电学实验与创新
新高考适用2025版高考物理二轮总复习第1部分专题突破方略专题6物理实验第2讲电学实验及创新
第一部分专题六第2讲基础题——学问基础打牢1. (2024·新课标Ⅰ卷)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻R x，所用电压表的内阻为1 kΩ，电流表内阻为0.5 Ω.该同学采纳两种测量方案，一种是将电压表跨接在图(a)所示电路的O、P两点之间，另一种是跨接在O、Q两点之间．测量得到如图(b)所示的两条UI图线，其中U与I分别为电压表和电流表的示数．回答下列问题：(1)图(b)中标记为Ⅱ的图线是采纳电压表跨接在_O、P__(填“O、P”或“O、Q”)两点的方案测量得到的．(2)依据所用试验器材和图(b)可推断，由图线_Ⅰ__(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为_50.5__Ω(保留1位小数)．(3)考虑到试验中电表内阻的影响，需对(2)中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为_50.0__Ω(保留1位小数)．【解析】(1)若将电压表接在O、P之间，I＝UR V ＋UR x则U＝R x R VR x＋R V·I依据一次函数关系可知对应斜率为R x R VR x＋R V若将电压表接在O、Q之间，电流表分压为U A＝IR A依据欧姆定律变形可知R x＝U－IR AI解得U＝I(R x＋R A)依据一次函数可知对应斜率为(R x＋R A)，对比图像的斜率可知kⅠ>kⅡ所以Ⅱ图线是采纳电压表跨接在O、P之间．(2)因为待测电阻为几十欧姆的电阻，通过图像斜率大致估算待测电阻为50 Ω左右，依据1 kΩ50 Ω<50 Ω0.5 Ω说明电流表的分压较小，电压表的分流较大，所以电压表应跨接在O、Q之间，所以选择图线I得到的结果较为精确．依据图像可知R x＝3 V－1 V59.6 mA－20 mA≈50.5 Ω.(3)考虑电流表内阻，则修正后的电阻为R x′＝R x－R A＝50.5 Ω－0.5 Ω＝50.0 Ω.2. (2024·四川成都二诊)为将一只毫安表A(量程3 mA，内阻约几十欧姆)改装成量程为1.5 V的电压表，试验室供应了下列器材：电源E(电动势约6 V，内阻不计)；滑动变阻器R1(0～50 Ω)；滑动变阻器R2(0～5 kΩ)；电阻箱R(0～999.9 Ω)；开关两个、导线若干．某同学先按图示电路连接线路，测量表A的内阻．他的操作步骤如下：a．将滑动变阻器的阻值调到最大，闭合S1后调整变阻器的阻值，使表A的指针满偏；b．闭合S2保持变阻器的阻值不变，调整电阻箱R的阻值，使表A的指针偏转到量程的1 2位置；c．登记R的阻值为30.0 Ω.(1)上述试验中，滑动变阻器应选用_R2__(选填“R1”或“R2”)．(2)表A的内阻测量值R A＝_30.0或30__Ω.此测量值_小于__(选填“大于”“等于”或“小于”)表A内阻的真实值．(3)若取表A内阻的测量值R A进行计算，为达成改装的目的，可将表A与电阻箱R_串联__(选填“串联”或“并联”)，且将电阻箱R的阻值调到_470.0或470__Ω.【解析】(1)毫安表A的量程3 mA，则电路中的最大电流为3 mA，电路的最小电阻为R＝EI g ＝63×10－3Ω＝2 000 Ω，故滑动变阻器应选用R2.(2)试验中用半偏法测电表的内阻，所以R的阻值即为电表的测量值，则表A的内阻测量值R A＝30 Ω，由于闭合S2，电阻箱R并入电路，电路的总电阻变小，干路电流变大，而流过毫安表的电流为满偏的一半，所以流过电阻箱R的电流大于满偏的一半，依据并联电路的特点，可知电阻箱R的阻值小于毫安表的内阻，即测量值小于表A内阻的真实值．(3)应把毫安表与电阻箱串联，改装成电压表，量程为1.5 V，则有U＝I g(R A＋R)，则将电阻箱R的阻值调到R＝470 Ω.3. (2024·新课标Ⅱ卷)某同学要探讨一小灯泡L(3.6 V，0.30 A)的伏安特性．所用器材有：电流表A1(量程200 mA，内阻R g1＝10.0 Ω)，电流表A2(量程500 mA，内阻R g2＝1.0Ω)、定值电阻R0(阻值R0＝10.0 Ω)、滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω)、电源E(电动势4.5 V，内阻很小)、开关S和若干导线．该同学设计的电路如图(a)所示．(1)依据图(a)，在图(b)的实物图中画出连线．(2)若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流，利用I1、I2、R g1和R0写出：小灯泡两端的电压U＝_I1(R g1＋R0)__，流过小灯泡的电流I＝_I2－I1__.为保证小灯泡的平安，I1不能超过_180__mA.(3)试验时，调整滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零．逐次变更滑动变阻器滑片位置并读取相应的I1和I2.所得试验数据在下表中给出．I1/mA325585125144173I2/mA1712292993794244701_11.6__Ω(保留1位小数)．