内容正文:
题型13 电学实验
目录
第一部分 题型解码 高屋建瓴,掌握全局
第二部分 考向破译 微观解剖,精细教学
典例引领 方法透视 变式演练
考向01 以测量电阻为核心进行探究、验证的实验
考向02 以测量电动势与内阻为核心进行探究、验证的实验
考向03 其他类型实验
第三部分 综合巩固 整合应用,模拟实战
结合浙江物理选考 2021 - 2025 年的真题及模拟题来看,电学实验作为选考的核心拉分模块,命题风格稳定且聚焦核心考点,同时注重对实验基础、原理迁移和创新应用的考查
原理深度迁移:不再直接考查课本实验的照搬,而是基于核心规律拓展。比如将伏安法测电阻迁移到热敏电阻、二极管等非线性元件的特性研究,要求考生理解 “电阻变化与其他物理量(温度、电压)的关联”,而非单纯套用 R=U/I。
融入数字化与传感器:命题中频繁出现电阻箱、力传感器等器材,替代传统手动测量工具。
误差分析常态化:几乎所有实验题都会涉及误差相关考查,要么分析误差来源,要么给出减小误差的措施。比如分析电流表内接法导致电阻测量值偏大、未考虑电源内阻对测量结果的影响等,要求考生明确误差对实验结果的具体影响。
考向01 以测量电阻为核心进行探究、验证的实验
【例1-1】(2025·浙江·高考真题)某同学研究半导体热敏电阻(其室温电阻约为几百欧姆)的阻值随温度规律,设计了如图所示电路。器材有:电源E(),电压表(),滑动变阻器R(A:“”或B:“”),电阻箱(),开关、导线若干。
(1)要使cd两端电压在实验过程中基本不变,滑动变阻器选 (选填“A”或“B”);
(2)正确连线,实验操作如下:
①滑动变阻器滑片P移到最左端,电阻箱调至合适阻值,合上开关;
②开关切换到a,调节滑片P使电压表示数为;再将开关切换到b,电阻箱调至,记录电压表示数、调温箱温度。则温度下 (保留三位有效数字):
③保持、滑片P位置和开关状态不变,升高调温箱温度,记录调温箱温度和相应电压表示数,得到不同温度下的阻值。
(3)请根据题中给定的电路且滑片P位置保持不变,给出另一种测量电阻的简要方案。
【答案】(1)A
(2)157
(3)见解析
【详解】(1)要使得cd两端电压U0在实验中基本不变,则滑动变阻器应该选择阻值较小的A;
(2)由电路可知
(3)题中滑片P位置保持不变,则电阻箱R1与热敏电阻Rt两端电压之和保持不变,先让S2接a,此时电压表读数为U,然后接b,读出电阻箱R1的读数和电压表读数U',当温度改变时,调整R1,使得R1两端的电压表U'保持不变,因此可得
整理得
可得热敏电阻Rt的值。
【例1-2】(2025·浙江·一模)由普通水泥和导电材料混合制成的导电水泥,可用于监测道路超载问题。某小组对此进行探究。
(1)选择一材质混合均匀的长方体导电水泥块样品,用多用电表粗测其电阻。将多用电表选择开关旋转到“×100”挡,正确操作后,指针位置如图1所示,则读数为 Ω。
(2)进一步提高实验精度,使用伏安法测量水泥块电阻,电源E=6V,内阻可忽略,电压表量程0~6V,内阻约10kΩ,电流表量程0~6mA,内阻约10Ω。实验中要求待测水泥块两端的电压从零开始变化,在图2中完成余下导线的连接 。
(3)如图2,测量水泥块的长为a,宽为b,高为c。用伏安法测得水泥块电阻为R,则电阻率ρ= (用R、a、b、c表示)。
(4)测得不同压力F下的电阻R,算出对应的电阻率ρ,作出ρ-F图像如图3所示。
(5)基于以上结论,设计压力报警系统,电路如图4所示。报警器在两端电压小于或等于3V时启动,为水泥块,为滑动变阻器,当的滑片处于某位置,上压力大于或等于时,报警器启动。报警器应并联在 两端(填“”或“”)。
(6)若电源使用时间过长,电动势变小,上压力大于或等于时,报警器启动,则 (填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】 1000 小于
【详解】[1]由多用电表欧姆档的读数规则可知
[2]要求水泥块两端电压从零开始变化,滑动变阻器应采用分压式连接方式;
由于,可知待测电阻较大,可知电流表应采用内接法,所以电路图的接法应如图所示
[3]由电阻定律可知
代入数据后,可以得到
[4]根据图3可知压力越大电阻率越小,即电阻越小;回路中电流增加,电压增加,电压减小,而报警器在两端电压小于或等于3V时启动,故应将报警器并联在两端。
[5]电源电动势减小,要使报警器启动,即两端电压要仍为3V,根据串联分压关系,有
可知减小需要更大,又因为越大越小,可知需要小于。
1.伏安法测电阻原理
欧姆定律给了我们测量电阻的一种方法,由R=可知,用电压表测出电阻两端的电压,用电流表测出通过电阻的电流,就可求出待测电阻的阻值。
2.电流表的两种接法
电路
误差分析
误差来源
内接法
电压表示数
UV=UR+UA>UR
电流表示数IA=IR
R测=>=R真
电流表的分压作用
外接法
电压表示数
UV=UR
电流表示数IA=IR+IV>IR
R测=<=R真
电压表的分流作用
3.选择电流表内、外接的常用方法
(1)直接比较法:适用于Rx、RA、RV的大小大致可以估计的情况,当Rx≫RA时,采用内接法,当Rx≪RV时,采用外接法,即大电阻用内接法,小电阻用外接法,可记忆为“大内小外”。
(2)公式计算法
当Rx>时,用电流表内接法,
当Rx<时,用电流表外接法,
当Rx=时,两种接法效果相同。
(3)试触法:适用于Rx、RV、RA的阻值关系都不能确定的情况,如图所示,把电压表的可动接线端分别试接b、c两点,观察两电表的示数变化,若电流表的示数变化明显,说明电压表的分流作用对电路影响大,应选用内接法,若电压表的示数有明显变化,说明电流表的分压作用对电路影响大,所以应选外接法。
【变式1-1】(2025·浙江湖州·模拟预测)某探究实验小组研究食盐溶液的导电性能时,将部分食盐倒入纯净水中搅拌至溶液均匀,然后将溶液装入一绝缘性能良好的圆柱形注射器内,溶液两端用圆片状金属电极与外界相连,靠近针孔一端的电极固定不动,另一端电极与活塞固定,活塞可拔出和移动。测得该注射器容积200ml对应的长度为20cm。此外,实验室还提供如下器材:
A.电流表:量程,内阻为
B.电流表:量程,内阻约为
C.电压表V:量程,内阻约为
D.多用电表
E.滑动变阻器R:阻值范围,允许的最大电流2A
F.两节干电池
G.开关和导线若干
(1)抽取200ml溶液后密封注射器,用多用电表的欧姆档对溶液的电阻进行粗测。安装红黑表笔前,发现多用电表的指针如图甲所示,则应调节 (选填旋钮“M”或“N”)。正确操作后使用“×10”测量,指针偏转如图乙所示,则溶液电阻为 。
(2)为更精确地测量溶液的阻值,实验小组使用如图丙所示的电路进行测量,其中测量电流大小应使仪器 (选填电流表“”、“”),导线a端应接在电流表 (选填“b”、“c”)处。
(3)改变溶液的体积V,根据电压表和电流表的读数计算出阻值R,利用描点法作出的R—V图像如图丁所示,则根据图像可以得出溶液电阻率大小为 (结果保留3位有效数字)。
【答案】(1) M 280
(2) A1 c
(3)2.39/2.40/2.41/2.42/2.43/2.44/2.45/2.46
【详解】(1)[1]安装红黑表笔前,发现多用电表的指针如图甲所示,应进行机械调零,则应调节旋钮“M”。
[2]正确操作后使用“×10”测量,指针偏转如图乙所示,则溶液电阻为28×10Ω=280。
(2)[1]电路中的最大电流为,可知电流表选择A1;
[2]因,且电流表内阻已知,可知采用电流表内接电路,即导线a端应接在电流表c处。
(3)由题意可知注射器横截面积为10cm2,则根据
可知图像的斜率
可得
【变式1-2】(2024·浙江·模拟预测)小明测量一捆长约为100m的铜导线的实际长度(已知铜的电阻率为)。
(1)测得导线的直径为1.000mm,从测得的结果可推知该同学所用的实验仪器是__________。
A.毫米刻度尺 B.10分度游标卡尺 C.20分度游标卡尺 D.螺旋测微计
(2)小明设计了如图所示测量电路,电源E为两节干电池,Rx表示待测铜导线电阻,定值电阻R0=4.3Ω。根据估算,测量误差更小的连接方法是接线端a (选填“1”、“2”或“3”),限流电阻R0的作用是 。
(3)调节滑动变阻器,当电流表的读数为0.40A时,电压表示数如图所示,读数为 V。
(4)导线实际长度为 m(保留2位有效数字)。
【答案】(1)D
(2) 2 保护电流表
(3)2.60
(4)99
【详解】(1)A.毫米刻度尺测量值为毫米为单位的小数点后一位,故A错误;
B.10分度游标卡尺测量值为毫米为单位的小数点后一位,故B错误;
C.20分度游标卡尺测量值为毫米为单位的小数点后二位,故C错误;
D.螺旋测微计测量值为毫米为单位的小数点后三位,故D正确。
故选D。
(2)[1]待测电阻的阻值约为
可知待测电阻的阻值较小,所以选择电流表外接,故连接2;
[2]限流电阻R0的作用是保护电流表
(3)每一小格为,则电压表示数读数为。
(4)根据
解得
考向02 以测量电动势与内阻为核心进行探究、验证的实验
【例2-1】(2025·浙江台州·一模)物理兴趣小组准备测量一节干电池电动势和内阻,实验室备有以下实验器材:
电流表A(量程,内阻)
电压表V(量程,内阻约为)
滑动变阻器(,额定电流)
电阻箱
两只定值电阻
开关S一个;导线若干。
(1)由于电流表量程太小,需要将其改装成量程为。则定值电阻应选 (选填“”或“”)
(2)按图1正确连线后规范操作,记录电压表和电流表的示数为,并做出图像如图2所示,则该电源的电动势 V;内阻 (保留两位有效数字),测得的内阻比真实值 (选填“偏大”或“偏小”或“不变”)
【答案】(1)
(2) 1.39/1.40/1.41 3.0/3.1/3.2 偏小
【详解】(1)由于电流表量程太小,需要将其改装成量程为;由并联知识,定值电阻应选
故定值电阻应选
(2)[1]图2图像纵轴截距为电动势,则该电源的电动势为
[2]图2图像斜率的绝对值为内阻,则内阻为
