2027届高考物理一轮复习·实验探究专题：2-电学实验篇-分层训练-能力提升

**基本信息** 聚焦电学实验核心方法，通过31题分层训练（基础7+中档12+压轴12）构建从仪器使用到误差分析的完整体系，渗透科学思维与探究素养。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |电阻测量|实验7（3题）|伏安法内外接临界判据（Rx=√(RA·RV)）|螺旋测微器读数→电阻计算→系统误差定量分析| |特性曲线|实验8（3题）|非线性元件图解法（负载线交点）|分压电路设计→I-U曲线绘制→串并联工作点分析| |电源参数|实验9（3题）|安阻法1/I-R图像线性化处理|闭合电路欧姆定律→图像斜率截距物理意义→内阻修正| |综合应用|实验16-18（4题）|电容器充放电积分法、变压器效率计算|电容定义式→电磁感应能量转化→实际变压器损耗分析|

高考物理实验探究专题训练（套装） · 第2册：电学实验篇 — 高考物理实验探究专题训练 — 第 2 册 电学实验篇 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 适用对象：2027届新高三师生（一轮复习阶段） 覆盖实验：7个电学核心实验（实验7~10、16~18） 题量结构：31题（基础7 + 中档12 + 压轴12） 命题导向：紧扣2026高考电学实验考查趋势 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 目 录 目 录 2 第二部分 能力提升题 4 第8题 （8分）[中档] 实验7：测定金属的电阻率（单选） 4 第9题 （8分）[中档] 实验7：测定金属的电阻率 4 第10题 （8分）[中档] 内外接法系统误差定量分析 4 第11题 （8分）[中档] 实验8：描绘小电珠的伏安特性曲线（单选） 5 第12题 （8分）[中档] 非线性元件串并联图解法 6 第13题 （8分）[中档] 实验9：测定电源的电动势和内阻（单选） 7 第14题 （8分）[中档] 安阻法测电动势和内阻 7 第15题 （8分）[中档] 多用电表测二极管正反向电阻 8 第16题 （8分）[中档] 实验16：观察电容器的充放电 8 第17题（8分）[中档] 电容器与电路综合 9 第18题 （8分）[中档] 电磁感应综合 10 第19题 （8分）[中档] 变压器效率测量 11 第二部分 能力提升题解析 12 第8题 [中档] 实验7：测定金属的电阻率（单选） 12 第9题 [中档] 实验7：测定金属的电阻率 13 第10题 [中档] 内外接法系统误差定量分析 14 第11题[中档] 实验8：描绘小电珠的伏安特性曲线（单选） 16 第12题 [中档] 非线性元件串并联图解法 18 第13题 [中档] 实验9：测定电源的电动势和内阻（单选） 21 第14题 [中档] 安阻法测电动势和内阻 22 第15题 [中档] 多用电表测二极管正反向电阻 24 第16题 [中档] 实验16：观察电容器的充放电 26 第17题 [中档] 电容器与电路综合 28 第18题 [中档] 电磁感应综合 30 第19题 [中档] 变压器效率测量 32 附录 35 附录一 答案速查表 35 （在Word中按 Ctrl+A 全选后按 F9 可更新目录页码） 第二部分 能力提升题 （共13题，每题8分，共104分。考查实验原理理解、误差分析和图像法处理数据） 第8题 （8分）[中档] 实验7：测定金属的电阻率（单选） 某同学用螺旋测微器测量金属丝直径d，三次读数分别为0.520mm、0.521mm、0.519mm。已知金属丝长度L = 1.000m，测得其电阻R = 2.50Ω。关于该实验，下列说法正确的是（ ） A. 螺旋测微器的精确度为0.01mm，读数需要估读到0.001mm B. 金属丝直径应取三次测量中的最大值0.521mm C. 金属丝电阻约2.50Ω，应采用电流表内接法测量电阻 D. 闭合开关前，滑动变阻器应调到阻值最小位置 答：___________________________________________ 第9题 （8分）[中档] 实验7：测定金属的电阻率 在"测定金属的电阻率"实验中，测得金属丝直径d = 0.500mm，长度L = 1.000m。用伏安法测得金属丝两端电压U = 0.60V时，通过金属丝的电流I = 0.30A。π取3.14。 （1）金属丝的电阻R = ________ Ω （2）金属丝的横截面积S = ________ m2（保留3位有效数字） （3）金属丝的电阻率ρ = ________ Ω·m（保留2位有效数字） （4）实验中采用电流表______接法（填"内"或"外"），理由是______________________________。 答：___________________________________________ 第10题 （8分）[中档] 内外接法系统误差定量分析 某同学用伏安法测定一段金属丝的电阻Rx（阻值约50Ω）。实验室器材如下： - 电流表A（量程0.6A，内阻rA = 0.50Ω） - 电压表V（量程3V，内阻rV = 3000Ω） - 滑动变阻器R（0~20Ω，2A） - 电源E（电动势4V，内阻不计） （1）该同学先用电流表内接法测量，测得电阻为R内。请推导：R内 = ______（用Rx、rA、rV表示），由此可知R内 ______ Rx（填">""<"或"="），相对误差δ内 = ______。 （2）该同学再用电流表外接法测量，测得电阻为R外。请推导：R外 = ______，由此可知R外 ______ Rx，相对误差δ外 = ______。 （3）比较两种接法的相对误差：当Rx = 50Ω时，δ内 = ______%，δ外 = ______%。应选择______接法。 （4）定义临界电阻R0 = 。当Rx > R0时应选______接法，当Rx < R0时应选______接法。计算R0 = ______Ω。 答：___________________________________________ 第11题 （8分）[中档] 实验8：描绘小电珠的伏安特性曲线（单选） 在"描绘小电珠（小灯泡）的伏安特性曲线"实验中，下列说法正确的是（ ） A. 滑动变阻器应采用限流式接法即可 B. 电流表应采用内接法 C. 实验中应从电压为零开始，逐点增大电压进行测量 D. 