重點關注高考熱點，輕松搞定電學實驗

李紅波

高考物理的實驗題分數穩定（通常為15分），題目數量和分值分配穩定，但統計數據表明，實驗題是同學們答得不太理想的題型之一，屬于難度較大的內容。在高考對實驗題的考查中，電學實驗所占比重很大。高考物理有兩道實驗題，一道主要考查基本實驗原理，相對考試大綱來說變化較小;另一道則立足于創新，在變化中考查學生的綜合能力。下面筆者以幾道經典的電學實驗題為例進行講解，希望能對同學們的高考復習有所幫助。

【例1】（2011·北京卷）用如圖1所示的多用電表測量電阻，要用到選擇開關K和兩個部件S、T。請根據下列步驟完成電阻測量：

①旋動部件，使指針對準電流擋的“0”刻度線。

②將K旋轉到歐姆擋“×100”的位置。

③將插入“+”、“-”插孔的表筆短接，旋動部件，使指針對準歐姆擋的 （填“‘0刻度線”或“‘∞刻度線”）。

④將兩表筆分別與待測電阻相接，發現指針偏轉角度過小。為了得到比較準確的測量結果，請從下列選項中挑出合理的步驟，并按 的順序進行操作以完成測量。

A.將K旋轉到歐姆擋“×1k”的位置

B.將K旋轉到歐姆擋“×10”的位置

C.將兩表筆的金屬部分分別與被測電阻的兩根引線相接

D.將兩表筆短接，適當旋動部件，對電表進行校準

【解析】①多用電表電流擋的調零：應該調整指針定位螺絲S，使指針對準電流擋的“0”刻度線。③多用電表歐姆擋的調零：應該在表筆短接的情況下調歐姆調零旋鈕T，使指針對準歐姆擋的“0”刻度線。④若在測量過程中發現指針偏轉角度過小，表明被測的電阻阻值很大，這時要換用更高倍率的擋位，將選擇開關K旋轉到歐姆擋“×1k”的位置;更換倍率后要重新進行歐姆擋的調零，將兩表筆短接，旋動歐姆調零旋鈕T，對歐姆表進行校準;測電阻時，須將兩表筆的金屬部分分別與被測電阻的兩根引線相接。答案為A、D、C。

【易錯提醒】多用電表相關實驗題的重點是儀器的使用方法，而使用步驟和讀數規則是高考考查的重點和難點。多用電表的使用中有三個容易出錯的點，同學們要特別注意：

①歐姆調零。當更換歐姆表倍率后，一定要重新調零，但不是每次測量前都需要重新調零。②多用電表的電流方向。“紅進黑出”在任何情況下都適用，多用電表用作電壓表、電流表時，紅表筆要接高電勢，黑表筆要接低電勢;但多用電表用作歐姆表時，由于其電源在電表內部，因此黑表筆是高電勢，紅表筆是低電勢。③多用電表的中值電阻。由多用電表的原理可知，當歐姆表歐姆調零結束時，Ig=，

當接待測電阻Rx時，如果指針指到中間刻度，則Ig=，

此時Rx=R內。

【例2】在“測定金屬的電阻率”實驗中，所用測量儀器均已校準，待測金屬絲接入電路部分的長度約為50cm。

（1）用伏安法測金屬絲的電阻Rx。實驗所用器材為：電池組（電動勢3V，內阻約1Ω）、電流表（內阻約0.1Ω）、電壓表（內阻約3kΩ）、滑動變阻器R（0～20Ω，額定電流2 A），開關、導線若干。

某小組的同學利用以上器材正確連接好電路進行實驗測量，記錄數據如下：

次數 1 2 3 4 5 6 7

U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30

I/A 0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520

由以上實驗數據可知，他們測量Rx是采用圖2中的

圖（選填“甲”或“乙”）。

（2）這位同學在坐標紙上建立U-I坐標系如圖3所示，圖中已標出了與測量數據對應的4個坐標點。請在圖3中標出第2次、第4次、第6次測量數據的坐標點，并描繪出U-I圖像。由圖像得到金屬絲的阻值Rx= Ω（保留兩位有效數字）。

