专题10 电学实验---高考物理二轮热点题型归纳与变式演练（新高考通用）

这是一份专题10 电学实验---高考物理二轮热点题型归纳与变式演练（新高考通用），文件包含专题10电学实验原卷版docx、专题10电学实验解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共59页， 欢迎下载使用。
目录
01.题型综述 PAGEREF _Tc32423 \h 1
02.解题攻略 PAGEREF _Tc32423 \h 1
TOC \ "1-3" \h \z \u \l "_Tc29665" 题组01 以测电阻为核心的实验 PAGEREF _Tc29665 \h 1
\l "_Tc3578" 题组02 测电源电动势和内阻为核心的电学实验 PAGEREF _Tc3578 \h 3
\l "_Tc18902" 题组03 创新型实验 PAGEREF _Tc18902 \h 10
03.高考练场
近几年高考实验题基本沿用“一力一电”的模式，考查内容广泛,考法灵活,注重考查实验原理的理解和实验方法的迁移。许多电学实验题创设实际生活情景,以问题为导向,考查同学们科学思维、科学探究等物理学科的核心素养。电学创新实验题通常从实验情境、实验方法、实验器材、数据处理等方面进行创新,其实验原理大多是从教材实验中迁移过来的,关键是从题中获取有用信息，明确思路,构建模型。
题组01 以测电阻为核心的实验
【提分秘籍】
【典例剖析】
【例1-1】采用图甲所示的电路图来测量金属丝Rx的电阻率。
(1)实验时，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应处在__________(填“M”或“N”)端。
(2)按照图甲连接实物图，如图乙所示。闭合开关前检查电路时，发现有一根导线接错，该导线为__________(填“a”“b”或“c”)。若闭合开关，该错误连接会带来的问题有__________。
【答案】 (1)M (2)b 移动滑片时，电压表和电流表的示数不变
【解析】 (1)实验时，闭合开关S前，为保护电路，滑动变阻器滑片P应处在使并联部分电压为零处，滑动变阻器的滑片P应处在M端。
(2)滑动变阻器采用分压式接法，滑动变阻器下端两接线柱与电源相连，故b导线接错；该错误带来的问题是移动滑片的过程中电压表和电流表的示数不变。
【变式演练】
【变式1-1】导电漆是将金属粉末添加于特定树脂原料中制作而成的能导电的喷涂油漆。现有一根用导电漆制成的截面为正方形的细长样品(固态)，某同学欲测量其电阻率，设计了如图(a)所示的电路图，实验步骤如下：
a．测得样品截面的边长a ＝ 0.20 cm；
b．将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与样品接触，其中甲、乙、丁位置固定，丙可在乙、丁间左右移动；
c．将丙调节至某位置，测量丙和某探针之间的距离L；
d．闭合开关S，调节电阻箱R的阻值，使电流表示数I＝0.40 A，读出相应的电压表示数U，断开开关S；
e．改变丙的位置，重复步骤c、d，测量多组L和U，作出U－L图像如图(b)所示，得到直线的斜率k。
回答下列问题：
(1)L是丙到________(填“甲”“乙”或“丁”)的距离；
(2)写出电阻率的表达式ρ ＝________(用k、a、I表示)；
(3)根据图像计算出该样品的电阻率ρ ＝________ Ω·m(保留两位有效数字)。
【答案】 (1)乙 (2)eq \f(ka2,I) (3) 6.5 × 10－5
【解析】 (1)由于电压表测量的是乙、丙之间的电压，则L是丙到乙的距离。
(2)根据电阻定律有R＝ρeq \f(L,a2)
再根据欧姆定律有R＝eq \f(U,I)
联立有U＝eq \f(ρI,a2)L
则ρ＝eq \f(ka2,I)
(3)根据图像可知k＝6.5 V/m
则根据(2)代入数据有
ρ＝6.5×10－5 Ω·m
题组02 测电源电动势和内阻为核心的电学实验
【提分秘籍】
一、电源电动势和内阻的测量
1．伏安法
2.伏阻法和安阻法
二、欧姆表原理(多用电表测电阻原理)
1．构造
欧姆表由电流表G、电源、调零电阻R和红、黑表笔组成。
(1)如图，红表笔接“＋”插孔，黑表笔接“－”插孔，即红“＋”，黑“－”。
(2)电流方向为从红表笔流进欧姆表，从黑表笔流出欧姆表，即“红进黑出”。
(3)黑表笔与欧姆表内部电源正极相连，红表笔与负极相连。
2．工作原理
闭合电路欧姆定律：I＝eq \f(E,Rg＋R＋r＋Rx)。
三、多用电表的内部电路结构与刻度盘
1．内部电路结构示意图
2．多用电表刻度盘
四、传感器的使用
1．常见的传感器
光电传感器、温度传感器、力电传感器、电容式传感器等。
2．光敏电阻与热敏电阻
(1)光敏电阻：随着光照强度的增大，光敏电阻的阻值变小。
(2)金属热电阻：电阻随温度的升高而增大。
(3)热敏电阻：
①正温度系数热敏电阻：电阻随温度的升高而增大。
②负温度系数热敏电阻：电阻随温度的升高而减小。
【典例剖析】
【例2-1】在测量一节干电池的电动势和内阻的实验中，某同学先用多用电表的直流电压挡直接去测量电池两端的电压，把测量值作为电动势时，其主要误差是___________________。为减小实验误差，他用如图所示的电路，并通过作图法得到电池的电动势和内阻。
(1)下列实验器材中，电阻箱应选__________；由同一表头改装的电流表应选__________(均选填选项前的字母)
A．电阻箱(调节范围0～9 999 Ω)
B．电阻箱(调节范围0～999.9 Ω)
C．电流表(量程0.6 A)
D．电流表(量程50 mA)
