【高考物理】模型盘点：电学实验-学案

这是一份【高考物理】模型盘点：电学实验-学案，共68页。学案主要包含了模型概述，应对策略，模型要点，模型讲解，典型例题，模型例题，总结升华等内容，欢迎下载使用。
电学实验总述
【模型概述】电学实验综合了电学串并联电路、部分电路欧姆定律、闭合电路欧姆定律、电表使用及读法、电流表的内外接法、变阻器的限流分压接法、电功电功率、长度测量工具(主要是游标卡尺和螺旋测微器)使用及读法等.综合性强，是高考必考内容，经常在选择题、实验题和计算题中考查学生运用相关知识解决问题的能力
【应对策略】
= 1 \* GB3 ①对电学串并联电路、部分电路欧姆定律、闭合电路欧姆定律、电表使用及读法、电流表的内外接法、变阻器的限流分压接法、电功电功率、长度测量工具(主要是游标卡尺和螺旋测微器)使用及读法等知识能熟练掌握；
= 2 \* GB3 ②实验原理，要能明确电路中的已知量 (或测量量)，综合电路知识，列方程求解待测量；
= 3 \* GB3 ③数据处理，要求能减小误差，通常作相应的曲线图象，根据图象读法，结合数学函数图象知识处理问题； = 4 \* GB3 ④误差分析，根据实验电路，明确测量值和真实值的大小关系(主要是电流、电压的测量值和真实值的差别)
【模型要点】电学实验问题，就是能根据题意，结合电路知识，依据已知量 (或测量量)，求解待测量
【模型讲解】
一．测量工具的使用和读法
1．游标卡尺和螺旋测微器：读数＝主尺读数(注意单位)+游标尺对齐格数(不需)×精确度(注意单位)
2．螺旋测微器：读数＝固定刻度读数(注意单位和读法)+可动刻度格数(要求估读)×精确度(注意单位)
3．电流表电压表:注意量程和对应的分度值.0.6—-小数点两位(半格估读)；3—-小数点两位；15—-小数点一位
4．欧姆表：读数＝指针读数(注意区域不同，分度值不同)×倍率；注意： = 1 \* GB3 ①换档调零； = 2 \* GB3 ②中央读数； = 3 \* GB3 ③大偏角大倍率，小偏角小倍率(注意偏角确定)； = 4 \* GB3 ④电流流向
二．电流表内外接法
1．从电表的分流和分压分析测值和真实值的大小关系，得出R测与R真的大小关系
2．接法选择
= 1 \* GB3 ①阻值比较法：RXRA，电流表分流作用不明显----内；RXRV，电压表分流作用小------外
= 2 \* GB3 ②计算比较法:RX2＞RARV------内接法；RX2＜RARV------外接法
= 3 \* GB3 ③试触法比较:P从换接到，电压表读数差别大-----电流表分压作用明显------外接法；电流表读数差别大-----电压表分流作用大-----内接法
三．滑动变阻器控制电路
1．限流式接法适合测量阻值较小的电阻(RX”或“ 小
【详解】（1）[1][2]．由于滑动变阻器的分压影响产生误差，故选择阻值小的c能减小误差；又由于使用半偏法测电压表内阻，电压表内阻较大，电阻箱最大阻值应选大的，故选择d．
（2）[3][4]．当电压表的指针指到3.0V位置时，电压表中的电流当电压表的指针指到1.5V位置时，电阻箱的电阻为，电压表中的电流
可得
由于滑动变阻器的分压影响，，故
即
越大，滑动变阻器的分压影响越小，越接近，故越小．
（6）图像法
某同学设计了如图1所示的电路来测量一个量程为3V的电压表的内电阻(几千欧)，实验室提供直流电源的电动势为6V，内阻忽略不计；
①请完成图2的实物连接_____；
②在该实验中，认为当变阻器的滑片P不动时，无论电阻箱的阻值如何增减，aP两点间的电压保持不变；请从下列滑动变阻器中选择最恰当的是：______；
A．变阻器A(0−2000Ω，0.1A) B．变阻器B(0−20Ω，1A) C．变阻器C(0−5Ω，1A)
③连接好线路后,先将变阻器滑片P调到最______端,并将电阻箱阻值调到______（填“0”或“最大”），然后闭合电键S，调节P，使电压表满偏，此后滑片P保持不动；
④调节变阻箱的阻值,记录电压表的读数;最后将电压表读数的倒数与电阻箱读数R描点,并画出图已所示的图线，由图3得待测电压表的内阻值为______Ω（保留两位有效数字)）
【答案】 B 左 0 3.0103或3.0k
