2027届新高考物理热点精准复习+电学实验

2027届新高考物理热点精准复习电学实验专题23电学实验目录(2024江苏,12,15分)某种材料制成的长方体样品如图1所示,AB和CD方向分别用导线引出。小明实验测

量该样品的电阻率,采用的实验电路图如图2所示,电源、电压表规格已在图中标出,可选用的电流表和

滑动变阻器有:电流表A1(量程0~20mA,内阻约4Ω),电流表A2(量程0~100mA,内阻约1Ω);滑动变阻器R1

(最大阻值10Ω),滑动变阻器R2(最大阻值50Ω)。

解法探秘真题试练1:测量电阻、电阻率(1)将多用电表的选择开关旋转到欧姆挡,试测样品A、B间的电阻,多用电表读数如图3所示,电阻值为

Ω。试测样品C、D间的电阻,电阻值约为10Ω。

(2)按题图2连接实物电路,如图4所示,其中滑动变阻器应选用

(选填“R1”或“R2”)。(3)图4中有一根导线连接错误,出现在

区域(选填“①”“②”“③”或“④”)。正确连线后,用电压表、电流表A1测得样品A、B间的电阻值RAB。(4)换用电流表A2对样品C、D间的电阻进行测量。闭合开关前,应将题图4中所示的滑动变阻器的滑片

置于

(选填“最左端”或“最右端”)。闭合开关,测量样品C、D间的电压和电流,得到电阻值

RCD。(5)根据样品电阻值和尺寸计算沿AB和CD方向的电阻率,结果如表。

AB方向CD方向电阻率ρ/(Ω·m)1.011.13样品沿各个方向电阻率应当相等。实验发现,两个方向上测得的电阻率值差异较大。有同学认为,沿

CD方向样品电阻率的测量值较为准确,因为沿CD方向所用电流表A2的内阻比A1小,对测量结果影响较

小。你是否同意该同学的观点?请简要说明理由。答案(1)320(2)R2(3)②(4)最右端(5)不同意理由见解析解析(1)由题图3可得,多用电表欧姆挡选用“×100”倍率,则A、B端电阻RAB=3.2×100Ω=320Ω。(2)由题图2可得,滑动变阻器采用限流式接法接入电路,为了多次测量时电压表、电流表示数有明显变

化,应该接入总阻值和A、B端电阻相近的滑动变阻器R2。(3)电压表应测量样品和电流表的总电阻,连接错误出现在②区域,题图4中电压表只测量电流表两端的

电压,应将电压表的“+接线柱”与样品的右端接线柱连接。(4)接通开关前,滑动变阻器滑片应位于接入电路阻值最大的最右端位置。(5)样品C、D间的电阻约为10Ω,若用内阻约为1Ω的电流表测量,测量值的相对误差约为

×100%=10%;样品A、B间的电阻约为320Ω,测量值的相对误差约为

×100%=1.25%,相对误差更小,该同学说法错误。

探究1拓展设问①设问1:滑动变阻器的限流接法和分压接法的选取原则是什么?②设问2:从电路图的结构差异、误差产生的根源、电阻测量值的偏差情况,以及各自适用条件等多个

维度,比较电流表内接与外接这两种接法。解法重构答案①选取原则:a.若采用限流接法不能控制电流满足实验的安全需求,即若滑动变阻器接入电路的

阻值调到最大时,待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程,或超过待测电阻的额定

电流(或额定电压),则必须选用分压接法。b.若待测电阻的阻值比滑动变阻器的最大阻值大得多,以致在限流电路中,滑动变阻器的滑片从一端滑

到另一端时,待测电阻上的电流或电压变化范围不够大,变化不明显,此时,选用分压接法。c.若实验中要求电压从零开始调节,则必须采用分压接法。d.两种电路均可使用的情况下,应优先采用限流接法,因为限流接法电路简单、能耗低。②电流表两种接法的比较

内接法外接法电路图

误差原因电流表分压,U测=Ux+UA电压表分流,I测=Ix+IV电阻测量值R测=

=Rx+RA>Rx,测量值大于真实值R测=

=

<Rx,测量值小于真实值适用条件RA≪RxRV≫Rx适用于测量大阻值电阻小阻值电阻探究2同类竞探1.考向变异·限流接法、分压接法的选择某同学在相关实验手册中,看到如图所示的两种滑

动变阻器的连接方式,他选择了其中一种,经过实验他得到表中的数据。

电压U/V0.100.400.601.001.201.501.702.00电流I/A0.020.080.120.190.250.310.340.40已知滑动变阻器最大阻值为15Ω,电源电动势为3V、内阻约为0.5Ω,待测电阻阻值约为5Ω。由表中

数据可知,他选择的滑动变阻器的连接方式是图中的

(选填“甲”或“乙”)。写出你的判断

依据。解析思路1:直觉判断快速解题。题图乙是分压电路,采用此电路时Rx两端的电压可以从0开始变化。

表中的数据U的最小值是0.10V,比较小,所以推断是采用了题图乙所示电路。思路2:数据分析精准验证。若采用题图甲所示电路,Rx两端电压的最小值约为Umin=

·E≈0.73V;若采用题图乙,Rx两端电压可以从0开始变化。表中的数据U的最小值是0.10V,所以一定是采用了题

图乙所示电路。答案乙判断依据见解析2.表征变异·绘制电路图

(2022全国甲,22,5分)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1.5V,内阻很小),电流表

