电学实验-高三物理二轮复习（原卷版）

2022年高三物理二轮复习资料（命题规律+知识荟萃+经典例题+精选习题）

（江苏专用）

专题19电学实验

【命题规律】

命题角度

（1）基本仪器的读数；

（2）伏安法测电阻、测定金属的电阻率;

（3）电阻测量的创新方案.

（4）电源电动势和内阻的测量；

（5）多用电表的原理及使用.

【知识荟萃】

★考向一、基本仪器的读数

基本仪器读数

（1）原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成.不管游标尺上有多少个小等分

刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1mm.

（2）读数：由主尺读出整毫米数Zo,从游标尺上读出与主尺上某一刻度对齐的刻度线n,则测量

值（mm）=（/o+〃x精确度）mm.注意：①游标卡尺的精确度一般为游标尺上总刻度数的倒数.②

游标卡尺不需要估读.

刻度格数精确度（mm）测量结果

100.1主尺上读的毫米数+0.1〃

主尺上读的毫米数十

200.05

0.05几

主尺上读的毫米数十

500.02

0.02几

2.螺旋测微器的原理和读数

（1）原理：测微螺杆与固定刻度之间的精密螺纹的螺距为0.5mm,即旋钮每旋转一周，测微螺杆

前进或后退0.5mm,而可动刻度上的刻度为50等份，每转动一小格，测微螺杆前进或后退0.01

mm,即螺旋测微器的精确度为0.01mm.读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千

分尺.

（2）读数：测量值（mm）=固定刻度数（mm）（注意半毫米刻度线是否露出）+可动刻度数（估

读一位）xO.Ol（mm）.

3.电流表和电压表的读数和选用

（1）电表读数

里不王精确度读数规则

电流表。〜3A0.1A与刻度尺一样，采用忘估读，读数规则较

电压表〜

03V0.1V简单，只需要精确值后加一估读数即可

电流表。〜0.6估读位与最小刻度在同一位，采用3估读

0.02A

A

估读位与最小刻度在同一位，采用士估读

电压表。〜15V0.5V

（2）电表的选用

根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表.首先保证流过电流表的电流和加在电压表上

的电压均不超过使用量程，然后合理选择量程，务必使指针有较大偏转（一般取满偏的1〜;左右），

以减少实验误差.

★考向二、伏安法测电阻、测定金属的电阻率

1.电流表内、外接的选择

（1）两种接法的比较

内接法外接法

电路图

误差原因电流表分压u测=a+UA电压表分流/测=/%+/v

U»\,。测RxRv

R测—j—Rx~\~RQRX■1魏-RX+R：R*

电阻测量值/测

测量值大于真实值测量值小于真实值

(2)两种接法的选择

①阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若R较小，宜采用电流

表外接法；若R*较大，宜采用电流表内接法.简单概括为“大内偏大，小外偏小”.

②临界值计算法

KVJRVRA时,用电流表外接法；

RRRVRA时,用电流表内接法.

③实验试探法：按如图所示接好电路，让电压表一根接线柱尸先后与。、。处接触一下，如果电压

表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有

较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法.

■-r—

~©„~Lp——，

2.滑动变阻器分压式与限流式接法的选择

(1)“以小控大用分压，相差无几用限流”

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的滑动变阻器.

(2)必须采用分压式接法的三种情况：①要求电压从零开始变化；②滑动变阻器阻值太小，不能

起到限流的作用；③限流式接法不能获取有区分度的多组数据.