【详解】
①[1]按照电路图连接实物图，如图所示
②[2]因为当变阻器的滑片P不动时，无论电阻箱的阻值如何增减，aP两点间的电压保持不变，可知滑动变阻器的阻值越小越好，但是若选择变阻器C，电流会超出变阻器的最大电流，不安全，所以选择B。
③[3][4]连接好线路后，先将变阻器滑片P调到最左端，并将电阻箱阻值调到0，然后闭合电键S，调节P，使电压表满偏。
④[5]设满偏电压为U0，因为ap间的电压不变为U0，根据欧姆定律知，电压表的示数为
整理得
可知
解得RV=3.0×103Ω
（四）测量电流表只需要一个能够显示电压的装置
（1）定值电阻与待测电流表串联扩大电压值
为了测定一个电流表A的内阻r，实验室给出了下列器材：
A．待测电流表A，量程100mA，内阻约为10Ω
B．电压表V1，量程3V，内阻很大
C．电压表V2，量程15V，内阻很大
D．滑动变阻器R1，最大阻值约20Ω
E．滑动变阻器R2，最大阻值约1000Ω
F．定值电阻R0，R0＝20Ω
G．电源，电动势3V，内阻很小
H．电键及导线若干
请回答下列问题：
（1）选出合适的器材，要求有尽可能高的测量精度，并能测出多组数据，在虚线方框中画出测电流表A内阻的电路图并标明元件符号_______．
（2）电压表应选_____，滑动变阻器应选_____（选填器材名称前面的序号字母）．
（3）若待测电流表的读数为I，电压表读数为U，则所测电流表A的内阻的表达式r＝_____（各物理量的符号用题目中给定的字母表示）
【答案】（1）图见解析； （2）B D； （3）
【分析】
（1）为了保证电流表的安全应与定值电阻串联，选择分压式电路提高测量精度，再画出电路图即可；
（2）根据电源电动势选择合适量程的电压表，为了滑动方便应选择最大最值较小的滑动变阻器；
（3）根据串并联电路特点结合欧姆定律，联立即可求出电流表内阻．
【详解】（1）因为要求有尽可能高的测量精度，并能测出多组数据，故选择分压式电路；画出电路图，如图所示：
（2）因为电源电动势E＝3V，故电压表选择量程为3V的B；为了滑动方便，选择最大最值较小的滑动变阻器，故滑动变阻器选择D.
（3）根据串并联电路特点结合欧姆定律可得电流表内阻：r＝
（2）电流表与定值电阻串联改装电压表
某同学利用图甲所示电路测量一表头的电阻。供选用的器材如下：
A．待测表头（内阻约为300Ω，量程为5.0mA）
B．灵敏电流表（内阻，量程为1.0mA）
C．定值电阻
D．滑动变阻器（最大阻值为10Ω）
E.滑动变阻器（最大阻值为1000Ω）
F.电源E（电动势，内阻不计）
G.开关S，导线若干
（1）请根据图甲所示电路将图乙的实物图补充完整。（______）
（2）滑动变阻器应选______（选填“”或“”）。
（3）该同学多次移动滑片P记录相应的、示数、，以为纵坐标、为横坐标作出相应图线，测得图线的斜率，则待测表头内阻______Ω。
【答案】见解析
【详解】
(1)[1]
(2)[2]电路图中滑动变阻器采用分压式接法，为了方便实验操作，应选择最大阻值较小的滑动变阻器；
(3)[3]根据欧姆定律和并联电路电压相等的关系，有
整理，可得
结合图像的斜率
所以
（3）电流表内阻确定充当电压表
选用适当的实验器材，设计一电路来测量电流表的内阻，要求方法简便，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。
电流表：量程，内阻待测（约）；
电流表：量程，内阻；
电压表：量程，内阻；
电阻：阻值约，作保护电阻用；
滑动变阻器：总阻值约；
电池：电源电压，内阻很小；
开关；
导线若干。
(1)在框中画出电路图，标明所用器材的代号________。
(2)若选测量数据中的一组来计算，则表达式为________；说明式中各符号的意义________。
【答案】 、分别为通过电流表的电流与其内阻，为通过电流表的电流
【详解】(1)[1]满偏电压约为
取量程为的电压表不适合；满偏电压为
与满偏电压相近，故把当电压表使用；由于、并联后两端最大电压为，需加起分压作用，保护电流表；电流表、并联后再与串联后的总电阻，并要求测量多组数据，故滑动变阻器应采用分压式接法。
