2025高考物理一輪復習練習題：電學實驗中的熱點問題

2025版高考物理一輪復習練習題含答案解析

熱點專題十四電學實驗中的熱點問題

素養(yǎng)目標1.了解差值法、半偏法、等效法等測電阻的方法。2.會用傳感器控制

電路、設計相關實驗方案。

熱點一測電阻的其他幾種方法

方法n差值法測電阻

電壓表差值法電流表差值法

已知內阻的電壓表可作電流表使已知內阻的電流表可作電壓表使

設計用，在缺少合適的電流表的情況用，在缺少合適的電壓表的情況下，

思想下，常用電壓表并聯小電阻來代常用電流表串聯大電阻來代替電壓

替電流表表

電路原

理圖

I~1---------------

S

基本定值電阻Ho的電流/o=/2—11,電定值電阻Ro的電壓Uo=lh—Ui,

士女,、*U2~U1

原理流表Ai的電壓Ui=(h-/i)Ro電壓表V1的電流/1—?

Ro

①若R)為已知量，可求得電流表①若R)為已知量，可求得電壓表

5—/i)Ro的內阻

A4i的內阻ri一心；Vi

可測物UlR

②若n為已知量，可求得定值電NU2-UIRO；

理量

阻②若八為已知量，可求得定值電阻

ImU2—U1

R°-l2-hRo-Uin

例1用以下器材測量待測電阻&的阻值。

待測電阻Rx,阻值約為100。；

電源E,電動勢約為6.0V,內阻可忽略不計；

電流表Ai,量程為0?50mA,內阻島為20Q；

電流表A2,量程為0?300mA,內阻比約為4Q；

定值電阻Ro,阻值為20。；

滑動變阻器R,最大阻值為10。；

單刀單擲開關S,導線若干。

（1）測量中要求兩電流表的讀數都不小于其量程的點試在方框中畫出測量電阻

心的實驗電路原理圖（原理圖中的元件用題干中相應的英文字母標注）。

（2）若某次測量中電流表Ai的示數為/1,電流表A2的示數為2則由已知量和

測量的量計算Rx的表達式為20

答案（1）見解析圖丙（R作為限流電阻也可）

h—Ii

（2）-7~Ro~Ri

11

解析（1）若設計出圖甲所示的測量電路，通過代入已知數據估算可得，此時電

流表A2的最大電流值只能是70mA,小于其量程的三分之一，所以不滿足實驗要

求。

另一種測量電路如圖乙所示，電流表Ai和待測電阻的串聯阻值約是120C,和定

值電阻Ro的比是6：1,通過電流表A2的最大電流值接近量程最大值，所以這個

電路符合要求，然后連接滑動變阻器來進行調節(jié)測量多組數據即可。最終的電路

圖如圖丙所示。

滑動變阻器用分壓式、限流式接法都可以。

（2）用字母表示待測電阻阻值可得

h-h

Rx=7、Ro一Rio

跟蹤訓練

1.一課外實驗小組用如圖1（a）所示的電路測量某待測電阻心的阻值，圖中Ro

為標準定值電阻（R）=20.0。）；?？梢暈槔硐腚妷罕?；Si為單刀開關，S2為單刀

雙擲開關；E為電源；R為滑動變阻器。采用如下步驟完成實驗：

（1）按照實驗原理線路圖1（a）,將圖（b）中實物連線；

(a)(b)

圖1

（2）將滑動變阻器滑動端置于適當的位置，閉合Si；

（3）將開關S2擲于1端，改變滑動變阻器滑動端的位置，記下此時電壓表⑨的

示數5；然后將S2擲于2端，記下此時電壓表⑦的示數。2；

（4）待測電阻阻值的表達式&=（用Ro、Ui、。2表示）；

（5）重復步驟（3）,得到如下數據：

12345

Ui/V0.250.300.360.400.44

U21V0.861.031.221.361.49

Ui

Ui3.443.433.393.403.39

（6）利用上述5次測量所得號的平均值，求得以=。（保留1位小數）。

答案（1）見解析圖（4）合一（6）48.2

解析（1）依電路圖連接實物圖如圖。

(4)由于電壓表可視為理想電壓表且滑動變阻器滑動端的位置不變時，通過R)