由于电表量程已经改装为,所以图像中电流实际值应变为其数值的3倍;
则内阻为
[3]测得内阻值实际为电源内阻与电压表的并联值,所以测得的内阻比真实值偏小。
【例2-2】(2025·浙江杭州·一模)某实验小组使用如图甲所示的多用电表进行了一系列实验。使用前,该多用电表的指针已经指在表盘左侧“0”刻度线处。
(1)将电表的选择开关旋至“”挡,然后将红黑表笔短接,通过调节图甲中的 (选填“”或“”),让指针指在表盘右侧“”处。接着,用该表测量一个电阻的阻值,测量时指针位置如图乙所示,则该电阻的测量值为 。随后又用此挡位去测量另一个电阻,发现指针偏转角度过大,为了较准确地进行测量,接下来的合理操作步骤是 (请选择并按合理顺序填写序号)。
①将选择开关旋至“×1”挡
②将选择开关旋至“×100”挡
③将两表笔与被测电阻两端接触,读取示数
④将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指在0Ω处
(2)如图丙,电池、开关和灯泡接成串联电路,开关闭合后发现灯泡不亮。用上述多用电表检测电路故障时,将选择开关旋至直流电压挡,并将红、黑表笔分别与E、F接触,发现指针有明显偏转,则故障原因可能是__________。
A.开关接触不良
B.灯泡被短路
C.灯泡和底座接触不良
(3)为了测量多用中表“×1”挡内部电源的电动势与某毫安表的内电阻,该小组同学先从表盘上读出多用电表“”挡的内电阻为,再将待测毫安表、电阻箱和“”挡的多用电表串联在一起,通过调节电阻箱阻值,记录下多组毫安表、电阻箱的示数和,并作出相应的关系图线,如图丁所示。根据图像,可求得多用电表“”挡内部电源的电动势为 V,待测毫安表的内阻为 。(结果均保留2位有效数字)
【答案】(1) 150 ①④③
(2)C
(3) 1.5/1.4/1.6 15/14/16
【详解】(1)[1]将电表的选择开关旋至“”挡,然后将红黑表笔短接,通过调节图甲中的(欧姆调零旋钮),让指针指在表盘右侧“”处。
[2]接着,用该表测量一个电阻的阻值,测量时指针位置如图乙所示,则该电阻的测量值为
[3]随后又用此挡位去测量另一个电阻,发现指针偏转角度过大,可知待测电阻阻值较小,应将选择开关旋至“×1”挡,再将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指在0Ω处,然后将两表笔与被测电阻两端接触,读取示数。故合理操作步骤是①④③。
(2)如图丙,电池、开关和灯泡接成串联电路,开关闭合后发现灯泡不亮。将选择开关旋至直流电压挡,并将红、黑表笔分别与E、F接触,发现指针有明显偏转,可知E到电池A处连接完好,F到电池B处连接完好,E、F之间断开,所以故障原因可能是灯泡和底座接触不良。
故选C。
(3)[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得
整理可得
由作出的图像可得
当数据,代入可得
解得
实验原理
实验操作
注意事项
1.电路图和实物图(如图甲、乙所示)
2.原理:改变滑动变阻器的电阻,测多组U、I值,根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir计算E、r。
1.选量程、连线路:按原理图连接电路,注意电压表、电流表的量程和正、负接线柱。
2.滑动变阻器滑片移到阻值最大一端。
3.测量:闭合开关,改变滑动变阻器阻值,测多组U、I值。
4.求解:利用公式法或图像法求E、r。
1.为了使路端电压变化明显,可使用内阻较大的旧电池。
2.电流不要过大,应小于0.5 A,读数要快。
3.要测出不少于6组的(I,U)数据,变化范围要大些。
数据处理
方法一:列方程组求解电动势和内阻的大小。
(1);(2);(3) 根据以上三组方程分别求出E、r,再取其平均值作为电源的电动势E和内阻r。
方法二:用作图法处理数据,如图所示。
(1)图线与纵轴交点为电动势E。
(2)图线的斜率的绝对值表示内阻r=。
误差分析
1.读数不准确和电表线性不良引起误差。
2.用图像法求E和r时,由于作图不准确造成误差。
3.实验时通电时间过长或电流过大,都会引起E、r变化。
4.若采用图甲电路,由于电压表的分流作用造成误差,电压值越大,电压表的分流越多,对应的I真与I测的差值越大。其U-I图像如图丙所示。结论:E测<E真,r测<r真。
5.若采用图乙电路,由于电流表的分压作用造成误差,电流值越大,电流表的分压越多,对应的U真与U测的差值越大。其U-I图像如图丁所示。结论:E测=E真,r测>r真。
【变式2-1】(2025·浙江·一模)某实验小组准备测量一款充电宝的电动势与内阻,经查阅资料后获悉,充电宝电动势稳定,内阻小。
(1)他们先用多用电表的10V直流电压挡直接测量充电宝电动势,表盘示数如图1所示,则充电宝的电动势为 V;
(2)小组同学进一步用伏安法测量充电宝的电动势与内阻,讨论后设计了如图2所示的电路,其中为定值电阻,为电阻箱,为滑动变阻器。图3为相应的未完成的实物连线图,请补线完成;
(3)已知伏特表量程为3V,内阻为3,定值电阻Ω,把变阻箱的阻值也调为3,调节滑动变阻器,得到多组电压表与电流表的读数,以电压表读数为纵坐标,电流表读数为横坐标,作出图线如图4,则该充电宝的电动势 V(保留3位有效数字),内阻 Ω(保留2位有效数字)。
(4)针对下列不同规格的滑动变阻器,本实验选择______。
A.最大电流5A,最大阻值20Ω
B.最大电流3A,最大阻值200Ω
C.最大电流0.5A,最大阻值20Ω
(5)定值电阻的作用是 。
【答案】(1)5.4V
(2)
(3) 5.44V~5.48V 0.22~0.24
(4)A
(5)保护作用;移动滑动变阻器滑片时让电压表变化明显
【详解】(1)10V的量程,刻度盘上一大格代表1V,一小格代表0.2V。
观察指针位置在过了5V刻度线之后的第二小格上,故电压表读数为
(2)参照图2的原理图,滑动变阻器的接线位置,一端接在电流表的负接线柱上,另一端接在电阻箱上。
(3)[1]根据闭合电路欧姆定律
公式变形可得
从图中可得交点坐标为,故实际电动势 。
[2]图像斜率 ,
所以
(4)电路中的最大电流大于3A,所以选择A。
(5)若没有接入,当不小心将滑动变阻器的阻值调到零时,会先使电源短路,损坏电源,接入 可对电源起到保护作用,同时可以使移动滑动变阻器滑片时电压表变化明显。
【变式2-2】(2025·浙江·三模)某实验小组准备测量一节干电池的电动势和内阻,实验室提供了下列器材:
A.多用电表(电压挡量程2.5V,内阻未知);
B.毫安表(量程200mA,内阻为);
C.定值电阻;
D.定值电阻;
E.滑动变阻器;
F.电键和导线若干。
根据提供的器材,设计电路如图1所示。
(1)将毫安表与定值电阻改装成电流表如虚线框中所示,改装后的量程为 A;
(2)为了精确测量,图中多用电表的右边表笔应接到 (选填“”或“”)处;
(3)闭合电键,调节滑动变阻器滑片,多次记录多用电表的示数、毫安表的示数。其中一次测量时多用电表示数如图2所示,其读数为 V。
(4)作图线如图3所示,该干电池电动势 V;内阻 (以上结果均保留三位有效数字)。
【答案】(1)
(2)B
(3)1.15
(4)
【详解】(1)毫安表的满偏电压为
则,改装后的最大量程为
所以,改装后的量程为。
(2)由于改装后的电流表的内阻已知,为了精确测量,图中多用电表代替的电压表应为电源的“内接法”,即右边表笔应接到“”处。
(3)由图2可知,多用电表的读数为1.15V。
(4)[1][2]由(1)分析可知,电路中电流为毫安表示数的3倍。改装后的电流表的内阻为
根据欧姆定律
整理可得
可得图线的斜率的绝对值为
截距为
所以,
考向03 其他类型实验
【例3-1】(2025·浙江·一模)某同学为测量一个电容标识不清的电解电容器的电容,设计了图甲所示电路,所用电压表量程为。
(1)图乙实物连线已完成一部分,请用笔画线代替导线在图乙中把实物连线补充完整。
(2)实验时,某同学先断开,闭合,调整滑动变阻器滑片位置,电压表表盘如图丙所示,电压表示数为 V;接着闭合,通过电流传感器得到电容器充电过程的图像如图丁所示,则该电容器的电容约为 F(计算结果保留2位有效数字);
(3)情况I:断开,闭合,滑动变阻器滑片P向a移至某一位置,再闭合,充满电后再断开;
情况II:断开,闭合,滑动变阻器滑片P向b移至某一位置,再闭合,充满电后再断开;
若不计电流传感器内阻、电压表可视为理想电压表,则上述两情况在断开后流过电流传感器的电流随时间变化的图像,其中正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】(1)
(2) 10.0
(3)B
【详解】(1)实物连线如图
(2)[1]图丙中,电压表量程为,最小分度为0.5V,示数为10.0V。
[2]根据电荷量的计算公式q=It,可得I-t图像与坐标轴围成的面积表示电荷量,根据图丁可知,每一小格表示的电荷量为
图像下的小格数约为36格,则电容器存储的电荷量为
根据电容的定义式可得
(3)电容器两端电压,时,,两者相同。
故选B。
【例3-2】(2025·浙江杭州·一模)下列实验操作,正确的有( )
A.“用单摆测重力加速度”时,在最高点释放摆球并同时开始计时
B.“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”时,使用多用电表的交流电压挡测电压
C.“用油膜法估测油酸分子直径的大小”是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法
D.“双缝干涉测波长”实验中,单缝与光源之间不放滤光片,观察不到干涉条纹
【答案】BC
【详解】A.“用单摆测重力加速度” 时,用单摆测重力加速度” 时,应将摆球从平衡位置拉开一个小角度后释放,并从摆球经过平衡位置时开始计时,因为平衡位置速度最大,计时误差小,故A错误;
