2026届高三物理二轮专题复习专题强化练习 第17讲 电学实验

第17讲 电学实验 专题强化练习 1． 实验题： 1.某学习小组对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量。实验器材如下： 学生电源(输出电压0~16 V) 滑动变阻器(最大阻值10 Ω，额定电流2 A)； 电压表V(量程3 V，内阻未知)； 电流表A(量程3 A，内阻未知)； 待测铅笔芯R(X型号、Y型号)； 游标卡尺，螺旋测微器，开关S，单刀双掷开关K，导线若干。 回答以下问题： (1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径，某次测量结果如图甲所示，该读数为　　　　　　 mm；  (2)把待测铅笔芯接入图乙所示电路，闭合开关S后，将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置，将单刀双掷开关K分别掷到1、2端，观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显，则测量铅笔芯电阻时应将K掷到　　　　　　(填“1”或“2”)端；  (3)正确连接电路，得到Y型号铅笔芯I-U图像如图丙所示，求得电阻RY=　　　　　　 Ω(保留3位有效数字)；采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70 Ω；  (4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68 mm、60.78 mm，使用螺旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相等，则X型号铅笔芯的电阻率　　　　　　(填“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的电阻率。  2.(2025·黑吉辽蒙卷·11)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： 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Uab； 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Uac； 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Ubc，计算Uac-Ubc； ⑤改变电流，重复步骤②③④，断开开关。 作出I-Uab、I-Uac及I-(Uac-Ubc)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“0.5 V”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)；  (3)图(b)中乙是　　　　　　(填“I-Uab”或“I-Uac”)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-(Uac-Ubc)曲线更接近。  3.学生实验小组要测量量程为3 V的电压表V的内阻RV。可选用的器材有：多用电表，电源E(电动势5 V)，电压表V1(量程5 V，内阻约3 kΩ)，定值电阻R0(阻值为800 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5 kΩ)，开关S，导线若干。完成下列填空： (1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应　　　　　(把下列实验步骤前的字母按正确操作顺序排列)；  A.将红、黑表笔短接 B.调节欧姆调零旋钮，使指针指向零欧姆 C.将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置 再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的　　　　　　(填“正极、负极”或“负极、正极”)相连，欧姆表的指针位置如图(a)中虚线 Ⅰ 所示。为了减少测量误差，应将选择开关旋转到欧姆挡　　　(填“×1”“×100”或“×1k”)位置，重新调节后，测量得到指针位置如图(a)中实线 Ⅱ 所示，则实验小组粗测得到的该电压表内阻为　　　　　 kΩ(结果保留1位小数)；  (2)为了提高测量精度，他们设计了如图(b)所示的电路，其中滑动变阻器应选　　　(填“R1”或“R2”)，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于　　　　　(填“a”或“b”)端；  (3)闭合开关S，滑动变阻器滑片滑到某一位置时，电压表V1、待测电压表的示数分别为U1、U，则待测电压表内阻RV=　　　　　(用U1、U和R0表示)；  (4)测量得到U1=4.20 V，U=2.78 V，则待测电压表内阻RV=　　　　　 kΩ(结果保留3位有效数字)。  