2018届二轮电学实验专题卷（全国通用）.docx

第2讲　电学实验
高考命题轨迹
年份
题号(分值)
考点
难度
2017年
卷Ⅰ23题(10分)
小灯泡伏安特性曲线与电源U—I图象及其交点意义
较难
卷Ⅱ23题(9分)
串并联电路、电势分析，测量微安表内阻
中等
卷Ⅲ23题(9分)
欧姆表原理及读数
中等
2016年
卷Ⅰ23题(10分)
组装由热敏电阻控制的报警电路，闭合电路欧姆定律
中等
卷Ⅱ23题(9分)
半偏法测电压表内阻，实物图连接，电表改装
中等
卷Ⅲ22题(5分)
研究安培力，实物图连接
中等
2015年
卷Ⅰ23题(9分)
改装和校准毫安表，器材选择
较难
卷Ⅱ23题(9分)
半偏法测电压表内阻，画电路图，写操作步骤
较难

考情分析　基本规律同“力学实验”
电学实验在实验中占有比重相对较大，难度也较力学实验高，也是大多数同学失分较多的地方．无论是源于教材的实验还是创新的实验，其实验原理都基于闭合电路欧姆定律，串并联电路(部分电路欧姆定律)等基本规律，所以电路分析才是实验基础．电表读数实物图连接作图、仪器选择、误差分析等基本功要熟练．

知识方法链接
1．游标卡尺、螺旋测微器的读数技巧
记住两点：一是所有读数一定以毫米为单位并注意主尺刻度对应的毫米数，根据结果再变换单位；二是以毫米为单位，小数点后数字分别是，螺旋测微器是3位、20分度和50分度游标卡尺是2位、10分度游标卡尺和毫米刻度尺是1位．
2．电压表、电流表、多用电表的读数技巧
(1)对电表读数问题，要先弄清楚电表的精确度，即每小格的数值，再确定估读的方法，是、还是估读，明确读数的小数位数．
(2)多用电表的使用问题，在弄清其基本原理的基础上，会选择测量项目及量程、挡位，能区分机械调零和欧姆调零的区别，掌握测量电阻的步骤，此外，会看多用电表表盘，最上排不均匀刻度为测电阻时读数刻度，读出表盘刻度后应乘以挡位倍率；中间刻度是均匀的，为测量电压和电流的读数刻度，下面三排数字为方便读数所标注；最下排刻度专为测量2.5 V以下交流电压所用，一般较少使用．
3．欧姆表的原理
(1)欧姆表内有电源，红表笔与内部电源负极相连，黑表笔与内部电源的正极相连，故其电流方向为“红表笔流进，黑表笔流出”．
(2)测电阻的原理是闭合电路欧姆定律．当红、黑表笔短接时，调节滑动变阻器R0(即欧姆调零)，使灵敏电流计满偏，Ig＝，此时中值电阻R中＝Rg＋R0＋r，当两表笔接入电阻Rx时I＝，电阻Rx与电路中的电流相对应，但不是线性关系，故欧姆表刻度不均匀．
4．欧姆表使用六注意
(1)选挡接着调零；(2)换挡重新调零；(3)待测电阻与电路、电源要断开；(4)尽量使指针指在表盘中间位置附近；(5)读数之后要乘以倍率得阻值；(6)用完后，选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡．
真题模拟精练
1．(2017·全国卷Ⅲ·23)图1(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图．图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头的满偏电流为250 μA，内阻为480 Ω.虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连．该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1 V挡和5 V挡，直流电流1 mA挡和2.5 mA 挡，欧姆×100 Ω挡．

