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2026年高考物理三轮冲刺:电学实验 考点讲义+练习题(含答案解析)
展开 这是一份2026年高考物理三轮冲刺:电学实验 考点讲义+练习题(含答案解析),共15页。试卷主要包含了 游标卡尺和螺旋测微器的读数, 电压表和电流表读数, 电流表的内外接法, 滑动变阻器的接法, 多用电表的使用,电压表半偏法,电桥法,6A,内阻约为0等内容,欢迎下载使用。
1. 游标卡尺和螺旋测微器的读数
【方法技巧】游标卡尺和螺旋测微器读数时应注意的问题
(1)10分度的游标卡尺,以mm为单位,小数点后只有1位.20分度和50分度的游标卡尺以mm为单位,小数点后有2位.
(2)游标卡尺在读数时先读主尺数据,再读游标尺数据,最后两数相加.游标卡尺读数不估读.
(3)不要把游标尺的边缘当成零刻线,从而把主尺的刻度读错(如第1题和第2题中游标卡尺的读数,看清“零”刻度线).
2. 电压表和电流表读数
3. 电流表的内外接法
4. 滑动变阻器的接法
5. 多用电表的使用
(1)使用规则
欧姆表:红表笔接内部电池负极(红入黑出);零刻度在右边,左边最大;刻度不均匀。
测电阻步骤:1.机械调零(调整定位螺丝),插入表笔;
2.试触,选择合适的档位(指针中间);
3.表笔短接,欧姆调零(欧姆调零旋钮)。每次换档,均要欧姆调零;
4.测定待测电阻;
5.拔出表笔,开关置于OFF或者交流电压最高档。
(2)读数
第一种:测直接电压或电流:与电压表及电流表使用及读数相同;
第二种:直接测电阻:阻值等于指针的示数与倍率的乘积,刻度0-20内的指针示数有且只有一个小数位.
【注意事项】
1.多用电表使用前,应先观察指针是否指在电流表的零刻度,若有偏差,应进行机械调零。
2.测量时手不要接触表笔的金属部分。
3.合理选择量程,若指针偏角太大,应改换低挡位;若指针偏角太小,应改换高挡位。每次换挡后均要重新短接调零,读数时应将指针示数乘以挡位倍率。
4.中值电阻:指针偏转到一半时所对应的测量电阻,此时内外电阻相等,公式: 测量原理公式:
实验拓展——电阻测量的几种方法
1.伏安法
(1)测电阻RX
①内接法 ②外接法
(2)测电表内阻
①内接法,可求RA ②外接法,可求RV
2.安安法
(1)测电阻RX
A1
A2
若电路只给电流表,且电表A1内阻已知,则可将其当作电流表、电压表,甚至定值电阻使用。
(2)测电表内阻
①若知r2,可求r1(知一求一),A2作电压表用。
②当A1、A2的满偏电压相差较大,常用定值电阻R0来平衡,如A2的满偏电压较大,用如下电路测r1
③两表内阻均未知,测r1电阻。
3.伏伏法
(1)测电阻RX
V2
V1
若电路只给电压表,且电表V1内阻已知,则可将其当作电流表、电压表,甚至定值电阻使用。
(2)测电表内阻
①若知r2,可求r1(知一求一),V2作电流表用。
②当V1、V2满偏电流相差较大时,用定值电阻R0来平衡。如V1的满偏电流较大,用到如下电路,
4.替代法测电阻
如图所示,开关S先接1,让待测电阻串联后接到电动势恒定的电源上,调节R2,使电表指针指在适当位置读出电表示数;然后开关S接2,将电阻箱串联后接到同一电源上,保持R2阻值不变,调节电阻箱的阻值,使电表的读数仍为原来记录的读数,则电阻箱的读数等于待测电阻的阻值。
5.电流表半偏法(电路图如图所示)
(1)实验步骤
①先断开S2,再闭合S1,将R1由最大阻值逐渐调小,使电流表读数等于其量程Im;
②保持R1不变,闭合S2,将电阻箱R2由最大阻值逐渐调小,当电流表读数等于12Im时记录下R2的值,则RA=R2。
(2)实验原理
当闭合S2时,因为R1≫RA,故总电流变化极小,认为不变仍为Im,电流表读数为Im2,则R2中电流为Im2,所以RA=R2。
(3)误差分析
①测量值偏小:RA测=R2RV真。