★考向三、电阻测量的创新方案

测量电阻创新方案对比

一一如果已知园的内阻用，则可测得③的内阻R2—1产

12

—

安安法⑥串联一定值电阻Ro后，同样可测得少的内阻R2=

一一

IIR\+RU

h

伏伏法两电表的满偏电流接近时，若已知⑨的内阻Rx,则

可测出⑪的内阻&=留用

⑪并联一定值电阻品）后，同样可得@的内阻&=

。2

—Ui,Ui

R°Ri+Ro

待测电阻

单刀双掷开关分别与1、2相接，调节电阻箱Ri,保

替代法证电流表两次读数相等，则用的读数即等于待测电

阻的阻值

E,r

必」才闭合Si,断开S2,调节品使G表满偏；再闭合S2,

-----只调节心，使G表半偏（品》&）,则R2=R测，R测

2④量电流表内Ni<R真

半偏法

使&=0,闭合S,调节R使V表满偏；只调节R2

11

S使V表半偏（Rv»Ri）,则R2=R测，R测>R真

测量电压表内6」1

调节电阻箱尺3,当A、3两点的电势相等时，用和加

A两端的电压相等，设为Ui,同时R2和&两端的电压

-1—1------r—1—1~

JR\1=七

也相等，设为U2,根据欧姆定律有：景=/，*

电桥法―-------1-------11~1K\/V2火3

"KIBR,

—11---------------r—餐.由以上两式解得：RR=RZR3,这就是电桥平衡

ES

的条件，由该平衡条件可求出被测电阻Rx的阻值

★考向四、电源电动势和内阻的测量

测量电源电动势和内阻的方法及误差分析

（1）伏安法

方案电流表内接电流表外接

电路图

0

------1|---------------

误差来源电压表的分流电流表的分压

真实值和

/真=/测+总

测量值的U真=。测+〃?A

关系

|(//VIt//v

小、

图像

o//A0//A

E测＜石真,r测〈厂真（r测=

误差分析Ryjr£测=£真,一测〉厂真（厂测=/+7?人）

Rv+r

（2）伏阻法和安阻法

方案伏阻法安阻法

原理E—U+^r

KE=IR+Ir

电路图/R

E,r

——1|----------------------

l__rl,111n।/

关系式U~E'R+Er~ER+E

i1

~u

图像

1r

E_______________k1E

0ROR

石'测=石真；厂测〉厂真（厂测=厂+

误差分测真（厂测一念/

石测〈£真；r

析RA）

★考向五、多用电表的原理及使用

1.欧姆表内部构造和原理

K-

法

指

针

定

位

欧

螺

姆

丝

调

选

零

旋

择

钮

开

关

甲乙

(1)欧姆表内部电路简化如图.

(2)多用电表测电阻阻值的原理：闭合电路欧姆定律.

E

①红、黑表笔短接，进行欧姆调零时，指针满偏，有/g*,«;

l\g~rJx~rr

F

②当红、黑表笔之间接有未知电阻R时，有/=石,£~，故每一个未知电阻都对应一个电流

七十尺二十r；十Rr

值/.我们在刻度盘上直接标出与/对应的&的值，所测电阻Rx即可从表盘上直接读出.

③由于/与H是非线性关系，表盘上电流刻度是均匀的，其对应的电阻刻度却是不均匀的，电阻的

零刻度在电流满偏处.当区=4十尺+厂时，/=冬指针半偏，所以欧姆表的内阻等于中值电阻.

2.多用电表的读数及使用

(1)电流的流向

电流从多用电表的“十”插孔(红表笔)流入，从“一”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，调整的是欧姆调零旋钮.

(3)倍率选择：使用欧姆挡测电阻时，应使指针位于表盘中间附近，若指针偏角过大，则说明所

测电阻偏小，应换用小倍率.

(4)使用欧姆表测电阻时，换挡后需重新进行欧姆调零，读数之后要乘以倍率.

【经典例题】

【例题1】在“用DIS测电源的电动势和内阻”实验中。

(1)下图中，A代表电流传感器，8代表电压传感器，R为变阻器，与为定值电阻。则下面各电路

图中，图_______是最合理正确实验电路图。

（2）某次实验得到的电源的U-/图线，其拟合方程为，=T2X+29可得，该电源的电动势£=

V,内阻Oo

（3）根据实验测得的该电源的u、/数据，若令y=u/,x=u/i,则通过计算机拟合得出y-x图

线如图所示，则图线最高点A点的坐标xW。（结果均保留两位有效数

【例题2】在“测量金属丝的电阻率”时，某实验小组选用的主要仪器有：待测金属丝（接入电路

的长度为50.00cm,电阻约几欧），电压表V（0〜3V,内阻约2k。；。〜15V,内阻约15kQ）,电流

表A（0〜3A,内阻约0.01Q；。〜0.6A,内阻约0.05Q）,滑动变阻器R（0〜10Q,0.6A）,干电池

两节，导线若干。

（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，某次测量结果如图甲所示，读数应为mm；

图甲

（2）请用笔画线代替导线，在图乙中完成实物电路的连接

图乙

（3）实验中，调节滑动变阻器，记录到的电压表和电流表的示数如表所示，请在图丙中作出U一

/图线;