(量程10mA,内阻约10Ω),微安表

(量程100μA,内阻Rg待测,约1kΩ),滑动变阻器R(最大阻值10Ω),定值电阻R0(阻值10Ω),开关S,导线若干。

(1)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90.0μA,电流表的示数为9.00mA,由此计算出微安表内阻Rg=

Ω。答案(1)见解析图(2)990解析(1)为准确测量微安表两端电压,可以将微安表与定值电阻R0并联,再与电流表串联,通过电流表

与微安表之间的差值计算通过定值电阻R0的电流,从而计算微安表两端的电压。电源电动势较大,为测

量多组数据,滑动变阻器应采用分压式接法,连线如图所示。

(2)流过电阻R0的电流I0=I-Ig=9mA-0.09mA=8.91mA,由欧姆定律可知,Rg=

=

Ω=990Ω。3.创新实验·仅用电流表测电阻

(2022山东,14,8分)某同学利用实验室现有器材,设计了一个

测量电阻阻值的实验。实验器材:干电池E(电动势1.5V,内阻未知);电流表A1(量程10mA,内阻为90Ω);电流表A2(量程30mA,内阻为30Ω);定值电阻R0(阻值为150Ω);滑动变阻器R(最大阻值为100Ω);待测电阻Rx;开关S,导线若干。测量电路如图所示。(1)断开开关,连接电路,将滑动变阻器R的滑片调到阻值最大一端,将定值电阻R0接入电路;闭合开关,调

节滑片位置,使电流表指针指在满刻度的

处。该同学选用的电流表为

(填“A1”或“A2”);若不考虑电池内阻,此时滑动变阻器接入电路的电阻值应为

Ω。(2)断开开关,保持滑片的位置不变,用Rx替换R0,闭合开关后,电流表指针指在满刻度的

处,则Rx的测量值为

Ω。(3)本实验中未考虑电池内阻,对Rx的测量值

(填“有”或“无”)影响。答案(1)A160(2)100(3)无解析(1)回路中的电流I<

=10mA,即不可能使A2半偏,故选用的电流表为A1;当A1半偏时,回路中的电流I=5mA,若不考虑电池内阻,有I=

,代入数据解得此时滑动变阻器接入电路的阻值R=60Ω。(2)电流表指针指在满刻度的

处,此时回路中的电流I'=6mA,由I'=

,解得Rx=100Ω。(3)若考虑电池内阻,则I=

,I'=

,其中RA1+R+r不变,故未考虑电池内阻,对Rx的测量值无影响。(2023湖北,12,10分)某实验小组为测量干电池的电动势和内阻,设计了如图(A)所示电路,所用器材如下:真题试练2:测量电源的电动势和内阻电压表(量程0~3V,内阻很大);电流表(量程0~0.6A);电阻箱(阻值0~999.9Ω);干电池一节、开关一个和导线若干。(1)根据图(A),完成图(B)中的实物图连线。(2)调节电阻箱到最大阻值,闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻,记录其阻值R、相应的电流表示数I和电

压表示数U。根据记录数据作出的U-I图像如图(C)所示,则干电池的电动势为

V(保留3位有效

数字)、内阻为

Ω(保留2位有效数字)。

(3)该小组根据记录数据进一步探究,作出

-R图像如图(D)所示。利用图(D)中图像的纵轴截距,结合(2)问得到的电动势与内阻,还可以求出电流表内阻为

Ω(保留2位有效数字)。(4)由于电压表内阻不是无穷大,本实验干电池内阻的测量值

(填“偏大”或“偏小”)。答案(1)见解析(2)1.580.64(0.63~0.65均可)(3)2.4(4)偏小解析(1)根据电路图,连线如图所示。(2)根据闭合电路欧姆定律得U=E-Ir,由图线与纵轴的交点知E=1.58V,由图线斜率知内阻r=

=

Ω=0.64Ω。(3)根据闭合电路欧姆定律得E=I(R+RA+r),因此

=

R+

+

,由题图(D)知,图线纵轴截距为

+

=1.9A-1,解得RA≈2.4Ω。(4)本实验中干电池内阻的测量值等于干电池内阻的真实值与电压表内阻的并联阻值,故测量值偏小。

探究1拓展设问①设问1:在表格中比较电流表内接和电流表外接对测量电源电动势和内阻的影响。解法重构

内接法外接法电路图

误差原因

测量值及误差

适用条件

②设问2:若仅提供一个电流表,外加一个电阻箱,如何设计用于测量电源电动势和内阻的电路图?同时,

该测量方案所得的电动势、内阻的测量值与真实值之间又存在怎样的关系?③设问3:若仅提供一个电压表,外加一个电阻箱,如何设计用于测量电源电动势和内阻的电路图?同时,

该测量方案所得的电动势、内阻的测量值与真实值之间又存在怎样的关系?

