选择总阻值小的R1；灯泡额定电流为：I＝PU＝1.25 W2.5 V＝0.5 A＝500 mA，电流表A2的量程太大，不能用它测电流，应把电流表A1与定值电阻R3并联扩大其量程之后再测电流。

(2)描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表采用外接法，实验电路图如图所示。

(3)在灯泡I-U坐标系内作出电源的I-U图线如图所示：同一坐标系下，小灯泡的伏安特性曲线与电源的I-U图线的交点即为小灯泡两端的电压和电流，由图示图线可知：U＝0.9 V，I＝0.28 A灯泡实际功率为：P＝UI＝0.9×0.28 W≈0.25 W。

2022届高考物理一轮复习：电学实验含参考答案专题：电学实验1、(1)如图甲所示的电表使用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数为________A；当使用3 A量程时，对应刻度盘中每一小格代表______A，图中表针示数为________A。

甲乙(2)如图乙所示的电表使用较小量程时，每小格表示________V，图中表针的示数为________V。

若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示________V，图中表针示数为________V。

丙(3)旋钮式电阻箱如图丙所示，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为________Ω，今欲将接入电路的电阻改为2 087 Ω，最简单的操作方法是_____________________________________。

若用两个这样的电阻箱，即可得到的电阻值范围为________。

2、如图所示，图甲为热敏电阻的R－t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个用于恒温箱温控电路，继电器的电阻为100 Ω.当线圈的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电的电源的电动势E＝9.0 V，内阻不计，图中的“电源”是恒温箱加热器的电源，则：(1)应该把恒温箱内的加热器接在________(填“A、B端”或“C、D端”)．(2)如果要使恒温箱内的温度保持50℃，可变电阻R′的阻值应调节为________Ω.3、要测量一只量程已知的电压表的内阻，所备器材如下：A．待测电压表V(量程3 V，内阻几千欧)B．电流表A(量程3 A，内阻0.01 Ω)C．定值电阻R(阻值2kΩ，额定电流50 mA)D．蓄电池E(电动势略小于3 V，内阻不计)E．多用电表F．开关K1、K2，导线若干有一同学利用上面所给器材，进行如下实验操作：(1)首先，用多用电表进行粗测，选用×100倍率，操作方法正确。

