专题16 电学实验（精讲）

2023年高考物理二轮复习讲练测

专题16 电学实验（精讲）

【知识体系构建】

【典例方法突破】

一、实验仪器的读数与使用

【例1】完成下列读数：

（1）电流表量程一般有两种：0～0.6 A，0～3 A；电压表量程一般有两种：0～3 V，0～15 V。如图所示：

①接0～15 V量程时读数为________ V；②接0～3 A量程时读数为________ A。

（2）a．________ mm；b．________ mm

【答案】     9.5—9.6     0.82—0.84     10.60     0.532—0.534

【详解】（1）[1]接0～15 V量程时读数为9.5V；

（1）[2]接0～3 A量程时读数为0.82 A；

（2）[3]由图示游标卡尺可知，示数为

（2）[4]由图示螺旋测微器可知，示数为

【方法规律归纳】

（一）游标卡尺的使用

1．原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少 1 mm。

2．精度：对应关系为10分度0.1 mm，20分度0.05 mm，50分度0.02 mm。

3．读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标刻线的格数，则记录结果表达为(x＋K×精度)mm。

（二）螺旋测微器的使用

1．原理：测微螺杆与固定刻度之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮每旋转一周，测微螺杆前进或后退0.5 mm，而可动刻度上的刻度为50等份，每转动一小格，测微螺杆前进或后退0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。

2．读数：测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)。

（三）常用电表的读数

对于电压表和电流表的读数问题,首先要弄清电表量程,即电表两接线柱间允许加的最大电压或电表允许通过的最大电流,然后根据表盘总的刻度数确定精确度,按照指针的实际位置进行读数。

(1)0~3 V的电压表和0~3 A的电流表的读数方法相同,此量程下的精确度分别是0.1 V和0.1 A,看清楚指针的实际位置,读到小数点后面两位。

(2)对于0~15 V量程的电压表,精确度是0.5 V,在读数时只要求读到小数点后面一位,这时要求“格估读”。

(3)对于0~0.6 A量程的电流表,精确度是0.02 A,在读数时只要求读到小数点后面两位,这时要求“半格估读”。

二、仪器选择、测量电路和控制电路的选择

【例2】（2022年北京卷）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。

（1）用电压表（内阻约为）和电流表（内阻约为）测量一个电阻的阻值（约为）。要求尽量减小实验误差，应该选择的测量电路是图1中的______________（选填“甲”或“乙”）。

（2）一多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样。用它测量约电阻的阻值，下列实验步骤正确的操作顺序为______________（填各实验步骤前的字母）。

A．将选择开关置于“”位置

B．将选择开关置于“”位置

C．将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开

D．将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0”

（3）图2是“测量电源的电动势和内电阻”实验的电路图。某同学在实验中，闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变，电流表始终没有示数。为查找故障，在其他连接不变的情况下，他将电压表连接a位置的导线端分别试触b、c、d三个位置，发现试触b、c时，电压表有示数；试触d 时，电压表没有示数。若电路中仅有一处故障，则______________（选填选项前的字母）。

A．导线断路

B．滑动变阻器断路

C．导线断路

D．滑动变阻器短路

【答案】     甲     ADCB     C

【详解】（1）[1]因为待测电阻约为，而故为了减小误差应该采用电流表的外接法，即选用甲图；

（2）[2]测量过程中应该先选择合适挡位，根据题意选择“”挡位，然后进行欧姆调零，再进行测量，测量完成后要将开关置于“”挡，故顺序为ADCB。

（3）[3]闭合电键后，却发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电流表示数始终为零，可能是电路中出现断路，电压表的示数不变化，说明电压表串联在电路中；当试触b、c时依然是这个情况说明b、c段是正常的，试触d时，电压表没有示数说明在cd之间某处发生了断路，故选C。

【例3】（2022年全国乙卷）一同学探究阻值约为的待测电阻在范围内的伏安特性。可用器材有：电压表V（量程为，内阻很大），电流表A（量程为，内阻为），电源E（电动势约为，内阻不计），滑动变阻器R（最大阻值可选或），定值电阻（阻值可选或），开关S，导线若干。