图1
(1)图(a)中的A端与________(填“红”或“黑”)色表笔相连接．
(2)关于R6的使用，下列说法正确的是________(填正确答案标号)．
A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C．使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
(3)根据题给条件可得R1＋R2＝________Ω，R4＝________Ω.
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示．若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为__________；若此时B端是与“3”相连的，则读数为________；若此时B端是与“5”相连的，则读数为____________．(结果均保留3位有效数字)
答案　(1)黑　(2)B　(3)160　880　(4)1.47 mA 1.10 kΩ　2.94 V
解析　(1)当B端与“3”连接时，内部电源与外部电路形成闭合回路，电流从A端流出，故A端与黑色表笔相连接．
(2)在使用多用电表之前，调整表头螺丝使电表指针指在表盘左端电流“0”位置，选项A错误；使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置，选项B正确；使用电流挡时，电阻R6不在闭合电路中，调节无效，选项C错误．
(3)根据题给条件可知，当B端与“2”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联，此时为量程1 mA的电流挡，由并联电路两支路电流与电阻成反比知，＝＝，解得R1＋R2＝160 Ω.
当B端与“4”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联后再与R4串联，此时为量程1 V的电压挡，表头与R1、R2组成的串联电路并联总电阻为120 Ω，两端电压为0.12 V，由串联电路中电压与电阻成正比知：R4两端电压为0.88 V，则R4电阻为880 Ω.
(4)若此时B端是与“1”连接的，多用电表作为直流电流表使用，量程为2.5 mA，读数为1.47 mA.
若此时B端是与“3”连接的，多用电表作为欧姆表使用，读数为11×100 Ω＝1.10 kΩ.
若此时B端是与“5”连接的，多用电表作为直流电压表使用，量程为5 V，读数为2.94 V.
2．(2017·宁夏六盘山二模)某同学用20分度的游标卡尺测量一薄金属圆板的直径D，用螺旋测微器测量其厚度d，示数如图2所示．由图可读出D＝________ cm，d＝________ mm.

图2
答案　5.080　3.775
3．(2017·贵州贵阳市2月模拟)如图3(a)是一简易多用电表的电路图．其表盘如图(b)所示，下排刻度均匀，C为上排刻度线的中间刻度，但上排刻度线对应数据未标出．已知该多用电表的表头选用的是内阻RA＝10 Ω、满偏电流IA＝10 mA的电流表．

图3
为测量该多用电表内阻电源的电动势，某同学在实验室找到一只电阻箱，设计了如下实验：
①将选择开关接2，红黑表笔短接，调节R1的阻值使电表指针满偏；
②将红黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱的阻值使指针在C处，此时电阻箱的示数如图(c)．
(1)根据该同学的实验，此多用电表C处刻度对应的阻值为________ Ω.电表内电池的电动势为________ V(保留2位有效数字)．
(2)若将选择开关接“1”，指针指在图(b)所示位置，其读数为________ mA.
(3)将一未知阻值的电阻，接在已经欧姆调零的该多用电表两表笔之间，指针仍指在图(b)所示位置，试计算出该未知电阻的阻值为________ Ω.(保留2位有效数字)
答案　(1)150　1.5　(2)6.8　(3)71
解析　(1)由题图可知，电阻箱示数为0×1 000 Ω＋1×100 Ω＋5×10 Ω＋0×1 Ω＝150 Ω；指针指在C处时，电流表示数为5 mA＝0.005 A，C处电阻为中值电阻，则电表内阻为150 Ω，电源电动势E＝I·2R＝0.005×150×2 V＝1.5 V.
(2)开关接1时，量程为10 mA，则最小分度为0.2 mA，故读数为：6.8 mA.
(3)由题意可知，此时电路中的电流值为6.8 mA，而表内电池的电动势为E＝1.5 V，表内总电阻为150 Ω，所以待测电阻的阻值为R＝－R内＝(－150) Ω≈71 Ω.
4．(2017·河北邯郸市一模)某实验小组的同学将一电流表G改装为简易欧姆表，改装电路图如图4所示，其中电流表G的满偏电流Ig＝1 mA，内阻rg＝100 Ω，电池的电动势E＝1.5 V，内阻r＝1 Ω，R0为保护电阻，R为可变电阻．

图4
(1)保护电阻R0有两种规格，阻值分别为1 000 Ω和2 000 Ω；可变电阻R有两种规格，最大阻值分别为250 Ω和750 Ω.R0应选用阻值为________ Ω的电阻，R应选用最大阻值为________ Ω的可变电阻．
(2)实验小组的同学把一未知量程的微安表接在改装好的欧姆表红、黑表笔之间，进行探究性实验．图中与接线柱A相连的表笔颜色应是_______色(填“红”或“黑”)，此表笔应接微安表的_________接线柱(填“正”或“负”)．按照正确的操作步骤，该同学发现欧姆表的指针恰好在其表盘刻度正中间，微安表指针在其满刻度的处，则此微安表的量程为______ μA.
(3)若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势不变、内阻略有增大，其他正常，按正确使用方法测量电阻时，测量结果与原测量结果相比会________(选填“变大”、“变小”或“不变”)．
答案　(1)1 000　 750　(2)红　负　 600　(3)不变

