資源簡介

專題提升練19　電學實驗基礎
1.(1)有一金屬材料制成的圓柱形物體，當用游標卡尺來測它的截面直徑d時，示數如圖甲所示，則 d=　　　mm。然后利用伏安法測量該物體的電阻，此時電壓表和電流表的示數如圖乙、丙所示，則金屬物體兩端的電壓為U=　　　V，流過該物體的電流為I=　　　A。
(2)在測定一根粗細均勻合金絲電阻率的實驗中，利用螺旋測微器測定合金絲直徑的過程如圖丁所示，校零時的讀數為　　　　mm，合金絲的直徑為　　　　mm。
2.某物理興趣小組同學想測一款電熱坐墊的電熱絲阻值，該電熱絲阻值約為3 Ω，現有下列器材:
A.電動勢為4 V的電源
B.量程為3 V的電壓表V1(內阻約為1 kΩ)，量程為15 V的電壓表V2(內阻約為3 kΩ)
C.靈敏電流計，滿偏電流為600 μA，內阻為500 Ω
D.滑動變阻器R0(最大電阻為5 Ω)
E.開關一個，導線若干
(1)為了精確測量，興趣小組同學先將靈敏電流計改裝為量程為1.5 A的電流表，需要給靈敏電流計　　　　
(填“串聯”或 “并聯”)一個阻值為　　　　Ω的定值電阻(保留2位有效數字)。
(2)實驗中，電壓表應選　　　　(填“V1”或“V2”)。
(3)為了精確測量電熱絲的阻值，興趣小組的同學設計了以下幾種電路(改裝后的電流表用A表示)，完成實驗效果最佳的電路是　　　　(填選項字母)。
(4)結合實驗中得到的數據，描出的U-I圖像如圖所示，根據圖像可知該款電熱坐墊的電熱絲阻值為　Ω。
3.(2024·安徽卷)某實驗小組要將電流表G(銘牌標示:Ig=500 μA，Rg=800 Ω)改裝成量程為1 V和3 V的電壓表，并用標準電壓表對其進行校準。選用合適的電源、滑動變阻器、電阻箱、開關和標準電壓表等實驗器材，按圖甲所示連接電路，其中虛線框內為改裝電路。
(1)開關S1閉合前，滑片P應移動到　　　　(填“M”或“N”)端。
(2)根據要求和已知信息，電阻箱R1的阻值已調至1 200 Ω，則R2的阻值應調至　　　　Ω。
(3)當單刀雙擲開關S2與a連接時，電流表G和標準電壓表V的示數分別為I、U，則電流表G的內阻可表示為　　　　　　　　　　(結果用U、I、R1、R2表示)。
(4)校準電表時，發現改裝后電壓表的讀數始終比標準電壓表的讀數偏大，經排查發現電流表G內阻的真實值與銘牌標示值有偏差，則只要　　　即可(填選項字母)。
A.增大電阻箱R1的阻值
B.減小電阻箱R2的阻值
C.將滑動變阻器的滑片P向M端滑動
(5)校準完成后，開關S2與b連接，電流表G的示數如圖乙所示，此示數對應的改裝電壓表讀數為　　　V(保留2位有效數字)。
4.(2024·湖南卷)某實驗小組要探究一金屬絲的阻值隨氣壓變化的規律，搭建了如圖甲所示的裝置。電阻測量原理如圖乙所示，E是電源，V為電壓表，A為電流表。
(1)保持玻璃管內壓強為1個標準大氣壓，電流表示數為100 mA，電壓表量程為3 V，表盤如圖丙所示，示數為　　　　V，此時金屬絲阻值的測量值R為　　　　Ω(保留3位有效數字)。
(2)打開抽氣泵，降低玻璃管內氣壓p，保持電流I不變，讀出電壓表示數U，計算出對應的金屬絲阻值。
(3)根據測量數據繪制R—p關系圖線，如圖丁所示。
(4)如果玻璃管內氣壓是0.5個標準大氣壓，保持電流為100 mA，電壓表指針應該在圖丙指針位置的　　　(填“左”或“右”)側。
(5)若電壓表是非理想電壓表，則金屬絲電阻的測量值　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)真實值。
5.(2024·全國甲卷)電阻型氧氣傳感器的阻值會隨所處環境中的氧氣含量發生變化。在保持流過傳感器的電流(即工作電流)恒定的條件下，通過測量不同氧氣含量下傳感器兩端的電壓，建立電壓與氧氣含量之間的對應關系，這一過程稱為定標。一同學用圖甲所示電路對他制作的一個氧氣傳感器定標。實驗器材有:裝在氣室內的氧氣傳感器(工作電流1 mA)、毫安表(內阻可忽略)、電壓表、電源、滑動變阻器、開關、導線若干、5個氣瓶(氧氣含量分別為1%、5%、10%、15%、20%)。
完成下列實驗步驟并填空:
(1)將圖甲中的實驗器材間的連線補充完整，使其能對傳感器定標。
(2)連接好實驗器材，把氧氣含量為1%的氣瓶接到氣體入口。
(3)把滑動變阻器的滑片滑到　　　　(填“a”或“b”)端，閉合開關。
(4)緩慢調整滑動變阻器的滑片位置，使毫安表的示數為1 mA，記錄電壓表的示數U。
(5)斷開開關，更換氣瓶，重復步驟(3)和(4)。
(6)獲得的氧氣含量分別為1%、5%、10%和15%的數據已標在圖乙中;氧氣含量為20%時電壓表的示數如圖丙，該示數為　　　　　V(保留2位小數)。
現測量一瓶待測氧氣含量的氣體，將氣瓶接到氣體入口，調整滑動變阻器滑片位置使毫安表的示數為1 mA，此時電壓表的示數為1.50 V，則此瓶氣體的氧氣含量為　　　　%(保留整數)。
專題提升練19　電學實驗基礎
1.答案　(1)30.50　2.20　0.42
(2)0.005(0.004~0.006均可)　0.642(0.640~0.644均可)
解析　(1)游標卡尺主尺的讀數為30 mm,游標尺上第10條刻度線與主尺某刻度線對齊,由于游標尺是20分度的,所以讀數為30 mm+0.05×10 mm=30.50 mm。電壓表選用0~3 V的量程,分度為0.1 V,讀數時應估讀到分度的,所以讀數為2.20 V;電流表選用0~0.6 A量程,分度為0.02 A,讀數時應估讀到分度的,所以讀數為0.42 A。
(2)校零時螺旋測微器的讀數為0+0.5×0.01 mm=0.005 mm。合金絲的直徑為0.647 mm-0.005 mm=0.642 mm。
2.答案　(1)并聯　0.20　(2)V1　(3)D
(4)2.80
解析　(1)將靈敏電流計改裝為電流表,需要給靈敏電流計并聯一個定值電阻,R'== Ω≈0.20 Ω。
