资源简介

第18讲　电学实验
热点一　基本仪器的使用与读数
1.游标卡尺
测量值=主尺读数(mm)+精确度×与主尺上某一刻度对齐的游标尺上刻度线数值(mm),不估读。
2.螺旋测微器(千分尺)
测量值=固定刻度读数(mm)+可动刻度读数(带估读值)×0.01 mm。注意要估读到0.001 mm。
3.电流表和电压表
量程 精确度 读数规则
电流表0~3 A 0.1 A 与刻度尺一样,读数规则较简单,只需在精确值后加一估读数即可
电压表0~3 V 0.1 V
电流表0~0.6 A 0.02 A 估读位与最小刻度在同一位
电压表0~15 V 0.5 V
例1 读出以下仪器仪表的读数。
(1)图(a)中电压表量程为3 V,则读数为　　　V;图(b)中电流表量程为0.6 A,则读数为　　　A;图(c)中螺旋测微器读数为　　　　mm;图(d)中游标卡尺读数为　　　　 mm。
(2)当使用多用电表测量物理量时,多用电表表盘示数如图(e)所示。若此时选择开关对准“×10 Ω”挡,则被测电阻的阻值为　　　　Ω。若用多用电表测量另一个电阻的阻值发现指针偏转角度很大,则应该换用倍率　　　　(选填“×1 Ω”或“×100 Ω”)的挡位,换挡后先要进行　　　　　,然后再测量电阻。使用完电表后应把选择开关拨到　　　　　　　　位置。
热点二　以测电阻为核心的实验
实验电路的选择及分析
名称 电路 测量原理
伏安法 Rx=,小外偏小,大内偏大
伏安法 消除系 统误差 接a时,U2、I2 接b时,U1、I1 Rx=-
Rx=
活用电表法 伏伏法 V2内阻已知时,Rx=RV2
安安法 A1内阻已知时,Rx=RA1
等效 替代法 电源输出电压不变,将S合到2,调节R1,使电流表的示数与S合到1时的示数相等,则Rx=R1
等效 替代法 电源输出电压不变,将S合到b,调节R1,使电压表的示数与S合到a时的示数相等,则Rx=R1
电桥法 调节电阻箱R3,灵敏电流计G的示数为0时,R1和R3两端的电压相等,设为U1,同时R2和Rx两端的电压也相等,设为U2,根据欧姆定律有=,=,由以上两式解得R1Rx=R2R3,这就是电桥平衡的条件,由该平衡条件可求出被测电阻Rx的阻值
半偏法 闭合S1,断开S2,调节R1使G表指针满偏;闭合S2,只调节R2使G表半偏(R1 Rg),则R2=Rg测使R2=0,闭合S,调节R1使V表满偏;只调节R2使V表半偏(RV R1),则R2=RV测>RV真
电阻 表法 电路略,注意:①要在指针靠近中央时读数;②换挡要进行欧姆调零;③电阻表刻度左密右疏
例2 (2025·四川卷,12)某学生实验小组要测量一段合金丝的电阻率。所用实验器材有:
待测合金丝样品(长度约1 m)
螺旋测微器
学生电源E(电动势0.4 V,内阻未知)
米尺(量程0~100 cm)
滑动变阻器(最大阻值20 Ω)
电阻箱(阻值范围0~999.9 Ω)
电流表(量程0~30 mA,内阻较小)
开关S1、S2
导线若干
(1)将待测合金丝样品绷直固定于米尺上,将金属夹分别夹在样品20.00 cm和70.00 cm位置,用螺旋测微器测量两金属夹之间样品三个不同位置的横截面直径,读数分别为0.499 mm、0.498 mm和0.503 mm,则该样品横截面直径的平均值为　　　　mm。
(2)该小组采用限流电路,则图甲中电流表的“+”接线柱应与滑动变阻器的接线柱　　　　(选填“a”或“b”)相连。闭合开关前,滑动变阻器滑片应置于　　　　端(选填“左”或“右”)。
(3)断开S2、闭合S1,调节滑动变阻器使电流表指针恰好指到15.0 mA刻度处。断开S1、闭合S2,保持滑动变阻器滑片位置不变,旋转电阻箱旋钮,使电流表指针仍指到15.0 mA处,此时电阻箱面板如图乙所示,则该合金丝的电阻率为　　　　　　Ω·m(取π=3.14,结果保留2位有效数字)。
(4)为减小实验误差,可采用的做法有　　　　(有多个正确选项)。
A.换用内阻更小的电源
B.换用内阻更小的电流表
C.换用阻值范围为0~99.99 Ω的电阻箱
D.多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率,再求平均值
例3 (2025·江西南昌模拟)某学生实验小组要测量一量程为3 V的电压表的内阻(约为几千欧)。
(1)先用多用电表粗测电压表内阻:将多用电表选择开关拨到电阻“×100”挡,将两表笔短接进行　　　调零,再将多用电表的　　　(选填“红”或“黑”)表笔与待测电压表的正接线柱相连,将另一支表笔与另一个接线柱相连,多用电表的指针位置如图甲所示,那么粗测结果是　　　 Ω。
(2)为了精确测量此电压表的内阻,小组成员用半偏法测此电压表的内阻。设计的电路如图乙所示,其中:电阻箱R(最大阻值9 999.9 Ω),直流电源E(电动势6 V),滑动变阻器最大阻值为20 Ω。实验时,将图乙中滑动变阻器滑片移到最　　　　(选填“左”或“右”)端,闭合开关S1、S2,调节滑动变阻器使电压表满偏。断开开关S2,再调节电阻箱,使电压表半偏,这时电阻箱的阻值为R0,则电压表的内阻为RV=　　　　,此法测得的电压表内阻与真实值相比偏　　　(选填“大”或“小”)。
(3)另一同学设计了如图丙所示的电路测该电压表的内阻,其中电压表V1为被测电压表,V2为量程为6 V的电压表,实验时,按正确的操作,闭合开关后,调节滑动变阻器及电阻箱的阻值,使两电压表的指针偏转均较大,若调节后,电压表V1的示数为U1、电压表V2的示数为U2,电阻箱接入电路的电阻为R,则被测电压表的内阻RV=　　　　　　。
例4 (2025·云南卷,12)基于铂电阻阻值随温度变化的特性,某兴趣小组用铂电阻做了测量温度的实验。可选用的器材如下:
Pt 1 000型号铂电阻、电源E(电动势5 V,内阻不计)、电流表A1(量程100 μA,内阻4.5 kΩ)、电流表A2(量程500 μA, 内阻约1 kΩ)、定值电阻R1(阻值15 kΩ)、定值电阻R2(阻值1.5 kΩ)、开关S和导线若干。
查阅技术手册可知,Pt 1 000型号铂电阻测温时的工作电流在0.1~0.3 mA之间,在0~100 ℃范围内,铂电阻的阻值Rt随温度t的变化视为线性关系,如图(a)所示。
完成下列填空:
(1)由图(a)可知,在0~100 ℃范围内,温度每升高1 ℃,该铂电阻的阻值增加　　　　Ω;
(2)兴趣小组设计了如图(b)所示的甲、乙两种测量铂电阻阻值的电路图,能准确测出铂电阻阻值的是　　　　(选填“甲”或“乙”),保护电阻R应选　　　　(选填“R1”或“R2”);
(3)用(2)问中能准确测出铂电阻阻值的电路测温时,某次测量读得A2示数为295 μA,A1示数如图(c)所示,该示数为　　　　μA,则所测温度为　　　　℃(计算结果保留2位有效数字)。
答案　(1)3.85　(2)乙　R1　(3)62.0　51
热点三　以测电动势为核心的实验
1.伏安法
原理 根据E=U+Ir,最少测出两组数据,列出两个方程:E=U1+I1r,E=U2+I2r,可解出 E=,r=
电路图
图像和误差分析 U准确,I偏小,是因为电压表的分流造成的 E真>E测,r真>r测 I准确,U偏小,是因为电流表的分压造成的 E测=E真,r测>r真 (r测=r+RA)
2.伏阻法与安阻法
方案 伏阻法 安阻法
原理 E=U+r E=IR+Ir
电路图
关系式 =·+ =R+
图像
误差 分析 E测r真 (r测=r+RA)
例5 (2025·陕西西安名校联考)家庭的各种遥控器中都会用到干电池,某同学想测量一节干电池的电动势和内阻(阻值小于1 Ω)。该同学按图甲所示的电路连接进行实验,并利用实验测得的数据在坐标纸上绘制出如图乙所示的U-I图像。除电池、开关、导线外,可供使用的器材还有:
