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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。
全国高考物理电学实验试题汇编10. （2015江苏卷）( 8 分) 小明利用如题10-1 图所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻.( 1) 题10-1 图中电流表的示数为 A.( 2) 调节滑动变阻器, 电压表和电流表的示数记录如下：请根据表中的数据, 在答题卡的方格纸上作出U-I 图线。
由图线求得: 电动势E= V; 内阻r= Ω(3) 实验时, 小明进行了多次测量, 花费了较长时间, 测量期间一直保持电路闭合. 其实, 从实验误差考虑, 这样的操作不妥, 因为.答案：（1）0.44（2）U-I图线如右图所示 1.60（1.58~1.62都算对1.2（1.18~1.26分都算对）（3）干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大8．（2015四川卷）（2）用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值R x，已知电池的电动势约6V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧．可选用的实验器材有：电流表A1（量程0～30mA）；电流表A2（量程0～100mA）；电压表V（量程0﹣6V）；滑动变阻器R1（阻值0～5Ω）滑动变阻器R2（阻值0～300Ω）；开关S一个，导线若干条．某同学的实验过程如下：Ⅰ．设计如图1所示的电路图，正确连接电路．Ⅱ．将R 的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小R 的阻值，测出多组U 和I 的值，并记录．以U 为纵轴．I 为横轴．得到如图2所示的图线．Ⅲ．断开开关，将R x 改接在B 、C 之间．A 与B 直接相连，其他部分保持不变．重复Ⅱ的步骤，得到另一条U ﹣I 图线，图线与横轴I 的交点坐标为（I 0，0），与纵轴U 的交点坐标为（0，U 0）．回答下列问题：①电流表应选用 ，滑动变阻器应选用②由图2的图线，得电源内阻r= Ω；③用I 0、U 0和r 表示待测电阻的关系式R x = ，代入数值可得R x ；④若电表为理想电表，R x 接在B 、C 之间与接在A 、B 之间，滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范围 ，电压表示数变化范围 （选填“相同”或“不同”）答案为：①A 2；R 2；②25；③﹣r ；④相同；不同．12．(2015海南卷)某同学利用图（a ）所示电路测量电容器充电时两极板间的电压随时间的变化。
高中物理学习材料桑水制作专题九电学实验高考试题考点一基本仪器的原理及使用★★★★1.(2013年新课标全国卷Ⅰ,23,8分)某学生实验小组利用图(a)所示电路,测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻.使用的器材有:多用电表;电压表:量程5 V,内阻十几千欧;滑动变阻器:最大阻值5 kΩ;导线若干.回答下列问题:(1)将多用电表挡位调到电阻“×1 k”挡,再将红表笔和黑表笔,调零点.(2)将图(a)中多用电表的红表笔和 (选填“1”或“2”)端相连,黑表笔连接另一端.(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置,使多用电表的示数如图(b)所示,这时电压表的示数如图(c)所示.多用电表和电压表的读数分别为kΩ和V.(4)调节滑动变阻器的滑片,使其接入电路的阻值为零.此时多用电表和电压表的读数分别为12.0 kΩ和4.00 V.从测量数据可知,电压表的内阻为kΩ.(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路,如图(d)所示.根据前面的实验数据计算可得,此多用电表内电池的电动势为 V,电阻“×1 k ”挡内部电路的总电阻为 k Ω.解析:(1)使用多用电表欧姆挡时,首先应将两表笔短接进行欧姆调零.(2)无论多用电表测哪类物理量,电流必从红表笔流入、黑表笔流出,欧姆挡中黑表笔接内部电源正极,红表笔接负极,因此红表笔应接“1”.(3)从图(b)可以看出指针指向欧姆挡15.0位置,电阻挡为“×1 k ”,故读数为15.0 k Ω;由于电压表量程为5 V,指针所指位置为3.60,故读数为3.60 V.(4)当滑动变阻器连入电路中的电阻为零时,多用电表读数即为电压表内阻,所以电压表内阻为12.0 k Ω. (5)设多用电表内电池的电动势为E 、多用电表内阻为R,由(3)、(4)问可得15.0E R k +Ω=3.6012.0V k Ω,12.0E R k +Ω=4.0012.0Vk Ω,两式联立解得:E=9.00 V,R=15.0 k Ω.答案:(1)短接 (2)1 (3)15.0 3.60(4)12.0 (5)9.00 15.02.(2012年新课标全国理综,22,5分)某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度.该螺旋测微器校零时的示数如图(a)所示,测量金属板厚度时的示数如图(b)所示.图(a)所示读数为 mm,图(b)所示读数为 mm,所测金属板的厚度为 mm.解析:题图(a)的读数为1.0×0.01 mm=0.010 mm.题图(b)的读数为6.5 mm+37.0×0.01 mm=6.870 mm.故金属板的厚度为:6.870 mm-0.010 mm=6.860 mm. 答案:0.010 6.870 6.8603.(2012年江苏卷,10,8分)如图(甲)所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件,小明使用多用电表对其进行探测.