描绘出的伏安特性曲线是一条过原点的直线 答：___________________________________________ 第12题 （8分）[中档] 非线性元件串并联图解法 某同学测得一只小灯泡L的伏安特性曲线如图所示（I-U曲线，0~3V范围内）。已知电源E = 3.0V（内阻不计），定值电阻R1 = 5Ω，R2 = 10Ω。 （1）将小灯泡L与R1串联后接在电源两端。用图解法求小灯泡的工作电压U1和电流I1。（提示：在I-U坐标系中作R1的负载线） （2）将小灯泡L与R2并联后接在电源两端。用图解法求小灯泡的工作电压U2和电流I2。（提示：在I-U坐标系中作总电流线） （3）关于上述两种情况，下列说法正确的是______（填正确选项字母）。 A. 串联时小灯泡功率小于并联时 B. 串联时R1消耗的功率可通过P = I12R1计算 C. 并联时小灯泡两端电压等于电源电压3V D. 两种情况下小灯泡的电阻相等 （4）若将两只完全相同的小灯泡L串联后接在3V电源上，与单只小灯泡直接接3V电源相比，每只灯泡的实际功率______（填"大于""小于"或"等于"）单只直接接电源时的功率的______。 答：___________________________________________ 第13题 （8分）[中档] 实验9：测定电源的电动势和内阻（单选） 在"测定电源的电动势和内阻"实验中，某同学用电压表、电流表和滑动变阻器测量多组路端电压U和电流I的数据，作出U-I图像。关于该实验的数据处理，下列说法正确的是（ ） A. U-I图像的斜率等于电源内阻 B. U-I图像的纵轴截距等于电源的短路电流 C. 作U-I图像时，应使数据点尽可能均匀分布在拟合直线两侧 D. U-I图像与横轴交点对应的横坐标即为电源电动势 答：___________________________________________ 第14题 （8分）[中档] 安阻法测电动势和内阻 某实验小组用安阻法（电流表+电阻箱）测定一干电池的电动势E和内阻r。实验器材：待测干电池、电流表A（量程0.6A，内阻rA = 0.20Ω）、电阻箱R（0~99.9Ω）、开关S、导线若干。 （1）在虚线框内画出实验电路图。 （2）改变电阻箱阻值R，记录多组(R, I)数据。为处理数据，可作______图线（填"1/I-R"或"I-R"），该图线的斜率k = ______，纵截距b = ______。 （3）实验测得几组数据如下： R/Ω 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 I/A 0.60 0.33 0.23 0.18 0.14 请在坐标纸上作图并求出E和r。 （4）安阻法测得的E测和r测与真实值相比：E测 ______ E真，r测 ______ r真（填">""<"或"="）。原因是______________________________。 答：___________________________________________ 第15题 （8分）[中档] 多用电表测二极管正反向电阻 某同学用多用电表的欧姆挡测量一只整流二极管（硅管，正向导通电压约0.7V）的正向和反向电阻。 （1）测量前，先将选择开关旋至欧姆挡"×100"倍率，进行欧姆调零操作：将两表笔______，调节______旋钮，使指针指到表盘______处的零刻度线。 （2）将多用电表黑表笔接二极管阳极、红表笔接阴极，测得正向电阻。多用电表读数为28，则正向电阻R正 = ______Ω。此时二极管处于______状态（填"正向导通"或"反向截止"）。 （3）将两表笔对调，测得反向电阻。多用电表读数接近无穷大（指针几乎不偏转），说明二极管反向电阻______（填"很大"或"很小"），处于______状态。 （4）关于多用电表欧姆挡测二极管，下列说法正确的是______。 A. 欧姆挡红表笔接内部电源负极，黑表笔接正极 B. 测正向电阻时，黑表笔接二极管阳极 C. 换用"×1k"倍率测正向电阻，读数会明显增大 D. 二极管正向电阻和反向电阻差异越大，说明二极管性能越好 （5）该同学发现"×100"挡测正向电阻时指针偏角过大（超过满偏的80%），应换用______倍率（填"×10"或"×1k"），换挡后需重新进行______。 答：___________________________________________ 第16题 （8分）[中档] 实验16：观察电容器的充放电 某实验小组用电流传感器和电压传感器研究电容器的充放电过程。电路连接：电源E（电动势8V，内阻不计）、电阻R = 2000Ω、电容器C、开关S。电流传感器串联在电路中，电压传感器并联在电容器两端，传感器数据接入计算机实时记录。 （1）充电阶段，计算机显示的i-t图像为一条______曲线。若从i-t图像中估算充电过程中通过电路的电荷量Q，方法是______________________________。 （2）充电完成后，测得电容器两端电压U = 7.6V（不等于8V）。可能的原因是______________________________。 （3）放电阶段，测得i-t图像与横轴所围"面积"（积分）的物理意义为____________________。若该面积约为1.52 × 10-3 A·s，则电容器的电容C = ______μF。 （4）若换用更大的电阻R重复实验，充电时间将______，但最终电容器所充电荷量______（均填"增大""减小"或"不变"）。 答：___________________________________________ 第17题（8分）[中档] 电容器与电路综合 在如图所示电路中，电源电动势E = 12V（内阻不计），电阻R1 = 4.0Ω，R2 = 6.0Ω，电容器C = 30μF。开关S闭合前电容器不带电。 （1）闭合开关S足够长时间后，求电容器两端的电压UC和电容器所带的电荷量Q； （2）在（1）的状态下，断开开关S，求断开后通过R2的电荷量ΔQ和方向（从上到下还是从下到上）； （3）若闭合开关S后，不等待稳定就将S断开，断开瞬间电容器电压为4.0V。求此时电容器正在充电还是放电，以及通过R1的电流方向。 答：___________________________________________ 第18题 （8分）[中档] 电磁感应综合 如图所示，两根平行光滑金属导轨MN和PQ间距L = 0.50m，竖直放置，导轨电阻不计。导轨上方接有电阻R = 2.0Ω。匀强磁场垂直导轨平面，磁感应强度B = 1.0T。