【解析】

（1）由所記錄的數據，根據歐姆定律可知金屬絲的電阻Rx約為5Ω。由=10Ω，Rx=5Ω <可知，Rx

為小電阻，采用外接法測量誤差較小。

從所記錄的數據來看，電壓和電流是從接近0開始調節的，所以滑動變阻器應該采用分壓接法，電路圖應選擇甲圖。

（2）標出第2次、第4次、第6次測量數據的三個點后，可發現第6次測量數據的坐標點誤差太大，舍去，然后作出U-I圖像。第4次測量數據的坐標點剛好處于所畫出的直線上，由此可得：Rx=≈4.5Ω（4.3～4.7Ω）。

【易錯提醒】測定金屬的電阻率這個實驗的核心是電阻的測量，通過圖像法來處理數據，可以減小實驗的偶然誤差。此實驗中電路的選擇很重要，是考查熱點和易錯點，同學們需要特別留意。①記住“大內大”（若Rx >則為大電阻，采用內接法，測量結果較真實值偏大）和“小外小”（若Rx <則為小電阻，采用外接法，測量結果較真實值偏小），能夠幫助同學們解決電路的選擇問題。②選擇滑動變阻器的分壓法、限流法時，注意三種必須用分壓法的情況：電路中電壓、電流要求從零或者是很小的值開始變化;滑動變阻器的阻值相對測量電阻而言太小（若采用限流法，電流變化范圍太小）;采用限流法測量電路的最小電流超過電流表量程。

【例3】某同學在實驗室想自己制作一個量程為3 V的電壓表，在實驗室找到的器材是一個滿偏電流Ig=3 mA、內阻Rg=110 Ω的電流表，一個最大阻值為9999.9 Ω的電阻箱。

（1）現用以上器材改裝成滿足上述要求的電壓表，需將電阻箱 ? ? ? ? ? ? ? ?（選擇“并”或“串”）聯并調到 ? ? ? ? ? ? ?Ω。

（2）改裝完成后，該同學想檢驗一下改裝電壓表的準確度，請幫他設計一個能夠對改裝電壓表進行逐格校準的電路。

【解析】（1）要將提供的電流表改裝成量程為3V的電壓表，應串聯一個電阻。設應串聯電阻的阻值為R1，則Ug=IgRg=3×10-3×110 =0.33（V），UR=U-Ug=3-0.33 =2.67 （V），根據串聯電路中的電壓分配關系可得：R1===890（Ω），即應

串聯一個890Ω的電阻，故串聯的電阻箱應調到890Ω。

（2）要對電壓表進行逐格校準，電壓要從零開始增大，故要用滑動變阻器的分壓接法，校準電路如圖4所示。

【易錯提醒】電表改裝是一個復雜的實驗，涉及的內容多，步驟多，要注意以下幾個易錯點。①電表內阻的測量采用的是恒壓半偏法或者是恒流半偏法，而在實際調整過程中電壓和電流都出現了些許的變化，這也是實驗誤差的來源之一，電路的器材選擇是為了減小電壓或者電流的這種變化。②注意接入電阻和改裝后電表內阻的區別，改裝電壓表串聯的電阻R1=-Rg，而改裝后電壓表內阻RV=;改裝電

流表并聯的電阻R2=，而改裝后的電流表內阻RA=。

③由于電流表的內阻都比較小，因此在校準改裝的電流表時必須加上一個保護電阻。

在復習電學實驗的過程中，為了落實考試大綱中實驗部分的要求，不僅要在實驗原理、實驗儀器的使用、實驗步驟、實驗數據的分析和處理、誤差分析等方面打好基礎，同時還要在實驗創新方面有所準備，這樣同學們在應對“穩中求新”的高考時才能胸有成竹。