4.某实验小组利用实验室器材，将一个量程Ig=100 μA的微安表改装成了一个具有双量程的电流表和双倍率的电阻表。 (1)首先用图甲的电路测量微安表的内阻，主要步骤如下： ①将R'(总电阻10 Ω)的滑动触头调到最左端，R0调为500.0 Ω； ②闭合开关，调节R'，让微安表指向Ig； ③保持R'不变，调节R0，当R0的电阻为1 990.0 Ω时，微安表的示数为Ig； ④可认为微安表的内阻Rg=　　　　 Ω。  (2)将微安表改装成量程分别是“0~1 mA”和“0~10 mA”的电流表，电路如图乙所示： ①图中，R1+R2=　　　　 Ω；  ②将S置于“1”时，电流表量程为　　　　。  (3)将微安表改装成倍率分别为“×10”和“×100”的双倍率电阻表，电路如图乙所示。其中E'=1.5 V，内阻忽略不计： ①“Ω”孔内应插　　　　表笔(选填“红”或“黑”)；  ②将S置于“2”时，正确操作后微安表指针指在Ig处，则待测电阻的阻值为　　　　 Ω。  5.(2025·江苏南京市二模)现要尽量准确地测量量程为0~0.6 A、内阻约为2 Ω的电流表A1的内阻RA，实验室提供的其他器材如下： 电流表A2(量程0~3 A，内阻r=10 Ω)； 滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω，最大电流3.5 A)； 电阻箱R2(阻值0~999 Ω)； 电源E(电动势30 V，内阻约0.5 Ω)； 开关、导线若干。 选用上述的一些器材，两个同学分别设计了图甲、图乙所示的电路图。 (1)在图甲的电路中，下列电阻箱R2的取值最合理的是　　　　。  A.5 Ω　　　B.50 Ω　　　C.500 Ω (2)在图甲的电路中，测得电流表A1、A2的示数分别为I1、I2，电阻箱的示数为R2，则电流表A1的内阻RA的测量值为　　　　(用所给物理量表示)。  (3)按图乙的电路进行如下操作： ①先将滑动变阻器R1的滑动触头移到使电路安全的位置，再把电阻箱R2的阻值调到　　　　(填“最大”或“最小”)。  ②闭合开关S1、S，调节滑动变阻器R1，使两电流表的指针有较大幅度偏转，记录电流表A2的示数I。 ③断开S1，保持S闭合、R1不变，再闭合S2，调节R2，使电流表A2的示数　　　　，读出此时电阻箱的阻值R0，则电流表A1的内阻RA1=　　　　。  6.精确测量干电池电动势和内阻需要考虑电表内阻的影响。可用器材有：电压表(量程1.5 V，内阻约为1.5 kΩ)、电流表(量程0.6 A)、滑动变阻器、开关、干电池和导线若干。某小组开展了以下实验。 (1)考虑电流表内阻影响 ①用图甲所示电路测量电流表的内阻。从图乙电压表和电流表读数可得电流表内阻RA=　　　　　　 Ω(保留2位有效数字)。  ②用图丙所示电路测量干电池电动势和内阻。电压表读数、电流表读数、干电池内阻和电流表内阻分别用U、I、r和RA表示。则干电池电动势E=U+　　　　　　(用I、r和RA表示)。  ③调节滑动变阻器测得多组电表读数，作出图丁所示的U-I图像。则待测干电池电动势E=　　　　　　 V(保留3位有效数字)、内阻r=　　　　　　 Ω(保留1位小数)。  (2)考虑电压表内阻影响 该小组也尝试用图戊所示电路测量电压表内阻，但发现实验无法完成。原因是　　　　　(单选，填正确答案标号)。  A.电路设计会损坏仪器 B.滑动变阻器接法错误 C.电压太大无法读数 D.电流太小无法读数 7.(2025·江苏苏州市期末)某中学生课外科技活动小组把铜片和锌片相隔约1 cm插入一个土豆中，制成一个“土豆电池”。利用以下实验器材测量该电池的电动势E和内阻r： A.电压表(量程0~3 V) B.电流表(量程0~200 μA，内阻500 Ω) C.电阻箱R(0~9 999 Ω) D.导线及开关 (1)该小组将电压表直接接于“土豆电池”两端，如图甲所示，可判断出电池的正极为　　　　　(选填“A”或“B”)；  (2)将图乙的电阻箱R接入图丙所示电路进行实验，改变阻值R，发现电流表示数I的变化不明显，可能的操作是在调　　　　。  A.“×1 000”挡位的旋钮 B.“×1”挡位的旋钮 (3)某次测量时电流表表盘如图丁所示，示数为　　　　 μA；  (4)改变阻值R，获得多组数据。