A.电压表(量程为0~3 V)
B.电流表A1(量程为0~0.6 A)
C.电流表A2(量程为0~3 A)
D.定值电阻R0(阻值为0.3 Ω)
E.滑动变阻器R1(阻值范围为0~5 Ω,最大电流为1 A)
F.滑动变阻器R2(阻值范围为0~200 Ω,最大电流为2 A)。
(1)请在虚线框中画出与图甲对应的电路图。
(2)为方便实验调节且能较准确地进行测量,电流表应选择　　　　;滑动变阻器应选用　　　　(选填器材前的字母序号)。
(3)该电池的电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　Ω(结果保留2位小数)。
(4)下列关于这个实验的叙述正确的是　　　　。
A.这种方法得到的电动势测量值比真实值偏大
B.这种方法得到的电动势测量值比真实值偏小
C.由于电压表的分流作用,使实验测量值存在误差,故最好采用内阻更大的电压表
D.由于电流表的分压作用,使实验测量值存在误差,故最好采用内阻更小的电流表
例6 (2025·湖北卷,11)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　　　　(选填“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=9.0 Ω,可得E=　　　　V(保留3位有效数字),r=　　　　Ω(保留2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　　　　(选填“有”或“无”)影响。
热点四　电学其他实验
例7 (2025·重庆模拟预测)某同学用题图甲所示电路来探究一电容器的充放电性能。A为理想电流传感器,V为理想电压传感器, R为定值电阻,E为直流电源(内阻r不可忽略)。主要实验步骤如下:
①将电流传感器和电压传感器分别与计算机连接;
②将单刀双掷开关S接1,利用计算机得到电流I和电压U随时间t变化的图像;
③将单刀双掷开关S接2,再次利用计算机得到电流I和电压U随时间t变化的图像;
④导出所得的4张图像,如图乙所示。
请回答下列问题:
(1)开关S接2时的U-t图像是图乙中的　　(选填“A”或“B”)。
(2)开关S接1时的I-t图像如图乙中C所示,已知图中曲线与坐标轴围成的面积S=6.0 mA·s,则该电容器的电容C=　　　　(保留2位有效数字)。
(3)若图乙D中M、N区域的面积之比为1∶1,则定值电阻R=　　　　 Ω。
例8 (2025·北京海淀模拟)为探究影响感应电流方向的因素,同学们做了如下的实验。
(1)小明同学用如图甲的实验装置探究影响感应电流方向的因素,所用电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为:当电流从“+”接线柱流入电流表时,指针向右偏转。
将条形磁体按如图甲方式S极向下插入螺线管时,发现电流表的指针向右偏转。螺线管的绕线方向如图乙所示。关于该实验,下列说法正确的是　　　　。
A.必须保证磁体匀速运动,灵敏电流计指针才会向右偏转
B.将磁体向下插入或向上抽出的速度越大,灵敏电流计指针偏转幅度越小
C.将磁体的N、S极对调,并将其向上抽出,灵敏电流计指针仍向右偏转
D.将磁体的N、S极对调,并将其向下插入,灵敏电流计指针仍向右偏转
(2)小宁同学用如图丙所示的器材研究感应电流的方向。将线圈A插入线圈B中,闭合开关S瞬间,发现电流计指针右偏,则保持开关闭合,以下操作中也能使电流计右偏的是　　　　。
A.插入铁芯
B.拔出线圈A
C.将滑动变阻器的滑片向左移动
D.将滑动变阻器的滑片向右移动
(3)实验结束后,该同学又根据教材结合自感实验做了如下改动。如图丁所示,在两条支路上将电流计换成电流传感器,接通电路稳定后,再断开电路,并记录下两支路的电流情况如图戊所示,由图戊可知:
①流过灯泡的电流是　　　　(选填“i1”或“i2”);
②在不改变线圈电阻等其他条件的情况下,只将铁芯拔出后重做上述实验,可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将　　　　(选填“变长”“变短”或“不变”)。
例9 (2025·山东卷,14)某实验小组为探究远距离高压输电的节能优点,设计了如下实验。所用实验器材为:
学生电源;
可调变压器T1、T2;
电阻箱R;
灯泡L(额定电压为6 V);
交流电流表A1、A2、A3,交流电压表V1、V2;
开关S1、S2,导线若干。
部分实验步骤如下:
(1)模拟低压输电。按图甲连接电路,选择学生电源交流挡,使输出电压为12 V,闭合S1,调节电阻箱阻值,使V1示数为6.00 V,此时A1(量程为250 mA)示数如图乙所示,为　　　　mA,学生电源的输出功率为　　　　W。
(2)模拟高压输电。保持学生电源输出电压和电阻箱阻值不变,按图丙连接电路后闭合S2。调节T1、T2,使V2示数为6.00 V,此时A2示数为20 mA,则低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的　　　　倍。
(3)A3示数为125 mA,高压输电时学生电源的输出功率比低压输电时减少了　　　　W。
例10 (2025·上海华师大附中模拟)物理小组的同学准备利用压敏电阻和电流表制作一个电子压力计,他们希望能从表盘上直接读出压力大小。他们设计的电路如图甲所示,其中R1是定值电阻,R2是最大阻值为500 Ω的滑动变阻器,理想电流表A的量程为0~6 mA,电源电动势E为9 V,内阻不计。压敏电阻的阻值R与所受压力大小F的关系如图乙所示。
(1)同学们找到了三个定值电阻,R1应选阻值为　　　　(选填“A”“B”或“C”)的,它的作用是　　　　　　　　　　　　。
A.10 Ω　　B.500 Ω　　C.1 200 Ω
(2)连接好电路后,兴趣小组的同学调节R2,在未对压敏电阻施加压力时,使电流表指针指到满偏位置,则电流表的5 mA刻度线处应标注　　　　 N;改装后电子压力计的刻度　　　　(选填“均匀”或“不均匀”),试说明理由　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)若考虑电流表的内阻和电源的内阻,则压力的测量值　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
1.(2025·河北卷,3)1992年,江苏扬州出土的古代铜卡尺,由固定尺和活动尺组成,现代游标卡尺的构件与其非常相似,已成为常用的测量工具。用游标卡尺测量某物体的长度,示数如图所示,其读数为(　　)
A.14.20 mm B.14.2 mm
C.17.20 mm D.17.2 mm
2.(2025·江苏卷,2)
用图示可拆变压器进行探究实验,当变压器左侧的输入电压为2 V时,若右侧接线柱选取“0”和“4”,右侧获得4 V输出电压,则左侧接线柱选取的是(　　)
A.“0”和“2” B.“2”和“8”
C.“2”和“14” D.“8”和“14”
3.(2025·湖北孝感高三期末)如图为“研究电磁感应现象”的实验装置。
(1)将图中所缺的导线补接完整。
(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,那么合上开关后可能出现的情况有:
①将线圈A迅速插入线圈B时,灵敏电流计的指针将　　　　。
②线圈A插入线圈B后,将滑动变阻器接入电路的阻值调小时,灵敏电流计的指针　　　　(均选填“向左偏”或“向右偏”)。