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一、伏安法
1．仪器的选择
(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需要的直流电源．
(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；根据待测电路的最大电流选择电流表；电表的指针摆动的偏角不能小于量程的，偏角越大相对误差越小．
2．电路的选择
(1)测量电路的选择
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＝<Rx，偏小
适用条件
Rx≫RA(测大电阻)
RV≫Rx(测小电阻)

(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：
a．要求待测电路的U、I从0变化．
b．R滑≪Rx.(R滑<Rx)
c．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)．
二、电表的替代与改装
在没有电压表或电压表不能用；没有电流表或电流表不能用时，要用到电表的替代与改装．
(1)内阻已知的电压表相当于小量程的电流表；

(2)内阻已知的电流表则相当于小量程的电压表；

(3)灵敏电流计串大电阻改装成电压表；

(4)灵敏电流计并小电阻改装成电流表；

(5)电阻箱与电流表串联相当于电压表；

(6)电阻箱与电压表并联相当于电流表；

(7)内阻较小的电源串联定值电阻相当于内阻较大的电源．

三、电表内阻测量最常用的方法——半偏法
(1)用半偏法测电流表内阻，如图5所示，电阻箱应和电流表并联，然后与大电阻滑动变阻器串联，R测<R真．

图5
(2)若测电压表内阻，如图6所示，电阻箱应和电压表串联，然后与小电阻滑动变阻器并联，且R测>R真．

图6
四、等效替代法
(1)电流等效替代(如图7)

图7
(2)电压等效替代(如图8)

图8
真题模拟精练
5．(2017·全国卷Ⅰ·23)某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8 V，额定电流0.32 A)；电压表(量程3 V，内阻3 kΩ)；电流表(量程0.5 A，内阻0.5 Ω)；固定电阻R0(阻值1 000 Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0 Ω)；电源E(电动势5 V，内阻不计)；开关S；导线若干．
(1)实验要求能够实现在0～3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图．
(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图9(a)所示．

图9
由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻______(填“增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率________(填“增大”“不变”或“减小”)．
(3)用另一电源E0(电动势4 V，内阻1.00 Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率．闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为________ W，最大功率为________ W．(结果均保留两位小数)
答案　(1)见解析图　(2)增大　增大　(3)0.39　1.17
解析　(1)电压表量程为3 V，要求能够实现在0～3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，需要给电压表串联一个定值电阻扩大量程，题目中要求小灯泡两端电压从零开始，故滑动变阻器用分压式接法，小灯泡的电阻RL＝＝ Ω＝11.875 Ω，因＜，故电流表用外接法，实验电路原理图如图所示．

(2)由IU图象知，图象中的点与坐标原点连线的斜率在减小，表示灯泡的电阻随电流的增大而增大，根据电阻定律R＝ρ知，灯丝的电阻率增大．
(3)当滑动变阻器的阻值最大为9.0 Ω时，电路中的电流最小，灯泡实际功率最小，由E＝U＋I(R＋r)得U＝－10I＋4，作出图线①如图所示．

由交点坐标可得U1＝1.78 V，I1＝221 mA，P1＝U1I1≈0.39 W；当滑动变阻器电阻值R＝0时，灯泡消耗的功率最大，由E＝U＋I(R＋r)得，I＝－U＋4，作出图线②如图所示．由交点坐标可得，U2＝3.70 V，I2＝315 mA，最大的功率为P2＝U2I2≈1.17 W.
6．(2017·安徽合肥市第二次检测)图10为某同学设计的一个测量电流表G1内阻(r1)的电路图(未画完整)，可供选择的器材如下：

图10
待测电流表G1；量程为0～5 mA，内阻约为300 Ω
电流表G2：量程为0～10 mA，内阻约为40 Ω
电压表V2：量程为15 V，内阻约为15 kΩ
滑动变阻器R1：阻值范围为0～1 000 Ω
滑动变阻器R2：阻值范围为0～20 Ω
定值电阻R3：阻值为300 Ω
干电池E：电动势约为1.5 V，内阻不计
开关S及导线若干
(1)请完善测量电路的电路图，并依据电路图完成图11中实物图的连接；

图11
(2)滑动变阻器应选________(填写器材后面的代号)；
(3)实验中测得电流表G1的读数I和另一电表读数X，待测电流表G1内阻的表达式为r1＝________；
(4)若测定电流表G1的内阻为290 Ω，用它改装成如图12所示的欧姆表，图中的电源E′的电动势为9.0 V，将红黑表笔短接进行欧姆调零后，则该欧姆表的内阻为________ Ω；接着在两表笔间接一电阻时，表头G1指针刚好偏至满刻度的，则该电阻的阻值为________ Ω.

