专题18 电学实验-（2018-2022）五年高考物理真题模拟题分类练（全国卷专用）

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【考纲定位】
【知识重现】
知识点一 电学仪器的使用
1．电流表和电压表
2．多用电表
（1）电流的流向
电流从多用电表的“＋”插孔（红表笔）流入，从“－”插孔（黑表笔）流出，即“红进、黑出”。
（2）“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。
（3）欧姆表使用注意事项
①选挡接着调零；②换挡重新调零；③待测电阻与电路、电源断开；④尽量使指针指在表盘中间位置附近；知识点二 电阻的测量
1．控制电路选择：当滑动变阻器的最大电阻远小于待测电阻或要求电流从零开始调节时，变阻器应采用分压式接法；当滑动变阻器的最大电阻和待测电阻接近时，选用限流式接法。
2．测量电路的选择：当待测电阻满足时，电流表应用外接法；当待测电阻满足时，电流表应用内接法。
3．滑动变阻器的选择
（1）当采用分压式接法时，一般应选用最大阻值较小、而额定电流较大的滑动变阻器。
（2）当采用限流式接法时，一般应选用最大阻值比待测电阻稍大或差不多滑动变阻器。
⑤读数之后要乘以倍率得阻值；⑥用完后，选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡。
知识点三 测电源电动势和内阻的常用方法
2．对实验的两点说明
（1）任何一种实验方法，一定要紧扣闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，其中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。
（2）“化曲为直”思想的应用。利用图像得出电动势和内阻是常见的方法，当图线不为直线时，往往要变换坐标轴表示的物理量，使图线为直线。以安阻法为例，可作­R图像；以伏阻法为例，可作­图像，也可作U­图像等，目的是使图像是直线。故这类问题重点关注图像的斜率、截距的物理意义。
【真题汇编】
1. （2022·全国甲卷·T22）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，内阻很小），电流表（量程，内阻约），微安表（量程，内阻待测，约），滑动变阻器R（最大阻值），定值电阻（阻值），开关S，导线若干。
（1）在答题卡上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，电流表的示数为，由此计算出微安表内阻_____。
【答案】 ①. 见解析 ②. 990
【解析】
（1）[1]为了准确测出微安表两端的电压，可以让微安表与定值电阻R0并联，再与电流表串联，通过电流表的电流与微安表的电流之差，可求出流过定值电阻R0的电流，从而求出微安表两端的电压，进而求出微安表的内电阻，由于电源电压过大，并且为了测量多组数据，滑动电阻器采用分压式解法，实验电路原理图如图所示
（2）[2]流过定值电阻R0的电流
加在微安表两端的电压
微安表的内电阻
2. （2022·全国乙卷·T23）一同学探究阻值约为的待测电阻在范围内的伏安特性。可用器材有：电压表V（量程为，内阻很大），电流表A（量程为，内阻为），电源E（电动势约为，内阻不计），滑动变阻器R（最大阻值可选或），定值电阻（阻值可选或），开关S，导线若干。
（1）要求通过的电流可在范围内连续可调，在答题卡上将图（a）所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图________；
（2）实验时，图（a）中的R应选最大阻值为______（填“”或“”）的滑动变阻器，应选阻值为______（填“”或“”）的定值电阻；
（3）测量多组数据可得的伏安特性曲线。若在某次测量中，电压表、电流表的示数分别如图（b）和图（c）所示，则此时两端的电压为______V，流过的电流为_____，此组数据得到的的阻值为______（保留3位有效数字）。
【答案】 ①. ②. ③. ④. ⑤. ⑥.
