高考物理冲刺预测 板块二 电学、光学实验

板块二电学.光学实验

伏安^夫欧姆我改装

韵电动势和内阻测叼

电流衣改奘

电我的改奘及使后）一电压表的改奘

电多用电表使用

学

、

转换法光

控点国务描述小灯泡伏安特性曲线

另

脸测显电阻丝的电阻率

)

~（电肌的渊最伏安法海电用

半偏法测电衣内加

恻玳方法

测盘玻璃砖的折射率双安法浦顿1

双伏法测电阻

双缝干涉测光的藕H光学实验

等效替代法测电网

电桥法洞电阻

考向一电表的改装及使用

【真题研磨】

典例（2024.安徽选择考）某实验小组要将电流表G（铭牌标示:人=500jiA,Rg=800。）

®

改装成量程为1V和3V的电压表，并用标准电压表对其进行校准。选用合适的

电源、滑动变阻器、电阻箱、开关和标准电压表等实验器材，按图⑴所示连接电

路,其中虚线框内为改装电路。

⑴开关Si闭合前，滑片P应移动到M（填“AT或“AQ端。

⑵根据要求和已知信息,电阻箱R的阻值已调至1200。，则&的阻值应调至一

000Qo

⑶当单刀双掷开关S2与a连接时，电流表G和标准电压表V的示数分别为/、

。.则电流表G的内阻可表示为&星o（结果用U、/、R、&表示）

-----/--

②

（4）校准电表时,发现改装后电压表的读数始终比标准电压表的读数偏大，经排

查发现电流表G内阻的真实值与铭牌标示值有偏差，则只要即可c（填正确

答案标号）

A.增大电阻箱R的阻值B.减小电阻箱&的阻值

C.将滑动变阻器的滑片尸向M端滑动

⑸校准完成后，开关S2与人连接,电流表G的示数如图⑵所示，此示数对应的改装

电压表读数为0.86V。（保留2位有效数字）

►审题思维

题眼

信息转化

直击

①电流表G满偏时,G、Ri分压1V,G、Ri、R2分压3V

②读数偏大说明指针偏转角度大，说明电流偏大,实际使用的阻值偏小

＞模型转化

电压表改装

名

I—u-।满偏时:gg（Rg+R）

【答题要素】

电表的改装及使用技巧

灵敏电流il呻联大电阻改成电压表；电阻箱

与电流♦串联相当于电压-________________

菽）灵敏电流il•并联小电阻改成电流表；电阻箱

-----［与电流-并联相当于电流袅_________________

电表的

改装及

电流从电表正极流入,负极流出

使用

砺］区分机械零点和欧姆零点

——J［注意电表量悭和是否能估读

【多维演练】

1.维度:多用电表的使用

在练习使用多用电表的实验中，两小组的同学分别进行了如下操作：

(1)(多选)下列是A小组同学对多用电表的使用，其中操作正确的是/

A,如图甲，利用多用电表直流电压挡测小灯泡两端的电压

B.如图乙，利用多用电表直流电流挡测通过小灯泡的电流

C.如图丙，利用多用电表直流电压挡粗测电源的电动势

D.如图丁，利用多用电表欧姆挡测电源的内阻

⑵8小组同学利用多用电表的欧姆挡测量某一定值电阻的阻值，开始时他们采用

“x100”倍率试测.请完善他们的实验步骤：

①将多用电表选择开关拨至'100"倍率；

②将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆刻度最右端的零刻度线

处；

③把待测电阻放在绝缘桌面或纸上，两表笔分别接在电阻两端;

④结果指针指在图戊中。位置；

⑤为了减小误差,需要把选择开关拨至（选填“X10”或“X1k”）倍率；

⑥重复步骤②和③；

⑦最终指针指在图戊中〃位置，读数为」kQ;

⑧把选择开关拨至“OFF”,结束测量。

2.维度:多用电表改装

某同学用一节干电池，将微安表（量程为（）〜100RA）改装成倍率分别为xl（）和xl（）（）

的双倍率欧姆表。

⑴设计图1所示电路测量微安表内阻。先断开S2,闭合Si,调节R的阻值，使表头

满偏;再保持R的阻值不变，闭合S2,调节心当&的阻值为135Q时微安表的示

数为60RA。忽略S2闭合后电路中总电阻的变化.经计算得RA=90Q:

⑵设计双倍率欧姆表电路如图2所示,当开关S拨到」（选填「或2，）时倍率

为“X10”,当倍率为“x10”时将两表笔短接,调节滑动变阻器使表头满偏，此时通过

滑动变阻器的电流为10mA,则Ra+Rh=10Q;