以R为横坐标，为纵坐标，作出如图戊所示的图像，根据图像可得该电池的内阻r=　　　　 kΩ(保留2位有效数字)；  (5)一段时间后，该小组利用上述器材又正确完成了一次实验，但发现在同一张坐标纸上两次的实验图像明显不重合，请简要说明可能原因　　　 　　　　。  8.(2025·广东卷·12)科技小组制作的涡流制动演示装置由电磁铁和圆盘控制部分组成。图(a)是电磁铁磁感应强度的测量电路。所用器材有：电源E(电动势15 V，内阻不计)；电流表(量程有0.6 A和3 A，内阻不计)；滑动变阻器RP(最大阻值100 Ω)；定值电阻R0(阻值10 Ω)；开关S；磁传感器和测试仪；电磁铁(线圈电阻16 Ω)；导线若干。图(b)是实物图，图中电机和底座相固定，圆形铝盘和电机转轴相固定。 请完成下列实验操作和计算。 (1)量程选择和电路连接。 ①由器材参数可得电路中的最大电流为　　　　 A(结果保留2位有效数字)，为减小测量误差，电流表的量程选择0.6 A挡。  ②图(b)中已正确连接了部分电路，请在虚线框中完成RP、R0和间的实物图连线。 (2)磁感应强度B和电流I关系测量。 ①将图(a)中的磁传感器置于电磁铁中心，滑动变阻器RP的滑片P置于b端。置于b端目的是使电路中的电流　　　　，保护电路安全。  ②将滑片P缓慢滑到某一位置，闭合S。此时的示数如图(c)所示，读数为　　　　 A。分别记录测试仪示数B和I，断开S。  ③保持磁传感器位置不变，重复步骤②。 ④如图(d)是根据部分实验数据描绘的B-I图线，其斜率为　　　　 mT/A(结果保留2位有效数字)。  (3)制动时间t测量。 利用图(b)所示装置测量了t，结果表明B越大，t越小。 9.为探究影响感应电流方向的因素，同学们做了如下的实验。 (1)小明同学用如图甲的实验装置“探究影响感应电流方向的因素”，所用电流计指针偏转方向与电流流向间的关系为：当电流从“+”接线柱流入电流计时，指针向右偏转。 将条形磁体按如图甲方式S极向下插入螺线管时，发现电流计的指针向右偏转，螺线管的绕线方向如图乙所示。关于该实验，下列说法正确的是　　　　　　。  A.必须保证磁体匀速运动，电流计指针才会向右偏转 B.将磁体向下插入或向上抽出的速度越大，电流计指针偏转幅度越小 C.将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，电流计指针仍向右偏转 D.将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，电流计指针仍向右偏转 (2)小宁同学用如图丙所示的器材研究感应电流的方向。将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，则保持开关闭合，以下操作中也能使电流计指针右偏的是　　　　。  A.插入铁芯 B.拔出线圈A C.将滑动变阻器的滑片向左移动 D.将滑动变阻器的滑片向右移动 (3)实验结束后，该同学又根据教材结合自感实验做了如下改动，如图丁所示，在两条支路上将电流计换成电流传感器，接通电路稳定后，再断开电路，并记录下两支路的电流情况如图戊所示，由图可知： ①流过灯泡的电流是　　　(选填“i1”或“i2”)。  ②在不改变线圈电阻等其他条件的情况下，只将铁芯拔出后重做上述实验，可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将　　　(选填“变长”“变短”或“不变”)。  10.(2025·江苏省二模)小明将电源、电阻箱、电容器、电流表、数字电压表以及开关组装成图甲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4.5 V，内阻不计)；电容器(额定电压为16 V)；电流表(量程为0~500 μA，内阻500 Ω)；数字电压表(量程为0~10 V)；电阻箱(阻值0~9 999 Ω)。 (1)电路连接完毕后如图乙所示，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丙所示，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丁所示，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)开关闭合过程中，分别记录电流表和数字电压表的读数I和U，利用数据绘制I-U关系图像如图戊所示，由图像可得出电阻箱接入电路的阻值为　　　　 Ω。  参考答案： 1.答案　(1)2.450　(2)1　(3)1.90　(4)大于 解析　(1)根据螺旋测微器的读数规则可知， 其读数为d=2 mm+0.01×45.0 mm=2.450 mm (2)由于电压表示数变化更明显，说明电流表分压较多，因此电流表应采用外接法，即测量铅笔芯电阻时应将K掷到1端； (3)根据题图丙的I-U图像，结合欧姆定律有RY==1.90 Ω (4)根据电阻定律R=ρ 可得ρ= 因两种材料的横截面积近似相等，分别代入数据可知ρX>ρY。 