(4)假如用另一个电阻替代定值电阻R0，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值不能小于_8.0__Ω(保留1位小数)．【答案】(1)见解析图【解析】(1)依据电路图连接实物图如图所示(2)①依据电路图可知灯泡两端的电压为电流表A 1和R 0的总电压，故依据欧姆定律有U ＝I 1(R g1＋R 0 )；②依据并联电路特点可知流过小灯泡的电流为I ＝I 2－I 1；③因为小灯泡的额定电压为3.6 V ，故依据题目中已知数据带入①中可知I 1不能超过180 mA.(3)依据表中数据可知当I 1＝173 mA 时，I 2＝470 mA ；依据前面的分析代入数据可知此时灯泡两端的电压为U ＝3.46 V ；流过小灯泡的电流为I ＝297 mA ＝0.297 A ；故依据欧姆定律可知此时小灯泡的电阻为R ＝U I ＝3.460.297Ω＝11.6 Ω.(4)要测量完整的伏安特性曲线则灯泡两端的电压至少要达到3.6 V ，而电流表A 1不能超过其量程200 mA ，此时结合①有3.6＝0.2×(10＋R 0)，解得R 0＝8 Ω，即要完整的测量小灯泡伏安特性曲线所用电阻的阻值不能小于8 Ω.4. (2024·新课标Ⅲ卷)已知一热敏电阻当温度从10 ℃升至60 ℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变更关系．所用器材：电源E 、开关S 、滑动变阻器R (最大阻值为20 Ω)、电压表(可视为志向电表)和毫安表(内阻约为100 Ω)．(1)在所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图．(2)试验时，将热敏电阻置于温度限制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值．若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5 V 和3.0 mA ，则此时热敏电阻的阻值为_1.8__kΩ(保留2位有效数字)．试验中得到的该热敏电阻阻值R 随温度t 变更的曲线如图(a)所示．(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2 kΩ.由图(a)求得，此时室温为_25.5__℃(保留3位有效数字)．(4)利用试验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图(b)所示．图中，E 为直流电源(电动势为10 V ，内阻可忽视)；当图中的输出电压达到或超过6.0 V 时，便触发报警器(图中未画出)报警．若要求起先报警时环境温度为50 ℃，则图中_R 1__(填“R 1”或“R 2”)应运用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为_1.2__kΩ(保留2位有效数字)．【答案】 (1)见解析图【解析】 (1)滑动变阻器应用分压式，电压表可视为志向表，所以用电流表外接．连线如图．(2)由部分电路欧姆定律得R ＝U I ＝ 5.53×10－3Ω≈1.8 kΩ.(3)由图(a)可以干脆读该电阻的阻值为2.2 kΩ对应的温度为25.5 ℃.(4)温度上升时，该热敏电阻阻值减小，分得电压削减．而温度高时要求输出电压上升，以触发报警，所以R 1为热敏电阻．由图线可知，温度为50 ℃时，R 1＝0.8 kΩ，由欧姆定律可得E ＝I (R 1＋R 2)，U ＝IR 2，代入数据解得R 2＝1.2 kΩ.5. (2024·全国乙，23,10分)一同学探究阻值约为550 Ω的待测电阻R x 在0～5 mA 范围内的伏安特性．可用器材有电压表V(量程为3 V ，内阻很大)，电流表A(量程为1 mA ，内阻为300 Ω)，电源E (电动势约为4 V ，内阻不计)，滑动变阻器R (最大阻值可选10 Ω或1.5 kΩ)，定值电阻R 0(阻值可选75 Ω或150 Ω)，开关S ，导线若干．(1)要求通过R x 的电流可在0～5 mA 范围内连续可调，将图甲所示的器材符号连线，画出试验电路的原理图．(2)试验时，图甲中的R 应选最大阻值为_10_Ω__(选填“10 Ω”或“1.5 kΩ”)的滑动变阻器，R 0应选阻值为_75_Ω__(选填“75 Ω”或“150 Ω”)的定值电阻．(3)测量多组数据可得R x 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乙和图丙所示，则此时R x 两端的电压为_2.30__V ，流过R x 的电流为_4.20__mA ，此组数据得到的R x 的阻值为_548__Ω(保留3位有效数字)．【答案】 (1)见解析图【解析】 (1)电流表内阻已知，电流表与R 0并联扩大电流表量程，进而测量通过R x 的电流，电压表测量R x 两端的电压；滑动变阻器采纳分压式接法，满意通过R x 的电流在0～5 mA 内连续可调的条件，电路图如下．(2)电路中R 应选最大阻值为10 Ω的滑动变阻器，便利电路的调整，测量效率高、试验误差小；通过R x 的电流最大为5 mA ，须要将电流表量程扩大为原来的5倍，依据并联分流，即并联电路中电流之比等于电阻的反比，可知5 mA －1 mA 1 mA ＝300 ΩR 0，解得R 0＝75 Ω.