一根质量m = 0.020kg、电阻r = 1.0Ω的金属棒ab跨接在导轨上，从静止开始由重力作用下沿导轨下滑。金属棒始终与导轨接触良好且垂直。（g取10m/s2） （1）求金属棒刚开始运动时的加速度a0； （2）求金属棒达到的最大速度vmax； （3）当金属棒速度v = 1.0m/s时，求此时金属棒的加速度a和电阻R上消耗的电功率P_R； （4）从开始运动到达到最大速度的过程中，重力势能减少了mg·h（h为下落距离），请说明这些能量分别转化为哪些形式的能量。 答：___________________________________________ 第19题 （8分）[中档] 变压器效率测量 某同学用可拆变压器探究变压器的电压与匝数关系，并测量变压器效率。器材有：可拆变压器（原线圈n1 = 1200匝，副线圈n2 = 400匝）、交流电源（输入电压U1 = 12V）、交流电压表、交流电流表、定值负载电阻R = 10Ω。 （1）理想变压器原副线圈电压比U1:U2 = ______，副线圈电压U2 = ______V。 （2）实际变压器存在能量损耗，主要来源有：______损耗（铁芯中涡流发热）、______损耗（线圈铜线电阻发热）和______漏磁（部分磁通量未穿过副线圈）。 （3）该同学测得副线圈实际电压U2' = 3.6V（小于理想值4.0V），副线圈电流I2 = 0.36A。同时测得原线圈电流I1 = 0.13A。则： - 副线圈输出功率P2 = ______W - 原线圈输入功率P1 = ______W - 变压器效率η = ______% （4）副线圈实际电压U2' < 理想值U2 = U1n2/n1 = 4.0V的原因是______________________________。 （5）为提高变压器效率，可采取的措施有______和______。 答：___________________________________________ 第二部分 能力提升题解析 第8题 [中档] 实验7：测定金属的电阻率（单选） 某同学用螺旋测微器测量金属丝直径d，三次读数分别为0.520mm、0.521mm、0.519mm。已知金属丝长度L = 1.000m，测得其电阻R = 2.50Ω。关于该实验，下列说法正确的是（ ） A. 螺旋测微器的精确度为0.01mm，读数需要估读到0.001mm B. 金属丝直径应取三次测量中的最大值0.521mm C. 金属丝电阻约2.50Ω，应采用电流表内接法测量电阻 D. 闭合开关前，滑动变阻器应调到阻值最小位置 【参考答案】 A 【命题意图】 本题考查螺旋测微器的精确度和读数规则、多次测量取平均值的方法、电流表接法选择和滑动变阻器安全操作，属于综合考查实验素养的中档题。 【解题思路】 明确螺旋测微器的精确度和估读要求，判断多次测量的正确数据处理方法，根据电阻大小选择电流表接法，确认滑动变阻器的安全初始位置。 【详细过程】 - A选项：螺旋测微器（千分尺）的精确度为0.01mm（固定刻度最小分度0.5mm，可动刻度50格，每格0.01mm），读数时需估读到0.001mm（可动刻度的下一位）。A正确。 - B选项：多次测量应取平均值，d = (0.520+0.521+0.519)/3 = 0.520mm，而不是取最大值。B错误。 - C选项：金属丝电阻2.50Ω属于小电阻。比较RV/Rx和Rx/RA：若RV≈3000Ω，RA≈ 0.5Ω，则RV/Rx = 1200，Rx/RA = 5。因RV/Rx >> Rx/RA，应采用外接法（电压表分流影响小）。C错误。 - D选项：闭合开关前，滑动变阻器应调到阻值最大位置（限流式）或输出电压为零的位置（分压式），以保护电路，使初始电流最小。D错误。 【易错点提示】 ①螺旋测微器读数必须估读到0.001mm，这是与游标卡尺（不估读）的重要区别；②多次测量取平均值，不取最大值或中位值；③2.50Ω是小电阻，用外接法；④开关闭合前变阻器应在最大阻值（安全原则）。 【知识链接】 螺旋测微器读数 = 固定刻度 + 可动刻度（含估读）。游标卡尺读数 = 主尺 + 游标尺（不估读）。两种仪器的精确度和估读规则是高考常考点。电阻率ρ = RS/L = Rπd2/(4L)，本题ρ = 2.50×3.14×(0.520×10-3)2/(4×1.000) ≈ 5.3×10-7Ω·m。 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 第9题 [中档] 实验7：测定金属的电阻率 在"测定金属的电阻率"实验中，测得金属丝直径d = 0.500mm，长度L = 1.000m。用伏安法测得金属丝两端电压U = 0.60V时，通过金属丝的电流I = 0.30A。π取3.14。 （1）金属丝的电阻R = ________ Ω （2）金属丝的横截面积S = ________ m2（保留3位有效数字） （3）金属丝的电阻率ρ = ________ Ω·m（保留2位有效数字） （4）实验中采用电流表______接法（填"内"或"外"），理由是______________________________。 【参考答案】 （1）2.0 （2）1.96 × 10-7 （3）3.9 × 10-7 （4）外；金属丝电阻较小（约2Ω），RV/Rx >> Rx/RA，电流表外接法电压表分流产生的误差远小于电流表分压产生的误差 【命题意图】 本题考查电阻率测量的完整计算流程——电阻、横截面积、电阻率的逐级计算，以及电流表内外接法的选择依据，属于电学实验基础计算与电路分析的综合考查。 【解题思路】 用欧姆定律求电阻，用圆面积公式求横截面积，用电阻率公式求电阻率，根据电阻大小判断电流表接法。 【详细过程】 （1）由欧姆定律：R = U/I = 0.60/0.30 = 2.0Ω （2）直径d = 0.500mm = 5.00 × 10-4m 横截面积S = πd2/4 = 3.14 × (5.00 × 10-4)2/4 = 3.14 × 2.50 × 10-7/4 = 1.9625 × 10-7 ≈ 1.96 × 10-7m2 （3）由R = ρL/S得：ρ = RS/L = 2.0 × 1.96 × 10-7/1.000 = 3.92 × 10-7 ≈ 3.9 × 10-7Ω·m （4）金属丝电阻R ≈ 2.0Ω，属于小电阻。设电压表内阻RV ≈ 3000Ω，电流表内阻RA ≈ 0.5Ω： - 外接法相对误差 = Rx/RV = 2/3000 ≈ 0.067% - 内接法相对误差 = RA/Rx = 0.5/2 = 25% 外接法误差远小于内接法，因此采用电流表外接法。 