【解析】
（1）[1]电流表内阻已知，电流表与并联扩大电流表量程，进而准确测量通过的电流，电压表单独测量的电压；滑动变阻器采用分压式接法，电表从开始测量，满足题中通过的电流从连续可调，电路图如下
（2）[2]电路中应选最大阻值为的滑动变阻器，方便电路的调节，测量效率高、实验误差小；
[3]通过的电流最大为，需要将电流表量程扩大为原来的倍，根据并联分流的规律示意图如下
根据并联分流，即并联电路中电流之比等于电阻的反比，可知
解得
（3）[4]电压表每小格表示，向后估读一位，即；
[5]电流表每小格表示，本位估读，即，电流表量程扩大倍，所以通过的电流为；
[6]根据欧姆定律可知
3. （2021·全国甲卷·T23）某同学用图（a）所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有：
小灯泡（额定电压2.5V，额定电流0.3A）
电压表（量程300mV，内阻300）
电流表（量程300mA，内阻0.27）
定值电阻R0
滑动变阻器R1（阻值0-20）
电阻箱R2（最大阻值9999.9）
电源E（电动势6V，内阻不计）
开关S、导线若干。
完成下列填空：
（1）有3个阻值分别为10、20、30的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0~300mA的U-I曲线，R0应选取阻值为___________的定值电阻；
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的___________（填“a”或“b”）端；
（3）在流过电流表的电流较小时，将电阻箱R2的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示数U、I，结果如图（b）所示。当流过电流表的电流为10mA时，小灯泡的电阻为___________（保留1位有效数字）；
（4）为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V，该同学经计算知，应将R2的阻值调整为_______。然后调节滑动变阻器R1，测得数据如下表所示：
（5）由图（b）和上表可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻___________（填“增大”“减小”或“不变”）；
（6）该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为160mA，可得此时小灯泡电功率P1=_______W（保留2位有效数字）；当流过电流表的电流为300mA时，小灯泡的电功率为P2，则=_______（保留至整数）。
【答案】 ①. 10 ②. a ③. 0.7 ④. 2700 ⑤. 增大 ⑥. 0.074 ⑦. 10
【解析】
（1）[1]因为小灯泡额定电压2.5V，电动势6V，则滑动滑动变阻器时，为了保证电路安全，需要定值电阻分担的电压
则有
则需要描绘小灯泡在0~300mA的伏安特性曲线，即R0应选取阻值为10；
（2）[2]为了保护电路，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的a端；
（3）[3]由图可知当流过电流表的电流为10mA时，电压为7mV，则小灯泡的电阻为
（4）[4]由题知电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V时，有
解得
（5）[5]由图（b）和表格可知流过小灯泡电流增加，图像中变大，则灯丝的电阻增大；
（6）[6]根据表格可知当电流为160mA时，电压表的示数为46mA，根据（4）的分析可知此时小灯泡两端电压为0.46V，则此时小灯泡电功率
P1=0.46V×0.16A≈0.074W
[7]同理可知当流过电流表的电流为300mA时，小灯泡两端电压为2.5V，此时小灯泡电功率
P2=2.5V×0.3A=0.75W
故有
4. （2021·全国乙卷·T23）一实验小组利用图（a）所示的电路测量一电池的电动势E（约）和内阻r（小于）。图中电压表量程为，内阻：定值电阻；电阻箱R，最大阻值为；S为开关。按电路图连接电路。完成下列填空：
（1）为保护电压表，闭合开关前，电阻箱接入电路的电阻值可以选___________（填“5.0”或“15.0”）；
（2）闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值R和电压表的相应读数U；
（3）根据图（a）所示电路，用R、、、E和r表示，得___________；
（4）利用测量数据，做图线，如图（b）所示：
（5）通过图（b）可得___________V（保留2位小数），___________（保留1位小数）；
（6）若将图（a）中的电压表当成理想电表，得到的电源电动势为，由此产生的误差为___________%。
【答案】 ①. 15.0 ②. ③. 1.55 ④. 1.0 ⑤. 5
【解析】
（1）[1]为了避免电压表被烧坏，接通电路时电压表两端的电压不能比电表满偏电压大，则由并联电路分压可得
代入数据解得
因此选。
（3）[2]由闭合回路的欧姆定律可得
化简可得
（5）[3][4]由上面公式可得
，
由图象计算可得
，
代入可得
，
（6）[5]如果电压表为理想电压表，则可有
则此时
因此误差为
5. （2020·全国Ⅰ卷·T22）某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx，所用电压表的内阻为1 kΩ，电流表内阻为0.5Ω。该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图（a）所示电路的O、P两点之间，另一种是跨接在O、Q两点之间。测量得到如图（b）所示的两条U–I图线，其中U与I分别为电压表和电流表的示数。
回答下列问题：
（1）图（b）中标记为II的图线是采用电压表跨接在________（填“O、P”或“O、Q”）两点的方案测量得到的。
（2）根据所用实验器材和图（b）可判断，由图线________（填“I”或“II”）得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为________Ω（保留1位小数）。
（3）考虑到实验中电表内阻的影响，需对（2）中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为________Ω（保留1位小数）。
【答案】 ①. 、 ②. I ③. ④.