(2)根据欧姆定律，有E＝IR＋Ir，通过改变电阻箱电阻，测得若干组电阻值和相应的电流值，以R为横轴，eq \f(1,I)为纵轴，得到eq \f(1,I)－R曲线，求得斜率为a，纵轴截距为b，则电动势E＝__________，内阻r＝__________。这样得到的电动势与电流表的内阻__________(选填“有关”“无关”或“不确定”)，电池内阻与电流表的内阻__________(选填“有关”“无关”或“不确定”)。
【答案】 电池内阻分压 (1)B C (2)eq \f(1,a) eq \f(b,a) 无关 有关
【解析】 电压表和电池串联，电池内阻分压，电动势测量值小于真实值；
(1)由同一表头改装的电流表，是由表头和电阻并联改装的，由并联分流特点可知量程越大并联的电阻越小，改装后的电流表内阻越小，在电源内阻测量时误差越小，故电流表应选择量程为0.6 A的电流表，故选C；
采用量程为0.6 A的电流表，电路的最小电阻约为
Rmin＝eq \f(E,Imax)＝eq \f(1.5,0.6) Ω＝2.5 Ω
电阻箱应选调节范围在0～999.9 Ω的电阻箱，故选B；
(2)根据欧姆定律，有E＝IR＋Ir
解得eq \f(1,I)＝eq \f(1,E)R＋eq \f(r,E)
eq \f(1,I)－R图像斜率和纵轴截距分别为eq \f(1,E)＝a，eq \f(r,E)＝b
解得E＝eq \f(1,a)，r＝eq \f(b,a)
将电流表的内阻看作电池内阻一部分，根据闭合电路欧姆定律有
U＝E－I(RA＋r)
路端电压和电流的测量值等于真实值，故电动势的测量值与电流表的内阻无关，测出的电池内阻实际是电池内阻与电流表内阻之和，故电池内阻测量值与电流表内阻有关。
【例2-2】如图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池，R1、R2、R3、R4和R5是定值电阻，R6是可变电阻。虚线方框内为换挡开关，A和B两接线柱分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位分别为直流电压1 V挡和5 V挡、直流电流1 mA挡和2.5 mA挡、欧姆×100 Ω挡。改装多用电表表盘如图(b)所示。

(1)测量时，接线柱A接的是________(选填“红”或“黑”)表笔；若开关接到触点“1”，则此时多用电表的挡位为________挡，若开关接到触点“5”，则此时多用电表的挡位为________挡；(挡位填写要求具体到量程)
(2)若开关接到触点“1”，进行相关测量时，多用电表指针指示位置如图(b)所示，则此时多用电表的读数为________；
(3)若电池E的电动势为1.5 V，当把开关接到触点“3”，短接两表笔进行欧姆调零后，再用该挡测量一个未知电阻阻值，指针偏转到表头G满偏刻度的eq \f(1,4)处，则该电阻的阻值为______ Ω。
(4)若电池E由于长时间使用后，电动势由1.5 V下降到1.2 V，但仍可调零。用重新调零后的欧姆表测得某待测电阻阻值为500 Ω，则这个待测电阻阻值的真实值为________ Ω。
【答案】 (1)黑 2.5 mA 5 V (2)1.50 mA (3)4 500 (4)400
【解析】 (1)根据欧姆表内部结构可知，黑表笔接电源正极，红表笔接电源负极，所以与A接线柱相连的是黑表笔；
若开关接“1”，则此时应为量程较大的电流表，所以多用电表的挡位为2.5 mA；
若开关接“5”，则此时应为量程较大的电压表，所以多用电表的挡位为5 V；
(2)此时多用电表的读数为1.50 mA；
(3)当把开关B端接到位置3，短接两表笔，有I＝1 mA，根据E＝IR内
其中R内＝1 500 Ω，用该挡测量一个未知电阻阻值，指针偏转到电流表G满偏刻度的eq \f(1,4)处，有E＝eq \f(1,4)I(R＋R内)
联立解得R＝4 500 Ω
(4)若电池电动势变为E′＝1.2 V，那么R内′＝eq \f(E′,I)＝1 200 Ω
而指针所指处的电流为I′＝eq \f(E,R内＋Rx)
当电动势降低后有I′＝eq \f(E′,R内′＋Rx′)
联立解得Rx′＝400 Ω
【变式演练】
【变式2-1】如图所示，图甲为多用电表中欧姆表的电路图，已知灵敏电流计表头内阻Rg＝900 Ω，满偏电流Ig＝100 μA，电源电动势E＝1.5 V，内阻r＝1 Ω。定值电阻R1＝10 Ω，R2＝90 Ω。图乙为多用电表的表盘，请回答下列问题：
(1)电源的__________端为负极(填“左”或“右”)。
(2)当开关拨至1时，欧姆表的倍率是________(填“×1”“×10”“×100”或“×1 k”)。
(3)某同学把开关拨至1后，进行欧姆调零，当调零完毕时，滑动变阻器接入电路的电阻应为________ Ω。接着测量某一电阻，电表指针指示位置如图乙所示，则该电阻阻值为________ Ω。
【答案】 (1)左 (2)×100 (3)1 409 1 400
【解析】 (1)在多用电表当欧姆表使用的过程中，电流从红表笔流入，从黑表笔流出，所以黑表笔接着内部电源正极，所以电源的左端为负极。
(2)当开关拨至1时，这时候电流表等效的量程为I1＝Ig＋eq \f(IgRg,R1＋R2)＝1 mA，所以这时候的中值电阻为R内＝R中＝eq \f(E,I1)＝1 500 Ω，所以当开关拨至1时，欧姆表的倍率是“×100”。
(3)电流计与R1、R2的合电阻为RA1＝eq \f(RgR1＋R2,Rg＋R1＋R2)＝90 Ω，滑动变阻器接入电路的电阻为R＝(1 500－90－1) Ω＝1 409 Ω。该电阻阻值为R′＝14×100 Ω＝1 400 Ω。
