第2讲 电学实验
[A级－对点练]
1．(2020·河北衡水中学高考模拟)学校物理兴趣小组为探究多用电表欧姆挡的原理，决定自己动手设计一个可以测量电阻的装置．手边的器材有：干电池组，电流计A，电阻箱，待测电阻Rx.其中电流计刻度盘刻线清晰，但是读数已经模糊．
(1)小组成员先将电池组与电流计A进行串联，电路两端分别接好表笔，如图1所示；将表笔短接，发现电流计指针刚好能够指在刻度盘最右端刻度处．
(2)将两表笔分别与电阻箱两接线柱相连，调节电阻箱，直到电流计指针指在刻度盘正中央，电阻箱示数如图2，则电阻箱接入电路的电阻值为________ Ω.
(3)用待测电阻Rx代替电阻箱接入两表笔之间，电流计指针指示如图3所示，则可知待测电阻Rx＝________ Ω.(保留到小数点后一位)
此次实验快结束时，有同学拿来一块内阻为2 803 Ω的电压表，将所设计装置的两表笔正确接在电压表的两接线柱上，电压表示数为2.8 V，可以推知实验中使用的电池组的电动势为________ V(保留到小数点后一位)．
解析：(2)根据图2可知，电阻箱接入电路的电阻值为R＝9×10 Ω＋7×1 Ω＝97 Ω. (3)设电流计满偏电流为Im，短接时，根据闭合电路欧姆定律得＝Im，接入电阻箱时有
ErEr＋R1E2＝Im，接入电阻Rx时有＝Im，解得Rx＝48.5 Ω，r＝97 Ω.当两表笔正确接在电压表的2r＋Rx3
U2.8两接线柱上时，根据闭合电路欧姆定律得E＝U＋r＝2.8 V＋×97 V≈2.9 V.
RV2 803
答案：(2)97 (3)48.5 2.9
2．(2020·广东省惠州市第三次调研)如图甲为多用电表的电路原理图．已知选用的电流表内阻Rg＝10 Ω、满偏电流Ig＝10 mA，当选择开关接3时为量程250 V的电压表．该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，C为上排刻度线的中间刻度，由于粗心，上排刻度线对应数值没有标出．
(1)若指针指在图乙所示位置，选择开关接1时其读数为________；选择开关接3时其读数为________．
(2)为了测该多用电表欧姆挡的电阻和表内电源的电动势，某同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：
- 1 -
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将多用电表红黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使多用电表指针指在C处，此时电阻箱如图丙所示，则C处刻度应为________．
③计算得到多用电表内电池的电动势为________ V．(保留2位有效数字)
解析：(1)选择开关接1时测电流，其分度值为0.2 mA，示数为6.9 mA；选择开关接3时测电压，其分度值为5 V，其示数为173 V；
(2)②由题图丙所示电阻箱可知，电阻箱示数为0×1 000 Ω＋1×100 Ω＋5×10 Ω＋0×1 Ω＝150 Ω；③由题图乙所示可知，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(R＋R内)＝0.005×(150＋150) V＝1.5 V.
答案：(1)6.9 mA 173 V(171～175 V均可) (2)②150 ③1.5
3．(2019·江苏卷，11T)某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率．实验操作如下： (1)螺旋测微器如图所示．在测量电阻丝直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动________(选填“A”“B”或“C”)，直到听见“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏．
(2)选择电阻丝的________(选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径．
(3)题图2甲中Rx为待测电阻丝．请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入题图2乙图实物电路中的正确位置．
(4)为测量Rx，利用图2甲图所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值，作出的U1－I1关系图像如图3所示．接着，将电压表改接在a、b两端，测得5组电压U2和电流I2的值，数据见下表：
U2/V I2/mA 0.50 20.0 1.02 40.0 1.54 60.0 2.05 80.0 2.55 100.0 请根据表中的数据，在方格纸上作出U2－I2图像． 图3
(5)由此，可求得电阻丝的Rx＝________Ω.根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率． 解析：(1)在测量时，为了不损坏被测物体，最后也改用微调旋钮即C，直到听见“喀喀”的响声；(2)为了减小测量误差，应选用电阻丝不同位置进行多次测量；(3)按照原理图，将实物图连线如图1.