②原因分析:当R2的阻值由零逐渐增大时,R2与电压表两端的总电压也将逐渐增大,因此电压表读数等于12Um时,R2两端的实际电压将大于12Um,使R2>RV,从而造成RV的测量值偏大。显然电压表半偏法适用于测量内阻较大的电压表的电阻。
③减小误差的方法:选电动势较大的电源
7.电桥法
(1)操作:如图甲所示,实验中调节电阻箱R3,使灵敏电流计G的示数为0。
(2)原理:当IG=0时,有UAB=0,则UR1=UR3,UR2=URx;电路可以等效为如图乙所示。
根据欧姆定律有UR1R1=UR2R2,UR1R3=UR2Rx,由以上两式解得R1Rx=R2R3或R1R2=R3Rx,这就是电桥平衡的条件,由该平衡条件可求出被测电阻Rx的阻值。
测电源的电动势和内阻的三种常用方法
其他电学实验
题型一 以测电阻为核心的实验
(2025·天津·高考真题)某同学用伏安法测量电阻Rx的阻值(约为5Ω)。除滑动变阻器、电源(电动势为3V,内阻不计)、开关、导线外,还有下列器材可供选择:
A.电压表(量程0−3V,内阻约为3kΩ)
B.电压表(量程0~15V,内阻约为15kΩ)
C.电流表(量程0~0.6A,内阻约为0.1Ω)
D.电流表(量程0~3A,内阻约为0.02Ω)
(1)为使测量尽量准确,实验中电压表应选 ,电流表应选 (均填器材前的字母代号);
(2)该同学连接好的电路如下图所示,闭合开关后,电流表和电压表的读数均为零,经排查,发现电路中的七条导线中混进了一条内部断开的导线。为了确定哪条导线断开,该同学用多用电表的直流电压挡测量电源正极a与接线柱b间电压,读数为零;测量a与接线柱c间电压,读数不为零,则可以确定导线 内部断开(填图中导线编号);
(3)更换导线后进行实验,该同学测得多组电压数据U和电流数据I,描绘出U−I图像如图所示,测得图中直线的斜率为k,已知电压表的内阻为RV,若考虑电压表内阻的影响,则Rx阻值的表达式为 。
(2025·全国卷·高考真题)用伏安法可以研究电学元件的伏安特性。阻值不随电流、电压变化的元件称为线性电阻元件,否则称为非线性电阻元件。
(1)利用伏安法测量某元件的电阻,电流表和电压表的示数分别记为和。若将电流表内接,则 元件两端的电压, 元件的电阻;将电流表外接,则 流过元件的电流, 元件的电阻。(均选填“小于”或“大于”)
(2)图(a)是某实验小组用电流表内接法测得的某元件的伏安特性曲线,由图可知,所测元件是 (选填“线性”或“非线性”)电阻元件。随着电流的增加,元件的电阻 (选填“增大”“不变”或“减小”)。
(3)利用电流表(内阻)、电流表(内阻未知)以及一个用作保护电阻的定值电阻(阻值未知),测量电阻的阻值。将图(b)中的器材符号的连线补充完整,完成实验电路原理图 。按完整的实验电路测量,某次测量中电流表和的示数分别为和,则 (用和表示)。
新考法(2026·广东汕头市·一模)某物理实验小组利用实验室器材测量一段康铜金属丝电阻率。
(1)用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径,算出平均值D;用刻度尺测量金属丝接入电路的长度L。
(2)查阅资料后预计该金属丝电阻较小,因此采用图1所示电路图进行实验,U为输出电压可调且稳定的直流电源。将电源输出电压调至,闭合开关S,调节电阻箱R的阻值,当R的示数时,电压表(量程)的指针如图2所示,其读数___________V。根据上述数据,可计算得金属丝的电阻___________(保留3位有效数字)
(3)根据公式___________(用、D、L、表示)可计算出该金属丝的电阻率。
(4)在图1的电路中,由于电压表内阻并非无穷大,会导致的测量值___________(选填“大于”“小于”“等于”)真实值,属于______________________(选填“系统误差”“偶然误差”)。