B.变压器原、副线圈电压是交流电压,“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系” 时,用多用电表交流电压挡测电压,故B正确;
C.“用油膜法估测油酸分子直径的大小”,通过测量油膜面积(宏观量)等,计算分子直径(微观量) ,故C正确;
D.“双缝干涉测波长” 实验中,单缝与光源间不放滤光片,光源含多种色光,会出现彩色干涉条纹,不是观察不到,故D错误。
故选BC。
在利用闭合电路欧姆定律分析电路时,将电路中除滑动变阻器以外,包含电源的其它部分,全部视为等效电源。
1、
将等效电源部分视为部分电路,电源视为阻值为的电阻,利用串并联关系,求和电阻。
2、等效电动势分析
等效电源能够输出的最大电压视为等效电动势,可以视为外电路阻值无穷大时分得的电压;或者相当于在等效外直接接理想变压器时,所测的电压
注意:
1.串联电阻不改变等效电动势,2.并联电阻改变等效电动势。
1、与电源串联电阻
2、与电源并联电阻
电路图
I与Rx的对应关系
刻度特点
相当于待测电阻Rx=0,调节R使I=Ig=,此时指针指在Ig处(RΩ=Rg+r+R)
表头电流满偏Ig处,对应欧姆表零刻度(最右侧)
相当于待测电阻Rx=∞,此时I=0,指针不偏转
表头电流I=0处,对应欧姆表∞刻度(最左侧)
待测电阻为Rx,I=,指针指到某确定位置,此时Rx=-RΩ
表头电流I与电阻Rx一一对应,但不是线性关系,表盘刻度不均匀
【变式3-1】(2025·浙江温州·三模)乙同学利用图所示的可拆变压器做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验,实验所需电源可选 。
A.8V交流电源 B.36V交流电源 C.220V交流电源
实验中,该同学将学生电源的“直流6V”输出端与变压器左侧线圈的“0”、“8”接线柱连接,将交流电压表与变压器右侧线圈的“0”、“4”接线柱连接,接通电源稳定后,交流电压表的读数为 。
A.0 B.2.8V C.6.0V D.11.0V
【答案】 A A
【详解】[1]在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中,变压器工作原理是互感现象,需要使用交流电源。为保证实验安全,通常不选用220V交流电源,而36V是安全电压上限,相对来说8V交流电源更为合适,即能满足实验要求又更安全。
故选A。
[2]变压器是利用互感现象工作的,当原线圈接直流电源时,通过原线圈的电流是恒定的,产生磁场也是恒定的,那么穿过副线圈的磁通量不变,不会在副线圈中产生磁感应电动势。所以将学生电源的“直流6V”输出端与变压器左侧线圈连接,交流电压表与变压器右侧线圈连接,当接通电源稳定后,交流电压表的计数为0。
故选A。
【变式3-2】(2024·浙江·二模)磁敏电阻是一种对磁敏感、具有磁阻效应的电阻元件。物质在磁场中电阻发生变化的现象称为磁阻效应。某实验小组利用伏安法测量一磁敏电阻的阻值(约几千欧)随磁感应强度的变化关系。
所用器材:电源E(6V)、滑动变阻器R(最大阻值为20Ω),电压表(量程为0~3V,内阻为2kΩ)和毫安表(量程为0~3mA,内阻不计)。定值电阻、开关、导线若干
(1)为了使磁敏电阻两端电压调节范围尽可能大,实验小组设计了电路图甲,请用笔代替导线在乙图中将实物连线补充完整。
(2)某次测量时电压表的示数如图丙所示,电压表的读数为 V,电流表读数为0.5mA,则此时磁敏电阻的阻值为 。
(3)实验中得到该磁敏电阻阻值R随磁感应强度B变化的曲线如图丁所示,某同学利用该磁敏电阻制作了一种报警器,其电路的一部分如图戊所示。图中E为直流电源(电动势为6.0V,内阻可忽略),当图中的输出电压达到或超过2.0V时,便触发报警器(图中未画出)报警。若要求开始报警时磁感应强度为0.2T,则图中 (填“”或“”)应使用磁敏电阻,另一固定电阻的阻值应为 (保留2位有效数字)。
【答案】(1)
(2) 1.30 3900Ω/
(3) 2.8
【详解】(1)根据电路图甲,在乙图中补充实物连线图如下
(2)[1]电压表的最小刻度值为0.1V,如图丙所示,电压表的读数为1.30V,
[2]根据串联电路电压与电阻成正比的关系,磁敏电阻两端的电压为
电流表读数为0.5mA,故此时磁敏电阻的阻值为
(3)[1]根据闭合电路可得可得输出电压为
要求输出电压达到或超过2.0V时报警,即要求磁感应强度增大时,电阻的阻值增大,从而需要输出电压增大,故需要的阻值增大才能实现此功能,故为磁敏电阻;
[2]开始报警时磁感应强度为0.2T,此时
电压
根据电路关系
解得另一固定电阻的阻值应为
1. (2025·浙江台州·一模)图1是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为正弦交变电压,并加在一变压器的原线圈上。V为多用电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。
(1)为测量输入端电压,需将多用电表旋转至图2的 区域的某个挡位(选填“”、“”、“”和“”)。
(2)若多用电表V测量值为,则变压器原、副线圈的匝数分别为、,升压变压器的匝数比应该满足________
A. B. C. D.
(3)如图3所示的升压变压器,甲同学认为闭合开关时,输出电压为零。你同意甲同学的判断吗?请说明理由 。
【答案】(1)ACV
(2)D
(3)见解析
【详解】(1)因为转换器将直流电压转换为正弦交变电压,要测量输入端的交变电压,多用电表应旋转至ACV区域的某个挡位。
(2)多用电表测量的是原线圈电压的有效值,即
根据正弦式交变电压有效值与最大值的关系可得,原线圈电压的最大值为
当副线圈电压的瞬时值大于5000V时会引发电火花,所以副线圈电压的最大值应满足
根据理想变压器电压与匝数的关系有
可得
故选D。
(3)不同意甲同学的判断。因为闭合开关时,原线圈所在电路中的电流从无到有,发生变化,会引起原线圈中的磁通量发生变化。根据电磁感应原理可知,副线圈中会产生感应电动势,所以输出电压不为零。
2. (2025·浙江·一模)(1)光电门可应用于计数、计时、测速,下列实验中可用到光电门的实验是________。(多选)
A.用传感器和计算机描绘物体做平抛运动的轨迹 B.用单摆测量重力加速度
C.引力常量的测量 D.研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
(2)下列关于多用电表的使用,正确的是________。(多选)
A.测电源内阻时,可先用多用电表欧姆挡粗测,而后再调至合适倍率精确测量
B.用多用电表测电阻时,改变不同倍率的欧姆挡后需要进行欧姆调零
C.多用电表测量小灯泡电压时,红表笔接触点的电势应该比黑表笔高
D.指针式多用电表与数字式多用电表都只能测电压、电流和电阻
【答案】(1)BD
(2)BC
【详解】(1)A.在描绘物体做平抛运动的轨迹实验中,描述平抛运动轨迹时用的是频闪相机,不用光电门,故A错误;
B.用单摆测量重力加速度,可以用光电门来计数,从而计算单摆周期,再利用单摆的周期公式计算重力加速度,故B正确;
C.引力常量的测量是通过卡文迪许扭秤实验,利用扭秤的扭转来测量引力,和光电门无关,故C错误;
D.研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒,需要测量滑块碰撞前后的速度,光电门可以通过测量挡光片的挡光时间来计算速度,所以该实验可用到光电门,故D正确。
故选BD。
(2)A.多用电表的欧姆挡内部有电源,测电源内阻时,不能用欧姆挡直接测量,因为会有额外电源影响,故A错误;
B.用多用电表测电阻时,改变不同倍率的欧姆挡后,内部电路的电阻等情况改变,需要进行欧姆调零,故B正确;
C.多用电表测量电压时,电流从红表笔流入,黑表笔流出,所以红表笔接触点的电势应该比黑表笔高,故C正确;
D.指针式多用电表与数字式多用电表除了能测电压、电流和电阻,有些还能测电容等其他物理量,故D错误。
故选BC。
3. (2023·浙江宁波·二模)电容器是一种重要的电学元件,在电工、电子技术中应用广泛。使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程。电路中的电流传感器与计算机相连,可以显示电路中电流随时间的变化。图甲中直流电源电动势,实验前电容器不带电。先使S与“1”端相连给电容器充电,充电结束后,使S与“2”端相连,直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的曲线如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.阴影部分的面积和肯定不相等
B.阻值大于
C.计算机测得,则该电容器的电容约为0.15F
D.图像阴影为图像与对应时间轴所围成的面积表示电容器的能量
【答案】C
【详解】AD.根据可知,图像与对应时间轴所围成的面积表示的物理意义是电容器所带电荷量;表示电容器充电后所带电荷量,表示电容器放电的电荷量,所以,故AD错误;
B.由题图乙可知电容器充电瞬间电流比电容器放电瞬间电流大,且电容器充电瞬间电源电压和放电瞬间电容器两端电压相等,则有
可得,故B错误;
C.计算机测得,则该电容器的电容为,故C正确。
故选C。
4. (2025·浙江嘉兴·一模)在“练习使用多用电表”实验中,某同学查询到某一型号多用电表的内部电路示意图如图所示:
(1)图中“”六个挡位可用于测电阻的是 。
(2)下列说法正确的是_______。
A.B表笔是红表笔
B.选择“5”挡位时为小量程电压表
C.选择“2”挡位时为大量程电流表
D.使用欧姆表时其不同挡位内阻不同
【答案】(1)3和4
(2)BD
【详解】(1)图中3和4两个挡位时,其内部存有电源,可知这两个挡位是欧姆挡,用于测电阻。