(2)電壓表若選V2,指針偏轉角太小,誤差太大,所以電壓表應選V1。
(3)為使實驗精確,滑動變阻器采用分壓式接法。因電流表內阻已知,應采用電流表內接法,D項正確。
(4)改裝后的電流表內阻RA=≈0.20 Ω,根據題圖可知該款電熱坐墊的電熱絲阻值為R=-RA= Ω-0.20 Ω=2.80 Ω。
3.答案　(1)M　(2)4 000
(3)Rg=-R1-R2　(4)A　(5)0.86
解析　(1)由題圖可知,該滑動變阻器采用分壓式接法,為了保護電路,在開關S1閉合前,滑片P應移到M端。
(2)當開關S2接b時,電壓表量程為1 V,根據歐姆定律U1=Ig(Rg+R1),當開關S2接a時,電壓表量程為3 V,根據歐姆定律U2=Ig(Rg+R1+R2),其中R1=1 200 Ω,聯立解得R2=4 000 Ω。
(3)當開關S2接a時,根據歐姆定律U=I(Rg+R1+R2),可得電流表G的內阻可表示為Rg=-R1-R2。
(4)校準電表時,發現改裝后電壓表的讀數始終比標準電壓表的讀數偏大,可知電流表G內阻的真實值小于銘牌標示值,根據電壓表的改裝原理,只需增大變阻箱R1的阻值,且電流表G內阻的真實值比銘牌標示值小多少,變阻箱R1的阻值增大多少即可,A項正確。
(5)根據歐姆定律得UV=IA(Rg+R1)=430×10-6×(800+1 200) V=0.86 V。
4.答案　(1)1.25　12.5　(4)右　(5)小于
解析　(1)電壓表量程為0~3 V,分度值為0.1 V,則電壓表讀數需估讀一位,讀數為1.25 V,根據歐姆定律可知,金屬絲的測量值R==12.5 Ω。
(4)根據題圖丁可知氣壓越小電阻越大,壓強p減小,電阻R增大,再結合U=IR,可判斷電壓增大,電壓表的指針位置應該在題圖丙中指針位置的右側。
(5)電流表采用外接法會導致電壓表分流,即R測=,I測=I真+,I測偏大,則R測5.答案　(1)如圖所示　(3)a　(6)1.40　17
解析　(1)連接實物圖如答圖所示,注意連線不要有交叉,且電流從電表的正接線柱流入,從電表的負接線柱流出。
(3)為了保護電路,閉合開關瞬間,電流表和電壓表的示數應為0,所以閉合開關前應將滑動變阻器的滑片滑至a端。
(6)根據電壓表的讀數規則可知,電壓表的示數為1.40 V,根據題圖乙中的數據點擬合電壓表示數U與氧氣含量的曲線如圖所示,則可知當電壓表的示數為1.50 V時,氧氣含量為17%。(共28張PPT)
專題提升練19
電學實驗基礎
1
5
2
3
4
1.(1)有一金屬材料制成的圓柱形物體，當用游標卡尺來測它的截面直徑d時，示數如圖甲所示，則 d=　　　mm。然后利用伏安法測量該物體的電阻，此時電壓表和電流表的示數如圖乙、丙所示，則金屬物體兩端的電壓為U=　　　V，流過該物體的電流為I=　　　A。
30.50
2.20
0.42
游標卡尺主尺的讀數為30 mm，游標尺上第10條刻度線與主尺某刻度線對齊，由于游標尺是20分度的，所以讀數為30 mm+0.05× 10 mm=30.50 mm。電壓表選用0~3 V的量程，分度為0.1 V，讀數時應估讀到分度的，所以讀數為2.20 V；電流表選用0~0.6 A 量程，分度為0.02 A，讀數時應估讀到分度的，所以讀數為 0.42 A。
解析
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5
2
3
4
1
5
2
3
4
(2)在測定一根粗細均勻合金絲電阻率的實驗中，利用螺旋測微器測定合金絲直徑的過程如圖丁所示，校零時的讀數為_______________
___________mm，合金絲的直徑為
　　 　　mm。
校零時螺旋測微器的讀數為0+0.5×0.01 mm=0.005 mm。合金絲的直徑為0.647 mm-0.005 mm=0.642 mm。
解析
0.005(0.004~
0.006均可)
0.642(0.640~0.644均可)
2.某物理興趣小組同學想測一款電熱坐墊的電熱絲阻值，該電熱絲阻值約為3 Ω，現有下列器材:
A.電動勢為4 V的電源
B.量程為3 V的電壓表V1(內阻約為1 kΩ)，量程為15 V的電壓表V2(內阻約為3 kΩ)
C.靈敏電流計，滿偏電流為600 μA，內阻為500 Ω
D.滑動變阻器R0(最大電阻為5 Ω)
E.開關一個，導線若干
1
5
2
3
4
(1)為了精確測量，興趣小組同學先將靈敏電流計改裝為量程為1.5 A的電流表，需要給靈敏電流計　　　　(填“串聯”或 “并聯”)一個阻值為　　　　Ω的定值電阻(保留2位有效數字)。
將靈敏電流計改裝為電流表，需要給靈敏電流計并聯一個定值電阻，R'== Ω≈0.20 Ω。
解析
1
5
2
3
4
并聯
0.20
(2)實驗中，電壓表應選　　　　(填“V1”或“V2”)。
電壓表若選V2，指針偏轉角太小，誤差太大，所以電壓表應選 V1。
解析
1
5
2
3
4
V1
(3)為了精確測量電熱絲的阻值，興趣小組的同學設計了以下幾種電路(改裝后的電流表用A表示)，完成實驗效果最佳的電路是_________
(填選項字母)。
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2
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4
D
為使實驗精確，滑動變阻器采用分壓式接法。因電流表內阻已 知，應采用電流表內接法，D項正確。
解析
(4)結合實驗中得到的數據，描出的U-I圖像如圖所示，根據圖像可知該款電熱坐墊的電熱絲阻值為　　　　Ω。
改裝后的電流表內阻RA=≈0.20 Ω，根據題圖可知該款電熱坐墊的電熱絲阻值為R=-RA= Ω-0.20 Ω=2.80 Ω。
解析