(5)实验小组将实验方案拍照上传到大模型,在的提示下设计了图3所示的改进电路、该电路原理如下:将电压表替换为由干电池、灵敏电流计G和开关串联而成的检测支路,当检测支路电势差与两端电势差相等时,检测支路没有电流。
(6)已知干电池电动势为E。闭合开关S与,调节电阻箱R,当灵敏电流计G的示数为零时,记下电阻箱的阻值,则金属丝的电阻为___________(用、U、E表示)。
(2025·河南安阳·一模)某实验小组测量的电阻,已知的阻值约为,提供器材如下:
A.电流表(量程为,内阻约为)
B.电流表(量程为,内阻)
C.电压表V(量程为,内阻约)
D.定值电阻
E.定值电阻
F.滑动变阻器(0~3Ω,允许通过的最大电流为200mA)
G.滑动变阻器(0~20Ω,允许通过的最大电流为400mA)
H.滑动变阻器(0~50Ω,允许通过的最大电流为400mA)
I.蓄电池(电动势为,内阻很小)
J.开关
(1)定值电阻应选 ,滑动变阻器应选 。(填器材前面的序号)
(2)测量中要求误差尽可能小,并能测量多组数据,请在虚线框中画出测量电阻的实验电路图。
(3)用表示电流表的示数,表示电流表的示数,表示电压表V的示数,根据所选器材和设计电路,电阻的表达式为 (用题中符号表示)。
(4)从系统误差的角度出发,该实验的测量值 (填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
(2025·甘肃白银·二模)某物理兴趣小组利用如图甲所示电路测量电阻Rx的阻值,实验提供的器材有:电源E、滑动变阻器Rp、待测电阻Rx、电阻箱R、电压表V1(内阻RV未知)、电压表V2(内阻很大,可视为理想电压表)、开关S、导线若干。
丙实验操作步骤如下:
按图甲所示连接好实验器材;
②闭合开关S,调节滑动变阻器Rp与电阻箱R,使电压表V1、V2指针均发生明显偏转;
③读取电压表V1、V2和电阻箱的示数,分别记为U1、U2、R;
④重复步骤②③,得到多组U1、U2、R数据。
(1)根据图甲电路图,用笔画线代替导线把图乙所示的实验器材连接起来 。
(2)小组成员根据实验数据,以U2U1为纵坐标,以1R为横坐标,绘制出U2U1−1R关系图像如图丙所示,图丙中a、b、c均已知,根据图像可知,待测电阻Rx= ,电压表V1的内阻RV= 。
(2026·山东烟台市·一模)我国芯片制造技术飞速发展,新型高导电合金材料(代号X合金)因兼具低电阻率、高稳定性,被广泛应用于芯片内部互联线路。某实验小组对X合金丝的电阻率进行精确测量,为芯片线路设计提供数据支撑。实验室提供以下器材:
A.电源E(电动势为3V,内阻r未知,可视为不变)
B.电流表A(量程为0~100mA)
C.滑动变阻器(阻值范围,额定电流1A)
D.滑动变阻器(阻值范围,额定电流1A)
E.定值电阻(阻值为30)
F.待测X合金丝(阻值约20)
G.开关S、及导线若干。
实验小组设计了如图甲所示实验电路。
(1)用螺旋测微器测量该合金丝的直径,如图乙所示,则该合金丝的直径为________mm。
(2)实验时为使实验数据更准确,滑动变阻器应选________(选填“”或“”),根据电路图连接好电路,将滑动变阻器接入电路的电阻调至最大,闭合S。将断开,适当减小滑动变阻器接入电路的电阻,此时电流表读数记为,然后将闭合,此时电流表读数记为。
(3)继续微调滑动变阻器阻值,重复上述的测量过程,得到多组、测量数据,根据测量数据作出图像,如图丙所示,则X合金丝的电阻值为_____。
(4)用刻度尺测量X合金丝接入电路中的长度为,由以上数据可得,待测合金丝的电阻率________(保留2位有效数字)。
(2026·吉林延边朝鲜族自治州·一模)某同学要测量一只额定电压为的小灯泡的额定功率,准备的器材如下:
A.电压表V(量程为,内阻约为);
B.电流表A(量程为,内阻约为);
C.滑动变阻器R(阻值范围为,额定电流为);