- 2 -
(4)将表格中各组数据在坐标纸上描出，再连成一条直线，如图2.
当电压表按甲图连接时，电压表测的电压为Rx，R0的电压之和，当电压表接在a、b间时，1.962.04
电压表测的电压为R0的电压，由图可得：Rx＋R0＝ Ω＝49 Ω，R0＝ Ω＝25.5 Ω，
0.040.08所以Rx＝23.5 Ω.
答案：(1)C (2)不同 (3)(见图1) (4)(见图2) (5)23.5(23.0～24.0都算对)
4．(2019·贺州二模)要精确测量国产某手机的锂聚合物电池的电动势和内阻，给定了下列实验器材：
A．待测电源(电动势约3.8 V，内阻约1 Ω) B．电流表A1(量程0.6 A，内阻未知) C．电压表V1(量程15 V，内阻r1＝5 kΩ) D．电压表V2(量程3 V，内阻r2＝3 kΩ) E．定值电阻(R1＝500 Ω) F．定值电阻(R2＝1 000 Ω)
G．滑动变阻器R(阻值范围0～20 Ω) H．滑动变阻器R(阻值范围0～100 Ω) I．开关及导线
(1)该实验中电压表应选_______，定值电阻应选_______，为操作方便滑动变阻器应选_________．(填选项前面的序号)
(2)在方框中画出实验电路图．
(3)若将滑动变阻器滑到某一位置，读出此时电压表读数为U，电流表读数为I，测得多组数据后作出UI图像，若图像的纵截距为b，斜率的绝对值为k，忽略电压表的分流作用，则电动势E＝__________，电源内阻r＝________.(这两空要求用题目给的符号r1、r2、R1、
R2及k，b表示)
解析：(1)由题意可知，电源电压为3.8 V；若采用15 V的电压表，量程太大，则测量结果不准确；而采用3 V的电压表，则量程太小，不过可以串联电阻分压来扩大量程；故电压表应选用D；采用电阻与电压表串联的方式后，总量程与电阻成正比；则若选用500 Ω的定
- 3 -
3 000＋500
值电阻，改装后量程为×3 V＝3.5 V；仍小于电动势不适用；采用1 kΩ的电阻
3 0003 000＋1 000
串联，则改装后电压表量程为：×3 V＝4 V；故定值电阻选用F；因电源内阻较
3 000小，为了便于调节控制，应选择总阻值较小的G;
(2)本实验中电源内阻与电流表内阻相差不多，故电流表应采用外接法(相对于电源)，故电路图为：
(3)根据闭合电路欧姆定律以及改装原理可知：
r2＋R2
U＝E－Ir r2
变形可得：
r2r2
U＝E－rI r2＋R2r2＋R2
则由图像可知：
E＝b r2＋R2
r2
r＝k r2＋R2
解得：E＝
r2
r2＋R2r2＋R2
b；r＝k. r2r2
r2＋R2r2＋R2
b k r2r2
答案：(1)D F G (2)如解析图所示 (3)
5．(2020·衡水模拟)因为“万能”，所以“多用”．多用电表是一种多功能、多量程的测量仪表．
(1)某次在使用多用电表进行测量时，指针的位置如图甲中的实线所示．若选择开关拨至“50 mA”挡，其测量结果为_______；若选择开关拨至欧姆“×1”挡，其测量的结果为________．
(2)(多选)在图甲所示的一次测量中，指针指在虚线所示位置．则下列说法中正确的是_________
A．若测量元件为电阻，为减小测量误差，应将选择开关调至欧姆“×1”挡 B．每次测量阻值不同的电阻时，都必须重新机械调零 C．若测量元件为二极管，则a端为二极管的正极
D．无论用多用电表进行何种测量(限于直流)，电流都应该从“－”插孔流入多用电表 (3)图乙为某种型号多用电表电阻挡内部原理示意图，已知电流计内阻为Rg，电池内阻为
r.某同学用其电阻挡测电阻时进行如下操作：先闭合开关S，将红、黑表笔分开时，调节可变
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电阻，当可变电阻接入电路的阻值为R时电流表满偏；再将Rx接入A、B表笔之间时电流计指针指在表盘的正中央，则待测电阻Rx的阻值为__________．(用含R、r、Rg的式子表示)．
解析：(1)若选择开关拨至“50 mA”挡，由图甲所示表盘可知，其分度值为1 mA，所测电流为：23.0 mA；若选择开关拨至欧姆“×1”挡，电阻的大小R＝18×1 Ω＝18 Ω.