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5
2
3
4
2.80
3.(2024·安徽卷)某實驗小組要將電流表G(銘牌標示:Ig=500 μA，Rg=800 Ω)改裝成量程為1 V和3 V的電壓表，并用標準電壓表對其進行校準。選用合適的電源、滑動變阻器、電阻箱、開關和標準電壓表等實驗器材，按圖甲所示連接電路，其中虛線框內為改裝電路。
1
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2
3
4
(1)開關S1閉合前，滑片P應移動到　　　　(填“M”或“N”)端。
由題圖可知，該滑動變阻器采用分壓式接法，為了保護電路，在開關S1閉合前，滑片P應移到M端。
解析
1
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2
3
4
M
(2)根據要求和已知信息，電阻箱R1的阻值已調至1 200 Ω，則R2的阻值應調至　　　　Ω。
當開關S2接b時，電壓表量程為1 V，根據歐姆定律U1=Ig(Rg+R1)，當開關S2接a時，電壓表量程為3 V，根據歐姆定律U2=Ig(Rg+R1+ R2)，其中R1=1 200 Ω，聯立解得R2=4 000 Ω。
解析
1
5
2
3
4
4 000
(3)當單刀雙擲開關S2與a連接時，電流表G和標準電壓表V的示數分
別為I、U，則電流表G的內阻可表示為　　　　　　　　　　(結果用U、I、R1、R2表示)。
當開關S2接a時，根據歐姆定律U=I(Rg+R1+R2)，可得電流表G的內阻可表示為Rg=-R1-R2。
解析
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2
3
4
Rg=-R1-R2
(4)校準電表時，發現改裝后電壓表的讀數始終比標準電壓表的讀數偏大，經排查發現電流表G內阻的真實值與銘牌標示值有偏差，則只要　　　即可(填選項字母)。
A.增大電阻箱R1的阻值
B.減小電阻箱R2的阻值
C.將滑動變阻器的滑片P向M端滑動
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2
3
4
A
校準電表時，發現改裝后電壓表的讀數始終比標準電壓表的讀數偏大，可知電流表G內阻的真實值小于銘牌標示值，根據電壓表的改裝原理，只需增大變阻箱R1的阻值，且電流表G內阻的真實值比銘牌標示值小多少，變阻箱R1的阻值增大多少即可，A項正確。
解析
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5
2
3
4
(5)校準完成后，開關S2與b連接，電流表G的示數如圖乙所示，此示數對應的改裝電壓表讀數為　　　　V(保留2位有效數字)。
根據歐姆定律得UV=IA(Rg+R1)=430×10-6×(800+1 200) V=0.86 V。
解析
1
5
2
3
4
0.86
4.(2024·湖南卷)某實驗小組要探究一金屬絲的阻值隨氣壓變化的規律，搭建了如圖甲所示的裝置。電阻測量原理如圖乙所示，E是電 源，V為電壓表，A為電流表。
1
5
2
3
4
(1)保持玻璃管內壓強為1個標準大氣壓，電流表示數為100 mA，電壓表量程為3 V，表盤如圖丙所示，示數為　　　　V，此時金屬絲阻值的測量值R為　　　　Ω(保留3位有效數字)。
電壓表量程為0~3 V，分度值為0.1 V，則電壓表讀數需估讀一位，讀數為1.25 V，根據歐姆定律可知，金屬絲的測量值R==12.5 Ω。
解析
1
5
2
3
4
1.25
12.5
(2)打開抽氣泵，降低玻璃管內氣壓p，保持電流I不變，讀出電壓表示數U，計算出對應的金屬絲阻值。
(3)根據測量數據繪制R—p關系圖線，如圖丁所示。
1
5
2
3
4
(4)如果玻璃管內氣壓是0.5個標準大氣壓，保持電流為100 mA，電壓表指針應該在圖丙指針位置的　　　　(填“左”或“右”)側。
根據題圖丁可知氣壓越小電阻越大，壓強p減小，電阻R增大，再結合U=IR，可判斷電壓增大，電壓表的指針位置應該在題圖丙中指針位置的右側。
解析
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2
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4
右
(5)若電壓表是非理想電壓表，則金屬絲電阻的測量值　　　　(填 “大于”“小于”或“等于”)真實值。
電流表采用外接法會導致電壓表分流，即R測=，I測=I真+，I測偏大，則R測解析
1
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2
3
4
小于
5.(2024·全國甲卷)電阻型氧氣傳感器的阻值會隨所處環境中的氧氣含量發生變化。在保持流過傳感器的電流(即工作電流)恒定的條件 下，通過測量不同氧氣含量下傳感器兩端的電壓，建立電壓與氧氣含量之間的對應關系，這一過程稱為定標。一同學用圖甲所示電路對他制作的一個氧氣傳感器定標。實驗器材有:裝在氣室內的氧氣傳感器(工作電流1 mA)、毫安表(內阻可忽略)、電壓表、電源、滑動變阻器、開關、導線若干、5個氣瓶(氧氣含量分別為1%、5%、10%、15%、20%)。
完成下列實驗步驟并填空:
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3
4
(1)將圖甲中的實驗器材間的連線補充完整，使其能對傳感器定標。
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3
4
如圖所示
1
5
2
3
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連接實物圖如答圖所示，注意連線不要有交叉，且電流從電表的正接線柱流入，從電表的負接線柱流出。
