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微主题16　电学实验与创新
结合教材与《考前回归》，回答下列问题：
1. 电学基本仪器有哪些？如何使用？如何读数？
2. 教材中的电学必做实验有哪些？
3. 各电学实验的实验原理是什么？有怎样的实验操作过程？
4. 各电学实验的数据处理、误差分析有什么特点？
5. 哪些实验可以用图像法进行数据分析？
点拨·拓展·感悟
考向1　电学基本仪器的使用和读数
1 [2024江苏卷]某种材料制成的长方体样品如图甲所示，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乙所示，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0～20 mA，内阻约4 Ω)，电流表A2(量程0～100 mA，内阻约1 Ω)；滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值50 Ω).
甲 乙 丙
(1) 将多用电表的选择开关旋转到电阻挡，试测样品A、B间的电阻，多用电表的读数如图丙所示，电阻值为________Ω.试测样品C、D间的电阻，电阻值约为10 Ω.
(2) 按图乙连接实物电路，如图丁所示，其中滑动变阻器应选用________(选填“R1”或“R2”).
丁
(3) 图丁中有一根导线连接错误，出现在________(选填“①”“②”“③”或“④”)区域．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，应将图丁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着AB和CD方向的电阻率，结果如表所示，实验中测量A、B间电阻时选用电流表A1，测量C、D间电阻时选用电流表A2，经过一系列测量后得到样品的电阻率ρAB和ρCD.
方向 AB方向 CD方向
电阻率ρ/(Ω·m) 1.01 1.13
样品沿各个方向的电阻率应当相等．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方向样品的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：_________________________________________________
_____________________________________________________________________.
本题将教材实验中的测量电阻丝电阻率改为测量某样品的电阻率，实验原理、器材、操作步骤和数据处理等基本一致，融入多用电表测电阻的方法、操作步骤、注意事项、读数，以及误差分析，考查更全面．
考向2　以测电阻为核心的电学实验
2 [2023江苏卷]小明通过实验探究电压表内阻对测量结果的影响．所用器材有：干电池(电动势约1.5 V，内阻不计)2节；两量程电压表(量程0～3 V，内阻约3 kΩ；量程0～15 V，内阻约15 kΩ)1个；滑动变阻器(最大阻值50 Ω)1个；定值电阻(阻值50 Ω)21个；开关1个及导线若干．实验电路如图甲所示．
甲
(1) 电压表最大量程应选用________(选填“3 V”或“15 V”).
(2) 图乙为该实验的实物电路(右侧未拍全).先将滑动变阻器的滑片置于如图所示的位置，然后用导线将电池盒上接线柱A与滑动变阻器的接线柱________(选填“B”“C”或“D”)连接，再闭合开关，开始实验．
乙 丙
丁
(3) 将滑动变阻器滑片移动到合适位置后保持不变，依次测量电路中O与1、2、…、21之间的电压．某次测量时，电压表指针位置如图丙所示，其示数为________V.根据测量数据作出电压U与被测电阻值R的关系图线，如图丁中实线所示．
(4) 在图甲所示的电路中，若电源电动势为E，电压表视为理想电压表，滑动变阻器接入的阻值为R1，定值电阻的总阻值为R2，当被测电阻为R时，其两端的电压U＝________________(用E、R1、R2、R表示)，据此作出U-R理论图线如图丁中虚线所示．小明发现被测电阻较小或较大时，电压的实测值与理论值相差较小．
(5) 分析可知，当R较小时，U的实测值与理论值相差较小，是因为电压表的分流小，电压表内阻对测量结果影响较小．小明认为，当R较大时，U的实测值与理论值相差较小，也是出于相同的原因．你是否同意他的观点？请简要说明理由：_________________________________________________________________
______________________________________________________________________.
点拨·拓展·感悟
考向1　电学基本仪器的使用和读数
【角度1　电学基本仪器的使用和读数】
[2025南通海门测试节选]某兴趣小组利用铜片、锌片和苹果制作了苹果电池(电动势约1 V)，并分别用图甲、图乙所示的两种实验电路测量这种电池的电动势E和内阻r.
图甲中电表为数字电压表，图乙中电表为电流表．某次实验中，电流表示数如图丙所示，请读数：________μA.
甲 乙 丙
电学基本仪器的使用和读数是电学实验题的必考内容，直接测量的值主要是电压、电流，使用时务必注意量程，读数时务必注意最小刻度．
【角度2　电表改装】
[2025扬州模拟节选]某同学欲把一量程未知、内阻未知的电流表G改装成一个量程为3 V的电压表．
甲 乙 丙　
(1) 为测量电流表G的量程，该同学设计了如图甲所示用半偏法测电流表量程和内阻的实验电路．实验步骤如下：
①把滑动变阻器的滑片滑到________(选填“a”或“b”)端．
②闭合开关，调节滑动变阻器R1滑片至中间位置附近某处，并将电阻箱阻值调到40 Ω时，电流表G恰好满偏，此时电压表V的示数为1.5 V.
③将电阻箱阻值调到90 Ω，微调滑动变阻器R1滑片位置，使电压表V示数为1.5 V，电流表G的指针恰好半偏，由以上数据可得表头G的内阻Rg＝________Ω，表头G的量程Ig＝________mA.
(2) 电流表G改装成一个量程为3 V的电压表时，应该________联________Ω的电阻．
(3) 实验中用如图乙所示的电路校准改装后的电压表，当标准电压表的读数为3.0 V时，电流表的示数如图丙所示，此时电流表的读数为________mA，改装电压表的相对误差为________(相对误差＝，本问结果可用分数表示).
