2026届高三物理二轮复习 专题集训16　电学实验

专题集训(十六)　电学实验 1 读出以下仪器仪表的读数。 (1)图(a)中电压表量程为3 V,则读数为　　　V;图(b)中电流表量程为0.6 A,则读数为　　　A;图(c)中螺旋测微器读数为　　　　mm;图(d)中游标卡尺读数为　　　　 mm。  (2)当使用多用电表测量物理量时,多用电表表盘示数如图(e)所示。若此时选择开关对准“×10 Ω”挡,则被测电阻的阻值为　　　　Ω。若用多用电表测量另一个电阻的阻值发现指针偏转角度很大,则应该换用倍率　　　　(选填“×1 Ω”或“×100 Ω”)的挡位,换挡后先要进行　　　　　,然后再测量电阻。使用完电表后应把选择开关拨到　　　　　　　　位置。  2．精密仪器中常用到金属膜电阻，它是通过金属电镀工艺将金属层溅射到绝缘陶瓷基底的表面形成的。如图甲所示，某金属膜电阻长度为L，金属膜厚度为h。实验室提供的器材有：干电池2节，电压表V(量程0～3 V，内阻约3 kΩ)，电流表(0～5 mA，内阻约为50 Ω)，滑动变阻器(最大阻值10 Ω)，开关S，导线若干。某同学用图乙所示电路测量该金属膜电阻的电阻率，请回答以下问题： (1)闭合S前，应将滑动变阻器的滑片置于________(选填“a”或“b”)端。 (2)用螺旋测微器测量镀膜后的陶瓷管直径D，示数如图丙所示，则D＝_____mm。 (3)闭合开关后，移动滑片，测出多组电表示数的U、I值，并画出U-I图像如图丁所示，可得金属膜电阻的阻值R＝________ Ω。 (4)用字母D、L、R、h表示金属膜电阻的电阻率ρ＝________。 (5)金属膜电阻的电阻率测量值偏大，试写出产生误差的主要原因_____________。 3．掺氟氧化锡(FTO)玻璃在太阳能电池研发、生物实验、电化学实验等领域有重要应用，它由一层厚度均匀、具有导电性能的薄膜和不导电的玻璃基板构成。为了测量该薄膜厚度d，某兴趣小组开展了如下实验： (1)选取如图(a)所示的一块长条形FTO玻璃，测出其长度为L，宽度为b。 (2)用电阻表接薄膜M、N两端，测得薄膜电阻Rx约为40 Ω。为了获得多组数据，进一步精确测量Rx的阻值，有如下器材可供选用：A．电源E(电动势为3 V，内阻约为0.2 Ω)；B．电压表V(量程0～1 V，已测得内阻RV＝1 000 Ω)；C．电流表A1(量程0～0.6 A，内阻约为1 Ω)；D．电流表A2(量程0～100 mA，内阻约为3 Ω)；E．滑动变阻器R(最大阻值为10 Ω)；F．定值电阻R1＝20 Ω；G．定值电阻R2＝2 000 Ω； H．开关一个，导线若干。 (3)其中，电流表应选________(选填“A1”或“A2”)，定值电阻应选________(选填“R1”或“R2”)。 (4)根据以上要求，将图(b)所示的器材符号连线，组成测量电路图。 (5)已知该薄膜的电阻率为ρ，根据以上实验，测得其电阻值为Rx，则该薄膜的厚度d＝________(用ρ、L、b和Rx表示)。 (6)实验后发现，所测薄膜的厚度偏大，其原因可能是________(填正确答案前的序号)。 ①电压表内阻RV测量值比实际值偏大 ②电压表内阻RV测量值比实际值偏小 ③选用的定值电阻标定值比实际值偏大 ④选用的定值电阻标定值比实际值偏小 4．(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。 (1)判断发光二极管的极性 使用多用电表的“×10 k”电阻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”)。 　 (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(以上三空均选填接线柱标号“A”“B”“C”或“D”)。 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”)。 5．