图12
答案　(1)

(2)R2　(3)　(4)1 800　900
7．(2017·广东广州市测试一)用直流电源(内阻可忽略不计)、电阻箱、定值电阻R0(阻值为2.0 kΩ)、开关和若干导线，连接成如图13所示的电路来测量电压表V(量程3 V)的内阻RV.

图13
(1)闭合开关S，适当调节电阻箱的阻值R，读出电压表的示数U，获得多组数据．
(2)某次实验时电阻箱的读数如图14所示，其值为________ Ω.

图14
(3)根据测得的数据画出如图15所示的—R关系图线，由此计算得到纵轴截距与图线斜率的比值为________，进而求得电压表的内阻RV＝________ kΩ.(计算结果均保留两位有效数字)

图15
(4)若电源内阻不可忽略，用此法测得的RV偏________(填“大”或“小”)．
(5)定值电阻R0的作用是________________．
答案　(2)6 500　(3)9.0　7.0　(4)大　(5)保护电压表

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测量电源电动势和内阻的三个常用方案
方案
伏安法
伏阻法
安阻法
原理
E＝U＋Ir
E＝U＋r
E＝IR＋Ir
电路图

关系式
U＝E－Ir
＝＋
＝＋
图象

纵轴截距：E
斜率大小：r

纵轴截距：
斜率：

纵轴截距：
斜率：
误差
分析
E测<E真
r测<r真
E测＝E真
r测>r真
E测<E真
r测<r真
E测＝E真
r测>r真

任何一种实验方法都要紧扣闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir.注意U、I如何测量或得出的，明确变量与恒量，找到函数关系，化曲为直，获得直线方程．
在高考电学设计性实验中，常以定值电阻的合理使用为背景来命题．求解这类问题的关键是必须弄清定值电阻在设计电路中的主要作用，一般来说，定值电阻有三种作用：

真题模拟精练
8．(2017·湖南怀化市一模)物理课上，老师要求同学们只能用以下实验器材完成“测定电源电动势和内阻”的实验：
A．两节旧干电池，每节电动势约1.5 V
B．直流电压表V1、V2，量程均为0～3 V，内阻约3 kΩ
C．电流表，量程0～0.6 A，内阻小于1 Ω
D．定值电阻R0，阻值2 Ω
E．滑动变阻器R，最大阻值15 Ω
F．导线和开关若干
(1)请根据连接的实物图16甲，在图乙虚线框中画出对应的电路图；

图16
(2)根据图甲电路进行实验，测得多组U、I数据，作出U—I图象，求出电动势和内阻的值均小于真实值，其产生误差的原因是_____________________．
(3)实验过程中，由于电流表发生了故障，某同学又设计了图17甲所示的电路测定电源的电动势和内阻，实验中移动滑动变阻器触头，记录V1和V2的值如下表所示，用测出的数据在图乙中绘出U1—U2图线.
组数
1
2
3
4
5
6
电压U1/V
0.80
1.25
1.53
1.72
1.87
1.98
电压U2/V
1.60
1.87
2.04
2.15
2.24
2.31

图17
(4)由图线可得被测电池组的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω.(结果保留两位有效数字)
答案　(1)如图所示

(2)电压表分流
(3)如图所示

(4)2.8～3.0均可　2.8～3.1均可
9．(2017·山东烟台市一模)利用以下器材设计一个能同时测量电源的电动势、内阻和一个未知电阻Rx阻值的实验电路．
A．待测电源E(电动势略小于6 V，内阻不足1 Ω)
B．电压表V1(量程6 V，内阻约6 kΩ)
C．电压表V2(量程3 V，内阻约3 kΩ)
D．电流表A(量程0.6 A，内阻约0.5 Ω)
E．未知电阻Rx(约5 Ω)
F．滑动变阻器(最大阻值20 Ω)
G．开关和导线
(1)在图中的虚线框内画出完整的实验原理图；

