專題二十電學實驗

［專題復習定位］

1.熟練掌握電學實驗的基本原理和方法，并借助基本實驗分析拓展創新實驗。

2.掌握傳感器的性質，會設計和分析含傳感器的自動控制電路問題。

.高考真題再現

命題點1電阻測量類實驗

1.(2024?湖南卷，TH)某實驗小組要探究一金屬絲的阻值隨氣壓變化的規律，搭建了

如圖(a)所示的裝置。電阻測量原理如圖(b)所示，￡是電源，V為電壓表，A為電流表。

(1)保持玻璃管內壓強為1個標準大氣壓，電流表示數為100mA,電壓表量程為0?3V,

表盤如圖(c)所示，示數為V,此時金屬絲阻值的測量值R為Q(保留3位有

效數字)。

(2)打開抽氣泵，降低玻璃管內氣壓°,保持電流/不變，讀出電壓表示數〃計算出對

應的金屬絲阻值。

(3)根據測量數據繪制片一。關系圖線，如圖(d)所示。

(4)如果玻璃管內氣壓是0.5個標準大氣壓，保持電流為100mA,電壓表指針應該在圖

(c)指針位置的(選填“左”或“右”)側。

(5)若電壓表是非理想電壓表，則金屬絲電阻的測量值________(選填“大于”“小于”

或“等于")真實值。

解析：(1)電壓表量程為0?3V,分度值為0.1V,則電壓表讀數為1.23V,金屬絲的

測量值印=5=12.3Q。

(4)根據題圖(d)可知氣壓越小電阻越大，再根據匕V可知壓強0減小，電阻〃增大,

故電壓增大，電壓表的指針位置應該在題圖(c)中指針位置的右側。

（5）電流表采用外接法會導致電壓表分流，即A測=4，由于/測偏大，故《水A真。

/測

答案：⑴1.2312.3⑷右（5）小于

2.（2024?山東卷，T14）某學習小組對兩種型號鉛筆芯的電阻率進行測量。實驗器材如

下：

學生電源（輸出電壓0?16V）；

滑動變阻器（最大阻值10Q,額定電流2A）；

電壓表V（量程0?3V,內阻未知）；

電流表A（量程0?3A,內阻未知）；

待測鉛筆芯網X型號、Y型號）；

游標卡尺，螺旋測微器，開關S,單刀雙擲開關K,導線若干。

/Ry

回答以下問題：

（1）使用螺旋測微器測量鉛筆芯直徑，某次測量結果如圖甲所示，該讀數為mm。

（2）把待測鉛筆芯接入圖乙所示電路，閉合開關S后，將滑動變阻器滑片由最右端向左調

節到合適位置，將單刀雙擲開關K分別擲到1、2端，觀察到電壓表示數變化比電流表示數變

化更明顯，則測量鉛筆芯電阻時應將K擲到（選填“1”或“2”）端。

（3）正確連接電路，得到Y型號鉛筆芯/—〃圖像如圖丙所示，求得電阻用=Q（保

留3位有效數字）；采用同樣方法得到X型號鉛筆芯的電阻為L70Q。

（4）使用游標卡尺測得X、Y型號鉛筆芯的長度分別為40.68mm、60.78mm,使用螺旋測

微器測得X、Y型號鉛筆芯直徑近似相等，則X型號鉛筆芯的電阻率（選填“大于”

或“小于”）丫型號鉛筆芯的電阻率。

1.5

1.0

0.5

00.51.01.52.02.53.0’

圖丙

解析：（1）根據螺旋測微器的讀數規則可知，其讀數d=2mm+0.01X45.0mm=2.450mm。

（2）由于電壓表示數變化更明顯，說明電流表分壓較多，因此電流表應采用外接法，即測

量鉛筆芯電阻時應將K擲到1端。

(3)根據題圖丙的/—〃圖像，結合歐姆定律有用梁=1.91Q。

1.O1A

1DC

(4)根據電阻定律A=0下可得P=~，兩種材料的橫截面積近似相等，分別代入數據

可知Px>PYO

答案：(1)2.450(2)1(3)1.91(4)大于

命題點2電表的改裝

3.(2024?安徽卷，T12)某實驗小組要將電流表G(銘牌標示：4=500uA,&=800Q)