UN1.051.402.002.302.60

I/A0.220.280.400.460.51

图丙

（4）进一步分析，可得金属丝的电阻率Q=Qm（结果保留两位有效数字）；

（5）测得的电阻率比真实值偏大可能原因有0

A.金属丝粗细不均匀导致测出的直径偏大

B.开关闭合时间过长导致测出的电阻偏大

C.电压表内阻不够大导致测出的电阻偏大

D.滑动变阻器阻值偏小导致测量范围偏小

【例题3】一只电流表的表盘刻度清晰，但刻度值污损。某同学要测量其内阻，除了待测电流表之

外，实验室提供的器材如下：

A.电压表V（量程为3V）

B.滑动变阻器R/（最大阻值为10Q,额定电流为1A）

C.滑动变阻器&（最大阻值为500d额定电流为1A）

D.电阻箱R'（0-999.9。）

E.电源（电动势约为9V,内阻约为1。）

F.开关一个、导线若干

（1）如果采用图1所示的实验电路，应选用滑动变阻器（选填"RJ或）；闭合开关

S前，应将图1中滑动变阻器的滑片调至______（选填“屋'或"b”）端；

（2）请用笔画线代替导线，将图2中电路连接完整_____；

（3）闭合开关S,调节滑动变阻器和电阻箱接入电路的阻值，使电流表指针满偏，记录电压表的

读数。和电阻箱的阻值火'。重复上述操作，进行多次实验，记录多组实验数据如下表所示，请在

图3中绘出U-R'图像,由图像可得电流表的量程为A,内阻为Q；（结果保留

两位有效数字）

U/VR7Q

1.570.6

1.720.8

2.021.3

2.181.6

2.432.0

图3

（4）如果上述待测电表是一只满偏电流小于IpiA的高灵敏检流计，其内阻约为300Q,再提供两

只标准电阻Ra=lQ、Rb=9999d要测量检流计内电阻和满偏电流，请你对上述电路图1进行改进，

补全右侧虚线框内电路图，并标明Ra、R。

图4

【例题4】一学习小组要用伏安法尽量准确地描绘一个标有“3V,L5W”的小灯泡的/-U图线,

现有下列器材供选用：

A.电源E（电动势3V,内阻较小）

B.开关一个、导线若干

C.滑动变阻器R/（0-10Q,额定电流为1A）

D.电压表Vi（0~6V,内阻约lOkQ）

E.电压表V2（0~3V,内阻约为3kQ）

F.电流表Ai（量程300mA、内阻约为5。）

G.电流表A2（量程600mA、内阻约为1。）

（1）实验中需用到的仪器有（用字母序号表示）；

（2）实验要求能够实现在0-3V的范围内对小灯泡的电压进行测量，请在实验电路图（。）中将

实物连线补充完整；

（3）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（。）所示，由实验曲线可求得小灯泡电压为2.0V时的

小灯泡的实际功率为W,若将该小灯泡直接接在电动势E=3V、内电阻尸10。的电源

两端，则小灯泡的电阻为Qo(结果均保留3位有效数字)

图(b)

【精选习题】

1.图甲为某同学测量一节干电池的电动势和内电阻的电路图。

乙

(1)若电路中电阻箱K的示数如图乙所示，其阻值为Qo

(2)虚线框内为用毫安表改装成电流表的电路，已知：毫安表内阻为10。、满偏电流为100mA,

若&阻值为2.5Q,则改装后电流表的量程为mAo

(3)实验步骤如下：

①将滑动变阻器R的滑片移到端(选填“左”或“右”);