(3)如果线圈B两端不接任何元件,则线圈B中　　　　。
A.因电路不闭合,无电磁感应现象
B.不能用楞次定律判断感应电动势的高、低
C.可以用楞次定律判断感应电动势的高、低
D.有电磁感应现象,但无感应电流,只有感应电动势
4.某物理小组欲探究变压器线圈两端电压与匝数的关系,提供的实验器材有:学生电源、可拆变压器、交流电压表、若干导线。
图甲为实验原理图,在原线圈A、B两端加上电压,用电压表分别测量原、副线圈两端的电压,测量数据如表:
实验 序号 原线圈匝数n1=400 原线圈两端电压U1(V) 副线圈匝数n2=200 副线圈两端电压U2(V) 副线圈匝数n3=1 400 副线圈两端电压U3(V)
1 5.8 2.9 20.3
2 8.0 4.0 28.0
3 12.6 6.2 44.1
请回答下列问题:
(1)在图乙中,应将A、B分别与　　　　(填“a、b”或“c、d”)连接。
(2)根据上表数据得出的实验结论是:在实验误差允许范围内,变压器原、副线圈的电压之比等于　　　　。
(3)在实验序号为2的测量中,若把图丙中的可移动铁芯取走,副线圈匝数n2=200,则副线圈两端电压　　　　(填正确答案标号)。
A.一定小于4.0 V
B.一定等于4.0 V
C.一定大于4.0 V
5.(2025·甘肃卷,12)某兴趣小组设计测量电阻阻值的实验方案。可用器材有:电池(电动势1.5 V)两节,电压表(量程3 V,内阻约3 kΩ),电流表(量程0.3 A,内阻约1 Ω),滑动变阻器(最大阻值20 Ω),待测电阻Rx,开关S1,单刀双掷开关S2,导线若干。
(1)首先设计如图甲所示的电路。
①要求用S2选择电流表内、外接电路,请在图甲中补充连线将S2的c、d端接入电路;
②闭合S1前,滑动变阻器的滑片P应置于　　　　端(选填“a”或“b”);
③闭合S1后,将S2分别接c和d端,观察到这两种情况下电压表的示数有变化,电流表的示数基本不变,因此测量电阻时S2应该接　　　　端(选填“c”或“d”)。
(2)为了消除上述实验中电表引起的误差,该小组又设计了如图乙所示的电路。
①请在乙图中补充连线将电压表接入电路;
②闭合S1,将S2分别接c和d端时,电压表、电流表的读数分别为Uc、Ic和Ud、Id,则待测电阻阻值Rx=　　　　(用Uc、Ud、Ic和Id表示)。
6.(2025·黑、吉、辽、内蒙古卷,11)在测量某非线性元件的伏安特性时,为研究电表内阻对测量结果的影响,某同学设计了如图(a)所示的电路。选择多用电表的直流电压挡测量电压。实验步骤如下:
①滑动变阻器滑片置于适当位置,闭合开关;
②表笔分别连a、b接点,调节滑片位置,记录电流表示数I和a、b间电压Uab;
③表笔分别连a、c接点,调节滑片位置,使电流表示数仍为I,记录a、c间电压Uac;
④表笔分别连b、c接点,调节滑片位置,使电流表示数仍为I,记录b、c间电压Ubc,计算Uac-Ubc;
⑤改变电流,重复步骤②③④,断开开关。
作出I-Uab、I-Uac及I-(Uac-Ubc)曲线如图(b)所示。
回答下列问题:
(1)将多用电表的红、黑表笔插入正确的插孔,测得a、b间的电压时,红表笔应连　　　　接点(选填“a”或“b”)。
(2)若多用电表选择开关旋转到直流电压挡“0.5 V”位置,电表示数如图(c)所示,此时电表读数为　　　　V(结果保留3位小数)。
(3)图(b)中乙是　　　　(选填“I-Uab”或“I-Uac”)曲线;
(4)实验结果表明,当此元件阻值较小时,　　　　(选填“甲”或“乙”)曲线与I-(Uac-Ubc)曲线更接近。
7.(2025·河南卷,11)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甲所示,保温箱原理图如图乙所示。回答下列问题:
(1)图甲中热敏电阻的阻值随温度的变化关系是　　　　(选填“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。则图乙中加热电阻丝的c端应该与触头　　　　(选填“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丙所示,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。
8.(2025·广东卷,12)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。
图甲(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15 V,内阻不计),电流表(量程有0.6 A和3 A,内阻不计);滑动变阻器RP(最大阻值100 Ω);定值电阻R0(阻值10 Ω);开关S;磁传感器和测试仪;电磁铁(线圈电阻16 Ω);导线若干。图甲(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0.6 A挡。
②图甲(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。
(2)磁感应强度B和电流I关系测量。
①将图甲(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,此时的示数如图乙所示,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图丙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。
利用图甲(b)所示装置测量了t,结果表明B越大,t越小。
9.(2025·四川德阳二模)某同学欲用下列器材测量电源的电动势E与内阻r。
A.待测电源(电动势E约为9 V,内阻r未知)
B.电流表A(量程0.6 A,内阻R A未知)
C.电阻箱R(0~999.9 Ω)
D.定值电阻R1=25 Ω
E.定值电阻R2=15 Ω
F.单刀单掷开关S1、单刀三掷开关S2,导线若干
该同学按图甲所示的电路连接器材。
(1)该同学采用“电桥法”测量电流表的内阻R A。闭合开关S1,将开关S2先后掷向a和b,并调节电阻箱,反复操作后发现当R=375.0 Ω,将开关S2掷向a和b时,电流表示数相同,则电流表的内阻RA=　　　　 Ω(结果保留1位小数)。
(2)该同学再利用图甲电路测量电源的电动势和内阻。将开关S2掷向触点c,闭合开关S1,多次调节电阻箱,记录下电阻箱的阻值R和电流表的示数I;利用R、I数据绘制-图像如图乙所示,则电源的电动势E=　　　　 V,内阻r=　　　　 Ω(结果均保留2位有效数字)。
(3)利用该实验电路测出电动势和内阻的测量值和真实值相比:E测　　　　E真,r测　　　　r真(选填“>”“<”或“=”)。
(4)现有两个相同规格的小灯泡L1、L2,此种灯泡的I-U特性曲线如图丙所示,将它们并联后与一电源(E'=2.0 V,r'=0.5 Ω)和定值电阻(R0=2 Ω)串联,如图丁所示,则灯泡L1的实际功率为　　　　 W(结果保留1位有效数字)。 第18讲　电学实验
热点一　基本仪器的使用与读数
1.游标卡尺
测量值=主尺读数(mm)+精确度×与主尺上某一刻度对齐的游标尺上刻度线数值(mm),不估读。
2.螺旋测微器(千分尺)
测量值=固定刻度读数(mm)+可动刻度读数(带估读值)×0.01 mm。注意要估读到0.001 mm。
3.电流表和电压表
量程 精确度 读数规则