关于电表改装的四点提醒
(1) 电表改装的问题实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题，只要把表头看成一个电阻Rg即可．
(2) 无论表头改装成电压表还是电流表，它的三个参量Ug、Ig、Rg是不变的，即通过表头的最大电流并不改变．
(3) 由改装后电压表的内阻RV＝R串＋Rg＝nRg(其中n＝1＋＝)可知，电压表量程UV越大，其分压电阻R串越大，电压表内阻RV越大．
(4) 由改装后电流表的内阻RA＝＝(其中n＝1＋＝)可知，电流表量程IA越大，其分流电阻R并越小，电流表内阻RA越小．
【角度3　多用电表的使用】
[2024浙江卷]在测绘发光二极管在导通状态下的伏安特性曲线实验中：
(1) 用多用电表电阻挡判断发光二极管的正负极，选用“×100”挡时，变换表笔与二极管两极的连接方式，发现电表指针均不偏转．选用“________”(选填“×10”或“×1 k”)挡重新测试，指针仍不偏转，更换二极管极性后，发现指针偏转，此时与多用电表红色表笔相连的是二极管________(选填“正极”或“负极”).
甲
(2) 图甲是已完成部分连线的实物图，为实现电压可从零开始调节，并完成实验，P应连接________(选填“a”“b”“c”或“d”)接线柱，Q应连接________(选填“a”“b”“c”或“d”)接线柱．某次选用多用电表的“50 mA”挡测量，指针如图乙所示，则电流I＝________mA.
乙
(3) 根据测得数据，绘出伏安特性曲线如图丙所示，说明该二极管是________(选填“线性”或“非线性”)元件，正常发光时电压在________V范围．
丙
电阻挡的使用要注意5个方面：
(1) 选挡．一般比被测电阻的估计值低一个数量级，如估计值为200 Ω就应该选“×10”的倍率．
(2) 调零．
(3) 将红黑表笔接被测电阻两端进行测量．
(4) 将指针示数乘以倍率，得测量值．
(5) 将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡．用电阻挡测电阻．如果指针偏转角度太小，应增大倍率；如果指针偏转角度太大，应减小倍率．
考向2　以测电阻为核心的电学实验
LED绿色照明技术已经走进我们的生活，某实验小组要精确测定额定电压为3 V的LED灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时电阻大约为500 Ω，电学符号与小灯泡电学符号相同．
实验室提供的器材有：
A. 电流表A1(量程为0～12 mA，内阻RA1约为3 Ω)；
B. 电流表A2(量程为0～4 mA，内阻RA2＝10 Ω)；
C. 电压表V(量程为0～10 V，内阻RV＝1 000 Ω)；
D. 定值电阻R1＝590 Ω；
E. 定值电阻R2＝740 Ω；
F. 滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)；
G. 蓄电池E(电动势为4 V，内阻很小)；
H. 开关S一只，导线若干．
甲 乙
(1) 如图甲所示，请选择合适的器材，电表1选用________，电表2选用________，定值电阻选用________ .(均填写器材前的字母序号)
(2) 请将图乙中的实物连线补充完整．
(3) 请写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式：Rx＝________(电表1的读数用a表示，电表2的读数用b表示，其余电学量用题中所对应的电学符号表示).
以测电阻为核心的电学实验主要在两个方面要重视：一是测量电阻的方法，常规方法主要有伏安法，创新方法较多，主要有安安法、伏伏法、半偏法、替代法、电桥法等；二是测量电阻的电路主要有分压式接法、限流式接法，注意区分．
考向3　以测电源电动势及内阻为核心的电学实验
[2025盐城、南京期末调研]某实验小组按照图甲的电路测量两节干电池的电动势和内阻．
甲
(1) 小组同学已将实验器材进行了部分连接，为减小系统误差，电压表上的另一根导线应接________(选填“1”或“2”)接线柱上．
(2) 正确连接电路后，闭合开关，发现无论怎么移动滑片，电压表的读数都不变，电流表无读数，则电路的故障可能是________．
A. 电流表断路 B. 开关接触不良 C. 滑动变阻器短路
(3) 该实验小组的同学，按照图乙重新进行实验，闭合开关后，多次改变电阻箱的电阻，记下电压表与电阻箱的读数U、R.同学们想通过作图的方法求电源的电动势和内阻，其目的是减小________(选填“系统”或“偶然”)误差．
乙 丙
(4) 如果以U为纵坐标，以I＝为横坐标，横坐标从0开始，纵坐标从U0起，用实验测得的七组数据，在图丙中描点，该小组的两位同学分别作出了两条图线．则由更合理的图线得到电源电动势的测量值为________．
(5) 有同学提出另一种方案：用一只电阻箱、一只电流表、开关、导线若干，测定电源的电动势和内阻．请你在方框中画出实验的电路图．
以测电源电动势及内阻为核心的电学实验，用伏安法测量时，要注意四点：
①为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池．
②电流不要过大，应小于0.5 A，读数要快．
③要测出不少于6组的(I，U)数据，变化范围要大些．
④若U-I图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据r＝确定．
考向4　电学其他实验
小明将电源、电阻箱、电容器、电流表、数字电压表以及开关组装成图甲所示的电路进行实验，观察电容器充电过程，实验仪器如下：电源(电压为4.5 V，内阻不计)；电容器(额定电压为16 V)；电流表(量程为0～500 μA，内阻500 Ω)；数字电压表(量程为0～10 V)；电阻箱(阻值0～9 999 Ω).