(2)[2]并联电路中各支路两端的电压相等，故
[3] 、分别为通过电流表的电流与其内阻，为通过电流表的电流。
（4）定值电阻充当电压表
某同学为了测电流表A1的内阻精确值，有如下器材：
电流表A1（量程300mA，内阻约为5Ω）；
电流表A2（量程600mA，内阻约为1Ω）；
电压表V（量程15V，内阻约为3kΩ）；
定值电阻R0（5Ω）；
滑动变阻器R1（0～10Ω，额定电流为1A）；
滑动变阻器R2（0～250Ω，额定电流为0.3A）；
电源E（电动势3V，内阻较小）；
导线、开关若干。
(1)要求电流表A1的示数从零开始变化，且多测几组数据，尽可能的减少误差。在如图所示线框内画出测量用的电路图______，并在图中标出所用仪器的代号。
(2)若选测量数据中的一组来计算电流表A1的内阻r1，则所用电流表A1的内阻r1表达式为r1=______；式中各符号的意义是______。
【答案】 I1和I2分别表示某次测量表A1和表A2的读数，R0为定值电阻的阻值
【详解】(1)[1]要求待测电流表A1的示数从零开始变化，则滑动变阻器采用分压式接法，由于电压表的量程较大，测量电流表A1的电压测量误差较大，选择电流表A1与定值电阻并联，再与A2串联，结合欧姆定律得出A1两端的电压。如图所示
(2)[2][3]根据串并联电路的特点，通过定值电阻的电流
则电流表A1的内阻
式中I1和I2分别表示某次测量表A1和表A2的读数，R0为定值电阻的阻值
（5）半偏法
某同学采用半偏法，测量内阻约为100 Ω的电流表
(1)采用如图所示的电路测量电流表G的内阻Rg，可选用的器材有：
A．滑动变阻器：最大阻值为2 000 Ω；
B．滑动变阻器：最大阻值为50 kΩ；
C．电阻箱：最大阻值为999.9 Ω；
D．电阻箱：最大阻值为9 999.9 Ω；
E．电源：电动势约为6 V，内阻很小；
F．开关、导线若干．
为提高测量精度，在上述可供选择的器材中，滑动变阻器R1应该选择________；电阻箱R2应该选择________；(填选用器材的字母代号)
(2)测电流表G的内阻Rg的实验步骤如下：
a．连接电路，将可变电阻R1调到最大；
b．断开S2，闭合S1，调节可变电阻R1使电流表G满偏；
c．闭合S2，调节可变电阻R2使电流表G半偏，此时可以认为电流表G的内阻Rg＝R2.
设电流表G的内阻Rg的真实值为R真，测量值为R测，，则R真________R测．(选填“大于”、“小于”或“等于”)
【答案】D C 大于
【解析】（1）利用半偏法测量电流表G的内阻，要保证总电流基本不变，则R1的阻值远大于R2的阻值，电动势选择大一些的．故可变电阻R1应该选择 D；可变电阻R2应该选择C．
（2）由于并联R2后，总电阻减小，则总电流增大，所以通过R2的实际电流大于通过电流表G的电流，则R2的阻值小于电流表G的阻值，所以电流表R测＜R真．
（6）图像法
一位同学想测量一个有清晰刻度，但没有示数，量程、内电阻未知的电流表Ax，为了测量电流表Ax的量程和内电阻，可以使用的实验器材如下：
A．电源(电动势约4 V，内电阻忽略不计)
B．待测电流表Ax (量程和内电阻未知)
C．标准电流表A0(量程0.6 A，内电阻未知)
D．电阻箱(阻值范围0～999.9 Ω)
E.滑动变阻器(阻值为0～20 Ω)
F.滑动变阻器(阻值为0～20 kΩ)
G.开关S和导线若干
该同学的实验操作过程为：
(1)将实验仪器按图所示电路连接，滑动变阻器R0应选________(选填仪器前的字母序号);
(2)将电阻箱R1的阻值调至最大，将滑动变阻器的滑片P移至某一位置，闭合开关S；接着调节电阻箱，直至电流表Ax满偏，记录此时电阻箱的阻值和标准电流表A0的示数；
(3)移动滑片P至滑动变阻器的另一位置，再次调节电阻箱R1直至电流表Ax满偏，记录此时电阻箱的阻值和标准电流表A0的示数；
(4)重复步骤(3)3～5次；
(5)该同学记录了各组标准电流表A0的示数I和电阻箱的阻值R1的数据，并作出I－图线；
(6)根据图图线可以求得电流表Ax的量程为______ A，内电阻为________ Ω.将电流表Ax与一个阻值为________ Ω的电阻串联就可以组成量程为3 V的电压表.