内接法外接法电路图

误差原因电流表分压,U测=E真-I测(rx+RA)电压表分流,E真=U测+

rx,即U测=

E真-

I测测量值及误差E测=E真,r测=rx+RA>rxE测=

E真,E测<E真,r测=

rx,r测<rx答案①②用一个电流表和电阻箱测量电源电动势和内阻,电路如图所示,测量原理为E=I1(R1+r),E=I2(R2+r),联立

可求出E和r,此种方法使测得的电动势无偏差,内阻偏大(r测=rx+rA)。若已知电流表的阻值,可消除测内

阻的系统误差,使内阻测量无偏差。

③用一个电压表和电阻箱测量电源电动势和内阻,电路如图所示,测量原理为E=U1+

r,E=U2+

r,联立可求出r和E,此种方法测得的电动势和内阻均偏小

。若已知电压表的阻值,可消除测电动势和内阻时的系统误差,使电动势和内阻测量无偏差。适用条件电源内阻较大(如水果电池)或已知电流表内阻电源内阻较小或已知电压表内阻探究2图像表征(2020北京,16,9分)用图1所示的甲、乙两种方法测量某电源的电动势和内电阻(约为1Ω)。其

中R为电阻箱,电流表的内电阻约为0.1Ω,电压表的内电阻约为3kΩ。

(1)利用图1中甲图实验电路测电源的电动势E和内电阻r,所测量的实际是图2中虚线框所示

“等效电源”的电动势E'和内电阻r'。若电流表内电阻用RA表示,请你用E、r和RA表示出E’、r',并简要说明理由。(2)某同学利用图像分析甲、乙两种方法中由电表内电阻引起的实验误差。在图3中,实线是

根据实验数据(图甲:U=IR,图乙:I=

)描点作图得到的U-I图像;虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U-I图像(没有电表内电阻影响的理想情况)。在图3中,对应图甲电路分析的U-I图像是

;对应图乙电路分析的U-I图像是

。(3)综合上述分析,为了减小由电表内电阻引起的实验误差,本实验应选择图1中的

(填“甲”或

“乙”)。答案(1)E'=E,r'=r+RA,理由见解析(2)CA(3)乙解析(1)由题图2可知,虚线框外的两接线柱之间的电势差即为等效电源的电动势,与原电源电动势相

等,有E'=E。又电流表与原电源串接,等效电源的内电阻即为原电源内电阻与电流表内电阻之和,有r'=r

+RA。(2)题图1中甲电路,电动势测量准确,内电阻测量值偏大,C正确;题图1中乙电路,电动势、内电阻测量值

均偏小,A正确。(3)电源内电阻r远小于电压表内电阻RV,乙正确。1.情境变异·测量水果电池的电动势和内阻物理兴趣小组的同学利用铜片和锌片平行插入

柠檬中制作了一个水果电池,经查阅资料了解到该水果电池的电动势小于1V,内阻约为2kΩ,为了尽可

能准确地测量该水果电池的电动势和内阻,要求电表读数要超过量程的三分之一。实验室能提供的器

材有:电压表V(0~3V,内阻约为3kΩ);电流表A(0~0.6A,内阻约为0.05Ω);微安表G(0~300μA,内阻为100Ω);

电阻箱R(0~9999Ω);滑动变阻器R0(0~50Ω);开关一个,导线若干。同学们设计了图(A)、图(B)、图(C)所示的三种实验方案并规范进行了实验操作。

探究3同类竞探

(1)用图(A)所示方案:闭合开关,电压表测得的电压

(填“小于”“等于”或“大于”)水果电池

的电动势。(2)用图(B)所示方案:闭合开关,移动滑动变阻器滑片,电压表、电流表指针

(填“有”或

“无”)明显的偏转。(3)用图(C)所示方案:闭合开关,调节电阻箱阻值,记录下微安表和电阻箱示数如表:电阻箱阻值R/Ω1005009001300170021002500微安表示数I/μA220204172148132119110利用计算机软件描绘出

-R图像如图(D)中实线甲所示,其拟合出的函数关系式为

=2.00R+4126,则根据此函数关系式可计算出该水果电池的电动势为

V,内阻为

Ω。(4)某同学又将铜片和锌片平行插入同一柠檬中的另一位置,用图(C)所示方案重复实验操作,发现得到

的函数图像如图(D)中虚线乙所示,造成实验差异的主要原因可能为

()A.柠檬不同区域酸碱度不同导致水果电池电动势升高B.铜片和锌片的间距不变但插入深度变深导致水果电池内阻减小C.铜片和锌片的插入深度不变但间距变大导致水果电池内阻变大解析(1)题图(A)方案中,闭合开关,电压表测得的电压为电源的路端电压,小于水果电池的电动势。(2)题图(B)方案中,滑动变阻器最大阻值为50Ω,而水果电池的内阻约为2kΩ,则滑动变阻器无法起到调

节作用,所以闭合开关,移动滑动变阻器滑片,电压表、电流表指针均无明显偏转。(3)题图(C)方案中,根据闭合电路欧姆定律可得E=I(r+RG+R),所以

=

R+

,又

=2.00R+4126,解得E=0.5V,r=1963Ω。(4)由题图(D)可知,虚线与实线的斜率相同,纵截距偏大,由以上分析可知,电动势不变,而内阻变大,根据R

=ρ

可知其原因可能为铜片和锌片的插入深度不变但间距变大导致水果电池内阻变大,而铜片和锌片间距不变但插入深度变深会导致内阻减小,故选C。答案(1)小于(2)无(3)0.51963(4)C2.创新实验·利用电流传感器测电动势和内阻