电流表0~3 A 0.1 A 与刻度尺一样,读数规则较简单,只需在精确值后加一估读数即可
电压表0~3 V 0.1 V
电流表0~0.6 A 0.02 A 估读位与最小刻度在同一位
电压表0~15 V 0.5 V
例1 读出以下仪器仪表的读数。
(1)图(a)中电压表量程为3 V,则读数为　　　V;图(b)中电流表量程为0.6 A,则读数为　　　A;图(c)中螺旋测微器读数为　　　　mm;图(d)中游标卡尺读数为　　　　 mm。
(2)当使用多用电表测量物理量时,多用电表表盘示数如图(e)所示。若此时选择开关对准“×10 Ω”挡,则被测电阻的阻值为　　　　Ω。若用多用电表测量另一个电阻的阻值发现指针偏转角度很大,则应该换用倍率　　　　(选填“×1 Ω”或“×100 Ω”)的挡位,换挡后先要进行　　　　　,然后再测量电阻。使用完电表后应把选择开关拨到　　　　　　　　位置。
答案　(1)1.90　0.16　3.775　41.4　(2)200　×1 Ω　欧姆调零　OFF或交流电压最高挡
解析　(1)图(a)中电压表量程为3 V,分度值为0.1 V,其读数为1.90 V;图(b)中电流表量程为0.6 A,分度值为0.02 A,其读数为0.16 A;图(c)中螺旋测微器读数为3.5 mm+27.5×0.01 mm=3.775 mm;图(d)中游标卡尺读数为41 mm+4×0.1 mm=41.4 mm。
(2)多用电表表盘示数如图(e)所示,若选择开关对准“×10 Ω”挡,则被测电阻的阻值为20×10 Ω=200 Ω;
若用多用电表测量另一个电阻的阻值发现指针偏转角度很大,说明所选挡位相对待测电阻的阻值的数量级而言过高,因此应该换用倍率更低的挡位,即“×1 Ω”挡位;换挡后先要进行欧姆调零;使用完电表后应把选择开关拨到OFF或交流电压最高挡。
热点二　以测电阻为核心的实验
实验电路的选择及分析
名称 电路 测量原理
伏安法 Rx=,小外偏小,大内偏大
伏安法 消除系 统误差 接a时,U2、I2 接b时,U1、I1 Rx=-
Rx=
活用电表法 伏伏法 V2内阻已知时,Rx=RV2
安安法 A1内阻已知时,Rx=RA1
等效 替代法 电源输出电压不变,将S合到2,调节R1,使电流表的示数与S合到1时的示数相等,则Rx=R1
等效 替代法 电源输出电压不变,将S合到b,调节R1,使电压表的示数与S合到a时的示数相等,则Rx=R1
电桥法 调节电阻箱R3,灵敏电流计G的示数为0时,R1和R3两端的电压相等,设为U1,同时R2和Rx两端的电压也相等,设为U2,根据欧姆定律有=,=,由以上两式解得R1Rx=R2R3,这就是电桥平衡的条件,由该平衡条件可求出被测电阻Rx的阻值
半偏法 闭合S1,断开S2,调节R1使G表指针满偏;闭合S2,只调节R2使G表半偏(R1 Rg),则R2=Rg测使R2=0,闭合S,调节R1使V表满偏;只调节R2使V表半偏(RV R1),则R2=RV测>RV真
电阻 表法 电路略,注意:①要在指针靠近中央时读数;②换挡要进行欧姆调零;③电阻表刻度左密右疏
例2 (2025·四川卷,12)某学生实验小组要测量一段合金丝的电阻率。所用实验器材有:
待测合金丝样品(长度约1 m)
螺旋测微器
学生电源E(电动势0.4 V,内阻未知)
米尺(量程0~100 cm)
滑动变阻器(最大阻值20 Ω)
电阻箱(阻值范围0~999.9 Ω)
电流表(量程0~30 mA,内阻较小)
开关S1、S2
导线若干
(1)将待测合金丝样品绷直固定于米尺上,将金属夹分别夹在样品20.00 cm和70.00 cm位置,用螺旋测微器测量两金属夹之间样品三个不同位置的横截面直径,读数分别为0.499 mm、0.498 mm和0.503 mm,则该样品横截面直径的平均值为　　　　mm。
(2)该小组采用限流电路,则图甲中电流表的“+”接线柱应与滑动变阻器的接线柱　　　　(选填“a”或“b”)相连。闭合开关前,滑动变阻器滑片应置于　　　　端(选填“左”或“右”)。
(3)断开S2、闭合S1,调节滑动变阻器使电流表指针恰好指到15.0 mA刻度处。断开S1、闭合S2,保持滑动变阻器滑片位置不变,旋转电阻箱旋钮,使电流表指针仍指到15.0 mA处,此时电阻箱面板如图乙所示,则该合金丝的电阻率为　　　　　　Ω·m(取π=3.14,结果保留2位有效数字)。
(4)为减小实验误差,可采用的做法有　　　　(有多个正确选项)。
A.换用内阻更小的电源
B.换用内阻更小的电流表
C.换用阻值范围为0~99.99 Ω的电阻箱
D.多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率,再求平均值
答案　(1)0.500　(2)a　左　(3)1.3×10-6 (4)CD
解析　(1)该样品横截面直径的平均值为
d= mm=0.500 mm。
(2)由于滑动变阻器采用限流式接法,应将其串联接在电路上,则采用“一上一下”原则,即电流表的“+”接线柱应与滑动变阻器的接线柱a相连。为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片应在最大阻值处,即最左端。
(3)该合金丝的电阻为R=3.2 Ω,由电阻定律R=ρ及S=π,可得ρ=,其中d=0.500 mm,l=70.00 cm-20.00 cm=50.00 cm,代入数据解得ρ≈1.3×10-6 Ω·m。
(4)根据ρ=知,为了减小实验误差,可减小测合金丝电阻时的误差。可采用的做法有:选择更精确的电阻箱,即可换用阻值范围为0~99.99 Ω的电阻箱;多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率,再求平均值,故C、D正确。
例3 (2025·江西南昌模拟)某学生实验小组要测量一量程为3 V的电压表的内阻(约为几千欧)。
(1)先用多用电表粗测电压表内阻:将多用电表选择开关拨到电阻“×100”挡,将两表笔短接进行　　　调零,再将多用电表的　　　(选填“红”或“黑”)表笔与待测电压表的正接线柱相连,将另一支表笔与另一个接线柱相连,多用电表的指针位置如图甲所示,那么粗测结果是　　　 Ω。
(2)为了精确测量此电压表的内阻,小组成员用半偏法测此电压表的内阻。设计的电路如图乙所示,其中:电阻箱R(最大阻值9 999.9 Ω),直流电源E(电动势6 V),滑动变阻器最大阻值为20 Ω。实验时,将图乙中滑动变阻器滑片移到最　　　　(选填“左”或“右”)端,闭合开关S1、S2,调节滑动变阻器使电压表满偏。断开开关S2,再调节电阻箱,使电压表半偏,这时电阻箱的阻值为R0,则电压表的内阻为RV=　　　　,此法测得的电压表内阻与真实值相比偏　　　(选填“大”或“小”)。
(3)另一同学设计了如图丙所示的电路测该电压表的内阻,其中电压表V1为被测电压表,V2为量程为6 V的电压表,实验时,按正确的操作,闭合开关后,调节滑动变阻器及电阻箱的阻值,使两电压表的指针偏转均较大,若调节后,电压表V1的示数为U1、电压表V2的示数为U2,电阻箱接入电路的电阻为R,则被测电压表的内阻RV=　　　　　　。
答案　(1)欧姆　黑　3 200　(2)左　R0　大
(3)
解析　(1)将两表笔短接进行欧姆调零,再将多用电表的黑表笔与待测电压表的正接线柱相连,将另一支表笔与另一个接线柱相连;根据图甲可知粗测结果是32×100 Ω=3 200 Ω。
