2024年高考物理試驗專題復習

專題四:電學試驗

電學試驗是高考試驗考查的重點、熱點內容。試題留意聯系試驗操作的考查，如測量

儀器的讀數問題、試驗線路的連線問題、電表和其他用電器的選擇問題都是試驗操作的仿

真模擬，須要考生具備良好的動手實踐閱歷。試題還留意試驗數據的處理分析，如依據試

驗數據畫出圖線，依據圖線分析得出結論?！痹O計和完成試驗的實力”在理科綜合《考試

說明》中指出的五個考試目標之一。是近幾年高考物理試驗題的命題趨向。

完整的設計一個試驗，要經驗多個環節，在實際考查中，一般不會考查全部環節，而

是只考查其中的幾個環節，有的題目給出條件和試驗器材，要求闡述試驗原理：有的給出

試驗電路圖，要求領悟試驗原理，確定需測物理量及計算公式；有的則要求考生依據操作

步驟及測定的物理量推斷出試驗原理……雖然考查方式不盡相同，但目前高考中幾乎全部

的設計型試驗題都有一個共同點，都以不同方式或多或少的對試驗原理作肯定的提示，在

給出試驗器材的前提下進行考查。

由于考查環節和要求的不同，題型也不盡相同，但較多的是選擇、填空、作圖題。

在兔習過程中，應對所學電學試驗逐個理解試驗原理、試驗方法,比較不同試驗的異

同（如電路圖、滑動變阻器和電表的連接）。不斷充溢自己的閱歷和方法，逐步達到能敏

捷運用已學學問解答新的問題。對丁?設計型試驗題目要明確試驗設計的關鍵在于試驗原理

的設計，它是進行試驗的依據和起點，它確定了應選用（或還需）哪些試驗器材，應測量

哪些物理量，如何編排試驗步驟。而試驗原理的設計乂往往依靠于■所供應的試驗器材（條

件）和試驗要求，它們相輔相成，互為條件。

（-）電學試驗中所用到的基本學問

在近年的電學試驗中，電阻的測量（包括變形如電表內住的測量）、測電源的電動勢

與內電阻是考查頻率較高的試驗。它們所用到的原理公式為：7?=y,E=U+Ir0由

此可見，對于電路中電壓U及電流I的測量是試驗的關鍵所在，但這兩個量的干脆測量

和間接測量的方法卻多種多樣，在此往往也是高考試題的著力點之處。因此復習中應嫻熟

駕馭基本試驗學問及方法，做到以不變應萬變。

1.電路設計原則：正確地選擇儀器和設計電路的問題，有肯定的敏捷性，解決時應駕馭

和遵循一些基本的原則，即“平安性”、“便利性”、“精確性”原則，兼顧“誤差小”、“儀

器少”、“耗電少”等各方而同素綜合考慮，敏捷運用。

⑴正確性：試驗原理所依據的原理應當符合物理學的基本原理。

⑵平安性：試驗方案的實施要平安牢靠，實施過程中不應對儀器及人身造成危害。要留意

到各種電表均有量程、電阻均有最大允許電流和最大功率，電源也有最大允許電流，不能

燒壞儀器。

⑶便利性：試驗應當便于操作，便于讀數，便于進行數據處理。

⑷精確性：在試驗方案、儀器、儀器量程的選擇上，應使試驗誤差盡可能的小。

2.電學試驗儀器的選擇：

⑴依據不使電表受損和盡量削減誤差的原則選擇電表。苜先保證流過電流表的電流和加在

電壓表上的電壓均不超過運月量程，然后合理選擇量程，務必使指針有較大偏轉（一般要

大于滿偏度的如），以削減測讀誤差。

⑵依據電路中可能出現的電流或電壓范圍選擇滑動變阻器，留意流過滑動變阻器的電流不

超過它的額定值，對大阻值的變阻器，假如是滑動頭稍有移動，使電流、電壓有很大變更

的，不宜采納。

⑶應依據試驗的基本要求來選擇儀器，對于這種狀況，只有熟識試驗原理，才能作出蛤當

的選擇?？傊?，最優選擇的原則是：方法誤差盡可能小：間接測定值盡可能有較多的有效

數字位數，干脆測定值的測量使誤差盡可能小，且不超過儀表的量程：實現較大范圍的靈

敏調整；在大功率裝置（電路）中盡可能節約能量：在小功率電路里，在不超過用電器額