(2025湖北,11,8分)某实验小组为测量一节干

电池的电动势E和内阻r,设计了如图(A)所示电路,所用器材如下:干电池、智能手机、电流传感器、定

值电阻R0、电阻箱、开关、导线等。按电路图连接电路,将智能手机与电流传感器通过蓝牙无线连接,

闭合开关S,逐次改变电阻箱的阻值R,用智能手机记录对应的电流传感器测得的电流I。回答下列问题:

(1)R0在电路中起

(填“保护”或“分流”)作用。(2)

与E、r、R、R0的关系式为

=

。(3)根据记录数据作出

-R图像,如图(B)所示。已知R0=9.0Ω,可得E=

V(保留三位有效数字),r=

Ω(保留两位有效数字)。(4)电流传感器的电阻对本实验干电池内阻的测量结果

(填“有”或“无”)影响。审题指导电流传感器有电阻,可看作灵敏电流计与电阻并联。第(2)(3)问涉及理想情况,不需要考虑

其电阻,根据闭合电路欧姆定律列式求解。答案(1)保护(2)

(3)1.50(1.47~1.52都算对)1.5(1.3~1.6都算对)(4)有解析(1)定值电阻R0在电路中起保护传感器的作用,其与电流传感器串联,无法起到分流作用。(2)不考虑电流传感器电阻,当串联回路电流为I时,由闭合电路欧姆定律得E=I(R+R0+r),整理可得

=

。(3)从题图()中选取相距最远的两个数据点(21Ω,21A-1)和(6Ω,11A-1),代入第(2)问关系式中有21A-1=

,11A-1=

,联立解得E=1.50V,r=1.5Ω。[易错点:若代入的是题图(B)中距离较近的两个数据点,则误差较大](4)由于电流传感器有电阻,用图像法处理数据,电流传感器有无电阻不改变图线斜率,则对干电池的电

动势测量值无影响,但测得的电源内阻数据实际为电源的内阻与电流传感器的电阻之和,使干电池内阻

的测量值偏大。B(2022湖南,12,9分)小梦同学自制了一个两挡位(“×1”“×10”)的欧姆表,其内部结构如图所示,R0为调

零电阻(最大阻值为R0m),Rs、Rm、Rn为定值电阻(Rs+R0m<Rm<Rn),电流计

的内阻为RG(Rs≪RG)。用此欧姆表测量一待测电阻的阻值,回答下列问题:

(1)短接①②,将单刀双掷开关S与m接通,电流计

示数为Im;保持电阻R0滑片位置不变,将单刀双掷开关真题试练3:电表改装与多用电表的使用S与n接通,电流计

示数变为In,则Im

In(填“大于”或“小于”);(2)将单刀双掷开关S与n接通,此时欧姆表的挡位为

(填“×1”或“×10”);(3)若从“×1”挡位换成“×10”挡位,调整欧姆零点(欧姆零点在电流计

满偏刻度处)时,调零电阻R0的滑片应该

调节(填“向上”或“向下”);(4)在“×10”挡位调整欧姆零点后,在①②间接入阻值为100Ω的定值电阻R1,稳定后电流计

的指针偏转到满偏刻度的

;取走R1,在①②间接入待测电阻Rx,稳定后电流计

的指针偏转到满偏刻度的

,则Rx=

Ω。答案(1)大于(2)×10(3)向上(4)400解析(1)短接①②,考虑到电源电动势不变,当保持电阻R0滑片的位置不变时,由闭合电路欧姆定律可

知I=

,将Rm或Rn视为外电路的电阻,由于Rm<Rn,则Im>In。(2)当开关接n时,电路中总电阻较大,中值电阻较大,能接入的待测量的电阻阻值应较大,即此时应为“×

10”挡位。(3)若从“×1”挡位换成“×10”挡位,即开关S从m拨向n,电路中的总电阻增大,干路电流减小,为了使电

流计满偏,则需增大通过电流计的电流,故调零电阻R0的滑片应该向上调节。(4)将内部等效成电源,则①②短接时,回路中电流最大,设为kIg,则有kIg=

;当接入100Ω的电阻时,

kIg=

;联立解得R内=200Ω。当接入Rx时,

kIg=

,联立解得Rx=400Ω。

探究1拓展设问①设问1:请简要叙述一下欧姆表(电阻表)在测量电阻时所依据的工作原理,即它是如何通过相关的电

路设计和物理现象来实现对电阻值的测量和显示的。

②设问2:如何将小量程电流表(简称为表头)分别改装成能够测量较大电流的电流表,以及能够测量电

压的电压表呢?解法重构答案①欧姆表(电阻表)测电阻阻值的原理:闭合电路欧姆定律。红、黑表笔短接,进行欧姆调零时,指

针满偏,有Ig=

;当红、黑表笔之间接有未知电阻Rx时,有I=

,故每一个未知电阻都对应一个电流值I。我们在刻度盘上直接标出与I对应的Rx的值,所测电阻的阻值Rx即可从表盘上直接读

出。②电流表的改装a.原理:通过并联一个分流电阻RA,让大部分电流从分流电阻通过,从而扩大表头能够测量的电流范围。

根据并联电路电流规律有I=Ig+

,可得电阻RA的阻值为RA=

。

b.改装步骤:首先测量表头内阻Rg和满偏电流Ig;然后根据所需改装的量程I,利用上述公式计算出所需的

分流电阻的阻值RA;最后将分流电阻与表头并联,即完成电流表的改装。电压表的改装a.原理:通过串联一个分压电阻RV,使表头与分压电阻共同分担被测电压,从而扩大表头能够测量的电压