(2)实验时,将图乙中滑动变阻器滑片移到最左端,使电压表示数从最小开始调节。用半偏法测此电压表的内阻,断开开关S2,再调节电阻箱,使电压表半偏,这时电阻箱的阻值为R0,可认为电压表两端电压与R0两端电压相等,则电压表的内阻为RV=R0。断开开关S2,调节电阻箱,使电压表半偏,此时电压表支路电阻变大,电压表支路的总电压变大,则R0两端电压大于电压表两端电压,R0大于电压表实际内阻,所以用半偏法测得的电压表内阻与真实值相比偏大。
(3)由图丙电路图可得=,解得被测电压表的内阻为RV=。
例4 (2025·云南卷,12)基于铂电阻阻值随温度变化的特性,某兴趣小组用铂电阻做了测量温度的实验。可选用的器材如下:
Pt 1 000型号铂电阻、电源E(电动势5 V,内阻不计)、电流表A1(量程100 μA,内阻4.5 kΩ)、电流表A2(量程500 μA, 内阻约1 kΩ)、定值电阻R1(阻值15 kΩ)、定值电阻R2(阻值1.5 kΩ)、开关S和导线若干。
查阅技术手册可知,Pt 1 000型号铂电阻测温时的工作电流在0.1~0.3 mA之间,在0~100 ℃范围内,铂电阻的阻值Rt随温度t的变化视为线性关系,如图(a)所示。
完成下列填空:
(1)由图(a)可知,在0~100 ℃范围内,温度每升高1 ℃,该铂电阻的阻值增加　　　　Ω;
(2)兴趣小组设计了如图(b)所示的甲、乙两种测量铂电阻阻值的电路图,能准确测出铂电阻阻值的是　　　　(选填“甲”或“乙”),保护电阻R应选　　　　(选填“R1”或“R2”);
(3)用(2)问中能准确测出铂电阻阻值的电路测温时,某次测量读得A2示数为295 μA,A1示数如图(c)所示,该示数为　　　　μA,则所测温度为　　　　℃(计算结果保留2位有效数字)。
答案　(1)3.85　(2)乙　R1　(3)62.0　51
解析　(1)由题图(a)可知,0 ℃时R0=1.000×103 Ω,100 ℃时R100=1.385×103 Ω,故温度每升高1 ℃,铂电阻的阻值增加量为
ΔR=×1 ℃=3.85 Ω。
(2)由于电流表A2内阻未知,而电流表A1内阻已知,则电流表A1可以当作电压表准确测量铂电阻两端的电压,由电流表A2的示数减去电流表A1的示数即可准确测量通过铂电阻的电流,故能准确测出铂电阻阻值的是题图(b)中乙电路;铂电阻工作电流范围为0.1~0.3 mA,电源电动势5 V,则电路中的总电阻范围约为~50 kΩ,故保护电阻选R1。
(3)题图(c)中A1量程为100 μA,分度值为1 μA,故题图(c)的示数为62.0 μA;题图(b)乙电路中,A1与RPt并联后再与A2串联,根据串、并联电路特点有I1rA1=(I2-I1)RPt,其中rA1 =4.5 kΩ,I2=295 μA,I1=62.0 μA
解得RPt= Ω=1.197×103 Ω
又RPt=1 000+3.85t(Ω)
当RPt=1 197 Ω时,t= ℃=51 ℃。
热点三　以测电动势为核心的实验
1.伏安法
原理 根据E=U+Ir,最少测出两组数据,列出两个方程:E=U1+I1r,E=U2+I2r,可解出 E=,r=
电路图
图像和误差分析 U准确,I偏小,是因为电压表的分流造成的 E真>E测,r真>r测 I准确,U偏小,是因为电流表的分压造成的 E测=E真,r测>r真 (r测=r+RA)
2.伏阻法与安阻法
方案 伏阻法 安阻法
原理 E=U+r E=IR+Ir
电路图
关系式 =·+ =R+
图像
误差 分析 E测r真 (r测=r+RA)
例5 (2025·陕西西安名校联考)家庭的各种遥控器中都会用到干电池,某同学想测量一节干电池的电动势和内阻(阻值小于1 Ω)。该同学按图甲所示的电路连接进行实验,并利用实验测得的数据在坐标纸上绘制出如图乙所示的U-I图像。除电池、开关、导线外,可供使用的器材还有:
A.电压表(量程为0~3 V)
B.电流表A1(量程为0~0.6 A)
C.电流表A2(量程为0~3 A)
D.定值电阻R0(阻值为0.3 Ω)
E.滑动变阻器R1(阻值范围为0~5 Ω,最大电流为1 A)
F.滑动变阻器R2(阻值范围为0~200 Ω,最大电流为2 A)。
(1)请在虚线框中画出与图甲对应的电路图。
(2)为方便实验调节且能较准确地进行测量,电流表应选择　　　　;滑动变阻器应选用　　　　(选填器材前的字母序号)。
(3)该电池的电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　Ω(结果保留2位小数)。
(4)下列关于这个实验的叙述正确的是　　　　。
A.这种方法得到的电动势测量值比真实值偏大
B.这种方法得到的电动势测量值比真实值偏小
C.由于电压表的分流作用,使实验测量值存在误差,故最好采用内阻更大的电压表
D.由于电流表的分压作用,使实验测量值存在误差,故最好采用内阻更小的电流表
答案　(1)见解析图　(2)B　E　(3)1.49　0.52　(4)BC
解析　(1)由题图甲中给出的实物图,画出电路图如图所示。
(2)为了方便实验调节,且能较准确地进行测量,滑动变阻器应选用阻值较小的,即选择R1。滑动变阻器选R1,最大电流不超过1 A,可知选用电流表A1比较合适。
(3)根据闭合电路欧姆定律可得E=U+I(R0+r),即U=E-I(R0+r),所以U-I图像的纵轴截距等于干电池的电动势,对照图乙可知电源电动势为1.49 V。U-I图像的斜率绝对值为k==0.82 Ω,即R0+r=0.82 Ω,故内阻r=0.52 Ω。
(4)电流表相对于电源外接,电压表测量电源(含R0)两端电压,所测路端电压小于电源真实路端电压,即测量值偏小,由r测=可知测量的内阻偏小,故选B、C。
例6 (2025·湖北卷,11)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　　　　(选填“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=9.0 Ω,可得E=　　　　V(保留3位有效数字),r=　　　　Ω(保留2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　　　　(选填“有”或“无”)影响。
答案　(1)保护　(2)R+　(3)1.50(1.48~1.52都算对)　1.5(1.3~1.6都算对)　(4)有
解析　(1)R0能避免电路中的电流过大,起到保护作用。
(2)若不考虑电流传感器的电阻,对整个回路由闭合电路欧姆定律有
E=I(R+R0+r)
整理得=R+。
(3)结合(2)中关系式与题图(b)有
= V-1
=7 A-1
解得E=1.50 V,r=1.5 Ω。
(4)结合(2)(3)项分析可知,实验测量的内阻是干电池与电流传感器的总电阻,所以电流传感器的电阻对本实验干电池内阻的测量结果有影响。
热点四　电学其他实验
例7 (2025·重庆模拟预测)某同学用题图甲所示电路来探究一电容器的充放电性能。A为理想电流传感器,V为理想电压传感器, R为定值电阻,E为直流电源(内阻r不可忽略)。主要实验步骤如下:
①将电流传感器和电压传感器分别与计算机连接;
②将单刀双掷开关S接1,利用计算机得到电流I和电压U随时间t变化的图像;
③将单刀双掷开关S接2,再次利用计算机得到电流I和电压U随时间t变化的图像;
④导出所得的4张图像,如图乙所示。
请回答下列问题:
(1)开关S接2时的U-t图像是图乙中的　　(选填“A”或“B”)。
(2)开关S接1时的I-t图像如图乙中C所示,已知图中曲线与坐标轴围成的面积S=6.0 mA·s,则该电容器的电容C=　　　　(保留2位有效数字)。
(3)若图乙D中M、N区域的面积之比为1∶1,则定值电阻R=　　　　 Ω。
答案　(1)B　(2)1.0×10-3 F　(3)2×10-3