②闭合开关S,将电阻箱4阻值由图乙阻值调为2.5。，操作正确的是(选填选项前序

号)；

A.先将“'IO档”中3调至0,再将“xi档”调至2,“X。」档"调至5

B.先将“xl档”调至2,“义0.1档”调至5,再将““io档”中3调至0

③多次调节滑动变阻器的滑片，记下电压表的示数U和毫安表的示数某次测量时毫安表的示数

如图丙所示，其读数为mA；

④以u为纵坐标，/为横坐标，作出u-/图象如图丁所示；

根据图象求得电源的电动势E=V,内阻尸Qo

2.某研究性学习小组测量电阻段的阻值过程如下

（1）用多用电表的欧姆挡粗测电阻，选用“X1”倍率的电阻挡测量，发现多用电表指针偏转角度

过小，因此需选择（选填“义1。左”或“X100”）倍率的电阻档，换挡后应重新

（选填“欧姆”或“机械”）调零，测量时多用电表的示数如图所示，测量结果为

（2）为了精确地测量待测电阻尺的阻值，实验室提供了下列器材：

A.电流表A1（量程为500〃A,内阻4=8000）

B.电流表（量程为1.5mA,内阻々“300。）

C.滑动变阻器R（0T00。；额定电流1A）

D.定值电阻片=32000

E.定值电阻鸟=200。

F.电源（电动势E=3OV,内阻约2。）

G.开关S、导线若干

①要求通过待测电阻的电流调节范围尽量大，从而可测量多组实验数据，请将设计好的电路图画在

虚线框中（要标出器材的符号）。（）

②按正确的电路连接，闭合开关，记录电流表A］、&的示数人、h,移动滑动变阻器的滑片，记

录多组数据,并做出人一八图线如图所示，则待测电阻段=。(结果要保留3位有效数字)。

3.为准确测量电源的电动势和内电阻，实验室提供有下列器材：

灵敏电流计G(内阻约为50。)；

电压表V(0〜3V,内阻约为10k。)；

电阻箱幻(0-9999Q)；

滑动变阻器&(0-100Q,1.5A)；

旧干电池一节；

导线开关若干。

(1)某实验小组先测灵敏电流计的内阻，电路如图甲所示，测得电压表示数为2V,灵敏电流计

示数为4mA,电阻箱旋钮位置如图乙所示，则灵敏电流计内阻为；

(2)该实验小组将电阻箱与灵敏电流计并联，将灵敏电流计的量程扩大为原来的10倍。调节好

后连接成如图丙所示的电路测量干电池的电动势和内阻，调节滑动变阻器读出几组电压表和电流

计的示数如下表，请在图丁所示的坐标系中选择合理的标度，作出对应的U-/G图线；

UN0.80.91.01.11.2

/G/UIA3.02.52.01.51.0

UN

■«—

TE

UL11TF

I1

LJTLL

—IIII

-144-1-

nnrr

-1411-

TTrr

/G/mA

T

(3)由作出的U-/G图线求得干电池的电动势E=V,内阻r=£1；

(4)本实验测出的电源电动势与真实值相比(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。

4.某同学要测量一均匀新材料制成的导体的电阻率夕。

(1)用螺旋测微器测量导体的直径.测量过程中，当测微螺杆靠近导体，改用如图所示的部件

(选填"A”、"B”、"C”或“D”)，直到听到“喀喀”的声音停止旋转。从图中的示

数可读出导体的直径为—mm；

（2）用多用电表的电阻“X1。”挡测此导体的电阻R。先将红表笔和黑表笔直接接触，调节—，

使指针指向“00”，再将红表笔和黑表笔与导体两端接触，表盘的示数如图，则导体的阻值约为

（3）该同学想用伏安法更精确地测量其电阻尺，现有的器材及其代号和规格如下：

待测导体电阻R

电流表A1（量程0~4mA,内阻约50。）

电流表A?（量程。~30mA,内阻约30Q）

电压表吊（量程0~3V,内阻约10kQ）

电压表V?（量程0~15V,内阻约25kQ）

直流电源E（电动势4V,内阻不计）

滑动变阻器与（阻值范围0~15C,允许通过的最大电流2.0A）

滑动变阻器凡（阻值范围。~2kQ,允许通过的最大电流S5A）

开关S导线若干

为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，某同学选择器材、设计了如图的电路，试指出3

处不妥之处：

②;