改裝成量程為1V和3V的電壓表，并用標準電壓表對其進行校準。選用合適的電源、滑動

變阻器、電阻箱、開關和標準電壓表等實驗器材，按圖1所示連接電路，其中虛線框內為改

裝電路。

圖1

(1)開關呈閉合前，滑片尸應移動到(選填或)端。

(2)根據要求和已知信息，電阻箱兆的阻值已調至1200Q,則尼的阻值應調至

________Qo

(3)當單刀雙擲開關S?與a連接時，電流表G和標準電壓表V的示數分別為/、U,則電

流表G的內阻可表示為(結果用伏I、用、兄表示)。

(4)校準電表時，發現改裝后電壓表的讀數始終比標準電壓表的讀數偏大，經排查發現電

流表G內阻的真實值與銘牌標示值有偏差，則只要即可(填正確答案標號)。

A.增大電阻箱泥的阻值

B.減小電阻箱泥的阻值

C.將滑動變阻器的滑片尸向〃端滑動

(5)校準完成后，開關Sz與6連接，電流表G的示數如圖2所示，此示數對應的改裝電

壓表讀數為V(保留2位有效數字)。

解析：(1)由題圖1可知，該滑動變阻器采用分壓式接法，在開關,閉合前，滑片戶應

移到〃端。

(2)當開關Sz接a時，電壓表量程為3V,根據歐姆定律有〃=4(兄+兄+兄)，其中R

=1200Q,解得尼=4000Q。

(3)當開關&接a時，U=以艮+R*曲,電流表G的內阻-A—尼。

(4)校準電表時，發現改裝后電壓表的讀數始終比標準電壓表的讀數偏大，要減小G的示

數可以增大兩電阻箱的阻值。

⑸根據閉合電路歐姆定律〃=Z(4+A)=430X10f><(800+1200)V=0.86V。

答案：⑴〃(2)4000(3),一用一用(4)A

(5)0.86

命題點3測定電源的電動勢和內阻

4.(2024?遼寧、吉林、黑龍江卷，T11)某探究小組要測量電池的電動勢和內阻。可利

用的器材有：電壓表、電阻絲、定值電阻(阻值為A)、金屬夾、刻度尺、開關S、導線若干。

他們設計了如圖(a)(b)所示的實驗電路原理圖。

(1)實驗步驟如下：

①將電阻絲拉直固定，按照圖(a)連接電路，金屬夾置于電阻絲的(選填或

州")端；

②閉合開關S,快速滑動金屬夾至適當位置并記錄電壓表示數“斷開開關S,記錄金屬

夾與6端的距離L；

③多次重復步驟②，根據記錄的若干組儀入的值，作出圖(c)中圖線I；

④按照圖(b)將定值電阻接入電路，多次重復步驟②，再根據記錄的若干組儀入的值，

作出圖(c)中圖線H。

(2)由圖線得出縱軸截距為b,則待測電池的電動勢E=。

(3)由圖線求得I、II的斜率分別為左、k2,若廣=n,則待測電池的內阻r=

ki

(用n和兄表小)o

解析：(1)為了保護電路，閉合開關前，金屬夾置于電阻絲的最大阻值處，由題圖(a)可

知，應該置于4端。

(2)對于電路圖(a),根據閉合電路歐姆定律有U=E-Ir

設金屬絲的電阻率為O,橫截面積為S,結合歐姆定律和電阻定律

IKI1Vr1

可得U=E~—r,整理可得力=-+—?7

PLUbDPL

同理，對于電路圖(b),有

11,S(r+而)1

UEEPL

可知圖線的縱軸截距6=),解得￡=；o

Eb

/八\人口古士—rk,Sr,S(_r+凡)「kz