【答案】E 0.3 0.5 9.5
【详解】
①为方便实验操作，滑动变阻器应选择E；
⑥通过电流表的电流：I=Ig+I1=Ig+=Ig+，
I−图象的截距：b=Ig=0.3A，图象的斜率：k=IgRg==0.15，
电表内阻：Rg==0.5Ω；
把电流表改装成3V的电压表需要串联分压电阻阻值：R=−0.5=9.5Ω；
七、多用电表的结构与使用方法
【模型概述】
（一）多用电表的简单结构问题
（二）多用电表的电压、电流量程及其读数问题
（三）多用电表测电阻的原理及其误差分析
（四）多用电表的测电阻的步骤
（五）干路电流计算多用电表原理
（1）简单的并联结构
（2）完整的多用电表结构
（六）多用电表的双倍率问题
（1）通过开关闭合并联电阻改变倍率
（2）通过选择开关使用不同的电路模式改变倍率
（3）改变倍率的处理方法
（七）多用电表与各种仪器的组合求解自己的内部信息
（1）与电阻箱的组合
（2）与电压表的组合
（3）与电流表的组合
【典型例题】
（一）多用电表的简单结构问题
以下是欧姆表原理的电路示意图，正确的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】
AB．欧姆表的红、黑表笔分别与内部电源的负、正极相连，故AB错误；
CD．闭合电路中的外电路，电流从电源的正极流向负极，对于电流表电流应从正接线柱进、从负接线柱出，故C正确，D错误。
故选C。
（二）多用电表的电压、电流量程及其读数问题
【模型概述】
1. 电压表、电流表、多用电表的读数技巧
(1)对电表读数问题，要先弄清楚电表的精确度，即每小格的数值，再确定估读的方法，是eq \f(1,2)、eq \f(1,5)还是eq \f(1,10)估读，明确读数的小数位数。
(2)多用电表的使用问题，在弄清其基本原理的基础上，会选择测量项目及量程、挡位，能区分机械调零和欧姆调零的区别，掌握测量电阻的步骤，此外，会看多用电表表盘，最上排不均匀刻度为测电阻时读数刻度，读出表盘刻度后应乘以挡位倍率；中间刻度是均匀的，为测量电压和电流的读数刻度，下面三排数字为方便读数所标注；最下排刻度专为测量2.5 V以下交流电压所用，一般较少使用。
如图是一个多用电表的简化电路，S为单刀多掷开关，通过操作开关，接线柱O可以接通1，也可以接通2、3、4、5或6。下列说法正确的是（ ）
A．当开关S分别接1和2时，测量的是电流，其中S接1时量程较大
B．当开关S分别接3和4时，测量的是电阻，其中A是黑表笔
C．当开关S分别接5和6时，测量的是电阻，其中A是红表笔
D．当开关S分别接5和6时，测量的是电压，其中S接5时量程较大
【答案】A
【详解】A．其中1、2两档用来测电流，接1时分流电阻相对更小，故接1时电表的量程更大，第1档为大量程，那么S接2时量程较小，故A正确；
B．3、4档用来测电阻，其中黑表笔连接表内电池的正极，故B为黑表笔，A与电源的负极相连，A为红表笔，故B错误；
C．要测量电压，电流表应与电阻串联，由图可知当转换开关S旋到位置5、6时，即5、6两档用来测电压。因为6档共用一个表头，所以测电压时外部电源的正极应该接在A表笔上，故A为红表笔，故C错误；
D．要测量电压，电流表应与电阻串联，由图可知当转换开关S旋到位置5、6时，即5、6两档用来测电压。测量电压，电流表所串联的电阻越大，所测量电压值越大，故当转换开关S旋到6的量程比旋到5的量程大，故D错误。
故选A。
（三）多用电表测电阻的原理及其误差分析
如图所示为一简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig=300μA，内阻Rg=100Ω，可变电阻R的最大阻值为10kΩ，电池的电动势E=1.5V，内阻r=0.5Ω。按正确使用方法进行欧姆调零后，下列说法中正确的是（ ）
A．欧姆表的内阻为5kΩ
B．测量一电阻时发现表头的指针刚好指在刻度盘的正中央，则该电阻的阻值约为10.1kΩ
C．测量一个全新的发光二极管，当二极管的a端、b端分别与欧姆表的A端、B端相连时，欧姆表的指针几乎不动，而反接后指针几乎满偏，则二极管的a端为正极
D．欧姆表使用一段时间后电动势下降到1.47V、内阻增大到4.3Ω，但仍可以调零，若测得某电阻的阻值为500Ω，则该电阻的真实值应为490Ω
【答案】ACD
【详解】A．欧姆表的内阻为
选项A正确；
B．测量一电阻时发现表头的指针刚好指在刻度盘的正中央
解得
选项B错误；
C．测量一个全新的发光二极管，当二极管的a端、b端分别与欧姆表的A端、B端相连时，欧姆表的指针几乎不动，说明二极管加的是反向电压，而反接后指针几乎满偏，说明二极管加的是正向电压，则二极管的a端为正极，选项C正确；
D．接1.5V电动势时的内阻为R内1=5kΩ
接1.47V电动势时的内阻为
根据
得Rx=490Ω
选项D正确。
故选ACD。
（四）多用电表的测电阻的步骤
用如图所示的多用电表测量一个阻值约为的电阻，测量步骤如下：
（1）调节指针定位螺丝，使多用电表指针指着__________。
（2）将选择开关旋转到“”挡的__________位置。