【变式2-2】某实验小组为测量干电池的电动势和内阻，设计了如图(a)所示电路，所用器材如下：
电压表(量程0～3 V，内阻很大)；
电流表(量程0～0.6 A)；
电阻箱(阻值0～999.9 Ω)；
干电池一节、开关一个和导线若干。
(1)根据图(a)，完成图(b)中的实物图连线。
(2)调节电阻箱到最大阻值，闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻，记录其阻值R、相应的电流表示数I和电压表示数U。根据记录数据作出的U－I图像如图(c)所示，则干电池的电动势为________ V(保留3位有效数字)、内阻为________ Ω(保留2位有效数字)。
(3)该小组根据记录数据进一步探究，作出eq \f(1,I)－R图像如图(d)所示。利用图(d)中图像的纵轴截距，结合(2)问得到的电动势与内阻，还可以求出电流表内阻为______ Ω(保留2位有效数字)。
(4)由于电压表内阻不是无穷大，本实验干电池内阻的测量值______(填“偏大”或“偏小”)。
【答案】 (1)见解析图 (2)1.58 0.64 (3)2.5 (4) 偏小
【解析】 (1)实物连线如图：
(2)由电路结合闭合电路的欧姆定律可得
U＝E－Ir
由图像可知E＝1.58 V
内阻r＝eq \f(1.58－1.37,0.33) Ω≈0.64 Ω
(3)根据E＝I(R＋RA＋r)
可得eq \f(1,I)＝eq \f(1,E)·R＋eq \f(RA＋r,E)
由图像可知eq \f(RA＋r,E)＝2 A－1
解得RA≈2.5 Ω
(4)由于电压表内阻不是无穷大，则实验测得的是电压表内阻与干电池内阻的并联值，即实验中测得的干电池内阻偏小。
题组03 创新型实验
【提分秘籍】
1．测量电阻创新方案对比
2.传感器的应用


【典例剖析】
【例3-1】用如图所示的电路测量一个量程为100 μA，内阻约为2 000 Ω的微安表头的内阻，所用电源的电动势约为12 V，有两个电阻箱可选，R1(0～9 999.9 Ω)，R2(0～99 999.9 Ω)
(1)RM应选________，RN应选________；
(2)根据电路图，请把实物连线补充完整；
(3)下列操作顺序合理排列是________：
①将变阻器滑动头P移至最左端，将RN调至最大值；
②闭合开关S2，调节RM，使微安表半偏，并读出RM阻值；
③断开S2，闭合S1，调节滑动头P至某位置再调节RN使表头满偏；
④断开S1、S2，拆除导线，整理好器材
(4)如图是RM调节后面板，则待测表头的内阻为________，该测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
(5)将该微安表改装成量程为2 V的电压表后，某次测量指针指在图示位置，则待测电压为________ V(保留3位有效数字)。
(6)某次半偏法测量表头内阻的实验中，S2断开，电表满偏时读出RN值，在滑动头P不变，S2闭合后调节电阻箱RM，使电表半偏时读出RM，若认为OP间电压不变，则微安表内阻为________(用RM、RN表示)
【答案】 (1)R1 R2 (2)见解析图 (3) ①③②④ (4)1 998.0 Ω 小于 (5)1.28 (6)eq \f(RNRM,RN－RM)
【解析】 (1)根据半偏法的测量原理可知，RM与RA相当，当闭合S2之后，滑动变阻器上方的电流应基本不变，就需要RN较大。故RM应选R1，RN应选R2。
(2)根据电路图连接实物图有
(3)半偏法的实验步骤应为
①将变阻器滑动头P移至最左端，
将RN调至最大值；
③断开S2，闭合S1，调节滑动头P至某位置再调节RN使表头满偏；
②闭合开关S2，调节RM，使微安表半偏，并读出RM阻值；
④断开S1、S2，拆除导线，整理好器材。
(4)RM调节后面板读数为1 998.0 Ω，即待测表头的内阻为199 8.0 Ω。
闭合S2后，RM与RA的并联阻值小于RA的阻值，则流过RN的电流大于原来的电流，则流过RM的电流大于eq \f(I原,2)，故待测表头的内阻的测量值小于真实值。
(5)将该微安表改装成量程为2 V的电压表，则需要串联一个电阻R0，则有
U＝Ig(Rg＋R0)
此时的电压读数有U′＝ I′(Rg＋R0)
其中U＝2 V，Ig＝100 μA，I′＝64 μA
联立解得U′ ＝1.28 V
(6)根据题意OP间电压不变，可得I(RA＋RN)＝(eq \f(I,2)＋eq \f(\f(I,2)RA,RM))RN＋eq \f(I,2)·RA
解得RA＝eq \f(RNRM,RN－RM)
【例3-2】某同学要准确测量某型号电池的电动势和内阻，该电池的电动势E1约为3 V，内阻r1约为2 Ω，实验室里还备有下列实验器材：
A．另一电池(电动势E2约为4.5 V，内阻r2约为3 Ω)
B．电压表(量程为1 V，内阻约为3 000 Ω)
C．电压表(量程为3 V，内阻约为5 000 Ω)
D．电流表(量程为0.3 A，内阻约为0.5 Ω)
E．电流传感器(内阻未知)
F．滑动变阻器(最大阻值为10 Ω)
G．滑动变阻器(最大阻值为40 Ω)
H．滑动变阻器(最大阻值为60 Ω)
I．开关两个，导线若干
根据所提供的实验器材，该同学设计了如图甲所示测量电路。
实验步骤如下：
①将R1、R2调至适当阻值，闭合开关S1；
②闭合开关S2，再调节R1、R2，使电流传感器的示数为零；
③多次改变R1阻值，相应调节R2阻值，使电流传感器的示数仍然为零，并读取多组电压表、电流表的示数；
④根据测得数据描绘出电压表示数U随电流表示数I变化的U－I图像。
请回答下列问题：