和心電流不變，因此有興=紜"，待測電阻阻值的表達式兄=竺尚&

K。KxU1

(6)將數據代入&=居一1)R),求平均值得&=48.2。。

方法同“半偏法”測電阻

1.電流表半偏法

(1)實驗步驟

①按如圖所示連接實驗電路。

②斷開S2,閉合S],調節(jié)R,使電流表讀數等于其滿偏電流/m。

③保持R不變，閉合S2,調節(jié)及，使電流表讀數等于5m,然后讀出治的值，若

滿足RI?RA,則可認為RA=7?2。

(2)誤差分析

①測量值偏?。篟A測=7?2<RA真。

②原因分析：當閉合S2時，總電阻減小，總電流增大，大于原電流表的滿偏電流，

而此時電流表半偏，所以流經及的電流比電流表所在支路的電流大，及的電阻比

電流表的電阻小，而我們把及的讀數當成電流表的內阻，故測得的電流表的內阻

偏小。

③減小誤差的方法：選電動勢較大的電源E,選阻值非常大的滑動變阻器拈，滿

足7?I?7?AO

2.電壓表半偏法

(1)實驗步驟

①按如圖所示連接實驗電路。

②將以的值調為零，閉合S,調節(jié)R的滑動觸頭，使電壓表讀數等于其滿偏電

壓Um。

③保持R的滑動觸頭不動，調節(jié)及，使電壓表讀數等于gum,然后讀出&的值,

若用《Rv,則可認為Rv=及。

（2）誤差分析

①測量值偏大：Rv測=R2>RV真。

②原因分析：當&的阻值由零逐漸增大時，及與電壓表兩端的總電壓也將逐漸增

大，因此電壓表讀數等于時，及兩端的電壓將大于^Um,使史>及,從而造

成&的測量值偏大。顯然電壓表半偏法適用于測量內阻較大的電壓表的電阻。

③減小誤差的方法：選電動勢較大的電源E,選阻值較小的滑動變阻器R1,滿足

Ri?R\o

例2為測定電流表內電阻飛,實驗中備用的器件有：

A.電流表（量程0?:lOOptA）

B.電壓表（量程0?5V）

C.電阻箱（阻值范圍0—999。）

D.電阻箱（阻值范圍0—99999。）

E.電源（電動勢2V）

F.電源（電動勢6V）

G.滑動變阻器（阻值范圍0?50。，額定電流L5A）,還有若干開關和導線。

圖2

（1）如果采用如圖2所示的電路測定電流表A的內電阻并且想得到較高的精確

度，那么從以上備用器件中，可變電阻R應選用,可變電阻&應選

用,電源應選用(用字母代號填寫)。

(2)如果實驗時要進行的步驟有：

a.合上開關Si；

b.合上開關S2；

c.觀察拈的阻值是否最大，如果不是，將拈的阻值調到最大；

d.調節(jié)Ri的阻值，使電流表指針偏轉到滿刻度；

e.調節(jié)&的阻值，使電流表指針偏轉到滿刻度的一半；

f.記下&的阻值。

以上實驗步驟的合理順序為：。

(3)如果在步驟f中所得及的阻值為600Q,則圖中電流表的內電阻心的測量

值為Qo

(4)某同學認為步驟e中不需要保證“電流表指針偏轉到滿刻度的一半”這一條

件，也可測得電流表內阻請你分析論證該同學的判斷是否可行？o

答案(1)DCF(2)cadbef(3)600

(4)可行

解析(1)S2閉合前后的兩次電路，如果干路電流變化不大，那么就可以認為，

S2閉合后，電流表半偏時，電流表和電阻箱比所分的電流各占一半，又因為二者

并聯，兩端的電壓相等，自然就可以推出電流表的內阻和電阻箱及的阻值相等。

要保證兩次實驗干路的電流變化不大，就需要保證兩次實驗電路的總電阻變化不

大，也就是說，在給電流表并聯上一個電阻箱后導致的電阻變化，對整個電路影

響不大。要達到這個效果，R就需要選一個盡可能大的電阻，可以是電阻箱，也

可以是滑動變阻器，也可以是電位器，但阻值要盡可能地大，經此分析，Ri應選

用D。該實驗要通過可變電阻及阻值來間接反映出電流表的內阻值，因此可變電

阻及的選取原則是：能讀數且盡量和電流表的內阻在同一數量級上。經此分析，

可變電阻&應選用C。在凡是一個盡可能大的電阻、電流表滿偏的前提下，那

么電源電動勢相對地就要大一些，但不是越大越好，過大會損壞電表也不行，故

選用F。

(2)半偏法測電流表內阻的步驟為：實驗前，將用的阻值調到最大；合上開關

S1；調節(jié)拈的阻值，使電流表指針偏轉到滿刻度；保持R1的阻值不變，合上開

關S2；調節(jié)及的阻值，使電流表指針偏轉到滿刻度的一半；記下比的阻值。我

們就認為電流表的內阻值就是治的阻值。因此答案為：c、a、d、b、e、fo

（3）根據（1）中的分析可知，電流表的內電阻心的測量值，就等于電阻箱及

的阻值,即6000

（4）該同學的判斷可行。只需保證步驟abed不變。例如在步驟e中，可以調節(jié)