为测量一硅光电池的电动势和内电阻，某兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路，图中R为滑动变阻器， 电压表的量程为0～3 V， 内阻约为3 kΩ，电流表的量程为0～300 mA，内阻为2 Ω。在光照强度保持不变的条件下进行下述实验： (1)根据所选实验电路图连接好电路，使滑动变阻器滑片位于适当位置，闭合开关，记录电流表和电压表对应的读数I和U；改变滑动变阻器滑片位置，记录多组电表读数。 (2)根据数据作出U-I图像，如图乙所示。可求得该硅光电池的电动势E＝________ V。 (3)当U＝2.00 V，此时硅光电池的内阻为______ Ω(结果保留2位有效数字)；根据图像可知，电池的内阻________(选填“是”或“不是”)常数。 (4)若将阻值为24 Ω的定值电阻接在该电池两端，则电阻的实际功率是________ W。 6.(2025·四川卷)某学生实验小组要测量一段合金丝的电阻率。所用实验器材有: 待测合金丝样品(长度约1 m) 螺旋测微器 学生电源E(电动势0.4 V,内阻未知) 米尺(量程0~100 cm) 滑动变阻器(最大阻值20 Ω) 电阻箱(阻值范围0~999.9 Ω) 电流表(量程0~30 mA,内阻较小) 开关S1、S2 导线若干 (1)将待测合金丝样品绷直固定于米尺上,将金属夹分别夹在样品20.00 cm和70.00 cm位置,用螺旋测微器测量两金属夹之间样品三个不同位置的横截面直径,读数分别为0.499 mm、0.498 mm和0.503 mm,则该样品横截面直径的平均值为　　　　mm。  (2)该小组采用限流电路,则图甲中电流表的“+”接线柱应与滑动变阻器的接线柱　　　　(选填“a”或“b”)相连。闭合开关前,滑动变阻器滑片应置于　　　　端(选填“左”或“右”)。  (3)断开S2、闭合S1,调节滑动变阻器使电流表指针恰好指到15.0 mA刻度处。断开S1、闭合S2,保持滑动变阻器滑片位置不变,旋转电阻箱旋钮,使电流表指针仍指到15.0 mA处,此时电阻箱面板如图乙所示,则该合金丝的电阻率为　　　　　　Ω·m(取π=3.14,结果保留2位有效数字)。  (4)为减小实验误差,可采用的做法有　　　　(有多个正确选项)。  A.换用内阻更小的电源 B.换用内阻更小的电流表 C.换用阻值范围为0~99.99 Ω的电阻箱 D.多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率,再求平均值 7. 某学生实验小组要测量一量程为3 V的电压表的内阻(约为几千欧)。 (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电阻“×100”挡,将两表笔短接进行　　　调零,再将多用电表的　　　(选填“红”或“黑”)表笔与待测电压表的正接线柱相连,将另一支表笔与另一个接线柱相连,多用电表的指针位置如图甲所示,那么粗测结果是　　　 Ω。  (2)为了精确测量此电压表的内阻,小组成员用半偏法测此电压表的内阻。设计的电路如图乙所示,其中:电阻箱R(最大阻值9 999.9 Ω),直流电源E(电动势6 V),滑动变阻器最大阻值为20 Ω。实验时,将图乙中滑动变阻器滑片移到最　　　　(选填“左”或“右”)端,闭合开关S1、S2,调节滑动变阻器使电压表满偏。断开开关S2,再调节电阻箱,使电压表半偏,这时电阻箱的阻值为R0,则电压表的内阻为RV=　　　　,此法测得的电压表内阻与真实值相比偏　　　(选填“大”或“小”)。  (3)另一同学设计了如图丙所示的电路测该电压表的内阻,其中电压表V1为被测电压表,V2为量程为6 V的电压表,实验时,按正确的操作,闭合开关后,调节滑动变阻器及电阻箱的阻值,使两电压表的指针偏转均较大,若调节后,电压表V1的示数为U1、电压表V2的示数为U2,电阻箱接入电路的电阻为R,则被测电压表的内阻RV=　　　　　　。  8. (2025·云南卷)基于铂电阻阻值随温度变化的特性,某兴趣小组用铂电阻做了测量温度的实验。