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第14讲 电学实验
考题一　多用电表的原理、使用及读数问题
（2021 宁波模拟）在“练习使用多用电表”的实验中：
（1）测量电阻时，将选择开关旋转到欧姆挡倍率“×100”的位置；将红黑表笔短接，旋转欧姆调零旋钮，使指针对准电阻刻度的 （填“0刻线”或“∞刻线”）；
（2）将两表笔与待测电阻相接，发现指针偏转角度很小。为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤 。
A．将选择开关旋转到欧姆挡倍率“×1k”的位置
B．将选择开关旋转到欧姆挡倍率“×10”的位置
C．换挡后直接测量读数
D．换挡后先进行欧姆调零再测量读数
（3）若选用“×1”倍率时电表的读数如图甲所示，则所测电阻的电阻值为 Ω。
（2019 浙江模拟）某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中：
（1）小组同学正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图甲、乙、丙所示，则它们的读数值依次是 mm、 A、 V。
1．电流表、电压表、欧姆表的比较
仪器 极性 量程选择 读数
电流表 正、负极的电表，电流由电表的正极流入，负极流出 使指针指示超过满偏刻度的的位置 3 V和3 A量程估读到最小分度的；15 V量程估读到最小分度的；0.6 A量程估读到最小分度的
电压表
欧姆表 使指针尽量指在表盘的中间位置左右 表盘读数乘以相应挡位的倍率
2.使用多用电表测电阻的“五步”法
(1)机械调零．
(2)选倍率，一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率，如估计值为200 Ω就应该选×10的倍率，使指针的偏转角度在满偏到满偏之间为测量的有效范围．
(3)进行欧姆调零．
(4)将红、黑表笔接在被测电阻的两端进行测量，将指针示数乘以倍率得到测量值．
(5)测量结束后，将选择开关旋至OFF或交流电压最高挡．
考题二　伏安法测电阻
（2023 涟源市二模）半导体薄膜压力传感器是一种常用的传感器，其阻值会随压力变化而改变。现有一压力传感器：
（1）利用图甲所示的电路测量该传感器在不同压力下的阻值RN，其阻值约几十千欧，实验室提供以下器材：
电源电动势为3V
电流表A（量程250μA，内阻约为50Ω）
电压表V（量程3V，内阻约为20kΩ）
滑动变阻器R（阻值0～100Ω）
为了提高测量的准确性，开关S1应该接 （选填“1”或“2”），开关S2应该接 （选填“3”或“4”）；
（2）通过多次实验测得其阻值Rv随压力F变化的关系图像如图乙所示：（3）由图乙可知，压力越大，阻值
（选填“越大”或“越小”），且压力小于2.0N时的灵敏度比压力大于2.0N时的灵敏度（灵敏度指电阻值随压力的变化率） （选填“高”或“低”）；
（4）利用该压力传感器设计了如图丙所示的自动分拣装置，可以将质量不同的物体进行分拣，图中RN为压力传感器，R'为滑动变阻器，电源电压为6V（内阻不计）。分拣时将质量大小不同的物体用传送带运送到托盘上，OB为一个可绕O转动的杠杆，下端有弹簧，控制电路两端电压小于3V时，杠杆OB水平，物体水平通过进入通道1，当控制电路两端电压大于3V时，杠杆的B端就会被吸下，物体下滑进入通道2，从而实现分拣功能。若R'调为30kΩ，取重力加速度g＝10m/s2，该分拣装置可以实现将质量超过 kg的物体进行分拣（结果保留2位有效数字），若要将质量超过0.20kg的货物实现分拣，应该将R'调成 kΩ（结果保留3位有效数字）。
（2023 台州二模）某物理兴趣小组尝试通过实验测量某金属导体电阻。
（1）先用欧姆表“×1”挡粗测该导体阻值，指针位置如图1，对应的读数是 Ω。
经查阅资料发现该电阻的阻值约为5Ω，测量值与真实值的偏差较大，原因是该同学未进行欧姆调零所致，若此时把两表笔短接，指针应指在欧姆挡零刻度线的 侧（选填“左”或“右”）；
（2）考虑到伏安法测电阻中电表会给实验测量带来误差，为解决该问题，兴趣小组设计了如图2所示的电路（部分导线未画），实验操作如下：
①断开开关S2，将滑动变阻器的阻值调到最大，闭合开关S1，调节滑动变阻器，使电流表和电压表指针偏转到合适位置，并记录两电表示数U、I1。图3所示的电流表读数为 A。
②闭合开关S2，调节滑动变阻器，使电压表示数仍为U，并记录此时的电流表示数I2。则该电阻的阻值可表示为Rx＝ （结果用U、I1、I2表示）。
③根据你对该实验原理的理解，在图2中将剩余的两根导线连接到合适的位置 。
（2022 浙江模拟）某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表（内阻约为3kΩ）、电流表（内阻约为1Ω）、定值电阻等．
（1）使用多用电表粗测元件X的电阻，选择“×1”欧姆挡测量，示数如图1（a）所示，读数为 Ω，据此应选择图1中的 （填“b”或“c”）电路进行实验．
（2）连接所选电路，闭合S，滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐 （填“增大”或“减小”），依次记录电流及相应的电压，将元件X换成元件Y，重复实验．
（3）图2（a）是根据实验数据作出的U﹣I图线，由图可判断元件 （填“X”或“Y”）是非线性元件．
（4）该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R＝21Ω的定值电阻，测量待测电池组的电动势E和内阻r，如图2（b）所示，闭合S1和S2，电压表读数为3.00V，断开S2，读数为1.00V，利用图2（a）可算得E＝ V，r＝ Ω（结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表）．
1．电流表内、外接法的区分与选择
比较项目 电流表内接法 电流表外接法
电路
误差来源 电流表的分压 电压表的分流
测量结果 R测＝>Rx，偏大 R测＝适用条件 Rx RA(测大电阻) RV Rx(测小电阻)
比较项目 限流式接法 分压式接法
电路
电压调节 的范围 E～E 0～E
电能损耗 节能 耗能
2.控制电路的选择
(1)从节能的角度考虑，优先选用限流式．
(2)以下三种情况必须用分压式：①要求待测电路的U、I从0变化． ②R滑 Rx.
③选用限流式，Ux、Ix过大(超过电流表量程，烧坏电表、电源或用电器等)．
考题三　测定电池的电动势和内阻
（2023 杭州二模）（1）多用电表可以测量电阻，也可以测量电流与电压，下列测量电路是某同学设计的有关测量电路：
A.用图甲方案测量小灯泡的电阻
B.用图乙方案测量小灯泡的电流强度
C.用图丙方案测量小灯泡两端的电压
D.用图丁方案测量二极管的正向电阻
已知这位同学已经正确调节选择开关，他能顺利完成测量，且不会损坏仪器的是 （选填“A”、“B”、“C”、“D”）。
（2）利用电流表（不理想，内阻等于5Ω）和电压表（不理想，内阻未知）测定一节干电池的电动势和内电阻，要求尽量减小实验误差。
①应该选择的实验电路是图中的 （选填“戊”或“己”）。
②有如下滑动变阻器提供：
A.滑动变阻器（0～1Ω）
B.滑动变阻器（0～20Ω）
C.滑动变阻器（0～100Ω）
滑动变阻器应选用 （选填相应器材前的字母）。
（2023 乐清市校级模拟）李同学在研究测量电源电动势和内阻实验中，电路连接如图2，突然灵光一闪，发现该电路也可以粗测滑动变阻器电阻丝的电阻率。

（1）如图2所示，滑动变阻器的瓷筒上紧密缠绕着单层电阻丝，测量出瓷筒上电阻丝缠绕的总宽度l0，测得n匝电阻丝缠绕后的宽度为x，则电阻丝的直径为 ；测量出滑动变阻器瓷筒外径D，可认为一匝电阻丝的长度为πD；
（2）将开关S2拨到接线柱2，闭合开关S1，调节滑动变阻器，即改变其接入电路中的宽度l，电压表和电流表示数都在较大范围内较为均匀的变化，整理数据如图3所示，横坐标单位为l0，若图像斜率为k，则电阻丝的电阻率为 （用题设中已知物理量符号表示）；
（3）储同学认为从图3中图像数据可知，上述实验方案误差较大，应采用电流表外接的方式，你是否认同储同学观点，并说明理由 ；
（4）杨同学继续用如图1电路测量电源电动势和内阻，根据前面实验结果，为减小实验误差，开关S2应该连接 接线柱（选填“1”或“2”）；电源电动势测量值相较真实值 （选填“偏大”、“偏小”或“相同”）；电源内阻数量级应为 （选填“几欧”、“几十欧”或“几百欧”）。
（2023 浙江模拟）某实验小组用图甲所示电路测量电源E的电动势和内阻，图中电压表量程为3V，虚线框内为用电流计G改装的电流表。
（1）已知电流计G的满偏电流IG＝200mA、内阻rG＝0.30Ω，电路中已将它改装为最大量程600mA的电流表，则R1＝ Ω（结果取两位有效数字）。