(2)在图甲所示的一次测量中，指针指在虚线所示位置，指针偏转的角度较大，可知电阻较小，选择较小的挡位进行测量，即将选择开关调至欧姆“×1”挡，故A正确．测量不同的电阻时，不需要重新机械调零，故B错误．
若该元件为二极管，由于电阻较小，电流正向流入，即电流从负孔流出，a为二极管的正极，故C正确．多用电表测量电流、电压时，电流从正孔流入多用表，测电阻时，电流从负孔流出多用表，故D错误．故选：A、C.
(3)当Rx未接入时，闭合开关S，将红、黑表笔分开时，调节可变电阻，使电流表满偏，由闭合电路欧姆定律得：Ig＝
E，当Rx接入A、B表笔之间时，若电流表的指针指在表
r＋Rg＋RERgRxRg＋Rxr＋R＋
Rg＋Rx×
1
盘的正中央，由欧姆定律得：Ig＝
2
Rx，解得Rx＝
R＋rRg
.
R＋r＋Rg
答案：(1)23.0 mA 18 Ω (2)AC (3)
R＋rRg R＋r＋Rg6．(2019·全国卷Ⅰ)某同学要将一量程为250 μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表．该同学测得微安表内阻为1 200 Ω，经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接，进行改装．然后利用一标准毫安表，根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)．
(1)根据图(a)和题给条件，将图(b)中的实物连线．
(2)当标准毫安表的示数为16.0 mA时，微安表的指针位置如图(c)所示．由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值，而是________．(填正确答案标号)
A．18 mA C．25 mA
B．21 mA D．28 mA
(3)(多选)产生上述问题的原因可能是________．(填正确答案标号) A．微安表内阻测量错误，实际内阻大于1 200 Ω B．微安表内阻测量错误，实际内阻小于1 200 Ω C．R值计算错误，接入的电阻偏小 D．R值计算错误，接入的电阻偏大
(4)要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R - 5 -
的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k＝________.
解析：本题考查了电学实验中的电表改装的相关知识；考查了考生的实验能力、分析推理能力，体现了物理核心素养中的科学探究及科学态度与责任．
(1)本实验的目的是对电流表进行扩大量程的改装，故应将定值电阻R与微安表并联．实物连线如答案图所示．
(2)当标准毫安表示数为16.0 mA时，微安表示数为0.16 mA，故当微安表指针满偏时，测量的电流值应为25 mA，选项C正确．
(3)出现上述现象的原因可能有两个：一是并联电阻R偏小；二是微安表内阻测量值偏小．故选A、C.
(4)设微安表内阻为R0，满偏电流为I0，改装成量程为I的电流表时并联电阻R＝故I＝25 mA与I′＝20 mA对应的并联电阻的关系为R′＝99＝. 79
答案：(1)连线如图所示
99
(2)C (3)AC (4)
79
R0，I－I0
I0
I－I0I－I0
R，代入数值得k＝
I′－I0I′－I0
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2020届高考物理艺考生大二轮总复习上篇专题六物理实验第2讲电学实验课时作业