解析　(1)开关S接2时,电容器处于放电过程,电容器两端电压逐渐减小,即电压表示数逐渐减小,可知,开关S接2时的U-t图像是题图乙中的B。
(2)开关S接1时,电容器处于充电过程,电容器两端电压逐渐增大,可知,开关S接1时的U-t图像是题图乙中的A,稳定时,电容器两端电压
U=E=6.0 V
根据电流的定义式有I=
解得q=It
可知,I-t图像中图线与时间轴所围几何图形的面积表示极板所带电荷量大小,根据题意可知,稳定时,电容器极板所带电荷量
Q=6.0 mA·s=6.0×10-3 C
根据电容的定义式有C=
解得C=1.0×10-3 F。
(3)电容器充电过程与放电过程极板所带电荷量的最大值均为Q=6.0 mA·s=6.0×10-3 C
根据图题乙中D可知,放电电流I1=1.5 mA 时,电容器的电荷量Q1==3.0×10-3 C
令此时电压为U1,根据电容的定义式有
C=
解得电容器两端电压U1=3 V
根据欧姆定律可知,定值电阻
R==2×103 Ω。
例8 (2025·北京海淀模拟)为探究影响感应电流方向的因素,同学们做了如下的实验。
(1)小明同学用如图甲的实验装置探究影响感应电流方向的因素,所用电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为:当电流从“+”接线柱流入电流表时,指针向右偏转。
将条形磁体按如图甲方式S极向下插入螺线管时,发现电流表的指针向右偏转。螺线管的绕线方向如图乙所示。关于该实验,下列说法正确的是　　　　。
A.必须保证磁体匀速运动,灵敏电流计指针才会向右偏转
B.将磁体向下插入或向上抽出的速度越大,灵敏电流计指针偏转幅度越小
C.将磁体的N、S极对调,并将其向上抽出,灵敏电流计指针仍向右偏转
D.将磁体的N、S极对调,并将其向下插入,灵敏电流计指针仍向右偏转
(2)小宁同学用如图丙所示的器材研究感应电流的方向。将线圈A插入线圈B中,闭合开关S瞬间,发现电流计指针右偏,则保持开关闭合,以下操作中也能使电流计右偏的是　　　　。
A.插入铁芯
B.拔出线圈A
C.将滑动变阻器的滑片向左移动
D.将滑动变阻器的滑片向右移动
(3)实验结束后,该同学又根据教材结合自感实验做了如下改动。如图丁所示,在两条支路上将电流计换成电流传感器,接通电路稳定后,再断开电路,并记录下两支路的电流情况如图戊所示,由图戊可知:
①流过灯泡的电流是　　　　(选填“i1”或“i2”);
②在不改变线圈电阻等其他条件的情况下,只将铁芯拔出后重做上述实验,可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将　　　　(选填“变长”“变短”或“不变”)。
答案　(1)C　(2)AC　(3)① i1　②变短
解析　(1)S极向下插入螺线管时,不需要保证磁体匀速运动,灵敏电流计指针都会向右偏转,故A错误;将磁体向下插入或向上抽出的速度越大,灵敏电流计指针偏转幅度越大,故B错误;将磁体的N、S极对调,并将其向上抽出,则穿过螺线管的磁通量向下减小,根据楞次定律可知,线圈中感应电流方向由B到A,则电流从“+”接线柱流入灵敏电流计,灵敏电流计的指针向右偏转,故C正确;将磁体的N、S极对调,并将其向下插入,则穿过螺线管的磁通量向下增大,根据楞次定律可知,线圈中感应电流方向由A到B,则电流从“-”接线柱流入灵敏电流计,灵敏电流计的指针向左偏转,故D错误。
(2)将线圈A插入线圈B中,闭合开关S瞬间,发现电流计指针右偏,可知当线圈B中的磁通量增加时,电流计指针右偏。插入铁芯,线圈B中的磁通量增加,电流计指针右偏,故A正确;拔出线圈A,线圈B中的磁通量减少,电流计指针左偏,故B错误;将滑动变阻器的滑片向左移动,线圈A中电流增大,线圈B中的磁通量增加,电流计指针右偏,故C正确;将滑动变阻器的滑片向右移动,线圈A中电流减小,线圈B中的磁通量减少,电流计指针左偏,故D错误。
(3)①由题图戊可知,断电前,通过灯泡和线圈的电流均恒定,只有通过线圈的电流大于通过灯泡的电流,才能在断电瞬间,线圈产生自感电动势阻碍通过其电流减小,而此时灯泡和线圈构成一回路,从而使通过灯泡的电流瞬间增大,且方向与原来电流方向相反,所以流过灯泡的电流是i1。
②在不改变线圈电阻等其他条件的情况下,只将铁芯拔出后重做上述实验,线圈的自感系数减小,对电流减小的阻碍能力变弱,所以可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将变短。
例9 (2025·山东卷,14)某实验小组为探究远距离高压输电的节能优点,设计了如下实验。所用实验器材为:
学生电源;
可调变压器T1、T2;
电阻箱R;
灯泡L(额定电压为6 V);
交流电流表A1、A2、A3,交流电压表V1、V2;
开关S1、S2,导线若干。
部分实验步骤如下:
(1)模拟低压输电。按图甲连接电路,选择学生电源交流挡,使输出电压为12 V,闭合S1,调节电阻箱阻值,使V1示数为6.00 V,此时A1(量程为250 mA)示数如图乙所示,为　　　　mA,学生电源的输出功率为　　　　W。
(2)模拟高压输电。保持学生电源输出电压和电阻箱阻值不变,按图丙连接电路后闭合S2。调节T1、T2,使V2示数为6.00 V,此时A2示数为20 mA,则低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的　　　　倍。
(3)A3示数为125 mA,高压输电时学生电源的输出功率比低压输电时减少了　　　　W。
答案　(1)200　2.4　(2)100　(3)0.9
解析　(1)由题图乙可知,A1的示数为I1=200 mA,又学生电源的输出电压为12 V,由题图甲可知A1测量干路电流,则学生电源的输出功率为P出1=UI1=12×0.2 W=2.4 W。
(2)电阻箱阻值不变,由P=I2R可知低压输电时电阻箱消耗的功率与高压输电时电阻箱消耗的功率之比为==100,则低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的100倍。
(3)高压输电时学生电源的输出功率为P出2=UI3=1.5 W,则高压输电时学生电源的输出功率比低压输电时减少了ΔP=P出1-P出2=0.9 W。
例10 (2025·上海华师大附中模拟)物理小组的同学准备利用压敏电阻和电流表制作一个电子压力计,他们希望能从表盘上直接读出压力大小。他们设计的电路如图甲所示,其中R1是定值电阻,R2是最大阻值为500 Ω的滑动变阻器,理想电流表A的量程为0~6 mA,电源电动势E为9 V,内阻不计。压敏电阻的阻值R与所受压力大小F的关系如图乙所示。
(1)同学们找到了三个定值电阻,R1应选阻值为　　　　(选填“A”“B”或“C”)的,它的作用是　　　　　　　　　　　　。
A.10 Ω　　B.500 Ω　　C.1 200 Ω
(2)连接好电路后,兴趣小组的同学调节R2,在未对压敏电阻施加压力时,使电流表指针指到满偏位置,则电流表的5 mA刻度线处应标注　　　　 N;改装后电子压力计的刻度　　　　(选填“均匀”或“不均匀”),试说明理由　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)若考虑电流表的内阻和电源的内阻,则压力的测量值　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
答案　(1)C　保护电路　(2)15　不均匀　见解析　(3)等于