⑶用该欧姆表测电压表内阻时，先将欧姆表调至“x10（F倍率，欧姆调零后再将黑

表笔接电压表的选填或“」）接线柱红表笔接另一接线柱测电压表内

阻；

（4）用该欧姆表测量一个额定电压为220V、额定功率为100W的白炽灯,测量值

可能A0

A,远小于484CB.约为484CC.远大于484C

考向二电阻的测量

【真题研磨】

典例（2024.新课标全国卷）学生实验小组要测量量程为3V的电压表V的内阻Rv。

可选用的器材有:多用电表，电源E（电动势5V）,电压表Vi（量程5V,内阻约3k。）,

定值电阻Ro（阻值为800Q）,滑动变阻器R（最大阻值50。）,滑动变阻器/?2（最大阻

值5kQ）,开关S,导线若干。

完成下列填空：

⑴利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应CAB（把下列实验步骤前的

字母按正确操作顺序排列）；

A.将红、黑表笔短接

B.调节欧姆调零旋钮，使指针指向零欧姆

C.将多用电表选择开关置于欧姆挡“x10”位置

①

再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的负极、正极（选填“正极、

负极”或“负极、正极”）相连，欧姆表的指针位置如图⑶中虚线I所示:为了减

少测量误差，应将选择开关旋转到欧姆挡上1^（选填“xIf100”或，，x1k”）位

置，重新调节后，测量得至照针位置如图⑶中实线〃所示，则该小组测量得至U的

该电压表内阻为L6kQ（结果保留1位小数）；

图⑶

③

⑵为了提高测量精度，他们设计了如图（b）所示的电路,其中滑动变阻器应选

（选填或闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应置于」（选填“或

*”）端；

⑶闭合开关S,滑动变阻器滑片滑到某一位置时.电压表VL待测电压表的示数分

别为口、U,则待测电压表内阻Rv=J$_（用S、U和Ro表示）；

（4）测量得至（JU尸4.20V,6=2.78V,则待测电压表内阻Rv=L57kQ（结果保留3

位有效数字）。

►审题思维

题眼

信息转化

直击

电流从红表笔流进多用电表，从黑表笔流出多用电表，故黑表笔接待测电

©

压表正极

指针偏角过小，应更换倍率使指针偏向中间附近，对应表盘示数变小，所以

②

必须换大倍率

③分压式接法中滑动变阻器小调节灵敏

►模型转化

伏伏法测电阻

R。

u_u±-u

RvRo

身失分警示

问题“待测电压表内阻Rv=—kQ»中，后面已经给出单位，注意单位换算。

【答题要素】

电阻的测量技巧

d仪-选择)安全性、准确性、方便性

电阻的电.力内外阕大内小外

测量-------------

(滑动变阻器选择］以小控大用分压

【多维演练】

1.维度:测金属丝电阻率

家庭照明电路中通常用横截面积为1.5mn?的铜导线进行输电，已知标准铜的电

阻率po=1.7xlO-8Q-m。为了探究一卷标有“红色BV1.5mm2500m”的铜芯导

线纯度是否符合标准，某兴趣小组进行了如下操作：

：................T$)---------

-----

图(a)图(b)

⑴将导线一端的绝缘外层去除，用螺旋测微器测量其内芯直径4示数如图(a)所示,

则d=L495(L493~L497均可)mm。

⑵为了测量导线铜芯的电阻率,兴趣小组选用了如下器材：

电源E(电动势6V,内阻不计)

滑动变阻器R(阻值0~15Q)

定值电阻R)(阻值为6Q)

电压表V(()〜3V,内阻约为3kQ)