解析
(2)連接好實驗器材，把氧氣含量為1%的氣瓶接到氣體入口。
(3)把滑動變阻器的滑片滑到_______ (填“a”或“b”)端，閉合開關。
為了保護電路，閉合開關瞬間，電流表和電壓表的示數應為0，所以閉合開關前應將滑動變阻器的滑片滑至a端。
解析
1
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2
3
4
a
(4)緩慢調整滑動變阻器的滑片位置，使毫安表的示數為1 mA，記錄電壓表的示數U。
(5)斷開開關，更換氣瓶，重復步驟(3)和(4)。
(6)獲得的氧氣含量分別為1%、5%、10%和15%的數據已標在圖乙 中；氧氣含量為20%時電壓表的示數如圖丙，該示數為　　　　　V (保留2位小數)。
現測量一瓶待測氧氣含量的氣體，將氣瓶接到氣體入口，調整滑動變阻器滑片位置使毫安表的示數為1 mA，此時電壓表的示數為 1.50 V，則此瓶氣體的氧氣含量為　　　　%(保留整數)。
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4
1.40
17
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2
3
4
根據電壓表的讀數規則可知，電壓表的示數為1.40 V，根據題圖乙中的數據點擬合電壓表示數U與氧氣含量的曲線如圖所示，則可知當電壓表的示數為1.50 V時，氧氣含量為17%。
解析
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5
2
3
4專題提升十九　電學實驗基礎
題型1　常用儀器的使用和讀數
　　　　　 　　　　　　　　　　
考向1　游標卡尺、螺旋測微器的使用和讀數
1.游標卡尺。
(1)構造:如圖所示,其主要部分是主尺和一條可以沿著主尺滑動的　　　　尺。
(2)原理:利用主尺的單位刻度(1 mm)與游標尺的單位刻度之間固定的微量差值來提高測量精度。常用的游標卡尺有10分度、20分度和50分度三種。其規格見下表:
分度 游標尺刻 度總長度 每小格與 1 mm的差值 精確度
10 9 mm 0.1 mm 　　　 mm
20 19 mm 0.05 mm 　　　 mm
50 49 mm 0.02 mm 　　　 mm
(3)讀數:若用x表示從主尺上讀出的整毫米數,K表示從游標尺上讀出的與主尺上某一刻度線對齊的游標的格數,則記錄結果表示為(x+K×精確度) mm。
2.螺旋測微器。
(1)構造:如圖所示,主要由尺架、固定刻度、可動刻度、旋鈕、微調旋鈕、測微螺桿、測砧等構成。
(2)原理:測微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm,即旋鈕D每旋轉一周,F前進或后退0.5 mm,而可動刻度E上的刻度為50等份,每轉動一小格,F前進或后退0.01 mm,即螺旋測微器的精確度為0.01 mm。讀數時估讀到毫米的千分之一位上,因此,螺旋測微器又叫千分尺。
(3)讀數:L=固定刻度示數+可動刻度示數(估讀一位)×分度值。
注意:①以毫米為單位時,小數點后面要有3位有效數字,特別是最后一位估讀數字為零時,不能省略。
②在讀數時注意半毫米刻度線是否已露出。
【典例1】　(1)如圖甲所示的三把游標卡尺,它們的游標尺從上至下分別為9 mm長10等分、19 mm長20等分、49 mm長50等分,它們的讀數依次為　　　　mm,　　　　mm,　　　　mm。
(2)使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,示數如圖乙所示,則金屬絲的直徑是　　　　　mm。
甲　乙
考向2　電壓表、電流表和電阻箱的讀數
1.量程選擇。
選擇合適量程:使得測量時指針偏轉角度要盡可能大,一般要求超過量程的,但又不能超過量程。
2.電表使用。
(1)使用前應先進行零點調整(機械調零)。
(2)紅色接線柱接電勢高處,黑色接線柱接電勢低處,即電流從紅色接線柱流入表,從黑色接線柱流出表。
3.電表讀數。
(1)0~3 V的電壓表和0~3 A的電流表讀數方法相同,此量程下的精確度是0.1 V和0.1 A,讀到0.1的下一位,即讀到小數點后面兩位。
(2)對于0~15 V量程的電壓表,精確度是0.5 V,在讀數時只要求讀到小數點后面一位,即讀到0.1 V。
(3)對于0~0.6 A量程的電流表,精確度是0.02 A,在讀數時只要求讀到小數點后面兩位,這時要求“半格估讀”,即讀到最小刻度的一半0.01 A。
4.電阻箱。
旋鈕電阻箱的讀數方法是將每個旋鈕上指針所指的數值乘以各自的倍率,從最高位依次往下讀,即可得到電阻箱的實際阻值。
旋鈕式電阻箱(以四個旋鈕為例),每個旋鈕上都有0~9十個數字。每個旋鈕下面都有一個小三角和倍數,使用時小三角對應的數字乘以下面的倍數就是這個旋鈕的電阻值。四個旋鈕的阻值加起來就是該電阻箱的示數。例如,如果旋鈕式電阻箱的讀數為2×1 000 Ω+0×100 Ω+1×10 Ω+7×1 Ω,則總阻值為2 017 Ω。
【典例2】　(1)圖甲使用0.6 A量程時,對應刻度盤上每一小格代表　　　　A,圖中表針示數是　　　　A;當使用3 A量程時,對應刻度盤上每一小格代表　　　　A,圖中表針示數為　　　　A。
甲　乙
(2)圖乙使用較小量程時,每小格表示　　　V,圖中表針示數為　　　　V。若使用的是較大量程,則這時表盤刻度每小格表示　　　　V,圖中表針示數為　　　　V。
丙
(3)旋鈕式電阻箱如圖丙所示,電流從接線柱A流入,從B流出,則接入電路的電阻為　　　Ω?，F欲將接入電路的電阻改為2 087 Ω,最安全且簡單的操作方法是 　。
此電阻箱的電阻調節范圍為　　　　　Ω。