（2）在（1）的基础上，保持电流计G的刻度盘不变，即刻度盘上标注的最大电流为IG＝200mA。通过移动变阻器R的滑片，得到多组电压表的读数U和电流计G的读数，作出如图乙的图像。某次测量时，电压表的示数如图丙，则电压表的示数为 V则此时通过电源的电流为 mA，得到电源的电动势E等于 V，内阻等于 Ω（结果取三位有效数字）。
（3）若现在有一个水果电池，查阅资料后得该水果电池的电动势约为1V，内阻约为5000Ω。某小组设计了如下两种测量方案，如图所示，为减少测量误差，应选用方案 （填“一”或“二”）若考虑电流表的内阻，则水果电池电动势的测量值 真实值（填“大于“等于”或“小于”）。
1．电路的实物连接“三注意”
(1)总的原则：先串后并，接线到柱，注意量程和正负．
(2)对限流电路，只需用笔画线当做导线，从电源正极开始，把电源、开关、滑动变阻器、“伏安法”部分依次串联起来即可(注意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处)．
(3)对分压电路，应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动头的电势高低，根据伏安法部分电表正负接线柱的情况，将“伏安法”部分接入该两点间．(注意滑动变阻器应调到使“伏安法”部分所接两点间阻值最小处)
2．数据处理的“两方法”
(1)列表法：把被测物理量分类列表表示出来，表中对各物理量的排列习惯上是先记录原始数据，后计算结果．列表法可大体反映某些因素对结果的影响，常用作其他数据处理方法的一种辅助手段．
(2)图象法：把实验测得的量按自变量和因变量的函数关系用图象直观地显示出来．根据实验数据在坐标纸上画出图象．若是反比关系一般改画成正比图线，同时注意图象斜率、图象在坐标轴上截距的物理意义．值得注意的是，创新实验的落脚点几乎都是图象，故备考时一定要将图象法处理数据作为重中之重．
考题四　电学创新拓展实验
（2023 乐清市校级模拟）（1）在日常生活中充电宝可以像电源一样使用，小明尝试测量充电宝B的电动势E及内阻r（E约为5V，r约为0.3Ω），现有实验器材：量程为3V的理想电压表V，量程为0.3A的电流表A（具有一定内阻），定值电阻R＝40Ω，滑动变阻器R′，开关S，导线若干。
①画出实验电路原理图，图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。
②实验中，当电流表的示数为I1时，电压表的示数为U1；当电流表的示数为I2时，电压表的示数为U2。则E＝ ，r＝ 。（用I1、I2、U1、U2及R表示）
（2）小张认为实际电压表都不是理想的，小明的电路测量误差大，于是设计了如图1所示的电路测量充电宝B的电动势E和内电阻r。均匀电阻丝XY长1.0m，电阻8.0Ω，标准电池A电动势为8.0V、内电阻0.50Ω，定值电阻R1＝1.5Ω，R2＝4.8Ω。
①开关S断开，当滑动片J移动至XJ＝0.80m位置时电流表G示数为零，则充电宝B的电动势E＝ V（保留二位有效数字）；
②开关S闭合，滑片J移至XJ＝0.75m处时电流表G示数为零，则充电宝B的内电阻r＝ Ω（保留二位有效数字）；
③某金属丝电阻值R随摄氏温度t变化规律如图2所示。小刘用该金属丝做测温探头，代替定值电阻R1。把开关S断开，当温度变化时，调节滑动片J的位置，使电流表G示数为零，则可以把电阻丝长度XJ刻度改为相应的温度刻度，这样就得到了一个电阻温度计。如果电池、充电宝的电动势和内阻都不变，则温度越高，XJ值 （选填“越大”、“越小”、“不变”或“不确定”）。
（2023 浙江模拟）一实验小组为了测量某元件的电阻，进行了如下实验：
（1）首先用多用电表进行粗测，如图所示下列操作步骤正确的是 。
A.如图甲，将红黑表笔短接，进行机械调零
B.如图乙，利用所示旋钮进行欧姆调零
C.如图丙，用“×10”挡测量时发现指针偏转角度过大，为了准确测量，应换到“×100”挡
D.实验完成后，挡位调至如图丁所示位置
（2）随着使用时间的增长，欧姆表内部的电源电动势会减小，内阻会增大，但仍能进行欧姆调零。若仍用该表测电阻，则测量结果会 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
（3）为了精确测量该元件的电阻，同学们又采川了如题图2所示电路进行测量，电路，出控制电路和测量电路两大部分组成.实验用到的器材如下：
A.待测电阻R.
B.灵敏电流计G
C.定值电阻R0＝80Ω
D.粗细均匀的电阻丝AB（总长为L＝60.00cm）
E.滑动变阻器R
F.线夹、电源、开关以及导线若干
G.电源（电动势为3V）
①在闭合开关S前，可将线夹P2大致固定于电阻丝AB中部位置，滑片P1应置于a端。闭合开关后，先移动滑动变阻器的滑片P1至某一位置，然后不断调节线火P2所夹的位置，直到灵敏电流计G示数为零，测出此时AP2段电阻丝长度x＝12.00cm，则Rx的阻值计算式为 （用R0、L、x表示），代入数据得Rx＝ Ω；
②为减小因电阻丝粗细不均匀带来的误差，将定值电阻R0换成电阻箱，并按照①中的操作，电阻箱的阻值记为R1；然后将电阻箱与Rx交换位置，保持线夹P2的位置不变，调节电阻箱，重新使灵敏电流计G示数为零，此时电阻箱的阻值记为R2，则电阻Rx＝
（2023 镇海区校级模拟）将一铜片和一锌片分别插入一只橙子内，就构成了简单的水果电池，其电动势约为1.5V。
（1）取一个额定电压为1.5V，额定电流为0.3A的小灯泡（小灯泡电阻可认为不变），实验发现该电池与小灯泡直接相连接后，小灯泡不亮，测得流过小灯泡的电流为1mA，则该电池的内阻约为 Ω。
（2）除了水果电池以外，实验室还提供了如下器材：
a.电流表A（量程0～0.6A～3A，内阻很小）
b.毫安表mA（量程0.6mA，内阻大概10Ω）
c.电压表V（量程1.5V，内阻约2kΩ）
d.滑动变阻器R（阻值0～20Ω）
e.电阻箱（阻值0～9999.9Ω）
f.开关一个，导线若干
①为了测定该“水果电池”的电动势和内阻，请你根据提供的器材，在图2方框中画出最合理的测量电路图。
②采用上述实验，读取多组数据，利用图像R测得的水果电池的内阻与真实值相比，r测 r真。（选填“大于”“小于”或“等于”）
图2是“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积关系”的实验装置。
（3）关于该实验的操作，下列说法正确的有 。
A.柱塞上应该涂润滑油
B.应缓慢推拉柱塞
C.用手握注射器推拉柱塞
D.改变体积后要快速记录压强数据
（4）实验中，连接注射器与压强传感器之间软管内的气体不可忽略。移动活塞，多次记录注射器上的体积刻度V和压强传感器读数p，绘出的p图像可能为 。
1．对于电学实验的创新，要注意以下问题
(1)在解决设计型实验时，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，电压表可当作电流表使用，电流表也可当作电压表使用，利用这一特点，可以拓展伏安法测电阻的方法，如伏伏法、安安法等．
(2)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，即首先要注意到其自身量程对电路的影响，其次要充分利用其“自报电流或自报电压”的功能，因此在测电压表内阻时无需另并联电压表，测电流表内阻时无需再串联电流表．
2．解决电学设计型实验常用的方法
(1)转换法：将不易测量的物理量转换成可以(或易于)测量的物理量进行测量，然后再反求待测物理量的值，这种方法叫转换测量法(简称转换法)．如在测量金属丝电阻率的实验中，虽然无法直接测量电阻率，但可通过测量金属丝的长度和直径，并将金属接入电路测出其电阻，然后再计算出它的电阻率．
(2)替代法：用一个标准的已知量替代被测量，通过调整标准量，使整个测量系统恢复到替代前的状态，则被测量等于标准量．
(3)控制变量法：研究一个物理量与其他几个物理量的关系时，要使其中的一个或几个物理量不变，分别研究这个物理量与其他各物理量的关系，然后再归纳总结，如探究电阻的决定因素实验．
（2023 台州模拟）（1）小陶同学利用如图甲所示的线圈进行“探究电磁感应的产生条件”实验。为了看到明显的实验现象，线圈的两个接线柱与哪个电表连接更合理？答： 。
A．直流电流表 B．直流电压表 C．交流电流表 D．交流电压表
（2）为了测出图甲所示线圈的电阻值，小陶用伏安法进行测量，实验电路如图乙所示，请按要求完成下列问题。
①改变滑动变阻器滑片，待电路稳定得到的多组电流、电压值如表所示，请在相应位置作出I﹣U图像。
电压U（V） 0.00 0.30 0.50 0.80 1.10 1.40 1.60 2.00