若这时刻度盘上的指针位置如图甲所示，则测量的结果是________ Ω。

电学创新实验考点及要求：(1)实验原理的创新；(2)实验方法的创新；(3)实验的拓展．1．某同学在利用微型电动机和小车研究外力做功与物体速度之间的关系时，设计了下面的实验过程并进行了操作，请结合操作步骤完成以下问题：(1)用多用电表测量电动机不工作时的直流电阻，多用电表选用“×1”挡，其指针示数如图1所示，电动机的直流电阻为________Ω.图1(2)按图2安装实验装置，打点计时器接50 Hz低压交流电源并固定在木板上，纸带穿过打点计时器固定在小车尾部，小车另一端与细线相连，细线平行于木板缠绕在轻圆筒上，电动机通电后可带动质量可忽略的轻质圆筒旋转．图2(3)为了尽可能减少摩擦力的影响，在没有电动机拖动的情况下，需要将长木板的左端垫高，直到小车拖动纸带穿过计时器时能做匀速直线运动．(4)接通电源，打点计时器开始工作，待振针稳定后接通电动机电源，用如图3所示电路给电动机供电(电压表和电流表均为理想电表)，使小车从静止开始加速，读出电压表和电流表的读数．改变滑动变阻器滑片的位置，重复上述过程．图3(5)若某次实验过程读出电压表和电流表读数分别为12 V和2 A，打出的纸带如图4所示，O点为起始点，该同学计算出各点的速度及速度平方，部分数据如下表，其中C点速度为________m/s，其速度平方为________m2/s2.(结果保留三位有效数字)图4(6)取纸带的O化的图像，并根据图像和前面所测得数据求得小车的质量为________kg.(计算结果保留两位有效数字)图52．某同学进行用实验测定玩具电动机的相关参数．如图6甲中M为玩具电动机．闭合开关S，当滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两个电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示．图中AB、DC为直线，BC为曲线．不考虑电表对电路的影响．图6(1)滑动变阻器滑片向左滑动时，V1读数逐渐________．(选填“增大”、“减小”或“不变”)(2)电路中的电源电动势为______V，内电阻为______Ω.(3)此过程中，电源内阻消耗的最大热功率为______W.(4)滑动变阻器的最大阻值为________Ω.3．有一个螺线管，为测量它的两个接线柱间绕制的均匀金属丝的长度，现提供下列器材：A．待测螺线管L：绕制螺线管金属丝的电阻率，其总电阻R L大约100 ΩB．螺旋测微器C．微安表：量程I g＝500 μA，内阻R g＝100 Ω；D．电阻箱R：阻值范围0～99 999.9 Ω；E．电源E：电动势有3 V和9 V两种可供选择，内阻较小F．开关两个(S1和S2)，导线若干．(1)实验中用螺旋测微器测得金属丝的直径如图7所示，其读数为d＝________mm.图7(2)已将提供的器材连成了如图8所示的测金属丝电阻R L的电路，根据该实验电路的测量原理，为了更准确地测R L，应选择E中电动势为________的电源．图8(3)若测得的金属丝直径用d表示，测电阻时先闭合S1，调节R使微安表指针满偏，再闭合S2时微安表示数用I表示，则用已知量和测得量的符号表示金属丝的长度l＝________. (4)本实验测R L有系统误差，其测量值________真实值．(选填“大于”或“小于”)4．如图9所示为测电压表内阻的电路，图中R为500 Ω的定值电阻，移动滑动变阻器，得如果用－图像来处理数据，且图10中已描好了对应的点，回答下列问题：图9图10(1)开关闭合前，滑动变阻器的滑片应处在哪一端？________(填“a”或“b”)．(2)根据描好的点画出相应的图线．(3)由(2)中画出的图线求出电压表的内阻为________Ω.(4)分析用此方法测电压表的内阻，是否会因为实验的原理或方法不完善而产生系统误差？______(填“是”或“否”)．5．小华、小刚共同设计了图11甲所示的实验电路，电路中的各个器材元件的参数为：电池组(电动势约6 V ，内阻r 约3 Ω)、电流表(量程2.0 A ，内阻r A ＝0.8 Ω)、电阻箱R 1(0～99.9 Ω)、滑动变阻器R 2(0～R t )、开关三个及导线若干．他们认为该电路可以用来测电源的电动势、内阻和R 2接入电路的阻值．图11(1)小华先利用该电路准确地测出了R 2接入电路的阻值．他的主要操作步骤是：先将滑动变阻器滑片调到某位置，接着闭合S 、S 2，断开S 1，读出电流表的示数I ；再闭合S 、S 1，断开S 2，调节电阻箱的电阻值为3.6 Ω时，电流表的示数也为I .此时滑动变阻器接入电路的阻值为________Ω.(2)小刚接着利用该电路测出了电源电动势和内电阻．①他的实验步骤为：a ．