（3）将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，并将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使电表指针对准__________。
（4）将红、黑表笔分别与待测电阻两端接触，若多用电表读数如图所示，该电阻的阻值为__________。
（5）测量完毕，将选择开关旋转到__________位置。
【答案】左侧0，即电流电压0位置处 ×1 右侧0Ω处 19.0 OFF
【详解】（1）[1]使用多用电表测电阻时，要先对多用电表进行机械调零，使多用电表指针指向电压和电流公共的零刻度线上，即左侧0，电流电压0位置处；
（2）[2]待测电阻阻值约为20Ω，所以应将选择开关旋转到“Ω”挡的×1位置，从而使指针尽可能指在刻度盘中央位置附近；
（3）[3]将红、黑表笔分别插入“+”“−”插孔，并将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使电表指针对准电阻的零刻度线上，即右侧0Ω处；
（4）[4]该电阻的阻值为
（5）[5]测量完毕，将选择开关旋转到OFF位置。
（五）干路电流计算多用电表原理
（1）简单的并联结构
某同学欲将内阻为100 Ω、量程为400 μA的电流表G改装成欧姆表，做了以下实验。该同学选择的实验器材有：定值电阻R1（阻值为25 Ω），滑动变阻器R（最大阻值2 500 Ω），干电池（电动势为E=1.5 V，内阻r=2 Ω），红、黑表笔，导线若干。
(1)该同学设计了图甲所示的电路图，并按照电路图将实物连接完整。
(2)实验时，先将红、黑表笔短接，当电流表G满偏时，滑动变阻器R接入电路的阻值为___________ Ω。
(3)当待测电阻Rx接在红、黑表笔之间时，电流表G的示数如图乙所示，其读数为___________ μA，Rx的阻值为___________ Ω。
【答案】728 240 500
【详解】(2)[1]电流表G和R1并联后的总电阻R并==20 Ω
当电流表G满偏时，此时流过电路的总电流为I1=＋Ig=2 mA
由闭合电路欧姆定律可得R并＋r＋R=
解得R=728 Ω
(3)[2][3]根据读数规则可知电流表的读数为240 μA，新电流表的量程是原来电流表量程的5倍，此时流过电路的总电流为I=1 200 μA，由闭合电路欧姆定律可得R并＋R＋r＋Rx==1 250 Ω
解得Rx=500 Ω
（2）完整的多用电表结构
如图甲是多用电表，图乙是一个多量程多用电表的简化电路图如图所示，电流、电压和电阻的测量都各有两个量程不同的档位.电流表的大量程是10mA，小量程是3mA。电压档大量程是10V，小量程是4V，表盘如图丙所示。
（1）下列说法正确的是∶______；
A．当选择开关S旋到位置3时，是电阻档，某同学测量时电阻时，由于粗心将红黑表笔接反，对测量结果没有影响。
B．当选择开关S旋到位置6时，正确测量时A表笔电势高于B表笔电势
C．当选择开关S旋到1时，对应是电流档3mA的量程
D．A表笔为黑表笔，B表笔为红表笔
（2）在进行测量实验时，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旋转到电阻挡适当的倍率的位置。
③将插入“+”“一”插孔的表笔短接，旋动部件______， 使指针对准电阻的______（选填“0刻线”或“∞刻线”）。
（3）已知表头G的满偏电流为500μA，内阻为1000Ω，图中选择开关旋到4时，内部电源电动势为4.5V，欧姆调零后，红黑表笔之间接入一个待测电阻，发现表头G刚好半偏，则在AB之间接的电阻为______Ω，选择的倍率为______。（选填“×1”、“×10”、 “×100” 、“×1k”） ，该测量过程操作的顺序和步骤都正确无误，则R1=______Ω，R4=______Ω，若选择倍率不变，将AB间接入另一个未知电阻R，发现表盘指针偏转了， 则AB之间接入的电阻R=______Ω。
【答案】AB S T “0刻度线” 1500 ×100 60 2000 3000
【详解】（1）[1]A.当选择开关S旋到位置3时，是电阻档，某同学测量时电阻时，由于粗心将红黑表笔接反，对测量结果没有影响，选项A正确。
B.当选择开关S旋到位置6时是电压表，因表笔为红表笔，则正确测量时A表笔电势高于B表笔电势，选项B正确；
C.当选择开关S旋到1时，电流计上只并联一个电阻R1，则分流电阻较小，量程大，即对应是电流档10mA的量程，选项C错误；
D. 因黑表笔接欧姆档内部电源的正极，可知B表笔为黑表笔，A表笔为红表笔，选项D错误。
故选AB。
（2）①[2]旋动部件S，使指针对准电流的“0”刻线。
②将K旋转到电阻挡适当的倍率的位置。
③[3][4]将插入“+”“一”插孔的表笔短接，旋动部件T， 使指针对准电阻的“0刻线”。
（3）[5][6]已知表头G的满偏电流为500μA，内阻为1000Ω，则
此时通过图2虚线框内的满偏电流为3mA，图中选择开关旋到4时，内部电源电动势为4.5V，欧姆调零后

红黑表笔之间接入一个待测电阻，发现表头G刚好半偏，则
解得Rx=1500Ω
在AB之间接的电阻为1500Ω，选择的倍率为 “×100” 档；
[7]因接1时是电流I1=10mA档，接2时是电流I2=3mA档，则