电流I（mA） 0.0 11.8 17.4 27.8 36.6 57.0 55.8 70.2
②由图像可得该线圈的电阻值为 Ω。（结果保留两位小数）
③有同学认为，实验中该线圈会产生感应电动势，从而影响实验数据的测量。你认为该说法是否合理？并说明理由。
答： 。（填“合理”或“不合理”）
理由： 。
（2023 浙江模拟）某小组测量某金属细杆（如图甲）的电阻率，应用了学生电源E、定值电阻R0、电压表V1和V2、电阻箱R等器材，操作步骤如下：
（1）用刻度尺测量金属细杆的长度L，用游标卡尺在不同部位测量金属环横截面的直径D，读数如图乙所示，示数为 cm；
（2）按图丙连接电路，a、b间器件表示金属环，闭合开关，调节电阻箱，记录两块电压表和电阻箱的读数，绘制出丁图，可计算出金属环的阻值R'＝ Ω，用L、D、R'表示出该金属环的电阻率ρ＝ ；
（3）从系统误差角度看，由丁图计算出的阻值R' 真实值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
（2023 浙江模拟）某同学设计了一个既能测量定值电阻阻值，又能测量电源电动势和内阻的电路图如图（一） 所示，他用了如下的实验器材中的一部分：
①电流表A1（量程150μA，内阻100Ω）；电流表A2（量程0.6A，内阻很小）；
②滑动变阻器R（0﹣20Ω）；
③两个定值电阻R1＝900Ω，R2＝9900Ω；
④待测电阻Rx；
⑤待测电源E（一节干电池）；
⑥开关和导线若干。
（1）根据实验要求，与电流表A1串联的定值电阻为 （填“R1”或“R2”）。
（2）该同学先用该电路测量定值电阻Rx的阻值，进行了以下操作：
①闭合开关S1、S2，调节滑动变阻器到适当阻值，记录此时电流表A1示数I1，电流表A2示数I2；
②断开开关S2，保持滑动变阻器阻值不变，记录此时电流表A1示数I3，电流表A2示数I4；后断开S1；
③根据上述数据可知计算定值电阻Rx的表达式为
。若忽略偶然误差，则用该方法测得的阻值与其真实值相比 。（填“偏大”、“偏小”或“相等”）
（3）再用该电路测量电源电动势和内阻，将滑动变阻器滑片移至最右端，闭合开关S1、S2，调节滑动变阻器，分别记录电流表A1、A2的读数I1、I2，得I1与I2的关系如图（二）所示。根据图线可得电源电动势E＝
V；电源内阻r＝ Ω。（计算结果均保留三位有效数字）
（2023 温州模拟）在“用多用表测量电学中的物理量”实验中，按如图所示连接电路给灯泡“2.5V 0.8A”通电。
①一组同学闭合开关移动滑动变阻器的滑片，使灯泡正常发光。断开开关，将多用表选择开关置于合适挡位，红黑两表笔分别接开关两个接线柱A、B，则此时多用电表测量的是小灯泡的 （填“电压”、“电流”或“电阻”），红表笔应接接线柱 （填“A”、“B”或“A、B都可以”）。
②另一组同学闭合开关移动滑动变阻器的滑片，灯泡始终不发光。该同学用多用电表的直流电压挡来检测电路哪个位置发生了故障。他在闭合开关的情况下用多用电表的一支表笔始终接在电路的A接线柱，另一支表笔依次接触电路中的B、C、D接线柱进行检测，发现接触B、C时电表指针没有偏转，接触D时有一定偏转。则出现故障的原因可能是 。
A．电池没电了
B．仅开关接触不良
C．仅滑动变阻器滑片接触不良
D．仅灯泡和灯泡座接触不良
（2023 嘉兴一模）小刚同学欲探究如图甲所示的一根螺旋形金属丝的电阻特性。
（1）他先用多用电表粗测其电阻。读取数据时，多用电表挡位和指针位置如图乙所示，则对应的读数是 Ω。
（2）他设计电路进一步精确测量，除已有电源（电动势3.0V，内阻不计）、电压表（量程0～3V，内阻约3kΩ）、开关、导线若干外，还提供如下实验器材：
A．电流表（量程0～0.6A，内阻约0.1Ω）
B．电流表（量程0～3.0A，内阻约0.02Ω）
C．滑动变阻器（最大阻值10Ω，额定电流2A）
D．滑动变阻器（最大阻值1kΩ，额定电流0.5A）
则实验中电流表和滑动变阻器应分别选用 。（选填对应的字母）
（3）小刚测量金属丝两端的电压U和电流I，得到多组数据，并在坐标纸上标出，如图丙所示。请作出该金属丝的U﹣I图线，并根据图线得出该金属丝电阻R＝ Ω（结果保留两位有效数字）。
（4）小刚用电流传感器测量通过该螺旋金属丝的电流，电流随时间变化的图线如图丁所示。由图丁信息可知，在闭合开关的时刻t0，电流没有发生突变，请简要作出解释： 。
（2023 宁波一模）某小组测定一金属丝的电阻率，部分实验步骤如下：
（1）用螺旋测微器测量该金属丝直径，示数如图1所示，则该金属丝的直径d＝ mm；
（2）因为在实验室找不到合适的电流表，该同学设计了如图2所示的电路，电源电动势E为4.5V，内阻r约为1Ω，定值电阻R0＝15.0Ω；电压表量程为3V，内阻RV约为3kΩ，一根均匀电阻丝（电阻丝总阻值大于R0，并配有可在电阻丝上移动的金属夹）、电阻箱。主要实验步骤如下：
A.将器材按如图2所示连接；
B.开关闭合前为了电压表的安全，金属夹应夹在电阻丝的 （填“m”或“n”）端，并将电阻箱的阻值调到 （填“最大”或“最小”）；
C.然后调节电阻箱的阻值使电压表的示数为U0＝3.0V，记下电阻箱的阻值；之后不断改变Rx接入电路的长度x，调整电阻箱的阻值，使电压表示数始终为U0＝3.0V，记录下电阻丝Rx接入电路的长度x及对应电阻箱的阻值R，得出多组数据，作出R﹣x图线如图3所示。a、b为已知量；
D.根据图像和测量的直径求得金属丝的电阻率ρ＝ （用a、b、d、π等字母表示），电压表内阻使得电阻率ρ测量结果 （填“不变”“偏大”或“偏小”）。
（2023 杭州一模）在探究小灯泡电阻规律的实验中，实验电路图如图所示，所用器材有：
小灯泡（额定电压2.5V，额定电流0.3A）
电压表（量程300mV，内阻为300Ω）
电流表（量程300mA，内阻为0.27Ω）
定值电阻R0（阻值A.R0＝10Ω；B.R0＝200Ω）
滑动变阻器R1（阻值A.0﹣20Ω；B.0﹣200Ω）
电阻箱R2（最大阻值9999.9Ω）
电源E（电动势6V，内阻不计）
开关S、导线若干。
完成下列填空：
（1）滑动变阻器R1应选择 （选填A或B），初始触头应滑在 （选填a或b）；
（2）为使电压表量程扩大至3V，应将R2的阻值调整为 Ω，定值电阻R0选 （选填A或B）。
（3）某次测量电压表的读数为152mV，电流表的读数为240mA，此时小灯泡的电阻为 （保留2位有效数字）；
（4）若用电流传感器替代电流表，电键闭合的瞬间，测量得到电流随时间变化的图线会如 （填选项A或B）所示，是因为 。
（2023 浙江模拟）（1）在“测电源的电动势与内电阻”实验中，测量实验室中干电池组的电动势与内电阻。
①图1中导线a端应与电流表的 （选填“﹣”、“0.6”或“3”）连接。导线b端应与电流表的 （选填“﹣接线柱”、“0.6接线柱”或“3接线柱”）连接。
②闭合开关后，调节滑动变阻器，使 的示数逐渐变大。
A．电压表
B．电流表
③根据实验测得的5组数据，在坐标纸上描出数据点，如图2所示。
则此干电池组的电动势E＝ V，内阻r＝ Ω。（计算结果均保留三位有效数字）
（2）用图3电路对实验室中某一未知电源的电动势Ex进行精确测量，过程如下：
先把单刀双掷开关拨到1，移动滑动变阻器滑片P，使电流计G的示数恰好为0，记下滑片P到滑动变阻器左端的距离Is。
然后把单刀双掷开关拨到2，移动滑动变阻器滑片P，使电流计G的示数也恰好为0，记下滑片P到滑动变阻器左端的距离Ix。
已知滑动变阻器的阻值与长度成正比，标准电源的电动势E＝1.50V，对应刻度Is＝7.50cm，被测电源对应刻度为lx＝21.00cm，则被测电源的电动势Ex＝ V。（计算结果保留三位有效数字）
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第14讲 电学实验
考题一　多用电表的原理、使用及读数问题
（2021 宁波模拟）在“练习使用多用电表”的实验中：
（1）测量电阻时，将选择开关旋转到欧姆挡倍率“×100”的位置；将红黑表笔短接，旋转欧姆调零旋钮，使指针对准电阻刻度的 （填“0刻线”或“∞刻线”）；
（2）将两表笔与待测电阻相接，发现指针偏转角度很小。为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤 。
A．将选择开关旋转到欧姆挡倍率“×1k”的位置
B．将选择开关旋转到欧姆挡倍率“×10”的位置
C．换挡后直接测量读数
D．换挡后先进行欧姆调零再测量读数
（3）若选用“×1”倍率时电表的读数如图甲所示，则所测电阻的电阻值为 Ω。
【解答】解：（1）欧姆表选择倍率后要进行欧姆调零，将红黑表笔短接，旋转欧姆调零旋钮，使指针对准电阻刻度的0刻线。
（2）将选择开关旋转到欧姆挡倍率“×100”的位置，将两表笔与待测电阻相接，指针偏转角度很小，说明所测电阻较大，
