专题16 电学实验-【一飞冲天·高考专项】2025年高考专题分类物理

专题分类物理 专题十六 电学实验 基础题 1.(2024·河东区期未)某实验小组在“测定金属丝电阻率”的实验中： (1)采用如图甲所示的电路来测金属丝的电阻。实验时，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应处在 (选填“M”或“N”)端。 (2)按照图甲电路连接实物图，如图乙所示。闭合开关前检查电路时，发现有一根导线连接错误，该 导线为 (选填“a”“b”或“c”)。 R N 白红三工士 甲 乙 (3)某次实验时，电压表示数为U,电流表示数为I,该小组用刻度尺测量导线长度为L,螺旋测微器 测其直径为D,则表达式为p= (用实验测量的物理量L、D、U、I表示电阻率) 2.(2022·部分区二模)在练习使用多用电表的实验中。 (1)用多用电表的欧姆挡测量阻值R,为十几千欧的电阻，以下是测量过程中的一些主要实验步骤： A.将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指向欧姆零点，然后断开两表笔； B.旋转选择开关至OFF位置，并拔出两表笔： C.旋转选择开关至“×1k”位置 D.将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出阻值，断开两表笔。 以上实验步骤的正确顺序是 (填写步骤前的字母)。 实验中，多用电表的指针位置如图甲所示，则此被测电阻的阻值约为 k2. 30 15 10 o2.55.025P 、山L上4， 10 00.5 25 Na 甲 一冲天 (2)为了较精确地测量另一定值电阻R,采用图乙所示的电路。电源电压U恒定，用多用电表测电 路中的电流，闭合开关，多次改变电阻箱阻值R,记录相应的R和多用电表读数1，得到R二的关 系如图丙所示。则R,= 2,电源电压U= AR/O U 400 多用表 200 b R 电阻箱 50100 200 A R 乙 丙 3.(2023·塘沽一中第一次月考)要测量某种合金的电阻率。 (1)若合金丝长度为L,直径为D,阻值为R,则其电阻率= 用螺旋测微器测合金丝的直径 如图甲所示，读数为 mm。 (2)图乙是测量合金丝阻值的原理图，S,是单刀双掷开关，根据原理图在图丙中将实物连线补充完整。 (3)闭合S1,当S2处于位置a时，电压表和电流表的示数分别为U,三1.35V,I1=0.30A,当S2处于 位置b时，电压表和电流表的示数分别为U2=0.92V,I2=0.32A;根据以上测量数据判断，当 S,处于位置 (选填“α”或“b”)时，测量相对准确，测量值R Ω。（结果保留两 位有效数字) THET○ 0 15 A 合金丝 -10 电源 甲 分 4.(2024·南开区一模)将铜片和锌片插入苹果中制成一个“水果电池”，利用下列所给器材测量该“水 果电池”的电动势E和内阻r。 电流表A（量程为00.6A,内阻约为0.52) 电流表A2(量程为0~20mA,内阻约为102) 电压表V,(量程为0~3V,内阻约为1k2) 电压表V,(量程为015V,内阻约为4k2) 滑动变阻器R,(0~102) 滑动变阻器R2(0~10002) 待测“水果电池”（电动势E约为4V,内阻r约为2002） 开关S,导线若干 一冲天 (1)为尽量减小实验的误差，实验中电流表选择 ；电压表选择 ；滑动变阻器选择 。(填写字母代号) (2)甲、乙两个实验电路中最合理的电路为 (选填“甲”或“乙”)。 甲 (3)甲同学根据实验数据画出U-I图线，如图丙所示。由图线可得“水果电池”的电动势E= V,内阻r= Ω。（计算结果保留三位有效数字） 4.0o 3.00 2.00 1.00由出出用 0 5.010.015.020.0mA 丙 (4)乙同学利用图像对所选最佳实验电路进行误差分析。在图丁中，实线是根据实验数据描点作图 得到的U-I图像；虚线是没有电表内阻影响的理想情况下该电源的路端电压U随电流I变化的 U-I图像。则与该实验对应的UI分析图像是 5.