高考物理一轮复习学案：电学实验（有解析）

【备考2022】高考物理一轮复习学案

8.3电学实验

知识框架

实验一：描绘小灯泡的伏安特性曲线

实验二：练习使用多用电表

实验三：电表改装

实验四：测量导体电阻与电阻率

实验五：测量电源电动势及内阻

核心素养

.....................................................................................■“

核心素养一

⑴知道内接法和外接法的连接方式；

⑵知道物理作图方式。

核心素养二

本题要首先利用闭合电路欧姆定律得出I与R的函数关系，然后变形成y』x+b这

样的一次函数。

核心素养三

⑴电表的选择要在安全的前提下，根据电路中的最大电流和被测电阻上的最大电

压,结合电表的量程进行选择。

⑵电流表选择内接或外接，可根据电压表、电流表内阻与被测电阻的大小关系来

判断。

核心素养四

⑴电表的改装原理;

⑵“逐差法”的理解与迁移;

⑶等效内阻与误差分析。

典例精讲

1.要测一个待测电阻Rt(约200C)的阻值，实验室提供了如下器材；

电源E：电动势3.0V,内阻不计；

电流表Ai：量程0〜10mA,内阻门约50C；

电流表Az：量程0〜500RA,内阻0为1000

滑动变阻器用：最大阻值2()Q,额定电流2A：

定值电阻R2=5000C；

定值电阻&=500C；

开关S及导线若干.

⑴为了测定待测电阻上的电压，可以将电流表(选填"A/喊”2”)串联定值电阻(选填

“私”或“心”)，将其改装成一个量程为3.0V的电压表.

(2)如图所示为测量电阻尺的甲、乙两种电路图，其中用到了改装后的电压表和另一个电流表，则应选

电路图(选填“甲”或“乙”).

—<

乙

(3)若所选测量电路中电流表的读数为/=6.2mA,改装后的电压表读数为1.20V.根据电流表和电压表

的读数，并考虑电压表内阻，求出待测电阻&=Q.

解析：(1)为了测定待测电阻上的电压，要将电流表改装成量程为3.0V的电压表，可将量程较小且电阻

已知的电流表A2串联定值电阻，比定值电阻的大小为R邛一「2=而为7Q-lOOOQ=5GOOQ,故需串

igJUUAIU

取定值电阻金.

(2)因蔡〉与，故选用电流表外接电路，故选甲电路.

(3)也压表读数为1.20V,则通过电压表的电流为人=圣=^^A=0.2mA,通过待测电阻的包流为/

AVV(AJO

=6.2mA-0.2mA=6mA,则待测电阻凡='=Q=200Q

1」OA：1?(J?

答案：⑴A2R2(2)甲(3)200

2.要测量某种合金的电阻率.

(1)若合金丝长度为心直径为。，阻值为R,则其电阻率〃=，用螺旋测微器测合金丝的直径如

图甲所示，读数为mm.

(2)图乙是测最合金丝阻值的原理图，S2是单刀双掷开关.根据原理图在图闪中将实物连线补充完整.

(3)闭合Si，当S?处于位置口时，电压表和电流表的示数分别为S=L35V,/]=0.30A；当S2处于位

置b时，电压表和电流表的示数分别为仿=0.92V,Z2=0.32A.根据以上测量数据判断，当S2处于位置

(选填%”或“")时，测量相对准确，测量值&=Q.(结果保留两位有效数字)

解析：(1)合金丝电阻/?=彳=J=〃力，则封阻率〃=¥?■；由图示螺旋测微器可知，其示数为0.5mm

兀(J

+15.0X0.01mm=0.650mm.

(2)连图如图所示.

△U_1.35-0.92而『=吟土2'()07,可知，电流表分压较大，因此必须采用电流

(3)根据处0.32,

访=~L35-/1U.JU

oQ9

表外接法，即S2处于位直人时，测量相对准确，根据欧姆定律，则有七=而。弋2.9。.

