2025版高考物理一轮总复习考点突破训练题第10章恒定电流专题强化12电学实验基础考点3实验器材的选取与实物图的连接

这是一份2025版高考物理一轮总复习考点突破训练题第10章恒定电流专题强化12电学实验基础考点3实验器材的选取与实物图的连接，共5页。试卷主要包含了实验器材的选取，实物图连接的一般思路等内容，欢迎下载使用。

1．实验器材的选取
以“安全性”“精确性”“方便性”为前提，综合考虑。选择电学实验仪器主要是选择电表、滑动变阻器、电源等器件。
(1)选择电表以不使电表受损和尽量减少误差为原则，即加在电表上的最大电压或电流不得超过其最大量程，实验过程中指针可移动范围最好大于量程的eq \f(1,3)。
(2)选择滑动变阻器要考虑它的额定电流，然后对采用分压法的滑动变阻器选总阻值较小的，对采用限流法的滑动变阻器的总阻值选比电路中的电阻稍大些为好。对于滑动头稍有移动，使电流、电压有很大变化的，不宜采用。
(3)对器材选择的一般步骤是：①找出唯一性的器材；②草画电路图(暂不把电表接入)；③估算电流最大值和最小值；④考虑电表是否安全(该用分压法还是限流法)，以及能否使电表达到满偏的eq \f(1,3)以上。
2．实物图连接的一般思路
(1)先画电路图，后连实物图。在电路图上标明电源的正、负极，电流表和电压表的正、负接线柱等。(按实物的布局设计线路图，再根据线路图连接实物图)
(2)先串后并，注意正负。连电路实物图时，应选择一条包含电路元件最多的通路，例如：从电源的正极出发，沿着电流的方向依次把开关、用电器、电流表(先接正接线柱，后接负接线柱)、变阻器等连接起来，一直连到电源负极，然后再把其余的电路元件和电压表并联在电路的某两点之间。
(3)注意量程，接线到柱。连接多量程电流表、电压表时，应注意选择适当的接线柱(即选取合适的量程)，所有导线的连接点都应接在用电器的接线柱上或电源的正、负极上，不应在无接线柱的地方把几条导线相接。
(4)避免交叉，检查无误。所连导线不应交叉，以使连接情况清晰易辨。连好电路实物图后，应对照电路图再检查一遍，以便减少错误。
某研究性小组在实验室找到一阻值未知的电阻Rx，用欧姆表粗略测量其阻值大约为2 kΩ，该小组同学在实验室找到了如下的实验仪器：
电流表A1，量程1 mA，内阻约为50 Ω
电流表A2，量程300 μA，内阻约为300 Ω
电压表V1，量程10 V，内阻约为15 kΩ
电压表V2，量程3 V，内阻约为10 kΩ
滑动变阻器R，总阻值50 Ω，额定电流为1 A
电池组E，电动势3 V，内阻很小但不能忽略，开关、导线若干
(1)在线框中画出测量Rx阻值的电路图，要求标明各仪器符号。
(2)由于电压表、电流表内阻未知，实验结果存在系统误差，为了消除系统误差，该小组同学又在实验室找到一阻值大约为1 kΩ的定值电阻R0，设计了如图所示的测量电路。
①请完成下列操作过程：
第一步：先将滑动变阻器R的滑片滑至最左端，单刀双掷开关S2合向a，然后闭合开关S1，调节滑动变阻器，使电压表和电流表的示数尽量大些(不超过量程)，读出此时电压表和电流表的示数U1、I1；
第二步： 保持滑片P位置不变，将单刀双掷开关合向b，读出此时电压表和电流表的示数U2、I2 。
②根据以上记录数据写出被测电阻Rx的表达式Rx＝eq \f(U1,I1)－eq \f(U2,I2) 。
③根据实验原理图连接好实物图。
[解析] (1)因电源电动势为3 V，故电压表选V2，而由欧姆定律可知，电路中的最大电流约为I＝eq \f(3,2 000) A＝1.5 mA，故应选大量程电流表A1；滑动变阻器的最大阻值为50 Ω，待测电阻的阻值大约为2 kΩ，待测电阻阻值远大于滑动变阻器的最大阻值，故滑动变阻器应采用分压式接法；因eq \f(RV2,Rx)(2)①为了测出电流表与R0的总电阻以消除系统误差，应保持滑片P位置不变，将单刀双掷开关合向b，读出此时电压表和电流表的示数U2、I2。
②当开关S2合向a时有Rx＋RA＋R0＝eq \f(U1,I1)，当开关S2合向b时有RA＋R0＝eq \f(U2,I2)，解以上两式得Rx＝eq \f(U1,I1)－eq \f(U2,I2)。
③根据实验原理图连接实物图如图乙。
[答案] (1)见解析图甲 (2)③见解析图乙
【跟踪训练】
(2022·山东卷)一同学探究阻值约为550 Ω的待测电阻Rx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R0(阻值可选75 Ω或150 Ω)，开关S，导线若干。
(1)要求通过Rx的电流可在0～5 mA范围内连续可调，将图(a)所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图；
(2)实验时，图(a)中的R应选最大阻值为 10 Ω (填“10 Ω”或“1.5 kΩ”)的滑动变阻器，R0应选阻值为 75 Ω (填“75 Ω”或“150 Ω”)的定值电阻；
(3)测量多组数据可得Rx的伏安特性曲线。若在某次测量中，电压表、电流麦的示数分别如图(b)和图(c)所示，则此时Rx两端的电压为 2.30 V，流过Rx的电流为 4.20 mA，此组数据得到的Rx的阻值为 548 Ω(保留3位有效数字)。
[答案] (1)见解析
[解析] (1)电流表内阻已知，电流表与R0并联扩大电流表量程，进而精确测量通过Rx的电流，电压表单独测量Rx的电压；滑动变阻器采用分压式接法，电表从0开始测量，满足题中通过Rx的电流从0～5 mA连续可调，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，方便电路的调节，测量效率高、实验误差小；通过Rx的电流最大为5 mA，需要将电流表量程扩大为原来的5倍，根据并联分流的规律示意图如下
根据并联分流，即并联电路中电流之比等于电阻的反比，可知eq \f(4 mA,1 mA)＝eq \f(300 Ω,R0)，
解得R0＝75 Ω。
(3)电压表每小格表示0.1 V，估读一位，即U＝2.30 V；
电流表每小格表示0.02 mA，本位估读，即0.84 mA，电流表量程扩大5倍，所以通过Rx的电流为I＝4.20 mA；
根据欧姆定律可知Rx＝eq \f(U,I)＝eq \f(2.30,4.20×10－3) Ω≈548 Ω。