(1)按所设计的实验电路，请在图乙中用笔画线代替导线将实物图连接补画完整；
(2)在实验中，电压表应选择________，若滑动变阻器R1选G，则滑动变阻器R2应选______；(选填器材前面的字母代号)
(3)作出的U－I图像如图丙所示，则电动势E1＝________ V，内阻r1＝________ Ω；(结果均保留2位有效数字)
(4)请从实验误差角度简要评价该实验方案：
________________________________________________________________________。
【答案】 (1)见解析图 (2)C H (3)2.9 2.0 (4)避免了电压表的分流作用或电流表的分压作用，消除了系统误差
【解析】 (1)根据电路图，连线如下
(2)根据题意，要使电流传感器的示数为零，则电流传感器两端电势差为零，则R1两端电压应满足U＝E1－Ir1，E1约为3 V，故电压表选择C；
要使电流传感器的示数为零，则R1两端电压应接近E1，R2两端电压应接近E2，而E2大约是E1的1.5倍，且流过R1与R2电流相同，则R2应该比R1大一些，故R2应选H；
(3) U＝E1－Ir1，将U－I图像中的点代入知E1＝2.9 V，r1＝2.0 Ω；
(4) 电流传感器的示数为零，整个电路等效为串联回路，流过两电源的电流相等，电流表所测电流为流过待测电源的真实值，电压表所测电压是待测电源两端的真实路端电压，避免了电压表的分流作用或电流表的分压作用，消除了系统误差。
【变式演练】
【变式2-1】某同学用伏安法测量一阻值约为几欧姆的电阻Rx，所用电压表内阻为1.00×103 Ω，电流表内阻为0.50 Ω。该同学采用两种测量方案，方案一是将电压表跨接在图甲所示电路的O、P两点之间，方案二是将电压表跨接在图甲所示电路的O、Q两点之间。
测量数据如下列表格：
方案一表格(电压表跨接在图甲所示电路的O、P两点之间)
方案二表格(电压表跨接在图甲所示电路的O、Q两点之间)
回答下列问题：
(1)在如图乙所示的坐标系中，画出两种方案分别对应的U－I图线，并标注。
(2)根据所用实验器材和图乙可判断出：把电压表跨接在________(选填“O、P”或“O、Q”)两点得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为________ Ω(结果保留2位小数)。
(3)考虑到实验中电表内阻的影响，需对问题(2)中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为________ Ω(结果保留2位小数)。
【答案】 (1)见解析图 (2)O、P 5.00 (3)5.03
【解析】 (1)如图所示
(2)由于待测电阻阻值只有几欧姆，可知待测电阻远小于电压表内阻，则电流表采用外接法时，电阻测量值更接近真实值，即把电压表跨接在O、P之间得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为Rx＝eq \f(U,I)＝eq \f(3.00,0.60) Ω＝5.00 Ω
(3) 考虑到实验中电表内阻的影响，问题(2)中电流表采用外接法，误差来源于电压表的分流，电阻测量值为待测电阻与电压表并联后的阻值，则有R测＝eq \f(R真RV,R真＋RV)＝5.00 Ω
代入RV＝1.00×103 Ω，可得R真≈5.03 Ω。
【变式2-2】学校物理课外学习小组要测量一节干电池的电动势(约1.5 V)和内阻(小于1 Ω)，选用的实验器材如下：
A．电流表A(量程0～0.6 A，内阻约为0.1 Ω)；
B．微安表G(量程0～400 μA，内阻为100 Ω)；
C．滑动变阻器R′(0～20 Ω)；
D．电阻箱R(0～9 999.9 Ω)；
E．定值电阻R1(阻值为2.50 Ω)；
F．定值电阻R2(阻值为10.00 Ω)；
G．开关、导线若干。
(1)给定的两个定值电阻，选用________(选填“R1”或“R2”)最合适；
(2)将微安表G改装量程为2 V的电压表，该小组应将电阻箱调到阻值为________ Ω。
(3)根据选用的实验器材，请在图甲中虚线框内完善实验电路。
(4)该小组根据记录的数据，作出微安表G的示数I1随电流表A的示数I2变化的图像如图乙所示，则该节干电池的电动势E＝_____ V，内阻r＝________ Ω。(结果均保留3位有效数字)
【答案】 (1)R1 (2)4 900.0 (3)见解析图 (4)1.44 0.502
【解析】 (1)依题意，可知定值电阻在该电路中主要用于控制干路电流，从而起到保护电流表的作用，若选用定值电阻R1，当滑动变阻器的阻值调到零时，此时干路中的最大电流为 Imax＝eq \f(1.5,1＋2.50) A≈0.4 A
指针最大偏角超过满偏刻度的eq \f(1,3)，读数较为准确，误差较小；若选用定值电阻R2，当滑动变阻器的阻值调到零时，此时干路中的最大电流为Imax′＝eq \f(1.5,1＋10.00) A≈0.14 A
指针最大偏角未超过满刻度的eq \f(1,3)，不利于读数，误差较大，所以定值电阻应选用R1
(2)将微安表G改装成量程为2 V的电压表，则有2 V＝Ig(R＋Rg)，可得电阻箱调到的阻值为 R＝eq \f(2,400×10－6) Ω－100 Ω＝4 900.0 Ω
(3)由于电源内阻较小，为了减小实验误差，电流表应相对于电源外接，则根据选用的实验器材，完善实验电路如图所示
(4)根据闭合电路欧姆定律有E＝I1(R＋Rg)＋(I1＋I2)(r＋R1)