(2)A.根据欧姆表中电源的正负极,电流从A表笔流入多用电表,所以A表笔为红表笔,故A项错误;
B.当开关与5连接时,分压电阻的阻值比开关与6连接时要小,所以是量程较小的电压表,故B项正确;
C.当开关与2连接时,分流电阻的阻值比开关与1连接时要大,所以是量程较小的电流表,故C项错误;
D.欧姆表不同挡位,其挡位内的电阻不同,故D项正确。
故选BD。
5. (2025·浙江嘉兴·一模)某兴趣小组对“2B”、“2H”两种不同型号的笔芯电阻率进行测量,设计了如图1所示电路(电压表右端尚未接入电路)。实验器材有:电源E(0~6V),滑动变阻器R(0~10Ω,额定电流2A),电压表(3V,内阻3kΩ),电流表(3A,内阻未知),待测笔芯Rx(“2B”,“2H”两种型号),螺旋测微器,开关、导线若干。
(1)使用螺旋测微器测量笔芯直径,某次测量如图2所示,该读数为 。
(2)调节滑动变阻器滑片到合适位置,闭合开关S,电压表右端先后连接“1”、“2”端点后,观察到电压表示数变化比电流表变化更明显,则测量笔芯电阻时电压表右端应连接 点(选填“1”或“2”)。
(3)实验室选用的两种笔芯长度和直径均相同,正确连接电路后,测得两种型号笔芯的I-U图像如图3所示,则“2B”型号笔芯的电阻R2B= (保留三位有效数字);则导电性能“2B”笔芯 (选填“优于”或“劣于”)“2H”笔芯。
【答案】(1)2.288mm-2.292mm
(2)1
(3) 1.93~1.98 优于
【详解】(1)螺旋测微器的读数为2mm+29.0×0.01mm=2.290mm;
(2)观察到电压表示数变化比电流表变化更明显,说明电流表分压效果强,为减小误差,电压表右端应连接“1”点;
(3)[1]由图3可得电阻;
[2]I-U图像某点与原点连线的斜率倒数等于该点的电阻大小,由图可知2B笔芯对应的图线斜率大,电阻小,故导电性能“2B”笔芯优于“2H”笔芯。
6. (2025·浙江·模拟预测)某实验小组想测量量程为3V的电压表V1的确切内阻:
(1)某同学用多用电表的欧姆挡测量。测量电路如图甲所示,红表笔应和电压表的 接线柱相连(选填“+”或“-”)。多用电表的倍率开关拨至“×1k”位置上,规范操作后,指针稳定在如图乙所示的位置,其阻值为 kΩ。
(2)另一位同学准备用以下实验器材进行测量,请你帮他设计一个合理的电路,将电路图画在答题卡空方格内,并在电路图上标出相应的仪器符号。
电压表V2(15V为100kΩ),电流表A1(10mA约为10Ω),
电流表A2(0.6A约为1Ω),滑动变阻器R(0~1kΩ),
电源E1(20V内阻很小),电源E2(3V内阻很小),
电键K(1个),导线(若干)
【答案】(1) - 22
(2)
【详解】(1)[1]当使用多用电表测量电阻时,电表内的干电池提供电流,遵循“正进负出”,即电流从黑表笔流出多用电表,从红表笔流进多用电表,当连接上被测电压表时,电流从正接线柱流进电压表,从负接线柱流出电压表;所以红表笔应和电压表的“-”接线柱相连接;
[2]结合图乙可知其阻值为
(2)由于电压表的内阻已知,并且它允许通过的最大电流与电压表基本相同,所以将其与电压表进行串联,利用电压表来测得两端的电压,利用电压表的读数以及其内阻来计算通过的电流,即可完成测量;不使用内阻不确定的电流表,可以避免其引入系统误差;滑动变阻器使用分压接法,可以测得更多组数据,便于作图计算,提高测量精度;电压表和串联后最大承受电压可达18V左右,所以电源选用,则电路图如下图所示
7. (2025·浙江宁波·模拟预测)某同学将电源、电阻箱、电容器、电流表、数字电压表以及开关组装成图1所示的电路进行实验,观察电容器充电过程。实验仪器如下:电源(电压为4.5V,内阻不计);电容器(额定电压为16V);电流表(量程为0~500μA,内阻500Ω);数字电压表(量程为0~10V);电阻箱(阻值0~9999Ω)。
(1)电路连接完毕后如图2所示,为保证电表使用安全,在开关闭合前必须要完成的实验步骤是 。
(2)将开关S闭合,观察到某时刻电流表示数如图3所示,其读数为 μA。
(3)记录开关闭合后电流随时间变化的图线如图4所示,小明数出曲线下围成的格子数有225格,则电容C大小为 μF。
(4)由于数字式电压表内阻并不是无穷大,考虑到此因素的影响,(3)问中电容的测量结果与真实值相比是 (选填“偏大”、“偏小”或“相等”),请简要说明理由 。
(5)当电阻箱的阻值为R时,充电图像如图5中a曲线所示。若将定值电阻增大为1.3R,重复上述实验步骤,则电流随时间变化的I-t图线应该是图5中的曲线 (选填“b”或“c”)。
【答案】(1)将电阻箱的阻值调到最大
(2)175
(3)2500
(4) 偏小 见解析
(5)c
【详解】(1)为保证电表使用安全,在开关闭合前必须要完成的实验步骤是将电阻箱的阻值调到最大;
(2)量程为500μA的电流表的分度值为10μA,读数为175μA;
(3)I-t图像中图线与坐标轴围成的面积表示电荷量,电容器所带的电荷量为
电容器两端的电压U=E=4.5V
电容器的电容
(4)由于数字式电压表内阻并不是无穷大,电阻箱和电流表的分压不能忽略,电容器两端的电压小于电源电动势,根据公式
得到的电容器的真实值大于测量值,即电容的测量结果与真实值相比是偏小的;
(5)若将定值电阻增大为1.3R,电容器开始放电时的电流变小,即纵截距变小;由于电容器放电的电荷量不变,因此放电时间变长,复上述实验步骤,则电流随时间变化的I-t图线应该是图5中的曲线c。
8. (2025·浙江·三模)某实验小组同学利用以下器材改装成多用电表,图示是该多用电表的部分改装电路,通过调节开关S所接位置,可使欧姆表具有“×1”和“×10”两种倍率,实验器材如下:
A.一节干电池(电动势E=1.54V内阻不变):
B.灵敏电流表G(满偏电流Ig=2mA,内阻Rg=100Ω);
C.定值电阻R0=25Ω;
D.滑动变阻器R1;
E.电阻箱R(最大阻值为999.9Ω);
F.单刀双掷开关一个,红、黑表笔各一支,导线若干。
(1)该多用电表,P插孔对应的是 (填“+”或“-”)。
(2)当开关S掷向 (填“a”或“b”)时,欧姆表的倍率是“×10”。
(3)要使欧姆表具有“×1”和“×10”两种倍率,电阻箱R的阻值应为 Ω,灵敏电流表G刻度盘正中央对应的刻度为 。
【答案】(1)+
(2)b
(3) 225.0 55
【详解】(1)电流从欧姆表的红表笔流入,从黑表笔流出,由题图可知P孔应插入红表笔,即P插孔对应的是+。
(2)设所选倍率为,欧姆调零时,电流表满偏,设此时干路电流为,根据闭合电路欧姆定律可得
当指针指在中间时,根据闭合电路欧姆定律可得
联立可得
可知调零后的欧姆表内阻与所选倍率成正比,即倍率越大,欧姆内阻越大,题图中电流表满偏时的干路电流越小;由题图可知,开关S掷向b时,电流表满偏时的干路电流较小,所以对应的倍率较大,则当开关S掷向b时,欧姆表的倍率是“×10”。
(3)[1]由(2)分析可知,开关S掷向a时的干路最大电流与开关S掷向b时的干路最大电流的10倍,则有
代入数据解得
[2]开关S掷向a并进行欧姆调零后,设欧姆表的中值刻度为,则有
解得
9. (2025·浙江金华·三模)某电学元件(最大电流不超过6mA,最大电压不超过7V),某同学为了探究它的伏安特性,设计了如下电路(电压表未画出),在实验室他找到了阻值为的定值电阻R用于限流;电动势E为12V内阻可不计的电源;一只量程为10mA,内阻为5Ω的电流表;一只量程为2V,内阻为的电压表;两个滑动变阻器。
(1)若两个滑动变阻器参数如下:
a.阻值0到200Ω,额定电流0.3A
b.阻值0到20Ω,额定电流0.5A
实验中应选的滑动变阻器是 (填“a”或“b”)。
(2)这位同学计划将量程为2V,内阻为的电压表改装成量程为10V的电压表,他需要完成的操作是 (填完整的改装措施)。
(3)正确接线后,测得数据如下表
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
U (V)
0.00
3.00
6.00
6.16
6.28
6.32
6.36
6.38
6.39
6.40
I (mA)
0.00
0.00
0.00
0.06
0.50
1.00
2.00
3.00
4.00
5.50
根据以上数据,改装后的电压表应并联在M与 之间(填“O”或“P”)。
(4)解读表中的数据画出待测元件两端电压UMO随MN间电压UMN变化的示意图。
【答案】(1)a
(2)串联电阻
(3)P
(4)
【详解】(1)由欧姆定律可得
滑动变阻器a允许的最大电压为
滑动变阻器b两端所能加的最大电压为
为保证安全,滑动变阻器应选a;
(2)由电压表改装原理可得,须串联一分压电阻,设为
则由串联分压知识可得
由欧姆定律得,
联立并代入数据可得
即改装成量程为10V的电压表,需要串联电阻。
(3)由于电流表内阻已知,从计算方便程度上来讲用内接,所以P。
(4)从表格中数据看,待测电学元件两端的电压先增大,然后趋向于稳定,所以MO两端的电压先增大后趋于稳定,UMO随UMN变化的示意图如图。
10. (2025·浙江绍兴·二模)为尽可能精确测定待测电阻Rx的阻值(约为200Ω),准备器材如下:
电池组E(电动势3V,内阻不计);
电流表A1(量程0~15mA,内阻约为100Ω);
电流表A2(量程0~300μA,内阻为1000Ω);
滑动变阻器R1(阻值范围0~20Ω,额定电流2A);
电阻箱R2(阻值范围0~9999.9Ω,额定电流1A);
开关、导线若干。
(1)如图所示的电路中,将电阻箱R2的阻值调到9000Ω,在a、b两处分别接入电流表,其中在a处接入的电流表为 (填写器材代号)。
(2)调节滑动变阻器R1,其中一只电流表的示数如图所示,其示数为 mA;此时另一只电流表的示数为150μA,则待测电阻Rx的阻值为 Ω;(保留三位有效数字)
(3)利用提供的实验器材,以下电路设计方案中也能够比较精确测定Rx阻值的是( )