(2021·南开区二模)某小组同学在做“测定电源的电动势和内阻”的实验时，选用了一节新干电池 (电池上标注的电动势为1.5V,内阻小于12)。除新干电池外，实验室还提供了以下实验器材： A.电阻箱R(0~99.92) B.电流表A(量程为0~1mA,内阻rA=1002) C.定值电阻R,=29002 D.定值电阻R2=19002 E.定值电阻R=18002 F.定值电阻R=1.0 专题十六电学实验 G.开关一个，导线若干 (1)小华同学设计了如图所示的电路，若将电流表A与电阻R,串联后当作理想电 压表使用，为了减小实验误差同时方便读数与计算，电路中的电阻R,应选用 ,电阻R,应选用 。(均选填“R,”“R,“R”或“R,”)。 (2)闭合开关，调节电阻箱，记录多组电阻箱接入电路的阻值R及对应电流表的示数I。为了便于处 理数据和减小实验误差，可直接寻找1与R的关系，作出}一R关系图像。若作出的图像中直线 斜率k=1.95×1032/A,纵轴截距b=1.30×103A1,则电池的电动势E V、内阻 r= 2。(结果均保留三位有效数字) 提升题 1.(2023·和平区二模)某同学想测量一节旧干电池的电动势和内阻，现有如下器材： A.电流表A(满偏电流为1.5mA,内阻为102) B.电流表A2(满偏电流为60mA,内阻为22) C.电压表V(0~15V,内阻约为3k2) D.滑动变阻器R1(0~302,2A) E.滑动变阻器R2(0~1000,1A) F.定值电阻R(阻值为9992) G.开关与导线若干 (1)为尽可能精确进行测量，实验中应选用的滑动变阻器是 (填器材前字母编号)。 (2)为尽量精确测量数据，请根据现有的实验器材，设计电路，将电路图画在虚线框内，并标出器材相 应的符号。 (3)根据上述设计的实验电路测出多组数据并绘出I1I2图线(I1为电流表A,的示数，I2为电流表 A的示数)如图所示，则由图线可以得到被测电池的电动势E= V,内阻r= 2。 本I/mA 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.91020304050607/mA 专题分类 物理 2.（2021·十二校一模)课外实验活动中，小明要测量量程为3V电压表的内阻值，其步骤如下： 红表笔 多用电表 电压表 黑表笔 (1)先用多用电表的欧姆挡测量，具体操作如下： a.把选择开关拨到“×100”的欧姆挡上； b.把两表笔相接触，旋转欧姆调零旋钮，使指针指在电阻零刻度处； c.把红表笔与待测电压表 (选填“正”或“负”)接线柱相接，黑表笔与另一接线柱相连， 发现这时指针偏转角度很小； d.换用 (选填“×10”或“×1k”)欧姆挡重新调零后测量，发现这时指针偏转适中，记下 电阻数值： 「.把选择开关旋转到OFF位置。 (2)小明正确选择挡位后测得电压表内阻为9kΩ。他想进一步精确测量其阻值，现有的器材及其代 号和规格如下： A.待测电压表V B.电压表V,(量程为0~15V,内阻约为50k2) C.定值电阻R。(30k2) D.滑动变阻器R(0~202) E.直流电源E(电动势15V,内阻很小) F.开关S与导线若干 ①根据所提供的器材，请在虚线框内设计出测量电路图，按图中元件标上相应符号。 ②若电压表V示数用U1表示，电压表V2示数用U2表示，根据实验中获得的数据，画出U2-U1图 像如图所示，根据图像可求得电压表V,的阻值为 k2。(结果保留三位有效数字) AU/V 3 1.0 2.0 一冲天 3.(2020·南开区一模)用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。待测电源的电动势约为4V、内阻 约为22，保护电阻R1=102和R2=52。除了导线和开关外，实验室还提供了如下器材： A.滑动变阻器R(0~502,额定电流2A) B.滑动变阻器R(0~52,额定电流1A) C.电流表A(0~6A,内阻约为0.2Ω) D.电流表A(0~200mA,内阻约2) E.电压表V(0~15V,内阻约15k2) F.电压表V(0~3V,内阻约3k2) 实验的主要步骤有： I.