答案：(1用各0.650(2)图见解析⑶力2.9

过关训练

一、实验题

1.某同学为定性探究光敏电阻阻值随光照强度变化的关系，设计了如图(。)所示的电路。所用器材有:

置干暗箱（图中虚线区域）中的光敏电阻RG、小灯泡和刻度尺；阻值为R的定值电阻；理想电压表V；电

动势为E、内阻为，•的电源；开关S；导线若干。

图⑸

实验时，先按图（a）连接好电路，然后改变暗箱中光源到光敏电阻的距离d,记录电压表的示数U,获得

多组数据如下表。

J/cm8.5010.0012.0013.5015.0017.0()18.5020.0022.0023.5025.00

U/mV271.0220.0180.0156.7114.9114.094.889.578.672.565.0

回答下列问题：

（1）光敏电阻阻值&;与电压表示数U的关系式为RG=（用E、八R、U表示）;

（2）在图（b）的坐标纸上补齐数据表中所给的第二组数据点，并作出U"的非线性曲线：

图（b）

⑶依据实验结果可推断：光敏电阻的阻值随着光照强度的减小而（填“增大”或“减小”

（4）该同学注意到智能手机有自动调节屏幕亮度的功能，光照强度大时屏幕变亮，反之变暗。他设想利用光

敏电阻的特性，实现“有光照射光敏电阻时，小灯泡变亮；反之变暗”的功能，设计了如图（c）路，则电路

中（填“凡”或为光敏电阻，另一个为定值电阻。

2.导电玻璃是制造LCD的主要材料之一，为测量导电玻璃的电阻率，某小组同学选取了一个长度为L的

圆柱体导电玻璃器件，上面标有“3V,L”的字样，主要步骤如下，完成下列问题.

甲乙

⑴首先用螺旋测微器测量导电玻璃的直径，示数如图甲所示，则直径#mm.

⑵然后用欧姆表xlOO档粗测该导电玻璃的电阻，表盘指针位置如图乙所示，则导电玻璃的电阻约为

_______C.

⑶为精确测量凡在额定电压时的阻值，且要求测量时电表的读数不小于其量程的;，滑动变阻器便于调节,

他们根据下面提供的器材，设计了一个方案，请在答题k上对应的虚线框中画出电路图，标出所选器材对

应的电学符号.

A.电流表A1（量程为60mA,内阻&，约为3C）

B.电流表A2（量程为2mA,内阻&?=15C）

C.定值电阻R|=747。

D.定值电阻&=19859

E.滑动变阻器R（0〜20C）一只

F.电压表V（量程为I0V,内阻凡,=MC）

G.蓄电池E（电动势为12V,内阻很小）

H.开关S一只，导线若干

（4）由以上实验可测得该导电玻璃电阻率值P=（用字母表示，可能用到的字母有长度L、直径4电

流表A］、A?的读数L、％,电压表读数U,电阻值砥,、&、%、&）.

3.某同学利用如图所示的电路测量一微安表（量程为100biA,内阻大约为2500Q）的内阻。可使用的器材

有:两个滑动变阻器用、&（其中一个阻值为20C,另一个阻值为2000Q）；电阻箱兄（最大阻值为99999.9Q）；

电源E（电动势约为1.5V）；单刀开关中和S2,C、D分别为两个滑动变阻器的涓片。

（1）按原理图将图中的实物连线。（）

⑵完成下列填空：

①用的阻值为Q（填“20”或“2000”）；

②为了保护微安表，开始时将R的滑片C滑到接近图中滑动变阻器的端（填“左''或"右”）对应的

位置；将尺的滑片。置于中间位置附近；

③将电阻箱Rz的阻值置于2500.0C,接通）将凡的滑片置于适当位置，再反复调节Rz的滑片。的位置，

最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前B与。所在位置的电势（填“相等”

或“不相等”）

④将电阻箱心和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将R,的阻值置于260L0C时，在接通S2前后，

微安表的示数也保持不变。待测微安表的内阻为Q（结果保留到个位）；

（3）写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：。

4.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Rr,其标称值（25C时的阻值）为900.0C；电源E（6V,内阻可

忽略）；电压表V（量程150mV）：定值电阻R。（阻值20.0C）,滑动变阻器Ri（最大阻值为1000Q）；电

阻箱R2（阻值范围。〜999.9C）：单刀开关Si,单刀双掷开关炎。

实验时，先按图甲连接好电路，再将温控室的温度/升至80.0°C。将S2与1端接通，闭合Si,调节RI的滑

片位置，使电压表读数为某一值Uo；保持R的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节

足，使电压表读数仍为Uo；断开Si,记下此时&的读数。逐步降低温控室的温度，，得到相应温度下R2的

阻值，直至温度降到25.0℃。实验得到的数据见下表。

〃℃25.030.040.050.060.070.080.0

Ri/n900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0

回1答下列问题：

(1)在闭合Si前,图甲中Q的滑片应移动到______(填"或"")端。

⑵在图乙的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出RM曲线。()