（1）要求通过的电流可在范围内连续可调，在答题卡上将图（a）所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图________；

（2）实验时，图（a）中的R应选最大阻值为______（填“”或“”）的滑动变阻器，应选阻值为______（填“”或“”）的定值电阻；

（3）测量多组数据可得的伏安特性曲线。若在某次测量中，电压表、电流表的示数分别如图（b）和图（c）所示，则此时两端的电压为______V，流过的电流为_____，此组数据得到的的阻值为______（保留3位有效数字）。

【答案】                             

【详解】（1）[1]电流表内阻已知，电流表与并联扩大电流表量程，进而准确测量通过的电流，电压表单独测量的电压；滑动变阻器采用分压式接法，电表从开始测量，满足题中通过的电流从连续可调，电路图如下

（2）[2]电路中应选最大阻值为的滑动变阻器，方便电路的调节，测量效率高、实验误差小；

[3]通过的电流最大为，需要将电流表量程扩大为原来的倍，根据并联分流的规律示意图如下

根据并联分流，即并联电路中电流之比等于电阻的反比，可知解得

（3）[4]电压表每小格表示，向后估读一位，即；

[5]电流表每小格表示，本位估读，即，电流表量程扩大倍，所以通过的电流为；

[6]根据欧姆定律可知

【例4】（2022年山东日照三模）某实验小组计划利用压敏电阻测量压力的大小。

（1）由于不知道处于压力F1时压敏电阻的阻值，该小组采用试触法确定电路的连接，如图甲所示，将电压表的不固定接头分别与b、c接触，观察电压表和电流表指针偏转情况，发现电压表的指针示数变化明显，电流表指针示数几乎不变，则应将电压表接头接在__（选填“b”或“c”）点。同时根据电表示数粗略估算压力F1时压敏电阻的阻值约为150Ω。

（2）利用以下器材设计一个可以测量处于压力F1时的压敏电阻阻值的电路，要求测量数据范围较大，提供的器材如下∶   

A．压敏电阻，无压力时阻值=720Ω

B．滑动变阻器，最大阻值约为20Ω

C．电流表，量程 0~0.6A，内阻未知

D．电流表，量程0~30mA，内阻未知

E.电压表V，量程0~3V，内阻约为3kΩ

F.直流电源 E，电动势为3V，内阻很小

G.开关S，导线若干

电流表应选择_____（选填“C”或“D”），请根据你设计的电路，在图乙中的实物图中画出连线。(      )。

（3）测得处于压力F1时压敏电阻的阻值为160Ω，如图丙所示为该压敏电阻的图线，其中表示压力为F时压敏电阻的阻值，表示无压力时压敏电阻的阻值，由以上数据综合可得，此时的压力F1=__N。

【答案】     b     D         

【详解】（1）[1]将电压表的不固定接头分别与b、c接触，发现电压表的指针示数变化明显，电流表指针示数几乎不变，说明电流表的分压作用对测量值的影响较大，应该用电流表的外接法，即应将电压表接头接在b。

（2）[2]压力F1时压敏电阻的阻值约为150Ω，则电路中的电流最大约为

故电流表应选D。

[3]实验要求测量数据范围较大，所以滑动变阻器采用分压式接法，则实物图如下

（3）[4]图丙的斜率为则图线对应的方程为代入数值可得

【方法规律归纳】

1.实验器材的选择，要遵循安全性原则和准确性原则(尽量减小误差)。

①电源的选择:一般根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合要求的直流电源。

②电表的选择:一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表;根据待测电流的最大值选择电流表;读数时电表的指针摆动的幅度应较大,一般应使指针能达到半偏。

2.测量电路的选择

内接法和外接法的比较：

内接法和外接法的选择

（1）阻值比较法

先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法。简单概括为“大内偏大，小外偏小”。

（2）临界值计算法

①Rx< 时，用电流表外接法。

②Rx> 时，用电流表内接法。

（3）实验试探法

按如图所示接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则应采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则应采用电流表内接法。

3.控制电路的选择

（1）两种接法的比较

　（2）两种接法的选择

三、电阻的测量方法

【例5】（2022年全国甲卷）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，内阻很小），电流表（量程，内阻约），微安表（量程，内阻待测，约），滑动变阻器R（最大阻值），定值电阻（阻值），开关S，导线若干。