治的阻值，使電流表指針偏轉到滿刻度的三分之二，記下此時及的阻值，根據并

聯電路反比分流原則，計算出電流表內阻的測量值&'=當，同樣可以測得電流表

的內阻。

例3電壓表滿偏時通過該表的電流是半偏時通過該表電流的兩倍。某同學利用這

一事實測量電壓表的內阻（半偏法），實驗室提供的器材如下：

待測電壓表⑨（量程3V,內阻約為3000C）,電阻箱Ro（最大阻值為99999.9Q）,

滑動變阻器用（最大阻值100Q,額定電流2A）,電源E（電動勢6V,內阻不

計），開關兩個，導線若干。

（1）圖3虛線框內為該同學設計的測量電壓表內阻的電路圖的一部分，將電路圖

補充完整。

圖3

（2）根據設計的電路，寫出實驗步驟：

（3）將這種方法測出的電壓表內阻記為R/,與電壓表內阻的真實值Rv相比,

Rv'Rv（選填“>”“=”或“<”），主要理由是

答案見解析

解析（1）因滑動變阻器阻值較小，所以選擇滑動變阻器的分壓接法。實驗電路

如圖所示。

（2）①移動滑動變阻器的滑片，以保證通電后電壓表所在支路分壓最?。虎陂]合

開關Si,S2,調節(jié)Ri,使電壓表的指針滿偏；③保持滑動變阻器滑片的位置不變，

斷開S2,調節(jié)電阻箱R）,使電壓表的指針半偏；④讀取電阻箱所示的電阻值，此

即為測得的電壓表內阻。

（3）斷開S2,調節(jié)電阻箱使電壓表成半偏狀態(tài)，電壓表所在支路總電阻增大，

分得的電壓也增大；此時Ro兩端的電壓大于電壓表的半偏電壓，故R/>Rv（其

他合理說法同樣給分）。

方法8“替代法”測電阻

1.實驗原理（如圖）

——

R1

2.實驗步驟

S先與2連接，記錄@的示數，再與1連接，調節(jié)R值使@的示數與原值相等,

則&=心

3.說明

對@的要求，只要有刻度且不超過量程即可，與指針是否超1無關，因為電流表

示數不參與運算。

例4（2023?天津紅橋區(qū)調研）在某校開展的科技活動中，為了較準確的測出一

個未知電阻的阻值尺,現有如下器材：讀數不準的電流表A、電阻箱拈、滑動變

阻器及、單刀單擲開關Si、單刀雙擲開關S2、電源和導線若干。

（1）畫出實驗電路圖，并在圖上標出你所選器材的代碼。

（2）寫出主要的實驗操作步驟。

答案（1）電路圖見解析（2）見解析

解析（1）電流表A讀數不準確，故讀出的電流大小沒有實際意義，不能根據

歐姆定律/=■^求電壓和電阻，由等效替代法求待測電阻的大小，分別將待測電阻

和電阻箱與電流表和滑動變阻器串聯，如圖所示。

（2）將Si閉合，S2置于上端，記下電流表指針所指位置；S2置于下端，調節(jié)用

的阻值，使電流表指針指在原位置，則待測電阻&=品。

熱點二傳感器類實驗

例5（2022?河北卷，12）某物理興趣小組利用廢棄電飯煲的部分器材自制簡易

電飯煲，設計電路如圖4所示。選用的器材有：限溫開關Si（手動將其按下，開

