第17讲 电学实验(强化练)-【优化探究】2026年高考物理二轮专题复习配套课件（广东专版）

2 3 4 5 6 7 8 1 [基础保分练] 1.(6分)(2025·广东佛山二模)碳纤维板是将碳素纤维使用树脂浸润硬化形成的碳纤维板材,具有强度高、重量轻、耐腐蚀等良好性能,它还具有较好的导电性,在一些高端器械上被广泛使用。小明为了探究碳纤维板的导电性能,找了一块长20 cm、宽2 cm、厚约为2 mm的碳纤维板来测量其电阻率。实验步骤如下: 2 3 4 5 6 7 8 1 (1)先用游标卡尺测出板的厚度如图甲所示,其读数为d=　 　　mm。   解析:游标卡尺的主尺读数为1 mm,游标尺上第4个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标尺读数为4×0.1 mm=0.4 mm,所以最终读数为1 mm+0.4 mm=1.4 mm。 1.4 2 3 4 5 6 7 8 1 (2)再用如图乙所示的电路测量碳纤维板的电阻,电路中定值 电阻R0=20 Ω,电压表可视为理想电压表。闭合开关S,单刀双 掷开关打到a时,电压表读数为2.0 V,单刀双掷开关打到b时,电 压表读数为4.5 V。由此求得碳纤维板的电阻R=　　　　Ω, 碳纤维板的电阻率ρ=　　　 　Ω·m。(结果均保留两位有效数字)  解析:闭合开关S,单刀双掷开关打到a时,电压表读数为2.0 V,则电路中电流I== A=0.1 A,单刀双掷开关打到b时,电压表读数为4.5 V,则碳纤维板两端电压U2=4.5 V-U1=2.5 V,碳纤维板的电阻为R== Ω=25 Ω,由R=ρ得碳纤维板的电阻率ρ== Ω·m=3.5×10-3 Ω·m。 25 3.5×10-3 2 3 4 5 6 7 8 1 2.(6分)(2025·广东揭阳二模)为了测定某电池的电动势(约为10 V)和内阻(小于5 Ω),把一个量程为5 V的电压表与电阻箱串联,将其量程扩大为15 V,然后用伏安法测电池的电动势和内阻,电压表的内阻远大于滑动变阻器的最大电阻,该实验的操作过程如下: (1)扩大电压表的量程,实验电路如图甲所示。 2 3 4 5 6 7 8 1 ①把滑动变阻器的滑片移至　　　　(选填“a”或“b”)端,把电阻箱的阻值调到零,闭合开关。   解析:把滑动变阻器的滑片移至b端,可以保证电路的安全。 b 2 3 4 5 6 7 8 1 ②移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为4.8 V,保持滑动变阻器滑片的位置不变,把电阻箱的阻值调到适当值,使电压表的示数为　　　　V,即可得到量程为15 V的电压表,若此时电阻箱的示数为R0,则改装后的电压表的内阻为　　　　(结果用R0表示)。   解析:根据电路分析,把量程为5 V的电压表扩大到量程为15 V,则电阻箱所分电压为10 V,其阻值为改装前电压表内阻的两倍,保持滑动变阻器滑片的位置不变,把电阻箱的阻值调到适当值,使电压表与电阻箱的电压之和为4.8 V,即电压表电压为1.6 V,电阻箱电压为3.2 V,即可得到量程为15 V的电压表。 若此时电阻箱的示数为R0,则改装后的电压表的内阻为V=0.5R0+R0=1.5R0。 1.6　 1.5R0 2 3 4 5 6 7 8 1 (2)用该扩大了量程的电压表(电压表的表盘没变)测电 池电动势E和内阻r,实验电路如图乙所示,记录多组电 压表的示数U和电流表的示数I,并作出U-I图线如图丙 所示,可知电池的电动势为　　　　V,内阻为　　　　Ω。 (结果均保留两位有效数字)  解析:由闭合电路欧姆定律可得3U=E-Ir,整理可得 U=-I+E,结合题图丙可得E=3.2 V,=|| Ω= 1.0 Ω,解得E=9.6 V,r=3.0 Ω。 9.6 3.0 2 3 4 5 6 7 8 1 3.(8分)小强同学在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中使用的可拆式变压器如图甲所示,图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100”的匝数。 