題型2　伏安法測電阻　滑動變阻器的兩種接法
　　　　　 　　　　　　　　　　
考向1　伏安法測電阻
1.電流表內、外接法的比較。
內接法 外接法
電路圖
誤差原因 電流表分壓 U測=Ux+UA 電壓表分流 I測=Ix+IV
電阻測量值 R測==Rx+RA>Rx 測量值大于真實值 R測==適用條件 Rx> Rx<
適用于測量 大電阻 小電阻
2.兩種電表接法的選擇。
(1)阻值比較法:先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內阻進行比較,若Rx較小,宜采用電流表外接法;若Rx較大,宜采用電流表內接法。
(2)比值比較法。
①若>(或Rx<),則用電流表外接法。
②若<(或Rx>),則用電流表內接法。
(3)
試觸法:如圖所示,將電壓表分別接在a、c和b、c兩點間時,若電流表示數變化較大,說明電壓表分流較大,應選用電流表內接法;若電壓表示數變化較大,說明電流表分壓較大,則選用電流表外接法。
【典例3】　(2023·全國甲卷)某同學用伏安法測繪一額定電壓為6 V、額定功率為3 W的小燈泡的伏安特性曲線,實驗所用電壓表內阻約為6 kΩ,電流表內阻約為1.5 Ω。實驗中有圖甲和圖乙兩個電路圖供選擇。
甲 乙 丙
(1)實驗中得到的電流I和電壓U的關系曲線如圖丙所示,該同學選擇的電路圖是圖　　　　(填“甲”或“乙”)。
(2)若選擇另一個電路圖進行實驗,在圖丙上用實線畫出實驗中應得到的I-U關系曲線的示意圖。
考向2　滑動變阻器兩種接法的選擇
1.滑動變阻器兩種接法的比較。
限流接法 分壓接法 對比說明
兩種接法電路圖(忽略電源內阻) 串、并聯關系不同
負載R上電壓調節范圍 ≤U≤E 0≤U≤E 分壓電路調節范圍大
負載R上電流調節范圍 ≤I≤ 0≤I≤ 分壓電路調節范圍大
閉合S前觸頭位置 b端 a端 都是為了保護電路元件
2.滑動變阻器必須接成分壓電路的幾種情況。
(1)要求電壓表能從零開始讀數,或要求電壓(或電流)變化范圍足夠大。
(2)當待測電阻Rx R(滑動變阻器的最大阻值)時。
(3)若采用限流式接法,電路中的最小電流仍超過電路中電表等元件的允許電流。
【典例4】　(2025·滄州模擬)某實驗小組利用電壓表、電流表、滑動變阻器等元件,設計了如圖甲或如圖乙所示的電路來研究半導體二極管的伏安特性曲線。實驗時,閉合開關,緩慢調節滑動變阻器滑動觸頭的位置,記錄相對應的電壓表讀數U、電流表讀數I,得到實驗的I-U圖線如圖丙所示,回答下列問題:
甲　　　　　乙
丙 丁
(1)本實驗應選圖　　　　(填“甲”或“乙”)電路圖來連接實物圖,閉合開關前,滑動變阻器的滑片應置于　　　　(填“a”或“b”)端。
(2)根據所選電路圖,用筆畫線代替導線,把圖丁中的實物圖連接完整。
(3)半導體二極管的I-U圖線不是直線,這些電學元件稱為非線性元件,歐姆定律　　　　(填“適用”或“不適用”)于非線性元件,計算電阻的公式R=　　　　(填“適用”或“不適用”)于非線性元件,從I-U圖線是一條曲線看出半導體二極管的電阻不是一個常數,當半導體二極管的電流為0.5 A時,其功率為　　　　W。
題型3　實驗器材的選取與實物圖連線
　　　　　 　　　　　　　　　　
1.電學實驗儀器的選取。
選取電學實驗器材主要是選取電表、滑動變阻器、電源等,一般要考慮四方面因素。
(1)安全因素:通過電源、電阻和電表的電流不能超過其允許的最大電流。
(2)誤差因素:選用電表應考慮盡可能減小測量值的相對誤差,電壓表、電流表在使用時,其指針應偏轉到滿偏刻度的以上;使用歐姆表時應選擇合適的倍率擋,使指針盡可能在中間刻度附近。
(3)便于操作:選用滑動變阻器時應考慮對外供電電壓的變化范圍既能滿足實驗要求,又便于調節。在調節滑動變阻器時,應使其大部分電阻線都被用到。
(4)實驗實際:除以上三個因素外,還應注重實驗實際,如所用的電源與用電器的匹配問題等。
在選取電表時,在保證安全性的前提下,準確性優先,例如當遇到某一待測電阻不要求一定達到某一電壓或電流的情況時,即使電源電動勢較大,待測電阻的最大電流或最大電壓也較大,超過了比較小的電表的量程,但用較大量程的電表,讀數又會小于量程,則在滑動變阻器控制電壓或電流保證安全的情況下,還是要選取較小量程的電表進行測量以便減小誤差。
2.實物圖連接的注意事項。
(1)畫線連接各元件,一般先從電源正極開始,按照電路原理圖,按順序以單線連接方式將主電路中串聯的元件依次串聯起來;然后將需要并聯的元件再并聯到電路中去。
(2)連線時要將導線接在接線柱上,兩條導線不能交叉。
(3)要注意電表的量程和正、負接線柱,要使電流從電表的正接線柱流入,從負接線柱流出。
【典例5】　(2025·朔州模擬)某實驗小組為描繪小燈泡L的伏安特性曲線,準備了以下器材:
A.小燈泡L:額定電壓3.8 V,額定電流0.5 A
B.電流表A1:量程0.6 A,內阻r1約為10 Ω
C.電流表A2:量程100 mA,內阻為r2=2 Ω
D.定值電阻R1=10 Ω
E.定值電阻R2=40 Ω
F.滑動變阻器R3:最大阻值10 Ω,最大電流1.5 A
G.滑動變阻器R4:最大阻值100 Ω,最大電流1 A
H.電源E(電動勢4.5 V,內阻約1 Ω)
I.開關S,導線若干
(1)實驗中滑動變阻器應選用　　　(填“R3”或“R4”);定值電阻應選用　　　(填“R1”或“R2”)。
(2)實驗為了得到小燈泡完整的伏安特性曲線,該小組同學設計好實驗電路圖后已經連好了部分導線,如圖甲,請用筆畫線代替導線將實物圖連線補充完整。
甲乙
(3)多次測量,描繪出I2-(I1-I2)圖像如圖乙所示,其中I1為電流表A1的讀數,I2為電流表A2的讀數。由圖線可知,燈泡兩端電壓為0.84 V和2.52 V時燈泡電阻阻值之比為　　　　。
專題提升十九　電學實驗基礎
題型1