D.电池组(电动势为,内阻不计);
E.开关和导线若干。
测量方案如下:首先将电压表接在如题图甲所示电路的O、P两点之间,改变滑动变阻器接入电路的阻值,记录下多组电流表和电压表的示数,最后描点作图得到题图乙中的Ⅰ图线;然后将电压表接在O、Q两点之间,改变滑动变阻器接入电路的阻值,记录下多组电流表和电压表的示数,得到题图乙中的Ⅱ图线。请回答下列问题:
(1)正确连接电路,闭合开关前滑动变阻器应该置于最___________端(选填“左”和“右”);
(2)根据图乙中的图线可知,小灯泡的电阻值随着小灯泡两端电压的增大而___________(选填“增大”、“减小”或“不变”);
(3)该同学根据小灯泡的额定电压,分别从图乙中Ⅰ、Ⅱ图线找到相应数据计算出了小灯泡的额定功率和,则___________更接近小灯泡真实的额定功率(选填“”和“”);
(4)该同学还发现可以通过以上某些器材和图乙的图线,准确测量干电池的内阻。他将小灯泡和电压表并联,接在一节电动势为的干电池两端,读出电压表的示数为,则该干电池的内阻为___________。(结果保留两位有效数字)
(2025·福建·高考真题)某实验小组基于“等效替代法”设计了如图(a)所示的电路用于电阻测量。使用的器材有:电源E(电动势3V),电流表A(量程30mA),定值电阻R1、R2、R3(阻值均为100Ω),定值电阻R4(阻值200Ω),滑动变阻器R5(最大阻值200Ω,额定电流1.5 A),带标尺的滑动变阻器R6(最大阻值100Ω,额定电流1.5A),选择开关S1,单刀开关S2,待测电阻Rx(阻值小于400Ω),导线若干。
(1)按照图(a),将图(b)中的实物连线补充完整 ;
(2)将鳄鱼夹a、b短接,滑动变阻器R6的滑片移至最右端刻度处,S1打在位置1。接通S2,调节滑动变阻器R5,电流表指针指在图(c)所示的位置,记录电流表示数I= mA,此示数作为本次实验的电流定标值;
(3)断开S1、S2,用鳄鱼夹a、b夹住Rx两端。接通S2,将S1依次打在位置1、2,发现电流表示数均小于定标值I;S1打到位置3时,电流表示数大于定标值I,由此确定Rx的阻值范围为 Ω.(填“0~100”“100~200”“200~300”或“300~400”);
(4)将S1重新打在位置 (填“1”“2”或“3”),向左调节滑动变阻器R6的滑片,直到电流表指针重新回到定标值位置,此时R6的滑片处于55Ω刻度处。基于“等效替代法”原理,可得Rx的阻值为 Ω;
(5)以下因素可能影响测量结果的有________。(多选,填正确答案标号)
A.电源存在内阻B.电流表存在内阻
C.滑动变阻器R6读数有偏差D.步骤(4)电流表指针未重新回到定标值位置
(2025·安徽马鞍山·模拟预测)某实验小组为了尽可能准确地测量一电流计G的内阻,采用了如图所示的电路,实验步骤如下:
①按图连接好电路,断开开关S1和S2;
②闭合开关S1,调节滑动变阻器R,使电流计G满偏,记下此时电流表的读数I1;
③闭合开关S2,调节电阻箱R1,使电流计G半偏,记下此时电流表的读数I2,以及电阻箱的阻值Ra;
④反复调节电阻箱R1和滑动变阻器R,直至电流计G半偏并且电流表的读数仍为I1,记下此时电阻箱的阻值Rb;
⑤断开电路。
(1)在开关S1闭合前,滑动变阻器的滑片开始应调至 端(填“a”或“b”);
(2)在上述第④步操作中,滑动变阻器R的阻值应该 ;
A.调大B.调小C.不变
(3)测量的电流计G内阻Rg= (用题中所给字母表示);
(4)从系统误差的角度分析,测量值应该 真实值(填“>”“”“=”或“RV,从而造成RV的测量值偏大。显然电压表半偏法适用于测量内阻较大的电压表的电阻。
③减小误差的方法:选电动势较大的电源
7.电桥法
(1)操作:如图甲所示,实验中调节电阻箱R3,使灵敏电流计G的示数为0。
(2)原理:当IG=0时,有UAB=0,则UR1=UR3,UR2=URx;电路可以等效为如图乙所示。