所需倍率太小，为了得到比较准确的测量结果，应换较大的倍率，将选择开关旋转到欧姆挡倍率“×1k”的位置，
换挡后先进行欧姆调零再测量读数，故合理的步骤是AD。
（3）选用“×1”倍率，由图甲所示可知，所测电阻的电阻值为16×1Ω＝16Ω。
故答案为：（1）0刻线；（2）AD；（3）16。
（2019 浙江模拟）某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中：
（1）小组同学正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图甲、乙、丙所示，则它们的读数值依次是 mm、 A、 V。
【解答】解：（1）由图示螺旋测微器可知，其读数为：0.5mm+49.9×0.01mm＝0.999mm（0.998mm～1.000mm均正确）
电流表连接的是0～0.6A量程，分度值为0.02A，分度值为“1”则需估读一位，故其读数为0.42A，
电压表连接的是0～3V量程，分度值为0.1V，分度值为“2”读到本位即可，故其读数为2.27V（2.25V～2.29V均正确）。
1．电流表、电压表、欧姆表的比较
仪器 极性 量程选择 读数
电流表 正、负极的电表，电流由电表的正极流入，负极流出 使指针指示超过满偏刻度的的位置 3 V和3 A量程估读到最小分度的；15 V量程估读到最小分度的；0.6 A量程估读到最小分度的
电压表
欧姆表 使指针尽量指在表盘的中间位置左右 表盘读数乘以相应挡位的倍率
2.使用多用电表测电阻的“五步”法
(1)机械调零．
(2)选倍率，一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率，如估计值为200 Ω就应该选×10的倍率，使指针的偏转角度在满偏到满偏之间为测量的有效范围．
(3)进行欧姆调零．
(4)将红、黑表笔接在被测电阻的两端进行测量，将指针示数乘以倍率得到测量值．
(5)测量结束后，将选择开关旋至OFF或交流电压最高挡．
考题二　伏安法测电阻
（2023 涟源市二模）半导体薄膜压力传感器是一种常用的传感器，其阻值会随压力变化而改变。现有一压力传感器：
（1）利用图甲所示的电路测量该传感器在不同压力下的阻值RN，其阻值约几十千欧，实验室提供以下器材：
电源电动势为3V
电流表A（量程250μA，内阻约为50Ω）
电压表V（量程3V，内阻约为20kΩ）
滑动变阻器R（阻值0～100Ω）
为了提高测量的准确性，开关S1应该接 （选填“1”或“2”），开关S2应该接 （选填“3”或“4”）；
（2）通过多次实验测得其阻值Rv随压力F变化的关系图像如图乙所示：（3）由图乙可知，压力越大，阻值
（选填“越大”或“越小”），且压力小于2.0N时的灵敏度比压力大于2.0N时的灵敏度（灵敏度指电阻值随压力的变化率） （选填“高”或“低”）；
（4）利用该压力传感器设计了如图丙所示的自动分拣装置，可以将质量不同的物体进行分拣，图中RN为压力传感器，R'为滑动变阻器，电源电压为6V（内阻不计）。分拣时将质量大小不同的物体用传送带运送到托盘上，OB为一个可绕O转动的杠杆，下端有弹簧，控制电路两端电压小于3V时，杠杆OB水平，物体水平通过进入通道1，当控制电路两端电压大于3V时，杠杆的B端就会被吸下，物体下滑进入通道2，从而实现分拣功能。若R'调为30kΩ，取重力加速度g＝10m/s2，该分拣装置可以实现将质量超过 kg的物体进行分拣（结果保留2位有效数字），若要将质量超过0.20kg的货物实现分拣，应该将R'调成 kΩ（结果保留3位有效数字）。
【解答】解：（1）RN的阻值约几十千欧，因此有RNΩ＝1000Ω
为了提高测量的准确性，开关S1应该接2。
实验需要测量多组数据，且电压从零开始变化，实验时滑动变阻器要用分压方式接入电路，因此开关S2应该接3。
（3）由图乙可知，压力越大，阻值越小。
由灵敏度指电阻值随压力的变化率可知，压力小于2.0N时的灵敏度比压力大于2.0N时的灵敏度高。
（4）由题意可知，当控制电压等于3V时，控制电路的电流为IA＝1×104A
压力传感器上的电压为3V，压力传感器的电阻值为RNΩ＝3×104Ω
由图乙可知传感器上的压力1.40N，物体质量为0.14kg，因此由压力传感器的特点可知，该分拣装置可以实现将质量超过0.14kg的物体分拣。
若要将质量超过0.20kg的货物实现分拣，由以上计算分析可知，当物体质量为0.20kg时，由图乙可知，压力传感器的电阻值为26.0kΩ，因此应该将R'调成26.0kΩ时，当质量超过0.20kg的货物，压力传感器的电阻值小于26.0kΩ，控制电路两端电压大于3V，货物实现分拣。
故答案为：（1）2，3；（3）越小，高； （4）0.14，26.0
（2023 台州二模）某物理兴趣小组尝试通过实验测量某金属导体电阻。
（1）先用欧姆表“×1”挡粗测该导体阻值，指针位置如图1，对应的读数是 Ω。
经查阅资料发现该电阻的阻值约为5Ω，测量值与真实值的偏差较大，原因是该同学未进行欧姆调零所致，若此时把两表笔短接，指针应指在欧姆挡零刻度线的 侧（选填“左”或“右”）；
（2）考虑到伏安法测电阻中电表会给实验测量带来误差，为解决该问题，兴趣小组设计了如图2所示的电路（部分导线未画），实验操作如下：
①断开开关S2，将滑动变阻器的阻值调到最大，闭合开关S1，调节滑动变阻器，使电流表和电压表指针偏转到合适位置，并记录两电表示数U、I1。图3所示的电流表读数为 A。
②闭合开关S2，调节滑动变阻器，使电压表示数仍为U，并记录此时的电流表示数I2。则该电阻的阻值可表示为Rx＝ （结果用U、I1、I2表示）。
③根据你对该实验原理的理解，在图2中将剩余的两根导线连接到合适的位置 。
【解答】解：（1）欧姆表的读数为R＝22×1Ω＝22Ω
由于测量值大于真实值是因为电表内阻偏大，因此短接时，电流达不到满偏电流，指针应在零刻度线的左侧。
（2）①电流表所选量程最小分度值为0.02A，读数为I1＝16×0.02A＝0.32A
②两个电阻并联的电流之和等总电流，根据欧姆定律
③电压表应并联到定值电阻两端，如图
故答案为：（1）22，左；（2）0.32；（3）；（4）见解析。
（2022 浙江模拟）某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表（内阻约为3kΩ）、电流表（内阻约为1Ω）、定值电阻等．
（1）使用多用电表粗测元件X的电阻，选择“×1”欧姆挡测量，示数如图1（a）所示，读数为 Ω，据此应选择图1中的 （填“b”或“c”）电路进行实验．
（2）连接所选电路，闭合S，滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐 （填“增大”或“减小”），依次记录电流及相应的电压，将元件X换成元件Y，重复实验．
（3）图2（a）是根据实验数据作出的U﹣I图线，由图可判断元件 （填“X”或“Y”）是非线性元件．
（4）该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R＝21Ω的定值电阻，测量待测电池组的电动势E和内阻r，如图2（b）所示，闭合S1和S2，电压表读数为3.00V，断开S2，读数为1.00V，利用图2（a）可算得E＝ V，r＝ Ω（结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表）．
【解答】解：（1）使用多用电表粗测元件X的电阻，选择“×1”欧姆挡测量，示数如图（a）所示，读数为10Ω．
元件X的电阻远小于电压表内阻，电流表采用外接法误差较小，因此需要选择图b所示实验电路．
（2）连接所选电路，闭合S；滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，并联支路电压增大，电流表的示数逐渐增大；
（3）由图象可知，X电阻不变化；而Y所示电阻随电压的变化而变化，则可判断元件Y是非线性元件；
（4）根据U﹣I图线得出元件X的电阻R10Ω；
闭合S1和S2，电压表读数为3.00V；断开S2，读数为1.00V，
根据闭合电路欧姆定律列出等式
E＝3r
E＝1（r+21）
解得：E＝3.15V≈3.2V．r＝0.50Ω
故答案为：（1）10，b；（2）增大；（3）Y；（4）3.2，0.50
1．电流表内、外接法的区分与选择
比较项目 电流表内接法 电流表外接法
电路
误差来源 电流表的分压 电压表的分流
测量结果 R测＝>Rx，偏大 R测＝适用条件 Rx RA(测大电阻) RV Rx(测小电阻)
比较项目 限流式接法 分压式接法
电路
电压调节 的范围 E～E 0～E
电能损耗 节能 耗能
2.控制电路的选择
(1)从节能的角度考虑，优先选用限流式．
(2)以下三种情况必须用分压式：①要求待测电路的U、I从0变化． ②R滑 Rx.