(3)由題思可知左=石”,?2=———又廠=n

EpEpki

聯立解得。

1吊

⑵

61

77-

命題點4觀察電容器的充、放電現象

5.(2024?廣西卷，T12)某同學為探究電容器充、放電過程，設計了圖甲實驗電路。器

材如下：電容器，電源￡(電動勢6V,內阻不計)，電阻尼=400.0Q,電阻尼=200.0Q,

電流傳感器，開關,、S2,導線若干。實驗步驟如下：

(1)斷開S1、S2,將電流傳感器正極與a節點相連，其數據采樣頻率為5000Hz,則采

樣周期為So

(2)閉合Si,電容器開始充電，直至充電結束，得到充電過程的Lt曲線如圖乙，由圖

乙可知開關S1閉合瞬間流經電阻上的電流為mA(結果保留3位有效數字)o

(3)保持&閉合，再閉合Sz,電容器開始放電，直至放電結束，則放電結束后電容器兩

極板間電壓為Vo

(4)實驗得到放電過程的I-t曲線如圖丙，I-t曲線與坐標軸所圍面積對應電容器釋放

的電荷量為0.0188C,則電容器的電容C為uFo圖丙中/―2曲線與橫坐標、直

線t=lS所圍面積對應電容器釋放的電荷量為0.0038C,則t=lS時電容器兩極板間電

壓為

_______________________________V(結果保留2位有效數字)?

解析：(1)采樣周期7=)=三篇so

I5000

(2)由題圖乙可知開關Si閉合瞬間流經電阻R\的電流為15.0mA。

(3)放電結束后電容器兩極板間電壓等于兄兩端電壓，根據閉合電路歐姆定律得電容器

E

兩極板間電壓上=二行?兄=2V。

n\~ri\2

(4)充電結束后電容器兩端電壓場=￡=6V,故可得AQ=W—㈤C=0.0188C

解得C=4.7X1()3PF

設力=1s時電容器兩極板間電壓為％〃，得(公-Uc")C=0.0038C

代入數值解得Uc"弋5.2V。

答案：⑴(2)15.0(3)2

5000

(4)4.7X1035.2

命題點5利用傳感器制作簡單的自動控制裝置

6.(2024?廣東卷，T12)某科技小組模仿太陽能發電中的太陽光自動跟蹤系統，制作光源

跟蹤演示裝置，實現太陽能電池板方向的調整，使電池板正對光源。圖甲是光照方向檢測電

路。所用器材有：電源￡(電動勢3V)；電壓表％和Vz(量程均有3V和15V,內阻均可視為

無窮大)；滑動變阻器凡兩個相同的光敏電阻治和心；開關S；手電筒；導線若干。圖乙

是實物圖。圖中電池板上垂直安裝有半透明隔板，隔板兩側裝有光敏電阻，電池板固定在電

動機轉軸上。控制單元與檢測電路的連接未畫出。控制單元對光照方向檢測電路無影響。請

完成下列實驗操作和判斷。

圖7

(1)電路連接。

圖乙中已正確連接了部分電路，請完成虛線框中滑動變阻器"電源區開關S和電壓表

間的實物圖連線。

(2)光敏電阻阻值與光照強度關系測試。

①將圖甲中片的滑片置于端。用手電筒的光斜照射到島和心，使扁表面的光

照強度比扁表面的小。

②閉合S,將"的滑片緩慢滑到某一位置。X的示數如圖丙所示，讀數〃為V,

石的示數為L17V。由此可知，表面光照強度較小的光敏電阻的阻值________(選填“較大”