可选用的器材如下: Pt 1 000型号铂电阻、电源E(电动势5 V,内阻不计)、电流表A1(量程100 μA,内阻4.5 kΩ)、电流表A2(量程500 μA, 内阻约1 kΩ)、定值电阻R1(阻值15 kΩ)、定值电阻R2(阻值1.5 kΩ)、开关S和导线若干。 查阅技术手册可知,Pt 1 000型号铂电阻测温时的工作电流在0.1~0.3 mA之间,在0~100 ℃范围内,铂电阻的阻值Rt随温度t的变化视为线性关系,如图(a)所示。 完成下列填空: (1)由图(a)可知,在0~100 ℃范围内,温度每升高1 ℃,该铂电阻的阻值增加　　　　Ω;  (2)兴趣小组设计了如图(b)所示的甲、乙两种测量铂电阻阻值的电路图,能准确测出铂电阻阻值的是　　　　(选填“甲”或“乙”),保护电阻R应选　　　　(选填“R1”或“R2”);  (3)用(2)问中能准确测出铂电阻阻值的电路测温时,某次测量读得A2示数为295 μA,A1示数如图(c)所示,该示数为　　　　μA,则所测温度为　　　　℃(计算结果保留2位有效数字)。  9.(2025·湖北卷)某实验小组为测量一节干电池的电动势E和内阻r,设计了如图(a)所示电路,所用器材如下:干电池、智能手机、电流传感器、定值电阻R0、电阻箱、开关、导线等。按电路图连接电路,将智能手机与电流传感器通过蓝牙无线连接,闭合开关S,逐次改变电阻箱的阻值R,用智能手机记录对应的电流传感器测得的电流I。回答下列问题: (1)R0在电路中起　　　　(选填“保护”或“分流”)作用。  (2)与E、r、R、R0的关系式为=　　　　。  (3)根据记录数据作出-R图像,如图(b)所示。已知R0=9.0 Ω,可得E=　　　　V(保留3位有效数字),r=　　　　Ω(保留2位有效数字)。  (4)电流传感器的电阻对本实验干电池内阻的测量结果　　　　(选填“有”或“无”)影响。  10.物理小组的同学准备利用压敏电阻和电流表制作一个电子压力计,他们希望能从表盘上直接读出压力大小。他们设计的电路如图甲所示,其中R1是定值电阻,R2是最大阻值为500 Ω的滑动变阻器,理想电流表A的量程为0~6 mA,电源电动势E为9 V,内阻不计。压敏电阻的阻值R与所受压力大小F的关系如图乙所示。 (1)同学们找到了三个定值电阻,R1应选阻值为　　　　(选填“A”“B”或“C”)的,它的作用是　　　　　　　　　　　　。  A.10 Ω　　B.500 Ω　　C.1 200 Ω (2)连接好电路后,兴趣小组的同学调节R2,在未对压敏电阻施加压力时,使电流表指针指到满偏位置,则电流表的5 mA刻度线处应标注　　　　 N;改装后电子压力计的刻度　　　　(选填“均匀”或“不均匀”),试说明理由　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　   　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)若考虑电流表的内阻和电源的内阻,则压力的测量值　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。  参考答案： 1．解析　(1)图(a)中电压表量程为3 V,分度值为0.1 V,其读数为1.90 V;图(b)中电流表量程为0.6 A,分度值为0.02 A,其读数为0.16 A;图(c)中螺旋测微器读数为3.5 mm+27.5×0.01 mm=3.775 mm;图(d)中游标卡尺读数为41 mm+4×0.1 mm=41.4 mm。 (2)多用电表表盘示数如图(e)所示,若选择开关对准“×10 Ω”挡,则被测电阻的阻值为20×10 Ω=200 Ω; 若用多用电表测量另一个电阻的阻值发现指针偏转角度很大,说明所选挡位相对待测电阻的阻值的数量级而言过高,因此应该换用倍率更低的挡位,即“×1 Ω”挡位;换挡后先要进行欧姆调零;使用完电表后应把选择开关拨到OFF或交流电压最高挡。 