2.答案　(1)a　(2)0.377(0.376或0.378)　(3)I-Uac　(4)甲 解析　(1)电流从红表笔流入，黑表笔流出，故测量a、b间的电压时，红表笔应连a接点。 (2)0.5 V的直流电压挡，分度值为0.01 V，由题图(c)可读此时电压表读数为0.377 V(0.376 V、0.378 V也算对)。 (3)由题图(a)可知，当表笔分别连a、c接点时测得的是元件和电流表两端的电压和电流，则Rac==Rx+RA，当表笔分别连a、b接点时测得的是元件两端的电压和电流，则Rab==Rx 故相同电流情况下，Uac>Uab，故题图(b)中乙是I-Uac曲线。 (4)由题意可知，I-(Uac-Ubc)图像是元件两端的电压和电流的关系，则实验结果表明，当此元件阻值较小时，甲曲线与I-(Uac-Ubc)曲线更接近。 3.答案　(1)CAB　负极、正极　×100　1.6　(2)R1　a　(3)　(4)1.57 解析　(1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应选择欧姆挡，将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置；接着将红、黑表笔短接；进行欧姆调零，使指针指向零欧姆。故操作顺序为CAB。 多用电表使用时电流应“红进黑出”，电压表电流应“+”接线柱进“-”接线柱出，故将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的负极、正极相连。 读数时欧姆表的指针位置如题图(a)中虚线 Ⅰ 所示，偏转角度较小即倍率选择过小，为了减少测量误差，应将选择开关旋转到欧姆挡倍率较大处，而根据表中数据可知选择“×1k”倍率又过大，故应选择欧姆挡“×100”位置； 测量得到指针位置如题图(a)中实线 Ⅱ 所示，则实验小组粗测得到的该电压表内阻为R=16×100 Ω=1.6 kΩ (2)题图(b)所示的电路，滑动变阻器采用的是分压式接法，为了方便调节，应选最大阻值较小的滑动变阻器即R1；为保护电路，且测量电路部分电压从零开始调节，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于a端。 (3)通过待测电压表的电流大小与定值电阻电流相同，为I= 根据欧姆定律得待测电压表的内阻为RV== (4)测量得到U1=4.20 V，U=2.78 V， 代入待测电压表的内阻表达式RV=， 则待测电压表内阻RV= Ω≈1 566 Ω≈1.57 kΩ。 4.答案　(1)990.0　(2)110.0　0~10 mA　(3)红　3 000 解析　(1)根据题意，由电路图可知，微安表与电阻箱串联相当于电压表，保持R'不变，微安表所在支路电压不变，由欧姆定律有Ig(Rg+R01)=Ig(Rg+R02)，解得Rg=990.0 Ω。 (2)由题图乙可知，将S置于“1”时，微安表与R2串联之后与R1并联，由并联分流原理可知，此时R1所在支路所分电流较多，即微安表满偏时，分流支路电流较大，扩大量程较大，则将S置于“1”时，电流表量程为0~10 mA，将S置于“2”时，电流表量程为0~1 mA，则有IgRg=(I2-Ig)(R1+R2) 解得R1+R2=110.0 Ω。 (3)直流电表要求电流由红表笔流入，从黑表笔流出，“ Ω”孔内应插红表笔；根据题意可知，S置于“2”时两表笔短接，则有I2= 测量电阻时有I2= 解得R测=3 000 Ω。 5.答案　(1)B　(2)　(3)①最大　③仍为I　R0 解析　(1)为了减小测量误差，题图甲中两个电流表应同时偏转较大角度，阻箱R2的阻值应为50 Ω，故选B。 (2)在题图甲的电路中，测得电流表A1、A2的示数分别为I1、I2，电阻箱的示数为R2，则电流表A1两端的电压为UA1=I2r-I1R2 故电流表A1电阻的测量值为RA1== (3)实验前电阻箱R2的阻值应该调节到最大，以保证电表安全；替代法最简单的操作是让A2的示数不变，仍为I，则可直接从R2的读数得到电流表A1的内阻，即RA1=R0。 6.答案　(1)1.0　I(r+RA)　1.40　1.0　(2)D 解析　(1)由题图乙可知，电压表读数为U=0.60 V 电流表读数为I=0.58 A 根据欧姆定律可得电流表内阻为RA== Ω≈1.0 Ω 由闭合电路欧姆定律可知，干电池电动势E=U+I(r+RA) 变形为U=-(r+RA)I+E 结合U-I图像可知，纵轴截距即为电动势E=1.40 V 斜率的绝对值为r+RA r+RA= Ω=2.0 Ω 所以电源内阻为r=1.0 Ω (2)由于电压表内阻很大，将电压表串联接在电路中，电路中电流太小，导致电流表无法读数，无法完成实验。