或“較小”)o

③斷開S。

(3)光源跟蹤測試。

①將手電筒的光從電池板上方斜照射島和尺2。

②閉合S,并啟動控制單元。控制單元檢測并比較兩光敏電阻的電壓，控制電動機轉動。

此時兩電壓表的示數圖乙中的電動機帶動電池板(選填“逆時針”或“順時

針”)轉動，直至_______時停止轉動，電池板正對手電筒發出的光。

解析：(1)電路連線如圖。

(2)①將題圖甲中的7?的滑片置于b端。

②電壓表量程為3V,最小刻度為0.1V,則讀數為1.60V；由此可知表面光照強度較

小的治兩端電壓較大，說明表面光照強度較小的光敏電阻的阻值較大。

(3)②由于兩電壓表的示數〃〈詼可知扁光照強度較大，則說明電動機帶動電池板逆時

針轉動，直至〃=員時停止轉動，電池板正對手電筒發出的光。

答案：(1)見解析圖(2)①6②1.60較大

(3)②逆時針U\=Uz

題型分類講練

題型一電阻測量類實驗

考向1電阻的測量

1（2024?新課標卷，T23）學生實驗小組要測量量程為3V的電壓表V的內阻吊。

可選用的器材有：多用電表，電源以電動勢5V）,電壓表區（量程5V,內阻約3kQ）,定

值電阻屈（阻值為800Q）,滑動變阻器卡（最大阻值50Q）,滑動變阻器8（最大阻值5kQ）,

開關S,導線若干。

完成下列填空：

（1）利用多用電表粗測待測電壓表的內阻。首先應________（把下列實驗步驟前的字母按

正確操作順序排列）。

A.將紅、黑表筆短接

B.調節歐姆調零旋鈕，使指針指向零歐姆

C.將多用電表選擇開關置于歐姆擋“X10”位置

再將多用電表的紅、黑表筆分別與待測電壓表的（選填“正極、負極”或“負極、

正極”）相連，歐姆表的指針位置如圖⑸中虛線I所示。為了減少測量誤差，應將選擇開關

旋轉到歐姆擋（選填"XI”“X100”或“XIk”）位置，重新調節后，測量得到指

針位置如圖（a）中實線H所示，則粗測得到的該電壓表內阻為kQ（結果保留1位小

數）。

小255.02.5p

（2）為了提高測量精度，他們設計了如圖（b）所示的電路，其中滑動變阻器應選

（選填“七”或“兄”），閉合開關S前，滑動變阻器的滑片應置于（選填

“a”或“6”）端。

（3）閉合開關S,滑動變阻器滑片滑到某一位置時，電壓表％、待測電壓表的示數分別為

〃、U,則待測電壓表內阻吊=（用〃、〃和園表示）。

（4）測量得到〃=4.20V,U^2.78V,則待測電壓表內阻今=kQ（結果保留

3位有效數字）。

［解析］（1）利用多用電表粗測待測電壓表的內阻。首先應選擇歐姆擋即C選項；接著將

紅、黑表筆短接即A選項；進行歐姆調零即B選項。故首先操作順序為CAB。由多用電表使

用時電流“紅進黑出”的規則可知：測量電阻時電源在多用電表表內，故將多用電表的紅、

黑表筆分別與待測電壓表的負極、正極相連。讀數時歐姆表的指針位置如題圖（a）中虛線I所

示，偏轉角度較小即倍率選擇過小，為了減少測量誤差，應將選擇開關旋轉到歐姆擋“X100”

的位置。重新調節后，測量得到指針位置如題圖（a）中實線H所示，則粗測得到的該電壓表內

阻A=16.0X100Q=1.6kQ。

(2)題圖(b)所示的電路，滑動變阻器采用的是分壓式接法，為了方便調節，應選最大阻

值較小的滑動變阻器用；為保護電路，且測量電路部分電壓從零開始調節，閉合開關S前，

滑動變阻器的滑片應置于a端。

(3)通過待測電壓表的電流大小與通過定值電阻的電流相同，/="，待測電壓表的

Ao

…nUUR。

內阻兄=亍=方一~7ro

1U\—u

(4)測量得到〃=4.20V,U=2.78V,待測電壓表的阻值表達式用=97,，則待測電

U\—U

L士工E2.78X800

壓表內阻兄=47a566Qg1.57k。。

q.乙U乙.Io

［答案］(l)CAB負極、正極X1001.6

⑵Aa(3)7^7,(4)1.57

—U

考向2導體電阻率的測量

2(2024?江西卷，T12)某小組欲設計一種電熱水器防觸電裝置，其原理是：當

電熱管漏電時，利用自來水自身的電阻，可使漏電電流降至人體安全電流以下。為此，需先

測量水的電阻率，再進行合理設計。

(1)如圖(a)所示，在絕緣長方體容器左右兩側安裝可移動的薄金屬板電極，將自來水倒

入其中，測得水的截面寬d=0.07m和高分=0.03m。

(2)現有實驗器材：電流表(量程0?300nA,內阻吊=2500。)、電壓表(量程0?3

V或0?15V,內阻未知)、直流電源(3V)、滑動變阻器、開關和導線。請在圖(a)中畫線完

成電路實物連接。

(3)連接好電路，測量26℃的水在不同長度，時的電阻值尼。將水溫升到65°C,重復

測量。繪出26℃和65℃水的尺一7圖，分別如圖(b)中甲、乙所示。

R*/(l03o)

⑷若兄一/圖線的斜率為4,則水的電阻率表達式為z>=（用大d、八表示）。

實驗結果表明，溫度（選填“高”或“低”）的水更容易導電。

（5）測出電阻率后，擬將一段塑料水管安裝于熱水器出水口作為防觸電裝置。為保證出水

量不變，選用內直徑為8.OXI。-m的水管。若人體的安全電流為1.0X10-A,熱水器出水

溫度最高為65℃,忽略其他電阻的影響（相當于熱水器220V的工作電壓直接加在水管兩

端），則該水管的長度至少應設計為m（保留2位有效數字）。

［解析］（2）電源電動勢為3V,故電壓表量程選擇0?3V；由于電流表的內阻已知，故

電流表采用內接法，實物圖如圖所示。

⑷根據電阻定律R,===,1,故可得k=K,得P=kdh,電阻率越小越容

易導電，根據圖像可知65℃的水的電阻率更小，故可知溫度高的水更容易導電。

SX1C）3

（5）根據前面分析可知65℃的水的電阻率p=^=——X0.07X0.03Q?m=24

Q由題意可知”/。，,解得水管的長度至少應設計為公。.46m。

［答案］⑵實物圖見解析⑷kdh高（5）0.46

3（2023?遼寧卷，T12）導電漆是將金屬粉末添加于特定樹脂原料中制作而成的

能導電的噴涂油漆。現有一根用導電漆制成的截面為正方形的細長樣品（固態），某同學欲測

量其電阻率，設計了如圖⑸所示的電路圖，實驗步驟如下：

,UN

0.51.01.52.02.5Llem

圖(b)