电流表A（0〜0.6A,内阻约为0.05Q）

开关S和导线等

图（b）是他们设计的电路。为使测量结果更准确展线柱P应与〃（选填”为’或

“'）相连。进行正确实验操作后，测得电压和电流分别为U和/,导线长度为求

得电阻率〃=翳_（用含字母U、/、d、L、兀的表达式表示），代入数据算出电阻

率与标准值进行比较即可检验该导线铜芯纯度是否达标。

2.维度:半偏法测电流表电阻

利用半偏法来测量电流表A内电阻的电路如图1所示。电路接好之后滑动变阻

器调至最大值，两个开关K和K都断开。

⑴闭合开关K,逐渐减小滑动变阻器阻值，同时观察电流表的指针摆动情况，当电

流表指针满偏时,不再调整滑动变阻器触头：

⑵闭合开关Ki,然后调整电阻箱的阻值，同时观察电流表的指针摆动情况，直到电

流表指针争鼠如果此时电阻箱的读数为Ro,则电流表电阻的测量值为

翅。由于系统误差的影响，使得电流表内阻的测量值与真实值相比*（选

填“偏大或偏小，

⑶

图2

为了消除⑵中的系统误差造成的影响，让测量更精确一些，可改用如图2所示的电

路测量电流表A的电阻，当电阻箱的读数为R时,电流表A和A.读数分别为/和

儿则这种情况下电流表电阻的测量值为.*1_。

考向三电源电动势和内阻的测量

【真题研磨】

①

典例（2024.甘肃选择考）精确测量干电池电动势和内阻需要考虑电表内阻的影

响。可用器材有:电压表（量程L5V,内阻约为1.5电流表（量程0.6A）、滑动

变阻器、开关、干电池和导线若干。某小组开展了以下实验。

图2

⑴考虑电流表内阻影响

①用图1所示电路测量电流表的内阻。从图2电压表和电流表读数可得电流表

内阻RA=L0Q（保留2位有效数字）。

②用图3所示电路测量干电池电动势和内阻。电压表读数、电流表读数、干电

池内阻和电流表内阻分别用U、/、厂和&表示。则干电池电动势fU+，（，+RA）

（用/、厂和RA表ZF）O

②

③调节滑动变阻器测得多组电表读数,作出图4所示的图像。则待测干电池

电动势E=L40V（保留3位有效数字）、内阻（保留1位小数）。

⑵考虑电压表内阻影响

③

该小组也尝试用图5所示电路测量电压表内阻，但发现实验无法完成。原因是

D（填正确答案标号）。

A.电路设计会损坏仪器B.滑动变阻器接法错误

C.电压太大无法读数D.电流太小无法读数

►审题思维

题眼

信息转化

直击

①实验原理:闭合电路欧姆定律，依据闭合电路欧姆定律建立等式关系

②纵轴截距表示电动势，斜率绝对值等于电流表和电池内阻之和

阻值较大的电压表串入电路，电路中电流较小，电流表指针几乎不偏转，无

③

法正常读数

＞模型转化

伏安法测电池电动势和内阻

E=U+I(RA+F)

U=-(RA+r)HE

冒失分警示

应用闭合电路欧姆定律列等式时不能忽略电流表内阻。

【答题要素】

电源电动势和内阻测量的技巧

T使用旧电池.内阻大些路端电压变化明显)

测.电源的~［一(画必胖1像.纵轴刻度可以不从4开始

电动势、内阻-------------------------------------

J实验中电流不宜超过0.5A

【多维演练】

1.维度:伏安法测电源电动势和内阻

某同学准备测量两节干电池的电动势和内阻,他选用了如图1所示的实险电路进

行测量,

(1)某次测量用压表的表盘如图4所示厕读数为L50V;

⑵由于电表存在内阻，会导致测量结果有一定的系统误差。对于图1方案,下列有

关系统误差分析的说法中，正确的是」

A,电压表分流导致电源电动势测量值偏大

B.电压表分流导致电源内阻测量值偏小

C.电流表分压导致电源电动势测量值偏小

D.电流表分压导致电源内阻测量值偏大

⑶为了消除电表内阻带来的影响该同学设计了改进实验如图2所示，其中定值电

阻Ro阻值已知,进行以下实验步骤：

①闭合Si、将S2掷向1,调节滑动变阻器R的阻值，使电流表和电压表有较大偏转,

记下示数/o、仇,则电流表的内阻RA二黑员；

②将S2掷向2,调节变阻器的阻值,记录多组电流表示数I和电压表对应的示数U,

然后利用数据作出图3的S/图像，图中〃工已知，则测量得到的电动势£=^,

内阻一3多」用测得的量和已知量表示）。

0>0

2.维度安阻法测电池的电动势和内阻

某同学设计了如图甲所示的电路,用来测量水果电池的电动势E和内阻二以及一

未知电阻凡的阻值,图中电流表内阻极小，可忽略。实验过程如下：

甲乙

i.断开开关Si,闭合开关S2,改变电阻箱R的阻值，记录不同阻值对应的电流表示

数；

ii将开关Si,S2都闭合，改变电阻箱R的阻值再记录不同阻值对应的电流表示数;

iii.根据步骤i、ii记录的数据，作出对应的--R的图线，如图乙所示，43两条倾斜

直线的纵截距均为〃，斜率分别为％、foo

根据以上实验步骤及数据,回答下列问题：

⑴根据步骤ii中记录的数据，作出的亍-R图线是图乙中的」（选填””或“歹）;