解析　(1)根据电动势和电流表量程,得出电路总电阻最小为Rmin== Ω=1 500 Ω
三个电阻中只有1 200 Ω的合适,故选C。
R1的作用是保护电路。
(2)电流表满偏时,电路总电阻为1 500 Ω,压敏电阻不受压力,故此时对应的压力为0,电流表的示数为5 mA时,电路总电阻为R总== Ω=1 800 Ω,即总电阻比之前增加了300 Ω,由于未加压力时压敏电阻为200 Ω,则此时压力传感器的电阻为500 Ω,通过图乙有k==,解得此时压力为F=15 N
由题图乙可知R=200+20F(Ω)
根据题图甲,由闭合电路欧姆定律得
I==(A)
可知改装后电子压力计的刻度不均匀。
(3)在调零时,已经将电流表内阻和电源内阻的影响考虑进去了,所以这种情况下没有系统误差,压力的测量值等于真实值。
1.(2025·河北卷,3)1992年,江苏扬州出土的古代铜卡尺,由固定尺和活动尺组成,现代游标卡尺的构件与其非常相似,已成为常用的测量工具。用游标卡尺测量某物体的长度,示数如图所示,其读数为(　　)
A.14.20 mm B.14.2 mm
C.17.20 mm D.17.2 mm
答案　C
解析　由题图可知,主尺读数为17 mm,游标尺上的第10条刻度线与主尺上的刻度线对齐,则游标尺的读数为 10×0.02 mm=0.20 mm,所以读数为17 mm+0.20 mm=17.20 mm,故C正确。
2.(2025·江苏卷,2)
用图示可拆变压器进行探究实验,当变压器左侧的输入电压为2 V时,若右侧接线柱选取“0”和“4”,右侧获得4 V输出电压,则左侧接线柱选取的是(　　)
A.“0”和“2” B.“2”和“8”
C.“2”和“14” D.“8”和“14”
答案　A
解析　根据理想变压器电压与匝数的关系有=,其中U1=2 V,U2=4 V,n2=4,解得n1=2,A正确。
3.(2025·湖北孝感高三期末)如图为“研究电磁感应现象”的实验装置。
(1)将图中所缺的导线补接完整。
(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,那么合上开关后可能出现的情况有:
①将线圈A迅速插入线圈B时,灵敏电流计的指针将　　　　。
②线圈A插入线圈B后,将滑动变阻器接入电路的阻值调小时,灵敏电流计的指针　　　　(均选填“向左偏”或“向右偏”)。
(3)如果线圈B两端不接任何元件,则线圈B中　　　　。
A.因电路不闭合,无电磁感应现象
B.不能用楞次定律判断感应电动势的高、低
C.可以用楞次定律判断感应电动势的高、低
D.有电磁感应现象,但无感应电流,只有感应电动势
答案　(1)见解析图　(2)①向右偏　②向右偏
(3)CD
解析　(1)将电池、开关、滑动变阻器与线圈A连接成闭合回路,将线圈B与灵敏电流计连接成闭合回路,实物图连接如图所示。
(2)①开关闭合时,灵敏电流计的指针向右偏,表明在磁场方向不变的情况下,增大穿过线圈B的磁通量,则灵敏电流计的指针向右偏。将线圈A迅速插入线圈B时,穿过线圈B的磁通量增大,则灵敏电流计的指针将向右偏。
②线圈A插入线圈B后,将滑动变阻器接入电路的阻值调小时,线圈A中电流增大,产生的磁场增强,穿过线圈B的磁通量增加,则灵敏电流计的指针将向右偏。
(3)在线圈B中磁通量发生变化时,即使线圈B不闭合,也有电磁感应现象,但线圈B中无感应电流,只有感应电动势,同样可以利用楞次定律判断感应电动势的高、低,选项C、D正确。
4.某物理小组欲探究变压器线圈两端电压与匝数的关系,提供的实验器材有:学生电源、可拆变压器、交流电压表、若干导线。
图甲为实验原理图,在原线圈A、B两端加上电压,用电压表分别测量原、副线圈两端的电压,测量数据如表:
实验 序号 原线圈匝数n1=400 原线圈两端电压U1(V) 副线圈匝数n2=200 副线圈两端电压U2(V) 副线圈匝数n3=1 400 副线圈两端电压U3(V)
1 5.8 2.9 20.3
2 8.0 4.0 28.0
3 12.6 6.2 44.1
请回答下列问题:
(1)在图乙中,应将A、B分别与　　　　(填“a、b”或“c、d”)连接。
(2)根据上表数据得出的实验结论是:在实验误差允许范围内,变压器原、副线圈的电压之比等于　　　　。
(3)在实验序号为2的测量中,若把图丙中的可移动铁芯取走,副线圈匝数n2=200,则副线圈两端电压　　　　(填正确答案标号)。
A.一定小于4.0 V
B.一定等于4.0 V
C.一定大于4.0 V
答案　(1)c、d　(2)原、副线圈的匝数之比　(3)A
解析　(1)在探究变压器线圈两端电压与匝数的关系的实验中,原线圈两端应接入交变电流,故应将A、B分别与c、d连接。
(2)根据题表中数据可得,在实验误差允许范围内,=,=,得出结论:在实验误差允许范围内,变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比。
(3)若把题图丙中的可移动铁芯取走,磁损耗变大,原线圈中磁通量变化率比副线圈磁通量变化率大,根据法拉第电磁感应定律知,副线圈两端电压一定小于4.0 V,故选A。
5.(2025·甘肃卷,12)某兴趣小组设计测量电阻阻值的实验方案。可用器材有:电池(电动势1.5 V)两节,电压表(量程3 V,内阻约3 kΩ),电流表(量程0.3 A,内阻约1 Ω),滑动变阻器(最大阻值20 Ω),待测电阻Rx,开关S1,单刀双掷开关S2,导线若干。
(1)首先设计如图甲所示的电路。
①要求用S2选择电流表内、外接电路,请在图甲中补充连线将S2的c、d端接入电路;
②闭合S1前,滑动变阻器的滑片P应置于　　　　端(选填“a”或“b”);
③闭合S1后,将S2分别接c和d端,观察到这两种情况下电压表的示数有变化,电流表的示数基本不变,因此测量电阻时S2应该接　　　　端(选填“c”或“d”)。
(2)为了消除上述实验中电表引起的误差,该小组又设计了如图乙所示的电路。
①请在乙图中补充连线将电压表接入电路;
②闭合S1,将S2分别接c和d端时,电压表、电流表的读数分别为Uc、Ic和Ud、Id,则待测电阻阻值Rx=　　　　(用Uc、Ud、Ic和Id表示)。
答案　(1) ①见解析图(a)　②b　③c
(2)①见解析图(b)　②-
解析　(1)①实物连接图如图(a)所示。
②闭合S1前,根据滑动变阻器的限流式接法知,滑片P应置于b端,连入电路中的阻值最大,保护电路的安全。
③闭合S1后,将S2分别接c和d端,观察到这两种情况下电压表的示数有变化,电流表的示数基本不变,说明电流表分压明显,为减小实验误差,应采用电流表外接法,因此测量电阻时S2应该接c端。
(2)①实物连接图如图(b)所示。
②根据电路分析,当闭合S1,将S2接c端时,电压表、电流表的读数分别为Uc、Ic,由欧姆定律知
=Rx+RA+R滑
将S2接d端时,电压表、电流表的读数分别为Ud、Id,
有=RA+R滑
可得待测电阻阻值Rx=-。
6.(2025·黑、吉、辽、内蒙古卷,11)在测量某非线性元件的伏安特性时,为研究电表内阻对测量结果的影响,某同学设计了如图(a)所示的电路。选择多用电表的直流电压挡测量电压。实验步骤如下:
①滑动变阻器滑片置于适当位置,闭合开关;
②表笔分别连a、b接点,调节滑片位置,记录电流表示数I和a、b间电压Uab;
③表笔分别连a、c接点,调节滑片位置,使电流表示数仍为I,记录a、c间电压Uac;
④表笔分别连b、c接点,调节滑片位置,使电流表示数仍为I,记录b、c间电压Ubc,计算Uac-Ubc;
⑤改变电流,重复步骤②③④,断开开关。
作出I-Uab、I-Uac及I-(Uac-Ubc)曲线如图(b)所示。