整理得I1＝eq \f(E,R＋Rg＋r＋R1)－eq \f(r＋R1,R＋Rg＋r＋R1)I2，结合图像可知eq \f(E,R＋Rg＋r＋R1)＝288×10－6 A ，eq \f(r＋R1＋r＋R1,R＋Rg)＝0.6×10－3
联立解得该节干电池的电动势E＝1.44 V ，内阻r＝0.502 Ω。
1．（2024·福建·高考真题）某实验小组探究不同电压下红光和蓝光发光元件的电阻变化规律，并设计一款彩光电路。所用器材有：红光和蓝光发光元件各一个、电流表（量程30mA）、电压表（量程3V）、滑动变阻器（最大阻值20Ω，额定电流1A）、5号电池（电动势1.5V）两节、开关、导线若干。
（1）图（a）为发光元件的电阻测量电路图，按图接好电路；
（2）滑动变阻器滑片先置于 （填“a”或“b”）端，再接通开关S，多次改变滑动变阻器滑片的位置，记录对应的电流表示数I和电压表示数U；
（3）某次电流表示数为10.0mA时，电压表示数如图（b）所示，示数为 V，此时发光元件的电阻为 Ω（结果保留3位有效数字）；
（4）测得红光和蓝光发光元件的伏安特性曲线如图（c）中的Ⅰ和Ⅱ所示。从曲线可知，电流在1.0~18.0mA范围内，两个发光元件的电阻随电压变化的关系均是： ；
（5）根据所测伏安特性曲线，实验小组设计一款电路，可使红光和蓝光发光元件同时在10.0mA的电流下工作。在图（d）中补充两条导线完成电路设计。
【答案】 a 2.82 282 电阻随电压增大而减小
【详解】（2）[1]实验电路中滑动变阻器采用分压式接法，为了保护用电器，开关S闭合前应将滑动变阻器的滑片置于a端，使测量部分电路两端电压为0；
（3）[2]电压表量程为3V，分度值为0.1V，所以图（b）所示电压表示数为2.82V；
[3]根据欧姆定律可知，发光元件的电阻为
（4）[4]根据欧姆定律可知，电流在1.0~18.0mA范围内，两个发光元件的电阻随电压增大而减小；
（5）[5]由图（c）可知，电流为10.0mA时蓝光发光元件的电压大于红光发光元件，因此可将滑动变阻器R2与红光发光元件串联后再与蓝光发光元件并联后接入电路，如图所示
2．（2024·河北·高考真题）某种花卉喜光，但阳光太强时易受损伤。某兴趣小组决定制作简易光强报警器，以便在光照过强时提醒花农。该实验用到的主要器材如下：学生电源、多用电表、数字电压表、数字电流表、滑动变阻器R（最大阻值）、白炽灯、可调电阻、发光二极管、光敏电阻型三极管、开关和若干导线等。
(1)判断发光二极管的极性使用多用电表的“”欧姆挡测量二极管的电阻。如图1所示，当黑表笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时，多用电表指针位于表盘中a位置（见图2）；对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置（见图（2），由此判断M端为二极管的 （填“正极”或“负极”）。
(2)研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性
①采用图3中的器材进行实验，部分实物连接已完成。要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始。导线和的另一端应分别连接滑动变阻器的 、 、 接线柱（以上三空选填接线柱标号“A”“B”“C”或“D”）。
②图4为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性图3曲线，图中曲线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ对应光敏电阻受到的光照由弱到强。由图像可知，光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而 （填“增大”或“减小”）。
(3)组装光强报警器电路并测试其功能图5为利用光敏电阻、发光二极管、三极管（当b、e间电压达到一定程度后，三极管被导通）等元件设计的电路。组装好光强报警器后，在测试过程中发现，当照射到光敏电阻表面的光强达到报警值时，发光二极管并不发光，为使报警器正常工作，应 （填“增大”或“减小”）可调电阻的阻值，直至发光二极管发光。
【答案】(1)负极
(2) A A D/C 减小
(3)增大
【详解】（1）根据欧姆表结构，使用时欧姆表黑表笔接内部电源正极，故当黑表笔接M端，电阻无穷大，说明二极管反向截止即连接电源负极。
（2）[1][2][3]题干要求电压表、电流表读数从零开始,所以滑动变阻器采用分压式接法连接电路,故接滑动变阻器A接线柱,必须接在金属杆两端接线柱任意一个，即C或D。
另若接金属杆两端接线柱任意一个，即C或D，接接滑动变阻器A接线柱,接滑动变阻器B接线柱也符合题意。
[4]由图像可知，随光照强度增加，I-U图像斜率增大，所以电阻减小。
（3）三极管未导通时，与串联。随着光强增强，电阻减小，此时三极管仍未导通，说明分压小，故需要增大。
3．（2024·山东·高考真题）某学习小组对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量。实验器材如下：
学生电源（输出电压0~16V）
滑动变阻器（最大阻值10Ω，额定电流2A）；
电压表V（量程3V，内阻未知）；
电流表A（量程3A，内阻未知）；
待测铅笔芯R（X型号、Y型号）；
游标卡尺，螺旋测微器，开关S，单刀双掷开关K，导线若干。
回答以下问题：
(1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径，某次测量结果如图甲所示，该读数为 mm；