⑵根据图乙中图线的斜率和截距，可以表示出电源电动势后3_,电源内阻

尸电阻R=_式"_（用由、攵2和。表示）

Ki"2十1

⑶若电流表内阻较大不可忽略,图线4B的截距上包_（选填“相同”或不同）

内阻r测量值（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。

考向四创新类实验

【真题研磨】

典例（2024.广东选择考）某科技小组模仿太阳能发电中的太阳光自动跟踪系统,

制作光源跟踪演示装置，实现太阳能电池板方向的调整，使电池板正对光源。图

甲是光照方向检测电路。所用器材有:电源风电动势3V）、电压表（VD和（V2）（量

程均有3V和15V,内阻均可视为无穷大），滑动变阻器R:两个相同的光敏电阻/?G1

和RG2；开关S;手电筒;导线若干。图乙是实物图。图中电池板上垂直安装有半透

明隔板.隔板两侧装有光敏电阻,电池板固定在电动机转轴上°控制单元与检测电

路的连接未画出。控制单元对光照方向检测电路无影响。请完成下列实验操作

和判断。

(1)电路连接。

图乙中已正确连接了部分电路,请完成虚线框中滑动变阻器R、电源及开关S

和电压表(V)间的实物图连线。

⑵光敏电阻阻值与光照强度关系测试。

①将图甲中R的滑片置于b端。用手电筒的光斜照射到/?GI和RG2使RGI表

面的光照强度比RG2表面的小。

②闭合S,将R的滑片缓慢滑至煤一位置。⑪的示数如图丙所示，读数5为

1.6()V烦的示数。2为1.17Ve由此可知,表面光照强度较小的光敏电阻的阻

值较大(选填“较大或较小

③断开S。

⑶光源跟踪测试。

①将手电筒的光从电池板上方斜照射到RGI和

②闭合S。并启动控制单元。控制单元检测并比较两光敏电阻的电压，控制电动

机转动。此时两电压表的示数见<W②，图乙中的电动机带动电池板上坦

(选填“逆时针”或“顺时针”)转动,直至」时停止转动甩池板正对手电筒

发出的光。

►审题思维

信息转化

直击

①RGI和RG2上光照强度不同时会转动方向，最终使电池板正对光源

Rs表面的光照强度大，说明是更靠近光源T则。为正对光源，电池板会朝

RGI一侧转动

►模型转化

串联电路电流相同，

电压与阻值成正比U=IR

【答题要素】

创新类实验常见模型

游标J

测辅弹簧劲度系数用高电阻放研究重力势能与电

电法测电阻能之间的相互转化

【多维演练】

1.维度:测电阻应用创新

在防范流感过程中，体温计发挥了重要作用。某校中学生助手实验兴趣小组同学

利用身边的实验器材，将热敏电阻作为测温探头，制作了电路图如图甲的简易金

属测温计。

—O—|—@—|

—■-1~~-CD_I

Ru磊Ro

⑴由于定值电阻R。的具体电阻值未知，实验小组同学采用如图乙所示的电路（图

甲和图乙中的电压表为同一电压表，量程为。〜3V,电压表内阻未知,表盘刻度如图

丙所示）,用伏安法测出凡的测量值为30。该测量值与真实值相比—（选

填“偏大”“偏小”或相等'）；

⑵图甲中的电源电动势为6V,内阻不计,图中的为热敏电阻，其阻值随温度变

化的图像如图丁所示。则制作的简易温度计40C应该标在图丙电压表刻度盘上

1.80（1.8也可）V的位置上；

⑶分析整个实验过程，在仅考虑系统误差的情况下,用该测温计所测得的体温值

与实际体温值相比争塞_（选填“偏大”“偏小哦”相等尢

2.维度:电容器充放电

（2024.海南等级考）用如图a所示的电路观察电容器的充放电现象,实验器材有电

源及电容器G电压表、电流表、电流传感器、计算机、定值电阻反单刀双

掷开关Si、开关S2、导线若干。

⑴闭合开关S2,将Si接1.电压表示数增大，最后稳定在12.3Ve在此过程中，电流

表的示数B（填选项标号）

A.一直稳定在某一数值

B.先增大，后逐渐减小为零

C.先增大，后稳定在某一非零数值

⑵先后断开开关S?、Si,将电流表更换成电流传感器再将Si接2,此时通过定值

电阻R的电流方向为」（选填％一3'或*一"'）,通过传感器将电流信息传

入计算机，画出电流随时间变化的口图像，如图b,六2s时/二1.1（）mA,图中M、N

区域面积比为8：7,可求出R=5.2kQ（保留2位有效数字）。

