专题18 电学实验与创新-【创新大课堂系列】高三物理全国名校名卷168优化重组卷

攀 专题18电学 1.(2025·陕晋青宁卷·12)(12分)常用的电压表： 和电流表都是由小量程的电流表（表头）改装而 成的，与电源及相关元器件组装后可构成多功 能、多量程的多用电表. (1)某同学使用多用电表正确测量了一个15.02 的电阻后，需要继续测量一个阻值大约是15k2 的电阻.在用红、黑表笔接触这个电阻两端之 前，请选出以下必要的操作步骤并排序： 血 ①把选择开关旋转到“×100”位置. ②把选择开关旋转到“1k”位置. ③将红表笔和黑表笔接触， ④调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点， 下列选项中正确的是 .（单选，填正确 答案标号) A.①③④ B.②③④ n C.②④③ D.①④③ 典 (2)若将一个内阻为202、满偏电流为1mA的 表头改装为量程0-2V的电压表，需要 (填“串联”或“并联”)一个 2的 电阻 (3)如图，某同学为探究由一个直流电源E、一个 电容器C、一个电阻RA及一个电阻RB(RA>RB) 组成的串联电路中各元器件的位置，利用改装 好的电压表分别测量各接线柱之间的电压，测 得数据如表： 接线柱 1和2 2和3 3和4 1和4 2和4 1和3 U/V 0 1.53 0 0.56 1.05 0.66 根据以上数据可判断，直流电源E处于 之间，电容器C处于 之间，电阻 RA处于 之间.（填“1和2”“2和3”“3 和4”或“1和4”) 2.(2025·山东省聊城市高三一模)(12分)新能源 汽车已经普遍走进了我们的生活，某校学生实 验小组通过网络查到某品牌电动汽车的铭牌如： 69 实验与创新 表所示，己知该车电池采用的是刀片电池技术， 整块电池是由15块刀片电池串联而成，其中一 块刀片电池由8块电芯串联而成.现将一块刀 片电池拆解出来，测量其中一块电芯的电动势 E和内阻r,实验中除了导线和开关外，还可利 用的器材有： ×××汽车有限公司制造 品牌×××制造国中国 整车型号BYD6470 STGHEV2 乘坐人数5 制造年月2021年03月 发动机排量1498mL, 发动机型号BYD472QA 发动机最大净功率78kW 驱动电机型号T2220XF 驱动电机峰值功率132kW 动力电池系统板定电压320V 动力电池系统额定容量26Ah 最大允许总质量1875kg A.直流电压表V1、V2量程均为1V,内阻约为 3k2; B.定值电阻R。,阻值为72； C.最大阻值为8k2的电阻箱； D.滑动变阻器R1最大阻值约为102； E.滑动变阻器R2最大阻值约为5k2. (1)实验前利用1A恒流电源对电芯进行充电，充 满的时间约为 h(保留三位有效数字)： (2)电压表量程不够，需要改装，但是又不知道 电压表内阻的准确值，小刚打算将V1改装成量 程为3V的电压表.他先将电阻箱与电压表V] 串联后，连成图甲所示的电路，其中R1应选用 (选填R1或R2). 甲 丙 (3)将滑动变阻器滑片P移至最右端，同时将电 阻箱阻值调为零，再闭合开关，将滑动变阻器的 滑片P调到适当位置，使电压表刚好满偏. (4)保持滑片P的位置不变，调节电阻箱，使电： 压表示数为 V,不改变电阻箱的阻值， 电压表和电阻箱的串联组合，就是改装好的量： 程为3V的电压表. (5)小刚利用改装后的电压表，连接成图乙所示 的电路测量电芯的电动势和内阻，这里的R2 应选用 (选填R1或R2).移动滑动变 ; 阻器滑片，读出电压表V1、V2的多组数据U1、 U2,描绘出U1一U2图像如图丙所示，图中直线 斜率为k,纵轴截距为a,则电芯的电动势E= ,内阻r= .(均用k、a、R,表示) 3.(2025·辽宁·模拟预测)(12分)某兴趣学习小 组根据所学的电学原理，利用相同的器材，自制 了以下不同的电子秤.实验器材有： 直流电源（电动势为E=3.0V,内阻为r=0.52); 理想电压表V(量程为3.0V):限流电阻R。= 9.52; 竖直固定的滑动变阻器R(总长1=10.0cm,总 阻值R=20.02); 电阻可忽略不计的弹簧，下端固定于水平地面，： 上端固定秤盘且与滑动变阻器R的滑动端连 接，滑片接触良好且无摩擦（弹簧劲度系数= 103N/m); 开关S以及导线若干. 重力加速度取g=10m/s2,不计摩擦和其他阻力. 