A. B. C.
【答案】(1)A2
(2) 8.0(±0.1) 191(±5)
(3)A
【详解】(1)因为电流表A2内阻已知,所以a处接入的电流表为A2,与电阻箱R2串联后可知待测电阻的两端电压。
(2)[1]其中一只电流表的示数如图所示,由题图可知其示数为8.0mA;
[2]此时另一只电流表的示数为150μA,则待测电阻Rx两端电压为
通过待测电阻Rx的电流为
则待测电阻Rx的阻值为
(3)A.由电路图可知,分别先后闭合开关S2、S3,调节电阻箱R2使得两次电流表示数相同,即通过等效替代法可以比较精确测定Rx阻值,故A正确;
B.由电路图可知,无法测得通过Rx的电流,故B错误;
C.由电路图可知,由于A1表内阻未知,且存在分压作用,所以无法比较精确测定Rx的两端电压,则不可以比较精确测定Rx阻值,故C错误。
故选A。
11. (2025·浙江·二模)某同学探究焊锡丝电阻及相关因素。
(1)将待测锡丝紧密绕在金属杆上,用如图1所示的方法测量其直径,则直径为 mm。
(2)然后用多用电表粗测这段焊锡丝的电阻,按正确的程序进行操作,发现指针示数很小。改用1m长的焊锡丝再次进行测量,多用电表的读数如图2所示,则焊锡丝的电阻约为 Ω。这样测得的1m长的焊锡丝的电阻是否精确? 理由是 。
(3)用图3所示的电路准确地测量1m长的焊锡丝的电阻。连接好电路后,在移动变阻器滑动触头时,发现电流和电压表示数几乎为零,只是在滑到某一端附近时才有明显的变化。造成这一现象,可能变阻器选用了_________
A.滑动变阻器(0~5Ω)
B.滑动变阻器(0~10Ω)
C.滑动变阻器(0~200Ω)
【答案】(1)1.01
(2) 1 不精确 电阻值偏小,即使用最小量程,多用表的指针也偏小,达不到刻度盘的中央附近,因此测量误差大,不精确。
(3)C
【详解】(1)设锡丝的直径为,由如图1可知锡丝紧密绕在金属杆上有10匝
得
(2)[1]选用的欧姆挡,焊锡丝的电阻约为
[2] [3] 这样测得的1m长的焊锡丝的电阻不精确,理由是电阻值偏小,即使用最小量程,多用表的指针也偏小,达不到刻度盘的中央附近,因此测量误差大,不精确。
(3)滑线变阻器总电阻不同时,分压电路输出电压随滑片移动的关系如图所示
连接好电路后,在移动变阻器滑动触头时,发现电流和电压表示数几乎为零,只是在滑到某一端附近时才有明显的变化,造成这一现象,可能变阻器选用了滑动变阻器(0~200Ω)。
故选C。
12. (2025·浙江湖州·三模)某同学用量程为,内阻未知的微安表和电阻箱R(0~9999.9)等器材探究果汁电池的电动势和内阻。
(1)他将一节内阻不计的干电池与微安表和电阻箱串联(如图1),当电阻箱的阻值为时,微安表的读数为,当电阻箱的阻值为时,微安表的读数为,则微安表的内阻 ;
(2)取走干电池,接入图2所示果汁电池,保持两电极在果汁中的深度h和正对面积不变,测得电极间距和时电阻箱R和对应微安表读数I的值,做出图像(如图3),由图像可知,随着电极间距d的增大,果汁电池的电动势 ,内阻 (两空均选填“增大”、“减小”或“不变”);
(3)由图3可得,电极间距为时果汁电池的电动势 ,内阻 (结果均保留3位有效数字)。
【答案】(1)100
(2) 不变 增大
(3) 1.00 1.32
【详解】(1)根据闭合电路欧姆定律有
代入数值解得
(2)[1][2]根据闭合电路欧姆定律有
整理得
所以对图像,有
由图3的图线的斜率和截距可知,随着电极间距 d 增大,斜率不变,而截距增大,则果汁电池的电动势不变,内阻增大。
(3)[1][2]由图3可得,电极间距为时有,
解得,
13. (2025·浙江嘉兴·三模)在“电池电动势和内阻的测量”实验中,备用器材有:滑动变阻器(最大阻值),电阻箱,定值电阻,电流表A(量程有0~0.6A和,内阻分别为和),多用电表,干电池,开关,导线若干。
(1)小张选用多用电表“直流电压2.5V量程”测量,示数如图1所示,测得电动势 V
(2)小金选择了其中一些器材,设计了如图2所示电路,当端分别接、两点测得两组数据,在坐标系上描点、连线如图3所示,接点对应图3中的 (填“甲”或“乙”),由图线可得干电池的内阻 (保留2位有效数字)。
(3)若上述器材中多用电表因故障而不能使用,请重新设计实验电路,并画在答题纸相应方框中。
【答案】(1)1.34~1.35
(2) 甲
(3)
【详解】(1)选用多用电表“直流电压2.5V量程”测量,最小分度值为0.05V,故读数为1.34V或者1.35V。
(2)[1]根据U-I图线可知,图线的斜率的绝对值表示等效电源的内阻
接点时
接点时
甲图线的斜率的绝对值大,故接点对应图3中的甲图。
[2]由图线可估测电源电动势约为1.5V,滑动变阻器的最大阻值为,可估算
故选择0.6A的电流表,内阻为。
根据
由
解得
(3)如图所示,利用电流表和电阻箱测电池电动势和内阻。
14. (2025·浙江温州·二模)某同学为测量硅光电池的电动势和内阻,进行了如下实验探究。将内阻较小的待测硅光电池(保持光照强度一定,电动势可视为不变)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及若干导线连接成电路如图1所示。
(1)闭合开关前,该同学发现图1中有一处连线错误,应去掉图中序号为 的导线。(选填“①”、“②”、“③”或者“④”)
(2)正确连线后,由实验中记录的数据,得到该电池的曲线,如图2所示。某次调节滑动变阻器时,电流表的示数为250mA,电压表示数如图3所示,读出电压表的示数为 V。根据U-I曲线,计算此时硅光电池的内阻为 Ω(计算结果保留两位有效数字)。
(3)若硅光电池的曲线在范围内可视为直线,该直线斜率为。现将该电池分别与阻值为、的定值电阻连接构成闭合回路,且,实验测得两组数据、,其中,,则两种情况下硅光电池的输出功率 (选填“大于”、“等于”或者“小于”)。
【答案】(1)③
(2) 1.49#1.50#1.51 5.6
(3)大于
【详解】(1)测量电源电动势和内阻实验需要电流表串联在电路中,电压表并联在电路中,如图所示连接电路导线③可使得电压表短路,所以应该去掉图中序号为③的导线
(2)[1]观察图中电压表,其量程为3V,分度值为0.1V,指针指在1刻度后的第5格上,所以电压表的示数为1.50V
[2]根据闭合电路欧姆定律
U-I曲线的斜率的绝对值表示内阻
由[1]可知当电流表的示数为250mA,根据电压为1.50V
当电流I=0时,
根据
(3)当范围内可视为直线,该直线斜率为,由
在时硅光电池的内阻可视为
对于硅光电池与定值电阻构成的闭合回路,其输出功率
根据闭合电路欧姆定律
则输出功率
当时
对于,输出功率
对于,出功率
所以当且时,
时,硅光电池的U-I曲线不再是斜率为的直线,其内阻不再是
从U-I曲线的性质来看,随着电流的增大,电池的内阻会增大(实际电池的内阻会随工作状态变化)
输出功率,对于接(电流)的情况,由于内阻增大,根据
在E不变,I增大且r增大的情况下,路端电压会比按照内阻计算的值更小
对于,输出功率(,内阻为)
对于,输出功率(,内阻大于)
电源内阻按计算时
实际内阻增大导致减小,所以
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题型13 电学实验
目录
第一部分 题型解码 高屋建瓴,掌握全局
第二部分 考向破译 微观解剖,精细教学
典例引领 方法透视 变式演练
考向01 以测量电阻为核心进行探究、验证的实验
考向02 以测量电动势与内阻为核心进行探究、验证的实验
考向03 其他类型实验
第三部分 综合巩固 整合应用,模拟实战
结合浙江物理选考 2021 - 2025 年的真题及模拟题来看,电学实验作为选考的核心拉分模块,命题风格稳定且聚焦核心考点,同时注重对实验基础、原理迁移和创新应用的考查
原理深度迁移:不再直接考查课本实验的照搬,而是基于核心规律拓展。比如将伏安法测电阻迁移到热敏电阻、二极管等非线性元件的特性研究,要求考生理解 “电阻变化与其他物理量(温度、电压)的关联”,而非单纯套用 R=U/I。