(1)在使用多用电表前,发现指针不在左边“0”刻度线处,应先调整图(乙)中多用电表的 (选填“A ”、“B ”或“C ”).(2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a 、b 接点间是否存在电源时,一表笔接a,另一表笔应 (选填“短暂”或“持续”)接b,同时观察指针偏转情况.(3)在判定黑箱中无电源后,将选择开关旋至“×1”挡,调节好多用电表,测量各接点间的阻值. 测量中发现,每对接点间正反向阻值均相等,测量记录如下表. 两表笔分别接a 、b 时,多用电表的示数如图(乙)所示. 请将记录表补充完整,并在答题卡的黑箱图中画出一种可能的电路.两表笔接的接点多用电表的示数a,bΩa,c10.0 Ωb,c15.0 Ω解析:(1)使用多用电表前应先调整“指针定位螺丝”A,使指针指到左边的“0”刻度处.(2)为保护多用电表的内部元件,在测量黑箱中是否存在电源时,应短暂接触接点b.(3)欧姆表的读数为5×1 Ω=5 Ω;每对接点间正反向电阻均相等,说明黑箱中没有二极管元件,根据表格中两接点间电阻的数值,可设计的电路图,如答案所示.答案:(1)A (2)短暂(3)5.0(如图所示)或点评：使用多用电表的欧姆挡测电阻,应本着以下几个原则:(1)恰当选择挡位,使读数尽可能在表盘的中央附近,减小读数误差;(2)调零,且每换一次挡位应重新调零;(3)读数;(4)测量完毕后,应把旋钮调至交流电压最高挡或OFF挡.4.(2011年安徽理综,21Ⅱ,12分)(1)某同学使用多用电表粗略测量一定值电阻的阻值,先把选择开关旋到“×1 k”挡位,测量时指针偏转如图(a)所示,请你简述接下来的测量操作过程:① ;② ;③ .④测量结束后,将选择开关旋到“OFF”挡.(2)接下来采用“伏安法”较准确地测量该电阻的阻值,所用实验器材如图(b)所示.其中电压表内阻约为5 kΩ,电流表内阻约为5 Ω.图中部分电路已经连接好,请完成实验电路的连接.(3)图(c)是一个多量程多用电表的简化电路图,测量电流、电压和电阻各有两个量程.当转换开关S旋到位置3时,可用来测量;当S旋到位置时,可用来测量电流,其中S旋到位置时量程较大.答案:(1)①断开待测电阻,把选择开关旋到“×100”挡位;②红、黑表笔短接,调整“欧姆调零旋钮”,使指针指向“0 Ω”;③再接入待测电阻,将指针示数×100,即为待测电阻阻值.(2)电路连接如图:(3)电阻1,2 15.(2011年北京理综,21(1),9分)用如图所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关K和两个部件S、T.请根据下列步骤完成电阻测量.①旋动部件,使指针对准电流的“0”刻线.②将K旋转到电阻挡“×100”的位置.③将插入“+”、“-”插孔的表笔短接,旋动部件.使指针对准电阻的(填“0刻线”或“∞刻线”).④将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小.为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按的顺序进行操作,再完成读数测量.A.将K旋转到电阻挡“×1 k”的位置B.将K旋转到电阻挡“×10”的位置C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接D.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准解析:考查多用电表欧姆挡的使用.使用前要进行机械调零,使指针指向左边的零刻度处,使用中每次换欧姆挡都要进行欧姆调零,使指针指向右边的零刻度处.由于测量时,指针从无穷大电阻开始偏转,偏角过小,说明需增大倍率,使指针指向欧姆表中间刻度附近.答案:①S ③T 0刻线④ADC考点二电阻的测量及测定金属的电阻率★★★1.(2013年广东理综,34(2),10分)图(甲)是测量电阻R x的原理图.学生电源输出电压可调,电流表量程选0.6 A(内阻不计),标有长度刻度的均匀电阻丝ab的总长为30.0 cm.①根据原理图连接图(乙)的实物图.②断开S2,合上S1;调节电源输出电压为3.0 V时,单位长度电阻丝的电压u= V/cm.记录此时电流表A1的示数.③保持S1闭合,合上S2;滑动c点改变ac的长度L,同时调节电源输出电压,使电流表A1的示数与步骤②记录的值相同,记录长度L和A2的示数I.测量6组L和I值,测量数据已在图(丙)中标出,写出R x与L、I、u的关系式R x= ;根据图(丙)用作图法算出R x= Ω.解析:①实物连接如图所示:②断开S2,合上S1时,电阻丝两端的电压为3.0 V,则电阻丝单位长度的电压为u=3030.0Vcm=0.1 V/cm.③由于电流表A1的示数不变,则ac段单位长度上的电压不变,R x两端的电压为Lu,根据欧姆定律有R x=LuI.L=xRuI,作出图像,如图所示,由图线的斜率求得R x=6 Ω.答案:①见解析②0.1 ③LuI62.(2013年重庆理综,6(2),13分)某同学对有故障的电热毯进行探究.图1是电热毯的电路示意图,其中电热线和导线通过金属接线片连接.图2为测试电路实物图,A、B为测试表笔,电压表内阻很大,可视为理想电表.①请在下面虚线框内画出与图2对应的电路图.②断开K1,用上述测试电路在1和1′之间检测得知电热线无故障,然后测得电热线的U I曲线如图3所示.已知电热线材料的电阻率为2.8×10-7Ω·m,电热线的直径为0.200 mm.可求得此电热线的电阻为 kΩ,总长度为 m.(结果均保留两位有效数字)③为了进一步检查故障,该同学闭合开关K1和K2,用表笔A和B分别对图1中所示的各点进行测试,部分测试结果如下表所示.由此测试结果可判断出电路有断路,位置在之间(在“1和2”、“1′和2′”、“2和3”、“2′和3′”中选填一项).测试点3和3′1和1′1和31和2′2′和3′电表指针有无偏转电压表有有无有无电流表无有有无有解析:①电路图如图所示②由U I图像可得电热线的电阻为R=UI=32.54.310-⨯Ω≈5.8×102Ω=0.58 kΩ,由电阻定律得R=ρL S=ρ2π2Ld⎛⎫⎪⎝⎭,所以L=2π2dRρ⎛⎫⎪⎝⎭,代入数据得L≈65 m.