a.測得樣品截面的邊長a=0.20cm；

b.將平行排列的四根金屬探針甲、乙、丙、丁與樣品接觸，其中甲、乙、丁位置固定,

丙可在乙、丁間左右移動；

c.將丙調節至某位置，測量丙和某探針之間的距離￡；

d.閉合開關S,調節電阻箱7?的阻值，使電流表示數7=0.40A,讀出相應的電壓表示

數，斷開開關S；

e.改變丙的位置，重復步驟c、d,測量多組/和小作出//圖像如圖(b)所示，得到

直線的斜率左

回答下列問題：

(1)L是丙到(選填“甲”“乙”或“丁”)的距離；

(2)寫出電阻率的表達式。=(用大a、/表示)；

(3)根據圖像計算出該樣品的電阻率P=Q?ni(保留2位有效數字)。

［解析］(D由題圖(a)可知，電壓表測的是乙、丙探針之間的樣品兩端的電壓，從題圖

(b)中可以看出/越大，電壓表示數〃越大，且圖像的延長線過坐標原點，在串聯電路

中電壓表所測電阻部分的阻值越大，電壓越大，說明/為電壓表所測樣品部分的長度，即/

是丙到乙的距離。

(2)電阻決定式為A=，其中所測樣品橫截面積S=a?,解得P若啖,其中電

阻衣=,，解得0=與，由題圖(b)可知，〃一/圖像的斜率,所以該樣品的電阻率可

“刁2

以表示為P=—

⑶由題圖⑹可知斜率狹*=6.5V/m,代入電阻率的表達式解得P="

6.5X(0.2X10-2)2

Q,m=6.5X10-5Q?m。

0.4

［答案］(1)乙(2)—(3)6.5X10-5

4(2023?廣東卷，T12)某興趣小組設計了測量鹽水電導率的實驗。所用器材有:

電源￡(電動勢恒定，內阻可忽略)；毫安表眄(量程0?15mA,內阻可忽略)；電阻人(阻值

500Q)、%(阻值500Q)、用(阻值600Q)和吊(阻值200Q)；開關Si和Sz；裝有耐腐蝕

電極板和溫度計的有機玻璃樣品池；導線若干。請完成下列實驗操作和計算。

(1)電路連接

圖(a)為實驗原理圖。在圖(b)的實物圖中，已正確連接了部分電路，只有吊一端的導線

還未連接，該導線應接到"的(選填“左”或“右”)端接線柱。

(2)鹽水電導率和溫度的測量

①測量并記錄樣品池內壁的長寬高，在樣品池中注滿待測鹽水。

②閉合開關Si,開關毫安表的示數為10.0mA,記錄此時毫安表的示數，

計算得到流過樣品池的電流Z為mAo

③開關Sz,毫安表的示數為15.0mA,記錄此時毫安表的示數，計算得到

流過樣品池的電流A為mAo

④斷開開關測量并記錄鹽水的溫度。

(3)根據上述數據，計算得到樣品池兩電極板間待測鹽水的電阻為Q,進而可求

得該溫度時待測鹽水的電導率。

［解析］(1)根據題圖(a)為電路可知，吊一端的導線應接到用的右端接線柱。

(2)②閉合開關SH斷開開關S2,毫安表的示數為10.0mA,則通過電阻用的電流4=

，根據電路構造可知，流過樣品池的電流為71=4+74=40.0mAo

zu

7,R

③閉合開關Sz,毫安表的示數為15.0mA,則流過吊的電流3以，流過樣品池

/U

的電流72=73,+/'=60.0mAo

(3)設待測鹽水的電阻為吊，根據閉合電路歐姆定律，開關Sz斷開時，E=

而+8+冷情；開關S?閉合時，，代入數據解得顯=100。。

\/十也/V%十佗Ki-r

［答案］⑴右⑵②斷開40.0③閉合60.0

(3)100

考向3電表的改裝

典例日某同學要將一小量程電流表(滿偏電流為250nA,內阻為1.2kQ)改裝成有

兩個量程的電流表，設計電路如圖(a)所示，其中定值電阻兆=40Q,兄=360Q。

(1)當開關S接/端時，該電流表的量程為。?mA,內阻為Q。

(2)當開關S接8端時，該電流表的量程比接在/端時(選填“大”或“小”兀

(3)該同學選用量程合適的電壓表(內阻未知)和此改裝電流表測量未知電阻兄的阻值，

設計了圖(b)中兩個電路。不考慮實驗操作中的偶然誤差，則使用(選填“甲”或

“乙”)電路可修正由電表內阻引起的實驗誤差。

［解析］(1)由題圖(a)可知當S接力時，用和用串聯接入電路，和小量程電流表并聯，

七+兄=400Q,則該電流表的內阻尺=1;累累Q=300Q；滿偏時電流表兩端的電

壓優=7>=250義10一嘆1.2義10%=0.3丫，此時通過尼和兄的電流/=63=-WA

分十色40+360

=0.75X10-%=。.75mA,所以總電流/總=加+/=1mA,故該電流表的量程為0?1mA,

內阻為300Q。

(2)當開關S接8端時，由題圖(a)可知尼和電流表串聯再和尼并聯，由于和電流表并聯

的電阻變小，當電流表滿偏時，流過尼的電流變大，干路電流變大，即量程變大，所以比接

在/端時大。

(3)題圖甲是電流表的外接法，誤差是由于電壓表的分流引起的；題圖乙是電流表的內接

法，誤差是由于電流表的分壓引起的，因為題目中電壓表電阻未知，故采用圖乙的方法可以

修正由電表內阻引起的實驗誤差。

［答案］(1)1300(2)大⑶乙

題型二測量電源的電動勢和內阻

6(2023?湖北卷，T12)某實驗小組為測量干電池的電動勢和內阻，設計了圖(a)

所示的電路，所用器材如下：

電壓表(量程0?3V,內阻很大)；

電流表(量程0?0.6A)；

電阻箱(阻值0-999.9Q)；

干電池一節、開關一個和導線若干。

圖(a)圖(h)

⑴根據圖(a),完成圖(b)中的實物圖連線。

(2)調節電阻箱到最大阻值，閉合開關。逐次改變電阻箱的電阻，記錄其阻值R相應的

電流表示數/和電壓表示數〃。根據記錄數據作出的〃一/圖像如圖(c)所示，則干電池的電

(3)該小組根據記錄數據進一步探究，作出9—A圖像如圖(d)所示。利用圖(d)中圖像的

縱軸截距，結合⑵問得到的電動勢與內阻，還可以求出電流表內阻為Q(保留2位

有效數字)。

(4)由于電壓表內阻不是無窮大，本實驗干電池內阻的測量值__________(選填“偏大”

或“偏小”)。

［解析］(1)實物連線如圖所示。

(2)由電路結合閉合電路歐姆定律可得U=E-Ir

由題圖(c)可知￡=1.58V,

?小1.58-1.37八八

內阻==。g64。。

U.OO

(3)根據￡=/(〃+A+r)

可得K

?

E

由題圖(d)可知‘于=2

解得吊P2.5Q。

(4)由于電壓表內阻不是無窮大，則實驗測得的是電壓表內阻與電源內阻的并聯值，即實

驗中測得的干電池內阻偏小。

［答案］(1)實物圖見解析(2)1.580.64

(3)2.5⑷偏小

「典例a小剛準備試測弟弟的兒童電動車上電池的電動勢和內阻，他先上網查了一下,

這款電池的電動勢￡約為8V。除了導線和開關外，還可利用的器材有:

A.直流電壓表％、V?(量程均為0?3V,內阻約為3kQ)

B.定值電阻癥(阻值為7Q)

C.電阻箱(最大阻值為8kQ)

D.滑動變阻器用(最大阻值約為10Q)

E.滑動變阻器兄(最大阻值約為5kQ)

電壓表量程不夠，需要改裝，但是又不知道電壓表內阻的準確值，小剛根據電表的特點,

打算改裝成量程為0?9V的電壓表。

(1)他先將電阻箱與電壓表％串聯后,連成圖1所示的電路，其中心應選用(選

填"人"或"鹿").

圖3

(2)將滑動變阻器滑片尸移至最右端,同時將電阻箱阻值調為零,再閉合開關，將滑動變

阻器的滑片戶調到適當位置，使電壓表剛好滿偏。

(3)保持滑片戶的位置不變，調節電阻箱，使電壓表的示數為V；不改變電阻箱,

電壓表和電阻箱的串聯組合，就是改裝好的9V的電壓表。

(4)小剛利用改裝后的電壓表，連接成圖2所示的電路測量電池的電動勢和內阻，這里的

心應選用(選填"R"或"府’)。移動滑動變阻器滑片，讀出電壓表％、V2的多組數

據小、Ik,描繪出4—〃圖像如圖3所示，圖中直線斜率為4,與縱軸的截距為a,則電池的

電動勢￡=,內阻r：。(均用k、a、a表示)