（1）在答题卡上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，电流表的示数为，由此计算出微安表内阻_____。

【答案】     见解析     990

【详解】（1）[1]为了准确测出微安表两端的电压，可以让微安表与定值电阻R0并联，再与电流表串联，通过电流表的电流与微安表的电流之差，可求出流过定值电阻R0的电流，从而求出微安表两端的电压，进而求出微安表的内电阻，由于电源电压过大，并且为了测量多组数据，滑动电阻器采用分压式解法，实验电路原理图如图所示

（2）[2]流过定值电阻R0的电流加在微安表两端的电压微安表的内电阻

【例6】（2020年海南卷）在测量定值电阻阻值的实验中，提供的实验器材如下：电压表（量程，内阻），电压表（量程，内阻），滑动变阻器R（额定电流，最大阻值），待测定值电阻，电源E（电动势，内阻不计），单刀开关S，导线若干：

回答下列问题：

（I）实验中滑动变阻器应采用________接法（填“限流”或“分压”）；

（2）将虚线框中的电路原理图补充完整_____________；

（3）根据下表中的实验数据（、分别为电压表﹑的示数），在图（a）给出的坐标纸上补齐数据点，并绘制图像__________；

（4）由图像得到待测定值电阻的阻值________（结果保留三位有效数字）；

（5）完成上述实验后，若要继续采用该实验原理测定另一个定值电阻（阻值约为）的阻值，在不额外增加器材的前提下，要求实验精度尽可能高，请在图（b）的虚线框内画出你改进的电路图______。

【答案】     分压                   

【详解】（1）[1]电压表和串联再和并联，并联的总电阻远大于滑动变阻器电阻，为了调节变阻器时，电表示数变化明显，且能获得更多组数据，应选择分压接法。

（2）[2]完整的电路图，如图所示

（3）[3]根据表中的实验数据，绘制的图像，如图所示

（4）[4]根据实验电路图，则有变形得则图线的斜率为根据图像可得斜率则有代入，解得

（5）[5]因待测电阻Ry（阻值约为700Ω）的阻值较小，若直接与电压表V1串联，则所分得的电压过小，不利于测量，故待测电阻Ry应与Rx串联，当成一整体测出其电阻，再扣除Rx即可，电压表V1与两电阻串联，整体与V2并联，两电表读数均能超过量程的一半，误差较小，改进后的电路图如下图所示

【例7】（2021年浙江卷）小李在实验室测量一电阻Rx的阻值。

（1）因电表内阻未知，用如图1所示的电路来判定电流表该内接还是外接。正确连线后，合上开关S，将滑动变阻器的滑片P移至合适位置。单刀双掷开关K掷到1，电压表的读数，电流表的示数如图2所示，其读数___________A；将K掷到2，电压表和电流表的读数分别为，。由此可知应采用电流表___________（填“内”或“外”）接法。

（2）完成上述实验后，小李进一步尝试用其它方法进行实验：

①器材间连线如图3所示，请在虚线框中画出对应的电路图___________；

②先将单刀双掷开关掷到左边，记录电流表读数，再将单刀双掷开关挪到右边，调节电阻箱的阻值，使电流表的读数与前一次尽量相同，电阻箱的示数如图3所示。则待测电阻___________。此方法___________（填“有”或“无”）明显的实验误差，其理由是___________。

【答案】     0.34     见解析     外     5     有     电阻箱的最小分度与待测电阻比较接近（或其它合理解释）

【详解】（1）[1]由电流表的表盘可知电流大小为0.34A

[2]电压表的百分比变化为电流表的百分比变化为

因此可知电压表的示数变化更明显，说明电流表的分压更严重，因此不能让电流表分压，采用外接法

（2）①[3]电路图如图

②[4]两次实验中电路电流相同，因此可有可得读数可得

[5][6]电阻箱的最小分度和待测阻值阻值接近，这样测得的阻值不够精确，如待测电阻阻值为5.4Ω，则实验只能测得其为，误差较大。

【例8】（2022年山西临汾适应性模拟）某同学探究导电溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律。他拿了一根弹性很好的橡胶管，里面灌满了盐水，两端用与胶管内径大小相同的铜棒塞住管口，形成一段封闭的盐水柱，给两铜棒连接导线，测量盐水柱的电阻。