将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关； Ⅱ.逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记录电压表示数U和相应电流表示数； Ⅲ.U为纵坐标，I为横坐标，作U-I图线(U、I都用国际单位)； IV.求出U-I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a。 (1)电压表应选用 ;电流表应选用 ;滑动变阻器应选用 。(填序号) (2)若滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大，两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是 A.两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱 B,两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱 <C.一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱 D.一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱 (3)用k、a、R,、R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式，E= ,r= ,代入数 值可得E和r的测量值。 4.(2021·和平区二模)现有一摄像机电池，无法从标签上看清其电动势等数据。现进行如下实验操作 测定其电动势： (1)正确选取多用电表的挡位及量程，将两表笔直接接到电池的正负两极，指针偏转情况如图甲，由 此可知该电池的电动势约为 V (2)现要更加准确测量其电动势和内电阻，实验室备有下列器材： A.电流表A(量程为0~0.6A,内阻为32) .0 1 B.电压表V,(量程为0~3V,内阻为3k2)》 A-V-0 C.电压表V,(量程为0~30V,内阻为30k2) OFF- 100￥10× D.定值电阻R,=5002 100 E.定值电阻R2=6k2 -◎ 251050250500 F.滑动变阻器R(阻值范围0~302) 甲 G.开关S及导线 一冲天 在方框中画出实验电路图，并标出各器材对应的符号。 (3)若调节滑动变阻器滑片的位置，将得到的电表示数描点作出图像如图乙所示，若图像斜率的绝对 值为，纵截距为b,则可求得该电池的电动势为 UA 5.(2022·河北区二模)用图1所示的甲、乙两种方法测量某电源的电动势和内电阻（约为12）。其中 R为电阻箱，电流表的内电阻约为0.1Ω，电压表的内电阻约为3k2。 (1)利用图1中甲图实验电路测电源的电动势E和内电阻r,所测量的实际是图2中虚线框所示“等 效电源”的电动势E和内电阻r'。若电流表内电阻用RA表示，请你用E、r和RA表示出E、r', A R 图1 图2 (2)某同学利用图像分析甲、乙两种方法中由电表内电阻引起的实验误差。在图3中，实线是根据实 验数据图电UK,图乙：1发)指点作图得到的U1图像：虚线是该电源的路端电压U随电 流1变化的UI图像（没有电表内电阻影响的理想情况）。在图3中，对应图甲电路分析的U-I 图像是 ;对应图乙电路分析的UI图像是 U 图3 (3)综合上述分析，为了减小由电表内电阻引起的实验误差，本实验应选择图1中的 (选填 “甲”或“乙”)。 专题十六电学实验 6.(2023·南开区二模)电导率6是检验纯净水是否合格的一项重要指标，它是电阻率的倒数。某实验 小组为了测量某品牌纯净水样品的电导率，将采集的水样装入粗细均匀的玻璃管内，玻璃管两端用 装有金属圆片电极的橡胶塞密封，如图甲所示。实验小组用刻度尺测出两电极相距L,用游标卡尺 测得玻璃管的内径D。接下来，实验小组先用多用电表欧姆挡粗略测量水样电阻的阻值，然后再用 以下器材精确测量其阻值R,,最后分析数据，得出该品牌纯净水样品的电导率。 