【解析】
(1)[1]若将电压表接在、之间，
则
根据一次函数关系可知对应斜率为。
若将电压表接在、之间，电流表分压为
根据欧姆定律变形可知
解得
根据一次函数可知对应斜率为，对比图像的斜率可知
所以II图线是采用电压表跨接在、之间。
（2）[2]因为待测电阻为几十欧姆的电阻，通过图像斜率大致估算待测电阻为左右，根据
说明电流表的分压较小，电压表的分流较大，所以电压表应跨接在、之间，所以选择图线I得到的结果较为准确。
[3]根据图像可知
[4]考虑电流表内阻，则修正后的电阻为
6. （2020·全国Ⅱ卷·T23）某同学要研究一小灯泡L（3.6 V，0.30 A）的伏安特性。所用器材有：电流表A1（量程200 mA，内阻Rg1=10.0 Ω），电流表A2（量程500 mA，内阻Rg2=1.0 Ω）、定值电阻R0（阻值R0=10.0 Ω）、滑动变阻器R1（最大阻值10 Ω）、电源E（电动势4.5 V，内阻很小）、开关S和若干导线。该同学设计的电路如图（a）所示。
（1）根据图（a），在图（b）的实物图中画出连线______。
（2）若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流，利用I1、I2、Rg1和R0写出：小灯泡两端的电压U=_______，流过小灯泡的电流I=_______。为保证小灯泡的安全，I1不能超过_______mA。
（3）实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的I1和I2。所得实验数据在下表中给出。
根据实验数据可算得，当I1=173 mA时，灯丝电阻R=_______Ω（保留1位小数）。
（4）如果用另一个电阻替代定值电阻R0，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值不能小于_______Ω（保留1位小数）。
【答案】 ①. ②. ③. ④. 180 ⑤. 11.6 ⑥. 8.0
【解析】
（1）根据电路图连接实物图如图所示
（2）①根据电路图可知灯泡两端的电压为电流表A1和R0的总电压，故根据欧姆定律有
②根据并联电路特点可知流过小灯泡的电流为
③因为小灯泡的额定电压为3.6V，故根据题目中已知数据带入①中可知I1不能超过180mA；
（3）根据表中数据可知当I1=173mA时，I2=470mA；根据前面的分析代入数据可知此时灯泡两端的电压为U=3.46V；流过小灯泡的电流为I=297mA=0.297A；故根据欧姆定律可知此时小灯泡的电阻为
（4）要测量完整的伏安特性曲线则灯泡两端的电压至少要达到3.6V，而电流表A1不能超过其量程200mA，此时结合①有
解得，即要完整的测量小灯泡伏安特性曲线所用电阻的阻值不能小于。
7. （2020·全国Ⅲ卷·T23）已知一热敏电阻当温度从10℃升至60℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R（最大阻值为20 Ω）、电压表（可视为理想电表）和毫安表（内阻约为100 Ω）。
(1)在答题卡上所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图________________。
(2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5 V和3.0 mA，则此时热敏电阻的阻值为_____kΩ（保留2位有效数字）。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图（a）所示。
(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2kΩ。由图（a）求得，此时室温为_____℃（保留3位有效数字）。
(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图（b）所示。图中，E为直流电源（电动势为10 V，内阻可忽略）；当图中的输出电压达到或超过6.0 V时，便触发报警器（图中未画出）报警。若要求开始报警时环境温度为50℃，则图中_________（填“R1”或“R2”）应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为_________kΩ（保留2位有效数字）。
【答案】 ①. ②. 1.8 ③. 25.5 ④. R1 ⑤. 1.2
【解析】
(1)[1]滑动变阻器由用分压式，电压表可视为理想表，所以用电流表外接。连线如图
(2)[2]由部分电路欧姆定律得
(3)[3]由图(a)可以直接可读该电阻的阻值为2.2kΩ对应的温度为25.5℃。
(4)[4]温度升高时，该热敏电阻阻值减小，分得电压减少。而温度高时要求输出电压升高，以触发报警，所以R1为热敏电阻。
[5]由图线可知，温度为50℃时，R1=0.8kΩ，由欧姆定律可得
，
代入数据解得
8. （2019·全国Ⅰ卷·T23）某同学要将一量程为250μA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16.0mA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 A．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 Ω
B．微安表内阻测量错误，实际内阻小于1 200 Ω
C．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.