联立解得R1=60Ω
R2=140Ω
[8]当接5时是电压U1=4V量程，当接6时是电压U2=10V量程，则
其中IG=3mA 解得R4=2000Ω

[9]若选择倍率不变，将AB间接入另一个未知电阻R，发现表盘指针偏转了， 则
解得AB之间接入的电阻R′=3000Ω
（六）多用电表的双倍率问题
（1）通过开关闭合并联电阻改变倍率
某同学用灵敏电流表改装成多用电表，如图所示为其设计的电路原理图。已知灵敏电流表G的满偏电流为Ig=3 mA，内阻Rg=100Ω。（计算结果均保留3位有效数字）
（1）根据该电路原理图，当选择开关S2接位置3时，该多用电表为___________（选填“电压表”、“电流表”、“欧姆表”）；
（2）若开关S1闭合， S2接位置1时，要求该电表为0~0.3 A的电流表，则电阻R1应为___________Ω；当开关S1断开，S2接位置3时，要求该电表为0~3 V的电压表，则电阻R2应为___________Ω；
（3）若电源电动势为1.5 V，当开关S1断开， S2接位置2时，将两表笔短接，调节电阻R3进行欧姆调零，之后在两表笔之间接一待测电阻， 若电流表半偏，则该待测电阻为___________ Ω； 当开关S1闭合， S2接位置2时，将两表笔短接，调节电阻R3进行欧姆调零，之后在两表笔之间接一待测电阻，若电流表半偏，则该待测电阻为___________Ω。
【答案】电压表 1.01 900 500 5.00
【详解】(1)[1]由图甲所示电路图可知，当选择开关接3时，表头与分压电阻串联，此时电表为电压表。
(2)[2]开关S1闭合，S2接位置1时，电流计量程扩大，则并联的电阻
[3]开关S1断开，S2接位置3时，改装成电压表，则串联的电阻
(3)[4]根据闭合电路欧姆定律得，
解得
[5]当开关S1闭合，S2接位置2时，满偏电流为Ig′=0.3A，根据闭合电路欧姆定律得，
解得
（2）通过选择开关使用不同的电路模式改变倍率
某实验小组设计制作了一个多用电表，电路结构如图甲所示。把B、C接入电路时可测量电路的电流，S接a时电流表量程为，S接b时电流表量程为。把红、黑表笔与A、B连接后，多用电表可测量电阻（具有“”和“”的两种倍率）。
表内的电路元件及其规格：
电源的电动势，内阻不计
微安表：满偏电流，内阻
、、为定值电阻
R为滑动变阻器
单刀双掷开关S
（1）______，______。（保留三位有效数字）
（2）S接a端，将红黑表笔与A、B连接后短接，调节滑动变阻器使电流表指针满偏，此时欧姆表测电阻的倍率是______（填写“”和“”）。
（3）在某次电阻测量的操作中，S接b端，操作都规范正确。最终微安表表盘刻度和指针如图乙所示，此时待测电阻阻值是______。（保留三位有效数字）
【答案】1.11 10.0 10 3.50103
【详解】（1）[1][2]开关S接a时有
S接b时有
联立可解得
（2）[3]由图可知S接a端时电阻小于接b端时，所以能测的电阻小于接b端时，故倍率为10
（3）[4]接b端时，此时示数为，虚线部分电流表的量程为1mA，欧姆表内阻为
由示数可知，通过导体的电流为
由
代入数据可得
（3）改变倍率的处理方法
某实验小组利用下列器材研究欧姆挡不同倍率的原理，组装如图乙所示的简易欧姆表．实验器材如下：
A．干电池（电动势为，内阻不计）；
B．电流计（量程，内阻）；
C．可变电阻器；
D．定值电阻；
E．导线若干，红黑表笔各一只．
①表盘上刻度线对应的电阻刻度值是______；
②如果将与电流计并联，如图丙所示，这相当于欧姆表换挡，则换挡后可变电阻器阻值应调为______，换挡前、后倍率之比为______．
【答案】 99．01
【详解】电流表内阻为，给电流表并联的电阻，则电流计满偏时两端的电压为
此时变阻器电流为
则变阻器的阻值为
因电流表量程扩大100倍，用该电流表改装成欧姆表，同一刻度对应的电阻值变为原来的，欧姆表换挡前、后倍率之比等于
（七）多用电表与各种仪器的组合求解自己的内部信息
（1）与电阻箱的组合
某同学制作了一个简单的多用电表，图甲为该多用电表的电路图。已知选用的电流表的满偏电流。C为最上排刻度线的中间刻度，最上排对应数据在图乙中没有标出。
（1）若选择开关接1时，指针指在图乙所示位置，则其示数为___________。
（2）为了测该多用电表电阻挡的内阻和表内电源的电动势，这位同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：
①先将选择开关接2，再将___________，然后调节的阻值使电表指针满偏；
②将电表的红、黑表笔分别与电阻箱的两接线柱相连，调节电阻箱使电表指针指在C处，此时电阻箱的示数如图丙所示，则电阻箱的示数为___________Ω，多用电表内电源的电动势为___________V。（结果保留三位有效数字）
（3）在上述基础上不换挡，直接用该多用电表测量另一电流表的内阻，指针在图乙所示位置，则___________（填“A”或“B”）表笔接电流表的正接线柱，该电流表的阻值为___________Ω。（结果保留两位有效数字）
【答案】6.8mA 红、黑表笔短接 150 1.50 B 71
