专题23 电学实验-2026年高考物理二轮复习优质课件（全国通用）

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(2024江苏,12,15分)某种材料制成的长方体样品如图1所示,AB和CD方向分别用导线引出。小明实验测 量该样品的电阻率,采用的实验电路图如图2所示,电源、电压表规格已在图中标出,可选用的电流表和 滑动变阻器有:电流表A1(量程0~20 mA,内阻约4 Ω),电流表A2(量程0~100 mA,内阻约1 Ω);滑动变阻器R1 (最大阻值10 Ω),滑动变阻器R2(最大阻值50 Ω)。 　　　 
真题试练1:测量电阻、电阻率
(1)将多用电表的选择开关旋转到欧姆挡,试测样品A、B间的电阻,多用电表读数如图3所示,电阻值为　 　　　Ω。试测样品C、D间的电阻,电阻值约为10 Ω。 　　 (2)按题图2连接实物电路,如图4所示,其中滑动变阻器应选用　　　　(选填“R1”或“R2”)。(3)图4中有一根导线连接错误,出现在　　　　区域(选填“①”“②”“③”或“④”)。正确连线
后,用电压表、电流表A1测得样品A、B间的电阻值RAB。(4)换用电流表A2对样品C、D间的电阻进行测量。闭合开关前,应将题图4中所示的滑动变阻器的滑片 置于　　　　(选填“最左端”或“最右端”)。闭合开关,测量样品C、D间的电压和电流,得到电阻值 RCD。(5)根据样品电阻值和尺寸计算沿AB和CD方向的电阻率,结果如表。
样品沿各个方向电阻率应当相等。实验发现,两个方向上测得的电阻率值差异较大。有同学认为,沿 CD方向样品电阻率的测量值较为准确,因为沿CD方向所用电流表A2的内阻比A1小,对测量结果影响较 小。你是否同意该同学的观点?请简要说明理由。
答案　(1)320　(2)R2　(3)②　(4)最右端　(5)不同意理由见解析
解析　(1)由题图3可得,多用电表欧姆挡选用“×100”倍率,则A、B端电阻RAB=3.2×100 Ω=320 Ω。(2)由题图2可得,滑动变阻器采用限流式接法接入电路,为了多次测量时电压表、电流表示数有明显变 化,应该接入总阻值和A、B端电阻相近的滑动变阻器R2。(3)电压表应测量样品和电流表的总电阻,连接错误出现在②区域,题图4中电压表只测量电流表两端的 电压,应将电压表的“+接线柱”与样品的右端接线柱连接。(4)接通开关前,滑动变阻器滑片应位于接入电路阻值最大的最右端位置。(5)样品C、D间的电阻约为10 Ω,若用内阻约为1 Ω的电流表测量,测量值的相对误差约为 ×100%=10%;样品A、B间的电阻约为320 Ω,测量值的相对误差约为 ×100%=1.25%,相对误差更小,该同学说法错误。
　 探究1　拓展设问①设问1:滑动变阻器的限流接法和分压接法的选取原则是什么?②设问2:从电路图的结构差异、误差产生的根源、电阻测量值的偏差情况,以及各自适用条件等多个 维度,比较电流表内接与外接这两种接法。
答案　①选取原则:a.若采用限流接法不能控制电流满足实验的安全需求,即若滑动变阻器接入电路的 阻值调到最大时,待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程,或超过待测电阻的额定 电流(或额定电压),则必须选用分压接法。b.若待测电阻的阻值比滑动变阻器的最大阻值大得多,以致在限流电路中,滑动变阻器的滑片从一端滑 到另一端时,待测电阻上的电流或电压变化范围不够大,变化不明显,此时,选用分压接法。c.若实验中要求电压从零开始调节,则必须采用分压接法。d.两种电路均可使用的情况下,应优先采用限流接法,因为限流接法电路简单、能耗低。②电流表两种接法的比较
1.考向变异·限流接法、分压接法的选择　某同学在相关实验手册中,看到如图所示的两种滑 动变阻器的连接方式,他选择了其中一种,经过实验他得到表中的数据。 　　 