③测试点3、3′的现象表明,测试点3到3′之间的待测电路部分断路,电源电路正常;测试点1、1′的现象表明,电热线是通路;测试点1、3的现象表明,测试点1到3之间通路;测试点1、2′的现象表明,测试点1到2′之间断路;测试点2′、3′的现象表明,测试点2′、3′之间是通路.综合分析得出测试点1′和2′之间断路.答案:①电路图见解析图②0.58(0.57到0.59均可) 65(64到66均可) ③1′和2′点评：本题考查电路故障检测实验,主要考查学生实验操作能力及用所学知识解决实际问题的能力.3.(2013年安徽理综,21Ⅱ,6分)(1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中,利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示,校零时的读数为mm,合金丝的直径为mm.(2)为了精确测量合金丝的电阻R x,设计出如图(甲)所示的实验电路图,按照该电路图完成图(乙)中的实物电路连接.解析:(1)校零时的读数为0+0.7×0.01 mm=0.007 mm.合金丝的直径为0.645 mm-0.007 mm=0.638 mm.(在0.636 mm～0.640 mm都算对).(2)实物电路连接如图所示.答案:(1)0.007 0.638 (2)见解析4.(2013年北京理综,21,18分)某同学通过实验测定一个阻值约为5 Ω的电阻R x的阻值.(1)现有电源(4 V,内阻可不计),滑动变阻器(0～50 Ω,额定电流2 A),开关和导线若干,以及下列电表.A.电流表(0～3 A,内阻约0.025 Ω)B.电流表(0～0.6 A,内阻约0.125 Ω)C.电压表(0～3 V,内阻约3 kΩ)D.电压表(0～15 V,内阻约15 kΩ)为减小测量误差,在实验中,电流表应选用,电压表应选用(选填器材前的字母);实验电路应采用图(a)中的(选填“甲”或“乙”).(2)图(b)是测量R x的实验器材实物图,图中已连接了部分导线.请根据在(1)问中所选的电路图,补充完成图(b)中实物间的连线.(3)接通开关,改变滑动变阻器滑片P的位置,并记录对应的电流表示数I、电压表示数U.某次电表示数如图(c)所示,可得该电阻的测量值R x=UI= Ω(保留两位有效数字).(4)若在(1)问中选用甲电路,产生误差的主要原因是;若在(1)问中选用乙电路,产生误差的主要原因是.(选填选项前的字母)A.电流表测量值小于流经R x的电流值B.电流表测量值大于流经R x的电流值C.电压表测量值小于R x两端的电压值D.电压表测量值大于R x两端的电压值(5)在不损坏电表的前提下,将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端,随滑片P移动距离x的增加,被测电阻R x两端的电压U也随之增加,下列反映U x关系的示意图中正确的是.解析:(1)为了减小误差,应使电表读数为量程的12～23,因电源电动势为4 V,故电压表应选C,因此通过被测电阻R x的最大电流I m=35A=0.6 A,故电流表应选B,本题测的是一个小电阻,即VRR>ARR,所以应采用电流表外接法,故采用图(a)中甲图.(2)电路连接如图所示.(3)由题图(c)中可读出电流表的读数为0.50 A,电压表的读数为2.6 V,故R x=UI=5.2 Ω.(4)图(a)中甲图引起误差的原因主要是电压表的分流作用,即电流表的测量值大于流经R x的电流值,选项B 正确.图(a)中乙图引起误差的原因主要是电流表的分压作用,即电压表的测量值大于R x两端的电压值,选项D正确.(5)因闭合开关前,滑动变阻器的滑片应处于最大阻值处,故将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端,随滑片P移动距离x的增加,电路中总阻值逐渐减小,电流逐渐增大,则被测电阻R x两端的电压U也随之增加.设滑动变阻器的总阻值为R,两端总长度为L则接入电路的阻值为R′=RL(L-x),故被测电阻两端的电压U=()xxR ERR L xL+-,故选项A正确.答案:(1)B C 甲(2)见解析(3)5.2(4)B D (5)A5.(2012年广东理综,34(1),9分)某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的尺寸和电阻.①分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径,某次测量的示数如图(a)和图(b)所示,长度为cm,直径为mm.②按图(c)连接电路后,实验操作如下:(a)将滑动变阻器R1的阻值置于最处(填“大”或“小”);将S2拨向接点1,闭合S1,调节R1,使电流表示数为I0;(b)将电阻箱R2的阻值调至最(填“大”或“小”);S2拨向接点2;保持R1不变,调节R2,使电流表示数仍为I0,此时R2阻值为1 280 Ω;③由此可知,圆柱体的电阻为Ω.解析:①主尺读数为50 mm,游标尺的第一条刻度线与主尺对齐,读数为:1×0.1 mm=0.1 mm,则圆柱体长度为:50 mm+0.1 mm=50.1 mm=5.01 cm.螺旋测微器的固定刻度读数为5 mm,可动刻度读数为31.5×0.01 mm=0.315 mm(0.314 mm～0.317 mm均可),则圆柱体直径为:5 mm+0.315 mm=5.315 mm.②(a)为防止损坏仪器,闭合电路前,应将滑动变阻器的电阻阻值置于最大处.(b)应将电阻箱的阻值由最大值向减小的方向调节,这样做安全.③由于本实验采用等效替代法,故圆柱体电阻与电阻箱阻值相等,为1 280 Ω.答案:①5.01 5.315 ②大大③1 2806.