始持續(xù)加熱煮飯，當鍋內溫度高于103℃時自動斷開，之后不能自動閉合）；保溫

開關S2（當鍋內溫度高于80℃時自動斷開，溫度低于70℃時自動閉合）；電飯

煲的框架結構如圖5所示。自備元件有：加熱電阻絲R（阻值為60C,用于加熱

煮飯）；限流電阻用和心（阻值均為IkQ）；指示燈Li和L2（2.5V,0.6W,當

電流低于30mA時可視為熄滅）；保險絲T。

~220V

TL

接線螺釘

觸點（電熱板電源開關）

圖5

（1）按照興趣小組設計的電路，下列說法正確的是（多選）。

A.按下Si,Li和L2均發(fā)光

B.當鍋內溫度高于103℃時，Si自動斷開，Li和L2均發(fā)光

C.保溫過程中，S2自動在閉合、斷開狀態(tài)之間交替切換

D.當鍋內溫度低于70℃時，S2自動閉合，Li發(fā)光，L2熄滅

（2）簡易電飯煲制作完成后，試用時Li始終不亮，但加熱和保溫功能均正常。

在不增加元件的前提下，斷開電源，使用多用電表判斷發(fā)生故障的元件。下列操

作步驟的正確順序是（填寫各步驟前的字母）。

A.將選擇開關旋轉到“X100”位置

B.將兩支表筆直接接觸，調節(jié)“歐姆調零旋鈕”，使指針指向歐姆零點

C.調整“指針定位螺絲”，使指針指到零刻度

D.測量指示燈Li兩端的阻值

E.將選擇開關置于OFF位置或交流電壓最高擋

圖6

圖7

操作時，將多用電表兩表筆與Li兩端接觸，若指針如圖6所示，可判斷是

斷路損壞；若指針如圖7所示，可判斷是斷路損壞。（用電路中的元件符號

表示）

答案（1）CD（2）CABDELiRi

解析（1）按下S1后L2支路被短路，則L2不會發(fā)光，A錯誤；當鍋內溫度高于

103℃時，Si斷開，而要溫度降到70℃以下時S2才會閉合，則此時L2可能發(fā)光，

此時電路中R與用和Li的串聯部分并聯，并聯的整體再和L2、R2串聯,RLI=10.42

C,則回路中并聯的整體電阻7?并=56.64C,則回路總電阻7?總=1067.06Q,

F

則回路總電流/總=￡-=0.21A,則L2一定發(fā)光，此時并聯的整體的電壓為。并=

/總H產11.89V,則流過Li的電流為ILI=亂+R=1000+10.42A=0'012'，

則流過Li的電流小于30mA,則Li熄滅，B錯誤；由題知，S2在鍋內溫度高于

80℃時自動斷開，鍋內溫度降到70℃以下時S2自動閉合，C正確；當鍋內溫度

低于70℃時，S2自動閉合，L2支路被短路，則L2不會發(fā)光，此時電路中R與R

和Li的串聯部分并聯，則此時流過Li的電流為/Lif匕=1nnEn/oA=

KLI十Ki1000+1U.42

0.218A,則此時流過Li的電流大于30mA,則Li發(fā)光，D正確。

（2）多用電表的操作步驟為：調整“指針定位螺絲”，使指針指到零刻度——機

械調零；將選擇開關旋轉到“X100”位置——選擋；將兩支表筆直接接觸，調節(jié)