(2)把待测铅笔芯接入图乙所示电路，闭合开关S后，将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置，将单刀双掷开关K分别掷到1、2端，观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显，则测量铅笔芯电阻时应将K掷到 （填“1”或“2”）端；
(3)正确连接电路，得到Y型号铅笔芯I-U图像如图丙所示，求得电阻RY= Ω（保留3位有效数字）；采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70Ω；
(4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68mm、60.78mm，使用螺旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相等，则X型号铅笔芯的电阻率 （填“大于”或“小于”）Y型号铅笔芯的电阻率。
【答案】(1)2.450
(2)1
(3)1.91
(4)大于
【详解】（1）根据螺旋测微器的读数规则可知，其读数为
（2）由于电压表示数变化更明显，说明电流表分压较多，因此电流表应采用外接法，即测量铅笔芯电阻时应将K掷到1端；
（3）根据图丙的I-U图像，结合欧姆定律有
（4）根据电阻定律
可得
两种材料的横截面积近似相等，分别代入数据可知
4．（2024·湖南·高考真题）某实验小组要探究一金属丝的阻值随气压变化的规律，搭建了如图（a）所示的装置。电阻测量原理如图（b）所示，E是电源，V为电压表，A为电流表。
（1）保持玻璃管内压强为1个标准大气压，电流表示数为100mA，电压表量程为3V，表盘如图（c）所示，示数为 V，此时金属丝阻值的测量值R为 Ω（保留3位有效数字）；
（2）打开抽气泵，降低玻璃管内气压p，保持电流I不变，读出电压表示数U，计算出对应的金属丝阻值；
（3）根据测量数据绘制R—p关系图线，如图（d）所示；
（4）如果玻璃管内气压是0.5个标准大气压，保持电流为100mA，电压表指针应该在图（c）指针位置的 侧（填“左”或“右”）；
（5）若电压表是非理想电压表，则金属丝电阻的测量值 真实值（填“大于”“小于”或“等于”）。
【答案】 1.23 12.3 右 小于
【详解】（1）[1]电压表量程为0—3V，分度值为0.1V，则电压表读数需估读一位，读数为1.23V，[2]根据欧姆定律可知，金属丝的测量值
（4）[3]根据图（d）可知气压越小电阻越大，再根据
U = IR
可知压强p减小，则电阻R增大，故电压增大，电压表的指针位置应该在题图（c）中指针位置的右侧。
（5）[4]电流表采用外接法会导致电压表分流，即
，
即I测偏大，故R测 < R真。
5．（2024·新疆河南·高考真题）学生实验小组要测量量程为3V的电压表V的内阻。可选用的器材有：多用电表，电源E（电动势5V），电压表V1（量程5V，内阻约3kΩ），定值电阻（阻值为800Ω），滑动变阻器（最大阻值50Ω），滑动变阻器（最大阻值5kΩ），开关S，导线若干。
完成下列填空：
(1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应 （把下列实验步骤前的字母按正确操作顺序排列）；
A．将红、黑表笔短接
B．调节欧姆调零旋钮，使指针指向零欧姆
C．将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置
再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的 （填“正极、负极”或“负极、正极”）相连，欧姆表的指针位置如图（a）中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差，应将选择开关旋转到欧姆挡 （填“×1”“×100”或“”）位置，重新调节后，测量得到指针位置如图（a）中实线Ⅱ所示，则组测得到的该电压表内阻为 kΩ（结果保留1位小数）；
(2)为了提高测量精度，他们设计了如图（b）所示的电路，其中滑动变阻器应选 （填“”或“”），闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于 （填“a”或“b”）端；
(3)闭合开关S，滑动变阻器滑片滑到某一位置时，电压表，待测电压表的示数分别为、，则待测电压表内阻 （用、U和表示）；
(4)测量得到，则待测电压表内阻 （结果保留3位有效数字）。
【答案】(1) CAB 负极、正极 ×100 1.6
(2) a
(3)
(4)1.57
【详解】（1）[1]利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应选择欧姆挡即C选项：将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置；接着将红、黑表笔短接即A选项；进行欧姆调零即B选项：调节欧姆调零旋钮，使指针指向零欧姆。
故首先操作顺序为CAB。
[2]多用电表使用时电流“红进黑出”的规则可知：测量电阻时电源在多用电表表内，故将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的“负极、正极”相连。
[3]读数时欧姆表的指针位置如图（a）中虚线Ⅰ所示，偏转角度较小即倍率选择过小，为了减少测量误差，应将选择开关旋转到欧姆挡倍率较大处，而根据表中数据可知选择“”倍率又过大，故应选择欧姆挡“×100”的位置；
[4]测量得到指针位置如图（a）中实线Ⅱ所示，则组测得到的该电压表内阻为