实验步骤如下： ①两种电子秤，托盘中未放被测物前，滑片恰好： 置于变阻器的最上端，电压表的示数均为零 ②两种电子秤，在弹簧的弹性限度内，在托盘中： 轻轻放入被测物，待托盘静止平衡后，当滑动变 阻器的滑片恰好处于下端b处，此时均为电子 秤的最大称重， 请回答下列问题（所有计算结果保留一位小数）： (1)两种电子秤，当滑动变阻器的滑片恰好置于： 最下端时，电压表的示数均为 V;该电子 称的最大可测质量均为 kg.(结果保留一 位小数) 70 (2)当电压表的指针刚好指在表盘刻度的正中 间时，如左图所示的第一套方案电子称测得质 量为m1= kg.如右图所示的第二套方案 电子称测得质量为m2=kg. (3)第 (填“一”或“二”)套方案更为合理， 因为电压表读数U与物体质量m成线性关系， 电压表改装的电子秤刻度 均匀的.（填 “是”或“不是”) 4.(2025·湘豫名校4月联考)(12分)某同学欲测 量一阻值大约为102，粗细均匀的金属线的电 阻率.实验桌上除游标卡尺、螺旋测微器、导线 和开关外，还有以下器材可供选择： A.电源E(电动势为6.0V) B.电压表V(量程为0~6V,内阻约为8k2) C.电流表A(量程为0~0.6A,内阻约为0.22) D.电流表A2(量程3A,内阻约0.052) E.滑动变阻器R2(最大阻值52，额定电流2A) (1)用游标卡尺测得该材料的长度L如图甲示， 读数L mm;用螺旋测微器测得该材料 的直径D如图乙所示，读数D= mm; 6 cm 7 8 0 10 20 30 25 15 E 丙 (2)测量导电材料的电阻时，为了便于调节，测 量尽可能地准确，实验中所用电流表应选用 (填所选仪器前的字母符号)，选择合 适的实验器材，在图丙方框内把实验原理图补 充完成，把器材符号标在电路图上； (3)设测得导电材料的电阻为R,导电材料的长 度为L,导电材料的直径为D,求得导电材料的电 阻率为 (用R、L、D三个物理量表述). 5.(2025·黑吉辽蒙卷·11)(12分)在测量某非线 性元件的伏安特性时，为研究电表内阻对测量 结果的影响，某同学设计了如图(a)所示的电 路.选择多用电表的直流电压挡测量电压.实验 步骤如下： 多用电表 电流表 电源 图(a) 图(b) ①滑动变阻器滑片置于适当位置，闭合开关； ②表笔分别连a、b接点，调节滑片位置，记录电 流表示数I和a、b间电压U； ③表笔分别连a、c接点，调节滑片位置，使电流： 表示数仍为I,记录a、c间电压Uc; ④表笔分别连b、c接点，调节滑片位置，使电流 表示数仍为I,记录b、c间电压U,计算 Uoc-Ui; ⑤改变电流，重复步骤②③④，断开开关， 作出I一Ub、I-Uac及I一(Uac一U)曲线如图 (b)所示. 回答下列问题： (1)将多用电表的红、黑表笔插入正确的插孔，： 测量a、b间的电压时，红表笔应连 接 点（填“a”或“b”); (2)若多用电表选择开关旋转到直流电压挡 “0.5V”位置，电表示数如图(c)所示，此时电表 读数为 V(结果保留三位小数)； 2015 5040 10 010 山 150 2 A-V-2 35 图(c) (3)图(b)中乙是 (填“I-Uab”或“I- U”)曲线； (4)实验结果表明，当此元件阻值较小时， (填“甲”或“乙”)曲线与I一(U一Uk)曲 线更接近， 6.(2024·安徽卷，12)(12分)某实验小组要将电 流表G(铭牌标示：Ig=500uA,Rg=8002)改 装成量程为1V和3V的电压表，并用标准电 压表对具进行校准.选用合适的电源、滑动变阻 器、电阻箱、开关和标准电压表等实验器材，按图 (1)所示连接电路，其中虚线框内为改装电路. -71 R R2 a S2 b V) 标准电压表P! M R N E 图(1) C3L0.,40o uA 图(2) (1)开关S1闭合前，滑片P应移动到 (填“M”或“N”)端. (2)根据要求和已知信息，电阻箱R1的阻值已 调至12002，则R2的阻值应调至 2. (3)当单刀双掷开关S2与a连接时，电流表G 和标准电压表V的示数分别为I、U,则电流表 G的内阻可表示为 .(结果用U、I、R1、 R2表示) (4)校准电表时，发现改装后电压表的读数始终 比标准电压表的读数偏大，经排查发现电流表 G内阻的真实值与铭牌标示值有偏差，则只要 即可.（填正确答案标号） A.增大电阻箱R,的阻值 B.减小电阻箱R2的阻值 C.将滑动变阻器的滑片P向M端滑动 (5)校准完成后，开关S2与b连接，电流表G的 示数如图(2)所示，此示数对应的改装电压表读 数为 V.