甲
(1) 电路连接完毕后如图乙所示，为保证电表使用安全，在开关闭合前必须完成的实验步骤是______________________________________________________．
乙 丙
(2) 将开关S闭合，观察到某时刻电流表示数如图丙所示，其读数为________μA.
(3) 记录开关闭合后电流随时间变化的图线如图丁所示，小明数出曲线下围成的格子数有225格，则电容C大小为________μF.
丁
(4) 由于数字式电压表内阻并不是无穷大，考虑到此因素的影响，(3)问中电容的测量结果与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“相等”)，请简要说明理由：___________________________________________________________
_____________________________________________________________________.
(5) 开关闭合过程中，分别记录电流表和数字电压表的读数I和U，利用数据绘制I-U关系如图戊所示，由图像可得出电阻箱接入电路的阻值为________Ω.
戊
电学中其他实验是指除测量电阻、测量电源电动势与内阻之外的实验，这类实验常常组合式考查，如本题，将观察电容器充放电实验与伏安法测电阻结合起来，无论如何变化，总离不开闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律的应用，各种仪器的使用．
1 [2025徐州二模]某实验小组利用铜片、锌片和梨制作了水果电池，并测量该水果电池的电动势E和内阻r，探究电极间距对E和r的影响．如图甲所示为实验电路图，已知电流表内阻为Rg＝20 Ω、量程为0～1 mA，电阻箱阻值的变化范围为0～9 999 Ω.
甲 乙
(1) 连接好电路后，在开关闭合前，电阻箱的阻值应调节到________(选填“最大值”“最小值”或“任意值”).
(2) 调节电阻箱R，改变电流I，利用所测实验数据作出U-I图像，其中电压U＝IR.
(3) 实验中依次增大铜片与锌片的间距，分别得到的U-I图像如图乙中的a、b、c、d.
(4) 由图乙可知，在该实验中，随电极间距的增大，该水果电池的电动势将________(选填“增大”“减小”或“不变”)，内阻将________(选填“增大”“减小”或“不变”).
(5) 曲线c对应的电池电动势E＝________V，内阻r＝________Ω，(结果均保留三位有效数字)该电动势的测量值无系统误差，请简要说明理由：___________
_____________________________________________________________________.
2 [2025常州二模]图甲为测量一铅蓄电池电动势和内电阻的实物连线图，图乙为其简化电路图．M、N分别为电池的正、负极，P、Q为不与电解液发生化学反应的探针．闭合开关S1和S2，改变滑动变阻器R的阻值，就可以测出多组数据，电压表V1、V2和电流表的读数分别用U1、U2、I表示．
甲 乙
(1) 开关均闭合后，关于实验电路的下列说法中正确的是________．
A. 电压表V1测量的是电源的内电压
B. 电压表V2测量的是电源的内电压
C. 该电池由电解液组成的内电路是纯电阻电路
D. 该电池由电解液组成的内电路是非纯电阻电路
(2) 将测出的数据填入表格，用描点作图法在图丙中画出电压U1、U2随电流I变化的图像，根据所给的数据，可得电源的电动势E＝________V；根据画出的U1-I图像得出电源的内电阻r1＝________Ω；根据画出的U2-I图像得出电源的内电阻r2＝________Ω.(结果均保留两位小数)
组别 1 2 3 4 5 6
U1/V 0.60 0.68 0.85 0.93 1.10 1.27
U2/V 1.47 1.38 1.22 1.12 0.96 0.78
I/A 0.07 0.08 0.10 0.11 0.13 0.15
丙
(3) 在(2)中，若电表均为理想电表，关于电源内电阻的测量以及误差的说法中正确的是________．
A. 测出的r1更接近电源内电阻的真实值
B. 测出的r2更接近电源内电阻的真实值
C. 探针P、Q分别适当靠近M、N一些，可以减少r1的测量误差
D. 探针P、Q分别适当靠近M、N一些，可以减少r2的测量误差
微主题16　电学实验与创新
活动三
1 (1) 320　(2) R2　(3) ②　(4) 最右端
(5) 不同意；样品C、D间的电阻约为10 Ω，用电流表A2测量，电流表内阻约为1 Ω，测量值的相对误差约为×100%＝10%；样品A、B间电阻约320 Ω，电流表A1内阻为4 Ω，测量值的相对误差约为×100%＝1.25%，其误差更小，测得的电阻计算电阻率更准确，则该同学的说法错误．
解析：(1) 由图可得，多用电表电阻挡选用“×100”倍率，则A、B间电阻RAB＝3.2×100 Ω＝320 Ω.
(2) 由图乙可得，滑动变阻器采用限流式接入电路，因为C、D间的电阻约为10 Ω，两个电流表的最大量程为100 mA，故电路的总电阻至少为R小＝＝30 Ω，则滑动变阻器应选用最大阻值为50 Ω的R2.
(3) 电压表测量样品和电流表两端的电阻，连接错误的区域是②区域，目前电压表只测量电流表两端的电压，应将电压表的3 V的接线柱和样品的右端相连．
(4) 接通开关前，为了保护电流表，滑动变阻器滑片应放在阻值最大处，即最右端位置．
2 (1) 3 V　(2) D　(3) 1.50　(4)
(5) 不同意；当R较大时，则电压表内阻不能忽略，则电路中的电流I＝，则电压表读数为U＝·＝，当R较大时，R＝R2时R最大，此时U＝＝，因RV R1，则电压表读数接近于U＝＝
解析：(1) 所用电源为两节干电池，电动势为3 V，则所用电压表最大量程为3 V.