［解析］(1)不知道電壓表內阻的準確值，還要擴大電壓表的量程，就需要設置恒定的電

壓，因此題圖1中分壓用的變阻器應該用電阻遠小于電壓表內阻的用，以減小電壓表分流帶

來的誤差。

(3)當電阻箱阻值為零，滑動變阻器的滑片P調到電壓表剛好滿偏，說明分壓為3V。保

持滑片戶的位置不變，即分壓保持為3V,當調節電阻箱，使電壓表的示數為1.0V時，電

壓表和電阻箱的串聯組合的電壓為3Vo這說明當電壓表的示數為3.0V時，電壓表和電阻

箱的串聯組合的電壓為9V,這就是改裝好的9V電壓表。

⑷由于定值電阻而阻值為7Q,為了讓V?表能盡可能取得合適的數值，應選用電阻較

小的知根據閉合電路歐姆定律可得初=人一^r,整理得4=藐%+藐4%

口「ERo1r3a3kRo

P「向+3r，"=3-+3r'斛待"=1—34，，=1—34°

3M

［答案］⑴"(3)1.0⑷而廠以

1-3A

題型三利用傳感器制作簡單的自動控制裝置

8(2023?湖南卷，T12)某探究小組利用半導體薄膜壓力傳感器等元件設計了一

個測量微小壓力的裝置，其電路如圖(a)所示，兆、兄、兄為電阻箱，分為半導體薄膜壓力傳

感器，C、〃間連接電壓傳感器(內阻無窮大)。

(1)先用歐姆表“X100”擋粗測用的阻值，示數如圖(b)所示,對應的讀數是Qo

⑵適當調節A尼、兄，使電壓傳感器示數為0,此時，念的阻值為(用用、

Ri、凡表示)。

(3)依次將0.5g的標準祛碼加載到壓力傳感器上(壓力傳感器上所受壓力大小等于祛碼

所受重力大小)，讀出電壓傳感器示數〃所測數據見下表。

次數123456

祛碼質量Mg0.00.51.01.52.02.5

電壓勿mV057115168220280

根據表中數據在圖(c)上描點，繪制—"關系圖線。

U/mV

圖(c)