(3)电压表每小格表示0.1 V ，向后估读一位，即U ＝2.30 V ；电流表每小格表示0.02mA ，本位估读，即读数为0.84 mA ，电流表量程扩大5倍，所以通过R x 的电流为I ＝4.20 mA ；依据欧姆定律可知R x ＝UI≈548 Ω.6. (2024·浙江1月高考)小明同学依据图1的电路连接器材来“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”．试验时多次变更合金丝甲接入电路的长度l 、调整滑动变阻器的阻值，使电流表的读数I 达到某一相同值时记录电压表的示数U ，从而得到多个U I 的值，作出U Il 图像，如图2中图线a 所示．(1)在试验中运用的是_0～20_Ω__(选填“0～20 Ω”或“0～200 Ω”)的滑动变阻器． (2)在某次测量时，量程为3 V 电压表的指针位置如图3所示，则读数U ＝_1.32(1.31～1.34)__V.(3)已知合金丝甲的横截面积为7.0×10－8m 2，则合金丝甲的电阻率为_1.1×10－6(0.90×10－6～1.3×10－6)__Ω·m(结果保留2位有效数字)．(4)图2中图线b 是另一根长度相同、材料相同的合金丝乙与合金丝甲并联后采纳同样的方法获得的UIl 图像，由图可知合金丝甲的横截面积_小于__(选填“大于”“等于”或“小于”)合金丝乙的横截面积．【解析】 (1)由试验原理可知R x ＝U I ，而由U Il 图像可知待测电阻最大约为8 Ω，为了使电压表有明显的读数变更，则滑动变阻器的阻值不能太大，故选0～20 Ω比较合适．(2)量程为 3 V 的电压表，精度为0.1 V ，估读到0.01 V ，则电压为 1.32 V(1.31～1.34)．(3)依据电阻定律有U I ＝R x ＝ρS ·l 则U I l 图像的斜率为k ＝ρS可得合金丝甲的电阻率为ρ＝kS ＝7.4－3.60.44－0.20×7.0×10－8(Ω·m)≈1.1×10－6(Ω·m)．(4)另一根长度相同、材料相同的合金丝乙与合金丝甲并联后，电阻率不变，而横截面积变为S′＝S＋S乙由图2中图线b可得S′＝ρk b＝1.1×10－62.2－1.00.44－0.15≈26.6×10－8 m2解得S乙＝S′－S≈19.6×10－8 m2>S故合金丝甲的横截面积小于合金丝乙的横截面积．7. (2024·贵州押题卷)李老师为了让同学们更好地理解电表的改装原理，将量程为0～3 V～15 V的电压表底座拆开后，展示其内部结构，如图甲所示．图中a、b、c是该表的3个接线柱，李老师已依据图甲画出如图乙所示的电路图．(1)依据图乙可以推断，当须要选择0～3 V的量程时，应接入电路的两个接线柱是_b、c__.(2)若电压表的表头内阻为200 Ω，满偏电流为600 μA，则可以计算出R1＝_20_000__Ω，R2＝_4_800__Ω.(3)某同学受到启发后，接着探讨量程为0～0.6 A～3 A的电流表．拆开电流表底座后，发觉其内部结构如图丙所示，其中“－”为电流表的负接线柱，d、e为其余两个接线柱．在所给的器材符号之间画出连线，组成该电流表的电路图；(4)已知电流表中R4＝0.22 Ω，表头与电压表的表头相同，则R3＝_0.88__Ω.【答案】(3)见解析图【解析】(1)电压表量程越大，与表头G串联的总电阻越大，所以当须要选择0～3 V 的量程时，表头G只与R2串联，应接入电路的两个接线柱是b、c.(2)依据串联电路规律有I G(R2＋r G)＝3 V，I G(R1＋R2＋r G)＝15 V，联立解得R1＝20 000 Ω，R2＝4 800 Ω.(3)依据题图丙作出电路图如图所示．(4)电流表量程越大，分流总电阻越小，所以e接线柱对应0.6 A量程，d接线柱对应3 A量程，依据串并联电路规律有I1＝I G＋I G r G＋R5R3＋R4＝0.6 A，I2＝I G＋I G r G＋R3＋R5R4＝3A，联立解得R3＝0.88 Ω.应用题——强化学以致用8. (2024·全国高考甲卷)某同学用图(a)所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有：小灯泡(额定电压2.5 V，额定电流0.3 A)电压表(量程300 mV，内阻300 Ω)电流表(量程300 mA，内阻0.27 Ω)定值电阻R0滑动变阻器R1(阻值0～20 Ω)电阻箱R2(最大阻值9 999.9 Ω)电源E(电动势6 V，内阻不计)开关 S、导线若干．完成下列填空：(1)有3个阻值分别为10 Ω、20 Ω、30 Ω的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0～300 mA的UI曲线，R0应选取阻值为_10__ Ω的定值电阻．(2)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的_a__(填“a”或“b”)端．(3)在流过电流表的电流较小时，将电阻箱R2的阻值置零，变更滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示数U、I，结果如图(b)所示．当流过电流表的电流为10 mA 时，小灯泡的电阻为_0.7__ Ω(保留1位有效数字)．