(2012年山东理综,21(2),7分)在测量金属丝电阻率的实验中,可供选用的器材如下:待测金属丝:R x(阻值约4 Ω,额定电流约0.5 A);电压表:V(量程3 V,内阻约3 kΩ);电流表:A1(量程0.6 A,内阻约0.2 Ω);A 2(量程3 A,内阻约0.05 Ω); 电源:E 1(电动势3 V,内阻不计); E 2(电动势12 V,内阻不计);滑动变阻器:R(最大阻值约20 Ω); 螺旋测微器;毫米刻度尺;开关S;导线;①用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图所示,读数为 mm.②若滑动变阻器采用限流接法,为使测量尽量精确,电流表应选 、电源应选 (均填器材代号),在虚线框内完成电路原理图.解析:①螺旋测微器的读数:d=1.5 mm+0.01 mm ×27.3=1.773 mm,②待测金属丝额定电流约为0.5 A,则电流表选A 1,又电压表量程为3 V,则电源选E 1.由x A R R ≈20<V xR R =30004,可知应采用电流表外接法,所以电路图为限流外接,如图所示.答案:①1.773(1.771～1.775均对)②A 1 E 1 电路图见解析7. (2011年江苏卷,11,10分)某同学利用如图所示的实验电路来测量电阻的阻值.(1)将电阻箱接入a 、b 之间,闭合开关.适当调节滑动变阻器R ′后保持其阻值不变.改变电阻箱的阻值R,得到一组电压表的示数U 与R 的数据如下表:电阻R/Ω 5.0 10.0 15.0 25.0 35.0 45.0 电压U/V1.001.501.802.142.322.45请根据实验数据作出U R 关系图像.(2)用待测电阻R x替换电阻箱,读得电压表示数为2.00 V.利用(1)中测绘的U R图像可得R x=Ω.(3)使用较长时间后,电池的电动势可认为不变,但内阻增大.若仍用本实验装置和(1)中测绘的U R图像测定某一电阻,则测定结果将(选填“偏大”或“偏小”).现将一已知阻值为10 Ω的电阻换接在a、b之间,你应如何调节滑动变阻器,便仍可利用本实验装置和(1)中测绘的U R图像实现对待测电阻的准确测定?. 解析:(1)如图所示(2)由(1)中U R图可知,2.00 V电压对应电阻为20 Ω,故为20(19～21都对).(3)内阻增大时,有相同的外电阻,则电压表示数变小.仍用测绘的U R图像测电阻,结果偏小.改变滑动变阻器阻值,使电压表示数为1.50 V,便仍可利用本实验装置和(1)中测绘的U R图像实现对待测电阻的准确测定.答案:(1)图见解析(2)20(19～21都对)(3)偏小改变滑动变阻器阻值,使电压表示数为1.50 V8.(2011年浙江理综,22,10分)在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”实验中,为了探究3根材料未知,横截面积均为S=0.20 mm2的金属丝a、b、c的电阻率,采用如图所示的实验电路.M为金属丝c的左端点,O 为金属丝a的右端点,P是金属丝上可移动的接触点.在实验过程中,电流表读数始终为I=1.25 A,电压表读数U随OP间距离x的变化如下表:x/mm600700800900 1 000 1 200 1 400 U/V 3.95 4.50 5.10 5.90 6.50 6.65 6.82 x/mm 1 600 1 800 2 000 2 100 2 200 2 300 2 400 U/V 6.937.027.157.858.509.059.75(1)绘出电压表读数U随OP间距离x变化的图线;(2)求出金属丝的电阻率ρ,并进行比较.解析:(1)由表中数据描点连线如图所示.(2)由题意R=U I由电阻定律R=ρl S联立上式解得:ρ=U S I l.代入数据ρa=63(6.50 3.95)0.20101.25(1000600)10---⨯⨯⨯-⨯Ω·m=1.02×10-6Ω·mρb=63(7.15 6.50)0.20101.25(20001000)10---⨯⨯⨯-⨯Ω·m=1.04×10-7Ω·mρc=63(9.757.15)0.20101.25(24002000)10---⨯⨯⨯-⨯Ω·m=1.04×10-6Ω·m通过计算可知,金属丝a与c电阻率基本相同,远大于金属丝b的电阻率,电阻率允许范围ρa:0.96×10-6Ω·m～1.10×10-6Ω·mρb:8.5×10-8Ω·m～1.10×10-7Ω·mρc:0.96×10-6Ω·m～1.10×10-6Ω·m.答案:见解析考点三描绘小电珠的伏安特性曲线★★★1.(2013年福建理综,19(2),12分)硅光电池在无光照时不产生电能,可视为一电子元件.某实验小组设计如图(甲)电路,给硅光电池加反向电压(硅光电池负极接高电势点,正极接低电势点),探究其在无光照时的反向伏安特性.图中电压表V1量程选用3 V,内阻为6.0 kΩ;电压表V2量程选用15 V,内阻约为30 kΩ;R0为保护电阻;直流电源电动势E约为12 V,内阻不计.①根据图(甲),用笔画线代替导线,将图(乙)连接成完整电路.②用遮光罩罩住硅光电池,闭合开关S,调节变阻器R,读出电压表V 1、V 2的示数U 1、U 2. (ⅰ)某次测量时,电压表V 1示数如图(丙),则U1= V.可算出通过硅光电池的反向电流大小为 mA(保留两位小数).(ⅱ)该小组测出大量数据,筛选出下表所示的9组U 1、U 2数据,算出相应的硅光电池两端反向电压U x 和通过的反向电流I x (表中“-”表示反向),并在坐标纸上建立I x U x 坐标系,标出了与表中前5组U x 、I x 数据对应的5个坐标点.请你标出余下的4个坐标点,并绘出I x U x 图线.1 2 3 4 5 6 7 8 9 U 1/V 0.00 0.00 0.06 0.12 0.24 0.42 0.72 1.14 1.74 U 2/V 0.0 1.0 2.1 3.1 4.2 5.4 6.7 8.1 9.7 U x /V 0.0 -1.0 -2.0 -3.0 -4.0 -5.0 -6.0 -7.0 -8.0 I x /mA0.000.00-0.01-0.02-0.04-0.07-0.12-0.19-0.29(ⅲ)由I x U x 图线可知,硅光电池无光照下加反向电压时,I x 与U x 成 (填“线性”或“非线性”)关系.