(2) 闭合开关之前，滑动变阻器阻值应该调到最大，则由图乙可知，电池盒上的接线柱A应该与滑动变阻器的接线柱D连接．
(3) 电压表最小刻度为0.1 V，则读数为1.50 V.
(4) 由闭合电路欧姆定律可得I＝，当被测电阻阻值为R时电压表读数U＝IR＝.
活动四
【例1】　150
解析：由于电流表量程为0～300 μA，所以每一小格为10 μA，电流读数为150 μA.
【例2】　(1) ①a　③10　30　(2) 串　90　(3) 29.0　
解析：(1) 实验开始时，测量电路上的电压应为0，因此滑动变阻器滑片调到a端；实验时，要保证测量电路上电压不变．根据题意有(Rg＋90 Ω)＝Ig(Rg＋40 Ω)，解得Rg＝10 Ω，Ig＝＝30 mA.
(2) 根据电压表的改装原理有Ug＝IgRg＝0.3 V，电流表G改装成一个量程为3 V的电压表时应该串联的电阻阻值为R＝＝90 Ω.
(3) 电流表的读数为29.0 mA，改装后的电压表读数为U′＝I(Rg＋R)＝2.9 V，相对误差为＝.
【例3】　(1) ×1 k　负极　(2) a　d　45.0　(3) 非线性　1.9～2.5
解析：(1) 指针未偏转，说明可能电阻过大，应换用“×1 k”电阻挡继续实验；根据“红进黑出”原则及二极管单向导电性可知红色表笔相连的是二极管负极．
(2) 为实现电压可从零开始调节，滑动变阻器采用分压式接法，P应连接a；根据图丙可知电压表选取0～3 V量程，故Q接d；多用电表量程为50 mA，分度值为1 mA，需要估读到0.1 mA，故电表的读数为4×10 mA＋5×1 mA＋0×0.1 mA＝45.0 mA.
(3) 根据图像可知I随U非线性变化，故说明该二极管是非线性元件，根据图像可知正常发光时即有电流通过时电压在1.9～2.5 V范围．
【例4】　(1) A　B　E
(2)
(3)
解析：(1) 根据实验原理结合实验电路图可知电表1选用A，电表2和定值电阻改装为电压表，所以电表2选用B；根据电压表改装原理有Rx＝－RA2＝740 Ω，所以定值电阻选择E.
(2) 根据实验电路图连接实物图，如图所示．
(3) 根据闭合电路欧姆定律可知Rx＝.
【例5】 (1) 2　(2) A　(3) 偶然　(4) U2
(5)
解析：(1) 测量两节干电池的电动势和内阻，电源内阻较小时(外接法)，如图所示．则有E测＝U＋Ir测，E真＝U＋(I＋IV)r真，得E测(2) 说明电压表是直接测量电源两端电压，所以电压表的读数都不变，电流表没有电流流过，有可能是电流表断路，故A正确；如果开关接触不良，电压表的读数会变化，故B错误；如果滑动变阻器短路，通过电流表的电流应很大，不会无读数，故C错误．
(3) 电压表的分流作用是测量技术的不完善造成的，属于系统误差；而读数的误差为偶然误差，多次记录数据，采用图像法分析可以有效避免偶然误差的影响．
(4) 因为U2线上的点比U1线上的点更多，且U1线上有的点不在直线上，则U2线比较合理．另外通过电阻箱的电流为I测＝，由于电压表分流，真实电流为I真＝I测＋IV，由闭合电路欧姆定律可知E真>E测，则应该选择电压值较大的U2为电源电动势的测量值更合理．
(5) 另一种方案里有一只电阻箱和一只电流表，可知电流表和电阻箱应串联在电路中，如图所示．
【例6】　(1) 将电阻箱阻值调至较大值(或最大值)　(2) 175(172～178)　(3) 2 500　(4) 偏大　由于电压表的分流，实际充电电流小于电流表上记录的数值，因此电量计算偏大，电容测量结果偏大　(5) 9 500(9 200～9 800)
解析：(1) 为了保证电表使用安全，回路中电流应较小，电阻较大，应将电阻箱阻值调至较大值(或最大值).
(2) 读数为175 μA，其中最后一位为估读位．
(3) 因为q＝It，每一格所表示的电荷量为10 μA×5 s＝50×10-6 C，根据I-t曲线下围成的面积即为开关闭合后电容器所充的电荷量，则总电量为Q＝225×50×10-6 C，又Q＝CU，所以电容C＝＝＝2 500 μF.
(4) 由于电压表的分流，实际充电电流小于电流表上记录的数值，因此电量计算偏大，电容测量结果偏大．
(5) 把电阻箱R和电流表RA看作电源的等效内阻r，则电流表和数字电压表分别测量的是干路电流和路端电压，根据E＝U＋Ir，变形得I＝＝－，即I-U图线斜率的绝对值|k|＝＝，代入数据有＝，得r＝10 000 Ω，则电阻箱接入阻值R＝r－RA＝10 000 Ω－500 Ω＝9 500 Ω.