1.(1)游標　(2)0.1　0.05　0.02
【典例1】　答案　(1)17.7　23.85　3.18　(2)1.150
解析　(1)最上面圖讀數:整毫米是17,不足1毫米數是7×0.1 mm=0.7 mm,最后結果是17 mm+0.7 mm=17.7 mm。
中間圖讀數:整毫米是23,不足1毫米數是17×0.05 mm=0.85 mm,最后結果是23 mm+0.85 mm=23.85 mm。
最下面圖讀數:整毫米是3,不足1毫米數是9×0.02 mm=0.18 mm,最后結果是3 mm+0.18 mm=3.18 mm。
(2)固定刻度示數為1.0 mm,不足半毫米的從可動刻度上讀,其示數為15.0,最后的讀數為1.0 mm+15.0×0.01 mm=1.150 mm。
【典例2】　答案　(1)0.02　0.44　0.1　2.20　(2)0.1　1.70　0.5　8.5　(3)1 987　將“×1 k”擋旋鈕調到2,再將“×100”擋旋鈕調到0　0~9 999
解析　(1)使用0.6 A量程時,刻度盤上的每一小格為0.02 A,表針示數為0.44 A;當使用3 A量程時,每一小格為0.1 A,表針示數為2.20 A。
(2)電壓表使用3 V量程時,每小格表示0.1 V,表針示數為1.70 V;使用15 V量程時,每小格為0.5 V,表針示數為8.5 V。
(3)電阻箱的讀數為1×1 000 Ω+9×100 Ω+8×10 Ω+7×1 Ω=1 987 Ω。欲將接入電路的電阻改為2 087 Ω,最安全且簡單的操作方法是先將“×1 k”擋旋鈕調到2,再將“×100”擋旋鈕調到0 。 電阻箱的調節范圍是0~9 999 Ω。
題型2
【典例3】　答案　(1)甲　(2)見解析圖
解析　(1)小燈泡的電阻RL==12 Ω,由題圖丙知當電壓為6 V時,燈泡的電阻約為R=≈ Ω=12 Ω,說明測量誤差較小。因電壓表內阻比小燈泡電阻大得多,采用電流表外接法測量誤差小,即選擇的電路應為甲。
(2)若用圖乙所示的電路進行實驗,即采用電流表內接法,同一電流下對應電壓表的示數偏大,則曲線示意圖如圖所示。
【典例4】　答案　(1)乙　a　(2)實物圖連接見解析　(3)不適用　適用　1.5
解析　(1)為了讓電壓、電流從0開始連續變化,本實驗應選題圖乙來連接實物圖;為了保證電路的安全,閉合開關前,滑動變阻器的滑片應置于a端。
(2)實物連線如圖所示。
(3)半導體二極管的I-U圖線不是直線,這些電學元件稱為非線性元件,雖然歐姆定律不適用于非線性元件,但計算電阻的定義式R=適用于非線性元件。從I-U圖線是一條曲線可以看出半導體二極管的電阻不是一個常數,當半導體二極管的電流為0.5 A時,電壓為3 V,則功率P=UI=3×0.5 W=1.5 W。
題型3
【典例5】　答案　(1)R3　R2　(2)見解析圖　(3)2∶3
解析　(1)為了得到小燈泡完整的伏安特性曲線,小燈泡兩端的電壓應從0開始,因此滑動變阻器應采用分壓接法,而為了方便調節應選阻值較小的滑動變阻器R3;所給儀器中缺少電壓表,因此需要用已知內阻的小量程電流表串聯定值電阻進行電壓表的改裝,而電源電壓為4.5 V,因此所改裝的電壓表的量程要與電源電壓相近,則電流表A2應與定值電阻R2串聯改裝成電壓表,改裝后的量程為U=0.1×(40+2) V=4.2 V,能保證測量的精度。
(2)滑動變阻器為分壓式接法,而分壓式接法為“一上兩下”,另電流表A1應選擇外接,使改裝后的電壓表分流,用電流表A1的示數與電流表A2的示數做差可得到通過小燈泡的電流,且這樣所測通過小燈泡的電流無誤差,電路連接圖如圖所示。
(3)當燈泡兩端電壓值為U1=I2×(40+2) V=0.84 V時,解得I2=0.02 A,由題圖乙可知,通過燈泡的電流為0.2 A,當燈泡兩端電壓值為U2=I2×(40+2) V=2.52 V,解得I2=0.06 A,由題圖乙可知,通過燈泡的電流為0.4 A,根據R=可得燈泡電阻阻值之比為2∶3。(共50張PPT)
專題提升十九
電學實驗基礎
第十章 電路和電能
題型1 常用儀器的使用和讀數
題型2 伏安法測電阻　滑動變阻器的兩種接法
內容
索引
題型3 實驗器材的選取與實物圖連線
常用儀器的使用和讀數
題型1
考向1
游標卡尺、螺旋測微器的使用和讀數
1.游標卡尺。
(1)構造：如圖所示，其主要部分是主尺和一條可以沿著主尺滑動的
尺。
游標
(2)原理：利用主尺的單位刻度(1 mm)與游標尺的單位刻度之間固定的微量差值來提高測量精度。常用的游標卡尺有10分度、20分度和50分度三種。其規格見下表：
分度 游標尺刻度總長度 每小格與1 mm的差值 精確度
10 9 mm 0.1 mm mm
20 19 mm 0.05 mm mm
50 49 mm 0.02 mm mm
0.1
0.05
0.02
(3)讀數：若用x表示從主尺上讀出的整毫米數，K表示從游標尺上讀出的與主尺上某一刻度線對齊的游標的格數，則記錄結果表示為(x+K×精確度) mm。
2.螺旋測微器。
(1)構造：如圖所示，主要由尺架、固定刻度、可動刻度、旋鈕、微調旋鈕、測微螺桿、測砧等構成。
(2)原理：測微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm，即旋鈕D每旋轉一周，F前進或后退0.5 mm，而可動刻度E上的刻度為50等份，每轉動一小格，F前進或后退0.01 mm，即螺旋測微器的精確度為0.01 mm。讀數時估讀到毫米的千分之一位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺。
(3)讀數：L=固定刻度示數+可動刻度示數(估讀一位)×分度值。
注意：①以毫米為單位時，小數點后面要有3位有效數字，特別是最后一位估讀數字為零時，不能省略。
②在讀數時注意半毫米刻度線是否已露出。