解析:①实物图如图(甲)所示②(ⅰ)由题图知,电压表读数为1.40 V,通过硅光电池的反向电流等于通过电压表V 1的电流,故 I=1V1U R =31.406.010 A ≈0.23 mA. (ⅱ)先在坐标纸上描点,然后用平滑的曲线将其连接起来,如图(乙)所示.(ⅲ)因图线为曲线,故I x与U x成非线性关系.答案:①如解析图(甲)所示②(ⅰ)1.40 0.23 (ⅱ)如解析图(乙)所示(ⅲ)非线性2.(2013年天津理综,9(3),7分)要测绘一个标有“3 V,0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V,并便于操作.已选用的器材有:电池组(电动势为4.5 V,内阻约1 Ω);电流表(量程为0～250 mA,内阻约5 Ω);电压表(量程为0～3 V,内阻约3 kΩ);开关一个、导线若干.①实验中所用的滑动变阻器应选下列中的(填字母代号).A.滑动变阻器(最大阻值20 Ω, 额定电流1 A)B.滑动变阻器(最大阻值1 750 Ω,额定电流0.3 A)②实验的电路图应选用下列的图(填字母代号).③实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示.如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 V,内阻为5 Ω的电源两端,小灯泡消耗的功率是 W.解析:①描绘小灯泡伏安特性曲线实验要求电压调节范围大,因此滑动变阻器采用分压式,由于小灯泡的电阻较小,选用最大阻值较小的滑动变阻器A;②由于小灯泡的电阻比较小,并且电压从零开始调节,因此电路采用外接分压式,选用B图;③由E=U+Ir,得I=Er-1rU,即I=0.3-0.2U,画出电源的伏安特性曲线,如图所示,两个图线的交点即为小灯泡接在电源两端时小灯泡中的电流与小灯泡两端的电压,U=1.0 V,I=0.10 A,因此小灯泡消耗的功率为P=UI=1.0×0.10 W=0.1 W.答案:①A ②B ③0.13.(2012年四川理综,22(2),10分)某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线,可供选用的器材如下:小灯泡L,规格“4.0 V,0.7 A ”; 电流表A 1,量程3 A,内阻约为0.1 Ω; 电流表A 2,量程0.6 A,内阻r 2=0.2 Ω; 电压表V,量程3 V,内阻r V =9 k Ω; 标准电阻R 1,阻值1 Ω; 标准电阻R 2,阻值3 k Ω;滑动变阻器R,阻值范围0～10 Ω; 学生电源E,电动势6 V,电阻不计; 开关S 及导线若干.(1)甲同学设计了如图1所示的电路来进行测量,当通过L 的电流为0.46 A 时,电压表的示数如图2所示,此时L的电阻为Ω.(2)乙同学又设计了如图3所示的电路来进行测量,电压表指针指在最大刻度时,加在L 上的电压值是 V.(3)学习小组认为要想更准确地描绘出L 完整的伏安特性曲线,需要重新设计电路.请你在乙同学的基础上利用所供器材,在图4所示的虚线框内补画出实验电路图,并在图上标明所选器材代号.解析: (1)由串并联知识得:R L =VUU I r , 电压表读数为2.30 V.则R L =5 Ω. (2)U L =U+VUr ·R 2=4 V. (3)如图所示答案: (1)5 (2)4 (3)图见解析4.(2012年安徽理综,21(Ⅱ),8分)图为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电路图.已知小灯泡额定电压为2.5 V.(1)完成下列实验步骤:①闭合开关前,调节滑动变阻器的滑片, ;②闭合开关后,逐渐移动变阻器的滑片, ;③断开开关,…….根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线.(2)在虚线框中画出与实物电路相应的电路图.解析:(1)①据实物图,分压电路开始应使小灯泡分压最小,滑片应在最左端.②描绘小灯泡的伏安特性曲线需记录多组数据.(2)如图所示.答案:(1)①使它靠近变阻器左端的接线柱②增加小灯泡两端的电压,记录多组电压表、电流表的读数,直至电压达到额定电压(2)图见解析点评： (1)力、电两实验均源于课本的典型实验,难度不大,考查常规,不偏不怪.(2)两实验考查了实验原理、实验步骤、注意事项、数据处理,只要基础扎实,做起来必会得心应手.5.(2011年福建理综,19(2),12分)某同学在探究规格为“6 V,3 W”的小电珠伏安特性曲线实验中:①在小电珠接入电路前,使用多用电表直接测量小电珠的电阻,则应将选择开关旋至挡进行测量.(填选项前的字母)A.直流电压10 VB.直流电流5 mAC.欧姆×100D.欧姆×1②该同学采用图(甲)所示的电路进行测量.图中R为滑动变阻器(阻值范围0～20 Ω,额定电流1.0 A),L为待测小电珠, 为电压表(量程6 V,内阻20 kΩ),为电流表(量程0.6 A,内阻1 Ω),E为电源(电动势8 V,内阻不计),S为开关.Ⅰ.在实验过程中,开关S 闭合前,滑动变阻器的滑片P 应置于最 端;(填“左”或“右”)Ⅱ.在实验过程中,已知各元器件均无故障,但闭合开关S 后,无论如何调节滑片P,电压表和电流表的示数总是调不到零,其原因是点至 点的导线没有连接好;(图(甲)中的黑色小圆点表示接线点,并用数字标记,空格中请填写图(甲)中的数字,如“2点至3点”的导线)Ⅲ.该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图(乙)所示,则小电珠的电阻值随工作电压的增大而 .(填“不变”、“增大”或“减小”)解析:①R 珠=2U P=12 Ω,故选择开关应旋至欧姆×1挡进行测量.②Ⅰ.在实验时,闭合开关前,应使用电器的电压、电流为最小值,故应使滑片P 置于最左端. Ⅱ.若1点到5点未接好,则电路成为滑动变阻器的限流式电路. Ⅲ.由图(乙)可知小电珠电阻随电压的增大而增大. 答案:①D ②Ⅰ.左 Ⅱ.1 5(或5 1) Ⅲ.