③选用限流式，Ux、Ix过大(超过电流表量程，烧坏电表、电源或用电器等)．
考题三　测定电池的电动势和内阻
（2023 杭州二模）（1）多用电表可以测量电阻，也可以测量电流与电压，下列测量电路是某同学设计的有关测量电路：
A.用图甲方案测量小灯泡的电阻
B.用图乙方案测量小灯泡的电流强度
C.用图丙方案测量小灯泡两端的电压
D.用图丁方案测量二极管的正向电阻
已知这位同学已经正确调节选择开关，他能顺利完成测量，且不会损坏仪器的是 （选填“A”、“B”、“C”、“D”）。
（2）利用电流表（不理想，内阻等于5Ω）和电压表（不理想，内阻未知）测定一节干电池的电动势和内电阻，要求尽量减小实验误差。
①应该选择的实验电路是图中的 （选填“戊”或“己”）。
②有如下滑动变阻器提供：
A.滑动变阻器（0～1Ω）
B.滑动变阻器（0～20Ω）
C.滑动变阻器（0～100Ω）
滑动变阻器应选用 （选填相应器材前的字母）。
【解答】解：（1）A、图甲方案电阻所在回路已经断开，则可以测量电阻，不会损坏仪器，故A正确；
B、图乙方案多用电表的极性接错，不但无法测量，而且会损坏仪器，故B错误；
C、图丙方案接法正确，可以测量电压，故C正确；
D、图丁方案，黑表笔接了内部电源的正极，这是正确的，但是二极管所在电路处于通电状态，不但无法测量，而且会损坏仪器，故D错误；
故选：AC。
（2）①为了尽量减小实验误差，目前电流表内阻已知，故采用己方案。
②由于电流表有5Ω的内阻，电源有一定数值的待测内阻，为了电路调节明显，滑动变阻器应该选B。
故答案为：（1）AC；（2）①己，②B
（2023 乐清市校级模拟）李同学在研究测量电源电动势和内阻实验中，电路连接如图2，突然灵光一闪，发现该电路也可以粗测滑动变阻器电阻丝的电阻率。

（1）如图2所示，滑动变阻器的瓷筒上紧密缠绕着单层电阻丝，测量出瓷筒上电阻丝缠绕的总宽度l0，测得n匝电阻丝缠绕后的宽度为x，则电阻丝的直径为 ；测量出滑动变阻器瓷筒外径D，可认为一匝电阻丝的长度为πD；
（2）将开关S2拨到接线柱2，闭合开关S1，调节滑动变阻器，即改变其接入电路中的宽度l，电压表和电流表示数都在较大范围内较为均匀的变化，整理数据如图3所示，横坐标单位为l0，若图像斜率为k，则电阻丝的电阻率为 （用题设中已知物理量符号表示）；
（3）储同学认为从图3中图像数据可知，上述实验方案误差较大，应采用电流表外接的方式，你是否认同储同学观点，并说明理由 ；
（4）杨同学继续用如图1电路测量电源电动势和内阻，根据前面实验结果，为减小实验误差，开关S2应该连接 接线柱（选填“1”或“2”）；电源电动势测量值相较真实值 （选填“偏大”、“偏小”或“相同”）；电源内阻数量级应为 （选填“几欧”、“几十欧”或“几百欧”）。
【解答】解：（1）测得n匝电阻丝缠绕后的宽度为x，则每匝电阻丝的宽度即为电阻丝的直径，应为
（2）由电阻定律可得
电阻丝的横截面积
由欧姆定律
电阻丝的总长度
图3图线的斜率
联立解得：ρ
（3）不认同，因为采用电流表外接并利用图像法处理数据，图像斜率和电阻率相关但与电流表内阻无关。
（4）因电源的内阻较小，由图中l＝0时纵坐标值为电流表内阻，即电流表的内阻可由图像确定，电压表的内阻远大于电源的内阻，因此为减小实验误差，应用电流表外接，即开关S2应该连接1接线柱。
考虑到电流表内阻
E＝U+I（RA+r）
根据U﹣I图像的到的电源电动势测量值与真实值相同，内阻测量值包括了电流表的内阻。
因一般电源内阻都较小，因此电源内阻数量级应为几欧。
故答案为：（1）；（2）；（3）不认同，因为采用电流表外接并利用图像法处理数据，图像斜率和电阻率相关但与电流表内阻无关；（4）1；相同；几欧
（2023 浙江模拟）某实验小组用图甲所示电路测量电源E的电动势和内阻，图中电压表量程为3V，虚线框内为用电流计G改装的电流表。
（1）已知电流计G的满偏电流IG＝200mA、内阻rG＝0.30Ω，电路中已将它改装为最大量程600mA的电流表，则R1＝ Ω（结果取两位有效数字）。
（2）在（1）的基础上，保持电流计G的刻度盘不变，即刻度盘上标注的最大电流为IG＝200mA。通过移动变阻器R的滑片，得到多组电压表的读数U和电流计G的读数，作出如图乙的图像。某次测量时，电压表的示数如图丙，则电压表的示数为 V则此时通过电源的电流为 mA，得到电源的电动势E等于 V，内阻等于 Ω（结果取三位有效数字）。
（3）若现在有一个水果电池，查阅资料后得该水果电池的电动势约为1V，内阻约为5000Ω。某小组设计了如下两种测量方案，如图所示，为减少测量误差，应选用方案 （填“一”或“二”）若考虑电流表的内阻，则水果电池电动势的测量值 真实值（填“大于“等于”或“小于”）。
【解答】解：（1）根据欧姆定律可知：IGrG＝（I﹣IG）R1
将IG＝200mA＝0.2A，I＝600mA＝0.6A，代入解得：R1＝0.15Ω.
（2）根据丙图可知电压表分度值为0.1V，电压表读数为2.60V；根据图乙可知电流计的读数为100mA，通过电阻R1的电流等于通过电流计G电流的2倍，则电路的总电流为300mA；
根据闭合电路欧姆定律有：U＝E﹣3I（RA+r）
根据图像可知，电源的电动势为：E＝2.93V
因改装的电流表的内阻为RA，代入数据解得：RA＝0.1Ω
则图像的斜率k＝3（r+RA）Ω＝3.375Ω，解得：r＝1.03Ω.