（2）[1]图（b）所示的电路，滑动变阻器采用的是分压式连接，为了方便调节，应选最大阻值较小的滑动变阻器即；
[2]为保护电路，且测量电路部分电压从零开始条件，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于a端。
（3）通过待测电压表的电流大小与定值电阻电流相同为
根据欧姆定律得待测电压表的阻值为
（4）测量得到，带入待测电压表的阻值表达式则待测电压表内阻
6．（2024·辽宁·高考真题）某探究小组要测量电池的电动势和内阻。可利用的器材有：电压表、电阻丝、定值电阻（阻值为）、金属夹、刻度尺、开关S、导线若干。他们设计了如图所示的实验电路原理图。
(1)实验步骤如下：
①将电阻丝拉直固定，按照图（a）连接电路，金属夹置于电阻丝的 。（填“A”或“B”）端；
②闭合开关S，快速滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数U，断开开关S，记录金属夹与B端的距离L；
③多次重复步骤②，根据记录的若干组U、L的值，作出图（c）中图线Ⅰ；
④按照图（b）将定值电阻接入电路，多次重复步骤②，再根据记录的若干组U、L的值，作出图（c）中图线Ⅱ。
(2)由图线得出纵轴截距为b，则待测电池的电动势 。
(3)由图线求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分别为、，若，则待测电池的内阻 （用和表示）。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】（1）为了保护电路，闭合开关前，金属夹置于电阻丝的最大阻值处，由图可知，应该置于端。
（2）对于电路图（a），根据闭合电路欧姆定律有
设金属丝的电阻率为，横截面积为，结合欧姆定律和电阻定律
联立可得
整理可得
对于电路图（b），根据闭合电路欧姆定律有
结合欧姆定律和电阻定律
联立后整理
可知图线的纵轴截距
解得
（3）由题意可知
又
联立解得
7．（2023·河北·高考真题）某实验小组测量绕制滑动变阻器电阻丝的电阻率，实验器材：电源E（，内阻很小）、电压表（量程为，内阻很大）、待测滑动变阻器（最大阻值几十欧姆）、电阻箱（最大阻值）、滑动变阻器（最大阻内值）、毫米刻度尺、开关S以及导线若干。实验电路如图。
第一步：按图连好电路。将滑动变阻器和的滑片均置于最左端，电阻箱阻值调为零。闭合开关S，调整滑片的位置，使电压表的示数为。
第二步：断开开关S，保持滑片的位置不动，将的阻值调为。
第三步：闭合开关S，向右移动的滑片P，使电压表的示数仍为，记录的阻值R以及的滑片P到左端点a之间的距离l。
第四步：断开开关S，保持滑片的位置不动，调节的阻值分别为…，重复第三步。
第五步：实验结束，整理仪器。
实验记录的部分数据见下表。
（1）上表中不合理的一组数据为 （填组次序号）。
（2）当l为时，的滑片P到a之间电阻丝的匝数为133，电阻丝的半径 mm（保留2位有效数字）。
（3）用拟合上表数据，得k近似为，测得单匝电阻丝周长为，则电阻丝的电阻率 （保留2位有效数字）
（4）若电阻率的测量值与参考值相比偏大，产生误差的原因可能是 。
A．未考虑电压表内阻 B．未考虑电阻丝绝缘层厚度 C．未考虑电源内阻
【答案】 3 0.30 B
【详解】（1）[1]根据实验原理可知，待测电阻接入电路中的电阻阻值与电阻箱阻值之和应保持不变，而根据电阻定律有
即电阻箱阻值增加多少，相应的待测电阻的阻值应减小多少，根据电阻定律可知，待测电阻的减少量与其接入电路中长度的减小少量成正比，即在误差允许范围内，减少相同的量则长度的减少量也应基本相同，则滑片P到a端长度的增加量应基本相同，根据表中数据可知，电阻箱每增加，滑片P到a端长度的增加量分别是、、、，由此可知第3组数据不合理。
（2）[2]当l为时，的滑片P到a之间电阻丝的匝数为133，则有
因此可得电阻丝的半径
其中
代入解得
（3）[3]用拟合上表数据，得k近似为，而电阻箱的阻值等于待测电阻滑片P到a端电阻阻值的大小，即
而根据拟合公式有
而单匝电阻丝长度为
单匝电阻丝周长
联立可得
（4）[4]A．由于待测电阻接入电路中的电阻与电阻箱串联，而二者之和始终保持不变，因此电压表内阻不会对该实验产生影响，故A错误；
B．根据该实验中电阻率的计算公式可知，若未考虑电阻丝绝缘层厚度，则会造成测量值偏大，故B正确；
C．由于该实验采用分压式接法，而与滑动变阻器右边所串联的并联部分的电路的总电阻始终不变因此回路中的总电阻始终不变，则电源内阻对该实验不产生影响，故C错误。
故选B。
8．（2023·广东·高考真题）某兴趣小组设计了测量盐水电导率的实验。所用器材有：电源（电动势恒定，内阻可忽略）；毫安表mA（量程，内阻可忽略）；电阻（阻值）、（阻值）、（阻值）和（阻值）；开关和；装有耐腐蚀电极板和温度计的有机玻璃样品池；导线若干。请完成下列实验操作和计算。
（1）电路连接
图（a）为实验原理图．在图（b）的实物图中，已正确连接了部分电路，只有一端的导线还未连接，该导线应接到的 （填“左”或“右”）端接线柱

（2）盐水电导率和温度的测量
①测量并记录样品池内壁的长宽高．在样品池中注满待测盐水
②闭合开关， 开关，毫安表的示数为，记录此时毫安表的示数；计算得到流过样品池的电流为
③ 开关，毫安表的示数为，记录此时毫安表的示数；计算得到流过样品池的电流为
④断开开关，测量并记录盐水的温度
（3）根据上述数据，计算得到样品池两电极板间待测盐水的电阻为 ，进而可求得该温度时待测盐水的电导率。
【答案】 右 断开 40.0 闭合 60.0 100
【详解】（1）[1]根据图（a）为电路可知，一端的导线应接到的右端接线柱；