(4)为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为 3 V ，该同学经计算知，应将R 2的阻值调整为_2_700_Ω__.然后调整滑动变阻器R 1，测得数据如下表所示：U /mV 24.0 46.0 76.0 110.0 128.0 152.0 184.0 216.0 250.0 I /mA140.0160.0180.0200.0220.0240.0260.0280.0300.0增大__(大”“减小”或“不变”)．(6)该同学观测到小灯泡刚起先发光时流过电流表的电流为160 mA ，可得此时小灯泡电功率P 1＝_0.074__W(保留2位有效数字)；当流过电流表的电流为300 mA 时，小灯泡的电功率为P 2，则P 2P 1＝_10__(保留至整数)．【解析】 (1)因为小灯泡额定电压2.5 V ，电动势6 V ，则滑动滑动变阻器时，为了保证电路平安，须要定值电阻分担的电压U ＝6 V －2.5 V ＝3.5 V ，则有R 0＝3.5 V0.3 A≈11.7 Ω则须要描绘小灯泡在0～300 mA 的伏安特性曲线，即R 0应选取阻值为10 Ω. (2)为了爱护电路，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的a 端．(3)由图可知当流过电流表的电流为10 mA 时，电压为7 mV ，则小灯泡的电阻为R ＝7×10－310×10－3 Ω＝0.7 Ω. (4)由题知电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3 V 时，有3R 2＋R V ＝0.3R V解得R 2＝2 700 Ω.(5)由图(b)和表格可知流过小灯泡电流增加，图像中U I变大，则灯丝的电阻增大． (6)依据表格可知当电流为160 mA 时，电压表的示数为46 mV ，依据(4)的分析可知此时小灯泡两端电压为0.46 V ，则此时小灯泡电功率P 1＝0.46 V×0.16 A≈0.074 W同理可知当流过电流表的电流为300 mA 时，小灯泡两端电压为2.5 V ，此时小灯泡电功率P 2＝2.5 V×0.3 A＝0.75 W故有P 2P 1＝0.750.074≈10.9. (2024·广西南宁二模)某物理试验小组设计了如图甲所示的电路图，采纳半偏法测量一电流计G 的内阻R g ，然后将该电流计G 改装为电压表，并对改装后的电压表进行检验．(1)请依据图甲所示电路图，在图乙中用笔画线表示导线连接相应的实物电路：(2)测量R g的步骤如下：①按图甲所示连接好试验电路，将R1的阻值调到最大，闭合开关S1，调整R1的阻值，使电流计指针满偏；②闭合开关S2，调整R2的阻值，使电流计指针转到满偏刻度的一半处，登记R2的阻值并断开S1；③待测电流计内阻R测＝R2.由于存在系统误差，按上述试验步骤测出的电流计内阻R测与电流计内阻的真实值R g相比较，R测_<__R g(选填“>”“<”或“＝”)．(3)该小组在上述试验中，测得电流计G(量程3 mA)的内阻为400 Ω.他们将此电流计与电阻R串联后改装成量程为6 V的电压表，然后利用一标准电压表，依据图丙所示电路对改装后的电压表进行检验．①与电流计串联的电阻R＝_1_600__Ω；②调整滑动变阻器，当标准电压表读数为4.10 V时，电流计G的读数为2.00 mA，则改装后的电压表实际量程为_6.15__V.该小组发觉改装的电压表量程不是6 V，通过分析，缘由是由于电流计G的内阻测量不精确造成的，此时不用做其他改动，要达到预期目的，只需将与电流计串联的电阻R换为一个阻值为_1_550__Ω的电阻即可．【答案】(1)见解析图【解析】(1)依据电路图连接实物图如图所示(2)③当R1保持不变时，再闭合S2时，这样电路中的总电阻变小，总电流将大于I g，当电流半偏时，电阻箱的电流比I g2大，所以电阻箱的电阻小于电流表，即测量值小于真实值．(3)①将电流表改装成电压表，须要串联一较大的分压电阻R ＝U I g －R g ＝63×10－3 Ω－400 Ω＝1 600 Ω.②由题意，当微安表的示数为2 mA 时，理论上的电压U 理＝I (R ＋R g )＝2×10－3×(1 600＋400)V ＝4 V但实际电压U ′有4.10 V ．那么实际电流表G 的内阻R g ′＝U ′I －R ＝ 4.102×10－3 Ω－1 600 Ω＝450 Ω实际量程为U 实＝I (R g ′＋R )＝3×10－3×(450＋1 600)V ＝6.15 V依据表头与分压电阻的串联关系，要达到预期6 V 的目的，只需将R 减小50 Ω即可，即换为1 550 Ω的定值电阻．。
高中物理-电学创新实验
教师备用习题
(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线.
(2)完成下列填空:
①R1的最大阻值为 20 (填“20”或“2000”)Ω. ②为了保护微安表,开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中的滑动变阻器的
左 (填“左”或“右”)端对应的位置;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2500.0 Ω,接通S1.将R1的滑片置于适当位置,再反复调
电表粗测水样电阻约为2750 Ω.