【典例1】　(1)如圖甲所示的三把游標卡尺，它們的游標尺從上至下分別為9 mm長10等分、19 mm長20等分、49 mm長50等分，它們的讀數依次為 mm， mm， mm。
17.7
23.85
3.18
(2)使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數如圖乙所示，則金屬絲的直徑是 mm。
1.150
(1)最上面圖讀數：整毫米是17，不足1毫米數是7×0.1 mm=0.7 mm，最后結果是17 mm+0.7 mm=17.7 mm。
中間圖讀數：整毫米是23，不足1毫米數是17×0.05 mm=0.85 mm,最后結果是23 mm+0.85 mm=23.85 mm。
最下面圖讀數：整毫米是3，不足1毫米數是9×0.02 mm=0.18 mm,最后結果是3 mm+0.18 mm=3.18 mm。
解析
(2)固定刻度示數為1.0 mm，不足半毫米的從可動刻度上讀，其示數為15.0，最后的讀數為1.0 mm+15.0×0.01 mm=1.150 mm。
解析
考向2
電壓表、電流表和電阻箱的讀數
1.量程選擇。
選擇合適量程：使得測量時指針偏轉角度要盡可能大，一般要求超過量程的，但又不能超過量程。
2.電表使用。
(1)使用前應先進行零點調整(機械調零)。
(2)紅色接線柱接電勢高處，黑色接線柱接電勢低處，即電流從紅色接線柱流入表，從黑色接線柱流出表。
3.電表讀數。
(1)0~3 V的電壓表和0~3 A的電流表讀數方法相同，此量程下的精確度是0.1 V和0.1 A，讀到0.1的下一位，即讀到小數點后面兩位。
(2)對于0~15 V量程的電壓表，精確度是0.5 V，在讀數時只要求讀到小數點后面一位，即讀到0.1 V。
(3)對于0~0.6 A量程的電流表，精確度是0.02 A，在讀數時只要求讀到小數點后面兩位，這時要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半0.01 A。
4.電阻箱。
旋鈕電阻箱的讀數方法是將每個旋鈕上指針所
指的數值乘以各自的倍率，從最高位依次往下
讀，即可得到電阻箱的實際阻值。
旋鈕式電阻箱(以四個旋鈕為例)，每個旋鈕上都有0~9十個數字。每個旋鈕下面都有一個小三角和倍數，使用時小三角對應的數字乘以下面的倍數就是這個旋鈕的電阻值。四個旋鈕的阻值加起來就是該電阻箱的示數。例如，如果旋鈕式電阻箱的讀數為2×1 000 Ω+0×
100 Ω+1×10 Ω+7×1 Ω，則總阻值為2 017 Ω。
【典例2】　(1)圖甲使用0.6 A量程時，對應刻度盤上每一小格代表
A，圖中表針示數是 A；當使用3 A量程時，對應刻度盤上每一小格代表 A，圖中表針示數為 A。
0.02
0.44
0.1
2.20
(2)圖乙使用較小量程時，每小格表示 V，圖中表針示數為
V。若使用的是較大量程，則這時表盤刻度每小格表示 V,圖中表針示數為 V。
0.1
1.70
0.5
8.5
(3)旋鈕式電阻箱如圖丙所示，電流從接線柱A流入，從B流出，則接入電路的電阻為 Ω?，F欲將接入電路的電阻改為2 087 Ω，最安全且簡單的操作方法是
。
此電阻箱的電阻調節范圍為 Ω。
1 987
將“×1 k”擋旋鈕調到2，再將“×100”擋旋鈕調到0
0~9 999
(1)使用0.6 A量程時，刻度盤上的每一小格為0.02 A，表針示數為0.44 A；當使用3 A量程時，每一小格為0.1 A，表針示數為2.20 A。
(2)電壓表使用3 V量程時，每小格表示0.1 V，表針示數為1.70 V；使用15 V量程時，每小格為0.5 V，表針示數為8.5 V。
解析
(3)電阻箱的讀數為1×1 000 Ω+9×100 Ω+8×10 Ω+7×1 Ω=1 987 Ω。欲將接入電路的電阻改為2 087 Ω，最安全且簡單的操作方法是先將“×1 k”擋旋鈕調到2，再將“×100”擋旋鈕調到0 。 電阻箱的調節范圍是0~9 999 Ω。
解析
伏安法測電阻　滑動變阻器的兩種接法
題型2
考向1
伏安法測電阻
1.電流表內、外接法的比較。
內接法 外接法
電路圖
誤差原因 電流表分壓U測=Ux+UA 電壓表分流I測=Ix+IV
電阻測量值
適用條件
適用于測量 大電阻 小電阻
2.兩種電表接法的選擇。
(1)阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內阻進行比較，若Rx較小，宜采用電流表外接法；若Rx較大，宜采用電流表內接法。
(2)比值比較法。
①若>(或Rx<)，則用電流表外接法。
②若<(或Rx>)，則用電流表內接法。
(3)試觸法：如圖所示，將電壓表分別接在a、c和b、c兩點間時，若電流表示數變化較大，說明電壓表分流較大，應選用電流表內接法；若電壓表示數變化較大，說明電流表分壓較大，則選用電流表外接法。
【典例3】　(2023·全國甲卷)某同學用伏安法測繪一額定電壓為
6 V、額定功率為3 W的小燈泡的伏安特性曲線，實驗所用電壓表內阻約為6 kΩ，電流表內阻約為1.5 Ω。實驗中有圖甲和圖乙兩個電路圖供選擇。
(1)實驗中得到的電流I和電壓U的關系曲線如圖丙所示，該同學選擇的電路圖是圖 (填“甲”或“乙”)。
(2)若選擇另一個電路圖進行實驗，在圖丙上用實線畫出實驗中應得到的I-U關系曲線的示意圖。
甲
(1)小燈泡的電阻RL==12 Ω，由題圖丙知當電壓為6 V時，燈泡的電阻約為R=≈ Ω=12 Ω，說明測量誤差較小。因電壓表內阻比小燈泡電阻大得多，采用電流表外接法測量誤差小，即選擇的電路應為甲。
解析
(2)若用圖乙所示的電路進行實驗，即采用電流表內接法，同一電流下對應電壓表的示數偏大，則曲線示意圖如圖所示。
解析
考向2
滑動變阻器兩種接法的選擇
1.滑動變阻器兩種接法的比較。
限流接法 分壓接法 對比說明