在闭合开关前，调节电阻R 1或R 2至________(选填“最大值”或“最小值”)，之后闭合开关S ，再闭合________(选填“S 1”或“S 2”)；b ．调节电阻________(选填“R 1”或“R 2”)，得到一系列电阻值R 和电流I 的数据；c ．断开开关，整理实验仪器．②图乙是他由实验数据绘出的1I－R 图像，图像纵轴截距与电源电动势的乘积代表________，电源电动势E ＝________V ，内阻r ＝________Ω.(计算结果保留两位有效数字)．答案解析1．(1)2.0 (5)4.49 20.2 (6)见解析图 0.094(0.090～0.110均可)解析 (5)由表中数据验证可知，该同学计算瞬时速度的方法是将小车的运动作为匀变速运动处理，某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，按此方法则有v C ＝BD2T ≈4.49 m/s，v 2C ≈20.2 m 2/s 2. (6)如图所示因电动机的输出功率P ＝IU －I 2r ＝16 W ，由能量守恒有Pt ＝12mv 2即v 2＝2P mt ，可见图线的斜率k ＝2P m ，即m ＝2P k，从图线上求出斜率代入即可． 2．(1)减小 (2)3.6 2 (3)0.18 (4)30解析 (1)滑动变阻器向左滑动时，R 阻值变小，总电流变大，内电压增大，路端电压即为V 1，读数逐渐减小；(2)由题图甲知，电压表V 1测量路端电压，电流增大时，内电压增大，路端电压减小，所以最上面的图线表示V 1的电压与电流的关系，此图线的斜率大小等于电源的内阻，为r ＝3.4－3.00.2Ω＝2 Ω. 当电流I ＝0.1 A 时，U ＝3.4 V ，则电源的电动势E ＝U ＋Ir ＝(3.4＋0.1×2) V＝3.6 V ；(3)当I ＝0.3 A 时，电源内阻消耗的功率最大，最大功率P max ＝I 2r ＝0.09×2 W＝0.18 W ；(4)当I ＝0.1 A 时，电路中电流最小，滑动变阻器的电阻为最大值，由题图乙的AB 段可知r M ＝0.40.1 Ω＝4 Ω，所以R ＝E I －r －r M ＝(3.60.1－2－4) Ω＝30 Ω. 3．(1)0.390 mm(±0.001) (2)9 V (3)πd 2IR g 4ρI g －I(4)大于 解析 (1)螺旋测微器的固定刻度读数为0，可动刻度读数为39.0×0.01＝0.390 mm ，所以金属丝的直径为0.390±0.001 mm.(4)先只闭合S 1，调电阻箱R ，使微安表指针满偏，则R 值须很大；再闭合S 2时，则R L 与微安表并联，虽然电阻变小了，但因R 很大，全电路总电阻变化很小，干路电流几乎不变化，可认为仍为满偏电流I g ，此时微安表的读数为I ，那么R L 的分流I L ＝I g －I ，实际值略大于此值．于是解得：R L ＝U L I L ＝IR g I g －I，测量值偏大，根据本实验原理，要减小测量R L 的系统误差，提高电源的电动势，使R 取值更大一些，这样才能保证再闭合S 2后干路电流变化更小．4．(1)a (2)见解析图 (3)1 500 (4)否解析 (1)由题图可知，滑动变阻器采用分压式接法，为保护电路安全，闭合开关前滑片要置于a 端．(2)根据坐标系内描出的点作出图像如图所示．(3)由题图可知，流过电流表的电流：I ＝I R ＋I V ＝U R ＋U R V ＝U 500＋U R V ＝R V ＋500500R VU ， 则U ＝500R V R V ＋500I ，由(2)可知， 500R V R V ＋500＝ΔU ΔI＝375 Ω，解得：R V ＝1 500 Ω； (4)由U ＝500R V R V ＋500I 可知，图像的斜率：k ＝500R V R V ＋500，R V ＝500k 500－k，应用图像法处理实验数据．不因为实验的原理或方法不完善而产生系统误差．5．(1)3.6 (2)①最大值 S 1 R 1 ②电源内阻和电流表的内阻之和(或r ＋r A ) 6.0 2.8 解析 (1)电阻箱的读数即是滑动变阻器的电阻，即电阻为3.6 Ω；(2)①为保护电路，先要把可变电阻调到最大值；因为最后要画出图像，所以必须要知道电阻的阻值，所以要用到电阻箱这个支路，所以接下来要闭合S 1，调节电阻R 1.②由闭合电路欧姆定律E ＝IR ＋Ir A ＋Ir ，可得：1I ＝1E R ＋r ＋r A E，所以纵轴截距表示内阻和电流表的内阻之和与电动势的比值，图像斜率表示电动势的倒数，所以图像纵轴截距与电源电动势的乘积代表电源内阻和电流表的内阻之和，图像斜率为16，所以电动势为6.0 V ，纵轴截距为0.6，则内阻和电流表的内阻之和为3.6 Ω，所以电源内阻为2.8 Ω.。