(1)为精确地测量所取水样的电阻,该小组从实验室中找到如下实验器材:
A.电流表(量程0~5 mA,电阻RA为50 Ω) C.滑动变阻器(0~20 Ω,额定电流为1 A)) D.电源(电动势为12 V,内阻约为10 Ω)
高考题型突破
2.某兴趣小组欲通过测定工业污水(含多种重金属离子)的电阻率来判断某工厂废水是
否达到排放标准(一般工业废水电阻率的达标值ρ≥200 Ω·m).如图甲所示为该同学所用
盛水容器,其左、右两侧面为金属薄板(电阻极小),其余四面由绝缘材料制成,左、右两
侧带有接线柱,容器内表面长a=40 cm,宽b=20 cm,高c=10 cm,将水样注满容器后,用多用
高考题型突破
(2)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,可知外电阻的取值范围是20×1180−3Ω=900 Ω≤R≤10×1180−3Ω=1800 Ω. 报警器的电阻是650.0 Ω,所以滑动变阻器阻值的取值范围在250 Ω到1150 Ω之间, 所以滑动变阻器应该选R2. (3)电阻箱代替报警器工作时的热敏电阻,阻值应为650.0 Ω,滑动变阻器刚开始应 置于b端,若置于另一端,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;实验调试时,将开关置于c端,缓慢调节滑动变阻器,直至报警器开始报警.
高中物理电学实验的创新设计
高中物理电学实验的创新设计在高中物理的学习中，电学实验一直占据着重要的地位。
它不仅能够帮助我们深入理解电学的基本概念和规律，还能培养我们的实验操作能力和科学思维。
然而，传统的电学实验在某些方面可能存在局限性，为了更好地激发学生的兴趣和提高实验效果，创新设计显得尤为重要。
一、传统电学实验的局限性传统的高中物理电学实验，虽然经过了多年的教学实践和优化，但仍存在一些不足之处。
首先，实验器材的精度和稳定性有时难以满足精确测量的需求。
例如，电表的读数误差、电阻箱的接触不良等问题，可能导致实验数据的偏差。
其次，实验内容和形式相对固定，缺乏创新性和探究性。
学生往往只是按照既定的步骤进行操作，难以真正培养自主思考和解决问题的能力。
再者，实验场景与实际生活的联系不够紧密，学生难以将所学知识应用到实际情境中，导致对知识的理解和掌握不够深入。
二、创新设计的思路与原则为了克服传统实验的局限性，我们在进行电学实验创新设计时，可以遵循以下思路和原则。
1、贴近生活将电学实验与日常生活中的实际问题相结合，让学生感受到物理知识的实用性。
例如，可以设计关于家用电器功率测量、手机电池充电效率研究等实验。
2、增加探究性设计一些开放性的实验问题，让学生通过自主探究来寻找答案。
比如，探究不同材料的电阻特性与温度的关系。
3、利用现代技术引入先进的实验仪器和技术手段，如数字化传感器、计算机数据采集系统等，提高实验的精度和效率，同时也能让学生接触到最新的科技成果。
4、简化实验操作通过巧妙的设计，减少实验步骤的复杂性和操作难度，让学生能够更轻松地完成实验，从而将更多的精力集中在实验原理和数据分析上。
三、创新设计案例1、自制简易欧姆表材料：表头（微安表）、电阻箱、滑动变阻器、电源、开关、导线若干。
原理：根据欧姆定律，通过改变与表头串联的电阻值，可以测量不同电阻的阻值。
操作步骤：（1）将表头、电阻箱、滑动变阻器、电源和开关按照电路图连接好。
（2）调节滑动变阻器，使表头指针指在满刻度处。
试探讨如何在电学实验教学中培养学生的创新意识
学 实 验 教 学 中存 在 的 问 题 ． 因 为 只 有 发 现 存 在 的 问 题 并 分 析 其 背 后 的原 因之 后 我 们 才 能 有 针 对 性 的去 寻 求 一 种 有 效 的途
径． 为 此 笔 者 通 过 观 察 多 年 的 电学 实 验 教 学 过 程 ， 总 结 和 归 纳
中学生数理亿． 学饼版
的原 因寻 找 基 本 上 采 取 的是 直 接 重 新 实 验 寻求 正 确 结 果 的 处
理方式 ， 而并 无 展 开探 索 错 误 起 因 的 过 程 ． 缺 乏 对 实 践 的 关 注
趣 最 终 培 养 学 生 创新 意 识 是 极 其 重 要 的 一 个 问题 ． 笔 者 基 于 多年 的教 学 经验 ， 阐述 了 自 己 的 教 学 心 得 并 在 实 施 过 程 中 的
一
进行 ， 为 此 实 验 教 学 仅 仅 在 一 定 程 度 上 提 高 了 学 生 动 手 操 作 能力 ， 而 对 于学 生 的 创 新 能 力并 没 有起 到 应有 的期 望 ． 因 此 作 者 将 结 合 自 身 多 年 来 的 教 学 经 验 以 及 平 时 所 学 的 教 育理论 ， 为 自 己 当 前 进 行 的 电 学 实 验 教 学 寻 找 一 条 培 养
２ ． １ 此 问题 的 一个 重 要 环 节． 可 惜
2014高考物理试题分类解释：专题十七、电学创新实验
专题十七、电学创新实验1.（2013高考山东理综第21（2）题）（2）霍尔效应是电磁基本现象之一，近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。