2 3 4 5 6 7 8 1 (1)除图甲中的器材外,下列器材中还需要的是　　　　。 解析:在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中,使用的是低压交流电源,所以不需要干电池;实验利用了电流的磁效应,所以也不需要条形磁体;测量线圈两端的电压需要使用多用电表的交流电压挡,不需要直流电压表和直流电流表。故选C、D。 CD 2 3 4 5 6 7 8 1 (2)变压器铁芯的结构和材料是　　　　。   A.整块不锈钢铁芯 B.整块硅钢铁芯 C.绝缘的硅钢片叠成的铁芯 解析:变压器铁芯的结构和材料是绝缘的硅钢片叠成的铁芯,故选C。 C 2 3 4 5 6 7 8 1 (3)操作过程中可拆变压器的横铁芯没有与竖直 铁芯对齐,原线圈输入电压为U1=4 V,匝数为n1= 200匝,改变副线圈匝数n2,测量副线圈两端的电 压U2,得到U2-n2图像如图乙所示,则可能正确的 是图线　　　　(选填“a”“b”或“c”)。   解析:操作过程中横铁芯没有与竖直铁芯对齐,则可能导致漏磁,使得输出电压偏小,则有>,则可能正确的图线只有c。 c 2 3 4 5 6 7 8 1 4.(8分)(2025·广东广州一模)某同学设计了“用DIS测定电源的电动势和内阻”的实验电路如图甲所示,其中R0为定值电阻,R为滑动变阻器。 (1)根据图甲实验电路,器材B是　　　　(选填“电压”或“电流”)传感器;闭合开关改变滑动变阻器滑片的位置进行测量,读出电压传感器和电流传感器的读数,画出对应的U-I图线如图乙所示,由图线可得该电池的电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　Ω。(结果均保留两位有效数字)  电流 1.5 1.0 2 3 4 5 6 7 8 1 解析:器材B串联接在电路中,则可知器材B为电流传感器; 根据电路图,由闭合电路的欧姆定律有U=E-Ir,结合题图乙可得E= 1.5 V,r=|| Ω=1.0 Ω。 2 3 4 5 6 7 8 1 (2)通过分析发现图甲电路存在误差,于是该同学反复研究设计出如图丙所示的电路,图中E'是辅助电源,A、B两点间有一灵敏电流表G。利用消元法消除了电表内阻造成的系统误差,实验步骤为: ①闭合开关S1、S2,调节R和R'使得灵敏电流表G的示数为零,读出电流表A的示数I1=0.30 A和电压表V的示数U1=1.20 V。 ②改变滑动变阻器R和R'的阻值,重新使得灵敏电流表G的示数为零,读出电流表A的示数I2=0.80 A和电压表V的示数U2=0.65 V。 2 3 4 5 6 7 8 1 ③由上述步骤可以测得该电池的电动势E=　　　　V、内阻r= 　　　　Ω。(结果均保留到小数点后两位)  解析:根据实验原理可知,灵敏电流表的示数为零,说明A、B两点的电势φA=φB,则可知电流表所测电流即为干路电流,电压表所测电压即为路端电压,根据闭合电路的欧姆定律有U1=E-I1r,U2=E-I2r,两式联立可得E=1.53 V,r=1.10 Ω。 1.53 1.10 2 3 4 5 6 7 8 1 [提能争分练] 5.(10分)(2024·河北卷)某种花卉喜光,但阳光太强时易受损伤。某兴趣小组决定制作简易光强报警器,以便在光照过强时提醒花农。该实验用到的主要器材如下:学生电源、多用电表、数字电压表(0~20 V)、数字电流表(0~20 mA)、滑动变阻器R(最大阻值50 Ω,1.5 A)、白炽灯、可调电阻R1(0~50 kΩ)、发光二极管LED、光敏电阻RG、NPN型三极管VT、开关和若干导线等。 2 3 4 5 6 7 8 1 (1)判断发光二极管的极性 使用多用电表的“×10 k”欧姆挡测量二极管 的电阻。如图1所示,当黑表笔与接线端M接 触、红表笔与接线端N接触时,多用电表指针 位于表盘中a位置(见图2);对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置(见图2)。由此判断M端为二极管的　　　(选填“正极”或“负极”)。 解析:根据欧姆表结构,使用欧姆表时黑表笔接内部电源正极,当黑表笔接M端,电阻无穷大,说明二极管反向截止,即M端为二极管的负极。 