回答下列问题:
(1)将多用电表的红、黑表笔插入正确的插孔,测得a、b间的电压时,红表笔应连　　　　接点(选填“a”或“b”)。
(2)若多用电表选择开关旋转到直流电压挡“0.5 V”位置,电表示数如图(c)所示,此时电表读数为　　　　V(结果保留3位小数)。
(3)图(b)中乙是　　　　(选填“I-Uab”或“I-Uac”)曲线;
(4)实验结果表明,当此元件阻值较小时,　　　　(选填“甲”或“乙”)曲线与I-(Uac-Ubc)曲线更接近。
答案　(1)a　(2)0.377(0.376~0.378均可)
(3)I-Uac　(4)甲
解析　(1)多用电表作为电压表使用时,电流需从红表笔流入、黑表笔流出。在题图(a)电路中,a点电势高于b点,所以红表笔应接高电势的a点。
(2)选择直流电压挡“0.5 V”,表盘刻度需对应题图(c)中表盘中间刻线满偏刻度为“50”的刻度线,每小格代表0.01 V,指针所指位置在37~38格之间偏右,读数为37.7×0.01 V=0.377 V。
(3)测Uab时,多用电表并联在元件两端,此时I-Uab曲线反映元件真实伏安特性。测Uac时,多用电表并联在元件和电流表两端, Uac=Uab+U电流表,同一电流下Uac大于Uab。题图(b)中乙曲线在相同电流下电压值更大,故乙为I-Uac曲线,甲为I-Uab曲线。
(4)当元件阻值较小时,多用电表内阻对测量结果的影响相对较小,此时Uac-Ubc≈Uab,即I-(Uac-Ubc)曲线与I-Uab曲线更接近,故甲曲线(I-Uab)与I-(Uac-Ubc)曲线更接近。
7.(2025·河南卷,11)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甲所示,保温箱原理图如图乙所示。回答下列问题:
(1)图甲中热敏电阻的阻值随温度的变化关系是　　　　(选填“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。则图乙中加热电阻丝的c端应该与触头　　　　(选填“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丙所示,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)由题图甲可知,热敏电阻的阻值随温度非线性变化。
(2)根据题图甲可知,保温箱内温度升高时热敏电阻阻值减小,电磁铁线圈中电流增大,又电流大于I0时衔铁与下固定触头b接触,可知在温度较低时衔铁与上固定触头a接触,加热电阻丝连入电路工作,即加热电阻丝的c端与触头a相连接。
(3)根据电阻箱的读数可知,电阻箱接入电路的阻值为1×100 Ω+3×10 Ω+0×1 Ω+0×0.1 Ω=130.0 Ω。
(4)由(3)可知保温箱的温度设定在50 ℃时,电阻箱的阻值为130.0 Ω,50 ℃时热敏电阻的阻值为180 Ω,由闭合电路欧姆定律可知=r+R热敏+R电阻箱+R电磁铁,则保温箱在不同设定温度下,电阻箱与热敏电阻阻值之和相同,若要把保温箱的温度设定在100 ℃,此时热敏电阻的阻值为100 Ω,则电阻箱接入电路的阻值为210.0 Ω。
8.(2025·广东卷,12)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。
图甲(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15 V,内阻不计),电流表(量程有0.6 A和3 A,内阻不计);滑动变阻器RP(最大阻值100 Ω);定值电阻R0(阻值10 Ω);开关S;磁传感器和测试仪;电磁铁(线圈电阻16 Ω);导线若干。图甲(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0.6 A挡。
②图甲(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。
(2)磁感应强度B和电流I关系测量。
①将图甲(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,此时的示数如图乙所示,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图丙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。
利用图甲(b)所示装置测量了t,结果表明B越大,t越小。
答案　(1)①0.58　②见解析图
(2)①最小　②0.48　④30(29~31均可)
解析　(1)①当滑动变阻器接入电路的阻值最小时,电路中的电流最大,由闭合电路欧姆定律得电路中的最大电流为Im==0.58 A。
②根据电路图连接实物图如图所示。
(2)①滑动变阻器的滑片置于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电流表量程为0.6 A,分度值为0.02 A,所以题图乙电流表的读数为0.48 A。
④根据题图丙中图线可知,其斜率
k= mT/A=30 mT/A。
9.(2025·四川德阳二模)某同学欲用下列器材测量电源的电动势E与内阻r。
A.待测电源(电动势E约为9 V,内阻r未知)
B.电流表A(量程0.6 A,内阻R A未知)
C.电阻箱R(0~999.9 Ω)
D.定值电阻R1=25 Ω
E.定值电阻R2=15 Ω
F.单刀单掷开关S1、单刀三掷开关S2,导线若干
该同学按图甲所示的电路连接器材。
(1)该同学采用“电桥法”测量电流表的内阻R A。闭合开关S1,将开关S2先后掷向a和b,并调节电阻箱,反复操作后发现当R=375.0 Ω,将开关S2掷向a和b时,电流表示数相同,则电流表的内阻RA=　　　　 Ω(结果保留1位小数)。
(2)该同学再利用图甲电路测量电源的电动势和内阻。将开关S2掷向触点c,闭合开关S1,多次调节电阻箱,记录下电阻箱的阻值R和电流表的示数I;利用R、I数据绘制-图像如图乙所示,则电源的电动势E=　　　　 V,内阻r=　　　　 Ω(结果均保留2位有效数字)。
(3)利用该实验电路测出电动势和内阻的测量值和真实值相比:E测　　　　E真,r测　　　　r真(选填“>”“<”或“=”)。
(4)现有两个相同规格的小灯泡L1、L2,此种灯泡的I-U特性曲线如图丙所示,将它们并联后与一电源(E'=2.0 V,r'=0.5 Ω)和定值电阻(R0=2 Ω)串联,如图丁所示,则灯泡L1的实际功率为　　　　 W(结果保留1位有效数字)。
答案　(1)1.0　(2)9.1　2.3　(3)=　=　(4)0.2
解析　(1)根据“电桥法”基本原理,开关S2掷向a和b时,电流表示数相同,表示两条支路的用电器的分压比相同,即=
可得RA=1.0 Ω。
(2)将开关S2掷向触点c,闭合开关S1,根据闭合电路欧姆定律有E=I(R2+R A)+r
整理得=+·
结合图乙可得,截距为b==2 A-1
斜率为k== Ω·A-1
解得E= V≈9.1 V,r= Ω≈2.3 Ω。
(3)根据(2)的分析可知,电流表内阻已知,所以测得的电动势和内阻均等于真实值。
(4)设灯泡两端的电压为U,通过灯泡的电流为I,根据闭合电路欧姆定律,有E'=U+2I(R0+r')
整理可得I=-U=0.4-0.2U
在图丙中作出图像,如图所示。
则图像中的交点就是灯泡的实际工作点,电流为I=0.2 A,电压为U=1 V,实际功率为P=UI=0.2 W。

展开更多......

收起↑