定值的前提下，適當提高電流、電壓值，以提高測試的精確度。

3.測量電路的選擇

⑴電流表的內、外接問題：（甲）所示電路為電流表外接電路（簡稱外接法）；（乙）所示

電路為電流表內接電路（簡稱內接法）。兩種接法的選擇可按下列方法進行：

方法一：設電流表、電壓表內阻分別為我.、尺,，被測電阻為R、，則

當而7時，電壓表分流作用小，應選用外接法

當七＞、跖7時，電流表分壓作用小，應選用內接法

當時,電流表分壓作用和電壓表分流作用相差不大，兩種方法均可。

方法二：在飛,、此均不知的狀況下，可采納試觸法。如圖所示，分別將a端與b、

c接觸，假如前后兩次電流表示數比電壓表示數變更明顯，說明電壓表分流作用大，應采

納內接法：假如前后兩次電壓表示數比電流表示數變更明顯，說明電流表分樂作用大，應

采納外接法。

⑵滑動變阻器的分壓、限流接

為了變更測量電路（待測

兩端的電床（或誦過測量電

流），常使滑動變阻器與電源連接作為

限制電路，滑動變阻器在電路中主要

有兩種連接方式：如圖（甲）為滑動

變阻器的限流式接法，Rx為待測電

阻。它的接線方式是電源、滑動變阻器與待測電阻三者串聯。對待測電阻供電電壓的最大

ER

調整范圍是：:~E（Rx是待測電阻,R是滑動變阻器的總電阻，不計電源內阻）。

如圖（乙）是滑動變阻器的分壓式接法。接線方式是電源與滑動變阻器組成閉合電路，而

被測電路與滑動變陽器的一部分電阻并聯，該接法對待測電網供電電壓的調整范圍是：

0~七（不計電源內阻時）。

選取接法的原則：

①要求負載上電壓或電流變更范圍大，旦從零起先連續可調，須用分壓式接法。

②負載電阻Rx遠大于滑動變阻器總電阻R時，須用分壓式接法，此時若采納限流式

接法對電路基本起不到調整作用。

③采納限流電路時，電路中的最小電流（電壓）仍超過電流表的量程或超過用電器的

額定電流（電壓）時，應采納變阻器的分壓式接法。

④負載電阻的阻值Rx小于滑動變阻器的總電阻R或相差不大，并且電壓表、電流表

示數變更不要求從零起先起調，可用限流式接法。

⑤兩種電路均可運用時應優先用限流式接法，因為限流電路結構簡潔，總功率較小。

滑動變阻器的粗調和微調作用：

①在限流電路中，全電阻較大的變阻器起粗調作用，全電阻較小的變阻器起微調作用。

②在分壓電路中，全電阻較小的變阻器起粗調作用，全電阻較大的變阻器起微調作用。

4.實物圖的連接：實物圖連線應駕馭基本方法和留意事項。

⑴留意事項：

①連接電表應留意量程選用正確，正、負接線柱不要接錯。

②各導線都應接在接線柱上，不應在導線中間出現分叉。

③對于滑動變阻器的連接，要搞清晰接入電路的是哪一部分電阻，在接線時要特殊留意不

能將線接到滑動觸頭上。

⑵基本方法：

①畫出試驗電路圖。

②分析各元件連接方式，明珈電流表與電壓表的量程。

③畫線連接各元件。（用鉛筆畫線，以便改錯）連線方式應是單線連接，連線依次應先畫串

聯電路，再畫并聯電路。

一般先從電源正極起先，到電鍵，再到滑動變阻器等。按依次以單線連接方式將干路

中要串聯的元件依次串聯起火；然后連接支路將要并聯的元件再并聯到電路中去。連接完

畢，應進行檢查，檢查電路乜應依據連線的方法和依次。

（-）定值電阻的測量方法

1.歐姆表測量：最干脆測電阻的儀表。但是一般用歐姆表測量只能進行粗測，為下一步

的測量供應一個參考依據。月歐姆表可以測量白熾燈泡的冷電阻。

2.替代法：替代法的測量思路是等效的思想，可以是利用電流等效、也可以是利用電壓

等效。替代法測量電阻精度高，不須要計算，方法簡潔，但必需有可調的標準電阻（一般

給定的儀器中要有電阻箱）。

【例題】在某校開展的科技活動中，為了要測出一個未知電阻的阻值Rx,現有如卜器材:

讀數不準的電流表A、定值電阻R。、電阻箱瓦、滑動變阻器Rz、單刀單擲開關S】、單刀

Rz

雙擲開關S2、電源和導線。

⑴畫出試驗電路圖，并在圖上標出你所選用器材的代碼。

⑵寫出主要的試驗操作步驟。

【解析】⑴試驗電路如右圖所示。

⑵①將S2與Rx相接，登記電流表指針所指位置。②將S2與R1相接，保持R2不變，調整

%的阻值，使電流表的指針指在原位置匕登記R1的值，則Rx=R1,

3.伏安法：伏安法的測量依據是歐姆定律（包括部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律）,

須要的基本測量儀器是電壓表和電流表，當只有一個電表（或給定的電表不能滿意要求

時），可以用標準電阻（電阻箱或一個定值電阻）代替：當電表的內阻已知時，依據歐姆

定律l=U/R電壓表同時可以當電流表運用，同樣電流表也可以當電壓表用。

4.伏安法拓展：某些問題中，因試驗器材不具備（缺電流表或電壓表），或因試驗條件限

制，或因試驗精度不允許而不能用“伏安法”。這時我們就得依據問題的詳細條件和要求

重新選擇試驗原理，用“伏安法”的替代形式一一“比較法”來設計試驗方案。

⑴利用已知內阻的電壓表:利用“伏伏”法測定值電阻的阻值

【例題】用以下器材測.最一待測電阻Rx的阻值（900-10000）：

電源E,具有肯定內阻，電動勢約為9.0V；

電壓表Vi，量程為V5V,內阻“=750Q；

電壓表V2,量程為5V,內阻「2=2500。：

滑動變阻器R,最大阻值約為100Q；

單刀單擲開關K,導線若干。

測量中要求電壓表的讀數不小于其量程的地，試畫出測量電阻Rx的一種試驗電路原理圖。

⑴要求方法簡捷，并能測多”數據，畫出試驗電路原理圖，并標明每個器材的代號.

⑵須要干脆測量的物理量是_______，用測的量表示待測電阻Ri的計算公式是Ri=

【解析】⑴試驗電路圖如圖所示。

⑵兩電流表Ai、A2的讀數為h、I2和電流表Ai的內阻為口,

待測電阻Ri的阻值的計算公式是：凡二丁七-4

h-h

⑶電壓表、電流表混合用

【例題】有一電阻Rx，其限值在100~200c之間，額定功率為0.25W。要用伏安法較精

確地測量它的阻值，試驗器材有：

安培表Ai，量程為50mA,RA1=1000

安培表Az，量程為1A,RA2=20Q

電壓表VI，量程為5V,RVi=10kO

電壓表V2，量程為15V,Rv2=30kQ

變阻器Ri，變阻范圍。?20。，2A

變阻器Rz，變阻范圍0—1003。,1A

9V電源，電鍵，導線。

⑴試驗中應選用的電流表、電壓表、變阻器分別

是：C

⑵畫出所用試驗電路圖。

【解析】⑴允許通過電阻中電流可能的最大值由：d=/次得，/I=35〃認I2=50/M,

因為電阻可能為2000,所以通過被測電阻的電流的最大值可能是35mA,應用電流表的

U2

示數來限制通過電阻的電流，因此，電流表應選A-又因為P='",所以

q=5VU2=1.W。因為電阻可能為100。，所以允許加在電阻兩端的電壓的最大值

可能是5V,應用電壓表的示數來限制加在電阻兩端的電壓，因此電壓衣應選心。因為Ri

<Rz.日2A>35mA.所以應選變阻器Rln因為RiVR,所以滑動變阻器連接方式應選用

分壓電路。因為,所以應選用外接電路。

⑵試驗所用電路如圖所示

【變式題】某同學設計了一個如圖甲所示的試驗電路，用以測定電

源電動勢和內阻,運用的試驗器材為:待測干電池組（電動勢約3V）、

電流表（量程0.6A,內阻小F1Q）、電阻箱（0?99.99C）、滑動

變阻器（。?10C）、單刀雙擲開關、單刀單擲開關各一個及導線若干。考慮到干電池的內

阻較小，電流表的內阻不能忽視。

⑴該同學按圖甲連線，通過限制開關狀態，測得電流表內阻約為0.20C。試分析該測量產

生誤差的緣由是o

⑵簡要寫出利用圖甲所示電路測量電源電動勢和內阻的試驗步驟：

①

②

⑶圖乙是由試驗數據繪出的一-R圖象，由此求出待測卜電池組的電動勢E=______V、

內阻

r=______Q?（計算結果保留三位有效數字）

-/A1

I

【麻’二定噢蟀嚶1切阻試驗的原理知，此種接法出現誤差的緣:由是電流表的

DS\1

分壓作用。而/?=一產門士-R圖線的斜率表示電源電動勢的倒數，據此得出電動勢E

=2.81V,內阻

卜J1

r=2.33Qo若彳國游確理解了-/?圖象的物理意義，則無法得出止確的答案。因此對于

試驗中處理數據的圖像的意義，肯定要分析清晰。

【答案】⑴并聯電阻箱后線路總阻值減小，從而造成總電流增大R/C

（2）①調整電阻箱R,斷開開關K,將開關S接D,記錄電任圖辨值和電流表示數;