“歐姆調零旋鈕”，使指針指向歐姆零點一歐姆調零；測量指示燈Li兩端的阻

值——測量；將選擇開關置于OFF位置或交流電壓最高擋——關閉多用電表。故

正確順序為CABDEo

由于使用時Li始終不亮，但加熱和保溫功能均正常，則說明R、L2、及、T均正

常，如圖6可看出Li兩端有1090c左右的電阻，則說明Li始終不亮的原因是

Li斷路損壞。

由于使用時Li始終不亮，但加熱和保溫功能均正常，則說明R、L2、R2、T均正

常，如圖7可看出歐姆表的示數幾乎為零，但由于&=10.42Q,此時選用的是

“X100”擋則說明燈泡Li正常，則說明Li始終不亮的原因是R斷路損壞。

提升妻養(yǎng)能力

1.（2022?遼寧高考）某同學要將一小量程電流表（滿偏電流為250piA,內阻為

1.2k。）改裝成有兩個量程的電流表，設計電路如圖1所示，其中定值電阻凡=

40Q,7?2=360Qo

（1）當開關S接A端時，該電流表的量程為0?mA；

（2）當開關S接3端時，該電流表的量程比接在A端時（填“大”或

“小”）；

（3）該同學選用量程合適的電壓表（內阻未知）和此改裝電流表測量未知電阻

心的阻值，設計了圖2中兩個電路。不考慮實驗操作中的偶然誤差，則使用

（填“甲”或“乙”）電路可修正由電表內阻引起的實驗誤差。

;改裝［版襄

:電表;膽表：&

甲乙

圖2

答案（1）1（2）大（3）乙

解析（1）由題圖可知當S接A時，凡和及串聯接入電路，和電流表并聯，滿

-63

偏時電流表兩端的電壓為t/m=/mr=250X10X1.2XIOV=0.3V

此時R和治的電流為

-3

/=D"D=：八瞑八A=0.75X10A=0.75mA

A1+K240+360

所以總電流為I§=Zm+/=lmA

即量程為0?1mAo

（2）當開關S接3端時，由題圖可知R和電流表串聯再和及并聯，由于和電流

表并聯的電阻變小，當電流表滿偏時，流過&的電流變大，干路電流變大，即量

程變大，所以比接在A端時大。

（3）圖甲是電流表的外接法，誤差是由于電壓表的分流引起的；圖乙是電流表的

內接法，誤差是由于電流表的分壓引起的，因為題目中電壓表電阻未知，故采用

題圖乙的方法可以修正由電表內阻引起的實驗誤差。

2.（2023?江蘇金陵中學模擬）某同學利用如圖3甲所示的電路測量一個阻值約為

2kQ的電阻&的阻值，已知電源內阻不計，電壓表為理想電表。

（1）按照實驗電路圖連接圖乙所示的實物圖。

（2）把單刀雙擲開關Si和S2扳到相應位置測量電阻箱兩端的電壓：閉合開關S,

調節(jié)電阻箱，使電壓表的指針指在刻度盤滿偏刻度的31?］2之間，電阻箱各個旋鈕

位置如圖丙所示，則電阻箱的讀數R=C,讀出此時電壓表的讀數5。

（3）斷開開關S,把單刀雙擲開關Si扳到（填"屋’或"b”）位置，

單刀雙擲開關S2扳到（填%”或“d”）位置，把電壓表接入待測電阻

心兩端；保持電阻箱阻值不變，閉合開關S,讀出此時電壓表的讀數。2。

（4）通過以上步驟可得待測電阻R的表達式為&=（用Ui、S、R表

示）。

（5）若電壓表為非理想電表，則根據第（4）問表達式得出待測電阻尺的測量值

是否有系統誤差？（填“有”或“沒有”）。

答案（1）見解析圖（2）2060（3）bd

（4）砂（5）沒有

解析（1）實物連線如圖所示。

（2）由題圖丙可知電阻箱的讀數為2060Q。

（3）要把電壓表與待測電阻并聯，應把開關Si扳到b位置，開關S2扳到d位置。

（4）由于電壓表是理想電表，電源內阻不計，電阻箱與待測電阻串聯，可得

Ux=R+R^

TT心心

聯立解得&=舒?。

（5）設電壓表的內阻為Rv,根據串、并聯電路的特點，可得

RvR

Rv+R

2五二E

Rv+H十氏

RvRx

Rv~\~Rx

Rv+R

聯立解得Rx=^R

可知待測電阻的阻值與電壓表的內阻無關，因此待測電阻尺的測量值沒有系統誤

差。

3.（2022?江蘇海門中學模擬）現要組裝一個酒精測試儀，它利用一種二氧化錫半

導體型酒精氣體傳感器，此傳感器的電阻R隨酒精氣體濃度的變化而變化，規(guī)律

如圖4甲所示。目前國際公認的酒駕標準是“0.2mg/mLW酒精氣體濃度＜0.8

mg/mL"，醉駕標準是“酒精氣體濃度20.8mg/mL"。提供的器材有：