【详解】
（1）[1]选择开关接1时为10mA量程的电流表，其分度值为0.2mA，不用往下估读，示数为6.8mA。
（2）①[2]先将选择开关接2，再将红、黑表笔短接，然后调节的阻值使电表指针满偏。
②[3]题图丙所示电阻箱可知，电阻箱示数为150Ω，由图乙所示可知，指针指在C处时，电流表示数为5.0mA，C处电阻值为中值电阻，则电表内阻为150Ω。
[4]电源电动势为
（3）[5]电流从电阻挡内部电源正极通过B表笔流出，从电流表正极流入，指针才会正常向右偏转，故B表笔接电流表的正接线柱。
[6]根据第（1）问可知，表头所示电流为6.8mA，调零后欧姆挡的内阻为150Ω，而内部电源的电动势、由闭合电路欧姆定律可得
所以该电流表的阻值为
（2）与电压表的组合
甲所示为某多用电表内部简化电路图。
某同学想通过多用表的欧姆挡测量量程为3 V的电压表内阻如图乙。
（1）主要步骤如下：
①把选择开关拨到“×100”的欧姆挡上；
②把两表笔相接触，旋转欧姆调零旋钮，使指针指在电阻零刻度处；
③把红表笔与待测电压表______（选填“正”或“负”）接线柱相接，黑表笔与另一接线柱相连，发现这时指针偏转角度很小；
④换用______（选填“×10”或“×1 k”）欧姆挡重新调零后测量，发现这时指针偏转适中，记下电阻数值；
⑤把选择开关调至空挡或交流电压最高挡后拔下表笔，把多用电表放回桌上原处，实验完毕。
（2）实验中表盘示数如图丙所示，则欧姆表的读数为______Ω，这时电压表读数为______V。
（3）请你求出欧姆表内部电源电动势为______V。（保留两位有效数字）
【答案】负 ×1 k 4.0×104 2.20 3.0
【详解】（1）③[1]用欧姆表粗测电压表内阻，欧姆调零后，要将欧姆表的红接线柱与待测电压表的负接线柱相连，黑表笔与另一接线柱相连，进行测量。
④[2]发现指针偏转角很小，则说明示数较大，要减小示数则增大倍率，即改为×1k的倍率，重新调零后再测量；
（2）[3][4]欧姆表的读数为RV＝40.0×1 000 Ω＝4.0×104 Ω
电压表读数为U＝2.20 V
（3）[5]根据①采用的挡位可知中值电阻即欧姆表内阻为rg＝1.5×104 Ω
根据闭合回路欧姆定律可得
代入数据解得E＝3.0 V
（3）与电流表的组合
使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源（一般为电池）、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端．现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：待测多用电表，量程为60mA的电流表，导线若干．实验时，将多用电表调至×1Ω档，调好零点．完成下列填空：
（1）仪器连线如图1所示（a和b是多用电表的两个表笔）．若两电表均正常工作，则表笔a为____（填“红”“黑”）色
（2）若图1中多用电表与电流表的示数分别如图2（a），（b）所示，则多用电表的读数为____Ω．电流表的读数为______mA；
（3）计算得到的多用电表内电池的电动势为_____V．（保留三位有效数字）
（4）某欧姆表头是量程为100μA的电流表，表盘上标示的电阻值是按照电池电动势E=1.5V而计算得出的，则a电池的电动势刚好是1.5V时，欧姆表的内阻_________kΩ；b表盘上30μA刻度线对应的电阻刻度值是________kΩ；
（5）当电池的电动势降低到1.4V时，用这个欧姆表测得某电阻为22.5kΩ，这个电阻真实值______kΩ
【答案】黑 14.0 53.0 1.54 15 35 21
【详解】试题分析：（1）多用电表在使用时必须使电流从红表笔（正接线柱）流进，黑表笔（负接线柱）流出，串联的电流表也必须使电流从正接线柱流进，负接线柱流出，所以可以判断电流是从a表笔流出的为黑表笔．
（2）多用电表使用×1档，故它的读数为．电流表的量程为60mA，每小格表示1mA，故电流表的读数为53.0mA．
（3）干路电流是53.0mA，则电源电动势是．
（4）欧姆表的内阻，由求得
（5）电动势为1.4V时，调满偏后电表的内阻为：，电表上22.5kΩ刻度对应的电流值：，用1.4V电源测电阻时的电流值也为40μA，即：
代数解得：
八、描绘伏安特性曲线
【模型概述】
1．描点作图时的注意事项
(1)单位长度的选取。
(2)平滑连接各点。
(3)尽量使图线占满整个坐标纸。
2．非线性元件与某电源连接后实际功率的求法
若该元件直接接在电源两端，一般是在该元件的伏安特性曲线中作出电源的路端电压随电流变化的关系图线，两图线的交点即该元件的工作点，利用P＝UI求得元件的实际功率；若元件与某定值电阻R0串联后再接入电源两端，则可将该定值电阻和电源等效为电源电动势为E、内电阻为(r＋R0)的电源再进行分析。
3.小灯泡实际功率的两种求解方法
4.小灯泡的功率的最值问题
5.描绘伏安特性曲线的基础题型
6.电表改装的运用
（1）电流表与定值电阻串联改装电压表
（2）电压表与定值电阻串联扩大电压量程
（3）电流表与定值电阻并联扩大电流量程
7.关于灯泡是否要消除误差