②斷開開關D,再次調整電阻箱R,將開關S接D,記錄電阻箱的阻值和電流表

小數

（3）2.81、2.33

（三）電表內阻的測量方法

1.互測法：

⑴電流表、電壓表各一只，可以測量它們的內阻:

—0-

⑵兩只同扁您削酒.只的曲初i福麗:另?只的內阻:

⑶兩只同種F表知,則須要一只電阻箱才能測定電表的內阻:

O

C

2.替代法：

a

3.半偏法:

O-

4.閉合電路歐1:計電源P

_【_例__題___1_）..從.一.,,______試驗器材要求

方法簡捷，有盡可廢原螂fe精度，并能測崛涮薊

⑴在虛線方框中畫出電路圖，標明所用器材的代號。

踞材（代號）規格________

電流表（A】）量程10mA,內阻門待測（約40。）

電流表（A?）量程500nA，內阻口=750。

電壓表（V）量程10V,內阻向=10。

電阻（Ri）阻值約100。，作愛護電阻用

滑動變阻器（R）總阻值約50Q

電池（E）電動勢1.5V,內阻很小

導線若干，電鍵K

⑵若選測量數據中的一組來計算”，則所用的表達式為r產,式中各符號的

意義是?

【解析】（1）如圖所示。

⑵/=乙弓，k表示通過電流表Ai的電流，12表示通過電流表A2的電流,

r2表示電流表A2的內阻。

【備考提示】在許多狀況下，電壓表和電流表（已知內阻）的功用可以互換。有時利用一

塊電表協作定值電阻也可以完勝利能的月換C事實卜就是部分電路歐姆定律的變形運用C

在處理時，肯定要明確原理，敏捷運用。

【例題2】現要測量某一電壓表的內阻。給定的卷材有：待測電壓表（量程2V,。

內阻約4kQ）；電流表（量?2mA,內阻約500。）：直流電源E（電動勢約2.4V,

內阻不計）：固定電阻3個:Ri=4000Q,R2=10000Q,R3=15000Q：電鍵S及導線若干&

要求測量時兩電表指針偏轉均超過其量程的一半。

⑴試從3個固定電阻中選用1個，與其它器材一起組成測量電路，并在虛線框內畫出

測量電路的原理圖。（要求電路中各器材用題中給定的符號標出。）

⑵電路接通后，若電壓表讀數為U,電流表讀數為I,則電壓表

內阻Rv=o

【解析】⑴試驗電路如圖所示，若

選用電阻Ri，則并聯電阻/?井=

2024Q,電壓表讀數

E2.4

U=----------.--R--4=------------------X2024=1.92>1V,電

R井+LA20004-500

E24

流表讀數1=--------------=---------:--------=0.00096A=0.96mA>0.6mA,心符合要求,同理

R并十乙認2000+500

可得Rz、R3不符合要求，故選R1。

⑵電路接通后，通過比的電流h=&"，則通過電壓表的電流為12=1—k=l一巨，所以

R]/?）

電壓表的內阻Rv=—="U

l2RJ-U

【備考提示】本題涉及試驗器材選取和電路設計等，對考生的分析綜合實力提出了較高要

求，解答此類試題必需依據測量要求和所供應的器材，由儀表的選擇原則和基本規律為

分析的入手點。

【變式題】

1.現要測定一個額定電壓4V、額定功率1.6W的小燈泡（圖中用區表示）的伏安特性曲

線。要求所測電壓范圍為0.1V?4V。

現有器材：直流電源E（電動勢4.5V,內阻不計），電壓表0（量程4.5V,內阻約為4

X104Q）,電@（量程250mA,內阻約為2Q）,電。W（量程500mA,內阻約

為1Q），滑動變阻器R（最大阻值約為30Q）,電鍵S,導線若干。

假如既要滿意測量要求，又要測量誤差較小，應當選用的電流表是，下面兩個

電路應當選用的是。

【解析】在測量小燈泡的伏安曲線時，由于題目要求

電壓范圍為0.1V?4V,因此滑動變阻器采納分壓式接

法。依據估算通過小燈泡的額定電流為l=0.4A,因此

電流表應當選用④在伏安法測量過程中，由于

臨界電阻/?=瘋去7=2000大于小燈泡電阻，因

此應當選擇電流表外接法即選擇甲電路進行測量。

2.某同學用如圖所示電路，測繪標有“3.8V,0.3V”