十十十十十十十 - 5 甲 乙 实验小组有以下器材供选用： A.电流表A,(量程为0~100uA,内阻约为1002) 飞冲天 3cm主尺 i0游标尺 B.电流表A2(量程为0~0.6A,内阻为0.52) C.电压表V(量程为0~15V,内阻约为15k2) D.定值电阻R1=4.52 E.定值电阻R2=4.9k2 F.滑动变阻器(0~1002，额定电流为1A) G.电源(2V,内阻约为1.02) H.开关和导线若干 (1)如图乙所示为用10分度的游标卡尺测量玻璃管内径的图示，玻璃管内径D的测量值为 cm。 (2)实验小组用多用电表粗略测量水样的电阻时选择欧姆挡的“×1k”倍率，示数如图丙所示，则读数 为 丙 (3)为了减小实验误差，要求电表的测量值在量程的以上，电表应选用 （选填 “A”或“A,”或“V”),定值电阻应该选择 (选填“R,”或“R2”)。在虚线框中画出适合的电 路图，并标上各器材的符号。专题十六电学实验 基础题 T○ +1)M(2b(3)DU 4IL 解析：(1)为了防止烧坏电表，金属丝两端的电压应从零开始， 所以实验时，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应处在M 端。(2)实验电路中滑动变阻器为分压式接法，而实物连接图 中滑动变阻器为限流式接法，可知b导线连接错误。(3)根据 欧姆定律，企属丝的电阻R=号，根据电阻率公式有R=P 专且S号联立解得p一配 2.(1)CADB17(2)2008 解析：(1)多用电表的操作顺序为：选挡→欧姆调零→测量→ 旋转选择开关至OFF位置，故顺序为CADB:由图甲可知读 数为17，挡位为“×1k”,故指针所指位置为17k2:(2)根据 闭合电路欧姆定律有U=I(R,十R),即R=U二一R,即图 像的纵截距大小为R,=2002,图线的斜率大小为U=8V。 3.(1)RD 4L 0.650(2)详见解析(3)b2.9 解析：1)合金丝的横截面积S=π平，根据电阻定律，合金丝 的电阻率p=空-迟P,能测放器的谈数为0.5mm 15.0×0.01mm=0.650mm。(2)如图所示： 电源 3)根据=135V二0.2Y≈032，A1=032A00八 1.35V 11 0.30A 0.07,因为电压表示数变化较大，说明电流表分压较大，因此 采用电流表外接法测量时相对准确，即S2处于位置b;根据欧 U0.92V 姆定律，测量值R=70.32A≈2.90。 4.(1)A2V1R2(2)乙(3)3.80187(4)C 解析：(1)在实验中保证电路正常工作时，电表的读数大于满 偏的子，由于电动势E约为4V,所以电压表选择V,回路中 的短路电流大约为1=E=0.02A=20mA,可知实验中电 流表选择A2,由于待测电阻大约为200Ω，要使滑动变阻器 能很好地控制电路，则应该用R2。(2)由于√RRv<r,则 电流表采用相对电源的内接法，为方便调节电流，采用限流接 法，所以最合理的电路为乙。(3)根据闭合电路的欧姆定律， 有U=E-,由题图丙可得E=3.80V,r年兴习 090巴入1好口.《梨累所选电路国可知，当电 路中电流为0时，无论有没有电表内阻影响，电压表测量的均 为电源的电动势，若没有电表内阻影响，电路的短路电流 更大。 5.(1)R。R(2)1.540.500 解析：(1)根据电压表的改装原理，选定值电阻R,=2900, 则有U,=1.(ra十R,)=1×103×(100十2900)=3V,选定 值电阻R2=19002,则有U2=I.(rA十R2)=1×103×(100 +1900)=2V。选定值电阻R3=1800,则有U1=I.(rA+ R)=1×10-3×(100+1800)=1.9V,所以为了减小实验误 差同时方便读数与计算，电路中的电阻R,应选用R?。由于 电源的内阻较小，测量时电压表的读数变化不明显，则需要略 微增大电源的内阻，所以电路中电阻R,应选用R,。 (2)根据闭合电路欧姆定律可得E=I(十R,)+1十R,) R （+R整程可得子-士十么+R·良代 E E 20+200g+1)·0,曲70图像可 入数据可得了 11 E E 知=200D.6-=2,代入数据解得B1.54V E 0.5002 提升题 1.(1)D(2)详见解析(3)1.357.0 解析：(1)因为旧干电池的内阻比较小，所以用最大阻值较小 的滑动变阻器R,即可。(2)因为旧干电池的电压较小，所以 不能用量程为0~15V的电压表，需要用电流表A,和定值 电阻R改装成电压表，电路图如下： y R A (3)根据闭合电路的欧姆定律有I1(R十RA)=E一I2r,解得 170年1·图线的斜率=-0.07，所以被测电 池的电动势E=1.35V,内阻r=7.02。 2.(1)负1k(2)①如图所示： ②8.30 解析：(1)用欧姆表粗测电压表内阻，欧姆调零后，要将欧姆表 的红表笔与待测电压表的负接线柱相连，黑表笔与另一接线 柱相连，进行测量。发现指针偏转角很小，则说明示数较大， 要减小示数则增大倍率，即改为×1k的倍率，重新调零后再 测量。(2)①按照伏安法的原理，用一个定值电阻和电压表作 电流表使用，可求出待测电压表的电流，滑动变阻器最大阻值 较小，控制电路采用分压接法，按此思路电路如图所示：②根 据电路结构和串并联电路电流电压关系写出表达式U2= 元(R+R),所以心，=1+是)心，根据图傻的斜率 R。 =1+是-号9每得民成0k0, 3.(1)FDA(2)C(3)kak-R 解析：(1)待测电源的电动势约为4V,故电压表选F;当滑动 变阻器接入电阻最小时，通过电流表电流最大，此时通过电流 E 4 表电流大小约为1=R,十R,十，10+5+2A=235mA,电 流表选择D:电路中的滑动变阻器选用的是限流式接法，故应 选最大值较大的滑动变阻器，故选A:(2)滑动变阻器的滑片 从左向右滑动，发现电压表示数增大，说明移动过程中滑动变 阻器接入电路的电阻增大，因此说明一根导线接在金属杆上， 另一条导线接在电阻丝左端接线柱。(3)由闭合电路欧姆定 律可知U=E一I(r+R2),对比伏安特性曲线可知，图像的斜 率为k=+R,则内阻r=k一R,令U=0,则有I一，十R, E 是，由题意可知，图像与横轴栽距为4，则有。=1号解得 E=ka。 4.(1)7.4(2)如图所示： A R2 (3)3b 解析：(1)多用表选择的是直流电压10V的挡位，最小刻度为 0.2V,则其读数为7.4V。(2)电源电动势大约为7V,所以 电压表V的量程太大，将定值电阻R2与电压表V串联改装 成量程为9V的电压表比较合适。(3)根据电表的改装，路端 电压是电压表示数的三倍，所以电源电动势为截距的三倍，即 电动势为3b。 5.(1)E=Er'=r+R,(2)CA(3)乙 解析：(1)因电源电动势等于外电路断路时的路端电压，可知 E=E,内阻'=r+RA:(2)因UI图像在U轴上的截距为电 动势，斜率等于内阻；因甲电路中测得的电动势与准确值相 等，而内阻测量值比真实值偏大，则在图中，对应图甲电路分 析的UI图像是C;而在乙电路中，电动势的测量值E= 尽，E,内阻/一，<即电动势和内阻的测量值均 偏小，则对应图乙电路分析的UI图像是A。(3)综合上述分 析，因电流表的内阻R与电源内阻大致相当，而电压表的内 阻远大于电源内阻，可知图乙电路测量的误差较小，则为了减 小由电表内电阻引起的实验误差，本实验应选择图1中的 乙图。 6.(1)2.16(2)1.9×10(3)A,A2R,作图详见解析 解析：(1)玻璃管内径D的测量值为D=21mm+6×0.1mm= 21.6mm=2.16cm。(2)题图丙中的指针指在19，倍率是 “×1k”,所以读数为R=19×1k2=1.9×102。(3)因为 电压表的量程太大，所以用“双安法”实验，所以选择电流表 A。与定值电阻串联作为电压表使用，电流表A2的阻值一 定，通过电流表A2的电流可以直接读出，通过电流表A,的 电流可以根据并联电路的特点计算得出，故电表选择A和 A由R-号-3.3n可知定值电阻选择R:为了 保护电路以及电压的保护范围大一些，滑动变阻器采用分压 接法，因为待测电阻的阻值较大，所以电流表采用内接法，电 路图如下： A