答案　(1)1.90　0.16　3.775　41.4　(2)200　×1 Ω　欧姆调零　OFF或交流电压最高挡 2.解析：(1)分压式接法滑片置于待测电路分压最小的位置，目的是保护待测电路。闭合S前，应将滑动变阻器的滑片置于a端，从而使闭合开关之后分压部分电路电压从零开始变化。 (2)根据螺旋测微器读数规则，由题图丙可知固定刻度为 3.5 mm，可动刻度为20.0×0.01 mm，得镀膜后的陶瓷管直径D为D＝3.5 mm＋20.0×0.01 mm＝3.700 mm。 (3)如图所示 U­I图像的斜率为电阻大小，得R＝ Ω＝645 Ω。 (4)根据电阻定律有R＝ρ，而金属膜的横截面积为S＝π－π＝πh(D－h)，联立解得金属膜电阻的电阻率为ρ＝。 (5)如题图乙所示，电流表采用内接法，在电路中电流表会分压，使得电压表读数偏大，由欧姆定律R＝，得测量的电阻值偏大，由ρ＝，可知电阻率测量值偏大。 答案：(1)a　(2)3.700　(3)645　(4)(5)见解析 3．解析：(3)由欧姆定律可得Imax＝＝ A＝75 mA，故电流表选A2。由于电压表量程较小，需串联一个电阻，即该串联的电阻为R0＝－RV＝2 000 Ω，则定值电阻应选R2。 (4)由题意可知，滑动变阻器应采用分压式接法，又因为RV已知，无系统误差，所以电流表采用外接法，故电路图如图所示。 (5)由电阻定律有Rx＝ρ＝ρ，可得该薄膜的厚度为d＝。 (6)实验后发现，所测薄膜的厚度偏大，则所测电阻Rx偏小，可能原因为电压表内阻RV测量值比实际值偏大，则串联的电阻偏大，电压表内阻偏大，则测量电压时读数偏小，电阻测量值偏小；或选用的定值电阻标定值比实际值偏小，则电压的测量值偏小，故选①④。 答案：(3)A2　R2　(4)见解析图　(5)　(6)①④ 4．解析：(1)使用多用电表时，通过多用电表的电流流向遵循“红进黑出”，使用多用电表的电阻挡时，当黑表笔与M端接触、红表笔与N端接触时，若有电流，则二极管中电流方向为M→N，而由题图2可知此时多用电表指针位于a位置，即此时二极管电阻无穷大，由二极管的单向导电性可知，此时二极管所接电压为反向电压，则M端为二极管的负极。 (2)①由于要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始，则滑动变阻器应采用分压式接法，L1、L2的另一端应接A接线柱，L3另一端应接C(或D)接线柱。 ②I­U图像上某点与坐标原点连线的斜率的倒数表示光敏电阻的阻值，由题图4可知，光照增强时，光敏电阻的阻值减小，即光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而减小。 答案：(1)负极　(2)①A　A　C(或D)　②减小 5．解析：(2)由题图乙可知电流为零时所对应的电压为电池电动势2.60 V。 (3)电压为2.00 V时，由题图乙可知电流为210 mA，由闭合电路欧姆定律可得E＝U＋I(r＋RA)，代入数据解得r≈0.86 Ω， 根据题图乙可知电池的内阻不是常数。 (4)在U­I图像中作一条过原点的直线表示24 Ω的定值电阻的U­I图线，如图所示，由图线可知该直线与该电源的 U­I 曲线的交点坐标为 (100 mA，2.40 V)，其横、纵坐标的乘积表示电阻的实际功率P＝UI＝2.40 V×0.1 A＝0.24 W。 答案：(2)2.60　(3)0.86　不是　(4)0.24 6.答案　(1)0.500　(2)a　左　(3)1.3×10-6 (4)CD 解析　(1)该样品横截面直径的平均值为 d= mm=0.500 mm。 (2)由于滑动变阻器采用限流式接法,应将其串联接在电路上,则采用“一上一下”原则,即电流表的“+”接线柱应与滑动变阻器的接线柱a相连。为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片应在最大阻值处,即最左端。 (3)该合金丝的电阻为R=3.2 Ω,由电阻定律R=ρ及S=π,可得ρ=,其中d=0.500 mm,l=70.00 cm-20.00 cm=50.00 cm,代入数据解得ρ≈1.3×10-6 Ω·m。 (4)根据ρ=知,为了减小实验误差,可减小测合金丝电阻时的误差。可采用的做法有:选择更精确的电阻箱,即可换用阻值范围为0~99.99 Ω的电阻箱;多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率,再求平均值,故C、D正确。 7.答案　(1)欧姆　黑　3 200　(2)左　R0　大 (3) 解析　(1)将两表笔短接进行欧姆调零,再将多用电表的黑表笔与待测电压表的正接线柱相连,将另一支表笔与另一个接线柱相连;根据图甲可知粗测结果是32×100 Ω=3 200 Ω。 (2)实验时,将图乙中滑动变阻器滑片移到最左端,使电压表示数从最小开始调节。用半偏法测此电压表的内阻,断开开关S2,再调节电阻箱,使电压表半偏,这时电阻箱的阻值为R0,可认为电压表两端电压与R0两端电压相等,则电压表的内阻为RV=R0。断开开关S2,调节电阻箱,使电压表半偏,此时电压表支路电阻变大,电压表支路的总电压变大,则R0两端电压大于电压表两端电压,R0大于电压表实际内阻,所以用半偏法测得的电压表内阻与真实值相比偏大。 (3)由图丙电路图可得=,解得被测电压表的内阻为RV=。 8.答案　(1)3.85　(2)乙　R1　(3)62.0　51 解析　(1)由题图(a)可知,0 ℃时R0=1.000×103 Ω,100 ℃时R100=1.385×103 Ω,故温度每升高1 ℃,铂电阻的阻值增加量为 ΔR=×1 ℃=3.85 Ω。 (2)由于电流表A2内阻未知,而电流表A1内阻已知,则电流表A1可以当作电压表准确测量铂电阻两端的电压,由电流表A2的示数减去电流表A1的示数即可准确测量通过铂电阻的电流,故能准确测出铂电阻阻值的是题图(b)中乙电路;铂电阻工作电流范围为0.1~0.3 mA,电源电动势5 V,则电路中的总电阻范围约为~50 kΩ,故保护电阻选R1。 (3)题图(c)中A1量程为100 μA,分度值为1 μA,故题图(c)的示数为62.0 μA;题图(b)乙电路中,A1与RPt并联后再与A2串联,根据串、并联电路特点有I1rA1=(I2-I1)RPt,其中rA1 =4.5 kΩ,I2=295 μA,I1=62.0 μA 解得RPt= Ω=1.197×103 Ω 又RPt=1 000+3.85t(Ω) 当RPt=1 197 Ω时,t= ℃=51 ℃。 9.解析　(1)R0能避免电路中的电流过大,起到保护作用。 (2)若不考虑电流传感器的电阻,对整个回路由闭合电路欧姆定律有E=I(R+R0+r) 整理得=R+。 (3)结合(2)中关系式与题图(b)有= V-1 =7 A-1 解得E=1.50 V,r=1.5 Ω。 (4)结合(2)(3)项分析可知,实验测量的内阻是干电池与电流传感器的总电阻,所以电流传感器的电阻对本实验干电池内阻的测量结果有影响。 答案　(1)保护　(2)R+　(3)1.50(1.48~1.52都算对)　1.5(1.3~1.6都算对)　 (4)有 10.答案　(1)C　保护电路　(2)15　不均匀　见解析　(3)等于 解析　(1)根据电动势和电流表量程,得出电路总电阻最小为 Rmin== Ω=1 500 Ω 三个电阻中只有1 200 Ω的合适,故选C。R1的作用是保护电路。 (2)电流表满偏时,电路总电阻为1 500 Ω,压敏电阻不受压力,故此时对应的压力为0,电流表的示数为5 mA时,电路总电阻为R总== Ω=1 800 Ω,即总电阻比之前增加了300 Ω,由于未加压力时压敏电阻为200 Ω,则此时压力传感器的电阻为500 Ω,通过图乙有k==,解得此时压力为F=15 N 由题图乙可知R=200+20F(Ω) 根据题图甲,由闭合电路欧姆定律得 I==(A) 可知改装后电子压力计的刻度不均匀。 (3)在调零时,已经将电流表内阻和电源内阻的影响考虑进去了,所以这种情况下没有系统误差,压力的测量值等于真实值。 4/4 学科网（北京）股份有限公司 $