(3)由图乙可得到RT在25℃~80℃范围内的温度特性。当/=44.0℃时，可得RT=。。

(4)将所握于手心，手心温度下凡的相应读数如图丙所示，该读数为Q,则手心温度为

5.某同学拟将量程为/g=lmA,内阻约为几十欧姆的电流表G改装成量程为IV的电压表。

⑴他首先设计了如图所示电路来测量电流表G的内阻图中E为电源电动势。现有最大阻值分别为100Q

和2600C的滑动变阻器，则R?应选用最大阻值为。的滑动变阻器。开关Si接通，S2未接通时，调

节R2使电流表G示数为l.（X）mA；接通S2后，保持滑动变阻器R2的滑片位置不变，调节电阻箱当其

阻但为5（）。时，电流表G的示数为0.50mA,则电流表G的内阻&为Q；

（2）为了将电流表G改装成量程为IV的电压表，需要（选填“串联”或“并联”）一个大小为Q的

电阻。

6.某同学利用图（。）所示电路测量量程为2.5V的电压表V的内阻（内阻为数千欧姆），可供选择的器材

有：电阻箱R（最大阻值99999.9。），滑动变阻器尺（最大阻值50Q）,滑动变阻器R2（最大阻值5kQ）,

直流电源£（电动势3V）,开关1个，导线若干。

司

图⑴

实验步骤如下：

①按电路原理图（4）连接线路；

②将电阻箱阻值调节为0,将滑动变阻器的滑片移到与图（。）中最左端所对应的位置，闭合开关S；

③调节滑动变阻器，使电压表满偏；

④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00V,记下电阻箱的阻值。

回答下列问题：

⑴实验中应选择滑动变阻器（填或火"）。

（2）根据图（〃）所示电路将图⑹中实物图连线o

（3）实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0C,若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变,计算可得电

压表的内阻为C（结果保留到个位）。

（4）如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为（填正确答案标

号）。

A.100gAB.250pAC.5（）（）pAD.ImA

7.现测定长金属丝的电阻率.

①某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示，其读数是mm.

②利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻.这段金属丝的电阻幻，约为100C,

画出实验电路图，并标明器材代号.

电源E（电动势10V,内阻约为10。）

电流表A1（量程0~2501nA,内阻4=5C）

电流表A?（量程0~300mA,内阻约为5C）

滑动变阻器R（最大阻值10。，额定电流2A）

开美S及导线若干

③某同学设计方案正确，测量得到电流表A1的读数为/1，电流表A?的读数为/2,则这段金属丝电阻的计算

式&=.从设计原理看，其测量值与真实值相比（填“偏大"、"偏小’'或"相等”）.

考题预测

1.某同学准备把量程为。〜500pA的电流表改装成一块量程为。〜2.0V的电压表.他为了能够更精确

地测量电流表的内阻，设计了如图甲所示的实验电路，图中各元件及仪表的参数如下:

乙

A.电流表Gi（量程0〜1.0mA,内电阻约100Q）

B.电流表G2（量程0〜500H，内电阻约200C）

C.电池组E（电动势3.0V,内电阻未知）

D.滑动变阻器/«（）〜25Q）

E.电阻箱4（总阻值9999Q）

F.保护电阻&（阻值约100。）

G.单刀单掷开关与，单刀双掷开关S2

（1）实验中该同学先合上开关，，再将开关S,与。相连，调节滑动变阻器R,当电流表G,有某一合理

的示数时，记下电流表Gi的示数/；然后将开关S2与。相连，架持不变，调节,使电流

表Gi的示数仍为/时，读取电阻第的读数人

(2)由上述测量过程可知，电流表G?内阻的测显值rg=.

(3)若该同学通过测量得到电流表G?的内阻为190Q,他必须将一个kQ的电阻与电流表G2串

联，才能将其改装成一块量程为2.0V的电压表.

(4)该同学把改装的电压表与标准电压表Vo进行了核对，发现当改装的电压表的指针刚好指向满刻度

时，标准电压表V。的指针恰好如图乙所示.由此可知，该改装电压表的误差为%.

2.如图所示，电路中接一电动势为4V、内阻为2Q的直流电源.电阻凡、&、&、R的阻值均为4Q,

电容器的电容为30pF,电流表的内阻不计，当电路稳定后，求：

(1)电流表的读数；

(2)电容器所带的电荷量：

(3)如果断开电源，通过通的电荷量.