（3）电压表的内电阻一般是几千欧到几十千欧，而水果电池的内电阻约5千欧，则图方案一中，电压表的分流作用较明显，所以不能采用方案一的电路，应采用方案二的电路。
若使用图像法来分析数据，电源电动势为：E＝I（r+R），
则有：R＝Er，
可知电池的电动势等于图线的斜率，电流表的内阻，对此没有影响，所以即使考虑电流表的内阻，水果电池电动势的测量值仍然等于真实值。
故答案为：（1）0.15；（2）2.60，300，2.93，1.03；（3）二，等于
1．电路的实物连接“三注意”
(1)总的原则：先串后并，接线到柱，注意量程和正负．
(2)对限流电路，只需用笔画线当做导线，从电源正极开始，把电源、开关、滑动变阻器、“伏安法”部分依次串联起来即可(注意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处)．
(3)对分压电路，应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动头的电势高低，根据伏安法部分电表正负接线柱的情况，将“伏安法”部分接入该两点间．(注意滑动变阻器应调到使“伏安法”部分所接两点间阻值最小处)
2．数据处理的“两方法”
(1)列表法：把被测物理量分类列表表示出来，表中对各物理量的排列习惯上是先记录原始数据，后计算结果．列表法可大体反映某些因素对结果的影响，常用作其他数据处理方法的一种辅助手段．
(2)图象法：把实验测得的量按自变量和因变量的函数关系用图象直观地显示出来．根据实验数据在坐标纸上画出图象．若是反比关系一般改画成正比图线，同时注意图象斜率、图象在坐标轴上截距的物理意义．值得注意的是，创新实验的落脚点几乎都是图象，故备考时一定要将图象法处理数据作为重中之重．
考题四　电学创新拓展实验
（2023 乐清市校级模拟）（1）在日常生活中充电宝可以像电源一样使用，小明尝试测量充电宝B的电动势E及内阻r（E约为5V，r约为0.3Ω），现有实验器材：量程为3V的理想电压表V，量程为0.3A的电流表A（具有一定内阻），定值电阻R＝40Ω，滑动变阻器R′，开关S，导线若干。
①画出实验电路原理图，图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。
②实验中，当电流表的示数为I1时，电压表的示数为U1；当电流表的示数为I2时，电压表的示数为U2。则E＝ ，r＝ 。（用I1、I2、U1、U2及R表示）
（2）小张认为实际电压表都不是理想的，小明的电路测量误差大，于是设计了如图1所示的电路测量充电宝B的电动势E和内电阻r。均匀电阻丝XY长1.0m，电阻8.0Ω，标准电池A电动势为8.0V、内电阻0.50Ω，定值电阻R1＝1.5Ω，R2＝4.8Ω。
①开关S断开，当滑动片J移动至XJ＝0.80m位置时电流表G示数为零，则充电宝B的电动势E＝ V（保留二位有效数字）；
②开关S闭合，滑片J移至XJ＝0.75m处时电流表G示数为零，则充电宝B的内电阻r＝ Ω（保留二位有效数字）；
③某金属丝电阻值R随摄氏温度t变化规律如图2所示。小刘用该金属丝做测温探头，代替定值电阻R1。把开关S断开，当温度变化时，调节滑动片J的位置，使电流表G示数为零，则可以把电阻丝长度XJ刻度改为相应的温度刻度，这样就得到了一个电阻温度计。如果电池、充电宝的电动势和内阻都不变，则温度越高，XJ值 （选填“越大”、“越小”、“不变”或“不确定”）。
【解答】解：（1）由于电压表的量程为0～3 V，且又是理想电压表，所以，不能将电压表直接跨接在电动势约为5V的电源上，要想用此电压表来测量电压有两种方法，一是将电压表进行改装，扩大量程；二是将测定电动势和内阻的基本电路进行改造。由题目中给的定值电阻为40Ω，理想电压表的电阻为无穷大可知，定值电阻不能和理想电压表串联来扩大量程，所以只能对测定电源电动势和内阻的基本电路进行改造。实验电路原理图如图所示，
根据闭合电路欧姆定律，当电流表的读数为I1，电压表的读数为U1时，有：E＝U1+I1（R+r）
当电流表的读数为I2，电压表的读数为 U2时，有：E＝U2+I2（R+r）
由上两式得：，r
（2）①开关S断开，均匀电阻丝XY长1.0m，电阻8.0Ω，则当滑动片J移动至XJ＝0.80m位置时，XJ部分电阻为：8×0.8Ω＝6.4Ω
电流表G示数为零，则：
开关S闭合，滑片J移至XJ＝0.75m处时，XJ部分电阻为：8×0.75Ω＝6Ω
则：V＝4.8V
即：
解得：r＝0.32Ω
②由图2可知，温度越高，金属丝电阻值R就越大，根据串联电路与电阻的正比关系，则XJ部分电阻分得电压就越大。所以温度越高，XJ值越大。
故答案为：（1）①电路图见解答；②、；（2）①5.1、0.32；②越大。
（2023 浙江模拟）一实验小组为了测量某元件的电阻，进行了如下实验：
（1）首先用多用电表进行粗测，如图所示下列操作步骤正确的是 。
A.如图甲，将红黑表笔短接，进行机械调零
B.如图乙，利用所示旋钮进行欧姆调零
C.如图丙，用“×10”挡测量时发现指针偏转角度过大，为了准确测量，应换到“×100”挡
D.实验完成后，挡位调至如图丁所示位置
（2）随着使用时间的增长，欧姆表内部的电源电动势会减小，内阻会增大，但仍能进行欧姆调零。若仍用该表测电阻，则测量结果会 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
（3）为了精确测量该元件的电阻，同学们又采川了如题图2所示电路进行测量，电路，出控制电路和测量电路两大部分组成.实验用到的器材如下：
A.待测电阻R.
B.灵敏电流计G
C.定值电阻R0＝80Ω
D.粗细均匀的电阻丝AB（总长为L＝60.00cm）
E.滑动变阻器R
F.线夹、电源、开关以及导线若干
G.电源（电动势为3V）
①在闭合开关S前，可将线夹P2大致固定于电阻丝AB中部位置，滑片P1应置于a端。闭合开关后，先移动滑动变阻器的滑片P1至某一位置，然后不断调节线火P2所夹的位置，直到灵敏电流计G示数为零，测出此时AP2段电阻丝长度x＝12.00cm，则Rx的阻值计算式为 （用R0、L、x表示），代入数据得Rx＝ Ω；
②为减小因电阻丝粗细不均匀带来的误差，将定值电阻R0换成电阻箱，并按照①中的操作，电阻箱的阻值记为R1；然后将电阻箱与Rx交换位置，保持线夹P2的位置不变，调节电阻箱，重新使灵敏电流计G示数为零，此时电阻箱的阻值记为R2，则电阻Rx＝
【解答】解：（1）A.应将红黑表笔短接，进行欧姆调零，故A错误；
B.图乙旋钮是欧姆调零，故B正确；
C.用“×10”挡测量时发现指针偏转角度过大，说明指示电阻值太小，为了准确测量，应换到“×1”挡，故C错误；
D.实验完成后，应将开关调至OFF档或交流电压最高挡，故D错误。
故选：B。
（2）多用表的测量原理为闭合电路欧姆定律，档电池电动势减小，内阻增大时，欧姆表重新调零，即满偏电流不变，则
，可知，E减小，Ig不变，欧姆表的内阻R内变小。
当测电阻时，有
由于R内变小，则同一被测电阻的电流要变小，对应的电阻刻度值要变大，即测量结果会偏大。
（3）①当灵敏电流计G的示数为零时，说明Rx的分压和AP2部分的分压相等，即
整理得
得
②交换位置前有，交换位置后有 联立可得
解得
故答案为：（1）BD；（2）偏大；（3）①，20；②。
（2023 镇海区校级模拟）将一铜片和一锌片分别插入一只橙子内，就构成了简单的水果电池，其电动势约为1.5V。
（1）取一个额定电压为1.5V，额定电流为0.3A的小灯泡（小灯泡电阻可认为不变），实验发现该电池与小灯泡直接相连接后，小灯泡不亮，测得流过小灯泡的电流为1mA，则该电池的内阻约为 Ω。
（2）除了水果电池以外，实验室还提供了如下器材：
a.电流表A（量程0～0.6A～3A，内阻很小）
b.毫安表mA（量程0.6mA，内阻大概10Ω）
c.电压表V（量程1.5V，内阻约2kΩ）
d.滑动变阻器R（阻值0～20Ω）
e.电阻箱（阻值0～9999.9Ω）
f.开关一个，导线若干
①为了测定该“水果电池”的电动势和内阻，请你根据提供的器材，在图2方框中画出最合理的测量电路图。
②采用上述实验，读取多组数据，利用图像R测得的水果电池的内阻与真实值相比，r测 r真。（选填“大于”“小于”或“等于”）
图2是“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积关系”的实验装置。
（3）关于该实验的操作，下列说法正确的有 。
A.柱塞上应该涂润滑油
B.应缓慢推拉柱塞
C.用手握注射器推拉柱塞
D.改变体积后要快速记录压强数据