范围。根据串联电路电压规律有U=Ig(Rg+RV),可得电阻RV的阻值为RV=

-Rg。

b.改装步骤:先测量表头内阻Rg和满偏电流Ig;再根据要改装的量程U,算出分压电阻的阻值RV;最后将分

压电阻与表头串联,完成电压表的改装。探究2图像表征欧姆表(电阻表)内部电路如图甲所示,R0为欧姆调零电阻,测量前已进行欧姆调零,然后以电阻箱代替待

测电阻,测得电路中电流I与电阻箱的阻值Rx的关系图像如图乙所示,求欧姆表的内阻R内与电源的电动

势E。

答案由题图乙可知,当Rx=0时,I=Ig=0.8mA,当I=I'=0.4mA时,电阻箱的阻值为Rx=15kΩ,根据闭合电路

欧姆定律可得Ig=

,I'=

代入数据求得E=12V,R内=15kΩ。1.情境变异·电流表的改装

(2022辽宁,11,6分)某同学要将一小量程电流表(满偏电流为250μ

A,内阻为1.2kΩ)改装成有两个量程的电流表,设计电路如图(A)所示,其中定值电阻R1=40Ω,R2=360Ω。

(1)当开关S接A端时,该电流表的量程为0~

mA;(2)当开关S接B端时,该电流表的量程比接A端时

(填“大”或“小”);(3)该同学选用量程合适的电压表(内阻未知)和此改装电表测量未知电阻Rx的阻值,设计了图(B)中的两

个电路,不考虑实验操作中的偶然误差,则利用

(填“甲”或“乙”)电路可修正由电表内阻引

起的实验误差。探究3同类竞探解析(1)由题图可知当S接A时,R1和R2串联后再和电流表并联,等效电路图如图1所示,满偏时电流表两

端的电压为Um=Imr=250×10-6×1.2×103V=0.3V,此时R1和R2的电流为I=

=

A=0.75×10-3A=0.75mA,所以总电流为I总=Im+I=1mA,即量程为0~1mA。

(2)当开关S接B端时,由题图可知R2和电流表串联后再和R1并联,等效电路图如图2所示,由于和电流表并

联的电阻变小,当电流表满偏时,流过R1的电流变大,干路电流变大,量程变大。答案(1)1(2)大(3)乙

(3)图甲是电流表的外接法,误差是由于电压表的分流引起的;图乙是电流表的内接法,误差是由于电流

表的分压引起的,因为题目中电压表内阻未知,而电流表内阻已知,故采用图乙的方法可以修正由电表

内阻引起的实验误差。方法技巧电表改装的核心问题是对小量程电流表的串联或并联处理,改装中不改变小量程电流表的满偏电流和内阻。2.情境变异·电压表的改装

(2024安徽,12,10分)某实验小组要将电流表G(铭牌标示:Ig=500μ

A,Rg=800Ω)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(1)所示连接电路,其中虚线框内为改装电路。

(1)开关S1闭合前,滑片P应移动到

(填“M”或“N”)端。(2)根据要求和已知信息,电阻箱R1的阻值已调至1200Ω,则R2的阻值应调至

Ω。(3)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I、U,则电流表G的内阻可表示为

。(结果用U、I、R1、R2表示)(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。(填正确答案标号)A.增大电阻箱R1的阻值B.减小电阻箱R2的阻值C.将滑动变阻器的滑片P向M端滑动(5)校准完成后,开关S2与b连接,电流表G的示数如图(2)所示,此示数对应的改装电压表读数为

V。(保留2位有效数字)答案(1)M(2)4000(3)

-R1-R2(4)A(5)0.86解析(1)由题图(1)可知,该滑动变阻器采用分压式接法,为了保护电路,在开关S1闭合前,滑片P应移到M

端。(2)当开关S2接b时,改装电压表量程为1V,根据欧姆定律有1V=Ig(Rg+R1),当开关S2接a时,改装电压表量

程为3V,根据欧姆定律有3V=Ig(Rg+R1+R2),其中Ig=500μA、Rg=800Ω、R1=1200Ω,代入数据联立解得R

2=4000Ω。(3)当开关S2接a时,根据欧姆定律有U=I(Rg+R1+R2),可得电流表G的内阻Rg=

-R1-R2。(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,可知电流表G内阻的真实值小

于铭牌标示值,故根据闭合电路欧姆定律可知增大电阻箱R1的阻值即可,A正确。(5)S2与b连接,题图(2)中电流表G的示数为430μA,改装后电压表量程为1V,则有

=

,解得UV=0.86V。关键点拨1.将电流表G改装成电压表后,电流表G的Ug、Ig、Rg是不变的,即通过表头的最大电流Ig不变。2.电压表的改装,实际是把电流表G看成一个电阻,在串联电路中根据欧姆定律计算电流、电压。3.改装后的电压表指针偏转角由流过电流表G的电流大小决定。(2024广东,12,9分)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E(电动势3V);电压表