增大考点四 测定电源电动势和内阻 ★★★★1.(2013年安徽理综,21Ⅲ,7分)根据闭合电路欧姆定律,用图(甲)所示电路可以测定电池的电动势和内电阻.图中R 0是定值电阻,通过改变R 的阻值,测出R 0两端的对应电压U 12,对所得的实验数据进行处理,就可以实现测量目的.根据实验数据在121U R 坐标系中描出坐标点,如图(乙)所示.已知R 0=150 Ω,请完成以下数据分析和处理.(1)图(乙)中电阻为 Ω的数据点应剔除;(2)在坐标纸上画出121U R 的关系图线; (3)图线的斜率是(V -1·Ω-1),由此可得电池电动势E x = V.解析:根据闭合电路欧姆定律得: E x =U 12+I(R+r x ),I=12U R , 整理得:U 12=00xx R E R r R++,变形得:121U =1x E +0x x r R E +01xR E R. 从上式看出121U 和R 是线性关系,其图像为直线,R=80.0 Ω的数据点偏离直线太远,应剔除.画121U R 关系图线时,应使大多数点落在直线上,不在直线上的点分布在直线两侧,图线如图所示.图线的斜率k=01xR E .在图线上选取相距较远的两点(0,0.71)和(180,1.51),得出 k=1.510.711800-- V -1·Ω-1≈4.44×10-3 V -1·Ω-1,E x =01kR =314.4410150-⨯⨯V ≈1.50 V.答案:(1)80.0 (2)见解析 (3)4.44×10-31.502.(2013年浙江理综,22,10分)采用如图(甲)所示的电路“测定电池的电动势和内阻”.(1)除了选用图(乙)中的部分器材外, (填选项);A.还需要电压表B.还需要电流表C.还需要学生电源D.不再需要其他器材(2)测量所得数据如下:测量次数物理量123456 R/Ω 1.2 1.00.80.60.40.2I/A0.600.700.800.89 1.00 1.20U/V0.900.780.740.670.620.43用作图法求得电池的内阻r= ;(3)根据第5次所测得的实验数据,求得电流表内阻R A= .解析:(1)选A,图中已有电流表、电阻箱和干电池,还缺少电压表.(2)作出U I图像,由图像斜率可求得r=(0.75±0.10)Ω.(3)由欧姆定律得:R+R A=UI,得R A=UI-R=0.22 Ω.答案:(1)A (2)(0.75±0.10)Ω(3)0.22 Ω3.(2012年福建理综,19(2),12分)某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E.(1)先直接用多用电表测定该电池电动势.在操作无误的情况下,多用电表表盘示数如图,其示数为V.(2)然后,用电压表、电阻箱R、定值电阻R0、开关S、若干导线和该电池组成电路,测定该电池电动势.①根据电路图,用笔画线代替导线,将实物图连接成完整电路.②闭合开关S,调整电阻箱阻值R,读出电压表相应示数U.该学习小组测出大量数据,分析筛选出下表所示的R、U数据,并计算出相应的1/R与1/U的值.请用表中数据在坐标纸上描点,并作出1/U1/R图线.R(Ω)166.771.450.033.325.020.0U(V)8.3 5.9 4.8 4.2 3.2 2.91/R(×10-2Ω-1)0.60 1.40 2.00 3.00 4.00 5.001/U0.120.170.210.240.310.35。
专题09 电学实验电路（原卷版）—江苏省17年（2003-2019）高考物理试题分类解析2019年江苏卷第3题．如图所示的电路中，电阻R=2 Ω．断开S后，电压表的读数为3 V；闭合S后，电压表的读数为2 V，则电源的内阻r为（A）1 Ω（B）2 Ω（C）3 Ω（D）4 Ω2019年高考江苏省物理卷第11题．（10分）某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率．实验操作如下：（1）螺旋测微器如题11-1图所示．在测量电阻丝直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动（选填“A”“B”或“C”），直到听见“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏．9697（题11–1图）（2）选择电阻丝的（选填“同一”或“不同”）位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径．（3）题11-2甲图中R x ，为待测电阻丝．请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入题11-2乙图实物电路中的正确位置．（题11-2甲图） （题11-2乙图）（4）为测量R ，利用题11-2甲图所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压U 1和电流I 1的值，作出的U 1–I 1关系图象如题11-3图所示．接着，将电压表改接在a 、b 两端，测得5组电压U 2和电流I 2的值，数据见下表：U2/V 0.50 1.02 1.54 2.05 2.55I2/mA 20.0 40.0 60.0 80.0 100.022（5）由此，可求得电阻丝的R x= Ω．根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率．真题（2003-2018）单选题981．2013年第4题．在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示。
M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻M R发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时（A）R变大，且R越大，U增大越明显M（B）R变大，且R越小，U增大越明显M（C）R变小，且R越大，U增大越明显M（D）R变小，且R越小，U增大越明显M2．2009年第5题．在如图所师的闪光灯电路中，电源的电动势为E，电容器的电容为C。