（1）该同学测出了在不受拉力时盐水柱的长度，并用欧姆表的“”挡粗略测量此时的电阻，如图甲所示，则此时电阻为 __。

（2）为了更精确的测量盐水柱的电阻，该同学设计了如图乙所示的电路，其中、为已知电阻，为电阻箱，为滑动变阻器，为盐水柱形成的电阻。操作步骤如下：

①接通开关；

②接通开关后马上断开，观察灵敏电流计的偏转情况；

③反复调节并重复步骤②，直至接通后灵敏电流计示数为零。

则__（用题目中物理量的符号表示）。

（3）该同学用力拉橡胶管，使橡胶管变长，测出几个不同长度下橡胶管中盐水柱的电阻，并用图像法进行探究。他用盐水柱的电阻为纵坐标，为了使图线为直线，则横坐标应为 __（选填“”、“ ”或“” 。该同学选取正确的坐标做出图像，测得图线的斜率为（单位采用国际单位），又测得橡胶管中盐水的体积为，则可知该盐水的电阻率为 __（保留两位有效数字）。

【答案】     12              

【详解】（1）[1]根据图甲可知，指针的示数为12，则此时电阻为

（2）[2]根据实验原理可知，当灵敏电流计的示数为零时，满足关系式化简得

（3）[3]根据电阻定律而且联立得为了使图线为直线，则横坐标应为，此时斜率

[4]则有盐水的电阻率

【例9】（2021年山东卷）热敏电阻是传感器中经常使用的元件，某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有：

待测热敏电阻（实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧）；

电源E（电动势，内阻r约为）；

电阻箱R（阻值范围）；

滑动变阻器（最大阻值）；

滑动变阻器（最大阻值）；

微安表（量程，内阻等于）；

开关两个，温控装置一套，导线若干。

同学们设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下：

①按图示连接电路；

②闭合、，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏；

③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开，调节电阻箱，使微安表指针半偏；

④记录此时的温度和电阻箱的阻值。

回答下列问题：

（1）为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用___________（填“”或“”）。

（2）请用笔画线代替导线，将实物图（不含温控装置）连接成完整电路__________。

（3）某温度下微安表半偏时，电阻箱的读数为，该温度下热敏电阻的测量值为___________（结果保留到个位），该测量值___________（填“大于”或“小于”）真实值。

（4）多次实验后，学习小组绘制了如图乙所示的图像。由图像可知。该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐___________（填“增大”或“减小”）。

【答案】               3500     大于     减小

【详解】（1）[1]用半偏法测量热敏电阻的阻值，尽可能让该电路的电压在S2闭合前、后保持不变，由于该支路与滑动变阻器左侧部分电阻并联，滑动变阻器的阻值越小，S2闭合前、后并联部分电阻变化越小，从而并联部分的电压值变化越小，故滑动变阻器应选R1。

（2）[2]电路连接图如图所示

（3）[3]微安表半偏时，该支路的总电阻为原来的2倍，即可得

[4]当断开S2，微安表半偏时，由于该支路的电阻增加，电压略有升高，根据欧姆定律，总电阻比原来2倍略大，也就是电阻箱的阻值略大于热敏电阻与微安表的总电阻，而我们用电阻箱的阻值等于热敏电阻与微安表的总电阻来计算，因此热敏电阻的测量值比真实值偏大。

（4）[5]由于是图像，当温度T升高时，减小，从图中可以看出减小，从而减小，因此热敏电阻随温度的升高逐渐减小。

【方法规律归纳】

1.六种测电阻的方法：本质上都是伏安法测电阻，需要确定电阻两端的电压和流经电阻的电流，根据欧姆定律求解电阻的大小

(1)最直接的——用多用电表的欧姆挡测量;

(2)最常用的——伏安法;

(3)最灵活的——伏伏法或安安法;

(4)最精确的——等效替代法;

(5)最专一的——半偏法(测量电压表或电流表的内阻);