【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：倍．故当原微安表表盘达到满偏时，实际量程为：，故本小题选C；
（3）根据，得：，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25mA，故满足；要想达到预期目的，即将微安表改装为量程为20mA电流表，应满足， 其中，联立解得：或．
故本题答案为：（1） （2）C （3）AC （4）或
9. （2019·全国Ⅱ卷·T23）某小组利用图（a）所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系，图中V1和V2为理想电压表；R为滑动变阻器，R0为定值电阻（阻值100 Ω）；S为开关，E为电源．实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度t由温度计（图中未画出）测出．图（b）是该小组在恒定电流为50.0μA时得到的某硅二极管U-t关系曲线．回答下列问题：
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（1）实验中，为保证流过二极管的电流为50.0μA，应调节滑动变阻器R，使电压表V1的示数为U1=______mV；根据图（b）可知，当控温炉内的温度t升高时，硅二极管正向电阻_____（填“变大”或“变小”），电压表V1示数_____（填“增大”或“减小”），此时应将R的滑片向_____（填“A”或“B”）端移动，以使V1示数仍为U1．
（2）由图（b）可以看出U与t成线性关系，硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏度为=_____×10-3V/℃（保留2位有效数字）．
【答案】 ①. 5.00 ②. 变小 ③. 增大 ④. B ⑤. 2.8
【解析】
（1）U1=IR0=100Ω×50×10-6A=5×10-3V=5mV由 ，I不变，温度升高，U减小，故R减小；由于R变小，总电阻减小，电流增大；R0两端电压增大，即V1表示数变大，只有增大电阻才能使电流减小，故滑动变阻器向右调节，即向B端调节．
（2）由图可知， =2.8×10-3V/℃
10. （2019·全国Ⅲ卷·T23）某同学欲将内阻为98.5Ω、量程为100uA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50uA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1500Ω），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___kΩ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．
【答案】 ①. ②. 900 ③. R1 ④. 45 ⑤. 5 ⑥. 0 ⑦. 35000.0
【解析】
（1）连线如图：
根据欧姆表的改装原理，当电流计满偏时，则，解得R=900Ω；为了滑动变阻器的安全，则滑动变阻器选择R1；
（2）在a处， ，解得Rxa=45kΩ；
在b处，则，解得Rxb=5kΩ；
（3）校准：红黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指到0 kΩ处；由图可知，电阻箱接入的电阻为：R=35000.0Ω．
11. （2018·全国Ⅰ卷·T23）某实验小组利用如图甲所示的电路探究在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RT，其标称值（25 ℃时的阻值）为900.0 Ω；电源E（6 V，内阻可忽略）；电压表V（量程150 mV）；定值电阻R0（阻值20.0 Ω），滑动变阻器R1（最大阻值为1 000 Ω）；电阻箱R2（阻值范围0~999.9 Ω）；单刀开关S1，单刀双掷开关S2。
实验时，先按图甲连接好电路，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。
回答下列问题：
(1)在闭合S1前，图甲中R1的滑片应移动到______（填“a”或“b”）端。
(2)在图乙的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出R2-t曲线。（ ）
(3)由图乙可得到RT在25 ℃~80 ℃范围内的温度特性。当t=44.0 ℃时，可得RT=____Ω。
(4)将RT握于手心，手心温度下R2的相应读数如图丙所示，该读数为______Ω，则手心温度为_______℃。