(保留2位有效数字) 7.（2025·山东潍坊·三模)(14分)某实验小组测 量一节干电池的电动势和内阻，有如图甲、乙所 示两种可供选择的实验电路图.图中部分器材 规格为：电流表内阻约为0.502，量程为0~ 0.6A;电压表内阻约为3k2,量程为0~3V; 被测干电池电动势约1.5V,内阻约12. (1)为使测量结果尽量准确，应选择 (选填“甲”或“乙”)电路图；实验小组想利用多 用电表的欧姆挡粗略测量该电池的内阻，你认 为 (选填“可行”或“不可行”) R A R A Er 甲 乙 ◆U/V 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.2 0.40.6 0.8 1.0 丙 (2)A同学连接好如图甲所示的实验电路，闭合 开关S,改变滑片的位置，记录多组电压表、电流 表示数，并描绘出U一I图像，如丙图中P图线 所示；B同学用图乙所示的实验电路，实验操作 与A同学相同，在同一坐标系中描点作出U一I 图像，如丙图中Q图线所示.若每次操作和读数 均正确，则由图丙中的P和Q图线，可得该电池 电动势和内阻的真实值为E= V,r= 2(结果均保留3位有效数字) 8.(2024·河北卷，12)(14分)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(0~20V)、数字电流表(0~20mA)、滑 动变阻器R(最大阻值502,1.5A)、白炽灯、可 调电阻R1(0~50k2)、发光二极管1ED、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“×10k”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V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 (填“正极”或“负极”). N A-V-0 图1 图2 (2)研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安 特性 12 0.00 0.0) +9 学生电源 内 图3 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”). 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 (填“增 大”或“减小”) ↑ImA 10.0 9.00 8.00 7.00 6.00 5.0 4.00 3.00 2.00 1.00 00.501.001.502.002.503.00U/V 图4 (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、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 (填“增大”或“减小”)可 调电阻R1的阻值，直至发光二极管发光、 +3V LED VT R 0V 图516.解析(1)线圈中感应电动势的峰值 :3.解析(1)滑动变阻器的滑片恰好置于最下端时，由欧姆定律 En=nBSw=200√2V, 3 可得URk+R=20十9.5十0.5×20V=2.0V 由于从线框转至中性面位置开始计时，故瞬时值表达式为 由受力平衡可得mxg=l,解得电子称的最大可测质量为 e=E.sin ot=2002sin 100t(V); (2)感应电动势的有效值为 mw-是-1001g=10.0kg g E-E=200V. (2)当电压表的指针刚好指在表盘刻度的正中间时，电压表读 √2 数U=1.5V. 线框自身分到的电压为 如左图所示的第一套方案，根据闭合电路欧姆定律可得 U梅=E-U=200V-180V=20V, U=R于辰-·R,由平衡条件可得mg=·联立解得 E 又U梅=Ir=20V, 所以电流表示教为IU型-沿A=2A: m1=7.5kg,如右图所示的第二套方案，设滑动变阻器R接入 r10 电路的阻值为R,根据闭合电路欧姆定律可得U= (3)设副线圈两端电压为U,,电流为I,,则有 R,于R十R,解得R,=10D,又R=受R,由平衡条件可得 E U_n1,L=”2 22' kx2=m2g,联立解得m2=5kg. U2=100. 