新情境
1 (1) 最大值　(4) 不变　增大　(5) 0.970(0.968～0.973)　455(450～460)　由闭合电路欧姆定律可知U＝－(Rg＋r)I＋E，所以U-I图像的纵截距即为水果电池的电动势，无系统误差
解析：(1) 为了电路安全，开关闭合前，应将电阻箱接入电路的阻值调至最大．
(4) 由闭合电路欧姆定律知E＝U＋I(Rg＋r)，整理得U＝E－I(Rg＋r)，则UI图像的纵截距表示水果电池的电动势，斜率的绝对值表示水果电池的内阻和电流表内阻之和，由图乙可知在该实验中，随电极间距的增大，水果电池的电动势不变，内阻逐渐增大．
(5) 由图乙可知电源电动势大小E＝0.970 V，UI图像的斜率绝对值k＝＝Rg＋r，代入数据解得r＝－Rg＝ Ω－20 Ω＝455 Ω，UI图像的纵截距就是水果电池的电动势，则水果电池的电动势测量无系统误差．
2 (1) AC　(2) 2.06　8.33(8.30～8.40)　8.57(8.49～8.65)　(3) BC
解析：(1) 由图可知，电压表V1测量的是电源的内电压，电压表V2测量的是路端电压，故A正确，B错误；该电池由电解液组成的内电路中，电能除转化为内能以外不会转化为其他形式的能量，是纯电阻电路，故C正确，D错误．
(2) 根据E＝U1＋U2，代入数据取平均值可得E＝2.06 V，根据欧姆定律U1＝Ir1，可知U1-I图像的斜率为电源的内电阻r1＝ Ω＝8.33 Ω，根据闭合电路欧姆定律E＝U2＋Ir2，可知U2-I图像的斜率为电源的内电阻r2＝ Ω＝8.57 Ω.
(3) 测出的r1受到P、Q探针放置位置的影响，而测出的r2不受到P、Q探针放置位置的影响，故测出的r2更接近电源内电阻的真实值，故A错误，B正确；探针P、Q分别适当靠近M、N一些，可以减少r1的测量误差，与r2的测量无关，故C正确，D错误．(共59张PPT)
上篇　
主题通关
主题6　物理实验
微主题16　电学实验与创新
内容索引
活动一　问题导忆
活动二　知识内化
活动三　真题引领
活动四　典题悟理
新　情　境
活动一　问题导忆
结合教材与《考前回归》，回答下列问题：
1. 电学基本仪器有哪些？如何使用？如何读数？
2. 教材中的电学必做实验有哪些？
3. 各电学实验的实验原理是什么？有怎样的实验操作过程？
4. 各电学实验的数据处理、误差分析有什么特点？
5. 哪些实验可以用图像法进行数据分析？
活动二　知识内化
活动三　真题引领
考向1　电学基本仪器的使用和读数
1 [2024江苏卷]某种材料制成的长方体样品如图甲所示，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乙所示，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0～20 mA，内阻约4 Ω)，电流表A2(量程0～100 mA，内阻约1 Ω)；滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值50 Ω)．
点拨·拓展·感悟
本题将教材实验中的测量电阻丝电阻率改为测量某样品的电阻率，实验原理、器材、操作步骤和数据处理等基本一致，融入多用电表测电阻的方法、操作步骤、注意事项、读数，以及误差分析，考查更全面．
感悟：______________
(1) 将多用电表的选择开关旋转到电阻挡，试测样品A、B间的电阻，多用电表的读数如图丙所示，电阻值为____Ω.试测样品C、D间的电阻，电阻值约为10 Ω.
(2) 按图乙连接实物电路，如图丁所示，其中滑动变阻器应选用____
(选填“R1”或“R2”)．
320
R2
(3) 图丁中有一根导线连接错误，出现在____(选填“①”“②” “③”或“④”)区域．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，应将图丁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.
②
最右端
(5) 根据样品电阻值和尺寸计算沿着AB和CD方向的电阻率，结果如表所示，实验中测量A、B间电阻时选用电流表A1，测量C、D间电阻时选用电流表A2，经过一系列测量后得到样品的电阻率ρAB和ρCD.
方向 AB方向 CD方向
电阻率ρ/(Ω·m) 1.01 1.13
样品沿各个方向的电阻率应当相等．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方向样品的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：___________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________.
不同意；样品C、D间
的电阻约为10 Ω，用电流表A2测量，电流表内阻约为1 Ω，测量值的相对
的电阻计算电阻率更准确，则该同学的说法错误
【解析】(1) 由图可得，多用电表电阻挡选用“×100”倍率，则A、B间电阻RAB＝3.2×100 Ω＝320 Ω.