负极 2 3 4 5 6 7 8 1 (2)研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性 ①采用图3中的器材进行实验,部分实物连接已完成。要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始。导线L1、L2和L3的另一端应分别连接滑动变阻器的　　　　、　　　　、　　 　　接线柱。(以上三空选填接线柱标号“A”“B”“C”或“D”)  解析:根据欧姆表结构,使用欧姆表时黑表笔接内部电源正极,当黑表笔接M端,电阻无穷大,说明二极管反向截止,即M端为二极管的负极。 答案: A　A　D(或C)[或C(或D)　A　B] 2 3 4 5 6 7 8 1 解析:由题图4可知,随光照强度增加,I-U图像斜率增大,所以电阻减小。 减小 ②图4为不同光照强度下得到的光敏电阻伏 安特性曲线,图中曲线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ对应光敏 电阻受到的光照由弱到强。由图像可知,光 敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而 　　　　(选填“增大”或“减小”)。  2 3 4 5 6 7 8 1 (3)组装光强报警器电路并测试其功能 图5为利用光敏电阻、发光二极管、三极管(当b、e间 电压达到一定程度后,三极管被导通)等元件设计的电路。 组装好光强报警器后,在测试过程中发现,当照射到光敏 电阻表面的光强达到报警值时,发光二极管并不发光,为 使报警器正常工作,应　　　　(选填“增大”或“减小”)可 调电阻R1的阻值,直至发光二极管发光。  解析:三极管未导通时,RG与R1串联。随着光强增强,RG电阻减小,此时三极管仍未导通,说明R1分压小,故需要增大R1。 增大 2 3 4 5 6 7 8 1 6.(10分)(2024·全国甲卷)电阻型氧气传感器的阻值会随所处环境中的氧气含量发生变化。在保持流过传感器的电流(即工作电流)恒定的条件下,通过测量不同氧气含量下传感器两端的电压,建立电压与氧气含量之间的对应关系,这一过程称为定标。一同学用图(a)所示电路 对他制作的一个氧气传感器定标。实验器材有:装在 气室内的氧气传感器(工作电流1 mA)、毫安表(内阻 可忽略)、电压表、电源、滑动变阻器、开关、导线 若干、5个气瓶(氧气含量分别为1%、5%、10%、15%、 20%)。 2 3 4 5 6 7 8 1 完成下列实验步骤并填空: (1)将图(a)中的实验器材间的连线补 充完整,使其能对传感器定标。 解析:滑动变阻器采用分压式接法,由于毫安 表内阻可忽略,所以电流表采用内接法,实物 连接图如图所示(电压表负接线柱也可通过 导线接滑动变阻器a端处的接线柱)。 答案:图见解析 2 3 4 5 6 7 8 1 (2)连接好实验器材,把氧气含量为1%的气瓶接到气体入口。 (3)把滑动变阻器的滑片滑到　　　　(选填“a”或“b”)端,闭合开关。  (4)缓慢调整滑动变阻器的滑片位置,使毫安表的示数为1 mA,记录电压表的示数U。 (5)断开开关,更换气瓶,重复步骤(3)和(4)。 解析:为了保护电路,闭合开关前,需要电阻型氧气传感器两端的电压为零,故滑动变阻器的滑片滑到a端。 a 2 3 4 5 6 7 8 1 (6)获得的氧气含量分别为1%、5%、10%和15% 的数据已标在图(b)中;氧气含量为20%时电压表 的示数如图(c),该示数为　　　　V。  现有一瓶待测氧气含量的气体,将气瓶接到气体 入口,调整滑动变阻器滑片位置使毫安表的示数 为1 mA,此时电压表的示数为1.50 V,则此瓶气体 的氧气含量为　　　　%(结果保留整数)。  1.40 17 2 3 4 5 6 7 8 1 解析:由题图(c)可知,电压表的分度值为0.1 V,需要估读到分度值下一位,其读数为1.40 V;当瓶中气体的氧气含量为20%时,电压为1.40 V,在图(b)中描出该点,用平滑的曲线将各点连接起来,如图所示, 由图线可知电压表的示数为1.50 V时,此瓶气体的氧气含量为17%。 2 3 4 5 6 7 8 1 7.