【答案】 ①. b ②. ③. 450 ④. 620.0 ⑤. 33.0
【解析】
(1)[1]闭合开关S1前，应让滑片移动到b端，使滑动变阻器连入电路的阻值最大。
(2)[2]如图所示
(3)[3]由图丁可知t=44.0 ℃时，电阻的阻值为450 Ω。
(4)[4][5]由图丙可得电阻箱阻值为620.0 Ω，由图丁可得温度约为33.0 ℃。
12. （2018·全国Ⅱ卷·T22）某同学组装一个多用电表．可用的器材有：微安表头（量程100内阻900）；电阻箱R1 （阻值范围0999.9）；电阻箱R2 （阻值范围099 999.9）；导线若干，要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表．组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡，回答下列问题：
（1）在虚线框内画出电路图并标出R1和R2，其中为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱___________．
（2）电阻箱的阻值 _____________;R2=____________ （保留到个位）
【答案】 ①. （1）如图所示
②. （2）100 ③. 2910
【解析】
（1）R1的电阻比较小，所以R1与表头并联构成大量程的的电流表，R2的阻值比较大，与改装后的电流表串联可充当大量程的电压表，设计电路图如图所示;
改装电流表需要并联一个电阻，要改装1mA的电流表需要并联的电阻 ，所以选用与变阻箱R1并联，并联后的总电阻为；要改装3V电压表需要串联电阻，串联电阻的阻值为
13. （2018·全国Ⅲ卷·T23）一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻Rx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位单刀双掷开关，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位置，闭合S1；
（3）将开关S2掷于1端，改变滑动变阻器动端的位置，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Rx=_____________（用R0、U1、U2表示）；
（5）重复步骤（3），得到如下数据：
（6）利用上述5次测量所得的平均值，求得Rx=__________Ω．（保留1位小数）
【答案】 ①. 如图所示：
②. ③. 48.2
【解析】
（1）实物图连接如下：
（4）开关S2掷于1端，由欧姆定律可得通过Rx的电流I=U1/R0，将开关S2掷于2端，R0和Rx串联电路电压为U2，Rx两端电压为U=U2-U1，由欧姆定律可得待测电阻阻值Rx=U/I=R0=（-1）R0．
（6）5次测量所得的平均值,（3.44+3.43+3.39+3.40+3.39）=3.41，代入Rx=（-1）R0=（3.41-1）×20.0Ω=48.2Ω．
【突破练习】
1. （2022·湖南衡阳市高三下学期一模）某物理兴趣小组要描绘一个标有“4V 2.0W”的小灯泡L的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压由零逐渐增大，且尽量减小实验误差。可供选用的器材除导线、开关外，还有以下器材：
A．直流电源4.5V（内阻不计）
B．直流电流表0~600mA（内阻约为）
C．直流电压表0~3V（内阻等于）
D．滑动变阻器R（标有“ 2A”）
E．三个定值电阻（、、）
（1）某小组同学们研究后发现，电压表的量程不能满足实验要求，为了完成测量，他将电压表进行了改装，在给定的定值电阻中选用最合适的电阻___________（选填“”“”或“”）与电压表申联，完成改装。
（2）实验要求能够实现在0~4V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路图。（ ）
（3）用改装后的电表测得小灯泡伏安特性曲线如图a所示，可确定小灯泡的功率P与和P与的关系，下列示意图中合理的是___________（U和I分别为灯泡两端的电压和流过灯泡的电流）。
A． B． C． D．
（4）若将两个完全相同规格的小灯泡L按如图b所示电路连接，电源电动势，内阻，若调节滑片P使滑动变阻器R的功率是一个小灯泡功率的两倍，测此时每个小灯泡消耗的电功率为_______W。（结果保留2位有效数字）
【答案】 ①. ②. ③. C ④. 0.56
【解析】
（1）[1] 器材中提供的直流电压表量程只有3V，而小灯泡L的额定电压为4V，所以需要给电压表串联一个电阻从而扩大量程，设定值电阻的阻值为R，则根据串联分压规律有