(3) 电压表测量样品和电流表两端的电阻，连接错误的区域是②区域，目前电压表只测量电流表两端的电压，应将电压表的3 V的接线柱和样品的右端相连．
(4) 接通开关前，为了保护电流表，滑动变阻器滑片应放在阻值最大处，即最右端位置．
考向2　以测电阻为核心的电学实验
2 [2023江苏卷]小明通过实验探究电压表内阻对测量结果的影响．所用器材有：干电池(电动势约1.5 V，内阻不计)2节；两量程电压表(量程0～3 V，内阻约3 kΩ；量程0～15 V，内阻约15 kΩ)1个；滑动变阻器(最大阻值50 Ω)1个；定值电阻
(阻值50 Ω)21个；
开关1个及导线若
干．实验电路如
图甲所示．
本题为探究类创新试题，探究电压表内阻对测量结果的影响，将教材实验中的测量电阻丝电阻率改为测量某样品的电阻率，实验原理、器材、操作步骤和数据处理方法等基本一致，误差分析需要从原理上理解．
感悟：_______________
(1) 电压表最大量程应选用____(选填“3 V”或“15 V”)．
(2) 图乙为该实验的实物电路(右侧未拍全)．先将滑动变阻器的滑片置于如图所示的位置，然后用导线将电池盒上接线柱A与滑动变阻器的接线柱____(选填“B”“C”或“D”)连接，再闭合开关，开始实验．
3 V
D
(3) 将滑动变阻器滑片移动到合适位置后保持不变，依次测量电路中O与1、2、…、21之间的电压．某次测量时，电压表指针位置如图丙所示，其示数为____V.根据测量数据作出电压U与被测电阻值R的关系图线，如图丁中实线所示．
1.50
(4) 在图甲所示的电路中，若电源电动势为E，电压表视为理想电压表，滑动变阻器接入的阻值为R1，定值电阻的总阻值为R2，当被测电阻
为R时，其两端的电压U＝___________(用E、R1、R2、R表示)，据此作出U－R理论图线如图丁中虚线所示．小明发现被测电阻较小或较大时，电压的实测值与理论值相差较小．
(5) 分析可知，当R较小时，U的实测值与理论值相差较小，是因为电压表的分流小，电压表内阻对测量结果影响较小．小明认为，当R较大时，U的实测值与理论值相差较小，也是出于相同的原因．你是否同意他的观点？请简要说明理由：___________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
不同意；当R较大时，则电压表内阻不
_______________________________________________________________
_________________________________.
【解析】(1) 所用电源为两节干电池，电动势为3 V，则所用电压表最大量程为3 V.
(2) 闭合开关之前，滑动变阻器阻值应该调到最大，则由图乙可知，电池盒上的接线柱A应该与滑动变阻器的接线柱D连接．
(3) 电压表最小刻度为0.1 V，则读数为1.50 V.
活动四　典题悟理
考向1　电学基本仪器的使用和读数
【角度1　电学基本仪器的使用和读数】
[2025南通海门测试节选]某兴趣小组利用铜片、锌片和苹果制作了苹果电池(电动势约1 V)，并分别用图甲、图乙所示的两种实验电路测量这种电池的电动势E和内阻r.
图甲中电表为数字电压表，图乙中电表为电流表．某次实验中，电流表示数如图丙所示，请读数：____μA.
点拨·拓展·感悟
电学基本仪器的使用和读数是电学实验题的必考内容，直接测量的值主要是电压、电流，使用时务必注意量程，读数时务必注意最小刻度．
笔记：______________
1
150
【解析】由于电流表量程为0～300 μA，所以每一小格为10 μA，电流读数为150 μA.
【角度2　电表改装】
[2025扬州模拟节选]某同学欲把一量程未知、内阻未知的电流表G改装成一个量程为3 V的电压表．
关于电表改装的四点提醒
(1) 电表改装的问题实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题，只要把表头看成一个电阻Rg即可．
(2) 无论表头改装成电压表还是电流表，它的三个参量Ug、Ig、Rg是不变的，即通过表头的最大电流并不改变．
2
(1) 为测量电流表G的量程，该同学设计了如图甲所示用半偏法测电流表量程和内阻的实验电路．实验步骤如下：
①把滑动变阻器的滑片滑到___(选填“a”或“b”)端．
②闭合开关，调节滑动变阻器R1滑片至中间位置附近某处，并将电阻箱阻值调到40 Ω时，电流表G恰好满偏，此时电压表V的示数为1.5 V.
a
③将电阻箱阻值调到90 Ω，微调滑动变阻器R1滑片位置，使电压表V示数为1.5 V，电流表G的指针恰好半偏，由以上数据可得表头G的内阻Rg＝____Ω，表头G的量程Ig＝____mA.
(2) 电流表G改装成一个量程为3 V的电压表时，应该____联____Ω的电阻．
10
30
串
90
29.0
【角度3　多用电表的使用】
[2024浙江卷]在测绘发光二极管在导通状态下的伏安特性曲线实验中：
(1) 用多用电表电阻挡判断发光二极管的正负极，选用“×100”挡时，变换表笔与二极管两极的连接方式，发现电表指针均不偏转．选用“______”
(选填“×10”或“×1 k”)挡重新测试，指针仍不偏转，更换二极管极性后，发现
指针偏转，此时与多用电表红
色表笔相连的是二极管______
(选填“正极”或“负极”)．
电阻挡的使用要注意5个方面：
(1) 选挡．一般比被测电阻的估计值低一个数量级，如估计值为200 Ω就应该选“×10”的倍率．
(2) 调零．
(3) 将红黑表笔接被测电阻两端进行测量．
3
×1 k
负极
(2) 图甲是已完成部分连线的实物图，为实现电压可从零开始调节，并完成实验，P应连接__(选填“a”“b”“c”或“d”)接线柱，Q应连接____
(选填“a”“b”“c”或“d”)接线柱．某次选用多用电表的“50 mA”挡测量，指针如图乙所示，则电流I＝_____mA.
