2022高考物理微64 实验：电学拓展创新实验

微专题64实验：电学拓展创新实验

1.结合闭合电路欧姆定律、串并联电路特点，去理解电路，找出测量量与已知量间的关系2

熟练掌握基本实验的原理、实验方法等是解决创新实验的关键.

1.（2020.河北邯郸市期末）某同学欲测量电流表G1的内阻外，实验室有如下实验器材：

待测电流表Gi（量程为。〜6mA,内阻约200Q）

电流表G2（量程为0〜60mA,内阻约40Q）

定值电阻R（阻值为20C）

滑动变阻器&（阻值范围为0~1000Q）

滑动变阻器R2（阻值范围为0〜20C）

电源（电动势约为3V）

开关、导线若干

请回答下列问题：

（1）实验过程中，要求电流表示数从零开始变化，则滑动变阻器应选用（选填或

（2）为尽可能精确测量电流表Gi的内阻，请在虚线框中画出实验电路原理图.

（3）利用上述实验电路，测量多组数据，图1甲为实验过程中某次电流表Gi的示数，其示数

为mA.

（4）若实验中读得Gi表和G2表的读数为八和A，根据多组数据作出/2—八图像，如图乙所示,

图线的斜率为左，则Gi表的内阻外=（用公Ro表示）.

图1

答案（1）/?2⑵见解析图（3）3.60（4）伏-1）R）

解析（1）由于电流表示数从零开始变化，滑动变阻器采用分压接法，因而滑动变阻器选择阻

值小的，故选

（2）由于题目没有电压表，而提供的电流表电阻未知，根据题意可知需要定值电阻作为电压表

使用，此时需要知道通过定值电阻的电流，滑动变阻器采用分压接法;

故采用实验电路图如图所示：

（3）电流表的最小刻度为0.1mA,估读到下一位，故电流表读数为3.60mA.

（4）根据电路图和欧姆定律得：

..„r\+R）

整理得：/=—

2A（）

结合图像可得：k=空典

Ko

解得：r\=（k—l）Ro.

2.（2020•河南、广东、湖北、湖南四省部分学校联考）某实验小组欲将一量程为2V的电压表

Vi改装成量程为3V的电压表，需准确测量电压表Vi的内阻，经过粗测，此表的内阻约为2kQ

可选用的器材有：

电压表V2（量程为5V,内阻为5kC）

滑动变阻器&（最大值为100C）

电流表（量程为0.6A,内阻约为0.1。）

电源（电动势E=6V,内阻不计）

定值电阻R（阻值已知且满足实验要求）.

图2甲为测量电压表Vi的内阻实验电路图，图中M、N为实验小组选用的电表.

⑴请选择合适的电表替代M、N,按照电路图用线条替代导线连接实验电路；

（2）实验电路正确连接，调节滑动变阻器，M表的读数为匕N表的读数为X,请用两表的读

数和定值电阻R表示电压表Vi的内阻；

（3）改变滑动变阻器滑片的位置，得到多组M表和与之对应的N表的读数，建立直角坐标系，

通过描点作出M表（纵坐标）和与之对应的N表的读数（横坐标）的函数图像.若使M表和N

表可同时达到满偏，则函数图像的斜率约为；（结果保留2位有效数字）

（4）若测得电压表必的内阻准确值为Ro,则将此表改成量程为3V的电压表需（选填

“串”或“并”)联电阻的阻值为.

答案⑴见解析图⑵若；(3)2.5(4)串件

IA乙

解析(1)将一量程为2V的电压表Vi改装成量程为3V的电压表，应将定值电阻与电压表

Vi(N)串联，为测量电压表Vi的内阻，再将电压表V2(M)并联到电压表Vi和定值电阻两端，

电路如图.

(2)根据欧姆定律可得，M表(纵坐标)和与之对应的N表的读数(横坐标)的函数关系为Y=

Rv\X,"'IY-X

(3)Rvi约为2kC,而电路分压需要5V,Rvi分到电压为2V,故要求R分压为3V,电阻约

3+2

为3kC,图像斜率约为左=二尸=25

(4)将电压表改装成大量程的电压表时应串联电阻分压，根据串联电路规律可知，串联电阻应

分1V电压即为电压表Vi的一半，串联电路中电流相等，则串联电阻应为电压表Vi的一半

即为学.

3.(2020•贵州贵阳市四校联考)为测量某一未知电阻的阻值，某同学设计了如图3甲所示的电

路图，实验中该同学得到电流表和电压表的读数分别为/和U,于是根据公式&=亨得出了

被测电阻的阻值.试分析：

图3

(1)若电流表不是理想电表，且其内阻不可忽略，则利用该电路测出的阻值凡________(选填

“大于”或“小于")被测电阻的真实值；

(2)为消除电流表内阻对实验结果的影响，该同学又设计了如图乙所示的电路图，连接好电路

后他的具体操作步骤如下：

①调节滑动变阻器的滑片到适当位置，闭合开关Ki及K2,得到电流表A和电压表5、V2

的示数分别为A、Ui、。2,可求出电流表的内阻RA=.

②断开开关&读出电流表A和电压表5的示数分别为r和u',可求出被测电阻的阻值

为尺、=.

③在有效消除电流表内阻对实验结果的影响后，该同学认为实验中使用的电压表也不是理想

电表，那么该同学得出的被测电阻阻值应________.