【易错点提示】 ①直径单位换算：0.500mm = 5.00 × 10-4m，注意是10-4不是10-3；②面积公式S = πd2/4，不是πd2或πr2（虽然πr2等价但要用测量的直径计算）；③判断接法时比较RV/Rx和Rx/RA，大者对应接法误差小；④3.9 × 10-7Ω·m表明该金属可能是镍铬合金等电阻较大的材料。 【知识链接】 常见金属电阻率（20°C）：银1.6×10-8、铜1.7×10-8、铝2.8×10-8、铁1.0×10-7、镍铬合金1.0×10-6Ω·m。本题测得的3.9×10-7Ω·m可能是某种合金材料。电阻率与温度的关系：ρ = ρ0(1+αΔT)，α为温度系数。 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 第10题 [中档] 内外接法系统误差定量分析 某同学用伏安法测定一段金属丝的电阻Rx（阻值约50Ω）。实验室器材如下： - 电流表A（量程0.6A，内阻rA = 0.50Ω） - 电压表V（量程3V，内阻rV = 3000Ω） - 滑动变阻器R（0~20Ω，2A） - 电源E（电动势4V，内阻不计） （1）该同学先用电流表内接法测量，测得电阻为R内。请推导：R内 = ______（用Rx、rA、rV表示），由此可知R内 ______ Rx（填">""<"或"="），相对误差δ内 = ______。 （2）该同学再用电流表外接法测量，测得电阻为R外。请推导：R外 = ______，由此可知R外 ______ Rx，相对误差δ外 = ______。 （3）比较两种接法的相对误差：当Rx = 50Ω时，δ内 = ______%，δ外 = ______%。应选择______接法。 （4）定义临界电阻R0 = 。当Rx > R0时应选______接法，当Rx < R0时应选______接法。计算R0 = ______Ω。 【参考答案】 （1）Rx + rA；>；rA/Rx × 100% （2）Rx·rV/(Rx + rV)；<；Rx/(Rx + rV) × 100% ≈ Rx/rV × 100% （3）1.0%；1.7%；内 （4）内；外； ≈ 38.7 【命题意图】 本题定量推导电流表内外接法的系统误差公式，建立临界电阻R0 = 的判据，属于电学实验中档重点题。要求学生不仅会选接法，更要理解"为什么这样选"，体现2026高考对实验原理深入理解的考查要求。 【解题思路】 内接法电流表串联分压使电压表示数偏大→R测偏大；外接法电压表并联分流使电流表示数偏大→R测偏小。分别推导误差公式，代入数值比较，用临界电阻判据确定选择。 【详细过程】 （1）内接法：电压表测的是Rx和电流表串联后的总电压，电流表测的是真实电流。 R内 = U/I = (IRx + IrA)/I = Rx + rA > Rx 相对误差：δ内 = (R内 − Rx)/Rx = rA/Rx × 100% （2）外接法：电流表测的是干路电流（Rx和电压表并联后的总电流），电压表测的是真实电压。 I = IRx + IV = U/Rx + U/rV R外 = U/I = U/(U/Rx + U/rV) = 1/(1/Rx + 1/rV) = Rx·rV/(Rx + rV) < Rx 相对误差：δ外 = (Rx − R外)/Rx = [Rx − Rx·rV/(Rx + rV)]/Rx = 1 − rV/(Rx + rV) = Rx/(Rx + rV) × 100% 当Rx ≪ rV时，δ外 ≈ Rx/rV × 100% （3）当Rx = 50Ω时： δ内 = rA/Rx = 0.50/50 = 1.0% δ外 = Rx/(Rx + rV) = 50/3050 = 1.64% ≈ 1.6% δ内 < δ外，应选内接法。 （4）令δ内 = δ外，即rA/Rx = Rx/(Rx + rV) 当Rx ≪ rV时近似为：rA/Rx ≈ Rx/rV → Rx2 = rA·rV → R0 = R0 = = ≈ 38.7Ω 当Rx > R0时，δ内 < δ外，选内接法；当Rx < R0时，δ外 < δ内，选外接法。 【易错点提示】 ①内接法R测偏大（电流表分压），外接法R测偏小（电压表分流），方向不能混淆；②相对误差不是绝对误差，要除以真实值；③临界电阻R0 = 是近似条件下的判据，严格来说应令rA/Rx = Rx/(Rx+rV)求解，但当Rx ≪ rV时近似成立；④本题Rx = 50Ω > R0 ≈ 38.7Ω，选内接法。 【知识链接】 临界电阻R0 = 是伏安法接法选择的经典判据，高考常以选择/填空形式考查。2026年高考实验题趋势强调"理解原理而非死记结论"，本题通过定量推导帮助学生建立接法选择的物理直觉。 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 第11题[中档] 实验8：描绘小电珠的伏安特性曲线（单选） 在"描绘小电珠（小灯泡）的伏安特性曲线"实验中，下列说法正确的是（ ） A. 滑动变阻器应采用限流式接法即可 B. 电流表应采用内接法 C. 实验中应从电压为零开始，逐点增大电压进行测量 D. 描绘出的伏安特性曲线是一条过原点的直线 【参考答案】 C 【命题意图】 本题考查描绘伏安特性曲线实验的电路设计（分压式vs限流式）、电表接法选择、操作规范和曲线特点，检验学生对非线性元件伏安特性的理解。 【解题思路】 分析分压式接法的必要性（需从零开始连续调节），判断小灯泡电阻大小与电流表接法的关系，明确实验操作顺序，理解灯丝电阻随温度变化的特性。 【详细过程】 - A选项：描绘伏安特性曲线需要从电压为零开始连续测量到额定电压，必须采用分压式接法。限流式接法无法使电压从零开始调节。A错误。 - B选项：小灯泡正常工作时电阻较小（约几欧姆到十几欧姆），属于小电阻，应采用电流表外接法以减小系统误差。B错误。 - C选项：应从电压为零开始，缓慢增大电压，在曲线弯曲处密集取点（电压变化小），在直线段可以稀疏取点，以准确描绘曲线形状。C正确。 - D选项：灯丝电阻随温度升高而增大（金属的电阻温度特性），因此I-U曲线不是直线，而是向下弯曲的曲线（随U增大，dI/dU减小）。D错误。 【易错点提示】 ①描绘伏安特性曲线必须用分压式接法，因为需要电压从零开始连续可调；②小灯泡是小电阻，用外接法；③伏安特性曲线不是直线，因为灯丝温度随电流变化；④取点策略：弯曲处密集取点，线性段可以稀疏取点。 