(4) 将指针示数乘以倍率，得测量值．
(5) 将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡．用电阻挡测电阻，如果指针偏转角度太小，应增大倍率；如果指针偏转角度太大，应减小倍率．
a
d
45.0
(3) 根据测得数据，绘出伏安特性曲线如图丙所示，说明该二极管是_________(选填“线性”或“非线性”)元件，正常发光时电压在__________V范围．
笔记：___________
________________________________________________________________________________________________________________________________________
非线性
1.9～2.5
【解析】(1) 指针未偏转，说明可能电阻过大，应换用“×1 k”电阻挡继续实验；根据“红进黑出”原则及二极管单向导电性可知红色表笔相连的是二极管负极．
(2) 为实现电压可从零开始调节，滑动变阻器采用分压式接法，P应连接a；根据图丙可知电压表选取0～3 V量程，故Q接d；多用电表量程为50 mA，分度值为1 mA，需要估读到0.1 mA，故电表的读数为4×10 mA＋5×1 mA＋0×0.1 mA＝45.0 mA.
(3) 根据图像可知I随U非线性变化，故说明该二极管是非线性元件，根据图像可知正常发光时即有电流通过时电压在1.9～2.5 V范围．
考向2　以测电阻为核心的电学实验
LED绿色照明技术已经走进我们的生活，某实验小组要精确测定额定电压为3 V的LED灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时电阻大约为500 Ω，电学符号与小灯泡电学符号相同．
实验室提供的器材有：
A. 电流表A1(量程为0～12 mA，内阻RA1约为3 Ω)；
B. 电流表A2(量程为0～4 mA，内阻RA2＝10 Ω)；
C. 电压表V(量程为0～10 V，内阻RV＝1 000 Ω)；
D. 定值电阻R1＝590 Ω；
E. 定值电阻R2＝740 Ω；
F. 滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)；
G. 蓄电池E(电动势为4 V，内阻很小)；
H. 开关S一只，导线若干．
以测电阻为核心的电学实验主要在两个方面要重视：一是测量电阻的方法，常规方法主要有伏安法，创新方法较多，主要有安安法、伏伏法、半偏法、替代法、电桥法等；二是测量电阻的电路主要有分压式接法、限流式接法，注意区分．
笔记：__________
4
(1) 如图甲所示，请选择合适的器材，电表1选用____，电表2选用____，定值电阻选用____.(均填写器材前的字母序号)
(2) 请将图乙中的实物连线补充完整．
【答案】
A
B
E
(3) 请写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式：Rx＝_________(电表1的读数用a表示，电表2的读数用b表示，其余电学量用题中所对应的电学符号表示)．
考向3　以测电源电动势及内阻为核心的电学实验
[2025盐城、南京期末调研]某实验小组按照图甲的电路测量两节干电池的电动势和内阻．
以测电源电动势及内阻为核心的电学实验，用伏安法测量时，要注意四点：
①为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池.
②电流不要过大，应小于0.5 A，读数要快.
5
(1) 小组同学已将实验器材进行了部分连接，为减小系统误差，电压表上的另一根导线应接____(选填“1”或“2”)接线柱上．
(2) 正确连接电路后，闭合开关，发现无论怎么移动滑片，电压表的读数都不变，电流表无读数，则电路的故障可能是____.
A. 电流表断路　　　
B. 开关接触不良　　　
C. 滑动变阻器短路
③要测出不少于6组的(I，U)数据，变化范围要大些．
笔记：_____________
2
A
(3) 该实验小组的同学，按照图乙重新进行实验，闭合开关后，多次改变电阻箱的电阻，记下电压表与电阻箱的读数U、R.同学们想通过作图的方法求电源的电动势和内阻，其目的是减小______(选填“系统”或“偶然”)误差．
偶然
U2
(5) 有同学提出另一种方案：用一只电阻箱、一只电流表、开关、导线若干，测定电源的电动势和内阻．请你在方框中画出实验的电路图．
【解析】(1) 测量两节干电池的电动势和内阻，电源内阻较小时(外接法)，如图所示．则有E测＝U＋Ir测，E真＝U＋(I＋IV)r真，得E测阻未知，为减小系统误差，应将电压表上的另一根导线
接2接线柱上．
(2) 说明电压表是直接测量电源两端电压，所以电压表的读数都不变，电流表没有电流流过，有可能是电流表断路，故A正确；如果开关接触不良，电压表的读数会变化，故B错误；如果滑动变阻器短路，通过电流表的电流应很大，不会无读数，故C错误．
(3) 电压表的分流作用是测量技术的不完善造成的，属于系统误差；而读数的误差为偶然误差，多次记录数据，采用图像法分析可以有效避免偶然误差的影响．
考向4　电学其他实验
小明将电源、电阻箱、电容器、电流表、数字电压表以及开关组装成图甲所示的电路进行实验，观察电容器充电过程，实验仪器如下：电源(电压为4.5 V，内阻不计)；电容器(额定电压为16 V)；电流表(量程为0～500 μA，内阻500 Ω)；数字电压表(量程为0～10 V)；电阻箱(阻值0～9 999 Ω)．
电学中其他实验是指除测量电阻、测量电源电动势与内阻之外的实验，这类实验常常组合式考查，如本题，将观察电容器充放电实验与伏安法测电阻结合起来，无论如何变化，总离不开闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律的应用，各种仪器的使用．
笔记：_____________
6
(1) 电路连接完毕后如图乙所示，为保证电表使用安全，在开关闭合前必须完成的实验步骤是__________________________________.
(2) 将开关S闭合，观察到某时刻电流表示数如图丙所示，其读数为_______________μA.
(3) 记录开关闭合后电流随时间变化的图线如图丁所示，小明数出曲线下围成的格子数有225格，则电容C大小为_______μF.