2021-2022年高考物理真题分类汇编电学实验（含解析）(xx新课标I-23).（9分）图(a)为某同学改装和校准毫安表的电路图，其中虚线框内是毫安表的改装电路。
(1)已知毫安表表头的内阻为100Ω．满偏电流为1 mA ,R1和R2为阻值固定的电阻。
若使用a和b两个接线柱．电表量程为3 mA：若使用a和c两个接线拄,电表量程为10mA．由题给条件和数据，可以求出R1=_______Ω，R2=_______Ω。
(2)现用一量程为3mA，内阻为150Ω的标准电流表A对改装电表的3mA挡进行校准，校准时需选取的刻度为0.5．1.0、I.5、2.0．2.5、3.0mA。
电池的电动势为1.5 V．内阻忽略不计；定值电阻R有两种规格．阻值分别为300Ω和1000Ω：滑动变阻器R有两种规格．最大阻值分别为750Ω和3000Ω，则R应选用阻值为_________Ω的电阻，R应选用最大阻值为_________Ω的滑动变阻器。
(3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大，利用图(b)的电路可以判断出损坏的电阻。
图(b)中的R /为保护电阻。
虚线框内未画出的电路即为图(a)虚线框内的电路。
则图中的d 点应和接线柱_______(填“b ”或“c ”)相连。
判断依据是：__________【答案】 （1）15（2分） 35（2分） （2）300（1分） 3000（1分） （3）c （1分） 闭合开关时，若电表指针偏转，则损坏电阻是R 1，若电表指针不动，则损坏电阻是R 2（2分）【考点】欧姆定律；电阻的串、并联；闭合电路的欧姆定律【解析】（1）定值电阻和毫安表都是并联连接，电压相等，由欧姆定律变形式U = IR ，使用a 、b 两个接线柱时有：I 满R 表=(I 表1-I 满)（R 1+R 2）;使用a 和c 两个接线柱时有：I 满（R 表+R 2）=(I 表2-I 满) R 1 , I 表1和I 表2为改装电表的量程，解以上各式得：R 1 =15 Ω ,R 2 = 35Ω 。
探究性电学试验1、（常州中学）现有一种特殊的电池，它的电动势E 约为9V ，内阻r 约为50Ω，已知该电池允许输出的最大电流为50 mA ，为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图(a)所示的电路进行实验，图中电压表的内阻很大，对电路的影响可不考虑，R 为电阻箱，阻值范围0～9 999Ω，R 0是定值电阻，起保护电路的作用．(1)实验室备有的定值电阻R 0有以下几种规格：A. 10Ω 2.5 WB. 100Ω 1. 0 WC. 200Ω 1. 0 WD. 2 000Ω 5.0 W 本实验应选哪一种规格？答 。
(2)该同学接入符合要求的R 0后，闭合开关S ，调整电阻箱的阻值，读取电压表的示数改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了如图 (b)所示的图线（已知该直线的截距为0.1 V -1)．则根据该同学所作出的图线可求得该电池的电动势E 为 V ，内阻r 为 Ω.（命题思路：课本实验原理的迁移与变式，器材选择、电路原理分析、数形结合） 答案：．(1 )C (2)10 46±2.2．(泰州期初本题12分)影响物质材料电阻率的因素很多，一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大，半导体材料的电阻率则随温度的升高而减小，PTC 元件由于材料的原因有特殊的导电特性。
（1）如图（甲）是由某金属材料制成的电阻R 随摄氏温度t 变化的图象，若用该电阻与电池（电动势E =1.5V ，内阻不计）、电流表（量程为5mA 、内阻R g =100Ω）、电阻箱R ′ 串联起来，连接成如图（乙）所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的―金属电阻温度计‖。
①电流刻度较大处对应的温度刻度______▲________；(填“较大”或“较小”) ②若电阻箱阻值R ′=50Ω,在丙图中标出空格处对应的温度数值。
（2）一由PTC 元件做成的加热器，实验测出各温度下它的阻值，数据如下：R/t/o C甲80已知它向四周散热的功率为P Q =0.1(t -t 0)瓦，其中t （单位为0C ）为加热器的温度，t 0为室温(本题取200C)。
2010年高考物理试题分类汇编一一电学实验（全国卷1） 23. （ 16分）一电流表的量程标定不准确，某同学利用图 1所示电路测量该电流表的实际量程I m 。
所用器材有：量程不准的电流表A ，内阻「1=10.0门，量程标称为5.0mA ;标准电流表 A 2，内阻「2=45.00，量程1.0mA ;标准电阻R ，阻值10.00 ;滑动变阻器 R ，总电阻为300.00 ;电源E ,电动势3. 0V ，内阻不计；保护电阻 R 2 ；开关S ;导线。
回答下列问题:（1）在答题卡上（图2所示）的实物图上画出连线。
（2）开关S 闭合前，滑动变阻器的滑动端 c 应滑动至 ___________________ 端。
（3）开关S 闭合后，调节滑动变阻器的滑动端，使电流表A,满偏；若此时电流表 A 2的读数为12，则A 的量程I m = ____ 。
（4）若测量时，A 未调到满偏，两电流表的示数如图3所示，从图中读出 A 的示数I 1 = ___________A 的示数I 2 = _________ ；由读出的数据计算得l m = ________ 。
（保留3位有效数字）图2但图中A 1的示数3.0mA 量程为5.0mA ，根据电流表的刻度是均匀的，则准确量程为 6.05mA ⑸略(全国卷2)23.(13分)如图，一热敏电阻F T 放在控温容器 M 内：① 为毫安表，量程 6mA 内阻为数十欧姆；E 为直流电源，电动势约为 3V,内阻很小；R 为电阻箱，最大 阻值为999.9 Q ; S 为开关。