根据欧姆定律有UR1R1=UR2R2,UR1R3=UR2Rx,由以上两式解得R1Rx=R2R3或R1R2=R3Rx,这就是电桥平衡的条件,由该平衡条件可求出被测电阻Rx的阻值。
测电源的电动势和内阻的三种常用方法
其他电学实验
题型一 以测电阻为核心的实验
(2025·天津·高考真题)某同学用伏安法测量电阻Rx的阻值(约为5Ω)。除滑动变阻器、电源(电动势为3V,内阻不计)、开关、导线外,还有下列器材可供选择:
A.电压表(量程0−3V,内阻约为3kΩ)
B.电压表(量程0~15V,内阻约为15kΩ)
C.电流表(量程0~0.6A,内阻约为0.1Ω)
D.电流表(量程0~3A,内阻约为0.02Ω)
(1)为使测量尽量准确,实验中电压表应选 ,电流表应选 (均填器材前的字母代号);
(2)该同学连接好的电路如下图所示,闭合开关后,电流表和电压表的读数均为零,经排查,发现电路中的七条导线中混进了一条内部断开的导线。为了确定哪条导线断开,该同学用多用电表的直流电压挡测量电源正极a与接线柱b间电压,读数为零;测量a与接线柱c间电压,读数不为零,则可以确定导线 内部断开(填图中导线编号);
(3)更换导线后进行实验,该同学测得多组电压数据U和电流数据I,描绘出U−I图像如图所示,测得图中直线的斜率为k,已知电压表的内阻为RV,若考虑电压表内阻的影响,则Rx阻值的表达式为 。
【答案】(1) A C(2)6(3)RVkRV−k
【详解】(1)[1]电源电动势为3V,为了减小误差,电压表选用量程为3V的A;
[2]流过电阻的最大电流约为Imax=ERx=35A=0.6A
为了减小误差,电流表选用量程为0.6A的C。
(2)电流表和电压表示数都为零,在不可能是4、5导线内部断开,该同学用多用电表的直流电压挡测量电源正极a与接线柱b间电压,读数为零;测量a与接线柱c间电压,读数不为零,则可以确定导线6内部断开。
(3)根据电路图可得I=URV+URx整理可得U=RVRxRx+RVI则RVRxRx+RV=k可得Rx=RVkRV−k
(2025·全国卷·高考真题)用伏安法可以研究电学元件的伏安特性。阻值不随电流、电压变化的元件称为线性电阻元件,否则称为非线性电阻元件。
(1)利用伏安法测量某元件的电阻,电流表和电压表的示数分别记为和。若将电流表内接,则 元件两端的电压, 元件的电阻;将电流表外接,则 流过元件的电流, 元件的电阻。(均选填“小于”或“大于”)
(2)图(a)是某实验小组用电流表内接法测得的某元件的伏安特性曲线,由图可知,所测元件是 (选填“线性”或“非线性”)电阻元件。随着电流的增加,元件的电阻 (选填“增大”“不变”或“减小”)。
(3)利用电流表(内阻)、电流表(内阻未知)以及一个用作保护电阻的定值电阻(阻值未知),测量电阻的阻值。将图(b)中的器材符号的连线补充完整,完成实验电路原理图 。按完整的实验电路测量,某次测量中电流表和的示数分别为和,则 (用和表示)。
【答案】(1) 大于 大于 大于 小于
(2) 非线性 减小
(3)
【详解】(1)[1][2]若将电流表内接,电流表与元件串联,电流表的示数为流过元件的真实电流,而电压表测量的是电流表和元件两端的总电压,所以U大于元件两端的电压。根据可知,此时U偏大,I为真实值,所以大于元件的电阻。
[3][4]将电流表外接,电压表与元件并联,电压表的示数为元件两端的真实电压,而电流表测量的是通过电压表和元件的总电流,所以I大于流过元件的电流。根据可知,此时U为真实值,I偏大,所以小于元件的电阻。
(2)[1]根据线性元件与非线性原件的定义由图(a)可知,所测元件的伏安特性曲线不是直线,所以所测元件是非线性电阻元件。
[2]根据,在伏安特性曲线上某点与原点连线的斜率的倒数表示电阻,随着电流的增加,曲线某点与原点连线的斜率逐渐增大,其倒数逐渐减小,所以元件的电阻减小。