兩種接法電路圖(忽略電源內阻) 串、并聯關系不同
負載R上電壓調節范圍 0≤U≤E 分壓電路調節范圍大
負載R上電流調節范圍 分壓電路調節范圍大
閉合S前觸頭位置 b端 a端 都是為了保護電路元件
2.滑動變阻器必須接成分壓電路的幾種情況。
(1)要求電壓表能從零開始讀數，或要求電壓(或電流)變化范圍足夠大。
(2)當待測電阻Rx R(滑動變阻器的最大阻值)時。
(3)若采用限流式接法，電路中的最小電流仍超過電路中電表等元件的允許電流。
【典例4】　(2025·滄州模擬)某實驗小組利用電壓表、電流表、滑動變阻器等元件，設計了如圖甲或如圖乙所示的電路來研究半導體二極管的伏安特性曲線。實驗時，閉合開關，緩慢調節滑動變阻器滑動觸頭的位置，記錄相對應的電壓表讀數U、電流表讀數I，得到實驗的I-U圖線如圖丙所示，回答下列問題：
(1)本實驗應選圖 (填“甲”或“乙”)電路圖來連接實物圖，閉合開關前，滑動變阻器的滑片應置于 (填“a”或“b”)端。
(2)根據所選電路圖，用筆畫線代替導線，把圖丁中的實物圖連接完整。
乙
a
(3)半導體二極管的I-U圖線不是直線，這些電學元件稱為非線性元件，歐姆定律 (填“適用”或“不適用”)于非線性元件，計算電阻的公式R= (填“適用”或“不適用”)于非線性元件，從I-U圖線是一條曲線看出半導體二極管的電阻不是一個常數，當半導體二極管的電流為0.5 A時，其功率為 W。
不適用
適用
1.5
(1)為了讓電壓、電流從0開始連續變化，本實驗應選題圖乙來連接實物圖；為了保證電路的安全，閉合開關前，滑動變阻器的滑片應置于a端。
(2)實物連線如圖所示。
解析
(3)半導體二極管的I-U圖線不是直線，這些電學元件稱為非線性元件，雖然歐姆定律不適用于非線性元件，但計算電阻的定義式R=適用于非線性元件。從I-U圖線是一條曲線可以看出半導體二極管的電阻不是一個常數，當半導體二極管的電流為0.5 A時，電壓為3 V，則功率P=UI=3×0.5 W=1.5 W。
解析
實驗器材的選取與實物圖連線
題型3
1.電學實驗儀器的選取。
選取電學實驗器材主要是選取電表、滑動變阻器、電源等，一般要考慮四方面因素。
(1)安全因素：通過電源、電阻和電表的電流不能超過其允許的最大電流。
(2)誤差因素：選用電表應考慮盡可能減小測量值的相對誤差，電壓表、電流表在使用時，其指針應偏轉到滿偏刻度的以上；使用歐姆表時應選擇合適的倍率擋，使指針盡可能在中間刻度附近。
(3)便于操作：選用滑動變阻器時應考慮對外供電電壓的變化范圍既能滿足實驗要求，又便于調節。在調節滑動變阻器時，應使其大部分電阻線都被用到。
(4)實驗實際：除以上三個因素外，還應注重實驗實際，如所用的電源與用電器的匹配問題等。
在選取電表時，在保證安全性的前提下，準確性優先，例如當遇到某一待測電阻不要求一定達到某一電壓或電流的情況時，即使電源電動勢較大，待測電阻的最大電流或最大電壓也較大，超過了比較小的電表的量程，但用較大量程的電表，讀數又會小于量程，則在滑動變阻器控制電壓或電流保證安全的情況下，還是要選取較小量程的電表進行測量以便減小誤差。
2.實物圖連接的注意事項。
(1)畫線連接各元件，一般先從電源正極開始，按照電路原理圖，按順序以單線連接方式將主電路中串聯的元件依次串聯起來；然后將需要并聯的元件再并聯到電路中去。
(2)連線時要將導線接在接線柱上，兩條導線不能交叉。
(3)要注意電表的量程和正、負接線柱，要使電流從電表的正接線柱流入，從負接線柱流出。
【典例5】　(2025·朔州模擬)某實驗小組為描繪小燈泡L的伏安特性曲線，準備了以下器材：
A.小燈泡L：額定電壓3.8 V，額定電流0.5 A
B.電流表A1：量程0.6 A，內阻r1約為10 Ω
C.電流表A2：量程100 mA，內阻為r2=2 Ω
D.定值電阻R1=10 Ω
E.定值電阻R2=40 Ω
F.滑動變阻器R3：最大阻值10 Ω，最大電流1.5 A
G.滑動變阻器R4：最大阻值100 Ω，最大電流1 A
H.電源E(電動勢4.5 V，內阻約1 Ω)
I.開關S，導線若干
(1)實驗中滑動變阻器應選用 (填“R3”或“R4”)；定值電阻應選用 (填“R1”或“R2”)。
R3
R2
(2)實驗為了得到小燈泡完整的伏安特性曲線，該小組同學設計好實驗電路圖后已經連好了部分導線，如圖甲，請用筆畫線代替導線將實物圖連線補充完整。
(3)多次測量，描繪出I2-(I1-I2)圖像如圖乙所示，其中I1為電流表A1的讀數，I2為電流表A2的讀數。由圖線可知，燈泡兩端電壓為0.84 V和2.52 V時燈泡電阻阻值之比為 。
2∶3
(1)為了得到小燈泡完整的伏安特性曲線，小燈泡兩端的電壓應從0開始，因此滑動變阻器應采用分壓接法，而為了方便調節應選阻值較小的滑動變阻器R3；所給儀器中缺少電壓表，因此需要用已知內阻的小量程電流表串聯定值電阻進行電壓表的改裝，而電源電壓為4.5 V，因此所改裝的電壓表的量程要與電源電壓相近，則電流表A2應與定值電阻R2串聯改裝成電壓表，改裝后的量程為U=0.1×(40+2) V=4.2 V，能保證測量的精度。
解析
(2)滑動變阻器為分壓式接法，而分壓式接法為“一上兩下”，另電流表A1應選擇外接，使改裝后的電壓表分流，用電流表A1的示數與電流表A2的示數做差可得到通過小燈泡的電流，且這樣所測通過小燈泡的電流無誤差，電路連接圖如圖所示。
解析
(3)當燈泡兩端電壓值為U1=I2×(40+2) V=0.84 V時，解得I2=0.02 A,由題圖乙可知，通過燈泡的電流為0.2 A，當燈泡兩端電壓值為U2=I2×(40+2) V=2.52 V，解得I2=0.06 A，由題圖乙可知，通過燈泡的電流為0.4 A，根據R=可得燈泡電阻阻值之比為2∶3。
解析

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