（2）②[2][3]闭合开关，断开开关，毫安表的示数为， 则通过电阻的电流为
根据电路构造可知，流过样品池的电流为
③[4][5]闭合开关，毫安表的示数为，则流过的电流为
流过样品池的电流为
（3）[6]设待测盐水的电阻为，根据闭合电路欧姆定律，开关断开时
开关闭合时
代入数据解得
9．（2023·山东·高考真题）电容储能已经在电动汽车，风、光发电、脉冲电源等方面得到广泛应用。某同学设计图甲所示电路，探究不同电压下电容器的充、放电过程，器材如下：

电容器C（额定电压，电容标识不清）；
电源E（电动势，内阻不计）；
电阻箱（阻值）；
滑动变阻器（最大阻值，额定电流）；
电压表V（量程，内阻很大）；
发光二极管，开关，电流传感器，计算机，导线若干。
回答以下问题：
（1）按照图甲连接电路，闭合开关，若要升高电容器充电电压，滑动变阻器滑片应向 端滑动（填“a”或“b”）。
（2）调节滑动变阻器滑片位置，电压表表盘如图乙所示，示数为 V（保留1位小数）。

（3）继续调节滑动变阻器滑片位置，电压表示数为时，开关掷向1，得到电容器充电过程的图像，如图丙所示。借鉴“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中估算油膜面积的方法，根据图像可估算出充电结束后，电容器存储的电荷量为 C（结果保留2位有效数字）。

（4）本电路中所使用电容器的电容约为 F（结果保留2位有效数字）。
（5）电容器充电后，将开关掷向2，发光二极管 （填“”或“”）闪光。
【答案】 b
6.5
【详解】（1）[1]滑动变阻器分压式接法，故向b端滑动充电电压升高；
（2）[2]量程15 V，每个小格0.5 V，估读，故6.5 V；
（3）[3]图像所围的面积，等于电容器存储的电荷量，38个小格，故电容器存储的电荷量为C；
（4）[4]由电容的定义式得：F；
（5）[5]开关掷向2，电容器放电，故闪光。
10．（2024·贵州·高考真题）某实验小组根据热敏电阻的阻值随温度变化的规律，探测温度控制室内的温度。选用的器材有：
热敏电阻；
电流表G（内阻为，满偏电流为）；
定值电阻R（阻值为）；
电阻箱（阻值）；
电源E（电动势恒定，内阻不计）；
单刀双掷开关、单刀单掷开关；导线若干。
请完成下列步骤：
(1)该小组设计了如图（a）所示的电路图。根据图（a），在答题卡上完成图（b）中的实物图连线。
(2)开关断开，将电阻箱的阻值调到 （填“最大”或“最小”）。开关接1，调节电阻箱，当电阻箱读数为时，电流表示数为。再将改接2，电流表示数为，断开。得到此时热敏电阻的阻值为 Ω。
(3)该热敏电阻阻值随温度t变化的曲线如图（c）所示，结合（2）中的结果得到温度控制室内此时的温度约为 ℃。（结果取整数）
(4)开关接1，闭合，调节电阻箱，使电流表示数为。再将改接2，如果电流表示数为，则此时热敏电阻 （用k表示），根据图（c）即可得到此时温度控制室内的温度。
【答案】(1)
(2) 最大
(3)9
(4)
【详解】（1）由图（a）所示的电路图，图（b）中的实物图连线如图所示。
（2）[1]由图（a）可知，电阻箱起到保护电路的作用，因此开关闭合前，将电阻箱的阻值调到最大。
[2]开关接1时，由欧姆定律可得
接2时，则有
联立解得
（3）由图（c）可知，时，对应的温度约为9℃。
（4）开关接1，闭合，调节电阻箱，使电流表示数为。由并联电路的分流作用，结合
，可得干路电流为，则有并联部分的电阻
由欧姆定律可得
结合
解得
接2时，电流表示数为，同理可得干路电流可为，由欧姆定律可得
结合
其中
解得
11．（2024·宁夏四川·高考真题）电阻型氧气传感器的阻值会随所处环境中的氧气含量发生变化。在保持流过传感器的电流（即工作电流）恒定的条件下，通过测量不同氧气含量下传感器两端的电压，建立电压与氧气含量之间的对应关系，这一过程称为定标。一同学用图（a）所示电路对他制作的一个氧气传感器定标。实验器材有：装在气室内的氧气传感器（工作电流）、毫安表（内阻可忽略）、电压表、电源、滑动变阻器、开关、导线若干、5个气瓶（氧气含量分别为、、、、）。
（1）将图（a）中的实验器材间的连线补充完整 ，使其能对传感器定标；
（2）连接好实验器材，把氧气含量为1%的气瓶接到气体入口；
（3）把滑动变阻器的滑片滑到 端（填“a”或“b”），闭合开关；
（4）缓慢调整滑动变阻器的滑片位置，使毫安表的示数为，记录电压表的示数U；
（5）断开开关，更换气瓶，重复步骤（3）和（4）；
（6）获得的氧气含量分别为、、和的数据已标在图（b）中；氧气含量为时电压表的示数如图（c），该示数为 V（结果保留2位小数）。
现测量一瓶待测氧气含量的气体，将气瓶接到气体入口，调整滑动变阻器滑片位置使毫安表的示数为，此时电压表的示数为1.50V，则此瓶气体的氧气含量为 （结果保留整数）。
【答案】 1.40 17
【详解】（1）[1]为了保持流过传感器的电流恒定，电阻型氧气传感器两端的电压调节范围较大，所以滑动变阻器采用分压式接法，由于毫安表内阻可忽略，所以电流表采用内接法，实物连接图如图所示
（3）[2]为了保护电路，闭合开关前，需要电阻型氧气传感器两端的电压为零，故滑动变阻器的滑片滑到端口；
（6）[3]由图可知，电压表的分度值为0.1V，需要估读到分度值下一位，其读数为1.40V；
[4]当瓶气体的氧气含量为时，电压为1.40V，在图（b）中描出该点，用平滑的曲线将各点连接起来，如图所示
可知电压表的示数为1.50V时，此瓶气体的氧气含量为。
伏安法测电阻
R测＝eq \f(U测,I测)＝Rx＋RA>Rx，适合测量大电阻
R测＝eq \f(U测,I测)＝eq \f(RxRV,Rx＋RV)