(6)最独特的——电桥法。

2.方法说明

（1）伏伏法：已知内阻的电压表可当作电流表使用,在缺少合适的电流表的情况下，常用电压表并联小电阻来代替电流表。

（2）已知内阻的电流表可当电压表使用，在缺少合适的电压表的情况下,常用电流表串联大电阻来代替电压表。

（3）半偏法：

利用半偏法测量电流表或电压表内阻时，先不连接变阻箱或将变阻箱阻值调为零，使电流表或电压表的读数调至满偏，然后再串联或并联上电阻箱，调节电阻箱的阻值，使电表示数为满偏刻度的一半，则认为电阻箱的阻值与待测的电流表或电压表电阻相等。

（4）等效替代法可以很精确(测量原理上不存在误差)地将一个未知电阻的阻值测量出来,主要有以下两种方法。

电流等效替代：

①按如图电路图连接好电路,并将电阻箱R0的阻值调至最大,滑动变阻器的滑片P置于a端。

②闭合开关S1、S2,调节滑片P,使电流表指针指在适当的位置,记下此时电流表的示数I。

③断开开关S2,再闭合开关S3,保持滑动变阻器滑片P位置不变,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I。

④此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效,即Rx=R0。

电压等效替代：

该方法的实验步骤如下:

①按如图电路图连好电路,并将电阻箱R0的阻值调至最大,滑动变阻器的滑片P置于a端。

②闭合开关S1、S2,调节滑片P,使电压表指针指在适当的位置,记下此时电压表的示数U。

③断开开关S2,再闭合开关S3,保持滑动变阻器滑片P位置不变,调节电阻箱,使电压表的示数仍为U。

④此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效,即Rx=R0。

（5）电桥法：

在电阻的测量方法中,有一种很独特的测量方法——电桥法。其测量电路如图所示,实验中调节电阻箱R3,当的示数为0即A、B两点的电势相等时,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:R1·Rx=R2·R3。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。

四、测电源电动势和内电阻

【例10】（2022年天津卷）实验小组测量某型号电池的电动势和内阻。用电流表、电压表、滑动变阻器、待测电池等器材组成如图1所示实验电路，由测得的实验数据绘制成的图像如图2所示。

（1）图1的电路图为下图中的__________。（选填“A”或“B”）

（2）如果实验中所用电表均视为理想电表，根据图2得到该电池的电动势__________V，内阻__________。

（3）实验后进行反思，发现上述实验方案存在系统误差。若考虑到电表内阻的影响，对测得的实验数据进行修正，在图2中重新绘制图线，与原图线比较，新绘制的图线与横坐标轴交点的数值将__________，与纵坐标轴交点的数值将__________。（两空均选填“变大”“变小”或“不变”）

【答案】     B     4.5     1.8     不变     变大

【详解】（1）[1]通过观察实物图可知电压表接在电源两端，故电路图为B；

（2）[2][3]根据闭合电路欧姆定律有则图线在纵轴上的截距表示电池的电动势E，斜率是电池的内阻r，根据图像可知，纵轴截距为4.5，横轴截距为2.5，结合上述分析可知电池电动势；内阻

（3）[4][5]分析测量电路可知系统误差的来源是电压表的分流作用，使得电流表的示数小于流过电池的电流，考虑电压表内阻的影响，流过电压表的电流为可知流过电池的电流为，

因电压表内阻不变，随着电压值减小，电压表电流减小，当电压值趋于0时，I趋于，在图2中重新绘制的图线如图所示

故新绘制的图线与横坐标轴交点的数值将不变，与纵坐标轴交点的数值将变大。

【例11】（2022年湖北卷）某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后，为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率，进行了如下实验探究。

（1）该小组用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D，示数如图甲所示，其读数为_____mm。再用游标卡尺测得其长度L。

（2）该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻Rx的阻值。图中电流表量程为0.6A、内阻为1.0Ω，定值电阻R0的阻值为20.0Ω，电阻箱R的最大阻值为999.9 Ω。首先将S2置于位置1，闭合S1，多次改变电阻箱R的阻值，记下电流表的对应读数I，实验数据见下表。