已知滑动变阻器最大阻值为15 Ω,电源电动势为3 V、内阻约为0.5 Ω,待测电阻阻值约为5 Ω。由表中 数据可知,他选择的滑动变阻器的连接方式是图中的　　　　(选填“甲”或“乙”)。写出你的判断 依据。
解析　思路1:直觉判断快速解题。题图乙是分压电路,采用此电路时Rx两端的电压可以从0开始变化。 表中的数据U的最小值是0.10 V,比较小,所以推断是采用了题图乙所示电路。思路2:数据分析精准验证。若采用题图甲所示电路,Rx两端电压的最小值约为Umin= ·E≈0.73 V;若采用题图乙,Rx两端电压可以从0开始变化。表中的数据U的最小值是0.10 V,所以一定是采用了题 图乙所示电路。
答案　乙　判断依据见解析
2.表征变异·绘制电路图　(2022全国甲,22,5分)某同学要测量微安表内阻,可利用的实验器材 有:电源E (电动势1.5 V,内阻很小),电流表 (量程10 mA,内阻约10 Ω),微安表 (量程100 μA,内阻Rg待测,约1 kΩ),滑动变阻器R(最大阻值10 Ω),定值电阻R0(阻值10 Ω),开关S,导线若干。 (1)将图中所示的器材符号连线,画出实验电路原理图;(2)某次测量中,微安表的示数为90.0 μA,电流表的示数为9.00 mA,由此计算出微安表内阻Rg=　　　　 Ω。
答案　 (1)见解析图　(2)990
解析　(1)为准确测量微安表两端电压,可以将微安表与定值电阻R0并联,再与电流表串联,通过电流表 与微安表之间的差值计算通过定值电阻R0的电流,从而计算微安表两端的电压。电源电动势较大,为测 量多组数据,滑动变阻器应采用分压式接法,连线如图所示。 (2)流过电阻R0的电流I0=I-Ig=9 mA-0.09 mA=8.91 mA,由欧姆定律可知,Rg= =  Ω=990 Ω。
3.创新实验·仅用电流表测电阻　(2022山东,14,8分)某同学利用实验室现有器材,设计了一个 测量电阻阻值的实验。实验器材:干电池E(电动势1.5 V,内阻未知);电流表A1(量程10 mA,内阻为90 Ω);电流表A2(量程30 mA,内阻为30 Ω);定值电阻R0(阻值为150 Ω);滑动变阻器R(最大阻值为100 Ω);待测电阻Rx;开关S,导线若干。测量电路如图所示。
(1)断开开关,连接电路,将滑动变阻器R的滑片调到阻值最大一端,将定值电阻R0接入电路;闭合开关,调 节滑片位置,使电流表指针指在满刻度的 处。该同学选用的电流表为　　　　(填“A1”或“A2”);若不考虑电池内阻,此时滑动变阻器接入电路的电阻值应为　　　　Ω。(2)断开开关,保持滑片的位置不变,用Rx替换R0,闭合开关后,电流表指针指在满刻度的 处,则Rx的测量值为　　　　Ω。
(3)本实验中未考虑电池内阻,对Rx的测量值　　　　(填“有”或“无”)影响。
答案　(1)A1　60　(2)100　(3)无
解析　(1)回路中的电流IρY。
3.(2024黑吉辽,11,6分)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R0)、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;
 图(C)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E=　　　　。(3)由图线求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分别为k1、k2,若 =n,则待测电池的内阻r=　　　　(用n和R0表示)。
答案　(1)①A　(2) 　(3) 
解析　(1)①金属夹应置于电阻丝的A端,此时接入电路中的阻值最大,起到保护电路的作用。(2)(3)设电源的电动势为E,内阻为r,电阻丝横截面积为S,电阻率为ρ,电阻丝接入电路的电阻为R,长度为 L,对于图线Ⅰ可得U=E- ×r,对于图线Ⅱ可得U=E- ×(R0+r),其中R=ρ ,对图线Ⅰ表达式整理可得 = + × ,对图线Ⅱ表达式整理可得 = + × ,可得 =b, = =n,解得E= ,r= 。