如图丙所示，在一矩形半导体薄片的P 、Q 间通入电流I ，同时外加与薄片垂直的磁场B ，在M 、N 间出现电压U H ，这个现象称为霍尔效应，U H 称为霍尔电压，且满足dIB K U H ，式中d 为薄片的厚度，k 为霍尔系数。
某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。
①若该半导体材料是空穴（可视为带正电粒子）导电，电流与磁场方向如图丙所示，该同学用电压表测量U H 时，应将电压表的“+”接线柱与_________(填“M”或“N”)端通过导线相连。
②已知薄片厚度d=0.40mm ，该同学保持磁感应强度B=0.10T 不变，改变电流I 的大小，测量相应的U H 值，记录数据如下表所示。
根据表中数据在给定区域内（见答题卡）画出U H —I 图线，利用图线求出该材料的霍尔系数为_______________×10-3VA -1T -1（保留2位有效数字）。
③该同学查阅资料发现，使半导体薄片中的电流反向再次测量，取两个方向测量的平均值，可以减小霍尔系数的测量误差，为此该同学设计了如图丁所示的测量电路，S 1、S 2均为单刀双掷开关，虚线框内为半导体薄片（未画出）。
为使电流从Q 端流入，P 端流出，应将S 1掷向_______（填“a”或“b”）, S 2掷向_______（填“c”或“d”）。
为了保证测量安全，该同学改进了测量电路，将一合适的定值电阻串联在电路中。
在保持其它连接不变的情况下，该定值电阻应串联在相邻器件____________和__________(填器件代号)之间。
答案：①M ②如图所示。
1.5 ③b c S 1 E 解析：①若该半导体材料是空穴（可视为带正电粒子）导电，由左手定则，空穴所受洛伦兹力方向指向M ，M 侧电势高，用电压表测量U H 时，应将电压表的“+”接线柱与M 端通过导线相连。
高考物理-电学创新实验
【答案】(1)a
(2)U2＝U1＋I(R＋RA)
(3)6.0 5.0
(4)0.58(0.53～0.62 均可)
【解析】 (1)利用伏安法测电阻，由图像可 知热敏电阻的阻值远小于电压表内阻， 所以 采用电流表外接法，故导线 c 应接在 a 点． (2)根据串联电路规律可知，外电路电压 U2 ＝U1＋I(R＋RA)． (3)电源两端的电压利用欧姆定律可知， 利用 电源的伏安特性曲线可知电动势和内电 阻．电源的电动势为 6.0 V ，内阻为 r ＝ 6.0－4.0 Ω ＝ 5.0 Ω . 0.4
第13讲
电学创新实验
· 高频考点探究 · 教师备用习题
怎么考？
全国高考卷的实验题经常出现电学创新实验，该类实验的特点是题目来源于教材， 但又高于教材，需要考生学会迁移应用，准确理解实验创新点． 一般电学创新实验有两个大方向：1.实验原理的拓展与创新，实验的基本原理和思想 方法是考查的核心，要解决此类实验问题，应摒弃简单地背诵实验而向分析理解实验转 变.2. 实验器材的创新与使用，试题的创新点有时是改变实验器材，或者选用一个“全新” 的元件引入实验中进行应用或研究，注重考查考生的知识迁移能力和解决实际问题的能 力．
3．某兴趣小组欲通过测定工业污水(含多种重金属离子)的电阻率来判断某工厂废水是否 达到排放标准(一般工业废水电阻率的达标值 ρ≥200 Ω·m)．图 133 为该同学所用盛水 容器，其左、右两侧面为金属薄板(电阻极小)，其余四面由绝缘材料制成，左、右两侧 带有接线柱，容器内表面长 a＝40 cm，宽 b＝20 cm，高 c＝10 cm，将水样注满容器后， 用多用电表测出水样电阻约为 2750 Ω.
功能，因此在测电压表内阻时无需另并联电压表，测电流表内阻时无需再串联电流
四川省成都七中高考一轮复习：电学实验拓展与创新ppt课件
实战演练1
电路设计
[2016天津改编]:某同学想要描绘标有“3.8V，0.3A”字样小灯泡L的伏安特性 曲线，要求测量数据尽量精确，绘制曲线完整，可供该同学选用的器材除了
开关，导线外，还有：
电压表V1（量程0~3V，内阻为3kΩ） 电压表V2（量程0~15V，内阻约15kΩ） 电流表A1（量程0~200mA，内阻为10Ω） 电流表A2（量程0~3A，内阻为0.1Ω） 滑动变阻器R1（0~10Ω，额定电流2A） 滑动变阻器R2（0~1kΩ，额定电流0.5A） 定值电阻R3（阻值等于1Ω） 定值电阻R4（阻值等于10Ω） 定值电阻R5（阻值等于1KΩ） 电源电动势6V，内阻不计 为了测量时各电表读数不小于其量程的三分之一，并方便调节，请画出实验
B电压表V （0～1V，内阻为1KΩ） 1
C电压表V （0～6V，内阻约3KΩ） 2
D.电流表A1（0~100µA，内阻约10Ω）
E.电流表A （0~0.6A，内阻约1Ω） 2
F．定值电阻R （阻值1Ω） 0
G滑动变阻器R （0～5Ω，1A） 1
H滑动变阻器R （0～100Ω，0.2A） 2
I电键、导线
练习1 某学习小组的同学拟描绘小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用 的器材如下：
小灯泡L，规格“4.0v．0.7A”； 电流表A1，量程3A，内阻r1约为0.1Ω; 电流表A2，量程0.6A，内阻r2=0.2Ω; 电压表V，量程3V，内阻rV=9kΩ； 标准电阻R1，阻值1Ω； 标准电阻R2，阻值3 kΩ; 滑动变阻器R，阻值范围0~ 10Ω,； 学生电源E，电动势6V，内阻不计； 开关S及导线若干。 请在虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代