根据表中数据，在图丙中绘制出图像。再将S2置于位置2，此时电流表读数为0.400A。根据图丙中的图像可得_____Ω（结果保留2位有效数字）。最后可由表达式____得到该材料的电阻率（用D、L、表示）。

（3）该小组根据图乙的电路和图丙的图像，还可以求得电源电动势_________V，内阻_______Ω。（结果均保留2位有效数字）

（4）持续使用后，电源电动势降低、内阻变大。若该小组再次将此圆柱形电阻连入此装置，测得电路的电流，仍根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会_____（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

【答案】     3.700     6.0          12     3.0     偏大

【详解】（1）[1]用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D，其读数为

（2）（3）[2][3][4][5]由电路可知，当将S2置于位置1，闭合S1时即

由图像可知解得；解得再将S2置于位置2，此时电流表读数为0.400A，则解得根据 解得

（3）由（2）可知；

（4）根据表达式因电源电动势变小，内阻变大，则当安培表由相同读数时，得到的的值偏小，即测量值偏大。

【例12】（2021年全国乙卷）一实验小组利用图（a）所示的电路测量一电池的电动势E（约）和内阻r（小于）。图中电压表量程为，内阻：定值电阻；电阻箱R，最大阻值为；S为开关。按电路图连接电路。完成下列填空：

（1）为保护电压表，闭合开关前，电阻箱接入电路的电阻值可以选___________（填“5.0”或“15.0”）；

（2）闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值R和电压表的相应读数U；

（3）根据图（a）所示电路，用R、、、E和r表示，得___________；

（4）利用测量数据，做图线，如图（b）所示：

（5）通过图（b）可得___________V（保留2位小数），___________（保留1位小数）；

（6）若将图（a）中的电压表当成理想电表，得到的电源电动势为，由此产生的误差为___________%。

【答案】     15.0          1.55     1.0     5

【详解】（1）[1]为了避免电压表被烧坏，接通电路时电压表两端的电压不能比电表满偏电压大，则由并联电路分压可得代入数据解得因此选。

（3）[2]由闭合回路的欧姆定律可得化简可得

（5）[3][4]由上面公式可得 由图象计算可得 代入可得

将代入解析式可得解得

（6）[5]如果电压表为理想电压表，则可有则此时

因此误差为

【方法规律归纳】

五、电表的改装和多用电表的使用

【例13】（2022年湖南卷）小梦同学自制了一个两挡位（“”“”）的欧姆表，其内部结构如图所示，为调零电阻（最大阻值为），、、为定值电阻（），电流计G的内阻为。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，将单刀双掷开关与接通，电流计G示数为；保持电阻滑片位置不变，将单刀双掷开关与接通，电流计G示数变为，则______（填“大于”或“小于”）；

（2）将单刀双掷开关与接通，此时欧姆表的挡位为______（填“”或“”）；

（3）若从“”挡位换成“”挡位，调整欧姆零点（欧姆零点在电流计G满偏刻度处）时，调零电阻的滑片应该______调节（填“向上”或“向下”）；

（4）在“”挡位调整欧姆零点后，在①②间接入阻值为的定值电阻，稳定后电流计G的指针偏转到满偏刻度的；取走，在①②间接入待测电阻，稳定后电流计G的指针偏转到满偏刻度的，则______。

【答案】     大于          向上    

【详解】（1）[1]根据题意可知，所以开关拨向时电路的总电阻小于开关拨向时电路的总电阻，电源电动势不变，根据可知；

（2）[2]当开关拨向时，全电路的总电阻较大，中值电阻较大，能够接入待测电阻的阻值也更大，所以开关拨向时对应欧姆表的挡位倍率较大，即；

（3）[3]从“”挡位换成“”挡位，即开关从拨向，全电路电阻增大，干路电流减小，①②短接时，为了使电流表满偏，则需要增大通过电流计所在支路的电流，所以需要将的滑片向上调节；

（4）[4]在“”挡位，电路图结构简化如图

第一次，当①②短接，全电路的总电阻为通过干路的电流为电流表满偏，根据并联电路中电流之比等于电阻反比可知

第二次，①②之间接入，全电路总电阻为，通过干路的电流为电流表偏转了量程的，则结合第一次和第二次解得

第三次，①②之间接入，全电路总电阻为，通过干路的电流为电流表偏转了量程的，则结合第二次和第三次，解得

【方法规律归纳】

1.三种电表改装方法

2.欧姆表使用“六点注意”