和

(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RG1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E、开关S和电压表

间的实物图连线。真题试练4:传感器的简单应用

(2)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

端,用手电筒的光斜照射到RG1和RG2,使RG1表面的光照强度比RG2表面

的小。②闭合S,将R的滑片缓慢滑到某一位置。

的示数如图丙所示,读数U1为

V。

的示数U2为1.17V。由此可知,表面光照强度较小的光敏电阻的阻值

(填“较大”或“较小”)。③断开S。(3)光源跟踪测试。①将手电筒的光从电池板上方斜照射到RG1和RG2。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U1<U2,图乙中的电动机带动电池板

(填“逆时针”或“顺时针”)转动,直至

时

停止转动,电池板正对手电筒发出的光。答案(1)如图所示

(2)①b②1.60较大(3)②逆时针U1=U2

解析(1)按题图甲电路图连接实物图,如答案图所示。(2)①题图甲中滑动变阻器为分压式接法,电压从0开始调节,故开关闭合前题图甲中R的滑片应置于b

端。②RG1与RG2串联分压,电压与电阻成正比,U1>U2,说明RG1>RG2,而RG1表面的光照强度较小,说明光照强度较

小时光敏电阻的阻值较大。(3)②开始时U1<U2,则RG1<RG2,说明RG1表面的光照强度较大,光从左上方照向电池板,故电动机应逆时针

转动,当转至电池板正对手电筒发出的光时,两个光敏电阻表面的光照强度相同,则RG1=RG2,两电压表的

示数U1=U2,此时电动机停止转动。

探究1拓展设问①设问1:什么是传感器,其背后蕴含的工作原理又有着怎样的奥秘?②设问2:传感器由哪两个基本部分组成?传感器应用的一般模式是什么?③设问3:什么是光敏电阻?它的构造、原理、作用分别是什么?解法重构答案①传感器是指这样一类器件或装置:它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量,并

能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出。通常转换成的可用信号是电压、

电流等电学量,或转换为电路的通断等。②a.传感器的基本部分敏感元件:能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。转换元件:能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。b.传感器应用的一般模式

③a.光敏电阻:用对光敏感的半导体材料(如硫化镉)制作的元件,在被光照射时电阻发生变化。b.构造:把硫化镉涂敷在绝缘板上,在其表面再用银浆涂敷两个互不相连的梳状电极,就制成了一个光敏

电阻。c.原理:硫化镉是一种半导体材料,无光照时,载流子极少,导电性能差;随着光照的增强,载流子增多,导电

性变好。d.作用:光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。探究2图像表征为了节能和环保,一些公共场所使用光控开关控制照明系统,光控开关可采用光敏电阻来进行控制。光

敏电阻是阻值随着光的照度变化而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱,光越强,照度越大,照度单

位为lx)。某光敏电阻在不同照度下的阻值如表所示:照度/lx0.20.40.60.81.01.2阻值/kΩ754028232018根据表中数据,请在如图所示的坐标系中描绘出该光敏电阻的阻值随照度变化的曲线,并说明阻值随照

度变化的特点。

答案如图所示,光敏电阻的阻值随照度的增大而非线性减小。

1.情境变异·压力传感器

(2023湖南,12,9分)某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件

设计了一个测量微小压力的装置,其电路如图(A)所示,R1、R2、R3为电阻箱,RF为半导体薄膜压力传感器,

C、D间连接电压传感器(内阻无穷大)。

图(A)探究3同类竞探(1)先用欧姆表“×100”挡粗测RF的阻值,示数如图(B)所示,对应的读数是

Ω;(2)适当调节R1、R2、R3,使电压传感器示数为0,此时,RF的阻值为

(用R1、R2、R3表示);(3)依次将0.5g的标准砝码加载到压力传感器上(压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大小),读出

电压传感器示数U,所测数据如表所示:次数123456砝码质量m/g0.00.51.01.52.02.5电压U/mV057115168220280根据表中数据在图(C)上描点,绘制U-m关系图线;

(4)完成前面三步的实验工作后,该测量微小压力的装置即可投入使用。在半导体薄膜压力传感器上施

加微小压力F0,电压传感器示数为200mV,则F0大小是

N(重力加速度取9.8m/s2,保留2位有效数

字);(5)若在步骤(4)中换用非理想毫伏表测量C、D间电压,在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力F1,此

时非理想毫伏表读数为200mV,则F1

F0(填“>”“=”或“<”)。解析(1)欧姆表选择“×100”挡,由题图(B)可知读数为1000Ω。(2)由题图(A)可知,要使电压传感器示数为0,上、下两条支路中R1和R2的分压应相等,即

=

,可得RF=

。(3)根据题表中数据描点作图,注意使图线通过尽量多的点,如图所示。答案(1)1000(2)

(3)见解析(4)0.018(0.017或0.018)(5)>

(4)由图可得200mV的电压对应砝码的质量约为1.8g,则F0=mg≈0.018N。(5)非理想毫伏表测得的电压偏小,即要达到相同的电压,所需压力会偏大,则F1>F0。2.情境变异·温度传感器

(2025河南,11,6分)实验小组研究某热敏电阻的特性,并依此利用电

磁铁、电阻箱等器材组装保温箱。该热敏电阻阻值随温度的变化曲线如图1所示,保温箱原理图如图2

所示。回答下列问题:

(1)图1中热敏电阻的阻值随温度的变化关系是

(填“线性”或“非线性”)的。(2)存在一个电流值I0,若电磁铁线圈的电流小于I0,衔铁与上固定触头a接触;若电流大于I0,衔铁与下固定

触头b接触。保温箱温度达到设定值后,电磁铁线圈的电流在I0附近上下波动,加热电路持续地断开、闭

合,使保温箱温度维持在设定值。则图2中加热电阻丝的c端应该与触头

(填“a”或“b”)相

连接。(3)当保温箱的温度设定在50℃时,电阻箱旋钮的位置如图3所示,则电阻箱接入电路的阻值为

Ω。

(4)若要把保温箱的温度设定在100℃,则电阻箱接入电路的阻值应为

Ω。答案(1)非线性(2)a(3)130.0(4)210.0解析(1)由题图1易知R-t图线是曲线,热敏电阻的阻值随温度的变化关系是非线性的。(2)当保温箱内温度升高时,热敏电阻阻值减小,下面的控制电路中电流增大,将会把衔铁吸下,衔铁与触

头b接触,加热电路被切断,以防止温度过高,故加热电阻丝的c端应与触头a相连接。(3)图3中电阻箱阻值R=1×100Ω+3×10Ω+0×1Ω+0×0.1Ω=130.0Ω。(4)当保温箱内的温度为50℃时,由题图1得热敏电阻的阻值为180.0Ω,电阻箱接入电路的阻值为130.0

Ω,则有E=I0(130.0Ω+180.0Ω),当保温箱内的温度为100℃时,由题图1可知热敏电阻的阻值为100.0Ω,

电路满足E=I0(100.0Ω+R'),解得R'=210.0Ω,则当保温箱内的温度为100℃时电阻箱接入电路的阻值为210.0Ω。3.创新实验·涡流制动演示装置

(2025广东,12,8分)科技小组制作的涡流制动演示装置由电

磁铁和圆盘控制部分组成。图1(A)是电磁铁磁感应强度的测量电路,所用器材有:电源E(电动势15V,内阻不计);电流表

(量程有0.6

A和3A,内阻不计);滑动变阻器RP(最大阻值100Ω);定值电阻R0(阻值10Ω);开关S;磁传感器和测试仪;

电磁铁(线圈电阻16Ω);导线若干。图1(B)是实物图,图中电机和底座相固定,圆形铝盘和电机转轴相固

定。请完成下列实验操作和计算。(1)量程选择和电路连接。①由器材参数可得电路中的最大电流为

A(结果保留2位有效数字),为减小测量误差,电流表的

量程选择0.6A挡。②图1(B)中已正确连接了部分电路,请在虚线框中完成RP、R0和

间的实物图连线。

图1(2)磁感应强度B和电流I关系测量。①将图1(A)中的磁传感器置于电磁铁中心,滑动变阻器RP的滑片P置于b端。置于b端目的是使电路中的

电流

,保护电路安全。②将滑片P缓慢滑到某一位置,闭合S,此时

的示数如图2所示,读数为

A。分别记录测试仪示数B和I。断开S。③保持磁传感器位置不变,重复步骤②。④图3是根据部分实验数据描绘的B-I图线,其斜率为

mT/A(结果保留2位有效数字)。(3)制动时间t测量。利用图1(B)所示装置测量了t。结果表明B越大,t越小。

解析(1)①当滑动变阻器接入电路的阻值为0时,闭合电路中的电流最大,则电路中的最大电流为I=

=

A≈0.58A。②根据题中图1(A)对实物图连线,如图所示。

答案(1)①0.58②实物图连线见解析(2)①最小②0.48④30(29~31都算对)(2)①滑动变阻器RP的滑片P置于b端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,此时电路中的电流最小。②

由电流表的读数规则可得,读数为24×0.02A=0.48A。④在图线上取相距较远的两点,计算可得图线的

斜率k=

mT/A≈30mT/A(点拨:取图线上相距较远的两点,计算结果误差小)。

(1)所有电学实验,无论怎么创新都离不开电路及实验仪器的选取,其中电流表内、外接法的判断以及

滑动变阻器的分压或限流电路的分析既是重点也是难点。(2)在解决设计型实验相关问题时,要注意条件的充分利用,如对于给定确切阻值的电压表和电流表,电

压表可当成电流表使用,电流表也可当成电压表使用,利用这一特点,可以拓展测电阻的方法,如伏伏

法、安安法等。(3)对一些特殊电阻的测量,如电流表或电压表内阻的测量,电路设计有其特殊性,既要注意其量程对电

路的影响,又要充分利用其“自报电流”或“自报电压”的功能。因此,在测电压表内阻时,无须再并

联电压表;测电流表内阻时,无须再串联电流表。解法密钥思维方法

考查形式

高考对于电学实验的考查主要集中在测量电阻(如伏安法测电阻、半偏法测电阻、替代法测电阻

等)、测量电源电动势和内阻、多用电表的使用等方面,题目中涵盖的题型有填空题、选择题以及计算

题等。填空题中常要求学生设计实验电路、选择合适的实验器材、分析实验误差等;选择题会考查对

电学实验基本原理、操作注意事项的理解;计算题可能涉及对实验数据的处理以及根据实验原理进行

推导计算。思维核心

对于电学实验的复习,要熟练掌握各实验目的、原理、方法、器材选用、实验步骤、数据处理和误差

分析。在实验数据处理方面,要熟练运用图像法,例如在测量电源电动势和内阻实验中,通过对U-I图像

的分析来准确得出电源电动势和内阻的值。在器材选择上,要有依据实验要求进行合理判断的思维,如考向探秘根据待测电阻的大致阻值范围以及对测量精度的要求来确定电流表和电压表的量程、电流表的内外