(3)[1]将电流表A1与Rx并联,再与电流表A2、定值电阻R0串联接入电路。电路图如图所示
[2]根据并联电路电压相等有
可得
新考法(2026·广东汕头市·一模)某物理实验小组利用实验室器材测量一段康铜金属丝电阻率。
(1)用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径,算出平均值D;用刻度尺测量金属丝接入电路的长度L。
(2)查阅资料后预计该金属丝电阻较小,因此采用图1所示电路图进行实验,U为输出电压可调且稳定的直流电源。将电源输出电压调至,闭合开关S,调节电阻箱R的阻值,当R的示数时,电压表(量程)的指针如图2所示,其读数___________V。根据上述数据,可计算得金属丝的电阻___________(保留3位有效数字)
(3)根据公式___________(用、D、L、表示)可计算出该金属丝的电阻率。
(4)在图1的电路中,由于电压表内阻并非无穷大,会导致的测量值___________(选填“大于”“小于”“等于”)真实值,属于______________________(选填“系统误差”“偶然误差”)。
(5)实验小组将实验方案拍照上传到大模型,在的提示下设计了图3所示的改进电路、该电路原理如下:将电压表替换为由干电池、灵敏电流计G和开关串联而成的检测支路,当检测支路电势差与两端电势差相等时,检测支路没有电流。
(6)已知干电池电动势为E。闭合开关S与,调节电阻箱R,当灵敏电流计G的示数为零时,记下电阻箱的阻值,则金属丝的电阻为___________(用、U、E表示)。
【答案】 ①. ##2.59##2.61 ②. ③. ④. 小于 ⑤. 系统误差 ⑥.
【解析】[1] 电压表量程为3V,分度值为0.1V,指针读数为
[2]与串联,总电压,电流,代入数据得
[3] 由电阻定律,横截面积,整理得
[4][5] 原电路中电压表与并联,计算得到的是与电压表内阻的并联总电阻,因此测量值小于真实值;该误差由实验原理仪器内阻的固有缺陷导致,属于系统误差。
[6] 当灵敏电流计示数为零时,两端电势差等于干电池电动势,则两端电压为。由串联电流相等规律,整理得
(2025·河南安阳·一模)某实验小组测量的电阻,已知的阻值约为,提供器材如下:
A.电流表(量程为,内阻约为)
B.电流表(量程为,内阻)
C.电压表V(量程为,内阻约)
D.定值电阻
E.定值电阻
F.滑动变阻器(0~3Ω,允许通过的最大电流为200mA)
G.滑动变阻器(0~20Ω,允许通过的最大电流为400mA)
H.滑动变阻器(0~50Ω,允许通过的最大电流为400mA)
I.蓄电池(电动势为,内阻很小)
J.开关
(1)定值电阻应选 ,滑动变阻器应选 。(填器材前面的序号)
(2)测量中要求误差尽可能小,并能测量多组数据,请在虚线框中画出测量电阻的实验电路图。
(3)用表示电流表的示数,表示电流表的示数,表示电压表V的示数,根据所选器材和设计电路,电阻的表达式为 (用题中符号表示)。
(4)从系统误差的角度出发,该实验的测量值 (填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
【错因分析】许多同学求解此题用电压表攻电流表组成分压电路来测电阻,这是由思维定势造成的错误,其原因是没有考虑电压表和电流表的匹配。
【答案】(1) D G(2)(3)(4)等于
【详解】(1)[1]由题意,可知所提供电压表的量程过大,不利于读数,故需要将内阻已知的A2改装成电压表来测电压,定值电阻选时量程为故定值电阻选,即选D。
[2]测量中要求误差尽可能小,并能测量多组数据,可知滑动变阻器采用分压式接法,选经估算通过干路的电流约为,不可取,选约为,故滑动变阻器选择,即选G。
(2)结合前面分析,由于电压表内阻准确已知,故电流表选择外接法,电路设计如图所示