故选D。 7.答案　(1)B　(2)B　(3)145 (4)3.4(3.3、3.5均可) (5)电池电动势发生了变化、内阻发生了变化、铜片和锌片插入位置或深度改变了(回答合理即可) 解析　(1)由题图甲可知，电压表发生偏转，则电流从“+”接线柱流入，所以电池的正极为B。 (2)改变阻值R，发现电流表示数I的变化不明显，说明电阻变化不明显，则可能的操作是在调“×1”挡位的旋钮，故选B。 (3)由于电流表的量程为200 μA，每一小格为5 μA，所以表盘读数为29×5 μA=145 μA (4)根据闭合电路欧姆定律可得E=I(R+r+RA) 所以==R+ 结合题图戊可得= V-1，=4.6×103 A-1 联立可得r≈3.4 kΩ (5)若两次实验，在同一张坐标纸上两次的实验图像明显不重合，可能是电池电动势发生了变化、内阻发生了变化、铜片和锌片插入位置或深度改变了等。 8.答案　(1)①0.58　②见解析图　(2)①最小　②0.48　④30 解析　(1)①由题知，电源内阻不计、电流表内阻不计，则当滑动变阻器的阻值为零时，电路中有最大电流I=≈0.58 A ②由于电路中最大电流为0.58 A，则电流表应选择0~0.6 A量程，根据电路图，实物图连线如图 (2)①滑动变阻器RP的滑片P置于b端时滑动变阻器接入电路的电阻最大，电路中的电流最小，保护电路安全。 ②由电流表的读数规则可得，读数为24×0.02 A=0.48 A。 ④根据题中数据可知B-I图线斜率为k= mT/A=30 mT/A。 9.答案　(1)C　(2)AC　(3)①i1　②变短 解析　(1)S极向下插入螺线管时，不需要保证磁体匀速运动，电流计指针都会向右偏转，故A错误；将磁体向下插入或向上抽出的速度越大，电流计指针偏转幅度越大，故B错误；将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，则螺线管中的磁通量向下减小，根据楞次定律可知，线圈中感应电流方向由B到A，则电流从“+”接线柱流入电流计，电流计的指针向右偏转，故C正确；将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，则螺线管中的磁通量向下增大，根据楞次定律可知，线圈中感应电流方向由A到B，则电流从“-”接线柱流入电流计中，电流计的指针向左偏转，故D错误。 (2)将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，可知当线圈B中的磁通量增加时，电流计指针右偏。插入铁芯，线圈B中的磁通量增加，电流计指针右偏，故A正确；拔出线圈A，线圈B中的磁通量减少，电流计指针左偏，故B错误；将滑动变阻器的滑片向左移动，线圈A中电流增大，线圈B中的磁通量增加，电流计指针右偏，故C正确；将滑动变阻器的滑片向右移动，线圈A中电流减小，线圈B中的磁通量减少，电流计指针左偏，故D错误。 (3)①由题图可知，断电前，通过灯泡和线圈的电流均恒定，断电瞬间，线圈产生自感电动势阻碍通过其电流减小，且灯泡和线圈构成一闭合回路，从而使通过灯泡的电流瞬间增大，且方向与原来电流方向相反。所以断电瞬间，流过灯泡的电流是i1。 ②在不改变线圈电阻等其他条件的情况下，只将铁芯拔出后重做上述实验，线圈的自感系数减小，对电流减小的阻碍能力变弱，所以可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将变短。 10.答案　(1)将电阻箱阻值调最大值　(2)175　(3)2 500　(4)偏大　见解析　(5)9 645(9 200~9 800均可) 解析　(1)电路连接好后，为保护电路，在开关闭合前，应将电阻箱阻值调至最大值； (2)根据量程及刻度，可以读出电流表的分度值为10 μA，根据估读原则，电流需估读到个位，电流表指针指在170 μA到180 μA之间，故电流表读数为175 μA。 (3)根据I-t图像与t轴所围面积为电容器极板所带的电荷量，图中每一格代表的电荷量q=10×10-6×5 C=5×10-5 C 故当充满电后电容器的电荷量为Q=225q=1.125×10-2 C 故电容器的电容为C==F=2.5×10-3 F=2 500 μF (4)由于电压表的分流，实际充电电流小于电流表上记录的数值，因此电荷量计算偏大，电容测量结果偏大 (5)根据闭合电路的欧姆定律可以得出E=I(R+RA)+U 可得I=- 故I-U图像斜率k=-= Ω-1 解得R≈9 645 Ω 学科网（北京）股份有限公司 $