为了测量时各电表读数不小于其量程的三分之一，并方便调节，
2023一线高考(新教材)二轮物理(山东专版)第 22课时 电学实验与创新(wd无答案)
2023一线高考（新教材）二轮物理（山东专版）第 22课时电学实验与创新(wd无答案)一、实验题(★★★) 1. 如图甲是多用电表简化电路图，电流计满偏电流0.5mA、内阻20Ω；电池电动势1.5V、内阻可忽略；电阻R 1阻值20Ω；R 3阻值24990Ω．（1）A插孔应接 ______ 表笔（选填“红”或“黑”）；（2）若指针指在图乙中所示位置，选择开关接1时其读数为 ______ ；选择开关接3时其读数为 ______ ；（3）测量电阻时，需先进行欧姆调零，此时应将R 2的阻值调整为 ______ Ω（4）用多用表测电流或电阻的过程中，下列说法正确的是（） ______A．测量电阻时，更换倍率后必须重新进行欧姆调零B．测量电流时，更换量程后必须重新进行调零C．测量未知电阻时，必须先选择倍率最大挡进行试测D．测量未知电流时，必须先选择电流最大量程进行试测(★) 2. 某课外兴趣小组在用“伏安法测电阻”实验中，测得两电表示数如图所示，电流表读数为________ A，电压表读数为 ________ V。
(★★) 3. 某同学在做多用电表测电阻的实验中：（1）测量某电阻时，用“×10 Ω”档时发现指针偏转角度过大，他应该换用“ __ ”档（填“×1 Ω”或“×100 Ω”），换档后，在测量前先要 ______________ ．（2）如上图所示，是某次使用多用表的实验中，多用电表表盘指针所示的位置，请你读数：①如果使用的是直流2.5V的电压挡，则读数为 _________ V；②如果使用的是×100Ω的电阻挡，则读数为 _________ Ω；③如果使用的是直流10mA的电流挡，则读数为 __________ mA．(★★★) 4. (1)为了测量电阻，现取一只已经完成机械调零的多用电表，如图甲所示，请根据下列步骤完成电阻测量：①将K旋转到电阻挡“”位置。
②将插入“+”“－”插孔的表笔短接，旋动部件 ______ （选填“C”或“D”），使指针对准电阻的“0”刻度线。
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(1)他借助多用电表检查小灯泡．先断开开关，把多用电表的选择开 关旋到欧姆挡的“×1”挡，再进行__________调零；然后将红、黑表 笔分别接触①、②接线柱，多用电表的表盘恰好如图乙所示，说明小灯
泡正常，此时的电阻为________Ω. (1)欧姆 6(或6.0)
(2)他将多用电表选择开关旋于某直流电压挡，将红、黑表笔分别接 触②、③接线柱；闭合开关，发现电压表的示数约等于电源电动势，说 明②、③接线柱间的导线出现了_断____路___(选填“断路”或“短路”)．
(3)图象法：把实验测得的量函数关系用图象直观地显示出 来．注意图象斜率、图象截距的物理意义．值得注意的是， 创新实验的落脚点几乎都是图象，故备考时一定要将图象法 处理数据作为重中之重．
71-2 典例24．(2017·高考全国卷Ⅱ)某同学利用如图(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．
(2)电压表与改装电表并联之后，电阻小于 2 500 Ω，对于 分压式电路，要求滑动变阻器的最大阻值小于并联部分，同时 还要便于调节，故滑动变阻器选择小电阻，即选择 50 Ω 的电 阻．
(3)校准时，在闭合开关 S 前，滑动变阻器的滑动端 P 应靠 [命题角度 2] 毫安表改为电压表
近 M (填“M”或“N”)端．
负载 R 上 电流调节 R＋ERab≤I≤ER
范围
0≤I≤ER
闭合 S
前滑片 b 端
a端
P 位置
分压电 路调节 范围大 都是为 了保护 电路元件
3.实验数据处理的方法有三种 (1)公式法
根据实验原理，结合公式，计算所研究的物理量．通常多组数据， 取平均值，减小实验偶然误差． (2)列表法：常用作其他数据处理方法的一种辅助手段．
(2)电表改装的问题实际上是串、并联电路中电流、电压的 计算问题，只要把表头 G 看成一个电阻 Rg 即可，切记通过表 头的满偏电流 Ig 是不变的．
(3)改装后的电压表的表盘上显示的是表头和分压电阻两 端的总电压，改装后的电流表表盘上显示的是通过表头和分流 电阻的总电流．
高考命题 2 多用电表的原理和使用
图(a)
图(b)
(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． ①20 ②左 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_相___等____(填 “相等”或“不相等”)．
高考命题 3 以测电阻为核心的电学实验
考考点二一 实验器材与电路连接问题
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；根据待测电流的最大值选择电流表；要求电表的指针摆动 的幅度较大，一般应使指针能达到半偏左右或不低于满量程的13.