(3)根据电路设计,可得待测电阻两端电压为,流过的电流为,故
(4)由上述分析可知,该实验无系统误差,实验的测量值等于真实值
(2025·甘肃白银·二模)某物理兴趣小组利用如图甲所示电路测量电阻Rx的阻值,实验提供的器材有:电源E、滑动变阻器Rp、待测电阻Rx、电阻箱R、电压表V1(内阻RV未知)、电压表V2(内阻很大,可视为理想电压表)、开关S、导线若干。
丙实验操作步骤如下:
按图甲所示连接好实验器材;
②闭合开关S,调节滑动变阻器Rp与电阻箱R,使电压表V1、V2指针均发生明显偏转;
③读取电压表V1、V2和电阻箱的示数,分别记为U1、U2、R;
④重复步骤②③,得到多组U1、U2、R数据。
(1)根据图甲电路图,用笔画线代替导线把图乙所示的实验器材连接起来 。
(2)小组成员根据实验数据,以U2U1为纵坐标,以1R为横坐标,绘制出U2U1−1R关系图像如图丙所示,图丙中a、b、c均已知,根据图像可知,待测电阻Rx= ,电压表V1的内阻RV= 。
【答案】(1)见解析(2) b−ac b−aca−1
【详解】(1)根据电路图,连接实物图如图所示。
(2)[1][2]根据欧姆定律有U2−U1Rx=U1R+U1RV可得U2U1=Rx⋅1R+Rx+RVRV结合题图丙有Rx=b−ac,Rx+RVRV=a解得RV=b−aca−1
(2026·山东烟台市·一模)我国芯片制造技术飞速发展,新型高导电合金材料(代号X合金)因兼具低电阻率、高稳定性,被广泛应用于芯片内部互联线路。某实验小组对X合金丝的电阻率进行精确测量,为芯片线路设计提供数据支撑。实验室提供以下器材:
A.电源E(电动势为3V,内阻r未知,可视为不变)
B.电流表A(量程为0~100mA)
C.滑动变阻器(阻值范围,额定电流1A)
D.滑动变阻器(阻值范围,额定电流1A)
E.定值电阻(阻值为30)
F.待测X合金丝(阻值约20)
G.开关S、及导线若干。
实验小组设计了如图甲所示实验电路。
(1)用螺旋测微器测量该合金丝的直径,如图乙所示,则该合金丝的直径为________mm。
(2)实验时为使实验数据更准确,滑动变阻器应选________(选填“”或“”),根据电路图连接好电路,将滑动变阻器接入电路的电阻调至最大,闭合S。将断开,适当减小滑动变阻器接入电路的电阻,此时电流表读数记为,然后将闭合,此时电流表读数记为。
(3)继续微调滑动变阻器阻值,重复上述的测量过程,得到多组、测量数据,根据测量数据作出图像,如图丙所示,则X合金丝的电阻值为_____。
(4)用刻度尺测量X合金丝接入电路中的长度为,由以上数据可得,待测合金丝的电阻率________(保留2位有效数字)。
【答案】(1)0.400 (2) (3)19.5 (4)
【解析】
【小问1详解】
根据螺旋测微器测量原理可得该合金丝的直径为
【小问2详解】
与电路总电阻匹配,便于精细调节,使电流变化平缓,数据更准确;
【小问3详解】
根据闭合电路欧姆定律可知将断开,适当减小滑动变阻器接入电路的电阻,此时电流表读数记为,则,然后将闭合,此时电流表读数记为,则,则,其中,故
【小问4详解】
根据,可得
(2026·吉林延边朝鲜族自治州·一模)某同学要测量一只额定电压为的小灯泡的额定功率,准备的器材如下:
A.电压表V(量程为,内阻约为);
B.电流表A(量程为,内阻约为);
C.滑动变阻器R(阻值范围为,额定电流为);
D.电池组(电动势为,内阻不计);
E.开关和导线若干。
测量方案如下:首先将电压表接在如题图甲所示电路的O、P两点之间,改变滑动变阻器接入电路的阻值,记录下多组电流表和电压表的示数,最后描点作图得到题图乙中的Ⅰ图线;然后将电压表接在O、Q两点之间,改变滑动变阻器接入电路的阻值,记录下多组电流表和电压表的示数,得到题图乙中的Ⅱ图线。请回答下列问题:
(1)正确连接电路,闭合开关前滑动变阻器应该置于最___________端(选填“左”和“右”);