考题预测参考答案

1解析：(1)当也流表G2有某一合理的示数时，记下电流表Gi的示数/;然后将开关S2与b相连，保持

滑动变阻器R的阻值不变，调节Ri,使电流表GI的示数仍为/时，读取也阻箱的读数厂.

(2)电流表G?的内阻与电阻箱的限值相同，为r.

(3)将电流表改装成电压表要串联电阻分压，串联电阻的阻值为/?=~rg=3.81kQ.

2()—I9()

(4)由题图乙可得，标准电压表Vo的示数为1.90V,由此可知，该改装电压表的误差为〜1go

X100%^5.26%.

答案：(I)滑动变阻器R的阻值R(2)r

(3)3.81(4)5.26

2解析：(1)心、R被短路，由闭合电路欧姆定律得

R3+2+,=O4A.

(2)电容器两端的电压U=〃6=L6V

电容器所带的电荷量Q=CU=4.8XIO-5C.

(3)断开电源后，电笈器通过电阻R、&、&进行放电.由于所、&并联后与心串联，故通过Rz的电

荷量为电容器带电荷量的一半，即Q'=^=2.4X10-5C.

答案：(1)0.4A(2)4.8X10-5C

过关训练参考答案

E

1.5Rf-R见解析增大R2

【详解】

根据闭合电路欧姆定律，可得

F

——-——R=U

r+R+R（；

解得

F

R<=—R—r—R

(3)[3]当此源距离九敏电阻越远时，光照强度越小，电压表示数越小，根据

F

R=-R-r-R

6rU

可知，光敏电阻的阻值凡越大

⑷⑷如果凡为光敏电阻，有光照射光敏电阻时，外电路总电阻变小，路端电压降低，灯泡变喑；当足为

光敏电阻时，有光照射光敏电阻时，外电路总电阻变小，整个电路电流强度增大，内电压升高，路端电压

降低，流过凡的电流减小，因此流过灯泡的电流增大，灯泡变亮，因此R2为光敏电阻。

~云I"也国十'2）

J.500।「一4L（-^-/2）

R

-------11----厂----------

t详解】

（1）螺旋测微器的固定刻度为L5mm,可动刻度为49.0x0.01mni=0.490mm,所以最终读数为

1.5mm+0.490mm=1.990mm（1.989〜1.9。mm均正确）

（2）表盘的读数为5,所以导电玻璃的电阻约为5xl00C=500C.

（3）电源的电动势为12V,电压表的量程为I0V,滑动变阻器的电阻为20C,由于滑动变阻器的电阻与待

测电阻的电阻值差不多，若串联使用调节的范围太小，所以滑动变阻器选择分压式接法；流过待测电阻的

3

电流约为：I=^^=0.006A=6mA,两电压表量程均不合适;

同时由于电压表量程为I0V,远大于待测电阻的额定电压3V,故常规方法不能正常测量:

所以考虑用电流表改装成电压表使用，同时电压表量程为I0V,内阻Rv=lkQ,故满偏电流为10mA,符合

要求，故将电压表充当电流表使用，电流表A2与R2串联充当电压表使用，改装后量程为4V,可以使用,

由干改装后电表已知，故内外接法均可，故电路图如图所示;

U

待测电阻中的电流：I二丁-b

%

电压：Ux=h（R2+RA2）

由欧姆定律可知电阻：Rx=y

根据电阻定律可知：R=p|

3

而截面枳：S=n—

4

乃d%(4+&2)

联立解得：p='=

V%

点睛：本题考查电阻率的测最，本题的难点在于仪表的选择和电路接法的选择，注意题目中特别要求测最

时电表的读数不小于量程的1/3,所以一定要认真分析各电表的量程再结合所学规律才能正确选择电路和接

法.

3.20左相等2550要提高测量微安表内阻的精

度,可调节凡上的分压，尽可能使微安表接近满量程

【详解】

实物连线如图所示

⑵⑵凡起分压作用，应选用阻值较小的滑动变阻器，即Ri的电阻为20Q：

⑶为了保护微安表，闭合开关前，滑动变阻器凡的滑片C应移到左端，确保微安表两端电压为零；

[4]反复调节。的位置，使闭合S2前后微安表的示数不变，说明闭合后S2中没有电流通过，3、。两点电势

相等；

⑸将电阻箱片和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将心的阻值置于2601.0Q时，在接通S2前后,

微安表的示数也保持不变。说明

2500QC