所以R= (3)左边方案一，根据闭合电路欧姆定律可得U=R+R,干· E 答案(1)e=Esin ot=200√2sinl00t(V) (2)2A(3)102 学R,又mg=k红，联2可得U和可U与m或线性 关系，电子秤刻度均匀；右边方案二，根据闭合电路欧姆定律 专题18电学实验与创新 E 1.解析(1)要测量一个阻值约为15k的电阻，需要选择电阻 可得U=R,十R。+R,又R=二R,mg=红，联立可得U= “×1k”挡，即把选择开关旋转到“X1k”位置，后将红表笔和黑 mgR1R十可U与m不成线性关系，电子拜刻度不均匀； mgRE 表笔短接，然后调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零，故 故方案一更合理，电压表示数与物体的质量成正比，电压 选B. 表改装的电子秤刻度是均匀的，便于测量， (2)将表头改装为电压表需要串联一个电阻，串联电阻的阻值！ 答案(1)2.010.0(2)7.55.0(3)一是 为R-号-R=1Xin20n=1980n ·4.解析（1)游标卡尺的读数为60十4×0.05=60.20mm (3)用电压表进行测量，电源两端电压最大，可知直流电源E! 根据螺旋测微器读数规则可得d=0.5十23.2(23.2~23.4) 处于2和3之间；接1和2、3和4时电压表示数为0，接1和41 ×0.01=0.732mm(0.7320.734). 时电压表有示数，则1和2、3和4之间为电阻，电容器在1和{ (2)待测电阻的最大电流I=尺 U 4之间：接1和3时电压表示数比接2和4时小，则1和2之 间的电阻阻值比3和4之间的大，即1和2之间电阻为R4,3! 0.6A 和4之间电阻为R 因此电流表选A1,滑动变阻器阻值较 小，用分压式接法，R≈10×10=100， 答案(1)B(2)串联1980(3)2和31和41和2 2.解析(1)实验前利用1A恒流电源对电芯进行充电，充满的 RA·Rv=0.2×8000=1600,所以 R<RRv,属于小电阻，电流表采用外接法，电路图如图 时间约为1=子=15文灭8xh≈0.217h: 26 所示。 (2)不知道电压表内阻的准确值，还要扩大电压表的量程，就} ,L一，解得p-DR 需要设置恒定的电压，因此图甲中分压用的滑动变阻器应选！ )根据电阻定律可得R=P)D 4L 用电阻远小于电压表内阻的R,以减小电压表分流带来的 答案(1)60.200.732(0.7320.734)(2)C见解析 误差； (4)当电阻箱阻值为零，滑动变阻器的滑片P调到电压表刚好： (3)DR 4L 满偏，说明分压为1V,保持滑片P的位置不变，即分压保持！5.解析(1)电流从红表笔流入，黑表笔流出，故测量，b间的 为1V,当调节电阻箱，使电压表的示数为号V时，电压表和 电压时，红表笔应连a接，点。 (2)0.5V的直流电压挡，分度值为0.01V,由图可知此时电 电阻箱的串联组合的电压为1V,则当电压表的示数为1V 压表读数为0.377V. 时，电压表和电阻箱的串联组合的电压为3V,这就是改装好： (3)由图可知，当表笔分别连Q、c接点时测得是元件和电流表 的3V电压表； (5)由于定值电阻R。阻值为72，为了让V,表能尽可能取得： U 两端的电压和电流，则R= 合适的数值，应选用阻值较小的滑动变阻器R;根据闭合电路 当表笔分别连a、b接点时测得是元件两端的电压和电流，则 欧定件可得3U=B业，整理得U=R十 Ro R一号，由千R>R所以相同电流情元下，儿，>U,故 ER。 3R十3，图像的斜率为k=3R,十3，纵轴载距为a= 图(b)中乙是I-U曲线. (4)由题意可知，I-(U-U)图像测得是元件两端的电压和 解得后=色6 3kRo 电流的关系，则实验结果表明，当此元件阻值较小时，甲曲线 与I一(U-U)曲线更接近. 答案1)0.217(2)R(4)号(5R3-3 a 3kRo 答案(1)a(2)0.377/0.376/0.378(3)I-U(4)甲 205 6.解析(1)开关S1闭合前，为保护电路，滑动变阻器应处于最： 专题19近代物理初步 大阻值处，故滑片P应移动到M端； (2)根据要将电流表G改装成量程为1V和3V的电压表，可：1.B2.A3.C4.C5.A6.C7.B8.BC9.BC 得，当单刀双掷开关S2与a相连时，量程为3V,根据欧姆定！10.BD11.AC :12.解析图形剖析 肆有R=3R,一R,代入教值解得R,=40000 中子数143 (3)当单刀双掷开关S,与Q连接时，根据欧姆定律有R。