(2)根据图乙中的图线可知,小灯泡的电阻值随着小灯泡两端电压的增大而___________(选填“增大”、“减小”或“不变”);
(3)该同学根据小灯泡的额定电压,分别从图乙中Ⅰ、Ⅱ图线找到相应数据计算出了小灯泡的额定功率和,则___________更接近小灯泡真实的额定功率(选填“”和“”);
(4)该同学还发现可以通过以上某些器材和图乙的图线,准确测量干电池的内阻。他将小灯泡和电压表并联,接在一节电动势为的干电池两端,读出电压表的示数为,则该干电池的内阻为___________。(结果保留两位有效数字)
【答案】(1)左 (2)增大 (3) (4)0.89
【解析】
【小问1详解】
为了电路安全,闭合开关时分压电路电压应调到最小位置,即滑片滑到最左端。
【小问2详解】
图像上的点与坐标原点连线的直线,其斜率的倒数表示电阻值的大小,题图可知电压增大,斜率减小,则电阻增大。
【小问3详解】
题图I线可知电压3V时灯泡电阻,题图II线可知电压3V时灯泡电阻,可知电压3V时灯泡电阻较小,结合题中数据有
可知采用外接法误差较小,故电压表应接在OP间(即I线),故更接近小灯泡真实的额定功率。
【小问4详解】
电压表和小灯泡并联,图像为图乙中I图像,从图中可知1.4V对应电流约为112mA,则
(2025·福建·高考真题)某实验小组基于“等效替代法”设计了如图(a)所示的电路用于电阻测量。使用的器材有:电源E(电动势3V),电流表A(量程30mA),定值电阻R1、R2、R3(阻值均为100Ω),定值电阻R4(阻值200Ω),滑动变阻器R5(最大阻值200Ω,额定电流1.5 A),带标尺的滑动变阻器R6(最大阻值100Ω,额定电流1.5A),选择开关S1,单刀开关S2,待测电阻Rx(阻值小于400Ω),导线若干。
(1)按照图(a),将图(b)中的实物连线补充完整 ;
(2)将鳄鱼夹a、b短接,滑动变阻器R6的滑片移至最右端刻度处,S1打在位置1。接通S2,调节滑动变阻器R5,电流表指针指在图(c)所示的位置,记录电流表示数I= mA,此示数作为本次实验的电流定标值;
(3)断开S1、S2,用鳄鱼夹a、b夹住Rx两端。接通S2,将S1依次打在位置1、2,发现电流表示数均小于定标值I;S1打到位置3时,电流表示数大于定标值I,由此确定Rx的阻值范围为 Ω.(填“0~100”“100~200”“200~300”或“300~400”);
(4)将S1重新打在位置 (填“1”“2”或“3”),向左调节滑动变阻器R6的滑片,直到电流表指针重新回到定标值位置,此时R6的滑片处于55Ω刻度处。基于“等效替代法”原理,可得Rx的阻值为 Ω;
(5)以下因素可能影响测量结果的有________。(多选,填正确答案标号)
A.电源存在内阻B.电流表存在内阻
C.滑动变阻器R6读数有偏差D.步骤(4)电流表指针未重新回到定标值位置
【答案】(1)见解析(2)16.0/15.9/16.1(3)100~200(4) 2 145(5)CD
【详解】(1)根据图(a)的实验电路图,需要将实物图中电流表负极、滑动变阻器R5与和R3之间用导线连接,如图所示。
(2)由图(c)可得,电流表量程30mA,最小刻度为1mA,指针指在16mA的位置上,需要估读到下一位,故电流表示数为16.0mA
(3)通过分析电路及实验步骤,可知“等效替代法”测量原理就是在保证总电路电阻不变,用原电路减小的阻值等效替代待测电阻的阻值,进而测出待测电阻的阻值。
接通S2,开关S1接1,鳄鱼夹a、b短接,滑动变阻器R6为最大值,电路中R1、R2、R3、R6串联(总电阻为400Ω);开关S1接2,有Rx+R2+R3+R6>R1+R2+R3+R6可得Rx>R1
开关S1接3,有Rx+R3+R6
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