解得
定值电阻选择
（2）[2] 描绘灯泡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。由于灯泡内阻较小，因此应采用电流表外接法，所以电路图如图所示
（3）[3] 随着电压的升高灯泡电阻增大，所以灯泡的功率
则P-I2图象的斜率增大，而P-U2的斜率减小。
故选C。
（4）[4] 两个完全相同的灯泡并联后通过滑动变阻器调节每个灯泡的电流I和电压U，滑动变阻器R的功率是一个小灯泡功率的两倍，则滑动变阻器R两端的电压和灯泡两端电压相同，根据串并联电流和电压的关系有
代入数据并变形得到
将此电流与电压的关系画在小灯泡伏安特性曲线中，如图所示
两图象的交点坐标为（1.50V，0.375A），所以灯泡功率
2. （2022·江苏盐城市高三下学期二模）利用DIS电流传感器可以测量电容器的电容。让充电后的电容器通过大电阻R放电，电流传感器A与计算机连接，记录放电电流I随时间t变化的图象，图象与坐标轴围成的面积，数值上等于电容器的带电量Q（可用DIS系统软件计算），Q与充电电压U的比值即为电容器的电容C。
(1)图甲、图乙为放电法测量电容的两种电路原理图，先开关S与l端相连，充电结束后，读出电压表的示数。然后把开关掷向2端，记录图象，测量出电容器的带电量Q。在甲、乙两图中，实验系统误差较大的是________（选填“甲”或“乙”），原因是_________对实验的影响，使电容测量值_________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
(2)DIS系统软件记录的放电电流I随时间t变化的图象可能是_______。
A．B.
C.D.
(3)某同学选择了正确的实验电路图，经过实验操作获得了多组数据，如下表所示：
请根据以上数据，在两图中作出图象_________，由图象可得该电容器的电容是_________（结果保留两位有效数字）。
(4)该同学是通过滑动变阻器来改变电容器的充电电压的，请结合上述电路原理图，在下面的方框内作出能改变电容器充电电压的电路原理图_________。
(5)该同学在完成电容的测量实验后，把一多用表的选择开关调到欧姆档，正确调零后把红黑表笔同时与电容器的两极接触，请你描述接触后多用表指针的偏转情况_________。
【答案】 ①. 乙 ②. 电压表分流 ③. 偏小 ④. C ⑤. ⑥. 8.9（8.6~9.0均可） ⑦. ⑧. 多用表指针先快速偏大角度，后逐渐回到原位置
【解析】
(1)[1][2][3]在甲、乙两图中，实验系统误差较大的是乙，原因是电容器放电时电压表有分流对实验的影响，使电容器放电量值偏小，则电容测量值偏小。
(2)[4]电容器放电时，放电电流逐渐减小，且逐渐变慢，则DIS系统软件记录的放电电流I随时间t变化的图象可能是C；
(3)[5]作出Q-U图象如图；
[6]根据可知
(4)[7]能改变电容器充电电压的电路原理图如图
(5)[8]两表笔与电容器接触后，电容器先有较大的放电电流，然后逐渐减小，则多用表指针的偏转情况是：多用表指针先快速偏大角度，后逐渐回到原位置。
3. （2022·山东聊城市高三下学期一模）某实验小组为了测定金属丝的电阻率，用螺旋测微器测量金属丝的直径，用米尺测量金属丝的长度，用伏安法测出金属丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。
（1）测量时螺旋测微器如图甲所示，金属丝的直径为______mm。
（2）现有电动势3V的电源、开关和若干导线及下列器材：
A.电压表V（量程3V，内阻约10kΩ）
B.电流表A（量程0.6A，内阻约2Ω）
C.滑动变阻器（最大阻值为10Ω）
D.滑动变阻器（最大阻值为100Ω）
①用多用电表粗测金属丝的电阻大约为5Ω，要求较准确地测出其阻值，滑动变阻器应选______（填“”或“”）
②实验中该小组实物接线如图乙所示，合上开关前检查电路，请指出其明显错误或不合理的地方是______。
（3）不论使用电流表内接法还是电流表外接法，都会产生系统误差，某小组按如图丙所示的电路进行测量，可以消除由于电表内阻造成的系统误差。利用该电路进行实验的主要操作过程是：
第一步：先将的滑动触头调到最左端，单刀双掷开关向1闭合，闭合开关，调节滑动变阻器和，使电压表和电流表的示数尽量大些（不超过量程），读出此时电压表和电流表的示数、。
第二步：保持两滑动变阻器的滑动触头位置不变，将单刀双掷开关向2闭合，读出此时电压表和电流表的示数、。由以上数据可计算出被测电阻______。
【答案】 ①. 0.950 ②. R1 ③. 电流表应外接；滑动变阻器滑片应置于最左端 ④.