③0

5.实际电流表有内阻，测量电流表Gi的内阻。采用如图甲所示的电路，可供选择的器材如下:

①待测电流表Gi：量程为0~5mA,内阻约为300a

②电流表G2：量程为0~10mA,内阻约为40。

③定值电阻R/：阻值为10。

④定值电阻&：阻值为200a

⑤滑动变阻器R3：阻值范围为0-1000。

⑥滑动变阻器用：阻值范围为0-20。

⑦干电池E：电动势约为1.5V,内阻很小

⑧电键S及导线若干

(1)定值电阻助应选________,滑动变阻器R应选_________(在空格内填写序号)。

(2)实验步骤如下:

①按电路图连接电路(为电路安全，先将滑动变阻器滑片P调到左端)；

②闭合电键S,移动滑片P至某一位置，记录Gi和G2的读数，分别记为力和人

③多次移动滑动触头，记录各次G1和G2的读数人和/2；

④以人为纵坐标，/2为横坐标，作出相应图线，如图乙所示。

⑤根据h-h图线的斜率上及定值电阻R。,得到待测电流表Gi的内阻表达式为(用k、

Ro表示)o

(3)用Gi表改装成如图丙的一个多量程多用电表，电流、电压和电阻的测量都各有两个量程的挡

位，1、2两个挡位为电流表挡位，量程分别为300mA和100mA。

①关于此多用表，下列说法正确的是。

A.当转换开关S旋到位置4时，是电阻挡

B.当转换开关S旋到位置6时，是电压挡

C.转换开关S旋到5的量程比旋到6的量程大

D.A表笔为红表笔，B表笔为黑表笔

②当把转换开关S旋到位置3,在之间接90。电阻时，表头Gi指针刚好在半偏处，在A3之

3

间接30。电阻时，指针在电流满偏值的Z处，则E的电动势为0

6.电学实验中可将电源E/与电源及及灵敏电流计G连成如图甲所示的电路，若G的示数为0,

说明此时两电源的电动势相等.小明根据这一原理，设计了如图乙所示的电路测量待测电源C的电

动势，其中A为内阻可忽略的工作电源，B为电动势恒定的标准电源，B的电动势为呢。

(1)为保护灵敏电流计，开关闭合前，滑动变阻器R3的滑片应处在最端(选填“左”或

“右”)；

(2)下列实验操作步骤，正确的顺序是；

①开关S2置于2处

②将开关S2置于1处，闭合开关Si、S3

③保持流过R/、&的电流不变，调节4、R2,使的R3阻值为。时，G的示数为0,记录此时的Q

与史的数值，分别为R照、R2测

④将4和R2的阻值调至最大

⑤调节凡、R2,使R3阻值为。时，G的示数为0,记录此时的总与比的数值，分别为总斯、R2标

(3)在步骤③中，为保持流过和&的电流不变，调整R/、R2时需要使已蛤R2测与Ri标、R2

而满足的关系是；

(4)待测电源C的电动势EL(用题中所给物理量符号表示)；

(5)若工作电源A的内阻不可忽略，则待测电源C的电动势测量值相比于上述方案结果

(选填“偏大”“不变”或“偏小”)o

7.某实验小组测量约十几欧的电阻出的阻值。

(1)先用多用电表粗测Rx的阻值。将选择开关旋到“xl”电阻挡，红黑两表笔短接，调节图甲

中(选填"A"、"B”或“C”)，发现指针最大偏角位置如图乙所示，同学们认为此

现象可能是表内电池电动势减小造成的。取出多用电表内的电池（标称的电动势为9V）,用直流电

压10V挡测得该电池两端的电压为7.1V。

（2）为较准确测出该电池的电动势E和电阻网的阻值，实验器材如下：

A.电流表A（量程0.6A,内阻约0.2。）

B.电压表V（量程3V,内阻为3.0kQ）

C.定值电阻R。（阻值6.0kQ）

D.滑动变阻器R

E.滑动变阻器R2

F.开关S、导线若干