4.(2025黑吉辽蒙,11,8分)在测量某非线性元件的伏安特性时,为研究电表内阻对测量结果的影响,某同 学设计了如图(A)所示的电路。选择多用电表的直流电压挡测量电压。实验步骤如下:①滑动变阻器滑片置于适当位置,闭合开关;②表笔分别连a、b接点,调节滑片位置,记录电流表示数I和a、b间电压Uab;③表笔分别连a、c接点,调节滑片位置,使电流表示数仍为I,记录a、c间电压Uac;④表笔分别连b、c接点,调节滑片位置,使电流表示数仍为I,记录b、c间电压Ubc,计算Uac-Ubc;⑤改变电流,重复步骤②③④,断开开关。作出I-Uab、I-Uac及I-(Uac-Ubc)曲线如图(B)所示。回答下列问题:
(1)将多用电表的红、黑表笔插入正确的插孔,测量a、b间的电压时,红表笔应连　　　　接点(填“a” 或“b”);(2)若多用电表选择开关旋转到直流电压挡“0.5 V”位置,电表示数如图(C)所示,此时电表读数为　　 　　V(结果保留三位小数); (3)图(B)中乙是　　　　(填“I-Uab”或“I-Uac”)曲线;(4)实验结果表明,当此元件阻值较小时,　　　　(填“甲”或“乙”)曲线与I-(Uac-Ubc)曲线更接近。
解析　(1)测量时,将多用电表并联在待测电路两端,注意红表笔接触点的电势应比黑表笔接触点的电 势高。(2)在测量直流电压时,若选择开关对应的量程为0~0.5 V,结合图(C)可确定,分度值为0.01 V,估读到小数 点后第3位,所以示数为0.378 V。(3)由题图(B)可知,在同样电流的情况下,图线乙对应的电压值最大,说明多用电表测的电压是元件和电 流表两端的电压之和,故图线乙应该是I-Uac曲线。(4)由题意可知,元件的I-U图线是图(B)中的实线,当元件阻值较小时,在图(B)中的I-U图线上的点与坐标 原点连线的斜率k= = 较大,由图像(B)可知,当图线上的点与坐标原点的连线的斜率k= = 越大,即元件中阻值越小时,甲曲线与I-(Uac-Ubc)曲线更接近。
答案　(1)a　(2)0.378(±0.001)　(3)I-Uac　(4)甲
5.(2024河北,12,8分)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(0~20 V)、数字电流表(0~20 mA)、滑动变阻器R(最大阻值50 Ω,1.5 A)、白炽灯、可调电阻R1(0~50 kΩ)、发 光二极管LED、光敏电阻R0、NPN型三极管VT、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“×10 k”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L1、L2和L3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R1的阻值,直至发 光二极管发光。 
解析　(1)多用电表欧姆挡内部电流方向是红表笔进、黑表笔出,即内部电源的负极靠近红表笔,指针 位于a位置表示测量电阻很大,二极管反向截止,相当于断路,指针位于b位置表示测量电阻很小,二极管 正向导通,说明M端为二极管的负极。(2)①电表读数从0开始,就必须采用分压式接法连接滑动变阻器。L2和L1的另一端接A,L3的另一端接D (或C)。②I-U图像中图线上某点与原点连线的斜率表示电阻的倒数,从Ⅰ到Ⅱ再到Ⅲ,光照越来越强,电阻越来 越小,故光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而减小。(3)发光二极管没发光说明二极管没导通,三极管也没导通,故要增加b、e间的电压,即增大R1连入电路 的阻值来增大其两端的电压。
答案　(1)负极　(2)①A　A　D(或C)②减小　(3)增大