（4）实验中，连接注射器与压强传感器之间软管内的气体不可忽略。移动活塞，多次记录注射器上的体积刻度V和压强传感器读数p，绘出的p图像可能为 。
【解答】解：（1）根据欧姆定律，灯泡的电阻
根据闭合电路的欧姆定律，水果电池的内阻
（2）①由于水果电池的内阻r很大，根据闭合电路的欧姆定律，因此电流表选择毫安表b，为了电路中的电流有明显变化，因此选择电阻箱e；所作电路图如图所示：
②根据闭合电路的欧姆定律E＝I（R+r）
化简得
可见图像的纵截距
考虑电流表内阻后，根据闭合电路的欧姆定律E＝I（R+r+RA）
化简得
图像的纵截距
在测量时把毫安表的内阻也当成了水果电池的内阻，因此r测＝（r真+Rg）＞r真
测得的水果电池的内阻与真实值相比测量值大于真实值。
（3）A.柱塞上涂油既减小摩擦，又防止漏气，故A正确；
B.推拉活塞时，动作要慢，使气体温度与环境温度保持一致，故B正确；
C.推拉活塞时，手不能握住注射器，防止气体温度发生变化，故C错误；
D.为保持气体温度不变，每次推拉活塞改变气体体积后，要等气体稳定后在记录压强，故D错误。
故选：AB。
（4）在软管内气体体积V0不可忽略时，被封闭气体的初状态的体积为V0+V
由玻意耳定律可得p（V0+V）＝C
化简得
可知的图像并不是倾斜的直线，而是随着的增大，斜率变小的曲线，故C正确，ABD错误。
故选：C。
故答案为：（1）1495；（2）大于；（3）AB；（4）C。
1．对于电学实验的创新，要注意以下问题
(1)在解决设计型实验时，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，电压表可当作电流表使用，电流表也可当作电压表使用，利用这一特点，可以拓展伏安法测电阻的方法，如伏伏法、安安法等．
(2)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，即首先要注意到其自身量程对电路的影响，其次要充分利用其“自报电流或自报电压”的功能，因此在测电压表内阻时无需另并联电压表，测电流表内阻时无需再串联电流表．
2．解决电学设计型实验常用的方法
(1)转换法：将不易测量的物理量转换成可以(或易于)测量的物理量进行测量，然后再反求待测物理量的值，这种方法叫转换测量法(简称转换法)．如在测量金属丝电阻率的实验中，虽然无法直接测量电阻率，但可通过测量金属丝的长度和直径，并将金属接入电路测出其电阻，然后再计算出它的电阻率．
(2)替代法：用一个标准的已知量替代被测量，通过调整标准量，使整个测量系统恢复到替代前的状态，则被测量等于标准量．
(3)控制变量法：研究一个物理量与其他几个物理量的关系时，要使其中的一个或几个物理量不变，分别研究这个物理量与其他各物理量的关系，然后再归纳总结，如探究电阻的决定因素实验．
（2023 台州模拟）（1）小陶同学利用如图甲所示的线圈进行“探究电磁感应的产生条件”实验。为了看到明显的实验现象，线圈的两个接线柱与哪个电表连接更合理？答： 。
A．直流电流表 B．直流电压表 C．交流电流表 D．交流电压表
（2）为了测出图甲所示线圈的电阻值，小陶用伏安法进行测量，实验电路如图乙所示，请按要求完成下列问题。
①改变滑动变阻器滑片，待电路稳定得到的多组电流、电压值如表所示，请在相应位置作出I﹣U图像。
电压U（V） 0.00 0.30 0.50 0.80 1.10 1.40 1.60 2.00
电流I（mA） 0.0 11.8 17.4 27.8 36.6 57.0 55.8 70.2
②由图像可得该线圈的电阻值为 Ω。（结果保留两位小数）
③有同学认为，实验中该线圈会产生感应电动势，从而影响实验数据的测量。你认为该说法是否合理？并说明理由。
答： 。（填“合理”或“不合理”）
理由： 。
【解答】解：（1）“探究电磁感应的产生条件”实验。为了看到明显的实验现象，线圈的两个接线柱与直流电流表相接，电压表内阻太大，交流电表测量的是有效值，故A正确BCD错误。
故选：A。
（2）①根据表中数据在坐标系中描点、连线作出I﹣U图像如下图
②根据图像可知，斜率代表电阻的倒数
③不合理，因为电路电流稳定，线圈磁通量不变，不会产生感应电动势。
故答案为：（1）A；（2）①见解析；②28.57；③不合理；电路电流稳定，线圈磁通量不变，不会产生感应电动势。
（2023 浙江模拟）某小组测量某金属细杆（如图甲）的电阻率，应用了学生电源E、定值电阻R0、电压表V1和V2、电阻箱R等器材，操作步骤如下：
（1）用刻度尺测量金属细杆的长度L，用游标卡尺在不同部位测量金属环横截面的直径D，读数如图乙所示，示数为 cm；
（2）按图丙连接电路，a、b间器件表示金属环，闭合开关，调节电阻箱，记录两块电压表和电阻箱的读数，绘制出丁图，可计算出金属环的阻值R'＝ Ω，用L、D、R'表示出该金属环的电阻率ρ＝ ；
（3）从系统误差角度看，由丁图计算出的阻值R' 真实值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
【解答】解：（1）游标卡尺的分度值为0.1mm，估读到分度值的本位，根据游标卡尺读数规则可得，示数为
10mm+7×0.1mm＝10.7mm＝1.07cm
（2）由题意及电路图可得：
图线斜率即为金属环的电阻大小，即
由题意可得，金属环的电阻率为
（3）由上述电路图分析可得，由丁图计算出的电路金属环两端的电压准确，通过的电流比真实值小，忽略了电压表V1的电流，因此由丁图计算出的阻值大于真实值。
故答案为：（1）1.07；（2）2.6；；（3）大于
（2023 浙江模拟）某同学设计了一个既能测量定值电阻阻值，又能测量电源电动势和内阻的电路图如图（一） 所示，他用了如下的实验器材中的一部分：
①电流表A1（量程150μA，内阻100Ω）；电流表A2（量程0.6A，内阻很小）；
②滑动变阻器R（0﹣20Ω）；
③两个定值电阻R1＝900Ω，R2＝9900Ω；
④待测电阻Rx；
⑤待测电源E（一节干电池）；
⑥开关和导线若干。
（1）根据实验要求，与电流表A1串联的定值电阻为 （填“R1”或“R2”）。
（2）该同学先用该电路测量定值电阻Rx的阻值，进行了以下操作：
①闭合开关S1、S2，调节滑动变阻器到适当阻值，记录此时电流表A1示数I1，电流表A2示数I2；
②断开开关S2，保持滑动变阻器阻值不变，记录此时电流表A1示数I3，电流表A2示数I4；后断开S1；
③根据上述数据可知计算定值电阻Rx的表达式为
。若忽略偶然误差，则用该方法测得的阻值与其真实值相比 。（填“偏大”、“偏小”或“相等”）
（3）再用该电路测量电源电动势和内阻，将滑动变阻器滑片移至最右端，闭合开关S1、S2，调节滑动变阻器，分别记录电流表A1、A2的读数I1、I2，得I1与I2的关系如图（二）所示。根据图线可得电源电动势E＝
V；电源内阻r＝ Ω。（计算结果均保留三位有效数字）
【解答】解：（1）电源电动势为1.5V，应用定值电阻R2改装后电压表量程为U（R2）＝150×10﹣6×（100+9900）V＝1.5V，故选用R2。
（2）并联电路电压相等，根据图示电路由实验步骤可知：
I1（R2+rA1）＝I2（RA2+R），I4（Rx+R+RA2）＝I3（R2+rA1）
解得：Rx＝（）（rA1+R2）
流过同一支路电流相等，并联电路电压相等，根据该方案电阻测量值与真实值相等；
（3）由图示电路图根据实验步骤可知，电源电动势：E＝I1（rA1+R2）+（I1+I2）r
整理得：I1I2
由I1﹣I2图象可知：b150×10﹣6A，k103.45×10﹣6
解得电源电动势为：E＝1.50V，电源内阻为：r＝1.03Ω；
故答案为：（1）R2；（2）（）（rA1+R2），相等；（3）1.50，1.03
（2023 温州模拟）在“用多用表测量电学中的物理量”实验中，按如图所示连接电路给灯泡“2.5V 0.8A”通电。
①一组同学闭合开关移动滑动变阻器的滑片，使灯泡正常发光。断开开关，将多用表选择开关置于合适挡位，红黑两表笔分别接开关两个接线柱A、B，则此时多用电表测量的是小灯泡的 （填“电压”、“电流”或“电阻”），红表笔应接接线柱 （填“A”、“B”或“A、B都可以”）。
②另一组同学闭合开关移动滑动变阻器的滑片，灯泡始终不发光。该同学用多用电表的直流电压挡来检测电路哪个位置发生了故障。他在闭合开关的情况下用多用电表的一支表笔始终接在电路的A接线柱，另一支表笔依次接触电路中的B、C、D接线柱进行检测，发现接触B、C时电表指针没有偏转，接触D时有一定偏转。则出现故障的原因可能是 。
A．电池没电了
B．仅开关接触不良
C．仅滑动变阻器滑片接触不良
D．仅灯泡和灯泡座接触不良