(10分)要测定一个量程为3 V的电压表的内阻,某同学进行了如下操作。 (1)先用多用电表粗测电压表内阻,将多用电表选择开关拨到欧姆挡“×1 000”挡位,欧姆调零后,将多用电表的红表笔与电压表的　　　　(选填“正”或“负”)接线柱连接,黑表笔连接另一个接线柱,示数如图甲所示,则粗测电压表的内阻为 　　　　Ω。 解析:欧姆表红表笔与内置电源的负极相连,因此红表笔与电压表的负接线柱相连;粗测电压表的内阻为14 000 Ω。 负 14 000 2 3 4 5 6 7 8 1 (2)为了精确测量电压表的内阻,该同学根据实验室提供的器材,设计了如图乙所示的电路。请根据图乙电路将如图丙所示的实物图连接完整。连接好电路后,闭合开关前,图丙中滑动变阻器的滑片应先移到最　　　　(选填“左”或“右”)端,电阻箱的电阻调为　　　　(选填“最大”或“零”),闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,使电压表满偏;保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表的示数半偏,若此时电阻箱的阻值为R0,则测得电压表内阻为　　　　。  左 　零　 R0 2 3 4 5 6 7 8 1 解析:电路连接如图所示。 闭合开关前,题图丙中滑动变阻器的滑片应先移到最左端,使输出电压为零,电阻箱的电阻调为零。由半偏法原理可知测得的电压表的内阻为R0。 2 3 4 5 6 7 8 1 (3)该同学发现电源的内阻很小,可以忽略不计,于是 他又设计了如图丁所示的电路,按正确的操作,测得 多组电压表的示数U及对应的电阻箱接入电路的电 阻R,作出R-图像,得到图像与纵轴的截距为b,则电 压表的内阻RV=　　　　。  解析:根据闭合电路欧姆定律有E=U+R,即 R=ERV-RV,根据题意知-RV=b,解得 RV=-b。 -b 2 3 4 5 6 7 8 1 8.(10分)小星同学发现家里有一卷标称100 m的铜导线,他想在不拆散导线的情况下测定该导线的实际长度,通过查找资料得知其电阻率ρ=1.78×10-8 Ω·m。 (1)该同学剥去导线一端的绝缘皮,用螺旋测微器测 得导线的直径d,如图1所示,则铜导线的直径为d= 　　　 　mm。  解析:铜导线的直径为 d=1.5 mm+0.01 mm×28.5=1.785 mm。 1.785(±0.001均可) 2 3 4 5 6 7 8 1 (2)该同学想通过实验测导线的总电阻,可供选择的实验器材如下: A.待测导线一卷Rx(长约100 m); B.标准电阻R1(阻值为1 Ω,允许通过的最大电流为2 A); C.标准电阻R2(阻值为100 Ω,允许通过的最大电流为0.5 A); D.灵敏电流计G(量程为300 μA); E.电阻箱R3(0~9 999 Ω,允许通过的最大电流为0.5 A); F.滑动变阻器(最大阻值为20 Ω,允许通过的最大电流为2 A); G.电源(电动势3.0 V,内阻约为0.2 Ω); H.开关,导线若干。 2 3 4 5 6 7 8 1 ①实验电路应选图2中的　　　(选 填“甲”或“乙”)。  解析:①由题意可知待测导线的阻值约为Rx=ρ=ρ≈0.71 Ω。该实验用电桥电路测量电阻,当灵敏电流计指针为零时,电桥电路平衡,此时满足四个电阻对角线乘积相等,当采用甲电路时,电阻箱接入电路的阻值R3==71 Ω,当采用乙电路时,电阻箱接入电路的阻值R3=≈141 Ω,与④中电阻箱接入电路的阻值相近,故实验电路应选图2中的乙。 乙 2 3 4 5 6 7 8 1 ②开关闭合前,滑动变阻器滑片应置于　　　　(选填“A”或“B”)端。  ③多次调节滑动变阻器和电阻箱,使电流计指针稳定时指向中央零刻线位置。 ④电阻箱示数如图3所示,电阻箱接入电路的阻值R3=　　　　Ω。  解析:②开关闭合前,应保证与滑动变阻器并联部分的电压为零,即滑动变阻器滑片应置于A端。④电阻箱接入电路的阻值R3=140 Ω。 A 140 2 3 4 5 6 7 8 1 (3)导线的长度计算公式为L=　　 　　(用R1、R2、R3、ρ和d表示)。 解析:乙电路中当电流计读数为零时满足 =,Rx=ρ=,联立可得导线的长度计算公式为L=。 $