融入数字化与传感器:命题中频繁出现电阻箱、力传感器等器材,替代传统手动测量工具。
误差分析常态化:几乎所有实验题都会涉及误差相关考查,要么分析误差来源,要么给出减小误差的措施。比如分析电流表内接法导致电阻测量值偏大、未考虑电源内阻对测量结果的影响等,要求考生明确误差对实验结果的具体影响。
考向01 以测量电阻为核心进行探究、验证的实验
【例1-1】(2025·浙江·高考真题)某同学研究半导体热敏电阻(其室温电阻约为几百欧姆)的阻值随温度规律,设计了如图所示电路。器材有:电源E(),电压表(),滑动变阻器R(A:“”或B:“”),电阻箱(),开关、导线若干。
(1)要使cd两端电压在实验过程中基本不变,滑动变阻器选 (选填“A”或“B”);
(2)正确连线,实验操作如下:
①滑动变阻器滑片P移到最左端,电阻箱调至合适阻值,合上开关;
②开关切换到a,调节滑片P使电压表示数为;再将开关切换到b,电阻箱调至,记录电压表示数、调温箱温度。则温度下 (保留三位有效数字):
③保持、滑片P位置和开关状态不变,升高调温箱温度,记录调温箱温度和相应电压表示数,得到不同温度下的阻值。
(3)请根据题中给定的电路且滑片P位置保持不变,给出另一种测量电阻的简要方案。
【例1-2】(2025·浙江·一模)由普通水泥和导电材料混合制成的导电水泥,可用于监测道路超载问题。某小组对此进行探究。
(1)选择一材质混合均匀的长方体导电水泥块样品,用多用电表粗测其电阻。将多用电表选择开关旋转到“×100”挡,正确操作后,指针位置如图1所示,则读数为 Ω。
(2)进一步提高实验精度,使用伏安法测量水泥块电阻,电源E=6V,内阻可忽略,电压表量程0~6V,内阻约10kΩ,电流表量程0~6mA,内阻约10Ω。实验中要求待测水泥块两端的电压从零开始变化,在图2中完成余下导线的连接 。
(3)如图2,测量水泥块的长为a,宽为b,高为c。用伏安法测得水泥块电阻为R,则电阻率ρ= (用R、a、b、c表示)。
(4)测得不同压力F下的电阻R,算出对应的电阻率ρ,作出ρ-F图像如图3所示。
(5)基于以上结论,设计压力报警系统,电路如图4所示。报警器在两端电压小于或等于3V时启动,为水泥块,为滑动变阻器,当的滑片处于某位置,上压力大于或等于时,报警器启动。报警器应并联在 两端(填“”或“”)。
(6)若电源使用时间过长,电动势变小,上压力大于或等于时,报警器启动,则 (填“大于”“小于”或“等于”)。
1.伏安法测电阻原理
欧姆定律给了我们测量电阻的一种方法,由R=可知,用电压表测出电阻两端的电压,用电流表测出通过电阻的电流,就可求出待测电阻的阻值。
2.电流表的两种接法
电路
误差分析
误差来源
内接法
电压表示数
UV=UR+UA>UR
电流表示数IA=IR
R测=>=R真
电流表的分压作用
外接法
电压表示数
UV=UR
电流表示数IA=IR+IV>IR
R测=<=R真
电压表的分流作用
3.选择电流表内、外接的常用方法
(1)直接比较法:适用于Rx、RA、RV的大小大致可以估计的情况,当Rx≫RA时,采用内接法,当Rx≪RV时,采用外接法,即大电阻用内接法,小电阻用外接法,可记忆为“大内小外”。
(2)公式计算法
当Rx>时,用电流表内接法,
当Rx<时,用电流表外接法,
当Rx=时,两种接法效果相同。
(3)试触法:适用于Rx、RV、RA的阻值关系都不能确定的情况,如图所示,把电压表的可动接线端分别试接b、c两点,观察两电表的示数变化,若电流表的示数变化明显,说明电压表的分流作用对电路影响大,应选用内接法,若电压表的示数有明显变化,说明电流表的分压作用对电路影响大,所以应选外接法。
【变式1-1】(2025·浙江湖州·模拟预测)某探究实验小组研究食盐溶液的导电性能时,将部分食盐倒入纯净水中搅拌至溶液均匀,然后将溶液装入一绝缘性能良好的圆柱形注射器内,溶液两端用圆片状金属电极与外界相连,靠近针孔一端的电极固定不动,另一端电极与活塞固定,活塞可拔出和移动。测得该注射器容积200ml对应的长度为20cm。此外,实验室还提供如下器材:
A.电流表:量程,内阻为
B.电流表:量程,内阻约为
C.电压表V:量程,内阻约为
D.多用电表
E.滑动变阻器R:阻值范围,允许的最大电流2A
F.两节干电池
G.开关和导线若干
(1)抽取200ml溶液后密封注射器,用多用电表的欧姆档对溶液的电阻进行粗测。安装红黑表笔前,发现多用电表的指针如图甲所示,则应调节 (选填旋钮“M”或“N”)。正确操作后使用“×10”测量,指针偏转如图乙所示,则溶液电阻为 。
(2)为更精确地测量溶液的阻值,实验小组使用如图丙所示的电路进行测量,其中测量电流大小应使仪器 (选填电流表“”、“”),导线a端应接在电流表 (选填“b”、“c”)处。
(3)改变溶液的体积V,根据电压表和电流表的读数计算出阻值R,利用描点法作出的R—V图像如图丁所示,则根据图像可以得出溶液电阻率大小为 (结果保留3位有效数字)。
【变式1-2】(2024·浙江·模拟预测)小明测量一捆长约为100m的铜导线的实际长度(已知铜的电阻率为)。
(1)测得导线的直径为1.000mm,从测得的结果可推知该同学所用的实验仪器是__________。
A.毫米刻度尺 B.10分度游标卡尺 C.20分度游标卡尺 D.螺旋测微计
(2)小明设计了如图所示测量电路,电源E为两节干电池,Rx表示待测铜导线电阻,定值电阻R0=4.3Ω。根据估算,测量误差更小的连接方法是接线端a (选填“1”、“2”或“3”),限流电阻R0的作用是 。
(3)调节滑动变阻器,当电流表的读数为0.40A时,电压表示数如图所示,读数为 V。
(4)导线实际长度为 m(保留2位有效数字)。
考向02 以测量电动势与内阻为核心进行探究、验证的实验
【例2-1】(2025·浙江台州·一模)物理兴趣小组准备测量一节干电池电动势和内阻,实验室备有以下实验器材:
电流表A(量程,内阻)
电压表V(量程,内阻约为)
滑动变阻器(,额定电流)
电阻箱
两只定值电阻
开关S一个;导线若干。
(1)由于电流表量程太小,需要将其改装成量程为。则定值电阻应选 (选填“”或“”)
(2)按图1正确连线后规范操作,记录电压表和电流表的示数为,并做出图像如图2所示,则该电源的电动势 V;内阻 (保留两位有效数字),测得的内阻比真实值 (选填“偏大”或“偏小”或“不变”)
【例2-2】(2025·浙江杭州·一模)某实验小组使用如图甲所示的多用电表进行了一系列实验。使用前,该多用电表的指针已经指在表盘左侧“0”刻度线处。
(1)将电表的选择开关旋至“”挡,然后将红黑表笔短接,通过调节图甲中的 (选填“”或“”),让指针指在表盘右侧“”处。接着,用该表测量一个电阻的阻值,测量时指针位置如图乙所示,则该电阻的测量值为 。随后又用此挡位去测量另一个电阻,发现指针偏转角度过大,为了较准确地进行测量,接下来的合理操作步骤是 (请选择并按合理顺序填写序号)。
①将选择开关旋至“×1”挡
②将选择开关旋至“×100”挡
③将两表笔与被测电阻两端接触,读取示数
④将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指在0Ω处
(2)如图丙,电池、开关和灯泡接成串联电路,开关闭合后发现灯泡不亮。用上述多用电表检测电路故障时,将选择开关旋至直流电压挡,并将红、黑表笔分别与E、F接触,发现指针有明显偏转,则故障原因可能是__________。
A.开关接触不良
B.灯泡被短路
C.灯泡和底座接触不良
(3)为了测量多用中表“×1”挡内部电源的电动势与某毫安表的内电阻,该小组同学先从表盘上读出多用电表“”挡的内电阻为,再将待测毫安表、电阻箱和“”挡的多用电表串联在一起,通过调节电阻箱阻值,记录下多组毫安表、电阻箱的示数和,并作出相应的关系图线,如图丁所示。根据图像,可求得多用电表“”挡内部电源的电动势为 V,待测毫安表的内阻为 。(结果均保留2位有效数字)