8.非纯电阻的伏安特性曲线------发光二极管、电动机
解题流程图
九、电表改装的运用
【模型概述】
(1)小量程电流表(表头)
①工作原理：主要由磁场和放入其中可转动的线圈组成。当线圈中有电流通过时，线圈在安培力作用下带动指针一起偏转，电流越大，指针偏转的角度越大，从表盘上可直接读出电流值。
②三个参数：满偏电流Ig，表头电阻Rg，满偏电压Ug，它们的关系：Ug＝IgRg。
(2)电压表、电流表的改装
电流表、电压表都是由小量程的电流表(表头)改装而成的。它们的改装原理见下表：
【典型例题】
题型一：扩大电压量程
如图是有两个量程的电压表，当使用a、b两个端点时，量程为0～10 V，当使用a、c两个端点时，量程为0～100 V。已知电流表的内阻Rg为500 Ω，满偏电流Ig为1 mA，则电阻R1、R2的值为( )
A．9500 Ω 90000 Ω B.90000 Ω 9500 Ω
C．9500 Ω 9000 Ω D.9000 Ω 9500 Ω
答案 A
解析 接a、b时，由串联电路特点有R总＝R1＋Rg＝eq \f(U1,Ig)，得R1＝eq \f(U1,Ig)－Rg＝9500 Ω。接a、c时，同理有R总′＝R1＋R2＋Rg＝eq \f(U2,Ig)，得R2＝eq \f(U2,Ig)－Rg－R1＝90000 Ω，A正确。
题型二：扩大电流量程与检测
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1200 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，将图b中的实物连线。
(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。由此可以推测出所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.25 mA 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1200 Ω
B．微安表内阻测量错误，实际内阻小于1200 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)图见解析 (2)C (3)AC (4)eq \f(99,79)
解析 (1)微安表改装为大量程的电流表，应并联电阻R，实物连线如图所示。
(2)串联电路中电流处处相等，毫安表示数为16.0 mA时，对应微安表的示数为160 μA，根据比例关系得，当微安表指针指到满量程250 μA时，毫安表的示数应为25 mA，即为改装后电表的量程，C正确。
(3)根据IgRg＝(I－Ig)R，得I＝eq \f(IgRg,R)＋Ig。产生上述问题的原因可能是微安表内阻测量错误，实际内阻大于1200 Ω，或者并联的电阻R值计算错误，接入的电阻偏小，A、C正确。
(4)设微安表的满偏电压为U，则对并联的电阻R有
U＝(25－0.25)×10－3 A×R
对并联的电阻kR有U＝(20－0.25)×10－3 A×kR
解得k＝eq \f(99,79)。
题型三：同一表头改装成电流表与电压表
某同学组装一个多用电表。可用的器材有：微安表头(量程100 μA，内阻900 Ω)；电阻箱R1(阻值范围0～999.9 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～99999.9 Ω)；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R1＝________ Ω；R2＝________ Ω。(保留到个位)
答案 (1)见解析图 (2)100 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。
(2)改装电流表需要并联一个电阻，要改装成1 mA的电流表需要并联的电阻R1＝eq \f(IgRg,I－Ig)＝eq \f(0.1×900,1－0.1) Ω＝100 Ω，要改装成3 V电压表，需要再串联电阻，串联电阻的阻值为R2＝eq \f(U－IgRg,I)＝eq \f(3－0.09,1×10－3) Ω＝2910 Ω。
十、测量电路的电路设计、仪器选择和实物图连接
在有关恒定电流的实验中，常常要求测电阻的阻值、测导体的电阻率、描绘小灯泡的伏安特性曲线，测用电器的电功率、电源的电动势和内阻等．这些待测量的值的测定，往往都要测待测元件的电压和电流，所以对待测元件的电压和电流的测量也就成了最基本的测量．
1．电路设计
要完成一个测量实验，必须进行电路设计，而电路往往分测量电路和供电电路两部分．
（1）测量电路
测量电路有两种方法：电流表内接法和外接法．
确定内接法还是外接法，有三种判定方法：
eq \\ac(○,1)直接比较法：当用内接法，当用外接法．
eq \\ac(○,2)临界值计算法：当内、外接法相对误差相等时，有RARx=RxRV，Rx≈RARV为临界值．当Rx>RARV（即Rx为大电阻）时，用内接法；当RxRxRA时，用电流表外接法；当RVRxRg
(n为量程扩大倍数)
RA＝eq \f(RRg,R＋Rg)＝eq \f(Rg,n)