【知识链接】 金属导体的电阻随温度升高而增大（正温度系数），小灯泡的I-U曲线是曲线。半导体热敏电阻（NTC）的电阻随温度升高而减小（负温度系数）。2026高考可能考查LED、二极管等非线性元件的伏安特性。 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 第12题 [中档] 非线性元件串并联图解法 某同学测得一只小灯泡L的伏安特性曲线如图所示（I-U曲线，0~3V范围内）。已知电源E = 3.0V（内阻不计），定值电阻R1 = 5Ω，R2 = 10Ω。 （1）将小灯泡L与R1串联后接在电源两端。用图解法求小灯泡的工作电压U1和电流I1。（提示：在I-U坐标系中作R1的负载线） （2）将小灯泡L与R2并联后接在电源两端。用图解法求小灯泡的工作电压U2和电流I2。（提示：在I-U坐标系中作总电流线） （3）关于上述两种情况，下列说法正确的是______（填正确选项字母）。 A. 串联时小灯泡功率小于并联时 B. 串联时R1消耗的功率可通过P = I12R1计算 C. 并联时小灯泡两端电压等于电源电压3V D. 两种情况下小灯泡的电阻相等 （4）若将两只完全相同的小灯泡L串联后接在3V电源上，与单只小灯泡直接接3V电源相比，每只灯泡的实际功率______（填"大于""小于"或"等于"）单只直接接电源时的功率的______。 【参考答案】 （1）U1 ≈ 1.8V，I1 ≈ 0.24A （2）U2 = 3.0V，I2 ≈ 0.30A （3）ABC （4）小于；三分之一 【命题意图】 本题考查非线性元件伏安特性曲线的图解法应用——串联负载线和并联工作点求解，体现"图像创新"命题方向。要求学生理解非线性元件不能简单用欧姆定律处理，必须借助图象。 【解题思路】 串联时负载线为I = (E − U)/R1，在I-U图上画直线与小灯泡特性曲线交点；并联时灯泡直接接电源，U2 = E = 3V，从图上读I2；两灯串联时每只灯泡分压约1.5V，从图上读电流，功率约为单灯的1/3。 【详细过程】 （1）串联时，E = U_L + I·R1，即 I = (E − U_L)/R1 = (3 − U)/5 负载线：U = 0时I = 0.60A；U = 3时I = 0 在I-U图上，负载线与小灯泡特性曲线的交点约为：U1 ≈ 1.8V，I1 ≈ 0.24A 验证：I1·R1 = 0.24 × 5 = 1.2V，U1 + I1R1 = 1.8 + 1.2 = 3.0V ✓ （2）并联时，小灯泡直接接在电源两端（电源内阻不计），U2 = E = 3.0V 从特性曲线读出U = 3.0V时I2 ≈ 0.30A （3）A正确：串联时P1 = U1I1 = 1.8 × 0.24 = 0.432W；并联时P2 = U2I2 = 3.0 × 0.30 = 0.90W，P1 < P2 ✓ B正确：串联电流相等，P_R1 = I12R1 ✓ C正确：并联且电源内阻不计，灯泡电压等于电源电压 ✓ D错误：灯泡是非线性元件，不同工作点电阻不同，不选D。 （4）两灯串联接3V：每灯约分得1.5V，从特性曲线读I ≈ 0.20A 每灯功率P' = 1.5 × 0.20 = 0.30W 单灯接3V：P = 3.0 × 0.30 = 0.90W P'/P = 0.30/0.90 = 1/3 即每只灯泡的实际功率约为单只直接接电源时的三分之一。 【易错点提示】 ①串联时负载线方程I = (E−U)/R是关键，交点即工作点；②并联时（电源内阻不计）灯泡电压等于电源电压，不需要负载线；③非线性元件不同工作点电阻不同，不能套用线性公式；④两灯串联分压不等于简单的"电压减半"，因为灯泡电阻随电压变化——但近似分析时，电压约减半，电流也减少，功率约为原来的1/3~1/4。 【知识链接】 图解法是处理非线性电路的核心方法。在I-U特性曲线上画负载线求交点，本质是求解电路方程的图解版本。2026高考第25题"力速图"创新体现了图像法命题趋势，电学实验中I-U曲线图解法是同等重要的图像能力。 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 第13题 [中档] 实验9：测定电源的电动势和内阻（单选） 在"测定电源的电动势和内阻"实验中，某同学用电压表、电流表和滑动变阻器测量多组路端电压U和电流I的数据，作出U-I图像。关于该实验的数据处理，下列说法正确的是（ ） A. U-I图像的斜率等于电源内阻 B. U-I图像的纵轴截距等于电源的短路电流 C. 作U-I图像时，应使数据点尽可能均匀分布在拟合直线两侧 D. U-I图像与横轴交点对应的横坐标即为电源电动势 【参考答案】 C 【命题意图】 本题考查U-I图像法处理电源电动势和内阻实验数据的原理，检验学生对图像斜率、截距物理意义的理解和作图规范。 【解题思路】 由闭合电路欧姆定律U = ε − Ir分析U-I图像的斜率和截距含义，明确作图时的拟合原则，判断图像与横轴交点的物理意义。 【详细过程】 - A选项：由U = ε − Ir可知，U-I图像斜率为−r（负值），斜率的绝对值才等于电源内阻r。斜率本身为负值，不能直接说"斜率等于内阻"。A错误。 - B选项：U-I图像的纵轴截距（I=0时）对应U = ε，即电源电动势，不是短路电流。B错误。 - C选项：作U-I图像时，应用线性拟合，使数据点尽可能均匀分布在拟合直线两侧，偏离过大的异常点可舍去。这样可以减小偶然误差。C正确。 - D选项：U-I图像与横轴交点对应U=0，此时I = ε/r，为短路电流，不是电动势。D错误。 【易错点提示】 ①U-I图像斜率为负值（−r），"斜率"和"斜率的绝对值"含义不同；②纵截距=电动势，横截距=短路电流，二者不要混淆；③作图拟合时不是让所有点都在线上，而是让点均匀分布在直线两侧。 【知识链接】 闭合电路欧姆定律U = ε − Ir是本实验的理论基础。U-I图像法比解方程组的优点在于可以减小偶然误差、直观发现异常数据。2026高考可能考查用电阻箱替代滑动变阻器的实验方案，或用1/I-R图像处理数据。 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 第14题 [中档] 安阻法测电动势和内阻 某实验小组用安阻法（电流表+电阻箱）测定一干电池的电动势E和内阻r。实验器材：待测干电池、电流表A（量程0.6A，内阻rA = 0.20Ω）、电阻箱R（0~99.9Ω）、开关S、导线若干。 （1）在虚线框内画出实验电路图。 （2）改变电阻箱阻值R，记录多组(R, I)数据。为处理数据，可作______图线（填"1/I-R"或"I-R"），该图线的斜率k = ______，纵截距b = ______。 （3）实验测得几组数据如下： R/Ω 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 I/A 0.60 0.33 0.23 0.18 0.14 请在坐标纸上作图并求出E和r。 （4）安阻法测得的E测和r测与真实值相比：E测 ______ E真，r测 ______ r真（填">""<"或"="）。原因是______________________________。 【参考答案】 （1）电路图：电源E、电流表A、电阻箱R、开关S串联成一个闭合回路。 （2）1/I − R；1/E；(r + rA)/E 由闭合电路欧姆定律：E = I(R + r + rA) → 1/I = (R + r + rA)/E = R/E + (r + rA)/E 作1/I − R图线：斜率k = 1/E，纵截距b = (r + rA)/E （3）E ≈ 1.50V，r ≈ 0.50Ω（含电流表内阻，实际电池内阻r_电池 = r − rA = 0.30Ω） （4）=；>；电流表内阻rA被计入测得的"内阻"中，导致r测 = r真 + rA > r真；电动势E不受影响，E测 = E真 【命题意图】 本题考查安阻法（电流表+电阻箱）测电源电动势和内阻的原理、数据处理和系统误差分析。安阻法是2026高考第23题"无电流表测电阻"命题思路的逆向外延——用电流表但不用电压表，直接呼应2026命题趋势。 【解题思路】 由闭合电路欧姆定律E = I(R + r + rA)变形为1/I = R/E + (r+rA)/E，作1/I-R图线，斜率求E，截距求r+rA；电流表内阻被计入内阻导致r偏大，E不受影响。 【详细过程】 （2）推导： E = I(R + r + rA) 1/I = (R + r + rA)/E = (1/E)·R + (r + rA)/E ∴ k = 1/E，b = (r + rA)/E （3）计算1/I： R/Ω 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 I/A 0.60 0.33 0.23 0.18 0.14 1/I (A-1) 1.67 3.03 4.35 5.56 7.14 线性拟合（取两点）： 取R = 2.0, 1/I = 1.67 和 R = 10.0, 1/I = 7.14： k = (7.14 − 1.67)/(10.0 − 2.0) = 5.47/8.0 = 0.684 E = 1/k = 1/0.684 ≈ 1.46V ≈ 1.50V b = 1.67 − 0.684 × 2.0 = 1.67 − 1.37 = 0.30 r + rA = b × E = 0.30 × 1.46 ≈ 0.44Ω r = 0.44 − 0.20 = 0.24Ω （4）安阻法中，电流表与电源串联，电流表内阻rA被计入"内阻"中： E = I(R + r_真 + rA) 但计算时认为 E = I(R + r_测)，故r_测 = r_真 + rA > r_真 电动势E不受电流表内阻影响：E_测 = E_真 【易错点提示】 ①安阻法数据处理用1/I-R图线（线性化），不用I-R图线（非线性）；②斜率k = 1/E，截距b = (r+rA)/E，注意rA被计入；③电流表内阻使r测偏大，但E不受影响；④实际电池内阻r = r测 − rA，需要已知rA才能修正。 【知识链接】 安阻法（电流表+电阻箱）是测电源E和r的经典变式之一，与伏安法、伏阻法并称"三大方法"。2026高考第23题考查"无电流表测电压表内阻"，安阻法的逆向思维（有电流表无电压表）与其一脉相承，体现"再造电表还源头"的实验创新思想。 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 第15题 [中档] 多用电表测二极管正反向电阻 某同学用多用电表的欧姆挡测量一只整流二极管（硅管，正向导通电压约0.7V）的正向和反向电阻。 （1）测量前，先将选择开关旋至欧姆挡"×100"倍率，进行欧姆调零操作：将两表笔______，调节______旋钮，使指针指到表盘______处的零刻度线。 （2）将多用电表黑表笔接二极管阳极、红表笔接阴极，测得正向电阻。多用电表读数为28，则正向电阻R正 = ______Ω。此时二极管处于______状态（填"正向导通"或"反向截止"）。 （3）将两表笔对调，测得反向电阻。多用电表读数接近无穷大（指针几乎不偏转），说明二极管反向电阻______（填"很大"或"很小"），处于______状态。 （4）关于多用电表欧姆挡测二极管，下列说法正确的是______。 A. 欧姆挡红表笔接内部电源负极，黑表笔接正极 B. 测正向电阻时，黑表笔接二极管阳极 C. 换用"×1k"倍率测正向电阻，读数会明显增大 D. 二极管正向电阻和反向电阻差异越大，说明二极管性能越好 （5）该同学发现"×100"挡测正向电阻时指针偏角过大（超过满偏的80%），应换用______倍率（填"×10"或"×1k"），换挡后需重新进行______。 【参考答案】 （1）短接；欧姆调零；右侧（∞刻度的另一端，即0Ω刻度线） （2）2800；正向导通 （3）很大；反向截止 （4）ABCD （5）×10；欧姆调零 【命题意图】 本题考查多用电表欧姆挡测二极管正反向电阻的操作步骤、读数方法、倍率选择和二极管的单向导电性。二极管是电学实验中的常见非线性元件，体现"会用"多用电表的考查要求。 【解题思路】 欧姆调零先短接表笔调零；多用电表黑表笔接内部电源正极，红表笔接负极；测正向电阻黑表笔接阳极；指针偏角过大说明电阻小，换小倍率；换挡后必须重新调零。 【详细过程】 （1）欧姆调零：将红黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指到右侧0Ω刻度线。 （2）"×100"倍率，读数28：R正 = 28 × 100 = 2800Ω 多用电表黑表笔接内部电源正极，红表笔接负极。黑表笔接阳极、红表笔接阴极时，二极管承受正向电压，正向导通。 （3）对调后红表笔接阳极、黑表笔接阴极：内部电源正极（黑）接阴极，负极（红）接阳极 → 反向电压 → 反向截止，电阻很大。 （4）A正确：欧姆挡内部电源红接负、黑接正 ✓ B正确：测正向电阻时黑表笔（内部正极）接阳极 ✓ C正确：换用"×1k"挡，中值电阻增大10倍，欧姆表内阻增大。二极管工作点移向"死区"附近，等效电阻增大，读数明显增大 ✓ D正确：二极管正反向电阻差异越大→单向导电性越好→性能越好 ✓ 答案：ABCD （5）"×100"挡指针偏角过大→电阻读数过小→实际电阻小于中值电阻→换更小倍率"×10"挡，使指针偏角适中。换挡后必须重新欧姆调零。 【易错点提示】 ①多用电表黑表笔接内部电源正极、红表笔接负极（与"红正黑负"的电压/电流测量习惯相反）；②测正向电阻时黑表笔接阳极；③换倍率后必须重新欧姆调零；④指针偏角过大→电阻偏小→换小倍率；指针偏角过小→电阻偏大→换大倍率；⑤二极管正反向电阻差异越大性能越好。 【知识链接】 多用电表测二极管是高考常考考点。二极管的单向导电性使其正向电阻小（kΩ级）、反向电阻大（接近∞），比值越大越好。不同倍率测同一二极管正向电阻读数不同，是因为欧姆表内阻变化导致二极管工作点变化——这是非线性元件测量的特有现象。 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 第16题 [中档] 实验16：观察电容器的充放电 某实验小组用电流传感器和电压传感器研究电容器的充放电过程。电路连接：电源E（电动势8V，内阻不计）、电阻R = 2000Ω、电容器C、开关S。电流传感器串联在电路中，电压传感器并联在电容器两端，传感器数据接入计算机实时记录。 （1）充电阶段，计算机显示的i-t图像为一条______曲线。若从i-t图像中估算充电过程中通过电路的电荷量Q，方法是______________________________。 （2）充电完成后，测得电容器两端电压U = 7.6V（不等于8V）。可能的原因是______________________________。 （3）放电阶段，测得i-t图像与横轴所围"面积"（积分）的物理意义为____________________。若该面积约为1.52 × 10-3 A·s，则电容器的电容C = ______μF。 （4）若换用更大的电阻R重复实验，充电时间将______，但最终电容器所充电荷量______（均填"增大""减小"或"不变"）。 【参考答案】 （1）指数衰减（下降的指数曲线）；计算i-t曲线与时间轴所围的面积（即对i进行时间积分Q = ∫i dt），该面积等于充电过程中通过电路的电荷量Q （2）电路中存在漏电（开关或电容器本身漏电），充电达到稳态时充电电流等于漏电流，UC略低于E；或电压传感器内阻有限导致分流 （3）电容器放出的总电荷量Q；200 （4）增大；不变 【命题意图】 本题以传感器记录i-t曲线为情境，考查积分法求电荷量、充电不完全的原因分析、放电曲线面积的物理意义和电容计算，以及时间常数对充电速度和最终电荷量的影响。体现2026高考对图像信息和微积分思想的考查趋势。 【解题思路】 由RC电路暂态过程分析i-t曲线形状，用积分Q = ∫i dt求电荷量，分析UC < E的原因（漏电或电表分流），用Q = CU计算电容，由τ = RC分析R增大对充电时间和最终电荷量的影响。 【详细过程】 （1）充电电流i = (E/R)·e^(-t/RC)，i-t图像为指数衰减曲线。电荷量Q = ∫0^∞ i dt，即i-t曲线与横轴所围面积。实际操作中可用数格法或软件积分功能估算面积。 （2）理想情况下充电完成后UC = E = 8V。UC = 7.6V < 8V的可能原因： - 电容器或开关存在漏电阻，形成分压回路，稳态时UC = E·R漏/(R + R漏) < E - 电压传感器内阻有限，并联在电容器两端产生分流 （3）放电时i-t曲线下面积Q = ∫i dt = 电容器放出的总电荷量。 由Q = CU得：C = Q/U = 1.52 × 10-3/7.6 = 2.0 × 10-4 F = 200μF （4）τ = RC，R增大→τ增大→充电变慢（充电时间增大）。但最终充电电压UC → E（稳态值），与R无关（R只影响速度不影响终值），因此最终电荷量Q = CE不变。 【易错点提示】 ①i-t曲线面积 = 电荷量Q = ∫i dt，这是积分思想在物理中的典型应用；②UC < E的原因是漏电或电表分流，不是"充电不充分"（稳态已达到）；③放电面积给出的是Q，求C还需知道U（C = Q/U）；④R增大使充电变慢但最终Q不变（Q = CE，与R无关）。 【知识链接】 RC电路充放电规律：UC(t) = E(1 − e^(-t/τ))（充电），UC(t) = U0·e^(-t/τ)（放电），τ = RC。传感器记录i-t或UC-t曲线后，可从曲线的指数衰减特征提取R、C等信息。2026高考强调"图像→物理模型"的转化能力，微积分思想（积分=面积、导数=斜率）是重要工具。 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 第17题 [中档] 电容器与电路综合 在如图所示电路中，电源电动势E = 12V（内阻不计），电阻R1 = 4.0Ω，R2 = 6.0Ω，电容器C = 30μF。开关S闭合前电容器不带电。 （1）闭合开关S足够长时间后，求电容器两端的电压UC和电容器所带的电荷量Q； （2）在（1）的状态下，断开开关S，求断开后通过R2的电荷量ΔQ和方向（从上到下还是从下到上）； （3）若闭合开关S后，不等待稳定就将S断开，断开瞬间电容器电压为4.0V。求此时电容器正在充电还是放电，以及通过R1的电流方向。 【参考答案】 （1）UC = 7.2V；Q = 2.16 × 10-4C （2）ΔQ = 2.16 × 10-4C；方向从上到下（电容器通过R2放电） （3）正在充电；电流方向从左到右（通过R1流向电容器上极板） 【命题意图】 本题考查含电容器的直流电路分析，包括电容器稳态电压、电荷量计算、开关断开后的放电过程和暂态充放电判断，属于中档电路综合题。 【解题思路】 分析稳态时电容器支路无电流，用串联分压求UC，用Q = CUC求电荷量，分析开关断开后电容器的放电路径，判断暂态过程中电容器的充放电状态。 【详细过程】 （1）稳态时电容器支路无电流（电容器充满电后相当于断路）。R1和R2串联分压： 回路电流I = E/(R1 + R2) = 12/(4.0 + 6.0) = 12/10 = 1.2A R2两端电压 = IR2 = 1.2 × 6.0 = 7.2V 电容器并联在R2两端（假设电路连接为R1和R2串联，电容器并联在R2上），故： UC = UR2 = 7.2V Q = CUC = 30 × 10-6 × 7.2 = 2.16 × 10-4C （2）断开开关S后，电源断开。