【解析】
（1）[1]由图示螺旋测微器可知，其示数为
（2）[2]由已知待测电阻为5Ω，如果选100Ω的滑动变阻器，两者差值过大，待测电阻分压过小，因此为了便于测量和读数，应选择与待测电阻阻值相近的R1。
[3]待测电阻与电压表电流表的关系为
故待测电阻为小电阻，根据“内大外小”原则，为了更精准测量，故电流表应选择外接法；在开关闭合前，滑动变阻器的电阻应全部接入干路，故滑动变阻器的滑片应置于最左端
（3）[4]单刀双掷开关向1闭合，由闭合电路欧姆定律
保持两滑动变阻器的滑动触头位置不变，将单刀双掷开关向2闭合，由闭合电路欧姆定律
联立解得
4. （2022·山东日照市高三下学期一模）某物理探究小组的同学设计了如图甲所示的实验电路测定干电池的电动势和内阻。
实验器材：电池组（两节干电池）
定值电阻
毫安表（量程为50mA，内阻）
电压表（量程为3V，内阻很大）
滑动变阻器R
电阻箱
开关
导线若干
（1）将电阻箱的阻值调至，则图甲中虚线框内改装后电流表的量程为_______mA。
（2）实验步骤如下：
①闭合开关S前，将滑动变阻器R的滑片移到______端（选填“左”或“右”）；
②闭合开关S，改变滑片位置，记下电压表的示数U和毫安表的示数I，多次实验后将所测数据描绘在如图乙所示的坐标纸上，作出U-I图线。
（3）每节干电池的电动势E=______V，内阻=______（结果均保留两位有效数字）。
（4）从实验原理上分析，通过本实验测量的电动势_____实际电动势，测量的内阻_____实际内阻（选填“大于”“等于”或“小于”）。
【答案】 ①. 500 ②. 左 ③. 1.5 ④. 1.0 ⑤. 等于 ⑥. 等于
【解析】
（1）[1]将电阻箱的阻值调至，则图甲中虚线框内改装后电流表的量程为
代入数据，解得
（2）[2]为了保护电路，应使电路的电流最小，所以滑动变阻器接入电路的电阻最大，即滑片应滑到左端。
（3）[3][4]根据毫安表的改装原理，当毫安表示数为I时，此时电路中的电流为10I，毫安表和电阻箱并联后的电阻为
根据甲所示电路图，由欧姆定律可知，路端电压为
由图乙所示图象可知，纵轴截距为
解得
又图像斜率的绝对值为
解得
（4）[5][6]由电路图可知，当毫安表示数为零时，通过电池组的电流为零，图象的纵截距比电池阻的实际电动势，当电压表示数为零时，此时电池组与组成的等效电源的路端电压实际值就是零，即所测的短路电流为真实值，故通过本实验测量的电动势等于实际电动势，测量的内阻等于实际内阻。
5. （2022·山东淄博市高三下学期一模）利用图甲所示电路，测量多用电表内电源的电动势E 和电阻“×10”挡内部电路的总电阻R内。使用的器材有：多用电表，毫安表（量程10mA，内阻为45Ω），电阻箱，导线若干。
（1）将多用电表挡位调到电阻“×10”挡，红表笔和黑表笔短接，调零；
（2）将电阻箱阻值调到最大，再将图甲中多用电表的红表笔和_______（填“1”或“2”）端相连，黑表笔连接另一端；
（3）调节电阻箱，记下多组毫安表的示数I 和电阻箱相应的阻值R；某次测量时电阻箱的读数如图乙所示，则该读数为_______Ω；
（4）某同学将测量的数据记录在如下表格中，请根据实验数据，回答以下问题：
①答题卡的坐标纸上已标出5 组数据对应的坐标点，请在答题卡的坐标纸上标出第3、5 两组数据对应的坐标点并画出图像；______
②根据实验数据可知，多用表内电源的电动势E＝______V，电阻“×10”挡内部电路的总电阻_______ Ω。（结果均保留三位有效数字）
【答案】 ①. 2 ②. 32. 2 ③.