实验原理
实验操作
注意事项
1.电路图和实物图(如图甲、乙所示)
2.原理:改变滑动变阻器的电阻,测多组U、I值,根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir计算E、r。
1.选量程、连线路:按原理图连接电路,注意电压表、电流表的量程和正、负接线柱。
2.滑动变阻器滑片移到阻值最大一端。
3.测量:闭合开关,改变滑动变阻器阻值,测多组U、I值。
4.求解:利用公式法或图像法求E、r。
1.为了使路端电压变化明显,可使用内阻较大的旧电池。
2.电流不要过大,应小于0.5 A,读数要快。
3.要测出不少于6组的(I,U)数据,变化范围要大些。
数据处理
方法一:列方程组求解电动势和内阻的大小。
(1);(2);(3) 根据以上三组方程分别求出E、r,再取其平均值作为电源的电动势E和内阻r。
方法二:用作图法处理数据,如图所示。
(1)图线与纵轴交点为电动势E。
(2)图线的斜率的绝对值表示内阻r=。
误差分析
1.读数不准确和电表线性不良引起误差。
2.用图像法求E和r时,由于作图不准确造成误差。
3.实验时通电时间过长或电流过大,都会引起E、r变化。
4.若采用图甲电路,由于电压表的分流作用造成误差,电压值越大,电压表的分流越多,对应的I真与I测的差值越大。其U-I图像如图丙所示。结论:E测<E真,r测<r真。
5.若采用图乙电路,由于电流表的分压作用造成误差,电流值越大,电流表的分压越多,对应的U真与U测的差值越大。其U-I图像如图丁所示。结论:E测=E真,r测>r真。
【变式2-1】(2025·浙江·一模)某实验小组准备测量一款充电宝的电动势与内阻,经查阅资料后获悉,充电宝电动势稳定,内阻小。
(1)他们先用多用电表的10V直流电压挡直接测量充电宝电动势,表盘示数如图1所示,则充电宝的电动势为 V;
(2)小组同学进一步用伏安法测量充电宝的电动势与内阻,讨论后设计了如图2所示的电路,其中为定值电阻,为电阻箱,为滑动变阻器。图3为相应的未完成的实物连线图,请补线完成;
(3)已知伏特表量程为3V,内阻为3,定值电阻Ω,把变阻箱的阻值也调为3,调节滑动变阻器,得到多组电压表与电流表的读数,以电压表读数为纵坐标,电流表读数为横坐标,作出图线如图4,则该充电宝的电动势 V(保留3位有效数字),内阻 Ω(保留2位有效数字)。
(4)针对下列不同规格的滑动变阻器,本实验选择______。
A.最大电流5A,最大阻值20Ω
B.最大电流3A,最大阻值200Ω
C.最大电流0.5A,最大阻值20Ω
(5)定值电阻的作用是 。
【变式2-2】(2025·浙江·三模)某实验小组准备测量一节干电池的电动势和内阻,实验室提供了下列器材:
A.多用电表(电压挡量程2.5V,内阻未知);
B.毫安表(量程200mA,内阻为);
C.定值电阻;
D.定值电阻;
E.滑动变阻器;
F.电键和导线若干。
根据提供的器材,设计电路如图1所示。
(1)将毫安表与定值电阻改装成电流表如虚线框中所示,改装后的量程为 A;
(2)为了精确测量,图中多用电表的右边表笔应接到 (选填“”或“”)处;
(3)闭合电键,调节滑动变阻器滑片,多次记录多用电表的示数、毫安表的示数。其中一次测量时多用电表示数如图2所示,其读数为 V。
(4)作图线如图3所示,该干电池电动势 V;内阻 (以上结果均保留三位有效数字)。
考向03 其他类型实验
【例3-1】(2025·浙江·一模)某同学为测量一个电容标识不清的电解电容器的电容,设计了图甲所示电路,所用电压表量程为。
(1)图乙实物连线已完成一部分,请用笔画线代替导线在图乙中把实物连线补充完整。
(2)实验时,某同学先断开,闭合,调整滑动变阻器滑片位置,电压表表盘如图丙所示,电压表示数为 V;接着闭合,通过电流传感器得到电容器充电过程的图像如图丁所示,则该电容器的电容约为 F(计算结果保留2位有效数字);
(3)情况I:断开,闭合,滑动变阻器滑片P向a移至某一位置,再闭合,充满电后再断开;
情况II:断开,闭合,滑动变阻器滑片P向b移至某一位置,再闭合,充满电后再断开;
若不计电流传感器内阻、电压表可视为理想电压表,则上述两情况在断开后流过电流传感器的电流随时间变化的图像,其中正确的是( )
A. B.
C. D.
【例3-2】(2025·浙江杭州·一模)下列实验操作,正确的有( )
A.“用单摆测重力加速度”时,在最高点释放摆球并同时开始计时
B.“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”时,使用多用电表的交流电压挡测电压
C.“用油膜法估测油酸分子直径的大小”是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法
D.“双缝干涉测波长”实验中,单缝与光源之间不放滤光片,观察不到干涉条纹
在利用闭合电路欧姆定律分析电路时,将电路中除滑动变阻器以外,包含电源的其它部分,全部视为等效电源。
1、
将等效电源部分视为部分电路,电源视为阻值为的电阻,利用串并联关系,求和电阻。
2、等效电动势分析
等效电源能够输出的最大电压视为等效电动势,可以视为外电路阻值无穷大时分得的电压;或者相当于在等效外直接接理想变压器时,所测的电压
注意:
1.串联电阻不改变等效电动势,2.并联电阻改变等效电动势。
1、与电源串联电阻
2、与电源并联电阻
电路图
I与Rx的对应关系
刻度特点
相当于待测电阻Rx=0,调节R使I=Ig=,此时指针指在Ig处(RΩ=Rg+r+R)
表头电流满偏Ig处,对应欧姆表零刻度(最右侧)
相当于待测电阻Rx=∞,此时I=0,指针不偏转
表头电流I=0处,对应欧姆表∞刻度(最左侧)
待测电阻为Rx,I=,指针指到某确定位置,此时Rx=-RΩ
表头电流I与电阻Rx一一对应,但不是线性关系,表盘刻度不均匀
【变式3-1】(2025·浙江温州·三模)乙同学利用图所示的可拆变压器做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验,实验所需电源可选 。
A.8V交流电源 B.36V交流电源 C.220V交流电源
实验中,该同学将学生电源的“直流6V”输出端与变压器左侧线圈的“0”、“8”接线柱连接,将交流电压表与变压器右侧线圈的“0”、“4”接线柱连接,接通电源稳定后,交流电压表的读数为 。
A.0 B.2.8V C.6.0V D.11.0V
【变式3-2】(2024·浙江·二模)磁敏电阻是一种对磁敏感、具有磁阻效应的电阻元件。物质在磁场中电阻发生变化的现象称为磁阻效应。某实验小组利用伏安法测量一磁敏电阻的阻值(约几千欧)随磁感应强度的变化关系。
所用器材:电源E(6V)、滑动变阻器R(最大阻值为20Ω),电压表(量程为0~3V,内阻为2kΩ)和毫安表(量程为0~3mA,内阻不计)。定值电阻、开关、导线若干
(1)为了使磁敏电阻两端电压调节范围尽可能大,实验小组设计了电路图甲,请用笔代替导线在乙图中将实物连线补充完整。
(2)某次测量时电压表的示数如图丙所示,电压表的读数为 V,电流表读数为0.5mA,则此时磁敏电阻的阻值为 。
(3)实验中得到该磁敏电阻阻值R随磁感应强度B变化的曲线如图丁所示,某同学利用该磁敏电阻制作了一种报警器,其电路的一部分如图戊所示。图中E为直流电源(电动势为6.0V,内阻可忽略),当图中的输出电压达到或超过2.0V时,便触发报警器(图中未画出)报警。若要求开始报警时磁感应强度为0.2T,则图中 (填“”或“”)应使用磁敏电阻,另一固定电阻的阻值应为 (保留2位有效数字)。
1. (2025·浙江台州·一模)图1是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为正弦交变电压,并加在一变压器的原线圈上。V为多用电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。