【解答】解：①红黑两表笔分别接开关两个接线柱A、B，多用电表测量串联在电路中，测量电路电流，即灯泡电流。
测电流时，红笔在电压高的一端，故接A接线柱。
②A．若电池没有电，则电表指针一定不偏转，故A错误；
B．仅开关接触不良，接BC接线柱，电表指针均会偏转，故B错误；
C．仅滑动变阻器滑片接触不良，则接线柱接B和C，电表指针不偏转，接D时电表指针偏转，故C可能存在，故C正确；
D．仅灯泡和灯泡座接触不良，则接线柱接C和D时，电表指针均偏转，故D错误。
故选：C。
故答案为：①电流；A；②C
（2023 嘉兴一模）小刚同学欲探究如图甲所示的一根螺旋形金属丝的电阻特性。
（1）他先用多用电表粗测其电阻。读取数据时，多用电表挡位和指针位置如图乙所示，则对应的读数是 Ω。
（2）他设计电路进一步精确测量，除已有电源（电动势3.0V，内阻不计）、电压表（量程0～3V，内阻约3kΩ）、开关、导线若干外，还提供如下实验器材：
A．电流表（量程0～0.6A，内阻约0.1Ω）
B．电流表（量程0～3.0A，内阻约0.02Ω）
C．滑动变阻器（最大阻值10Ω，额定电流2A）
D．滑动变阻器（最大阻值1kΩ，额定电流0.5A）
则实验中电流表和滑动变阻器应分别选用 。（选填对应的字母）
（3）小刚测量金属丝两端的电压U和电流I，得到多组数据，并在坐标纸上标出，如图丙所示。请作出该金属丝的U﹣I图线，并根据图线得出该金属丝电阻R＝ Ω（结果保留两位有效数字）。
（4）小刚用电流传感器测量通过该螺旋金属丝的电流，电流随时间变化的图线如图丁所示。由图丁信息可知，在闭合开关的时刻t0，电流没有发生突变，请简要作出解释： 。
【解答】解：（1）欧姆表的读数为指针读数与倍率的乘积，图中所测电阻值为6.0×1Ω＝6.0Ω
（2）根据欧姆定律，电路中的最大电流约为，由此可知，电流表量程应选0～0.6A，故电流表选A；
为了便于调节，测量准确，滑动变阻器的最大阻值应与待测电阻阻值较为接近的，故滑动变阻器选择C。
（3）描点连线时，应让更多的点落在直线上，不在直线上的点分居于直线两侧，可以舍去一些偏差角大的点，待测电阻的U﹣I图线如图所示：
图线的斜率表示待测电阻的阻值，所以
（4）当闭合开关时，螺旋金属丝产生自感现象，阻碍电流增大，但不能阻止电流流过，所以在通电时电流由零逐渐增大到稳定值。
故答案为：（1）6.0；（2）AC；（3）所作的金属丝的U﹣I图线见解析；5.7；（4）螺旋形金属丝通电时产生自感现象，阻碍电流增大。
（2023 宁波一模）某小组测定一金属丝的电阻率，部分实验步骤如下：
（1）用螺旋测微器测量该金属丝直径，示数如图1所示，则该金属丝的直径d＝ mm；
（2）因为在实验室找不到合适的电流表，该同学设计了如图2所示的电路，电源电动势E为4.5V，内阻r约为1Ω，定值电阻R0＝15.0Ω；电压表量程为3V，内阻RV约为3kΩ，一根均匀电阻丝（电阻丝总阻值大于R0，并配有可在电阻丝上移动的金属夹）、电阻箱。主要实验步骤如下：
A.将器材按如图2所示连接；
B.开关闭合前为了电压表的安全，金属夹应夹在电阻丝的 （填“m”或“n”）端，并将电阻箱的阻值调到 （填“最大”或“最小”）；
C.然后调节电阻箱的阻值使电压表的示数为U0＝3.0V，记下电阻箱的阻值；之后不断改变Rx接入电路的长度x，调整电阻箱的阻值，使电压表示数始终为U0＝3.0V，记录下电阻丝Rx接入电路的长度x及对应电阻箱的阻值R，得出多组数据，作出R﹣x图线如图3所示。a、b为已知量；
D.根据图像和测量的直径求得金属丝的电阻率ρ＝ （用a、b、d、π等字母表示），电压表内阻使得电阻率ρ测量结果 （填“不变”“偏大”或“偏小”）。
【解答】解：（1）螺旋测微器螺旋尺分度值是0.01mm，要估读到0.001mm，主尺分度值是0.5mm，故读数为3.5mm+20.0×0.01mm＝3.700mm；
（2）B.由图2可知电压表测量电阻丝与电阻箱串联总电阻的电压，根据串联分压的特点，总电阻越大分压越多，为了保护电压表，应该使并联总电阻最小，即金属夹应夹在电阻丝m端，电阻箱阻值调到最小；
D.根据题意可知Rx+R＝常数，根据图3得当x＝0时，R＝b；当x＝a时，R＝0，Rx＝b，根据电阻定律得，解得电阻率为；
由于实验全过程电阻丝电阻和电阻箱电阻之和为定值，且电压表示数不变，故电阻率与电压表内阻无关，使测量结果不变。
故答案为：（1）3.700；（2）m，最小；，不变。
（2023 杭州一模）在探究小灯泡电阻规律的实验中，实验电路图如图所示，所用器材有：
小灯泡（额定电压2.5V，额定电流0.3A）
电压表（量程300mV，内阻为300Ω）
电流表（量程300mA，内阻为0.27Ω）
定值电阻R0（阻值A.R0＝10Ω；B.R0＝200Ω）
滑动变阻器R1（阻值A.0﹣20Ω；B.0﹣200Ω）
电阻箱R2（最大阻值9999.9Ω）
电源E（电动势6V，内阻不计）
开关S、导线若干。
完成下列填空：
（1）滑动变阻器R1应选择 （选填A或B），初始触头应滑在 （选填a或b）；
（2）为使电压表量程扩大至3V，应将R2的阻值调整为 Ω，定值电阻R0选 （选填A或B）。
（3）某次测量电压表的读数为152mV，电流表的读数为240mA，此时小灯泡的电阻为 （保留2位有效数字）；
（4）若用电流传感器替代电流表，电键闭合的瞬间，测量得到电流随时间变化的图线会如 （填选项A或B）所示，是因为 。
【解答】解：（1）根据题意，由电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，则滑动变阻器应选阻值较小的，即选择A，初始触头应滑在a端；
（2）根据并联分压原理可得，为使电压表量程扩大至3V，应将R2的阻值调整为R2，代入数据解得R2＝2700Ω，当滑动变阻器滑片处于b端时，小灯泡所在测量电路分得的电压等于电源电动势6V，电流满偏时，测量电路的电阻为R，代入数据解得R＝20Ω，灯泡本身有电阻，所以作为保护电阻，R0一定小于20Ω，故定值电阻R0选A；
（3）某次测量电压表的读数为152mV，流过电压表的电流为I1，代入数据解得I1≈0.507mA＝5.07×10﹣4A，灯泡两端的电压为UL＝I1（R2+RV），代入数据解得UL≈1.52V，此时小灯泡的电阻为RL，代入数据解得RL≈6.3Ω；
（4）由于小灯泡温度越来越高，则电阻越来越大，则电流逐渐减小，用电流传感器替代电流表，电键闭合的瞬间，测量得到电流随时间变化的图线会如B所示；
故答案为：（1）A，a（2）2700，A（3）6.3Ω（4）B，小灯泡阻值随着温度升高增大。
（2023 浙江模拟）（1）在“测电源的电动势与内电阻”实验中，测量实验室中干电池组的电动势与内电阻。
①图1中导线a端应与电流表的 （选填“﹣”、“0.6”或“3”）连接。导线b端应与电流表的 （选填“﹣接线柱”、“0.6接线柱”或“3接线柱”）连接。
②闭合开关后，调节滑动变阻器，使 的示数逐渐变大。
A．电压表
B．电流表
③根据实验测得的5组数据，在坐标纸上描出数据点，如图2所示。
则此干电池组的电动势E＝ V，内阻r＝ Ω。（计算结果均保留三位有效数字）
（2）用图3电路对实验室中某一未知电源的电动势Ex进行精确测量，过程如下：
先把单刀双掷开关拨到1，移动滑动变阻器滑片P，使电流计G的示数恰好为0，记下滑片P到滑动变阻器左端的距离Is。
然后把单刀双掷开关拨到2，移动滑动变阻器滑片P，使电流计G的示数也恰好为0，记下滑片P到滑动变阻器左端的距离Ix。
已知滑动变阻器的阻值与长度成正比，标准电源的电动势E＝1.50V，对应刻度Is＝7.50cm，被测电源对应刻度为lx＝21.00cm，则被测电源的电动势Ex＝ V。（计算结果保留三位有效数字）
【解答】解：（1）①导线a端应与电流表的“0.6”接线柱连接，导线b端应与电流表的“﹣”接线柱连接。
②闭合开关后，电流逐渐增大，电压逐渐减小，故B正确、A错误。
故选：B。
③作出电路图以及U﹣I关系图像如图所示，根据图像可知电池组的电动势：E＝2.98V（2.96V～3.00V）
内阻为斜率的绝对值为内电阻，即为：rΩ＝3.96Ω（3.96Ω～4.04Ω）
（2）当分压式的滑动变阻器输出电流为零时，其输出电压与电阻成正比，即与长度成正比。当电流计G的电流为0，两次关系分别为：
Us＝Es，Ux＝Ex
而
故
得Ex＝4.20V
故答案为：（1）①0.6；“﹣接线柱”；②B；③2.96～3.00；3.96～4.04；（2）4.20。
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