接法及滑动变阻器的接法等。对于实验中的误差,要能区分系统误差和偶然误差,并分析误差产生的原

因,如电流表的接法不同导致的系统误差、读数不准确造成的偶然误差等。此外,在面对一些复杂实验

情境时,要具备知识迁移和思维创新的能力,能够对教材中的基本实验进行拓展和改进。1.(2022北京,13,3分)某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示,电路中的R1和R2,其中一

个是定值电阻,另一个是压力传感器(可等效为可变电阻)。水位越高,对压力传感器的压力越大,压力传

感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于U1时,控制开关自动开启低水位预警;当a、b两端的电压小

于U2(U1、U2为定值)时,控制开关自动开启高水位预警。下列说法正确的是

()

A.U1<U2B.R2为压力传感器C.若定值电阻的阻值越大,开启高水位预警时的水位越低解法特训CD.若定值电阻的阻值越大,开启低水位预警时的水位越高解析由于低水位预警要求a、b两端电压大于U1、高水位预警要求a、b两端电压小于U2,可知水位越

高时,压力传感器的阻值越小,a、b两端电压越低,而压力传感器阻值越小,电路中电流越大,定值电阻两

端电压越高,故R1是压力传感器,R2是定值电阻,且U1>U2,A、B错误。假设恰好开启水位预警,若此时定

值电阻的阻值增大,则电路中电流会随之减小,从而导致a、b两端电压变小,若想恢复原本电压,则需增

大传感器电阻,即降低水位,C正确,D错误。2.(2024山东,14,8分)某学习小组对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量。实验器材如下:学生电源(输出电压0~16V);滑动变阻器(最大阻值10Ω,额定电流2A);电压表V(量程3V,内阻未知);电流表A(量程3A,内阻未知);待测铅笔芯R(X型号、Y型号);游标卡尺,螺旋测微器,开关S,单刀双掷开关K,导线若干。

回答以下问题:(1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径,某次测量结果如图甲所示,该读数为

mm;(2)把待测铅笔芯接入图乙所示电路,闭合开关S后,将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置,将

单刀双掷开关K分别掷到1、2端,观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显,则测量铅笔芯电阻

时应将K掷到

(填“1”或“2”)端;(3)正确连接电路,得到Y型号铅笔芯I-U图像如图丙所示,求得电阻RY=

Ω(保留3位有效数字);采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70Ω;

(4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68mm、60.78mm,使用螺旋测微器测得X、Y

型号铅笔芯直径近似相等,则X型号铅笔芯的电阻率

(填“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的

电阻率。答案(1)2.450(2)1(3)1.92(1.90~1.95均可)(4)大于解析(1)读数为2mm+45.0×0.01mm=2.450mm。(2)电压表示数变化更明显,说明待测电阻与电流表内阻相差较小,故应把电流表外接,即K应掷到1端。(3)选图线上某点坐标[如(2.50V,1.30A)],由欧姆定律可得电阻RY=

Ω≈1.92Ω。(4)由电阻定律R=ρ

得

=

×

=

×

>1,故ρX>ρY。3.(2024黑吉辽,11,6分)某探究小组要测量电池的电动势和内阻。可利用的器材有:电压表、电阻丝、

定值电阻(阻值为R0)、金属夹、刻度尺、开关S、导线若干。他们设计了如图所示的实验电路原理

图。

(1)实验步骤如下:①将电阻丝拉直固定,按照图(A)连接电路,金属夹置于电阻丝的

(填“A”或“B”)端;②闭合开关S,快速滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数U,断开开关S,记录金属夹与B端的距离L;③多次重复步骤②,根据记录的若干组U、L的值,作出图(C)中图线Ⅰ;

图(C)④按照图(B)将定值电阻接入电路,多次重复步骤②,再根据记录的若干组U、L的值,作出图(C)中图线

Ⅱ。(2)由图线得出纵轴截距为b,则待测电池的电动势E=

。(3)由图线求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分别为k1、k2,若

=n,则待测电池的内阻r=

(用n和R0表示)。答案(1)①A(2)

(3)

解析(1)①金属夹应置于电阻丝的A端,此时接入电路中的阻值最大,起到保护电路的作用。(2)(3)设电源的电动势为E,内阻为r,电阻丝横截面积为S,电阻率为ρ,电阻丝接入电路的电阻为R,长度为

L,对于图线Ⅰ可得U=E-

×r,对于图线Ⅱ可得U=E-

×(R0+r),其中R=ρ

,对图线Ⅰ表达式整理可得

=

+

×

,对图线Ⅱ表达式整理可得

=

+

×

,可得

=b,

=

=n,解得E=

,r=

。4.(2025黑吉辽蒙,11,8分)在测量某非线性元件的伏安特性时,为研究