(1)为测量输入端电压,需将多用电表旋转至图2的 区域的某个挡位(选填“”、“”、“”和“”)。
(2)若多用电表V测量值为,则变压器原、副线圈的匝数分别为、,升压变压器的匝数比应该满足________
A. B. C. D.
(3)如图3所示的升压变压器,甲同学认为闭合开关时,输出电压为零。你同意甲同学的判断吗?请说明理由 。
2. (2025·浙江·一模)(1)光电门可应用于计数、计时、测速,下列实验中可用到光电门的实验是________。(多选)
A.用传感器和计算机描绘物体做平抛运动的轨迹 B.用单摆测量重力加速度
C.引力常量的测量 D.研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
(2)下列关于多用电表的使用,正确的是________。(多选)
A.测电源内阻时,可先用多用电表欧姆挡粗测,而后再调至合适倍率精确测量
B.用多用电表测电阻时,改变不同倍率的欧姆挡后需要进行欧姆调零
C.多用电表测量小灯泡电压时,红表笔接触点的电势应该比黑表笔高
D.指针式多用电表与数字式多用电表都只能测电压、电流和电阻
3. (2023·浙江宁波·二模)电容器是一种重要的电学元件,在电工、电子技术中应用广泛。使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程。电路中的电流传感器与计算机相连,可以显示电路中电流随时间的变化。图甲中直流电源电动势,实验前电容器不带电。先使S与“1”端相连给电容器充电,充电结束后,使S与“2”端相连,直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的曲线如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.阴影部分的面积和肯定不相等
B.阻值大于
C.计算机测得,则该电容器的电容约为0.15F
D.图像阴影为图像与对应时间轴所围成的面积表示电容器的能量
4. (2025·浙江嘉兴·一模)在“练习使用多用电表”实验中,某同学查询到某一型号多用电表的内部电路示意图如图所示:
(1)图中“”六个挡位可用于测电阻的是 。
(2)下列说法正确的是_______。
A.B表笔是红表笔
B.选择“5”挡位时为小量程电压表
C.选择“2”挡位时为大量程电流表
D.使用欧姆表时其不同挡位内阻不同
5. (2025·浙江嘉兴·一模)某兴趣小组对“2B”、“2H”两种不同型号的笔芯电阻率进行测量,设计了如图1所示电路(电压表右端尚未接入电路)。实验器材有:电源E(0~6V),滑动变阻器R(0~10Ω,额定电流2A),电压表(3V,内阻3kΩ),电流表(3A,内阻未知),待测笔芯Rx(“2B”,“2H”两种型号),螺旋测微器,开关、导线若干。
(1)使用螺旋测微器测量笔芯直径,某次测量如图2所示,该读数为 。
(2)调节滑动变阻器滑片到合适位置,闭合开关S,电压表右端先后连接“1”、“2”端点后,观察到电压表示数变化比电流表变化更明显,则测量笔芯电阻时电压表右端应连接 点(选填“1”或“2”)。
(3)实验室选用的两种笔芯长度和直径均相同,正确连接电路后,测得两种型号笔芯的I-U图像如图3所示,则“2B”型号笔芯的电阻R2B= (保留三位有效数字);则导电性能“2B”笔芯 (选填“优于”或“劣于”)“2H”笔芯。
6. (2025·浙江·模拟预测)某实验小组想测量量程为3V的电压表V1的确切内阻:
(1)某同学用多用电表的欧姆挡测量。测量电路如图甲所示,红表笔应和电压表的 接线柱相连(选填“+”或“-”)。多用电表的倍率开关拨至“×1k”位置上,规范操作后,指针稳定在如图乙所示的位置,其阻值为 kΩ。
(2)另一位同学准备用以下实验器材进行测量,请你帮他设计一个合理的电路,将电路图画在答题卡空方格内,并在电路图上标出相应的仪器符号。
电压表V2(15V为100kΩ),电流表A1(10mA约为10Ω),
电流表A2(0.6A约为1Ω),滑动变阻器R(0~1kΩ),
电源E1(20V内阻很小),电源E2(3V内阻很小),
电键K(1个),导线(若干)
7. (2025·浙江宁波·模拟预测)某同学将电源、电阻箱、电容器、电流表、数字电压表以及开关组装成图1所示的电路进行实验,观察电容器充电过程。实验仪器如下:电源(电压为4.5V,内阻不计);电容器(额定电压为16V);电流表(量程为0~500μA,内阻500Ω);数字电压表(量程为0~10V);电阻箱(阻值0~9999Ω)。
(1)电路连接完毕后如图2所示,为保证电表使用安全,在开关闭合前必须要完成的实验步骤是 。
(2)将开关S闭合,观察到某时刻电流表示数如图3所示,其读数为 μA。
(3)记录开关闭合后电流随时间变化的图线如图4所示,小明数出曲线下围成的格子数有225格,则电容C大小为 μF。
(4)由于数字式电压表内阻并不是无穷大,考虑到此因素的影响,(3)问中电容的测量结果与真实值相比是 (选填“偏大”、“偏小”或“相等”),请简要说明理由 。
(5)当电阻箱的阻值为R时,充电图像如图5中a曲线所示。若将定值电阻增大为1.3R,重复上述实验步骤,则电流随时间变化的I-t图线应该是图5中的曲线 (选填“b”或“c”)。
8. (2025·浙江·三模)某实验小组同学利用以下器材改装成多用电表,图示是该多用电表的部分改装电路,通过调节开关S所接位置,可使欧姆表具有“×1”和“×10”两种倍率,实验器材如下:
A.一节干电池(电动势E=1.54V内阻不变):
B.灵敏电流表G(满偏电流Ig=2mA,内阻Rg=100Ω);
C.定值电阻R0=25Ω;
D.滑动变阻器R1;
E.电阻箱R(最大阻值为999.9Ω);
F.单刀双掷开关一个,红、黑表笔各一支,导线若干。
(1)该多用电表,P插孔对应的是 (填“+”或“-”)。
(2)当开关S掷向 (填“a”或“b”)时,欧姆表的倍率是“×10”。
(3)要使欧姆表具有“×1”和“×10”两种倍率,电阻箱R的阻值应为 Ω,灵敏电流表G刻度盘正中央对应的刻度为 。
9. (2025·浙江金华·三模)某电学元件(最大电流不超过6mA,最大电压不超过7V),某同学为了探究它的伏安特性,设计了如下电路(电压表未画出),在实验室他找到了阻值为的定值电阻R用于限流;电动势E为12V内阻可不计的电源;一只量程为10mA,内阻为5Ω的电流表;一只量程为2V,内阻为的电压表;两个滑动变阻器。
(1)若两个滑动变阻器参数如下:
a.阻值0到200Ω,额定电流0.3A
b.阻值0到20Ω,额定电流0.5A
实验中应选的滑动变阻器是 (填“a”或“b”)。
(2)这位同学计划将量程为2V,内阻为的电压表改装成量程为10V的电压表,他需要完成的操作是 (填完整的改装措施)。
(3)正确接线后,测得数据如下表
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
U (V)
0.00
3.00
6.00
6.16
6.28
6.32
6.36
6.38
6.39
6.40
I (mA)
0.00
0.00
0.00
0.06
0.50
1.00
2.00
3.00
4.00
5.50
根据以上数据,改装后的电压表应并联在M与 之间(填“O”或“P”)。
(4)解读表中的数据画出待测元件两端电压UMO随MN间电压UMN变化的示意图。
10. (2025·浙江绍兴·二模)为尽可能精确测定待测电阻Rx的阻值(约为200Ω),准备器材如下:
电池组E(电动势3V,内阻不计);
电流表A1(量程0~15mA,内阻约为100Ω);
电流表A2(量程0~300μA,内阻为1000Ω);
滑动变阻器R1(阻值范围0~20Ω,额定电流2A);
电阻箱R2(阻值范围0~9999.9Ω,额定电流1A);
开关、导线若干。
(1)如图所示的电路中,将电阻箱R2的阻值调到9000Ω,在a、b两处分别接入电流表,其中在a处接入的电流表为 (填写器材代号)。
(2)调节滑动变阻器R1,其中一只电流表的示数如图所示,其示数为 mA;此时另一只电流表的示数为150μA,则待测电阻Rx的阻值为 Ω;(保留三位有效数字)
(3)利用提供的实验器材,以下电路设计方案中也能够比较精确测定Rx阻值的是( )
A. B. C.
11. (2025·浙江·二模)某同学探究焊锡丝电阻及相关因素。
(1)将待测锡丝紧密绕在金属杆上,用如图1所示的方法测量其直径,则直径为 mm。
(2)然后用多用电表粗测这段焊锡丝的电阻,按正确的程序进行操作,发现指针示数很小。改用1m长的焊锡丝再次进行测量,多用电表的读数如图2所示,则焊锡丝的电阻约为 Ω。这样测得的1m长的焊锡丝的电阻是否精确? 理由是 。
(3)用图3所示的电路准确地测量1m长的焊锡丝的电阻。连接好电路后,在移动变阻器滑动触头时,发现电流和电压表示数几乎为零,只是在滑到某一端附近时才有明显的变化。造成这一现象,可能变阻器选用了_________
A.滑动变阻器(0~5Ω)
B.滑动变阻器(0~10Ω)
C.滑动变阻器(0~200Ω)
12. (2025·浙江湖州·三模)某同学用量程为,内阻未知的微安表和电阻箱R(0~9999.9)等器材探究果汁电池的电动势和内阻。
(1)他将一节内阻不计的干电池与微安表和电阻箱串联(如图1),当电阻箱的阻值为时,微安表的读数为,当电阻箱的阻值为时,微安表的读数为,则微安表的内阻 ;
(2)取走干电池,接入图2所示果汁电池,保持两电极在果汁中的深度h和正对面积不变,测得电极间距和时电阻箱R和对应微安表读数I的值,做出图像(如图3),由图像可知,随着电极间距d的增大,果汁电池的电动势 ,内阻 (两空均选填“增大”、“减小”或“不变”);
(3)由图3可得,电极间距为时果汁电池的电动势 ,内阻 (结果均保留3位有效数字)。
13. (2025·浙江嘉兴·三模)在“电池电动势和内阻的测量”实验中,备用器材有:滑动变阻器(最大阻值),电阻箱,定值电阻,电流表A(量程有0~0.6A和,内阻分别为和),多用电表,干电池,开关,导线若干。
(1)小张选用多用电表“直流电压2.5V量程”测量,示数如图1所示,测得电动势 V
(2)小金选择了其中一些器材,设计了如图2所示电路,当端分别接、两点测得两组数据,在坐标系上描点、连线如图3所示,接点对应图3中的 (填“甲”或“乙”),由图线可得干电池的内阻 (保留2位有效数字)。
(3)若上述器材中多用电表因故障而不能使用,请重新设计实验电路,并画在答题纸相应方框中。
14. (2025·浙江温州·二模)某同学为测量硅光电池的电动势和内阻,进行了如下实验探究。将内阻较小的待测硅光电池(保持光照强度一定,电动势可视为不变)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及若干导线连接成电路如图1所示。
(1)闭合开关前,该同学发现图1中有一处连线错误,应去掉图中序号为 的导线。(选填“①”、“②”、“③”或者“④”)
(2)正确连线后,由实验中记录的数据,得到该电池的曲线,如图2所示。某次调节滑动变阻器时,电流表的示数为250mA,电压表示数如图3所示,读出电压表的示数为 V。根据U-I曲线,计算此时硅光电池的内阻为 Ω(计算结果保留两位有效数字)。
(3)若硅光电池的曲线在范围内可视为直线,该直线斜率为。现将该电池分别与阻值为、的定值电阻连接构成闭合回路,且,实验测得两组数据、,其中,,则两种情况下硅光电池的输出功率 (选填“大于”、“等于”或者“小于”)。
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