(1)电流的流向:使用欧姆挡时,多用电表内部电池的正极接黑表笔、负极接红表笔,从电源外部看,电流从红表笔流入、从黑表笔流出。

(2)区分“机械调零”和“欧姆调零”:“机械调零”调节指针至表盘刻度左侧“0”位置,调节表盘下边的指针定位螺丝;“欧姆调零”调节指针至表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置,调节欧姆调零旋钮。

(3)倍率选择:使用欧姆挡测电阻时,表头指针偏转过大或过小均有较大误差,指针落在刻度盘的中间区域时读数较准确。

(4)换挡需重新进行欧姆调零。

(5)读数之后要乘以倍率得阻值。

(6)电池用久了,电动势变小,内阻变大,使测量结果偏大。

六、新增的电学实验

【例14】（2023年江苏全真模拟）电容器是一种重要的电学元件，在电工、电子技术中应用广泛。某实验小组用如图甲所示的电路研究电容器充、放电情况及电容大小，他们用电流传感器和计算机测出电路中电流随时间变化的曲线。

实验时，根据图甲所示的电路原理图连接好电路，时刻把开关K掷向1端，电容器充电完毕后，再把开关K掷向2端，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的图像如图乙所示。

（1）电容器放电时，流过电阻R的电流方向为________；（选填“由a到b”或“由b到a”）

（2）乙图中，阴影部分的面积______；（选填“>”、“<”或“=”）

（3）如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，放电时间将________；（填“变长”、“不变”或“变短”）

（4）图丙为电压恒为的电源给电容器充电时作出的电流随时间变化的图像，电容器充电完毕后的电荷量为________C，电容器的电容为C=________F。（计算结果均保留两位有效数字）

【答案】     由a到b     =     变短     ##     ####

【详解】（1）[1]电容器充电时上极板接电源正极，故上极板带正电荷，放电时上极板正电荷通过电阻流向下级板，故流过电阻R的电流方向为由a到b。

（2）[2]根据电流的定义式则乙图中，阴影部分的面积等于充、放电的电荷量，而充放电的电荷量相等，故

（3）[3] 根据电流的定义式可得如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，则放电电流将增大，由上式可知放电时间将变短。

（4）[4]根据图像的面积表示电容器充电完毕后的电荷量，由图知，每小格代表的电荷量为

数出图线包围的格数，满半格或超过半格的算一格，不满半格的舍去，数得格数为32格，则电容器充电完毕后的电荷量为因从图中数格数有一定误差，故结果也可能为

[5]根据电容的定义知，电容器的电容为因电荷量有一定误差，故电容的计算值也可以是或。

【例15】（2023年全国专题练）（1）在探究楞次定律的实验中，除需要已知绕向的螺线管、条形磁铁外，还要用到一个电表，请从下列电表中选择________。

A．量程为的电压表

B．量程为的电流表

C．量程为的电流表

D．零刻度在中间的灵敏电流计

（2）某同学按下列步骤进行实验：

①将已知绕向的螺线管与电表连接；

②设计表格：记录将磁铁N、S极插入或抽出过程中引起感应电流的磁场方向、磁通量的变化、感应电流的方向、感应电流的磁场方向；

③分析实验结果，得出结论。

上述实验中，漏掉的实验步骤是要查明________________________的关系。

（3）在上述实验中，当磁铁插入螺线管的速度越快，电表指针偏角________（选填“不变”“变大”或“变小”）。

（4）如图所示，图（甲）为某实验小组利用微电流传感器做验证楞次定律实验时，在计算机屏幕上得到的波形．横坐标为时间t，纵坐标为电流I，根据图线分析知道：将条形磁铁的N极插入圆形闭合线圈时得到图（甲）内①所示图线，现用该磁铁，如图（乙）所示，从很远处按原方向沿一圆形线圈的轴线匀速运动，并穿过线圈向远处而去，图（丙）中较正确地反映线圈中电流I与时间t关系的是________。