(2)实验中开关闭合后，调节滑动变阻器的滑片，当电压表V1的示数分别为U1、U1′时，电压表V2两次的示数之差为ΔU2，电流表A两次的示数分别为I、I′.由此可求出未知电阻Rx的阻值为______，电源的电动势E＝________，内阻r＝________.(用题目中给定的字母表示)
答案　(1)见解析图　(2)||　　
解析　(1)要测量电动势和内电阻应采用串联接法，由于电压表V1已经接入，故将滑动变阻器与定值电阻和电流表串联接入即可；为了测量定值电阻的阻值，应将V2并联在其两端测量电压，电路图如图所示．

(2)根据欧姆定律可知，电压表V2两次的示数之差为ΔU2，电流表A两次的示数分别为I、I′，因电阻为定值电阻，故Rx＝＝||；根据闭合电路欧姆定律可知：U1＝E－Ir，U1′＝E－I′r，联立解得：E＝，r＝.
10．(2017·安徽淮南市一模)在测量一节干电池的电动势和内阻实验中，小明设计了如图18甲所示的实验电路．

图18
(1)根据图甲实验电路，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路图．
(2)实验开始前，应先将滑动变阻器的滑片P调到________(填“a”或“b”)端．
(3)合上开关S1，S2接图甲中的1位置，滑动滑片P，记录下几组电压表和电流表的示数，重置滑动变阻器，S2改接图甲中的2位置，滑动滑片P，再记录几组电压表和电流表的示数，在同一坐标系内分别描点作出S2接1、2位置时电压表示数U和电流表示数I的图象，如图19所示，两图线均为直线，与纵轴的截距分别为UA、UB，与横轴的截距分别为IA、IB.

图19
①S2接1位置时，作出的U—I图线是图19中的________(填“A”或“B”)；
②S2接2位置时，干电池电动势的测量值________真实值，内阻的测量值________真实值．(填“大于”“小于”或“等于”)．
答案　(1)如图

(2)a　(3)①B　②等于　大于

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高考中电学实验要拿到满分，考生应注意以下“三”个方面：
第一：认真完成课本上的每一个实验．知道每一个实验的目的，掌握每一个实验的原理，熟悉每一个实验步骤，领会每一个实验步骤的作用，学会每一个实验仪器的使用，学会每一个实验的处理方法，弄清每一个实验误差的来源等．
第二：对于给出实验电路图的创新性实验，要注意从原理出发，理解实验方法，找出图象中两个物理量之间的关系，理想图象中图线的斜率和截距的物理意义．
第三：对于设计性实验，要注意从原理出发找方法，选器材，定方案．高考中，对设计性实验的考查，一般不直接采用课本上的设计方案，但是其设计理念均取材于课本中的必考实验，因此考生要对课本上的每一个实验做到心中有数．
真题模拟精练
11．(2017·全国卷Ⅱ·23)某同学利用如图20(a)所示的电路测量一微安表(量程为100 μA，内阻大约为2 500 Ω)的内阻．可使用的器材有：两个滑动变阻器R1、R2(其中一个阻值为20 Ω，另一个阻值为2 000 Ω)；电阻箱Rz(最大阻值为99 999.9 Ω)；电源E(电动势约为1.5 V)；单刀开关S1和S2.C、D分别为两个滑动变阻器的滑片．

图20
(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线．
(2)完成下列填空：
①R1的阻值为________ Ω(填“20”或“2 000”)．
②为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中滑动变阻器的________端(填“左”或“右”)对应的位置；将R2的滑片D置于中间位置附近．
③将电阻箱Rz的阻值置于2 500.0 Ω，接通S1.将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D的位置，最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前B与D所在位置的电势________(填“相等”或“不相等”)
④将电阻箱Rz和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将Rz的阻值置于2 601.0 Ω时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变．待测微安表的内阻为______Ω(结果保留到个位)．
(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：_______________________________________
________________________________________________________________________.
答案　(1)见解析图
(2)①20　②左　③相等　④2 550
(3)调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程
解析　(1)实物连线如图所示：

(2)①滑动变阻器R1采用分压式接法，为了方便调节要选择阻值较小的滑动变阻器；
②为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到滑动变阻器的左端对应的位置；
③将电阻箱Rz的阻值置于2 500.0 Ω，接通S1；将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D的位置；最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前后在BD中无电流流过，可知B与D所在位置的电势相等；
④设滑片D两侧电阻分别为R21和R22，由B与D所在位置的电势相等可知，＝；同理，当Rz和微安表对调时，仍有＝；联立两式解得，RμA＝＝ Ω＝2 550 Ω
(3)为了提高测量精度，应调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程．
12．(2017·山东枣庄市一模)某同学测量直流恒流源的输出电流I0和定值电阻Rx的阻值，电路如图21所示．实验器材如下：