A.大于被测电阻的真实值

B.小于被测电阻的真实值

C.与被测电阻的真实值一致

答案（1）大于（2）①^产鳄二一竺清③C

解析（1）由内接法原理，电流表测量电流准确，电压表测量值偏大，故电阻的测量值大于真

实值.

UU

⑵①由闭合电路欧姆定律可知RA='~~

②由串联电路电流关系与闭合电路欧姆定律可知R=与---5"

③步骤①中，电压表V|、V2的电阻对测量结果无影响；步骤②中，开关K2断开，电压表V|

的电阻对测量结果无影响，故凡;与被测电阻真实值一致，故选C.

4.（2020.河南洛阳市一模）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V（量程3V,

内阻约为3000C）,电阻箱伍（最大阻值为99999.9C）,滑动变阻器Ri（最大阻值100C,额

定电流2A）,电源E（电动势6V,内阻不计），开关两个，导线若干.

（1）如图4所示，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）将这种方法测出的电压表内阻记为Rv'.则Rv'=.与电压表内阻的真实值Rv相

比，Rv'Rv.（选填“=”或“<”）

i

f।

图4

答案（1）见解析图（2）品>

解析（1）待测电压表电阻（3000C）远大于滑动变阻器4的电阻值（100C）,故滑动变阻器吊

采用分压式接法；

电路图如图所示：

S2

(2)根据设计的电路进行的实验步3聚是：移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在的

支路分压最小：

闭合开关Si、S2,调节R,使电压表的指针满偏；

保持滑动电阻器滑片位置不变，断开S2,调节电阻箱R),使电压表的指针半偏；

读取电阻箱所示的电阻值，此即为测得的电压表内阻；

电压表串联电阻箱后认为电压不变，而实际该支路电压变大，则电阻箱分压大于计算值，则

会引起测量值的偏大，故Rv<Rv'.

5.(2020.湖北武汉市质量检测)某小组用惠斯通电桥测量电阻区的阻值：

方案一：如图5所示，先闭合开关S,然后调整电阻箱&的阻值，使开关So闭合时，电流表

G的示数为零.已知定值电阻凡、&的阻值，即可求得电阻

(1)实验中对电流表G的选择，下列说法正确的是.

A.电流表的零刻度在表盘左侧

B.电流表的零刻度在表盘中央

C.电流表的灵敏度高，无需准确读出电流的大小

D.电流表的灵敏度高，且能准确读出电流的大小

(2)若实验中未接入电流表G,而其他电路均已连接完好，调节电阻箱&,当韶患，则以D

两点的电势的关系满足仰_______(选填、'或"=”版.

方案二：在方案一的基础上，用一段粗细均匀的电阻丝替代吊、必，将电阻箱&换成定值电

阻R,如图6所示.

(3)闭合开关S,调整触头。的位置，使按下触头。时，电流表G的示数为零.已知定值电

阻R的阻值，用刻度尺测量出小h，则电阻&=.

(4)为消除因电阻丝的粗细不均匀而带来的误差，将图6中的定值电阻R换成电阻箱，并且按

照(3)中操作时，电阻箱的读数记为R4；然后将电阻箱与&交换位置，保持触头。的位置不

变,调节电阻箱,重新使电流表G的示数为零，此时电阻箱的读数记为Rs，则电阻R・.

答案(1)BC(2)<(3*R(4)帆屏

解析(1)电流表G零刻度线在中央时，可以判断电流的流向，判断B和。两点电势的高低,

所以要求电流表G的零刻度在表盘中央，所以B正确，A错误；根据电流表中表针摆的方向

便可判断B和。两点电势的高低，进而进行调节，无需准确读出电流的大小，所以C正确，

D错误.

(2)当没有接电流表G时，&与R,串联，Ri与R3串联，然后再并联，则

I\R2+1\RX=UM+UBC=UAC

hRt+I2R3=UAD+UDC=UAC

变形可得肛浅=梦一1

&UBCUBC

RI_UAD_UAC

R3UDCUDC

所以，当上,费时UBC<UDC

即(PB<(PD.

(3)闭合开关S后，调整触头。让电流表G示数为零，说明仰=在

则UAB=UAD,UBC-UDC

同时R与心电流相同，均匀电阻丝电流相同，设电阻丝单位长度的电阻为R),则

UABUBCUADUDC敕键RRO】I/1

7-=不？肃=前，金理传瓦=丽=石

A

得Rx=jR.

i\

(4)将/］和/2的电阻记为RJ和,

cA凡'R*R\'

」&一&，，y?5~/?2,

联立得上=币获.

6.（2019.广东茂名市第一次综合测试）热敏电阻包括正温度系数热敏电阻（PTC）和负温度系数

热敏电阻（NTC）,正温度系数热敏电阻的电阻随温度的升高而增大，负温度系数热敏电阻的

电阻随温度的升高而减小.某实验小组选用下列器材探究某一热敏电阻R,的导电特性.

A.电流表Ai（量程10mA,内阻n=1。）

B.电流表A2（量程0.6A,内阻厂2约为0.5C）

C.滑动变阻器R（最大阻值200C）

D.滑动变阻器丛（最大阻值20。）

E.定值电阻心（阻值1499C）

F.定值电阻值（阻值149。）

G.电源风电动势15V,内阻忽略不计）

H.开关与导线若干

⑴实验采用的电路图如图7甲所示，则滑动变阻器选,定值电阻R