(4)完成前面三步的實驗工作后，該測量微小壓力的裝置即可投入使用。在半導體薄膜壓

力傳感器上施加微小壓力用，電壓傳感器示數為200mV,則用大小是N(重力加速度

取9.8m/s2,保留2位有效數字)。

(5)若在步驟⑷中換用非理想毫伏表測量C,，間電壓，在半導體薄膜壓力傳感器上施加

微小壓力&此時非理想毫伏表讀數為200mV,則R(選填“=”或)吊。

［解析］(1)由題圖(b)可知，對應的讀數為10X100Q=1000Q。

⑵根據電壓傳感器示數為0可得/加=為兄，1限=hRs,解得分=母■兄。

112

(3)把表格中的數據在題圖(c)上進行描點，然后用一條直線擬合，使盡可能多的點落在

直線上，不在直線上的點均勻分布在直線的兩側，離直線較遠的點舍棄，如圖所示。

(4)根據萬0圖像可知，當4=200mV時，0=1.80g,故凡=卬-0.018N。

(5)可將C、，以外的電路等效為新的電源，a〃兩點電壓看作路端電壓，因為換用非理

想毫伏表后，讀數為200mV,實際上C、2間斷路(接理想毫伏表時)時的電壓大于200mV,

則在壓力傳感器上施加微小壓力￡時G，間的電壓大于在壓力傳感器上施加微小壓力外時

a。間的電壓，結合萬"關系圖線可知，

［答案］(1)1000⑵4用⑶見解析圖

Zt2

(4)0.018(5)>

題型四練習使用多用電表

典例E］某實驗小組欲制作一個兩擋位（“xi”和“義10”）的歐姆表，使用的實驗器

材如下：

A.電流表G（滿偏電流7g=1mA,內阻&=180Q）

B.定值電阻屈（阻值為2Q）

C.定值電阻尼（阻值為18Q）

D.滑動變阻器兄（最大阻值為1000Q）

E.電源（電動勢為9V）

F.單刀雙擲開關S

G.紅、黑表筆及導線若干

其內部結構如圖所示，回答下列問題。

⑴圖中/接（選填“紅”或“黑”）表筆。

（2）將單刀雙擲開關S與1接通時，歐姆表的擋位為（選填“X1”或“X10”）。

（3）現用該歐姆表測量一未知電阻凡，選用“X10”擋位并歐姆調零后，將電阻尼接在/、

8之間，發現電流表幾乎滿偏，斷開電路并將“義10”擋位換成“XI”擋位，再次歐姆調零

時，滑動變阻器兄的滑片（選填“向上”或“向下”）移動，使電流表滿偏，再次將

電阻兄接在4、8之間，穩定后電流表G的指針對準刻度盤上的0.6mA處，則未知電阻R,

________Q。

［解析］（1）根據電流方向“紅入黑出”，可知/接黑表筆。

（而+8）兆(2+18)X180

（2）開關接1時，而與而串聯后和電流表并聯,三者總電阻R=

用+用+兆=2+18+180

（兆+凡）曲

Q18Q,開關接2時，用與電流表串聯后和凡并聯，三者總電阻R'=

兄+%+兄

(18+180)X2

Q=1.98Q,歐姆表的倍率大的擋位內阻大，所以將單刀雙擲開關S與1

18+180+2

接通時，歐姆表的擋位為“X10”。

（3）由“X10”擋位換成“XI”擋位，再次歐姆調零時，即增大電流表中的電流，應減

小滑動變阻器用接入電路中的阻值，滑片向下，使電流表滿偏。把擋位調到“XI”，將兩

表筆短接歐姆調零后，設歐姆表的內阻為A內，根據電路圖，此時電流表滿偏，電路的干路

4（兆+用）10-3X（180+18）,

電流為4+Z,根據歐姆定律可得71=八p=------3-------A=9.9X1（）TA,根

AoN

EE9

據閉合電路歐姆定律有-Zg+1\—~,解得R內=7,丁=1八Q乂1八-2Q=90Q,把兩

H內十iu-py.yAiu

I2(4+用)

表筆與待測電阻相接時，干路電流為72+4=0.6mA+A,則h=

R。

0.6X10-3X(180+18)E

A=5.94X10-2A,其中根據閉合電路歐姆定律可得〃+&=萬』

2“內十

3-2

=（0.6+59.4）X10'A=6X10A,解得見=a乂。一2A一7內=60Q。

Ozx1UA

［答案］⑴黑（2）X10（3）向下60

題型五用傳感器觀察電容器的充、放電過程

匈（2023?山東卷，T14）電容儲能已經在電動汽車、風（光）發電、脈沖電源等方

面得到廣泛應用。某同學設計圖甲所示電路，探究不同電壓下電容器的充、放電過程，器材

如下：

電容器。（額定電壓10V,電容標識不清）；

電源爾電動勢12V,內阻不計）；

電阻箱泥（阻值0?99999.9Q）；

滑動變阻器兆（最大阻值20Q,額定電流2A）；

電壓表V（量程0?15V,內阻很大）；

發光二極管立、工，開關&、S2,電流傳感器，計算機，導線若干。

接計算機電流

傳感器

圖甲圖乙

回答下列問題：

（I）按照圖甲連接電路，閉合開關s1；若要升高電容器充電電壓，滑動變阻器滑片應向

（選填"a”或“6”）端滑動。

（2）調節滑動變阻器滑片位置，電壓表表盤如圖乙所示，示數為V（保留1位小

數)。

(3)繼續調節滑動變阻器滑片位置，電壓表示數為8.0V時，開關S?擲向1,得到電容器

充電過程的/一?圖像，如圖丙所示。借鑒“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中估算油膜

面積的方法，根據圖像可估算出充電結束后，電容器存儲的電荷量為C(結果保留2

位有效數字)o

(4)本電路中所使用電容器的電容約為

________________________________F(結果保留2位有效數字)。

(5)電容器充電后，將開關S?擲向2,發光二極管(選填“立"或“D」)閃光。

［解析］(1)滑動變阻器分壓式接法，故向6端滑動充電電壓升高。

(2)量程0?15V,每個小格表示0.5V,估讀到最小刻度的當位，故示數為6.5V。

(3)/一力圖像所圍的面積，等于電容器存儲的電荷量，由題圖丙可知共有37個小格，故

電容器存儲的電荷量為3.7X10-3Co

⑷由電容的定義式C='得光4.6X10TF?

(5)開關S2擲向2,電容器放電，故為閃光。

［答案］(1)6(2)6.5(3)3.7X1()T(4)4.6X10-4(5)Di

題型六探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系

國某物理小組欲探究變壓器線圈兩端電壓與匝數關系，提供的實驗器材有：學生

電源、可拆變壓器、交流電壓表、若干導線。

4001400

圖甲

圖甲為實驗原理圖，在原線圈從6兩端