图21
直流恒流源(电源输出的直流电流I0保持不变，I0约为0.8 A)
待测电阻Rx(阻值约为20 Ω)
滑动变阻器R(最大阻值约为50 Ω)
电压表V(量程15 V，内阻约为15 kΩ)
电流表A(量程0.6 A，内阻约为0.2 Ω)
请回答下列问题．
(1)实验所用器材如图22所示，图中部分电路已经连接好，请完成实验电路的连接．

图22
(2)电路开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应滑动到________处(选填“a”、“b”)，其理由是________________________________．
(3)所得实验数据如下表，请在图23所示的直角坐标系上画出U—I图象.

1
2
3
4
5
电流表的示数I/A
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
电压表的示数U/V
13.9
12.1
10.2
7.6
6.1

图23
(4)根据所画U—I图象，可求得直流恒流源输出电流I0＝________ A，待测电阻的阻值Rx＝________ Ω.(结果保留两位有效数字)
答案　(1)如图所示

(2)a　开关S闭合后，流过电流表的电流不会超过电流表的量程
(3)如图所示

(4)0.90(0.87～0.92均可)　20(19～22均可)
专题规范练
题组1　高考真题检验
1．(2016·全国卷Ⅰ·23)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警．提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干．
在室温下对系统进行调节，已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 ℃时阻值为650.0 Ω.
(1)完成待调节的报警系统原理电路图(图1)的连线．

图1
(2)电路中应选用滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)．
(3)按照下列步骤调节此报警系统：
①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为________Ω；滑动变阻器的滑片应置于________(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_______
________________________________________________________________________．
②将开关向________(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至__________
________________________________________________________________________．
(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用．
答案　(1)见解析图
(2)R2
(3)①650.0　b　接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏
②c　报警器开始报警
解析　(1)热敏电阻工作温度达到60 ℃时，报警器报警，故需通过调节电阻箱使其电阻为60 ℃时的热敏电阻的阻值，即调节到阻值650.0 Ω，使报警器能正常报警，电路图如图所示．

(2)U＝18 V，当通过报警器的电流10 mA≤Ic≤20 mA，故电路中总电阻R＝，即900 Ω≤R≤1 800 Ω，故滑动变阻器选R2.
(3)热敏电阻为650.0 Ω时，报警器开始报警，模拟热敏电阻的电阻箱阻值也应为650.0 Ω，实验调试时，将开关置于c端，缓慢调节滑动变阻器，直到报警器开始报警．为防止通过报警器电流过大，造成报警器烧坏，应使滑动变阻器的滑片置于b端．
2．(2016·全国卷Ⅱ·23) 某同学利用图2所示电路测量量程为2.5 V的电压表的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱R(最大阻值99 999.9 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5 kΩ)，直流电源E(电动势3 V)，开关1个，导线若干．

图2
实验步骤如下：
①按电路原理图2连接线路；
②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图2中最左端所对应的位置，闭合开关S；
③调节滑动变阻器，使电压表满偏；
④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00 V，记下电阻箱的阻值．
回答下列问题：
(1)实验中应选择滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)．
(2)根据图2所示电路将图3中实物图连线．

图3
(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0 Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为________Ω(结果保留到个位)．
(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为________(填正确答案标号)．
A．100 μA　　　　　　 B．250 μA
C．500 μA D．1 mA
答案　(1)R1　(2)见解析图　(3)2 520　(4)D
解析　(1)本实验测电压表的内阻，实验中电压表示数变化不大，则接入电阻箱后电路的总电阻变化不大，故需要滑动变阻器的最大阻值较小，故选R1可减小实验误差．
(2)滑动变阻器为分压式接法，连接实物电路如图所示：

(3)电压表和电阻箱串联，两端电压分别为2.00 V和0.50 V，则RV＝4R＝2 520 Ω.
(4)电压表的满偏电流Ig＝＝ A≈1 mA，故选项D正确．
3．(2016·全国卷Ⅲ·22)某同学用图4中所给器材进行与安培力有关的实验．两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁(未画出)的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直．