已知 F T 在95C 时阻值为150 Q,在20C 时的阻值约为 550 Q 。
现要求在降温 过程中测量在95C 〜20C 之间的多个温度下 Rr 的阻值。
(5) 写出一条提高测量准确度的建议: 【答案】⑴连线如图 ⑵阻值最大1 2(R 1'「2)⑷ 6.05mA【解析】⑴连线如图 ⑵在滑动变阻器的限流接法 中在接通开关前需要将滑动触头 滑动到阻值最大端⑶闭合开关调节滑动变阻器使待测表满偏，流过的电流为I m 。
一、伏安特性曲线1. 某物理学习小组的同学在研究性学习过程中，用伏安法研究某电子元件R1（6V，2.5W）的伏安特性曲线，要求多次测量并尽可能减小实验误差，备有下列器材A．直流电源（6V，内阻不计）B．电流表G（满偏电流3mA，内阻10Ω）C．电流表A（0～0.6A，内阻未知）D．滑动变阻器R（0～20Ω，5A）E．滑动变阻器R′（0～200Ω，1A）F．定值电阻R0（阻值为1990Ω）G．开关与导线若干①根据题目提供的实验器材，请你设计测量电子元件R1伏安特性曲线的电路原理图（R1可用“”表示）（请画在图1方框内）②在实验中，为了操作方便且能够准确地进行测量，滑动变阻器应选用（填写器材前面的字母序号）。
③将上述电子元件R1和另一个电子元件R2接入如图2所示的电路中，他们的伏安特性曲线分别如图3中oa、ob所示，电源的电动势E＝7.0V，内阻忽略不计，调节滑动变阻器R3，使电子元件R1和R2消耗的电功率恰好相等，则此时电子元件R1的阻值为Ω，R3接入电路的阻值为Ω（结果保留两位有效数字）。
2.(2017·新课标I)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3.8V,额定电流0.32A)、电压表V(量程3V,内阻3Ωk)、电流表A(量程0.5A，内阻0.5Ω)、固定电阻R(阻值1000Ω)、滑动变阻器R(阻值0～9.0Ω)、电源E(电动势5V,内阻不计)；开关S；导线若干.(1)实验要求能够实现在0～3.8V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(电动势4V,内阻1.00 )和题给器材连接成图(b)所示的电路图，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。
高考物理电学实验真题
今年高考物理试题一到电学实验，考查学生对电路原理的理解和实
验操作能力。
下面我们来看一下具体的试题内容及解析。
第一题：实验装置如图所示，小灯泡发光。
\\
实验装置图中连有一台电池和一根导线。
这种电路称为“串联电路”，电流从电源的正极进入电路，经过每个元件后再返回电池的负极。
因此，无论是在小灯泡内部还是外部观察，小灯泡都会发光。
第二题：小灯泡接在直流电路中，变换电路连接情况如图所示，
A,B两位置之间穿过电流强度范围为零。
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根据电流的定义：电流是电荷在单位时间内通过导线横截面积的多少。
在A和B两位置之间电流强度为零，说明这两点之间没有电荷通过，即电路中断。
因此，只有当变换开关接通时，电路才是通的。
第三题：做电学实验时，注意事项如下：\\
1. 使用绝缘性能良好的导线，避免短路或漏电现象。
2. 接线前确保电源处于关闭状态，避免触电危险。
3. 接触元件表面的金属部分时，避免直接用手触摸电路，以免产生
电击。
4. 在实验室内不要随意把手伸入电路中，以确保安全。
总结：高考物理电学实验真题考查了学生对电路的基本结构和运行原理的理解，以及实验操作的规范性和安全性。
学生在备战高考时，应该比较熟悉这方面的知识，做好实验前的准备工作，遵守实验室规定，确保实验的顺利进行。
希望同学们在考试中取得理想的成绩！。
专题19 电学实验1．（2019·新课标全国Ⅰ卷）某同学要将一量程为250 μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表。
该同学测得微安表内阻为1 200 Ω，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（b）中的实物连接。
（2）当标准毫安表的示数为16.0 mA时，微安表的指针位置如图（c）所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，而是。
（填正确答案标号）A．18 Ma B．21 mA C．25mA D．28 mA（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1 200 ΩB．微安表内阻测量错误，实际内阻小于1 200 ΩC．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= 。
【答案】（1） （2）C （3）AC （4）9979【解析】（1）电表改装时，微安表应与定值电阻R 并联接入虚线框内，则实物电路连接如下图所示：（2）由标准毫安表与该装表的读数可知，改装后的电流表，实际量程被扩大的倍数为：-316mA ==10016010mAn ⨯倍。
故当原微安表表盘达到满偏时，实际量程为：32501010025mA -⨯⨯=，故本小题选C ；（3）根据()g g g I R I I R =-，得：1g g R I I R ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭，改装后的量程偏大的原因可能是，原微安表内阻测量值偏小，即电表实际内阻g R 真实值，大于1200Ω；或者因为定值电阻R 的计算有误，计算值偏大，实际接入定值电阻R 阻值偏小。
故本小题选AC ；（4）由于接入电阻R 时，改装后的表实际量程为25 mA ，故满足()25g g g I R I R =-；要想达到预期目的，即将微安表改装为量程为20 mA 电流表，应满足()20g g g I R I kR =-，其中250μA 0.25mA g I ==，联立解得： 1.25k =或9979k =。