= N 核电荷数92 144 9-R一R: U 142 (4)校准电表时，发现改装后电压表的读数始终比标准电压表！ T 140 的读数偏大，则改装后电压表的电流偏大，故电阻偏小，需要 中子数38 钢系 AcPa 增大电阻，故BC错误，A正确； Th 136 ● (5)校准完成后，开关S。与b连接，此时读数为430uA,且改 装后的电压表量程为1V,根据比例关系方-，解得北 134 R 132 示数对应的改装电压表读数U'=0.86V. Poo 130 中子数131 答案1M(2400(3)'-R-R(④A(5)0.86 128 Pbe Bi 核电荷数84 7,解析(1)甲方案中实验的误差来源于电流表的分压，实验测！ 126T☑ 得的电源内阻为电流表内阻和电源内阻之和，由于电源的内 124Pb 阻较小，因此实验的误差大；乙方案中实验的误差来源于电压！ 808284 8688909294Z 核电荷数 表的分流作用，由于电压表的内阻很大，分流作用不明显，可 由题图可看出5U横坐标的数值与纵坐标的数值之和等于 以忽略，因此选择乙方案误差小；由于用多用电表在测量电阻 其原子的质量数，横坐标Z表示原子的核电荷数（即质子 时，内部电源对外提供电流，需要将待测电阻与外部电源断 数)，则纵坐标N表示的是中子数；由题图知从U→Po,质子 开，所以利用多用电表的欧姆挡粗略测量该电池的内阻不可 数减少8，中子数减少12，设经过n次a衰变，m次3衰变，有 行，(2)采用图甲电路测量电源电动势和内阻时，考虑到电流 4n=20,2n-m=8,解得n=5,m=2. 表的分压作用，根据闭合电路欧姆定律有U=E-I(R4十r),: 整理得U=一1(R十)十E,显然利同该电路测量电原电动13.解析（①）根搭图甲可知，滑动变阻器来月的是分压式接法， 答案中子数核电荷数（或质子数）52 势和内阻E测=E,”测=(R,十r)>r真，所以通过P图线纵裁 (2)断开开关，即阴极K和阳极A之间没有电场，当入射光 距可得该电源电动势的真实值为E=1.48V,如图丙所示，当： 的频率增大到某一数值y.时，电流表示数瞬间不为0，.被 外电路短路时，电流的测量值等于真实值，则短路电流为I:= 称为截止（或极限）频率， 1。=1.0A,则该电池的内阻的真实值为r=E=1.480, (3)为了使光电流趋于一个饱和值，即达到饱和电流，阴极K 答案(1)乙不可行(2)1.481.48 和阳极A之间的电场应为加速电场，即电子向左加速，电子 8.解析(1)使用多用电表时，通过多用电表的电流流向遵循： 所受电场力方向向左，电场强度方向向右，阳极A的电势比 “红进黑出”，使用多用电表的欧姆挡时，当黑表笔与M端接 阴极K的电势高，可知，当滑片P置于图甲中“Oa”,随着所 触、红表笔与Ⅳ端接触时，若有电流，则二极管中电流方向为！ 加电压的增大，光电流趋于一个饱和值. M>V,而由题图2可知此时多用电表指针位于a位置，即此！ (4)测量道止电压时，阴极K和阳极A之间的电场应为减速 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 电场，即电子向左减速，电子所受电场力方向向右，电场强度 管所接电压为反向电压，则M端为二极管的负极. 方向向左，阳极A的电势比阴极K的电势低，可知，滑片P (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，} 应置于图甲中的Ob区间. U/V 则滑动变阻器应采用分压式接法，L1、L,的另一端应接A接 根据表格中的数据描点，用直线0 将，点迹连接起来，使，点迹均匀分06 线柱，L另一端应接C(或D)接线柱.②I-U图像上某点与 0. 布在直线两侧，如图所示 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： 根据上述所描绘的U-v关系图 ,5826670×10地 随其表面受到光照的增强而减小， 1-0.28 像有-6.8-.0)×10V/Hz (3)由题意可知，当b、e间电压达到一定程度后，三极管被导！ =4.0X1015V/Hz,根据光电效应方程有Emx=hv一W。,根 通，结合光敏电阻R。与R,的串联关系，要增大基极电流，则 要增大b加间的电压，则必须增大R1的电阻， 格动危定理有一U=0一E心解得U-女，一号，站合 答案(1)负极(2)①AAC(或D)②减小(3)增大： U。一y关系图像有么=，解得h=ke. 206