将电阻箱阻值调至较大值(或最大值)
175(172～178)
2 500
(4) 由于数字式电压表内阻并不是无穷大，考虑到此因素的影响，(3)问中电容的测量结果与真实值相比_______(选填“偏大”“偏小”或“相等”)，请简要说明理由：____________________________________
_______________________________________________________.
(5) 开关闭合过程中，分别记录电流表和数字电压表的读数I和U，利用数据绘制I－U关系如图戊所示，由图像可得出电阻箱接入电路的阻值为___________________Ω.
偏大
由于电压表的分流，实际充电电流小于
电流表上记录的数值，因此电量计算偏大，电容测量结果偏大
9 500(9 200～9 800)
【解析】(1) 为了保证电表使用安全，回路中电流应较小，电阻较大，应将电阻箱阻值调至较大值(或最大值)．
(2) 读数为175 μA，其中最后一位为估读位．
(4) 由于电压表的分流，实际充电电流小于电流表上记录的数值，因此电量计算偏大，电容测量结果偏大．
新　情　境
1 [2025徐州二模]某实验小组利用铜片、锌片和梨制作了水果电池，并测量该水果电池的电动势E和内阻r，探究电极间距对E和r的影响．如图甲所示为实验电路图，已知电流表内阻为Rg＝20 Ω、量程为0～1 mA，电阻箱阻值的变化范围为0～9 999 Ω.
2
1
(1) 连接好电路后，在开关闭合前，电阻箱的阻值应调节到________
(选填“最大值”“最小值”或“任意值”)．
(2) 调节电阻箱R，改变电流I，利用所测实验数据作出U－I图像，其中电压U＝IR.
(3) 实验中依次增大铜片与锌片的间距，分别得到的U－I图像如图乙中的a、b、c、d.
2
1
最大值
(4) 由图乙可知，在该实验中，随电极间距的增大，该水果电池的电动势将______(选填“增大”“减小”或“不变”)，内阻将_______(选填“增大”“减小”或“不变”)．
(5) 曲线c对应的电池电动势E＝_____________________V，内阻r＝______________Ω，(结果均保留三位有效数字)该电动势的测量值无系统误差，请简要说明理由：_________________________________________
______________________________________________________.
2
1
不变
增大
0.970(0.968～0.973)
455(450～460)
由闭合电路欧姆定律可知U＝－(Rg＋r)I＋E，
所以U－I图像的纵截距即为水果电池的电动势，无系统误差
2
1
【解析】(1) 为了电路安全，开关闭合前，应将电阻箱接入电路的阻值调至最大．
(4) 由闭合电路欧姆定律知E＝U＋I(Rg＋r)，整理得U＝E－I(Rg＋r)，则U－I图像的纵截距表示水果电池的电动势，斜率的绝对值表示水果电池的内阻和电流表内阻之和，由图乙可知在该实验中，随电极间距的增大，水果电池的电动势不变，内阻逐渐增大．
2
1
2
1
2 [2025常州二模]图甲为测量一铅蓄电池电动势和内电阻的实物连线图，图乙为其简化电路图．M、N分别为电池的正、负极，P、Q为不与电解液发生化学反应的探针．闭合开关S1和S2，改变滑动变阻器R的阻值，就可以测出多组数据，电压表V1、V2和电流表的读数分别用U1、U2、I表示．
2
1
(1) 开关均闭合后，关于实验电路的下列说法中正确的是____.
A. 电压表V1测量的是电源的内电压
B. 电压表V2测量的是电源的内电压
C. 该电池由电解液组成的内电路是纯电阻电路
D. 该电池由电解液组成的内电路是非纯电阻电路
AC
2
1
(2) 将测出的数据填入表格，用描点作图法在图丙中画出电压U1、U2随电流I变化的图像，根据所给的数据，可得电源的电动势E＝_____V；根据画出的U1－I图像得出电源的内电阻r1＝_________________Ω；根据画出的U2－I图像得出电源的内电阻r2＝________________Ω.(结果均保留两位小数)
组别 1 2 3 4 5 6
U1/V 0.60 0.68 0.85 0.93 1.10 1.27
U2/V 1.47 1.38 1.22 1.12 0.96 0.78
I/A 0.07 0.08 0.10 0.11 0.13 0.15
2.06
8.33(8.30～8.40)
8.57(8.49～8.65)
2
1
(3) 在(2)中，若电表均为理想电表，关于电源内电阻的测量以及误差的说法中正确的是____.
A. 测出的r1更接近电源内电阻的真实值
B. 测出的r2更接近电源内电阻的真实值
C. 探针P、Q分别适当靠近M、N一些，可以减少r1的测量误差
D. 探针P、Q分别适当靠近M、N一些，可以减少r2的测量误差
BC
【解析】(1) 由图可知，电压表V1测量的是电源的内电压，电压表V2测量的是路端电压，故A正确，B错误；该电池由电解液组成的内电路中，电能除转化为内能以外不会转化为其他形式的能量，是纯电阻电路，故C正确，D错误．
2
1
(3) 测出的r1受到P、Q探针放置位置的影响，而测出的r2不受到P、Q探针放置位置的影响，故测出的r2更接近电源内电阻的真实值，故A错误，B正确；探针P、Q分别适当靠近M、N一些，可以减少r1的测量误差，与r2的测量无关，故C正确，D错误．
2
1
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Thank you for watching

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