④. 1. 43（1. 40~1. 46） ⑤. 155（150~160）
【解析】
（2）[1] 在欧姆表内部，黑表笔接电源的正极，红表笔接内部电源的负极，所以将电阻箱阻值调到最大，再将图a中多用电表的红表笔和2端相连，黑表笔连接1，使得电流从电流表的“+”接线柱流入；
（3）[2] 根据电阻箱的读数方法可知，则该读数为
3×10Ω+2×1Ω+2×0.1Ω=32.2Ω
（4）①[3]描点作图如下
②[4][5]根据
可得
图象的斜率为
解得
E=1.43V
图象与纵坐标的截距为
解得
R内=155Ω近5年考情分析
考点要求
等级要求
考题统计
2022
2021
2020
2019
2018
实验九：测定金属的电阻率
Ⅱ
Ⅲ卷·T23
实验十：描绘小电珠的福安特性曲线

乙卷·T23
甲卷·T23
Ⅱ卷·T23
Ⅱ卷·T23
Ⅰ卷·T23
实验十一：测定电源的电动势和内电阻
乙卷·T23
实验十二：练习使用多用电表
Ⅲ卷·T23
Ⅱ卷·T22
量程
精确度
读数规则
电流表0~3 A
0.1 A
与刻度尺一样，采用估读，读数规则较简单，只需要精确值后加一估读数即可
电压表0~3 V
0.1 V
电流表0~0.6 A
0.02 A
估读位与最小刻度在同一位，采用估读
电压表0~15 V
0.5 V
估读位与最小刻度在同一位，采用估读
伏安法
伏阻法
安阻法
实验原理
E＝U＋Ir
E＝U＋r
E＝IR＋Ir
实验电路
数据处理
计算法
由
解得E、r
由
解得E、r
由
解得E、r
图像法
U＝－rI＋E
＝·＋
＝·R＋
误差来源
电压表的分流
E测＜E真；r测＜r真
电压表的分流
E测＜E真；r测＜r真
电流表的分压
E测＝E真；r测＞r真
U/mV
24.0
46.0
76.0
110.0
128.0
152.0
184.0
216.0
250.0
I/mA
140.0
160.0
180.0
200.0
220.0
240.0
260.0
280.0
300.0
I1/mA
32
55
85
125
144
173
I2/mA
171
229
299
379
424
470
t/℃
25.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
R2/Ω
900.0
680.0
500.0
390.0
320.0
270.0
240.0
1
2
3
4
5
U1/V
0.25
0.30
0.36
0.40
0.44
U2/V
0.86
1.03
1.22
1.36
1.49
3.44
3.43
3.39
3.40
3.39
1
2
3
4
5
6
10.8
13.7
16.8
20.0
23.8
27.0
0.92
1.20
1.22
1.70
2.08
2.41
1
2
3
4
5
6
7
R(Ω)
10
15
23
30
37
45
50
I(mA)
6. 81
6. 54
6. 41
6. 21
6. 02
5. 92
5. 71
(A-1)
147
153
156
161
166
169
175