用图丙所示的电路进行实验，将心的滑片移至最右端，氏的滑片移至最左端，闭合开关S,接下

来的正确操作顺序

①将已的滑片移至最右端

②将上的滑片移至最左端

③改变R的阻值，读出多组电压表。和电流表/的示数

④改变R2的阻值，读出多组电压表。和电流表/的示数

（3）该组同学在测量电阻口阻值的过程中，电压表示数。和相应电流表示数/记录如下表。请

根据表中数据在图丁中作出图线

U/V1.001.401.812.202.392.80

I/A0.200.280.360.440.480.56

.44

I(■«

图丁

由图线可知，电阻出的阻值为Q(结果保留两位有效数字)

(4)上述实验中，电压表的内阻对电阻质的测量结果影响，电流表的内阻对电池电

动势的测量结果影响(均选填“有"或“无”)o

8.某同学测量一根长直电阻丝的电阻率。按图1所示的电路用等效替代方法测出一段电阻丝的电

阻：导线I和II先按图1中的实线连接，后按图1中的虚线连接在上述两种情形下，当电流计G

的示数为零时导线I和n中无电流流过，电压4c=4巴则％=由此可测得PT?段的电

阻为凡的阻值已知，P1P2的长度通过固定在电阻丝旁的刻度尺读出。

A尸2电阻丝尸1B

R1

E2t'S,

(图1)

(1)待测电阻丝的总电阻约20Q,若有两种阻值的定值电阻：①10。；②30Q,实验中Ro应选用

(2)根据图1中实线的电路，请用笔画线代替导线，将滑动变阻器连入图2所示的实物电路。

(3)按图1中实线连接好电路后，闭合开关Si和S2,接下来的正确操作顺序是o

①将导线I连接在8上

②记下Pi位置在刻度尺上的读数

③记下P2位置在刻度尺上的读数

④调节滑动变阻器的触头，使G的示数为零

⑤改变导线II连接在电阻丝上的位置，使G的示数为零

(4)该同学多次更换定值电阻凡重复上述实验。当R尸15Q时，记下Pi的读数为70.00cm,P2的

读数为20.00cm。用螺旋测微器测得电阻丝的直径，并计算出电阻丝的横截面积为OSOOmnA由

此求得电阻丝的电阻率"=Q-mo

(5)小明同学认为与教材中“测量金属丝的电阻率”的实验方法相比，上述实验测得电阻的误差

更小。你是否同意他的观点？请简要说明理由。()

9.某同学利用如图甲所示电路观察电容器的充、放电现象，电流传感器与计算机相连，可以显示

出电流/随时间/变化的图像。

(1)为使电源向电容器充电，应将开关S与(填“1”或“2”)端相连；

(2)在充电过程中，测绘的充电电流/随时间f的图像可能是图乙中的

(3)图丙为传感器中电容器放电时的电流/随时间f的图像，图中每一小方格面积相同。根据图

像估算电容器在加~2%时间内，释放电荷量的表达式为(用加为表示)。

(4)图丁中实线是实验得到的放电时的八图像，如果不改变电路的其他参数，只减小变阻箱R的

阻值，则得到的N图线是图丁中的(选填“①”、"②”或“③”)，理由是O

10.合金材料的电阻率都比较大，某同学按如下步骤测量一合金丝的电阻率。实验操作如下：

甲

(1)用螺旋测微器在金属丝上三个不同位置测量金属丝的直径，结果都如图甲所示，则该金属丝

的直径为_____mm。

(2)按图乙连接测量电路，将滑动变阻器置于最大值，闭合开关，移动滑动变阻器，发现电压表

读数有读数，而电流表读数总为零，已知电流表、电压表以及待测金属丝都是完好的，则电路故障

为导线—断路(用图中导线编号表示)。

d

（3）排除电路故障后，改变滑动头在金属丝上的位置，测出金属丝长度/和接入电路的电阻取如

下表:

Ex/Q10.017.926.134.041.9

Z/cm1020304050