的小燈泡的燈絲電阻R隨電壓U變更的圖象。

①除了導線和開關外，有以二一些器材可供選擇：

電流表：A1（量程100mA,內阻約2。）

Az（量程0.6A,內阻約0.3Q）

電壓表：Vi（量程5V,內阻約5。）

V2（量程15V,內阻約15Q）

電源：Ei（電動勢為1.5V,內阻為0.2Q）

E2（電動勢為4V,內阻約為0.04Q）

為了調整便利，測量精確，試驗中應選用電流表—

滑動變阻器，電源.（填器材的符號）

②依據試驗數據，計算并描繪出R-U的圖象如圖所示。由圖象可知，此燈泡在不工作時,

燈絲電阻為:當所加電壓為3.00V時，燈絲電阻為,燈泡實際

消耗的電功率為W。

R/n

③依據R-U圖象，可確定小燈泡耗電功率P與外加電壓U的關系，符合該關系的示意圖

是下列圖中的__________。

由R-U圖線可看出，隨U的增大，電阻的變更越來越小，而P=f/2/R,隨U的變更，

功率P的變更將更加明顯，故選A。

（四）一類借助圖像法處理的上海試驗試題

近幾年的上海高考中，常常出現一類須要借助圖像關系處理的試驗題，該種題目處理

技巧性強，并且要求能夠精確理解圖像的物理意義，該類問題對于山東的命題不無導向作

的計算以及用電器的串并聯關系，解答時充分挖掘圖像信息是解答的關鍵所在。同時要留

意將G和L2串聯后接在220V的電源上時，在圖像中的表達信息為：G和L2在某一相同

電流值"電壓和為220V,許多學生不能找出該隱含條件，從而造成其次問感到無從卜.

手。

【例題2】小燈泡燈絲的電阻會隨溫度的上升而變大。某同學為探討這一現象，用試驗得

到如卜數據（I和U分別表示小燈泡上的電流和電壓）：

1(A)0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50

u（v）0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00

⑴在左下框中畫出試驗電路圖?？捎玫钠鞑挠校弘妷罕怼㈦娏鞅?、滑線變阻器（變更范

鬧0—10Q）,電源、小燈泡、電鍵、導線若干。

⑵在右圖中畫出小燈泡的U-I曲線。〃八"

⑶假如將本題中的小燈泡接在電動勢是蹄且思的「池

L5V,"R.O|Q至土毛巴回實際功

率是多少？（簡要寫出求解過程：若需作圖，可上觸度受?)/J邂瓦迅畫出

【解析】⑴分壓器接法（如下圖所示）。⑵如下峨完77而百

迫衛延口理線，該

圖線與小燈泡的U-I曲線相交于一點,由此萬彳米由泡口江流如①A」隹電壓為

0.80V,實際功率為0.2SVM

【備考提示】《探討小叮泡的伏嗖性曲只螭i/A用3部兩問

?麗―■■修?■■■■"

學生在試驗復習中已去本駕"驗l/lI寸小燈

泡的實際功率無計算么式，到能孫燈泡的伏,E相然后

嬲國股Miua網即

找出兩曲線的交點，從而確*此木T%的「作狀態.■■曾…解覆嘮牲時

小燈泡的伏安特性曲處的理1蹄試，后“麗J窕可耐慮iAIlWiiII；］

|雷㈣娜婚則3做

工作狀態的對應關系。0.4

【變式題】s±-KA)

標01020304(K

1.如圖所示，圖1為窠,熱敏電阻（電阻值隨溫度的

50

變更而變更，且對溫度很敏感）的I-U關系曲線圖。

40

⑴為了通過測量得到圖1所示I-U關系的完整曲線，

在圖2和圖3兩個電路中應選擇的是圖:簡要30

說明理由020

（設滑線變阻器兩端電壓恒為9V,滑線變阻器的阻

值為0?100。）o

O

⑵在檢量匹

電源電壓恒為！丫三承照數為

「五福山翎足=250。。由打贏面幫&關系曲線可紈

70mAI壓為

、執

目值為八敏

電

⑶舉」_|||卜或電阻的物flt阻