图4
(1)在图中画出连线，完成实验电路．要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向移动．
(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：
A．适当增加两导轨间的距离
B．换一根更长的金属棒
C．适当增大金属棒中的电流
其中正确的是________(填入正确选项前的标号)．
答案　(1)见解析图　(2)AC
解析　(1)实物连线如图所示．

(2)根据公式F＝BIL可得，适当增加导轨间的距离或者增大电流，可增大金属棒受到的安培力，根据动能定理得，Fs－μmgs＝mv2，则金属棒离开导轨时的动能变大，即离开导轨时的速度变大，A、C正确；若换用一根更长的金属棒，但金属棒切割磁感线的有效长度即导轨间的宽度不变，安培力F不变，棒的质量变大，速度变小，B错误．
4．(2015·全国卷Ⅰ·23)图5(a)为某同学改装和校准毫安表的电路图，其中虚线框内是毫安表的改装电路．

图5
(1)已知毫安表表头的内阻为100 Ω，满偏电流为1 mA；R1和R2为阻值固定的电阻．若使用a和b两个接线柱，电表量程为3 mA；若使用a和c两个接线柱，电表量程为10 mA.由题给条件和数据，可以求出R1＝________ Ω，R2＝________ Ω.
(2)现用一量程为3 mA、内阻为150 Ω的标准电流表对改装电表的3 mA挡进行校准，校准时需选取的刻度为0.5 mA、1.0 mA、1.5 mA、2.0 mA、2.5 mA、3.0 mA.电池的电动势为1.5 V，内阻忽略不计；定值电阻R0有两种规格，阻值分别为300 Ω和1 000 Ω；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为750 Ω和3 000 Ω.则R0应选用阻值为______ Ω的电阻，R应选用最大阻值为______ Ω的滑动变阻器．
(3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大，利用图(b)的电路可以判断出损坏的电阻．图(b)中的R′为保护电阻，虚线框内未画出的电路即为图(a)虚线框内的电路．则图中的d点应和接线柱________(填“b”或“c”)相连．判断依据是：___________________________
____________________________________________________.
答案　(1)15　35　(2)300　3 000　(3)c　见解析
解析　(1)定值电阻和毫安表表头是并联关系，电压相等，电流和电阻成反比．若使用a和b两个接线柱，量程为3 mA，则通过R1、R2的电流为2 mA，则通过毫安表表头和R1、R2的电流比为1∶2，所以电阻比为2∶1，可得R1＋R2＝Rg＝50 Ω；若使用a和c两个接线柱，电表量程为10 mA，通过R1的电流为9 mA，电流比为1∶9，可得电阻比＝，即R1＝(Rg＋R2)，整理可得R1＝15 Ω，R2＝35 Ω.
(2)根据电流表校准的刻度，可知电路中总阻值最大为 Ω＝3 000 Ω，最小阻值为 Ω＝500 Ω.若定值电阻R0选择为1 000 Ω，则无法校准3.0 mA，所以选用的定值电阻R0的阻值应为300 Ω，由于最大阻值要达到3 000 Ω，所以选用的滑动变阻器R的最大阻值为3 000 Ω.
(3)为准确地判断出哪个电阻损坏，d点应和接线柱“c”相连；若电流表无示数，则说明R2断路，若电流表有示数，则说明R1断路．
5．(2015·全国卷Ⅱ·23)电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍．某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：
待测电压表(量程3 V，内阻约为3 000 Ω)，电阻箱R0(最大阻值为99 999.9 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值100 Ω，额定电流2 A)，电源E(电动势6 V，内阻不计)，开关2个，导线若干．
(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整．

(2)根据设计的电路，写出实验步骤：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV′，与电压表内阻的真实值RV相比，RV′________RV(填“＞”、“＝”或“＜”)，主要理由是____________________________
___________________________________________________．
答案　见解析
解析　(1)实验电路图如图所示．

(2)移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小；闭合开关S1、S2，调节R1，使电压表的指针满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开S2，调节电阻箱R0，使电压表的指针半偏，读取电阻箱的电阻值，此即为测得的电压表内阻．
(3)断开S2，调节电阻箱R0使电压表成半偏状态，电压表所在支路总电阻增大，分得的电压也增大，此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压，RV′＞RV.
6．(2014·新课标Ⅰ卷·23) 利用如图6所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的实验器材有：
待测电源，电阻箱R(最大阻值为999.9 Ω)，电阻R0(阻值为3.0 Ω)，电阻R1(阻值为3.0 Ω)，电流表(量程为200 m