【答案】     D     电流流入电表方向与电表指针偏转方向     变大     B

【详解】（1）[1]在探究楞次定律的实验中，除需要已知绕向的螺线管、条形磁铁外，还要用到一个零刻度在中间的灵敏电流计。故选D；

（2）[2]依据以上操作，实验中，漏掉的实验步骤是要查明电流流入电表方向与电表指针偏转方向的关系；

（3）[3]当磁铁插入螺线管的速度越快，磁通量变化越快，感应电流也较大，电表指针偏角变大；

（4）[4]条形磁铁的N极迅速插入感应线圈时，得到图（甲）中①所示图线，现有如图（乙）所示磁铁自远处匀速沿一圆形线圈的轴线运动，并穿过线圈向远处而去，由楞次定律得出感应电流方向为顺时针（从左向右看），即为正方向；当远离感应线圈时，则感应电流方向为负方向。故选B。

【例16】（2022年江苏南京考前训练）做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验。

（1）以下给出的器材中，本实验需要用到的有__________。（填选项字母）

A．    B．    C．

D．    E.

（2）下列说法正确的是__________

A．变压器工作时副线圈电压频率与原线圈不相同

B．实验中要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，需要运用的科学方法是控制变量法

C．为了人身安全，实验中只能使用低压直流电源，电压不要超过12V

D．绕制降压变压器原、副线圈时，副线圈导线应比原线圈导线粗一些好

（3）实验中，可拆变压器如图所示，为了减小涡流在铁芯中产生的热量，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成，硅钢片应平行于平面__________。

A．    B．    C．    D．

（4）由于交变电流的电压是变化的，所以实验中测量的是电压的__________值（选填“平均”、“有效”或“最大”）；某次实验操作，副线圈所接多用电表的读数如图甲所示，其对应的选择开关如图乙所示，则此时电表读数为__________。

（5）若用匝数匝和匝的变压器做实验，对应的电压测量数据如下表所示。根据测量数据，则一定是__________线圈。（选填“原”或“副”）

【答案】     BDE     BD     D     有效     4.8V     副

【详解】（1）[1]实验中需要交流电源、变压器和交流电压表（万用表），不需要干电池和直流电压表，故AC错误，BDE正确。故选BDE。

（2）[2]A．变压器工作时只是改变电压，不改变频率，副线圈电压频率与原线圈相同，故A错误；

B．实验过程中，在原、副线圈匝数和原线圈两端电压三个变量中保持两个不变，改变一个来探究匝数比与原副线圈电压之比的关系，用的是控制变量法，故B正确；

C．变压器改变的是交流电压，因此为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用交流电压不能超过12V，而用直流电压变压器不能工作，故C错误；

D．观察两个线圈的导线，发现粗细不同，由变压器工作原理知可知，匝数少的电流大，则导线应该粗；绕制降压变压器原、副线圈时，由于副线圈的匝数少，副线圈导线应比原线圈导线粗一些好，故D正确。

故选BD。

（3）[3] 由图，根据楞次定律和右手螺旋定则，产生的涡旋电流的方向与面平行，为了减小涡流在铁芯中产生的热量，相互绝缘的硅钢片应垂直面，即平行于面，故ABC错误，D正确。故选D。

（4）[4]由于交变电流的电压是变化的，实验中测量的是电压的有效值；

[5]所选择为交流电压10V挡，依题意，此时电表读数为4.8V。

（5）[6]由于有漏磁、原副线圈内阻分压等因素，所以副线圈实际测量的电压值应该小于理论值，由理想变压器规律由表格数据值U1总是略小于，故U1应该是副线圈的电压值，一定是副线圈。

【方法规律归纳】

1.观察电容器的充、放电现象

(1)充电过程Q、U、E均增大,放电过程Q、U、E均减小;

(2)放电过程电流随时间变化图像与坐标轴围成的面积表示电容器减少的电荷量。

2.探究影响感应电流方向的因素

明确条形磁铁磁感线方向→判断穿过线圈的磁通量变化→观察感应电流方向→得出实验结论。

3.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系

在误差允许的范围内,变压器线圈两端的电压与匝数成正比: 。