[典例 2] 某同学改装和校准电压表的电路图如图所示，
(4)若由于表头 G 上标记的内阻值不准，造成改装后电压 图中虚线框内是电压表的改装电路．
表的读数比标准电压表的M读数偏小，则表头 G 内阻的真实值
(填“大于”或“小于”)900 Ω.
(3)在闭合开关 S 前，滑动变阻器的滑动端 P 应靠近 M 端，
(1)已知表头 G 满偏电流为 100 μA，表头上标记的内阻值 [命题角度 2] 毫安表改为电压表
为 900 Ω.R1、R2 和 R3 是定值电阻．利用 R1 和表头构成 1 mA 的电流表，然后再将其改装为两个量程的电压表．若使用 a、b
[典例 2] 某同学改装和校准电压表的电路图如图所示，
两个接线柱，电压表的量程为 1 V；若使用 a、c 两个接线柱，图中虚线框内是电压表的改装电路．
根据IgRg＝(I－Ig)R得I＝IgRg/R ＋Ig
(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的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可， 其中k＝________.
(4)若微安表的满偏电压为 U，则对并联的电阻 R 有 U＝(25－0.25)×10－3R U＝(20－0.25)×10－3kR 解得 k＝9799.
便实验中调节电压，图中 R 应选用最大阻值为 50 Ω 的滑
动变阻器．
[解析] (1)根据题意，R1 与表头 G 构成 1 mA 的电流表， 则 IgRg＝(I－Ig)R1，得 R1＝100 Ω；若使用 a、b 两个接线柱， 电压表的量程为 1 V，则 R2＝Uab－I IgRg＝910 Ω；若使用 a、c 两个接线柱，电压表的量程为 3 V，则 R3＝Uac－I IgRg－R2＝2 000 Ω.
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
(2)刻度欧姆表表盘
通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图(b)所示．表盘上 a、b
处的电流刻度分别为 25 和 75，则 a、b 处的电阻刻度分别为___4__5___、 ____5____.
(1)r＋R0＋RA＋R＝15 kΩ，R＝900 Ω.滑动变阻器选R1
(2)根据闭合电路欧姆定律，得
Ia＝ R
电学实验与创新
高考命题 1 电表改装原理
[命题角度 1] 毫安表改为电流表 大本69-2
[典例 1] [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
(1)欧姆表设计
将图(a)中的实物连线组成欧姆表．欧姆表改装好后，滑动变阻器 R
接 入 电 路 的 电 阻 应 为 __9_0__0___Ω ； 滑 动 变 阻 器 选 ___R_1____( 填 “R1” 或
“R2”)．
98.5 Ω、100 μA,E＝1.5 V，r＝1.5 Ω,R0=14 kΩ 欧姆表的15 kΩ刻度正好对应电流表表盘的50 μA
D.28 mA
(3)产生上述问题的原因可能是_A_、__C____．(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 Ig=250μA ,Rg=1200Ω ,I=20mA
E和 内＋Ra
Ib＝ R
E ，代入数据解得 内＋Rb
Ra＝45
kΩ，
Rb＝5 kΩ.
(3)校准 红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向___0_____kΩ 处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及
欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量．若校准某刻度时，电阻箱 旋钮位置如图(c)所示，则电阻箱接入的阻值为__3_5__0__0_Ω0..0
3．电路选择：根据待测电阻和电表内阻的关系选择电流表的内、 外接．根据滑动变阻器的阻值范围和实验要求，选择滑动变阻器的分压 和限流．
4．实物连图“三注意” (1)根据电路原理图，采用“先串后并”的方法．例如滑动变阻器分 压式连接，一般先将电源、开关、滑动变阻器的全部电阻连接，然后将 滑动变阻器分压部分、待测电阻，电表部分连接． (2)注意电压表、电流表的正负接线柱及量程的选取． (3)开关控制全电路，导线之间不交叉．
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．
Байду номын сангаас
图(a)
图(b)
(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____C____．(填正确答案标号)
A．18 mA
B.21 mA C．25 mA
测量值大于真实值 RA≪Rx
大电阻
R 测＝UI测测＝RRx＋xRRVV <Rx
测量值小于真实值 RV≫Rx
小电阻
2.滑动变阻器的限流式接法和分压式接法(不计电源内阻) 限流式接法 分压式接法 对比说明
两种接法 电路图
串、并联 关系不同
负载 R 上 电压调节
范围
RE R＋Rab
≤U≤E
0≤U≤E
分压电 路调节 范围大
69-3
典例 3．(2019·高考全国卷Ⅲ)某同学欲将内阻为 98.5 Ω、量程为 100 μA 的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的 15 kΩ 刻度正好对应电流表表盘的 50 μA 刻度．可选用的器材还有：定值电阻 R0(阻值 14 kΩ)，滑动变阻器 R1(最大阻值 1 500 Ω)，滑动变阻器 R2(最 大阻值 500 Ω)，电阻箱(0～99 999.9 Ω)，干电池(E＝1.5 V，r＝1.5 Ω)， 红、黑表笔和导线若干．
使并联部分分压为零，起到保护作用．
(4)造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，说