考向五光学类实验

【真题研磨】

典例（2024.安徽选择考）某实验小组做“测量玻璃的折射率"及拓展探究实验。

⑴为测量玻璃的折射率，按如图甲所示进行实验以下表述正确的一项是_屿_。

（填正确答案标号）

①

A用笔在白纸上沿着坡璃砖上边和下边分别画出直线a和出

B.在玻璃砖一侧插上大头针P、P2,眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2

把挡住,这样就可以确定入射光线和入射点在眼睛这一侧才再上大头针P3,

使它把外、P2者B挡住,再插上大头针周,使它把P、B、P3都挡住，这样就可以确

定出射光线和出射点。2

C.实验时入射角仇应尽量小一些，以减小实验误差

⑵为探究介质折射率与光的频率的关系，分别用一束红光和一束绿光从同一点入

射到空气与玻璃的分界面。保持相同的入射角，根据实验结果作出光路图，并

②

标记红光和绿光，如图乙所示。此实验初步表明:对于同一种介质，折射率与光的

⑶为探究折射率与介质材料的关系，用同一束微光分别入射玻璃砖和某透明介质,

如图丙、丁所示。保持相同的入射角内测得折射角分别为双。3（。2<。3）,则玻璃

和该介质的折射率大小关系为〃玻璃>（选填或y’）〃介质。此实验初步表明:

对于一定频率的光，折射率与介质材料有关。

►审题思维

题眼

信息转化

直击

①用笔直接沿玻璃边缘画线会污染玻璃表面，操作不当

②绿光频率大，折射角小，故频率大折射率大

►模型转化

sina

冒失分警示

入射角相同时折射角越小说明折射率越大。

【答题要素】

1.光学类实验常见模型

衫轮

喷的一遮光筒宣隰

达----------飞测量头

测玻璃折射率观察干涉条纹

2.光学类实验注意事项

1.大头针竖直插住纸匕,距离要大些

【多维演练】

1.维度:测量玻璃折射率

用激光测玻璃砖折射率的实验中，玻璃砖与屏P平行放置，从另一侧用激光笔以一

定角度照射,此时在屏上的S处有激光点移走玻璃砖，光点移到S2处。

⑴请画出激光束经玻璃语折射后完整的光路图；

S'Si

II(ll13)2+4

(2)已经；则出A8=/I,O4=/2,SIS2=/3,贝！J折射率n=_----.o

(ZrZ3)J/f+£2-

⑶若改用比宽ab更小的玻璃砖做实验，则SS间的距离会变小(选填“变

大”“变小”或“不变”)。

2.维度光的干涉

1834年,洛埃利用平面镜同样得到了杨氏双缝干涉的结果(称洛埃镜实验)。应

用洛埃镜测量单色光波长的原理如下：

t颂的勺像必？\T

如图所示S是单缝S通过平面镜成的像，如果S被视为双缝干涉中的一个缝,S相

当于另一个缝。单色光从单缝s射出，一部分入射到平面镜后反射到光屏上,另一

部分直接投射到光屏上，在光屏上两光束交叠区域里出现干涉条纹。

请回答下列问题：

⑴(多选)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离

A.将平面镜稍向上移动一些

B.将平面镜稍向下移动一些

C.将光屏稍向右移动一些

D.将光源由红色光改为绿色光

⑵若光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为h和。，光屏上形成

的相邻两条亮纹（或暗纹）间距离为1,单色光的波长在竿

⑶实验表明,光从光疏介质射向光密介质，会在界面发生反射，当入射角接近90。

时,反射光与入射光相比相位有兀的变化，称为“半波损失二已知力远小于a如果

把光屏向左平移到非常接近平面镜处,光屏上最下方两束光相遇会相互分盟

（选填“加强”或'减弱”）。

,--------------------------------（热点集训・提技能）--------------------------------、

1.反亘（测电动势和内阻）几位同学通过实验研究水果电池的电动势和内阻。

（1）他们制作了一个苹果电池组（内阻较大）进行研究。从尽量减小实验误差的角度，

请将图1中的实物连接成实验所用的电路,图中电压表和电流表的量程分别为

IV和0.6mA（内阻较小）。

国

图1

⑵利用图