电容器通过R2放电（R1与电源断开不构成回路）。 放电电荷量 = 电容器原有电荷量 = Q = 2.16 × 10-4C 放电方向：电容器上极板带正电（与R2上端相连），放电时电流从上极板经R2流向下极板，即通过R2的电流方向从上到下。 （3）稳态时UC = 7.2V。若断开瞬间UC = 4.0V < 7.2V，说明电容器尚未充满电，正在充电过程中。 此时电容器上极板接R1一侧（连电源正极），正在积累正电荷。充电电流通过R1流向电容器上极板，方向从左到右（从电源正极经R1到电容器）。 【易错点提示】 ①稳态时电容器支路无电流，电容器相当于断路，但不能认为电容器两端电压为零；②电容器并联在哪个电阻上，其电压就等于该电阻两端电压；③断开开关后，电容器只能通过与之构成闭合回路的电阻放电；④断开瞬间UC < 稳态值说明正在充电，UC > 稳态值说明正在放电。 【知识链接】 电容器在直流电路中：稳态时相当于断路（无电流），暂态时相当于充电/放电（有电流）。电容器电压不能突变（电荷量不能突变），这是分析开关通断瞬间状态的关键。2026高考可能结合RC电路暂态过程考查电容器电压和电流的变化规律。 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 第18题 [中档] 电磁感应综合 如图所示，两根平行光滑金属导轨MN和PQ间距L = 0.50m，竖直放置，导轨电阻不计。导轨上方接有电阻R = 2.0Ω。匀强磁场垂直导轨平面，磁感应强度B = 1.0T。一根质量m = 0.020kg、电阻r = 1.0Ω的金属棒ab跨接在导轨上，从静止开始由重力作用下沿导轨下滑。金属棒始终与导轨接触良好且垂直。（g取10m/s2） （1）求金属棒刚开始运动时的加速度a0； （2）求金属棒达到的最大速度vmax； （3）当金属棒速度v = 1.0m/s时，求此时金属棒的加速度a和电阻R上消耗的电功率P_R； （4）从开始运动到达到最大速度的过程中，重力势能减少了mg·h（h为下落距离），请说明这些能量分别转化为哪些形式的能量。 【参考答案】 （1）a0 = 10m/s2 （2）vmax = 2.4m/s （3）a ≈ 5.8m/s2；P_R ≈ 0.056W （4）重力势能转化为金属棒的动能和电路中的焦耳热（R和r上分配比为2:1） 【命题意图】 本题考查电磁感应与力学的综合应用，包括安培力、牛顿第二定律、收尾速度、电功率计算和能量转化分析，属于中档电磁感应综合题。 【解题思路】 分析金属棒受力（重力和安培力），用牛顿第二定律求加速度，当加速度为零时达到最大速度，用功率公式求电阻上的电功率，分析能量转化关系。 【详细过程】 （1）刚开始运动时v = 0，感应电动势ε = BLv = 0，无安培力，仅受重力： a0 = g = 10m/s2 （2）金属棒下滑产生感应电动势ε = BLv，回路电流I = ε/(R+r) = BLv/(R+r) 安培力F = BIL = B2L2v/(R+r)，方向向上 当合力为零时达到最大速度： mg = B2L2vmax/(R+r) vmax = mg(R+r)/(B2L2) = 0.020 × 10 × 3.0 / (1.02 × 0.502) = 0.60/0.25 = 2.4m/s （3）当v = 1.0m/s时： 感应电动势ε = BLv = 1.0 × 0.50 × 1.0 = 0.50V 电流I = ε/(R+r) = 0.50/3.0 ≈ 0.167A 安培力F = BIL = 1.0 × 0.167 × 0.50 ≈ 0.083N 加速度a = (mg − F)/m = (0.20 − 0.083)/0.020 ≈ 5.8m/s2 电阻R上电功率P_R = I2R = 0.1672 × 2.0 ≈ 0.056W （4）能量转化分析： - 重力势能mg·h减少 - 转化为：①金属棒的动能(1/2)mvmax2（达到最大速度后不再增加）；②电路中电阻R和r上产生的焦耳热I2(R+r)t（持续产生） - 达到最大速度后，重力势能的减少全部转化为焦耳热 能量守恒：mg·h = (1/2)mvmax2 + Q_R + Q_r 其中Q_R:Q_r = R:r = 2:1（焦耳热按电阻比例分配） 【易错点提示】 ①初始时刻v = 0，无感应电动势、无安培力，加速度 = g；②最大速度条件是合力为零：mg = B2L2v/(R+r)，注意回路总电阻是R+r不是R；③安培力方向与运动方向相反（阻碍相对运动），这里向上；④焦耳热在R和r上按阻值正比分配，不是平均分配。 【知识链接】 电磁感应中的能量转化是高考重点。安培力做负功将机械能转化为电能，电能再通过电阻转化为焦耳热。这种"机械能→电能→内能"的转化链条是发电机和电磁制动的基本原理。2026高考可能结合电磁阻尼、电磁驱动等情境考查能量转化。 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 第19题 [中档] 变压器效率测量 某同学用可拆变压器探究变压器的电压与匝数关系，并测量变压器效率。器材有：可拆变压器（原线圈n1 = 1200匝，副线圈n2 = 400匝）、交流电源（输入电压U1 = 12V）、交流电压表、交流电流表、定值负载电阻R = 10Ω。 （1）理想变压器原副线圈电压比U1:U2 = ______，副线圈电压U2 = ______V。 （2）实际变压器存在能量损耗，主要来源有：______损耗（铁芯中涡流发热）、______损耗（线圈铜线电阻发热）和______漏磁（部分磁通量未穿过副线圈）。 （3）该同学测得副线圈实际电压U2' = 3.6V（小于理想值4.0V），副线圈电流I2 = 0.36A。同时测得原线圈电流I1 = 0.13A。则： - 副线圈输出功率P2 = ______W - 原线圈输入功率P1 = ______W - 变压器效率η = ______% （4）副线圈实际电压U2' < 理想值U2 = U1n2/n1 = 4.0V的原因是______________________________。 （5）为提高变压器效率，可采取的措施有______和______。 【参考答案】 （1）n1:n2 = 3:1；4.0 （2）铁损（铁芯损耗）；铜损（线圈损耗）；磁通量 （3）1.296（≈1.30）；1.56；83.1% （4）漏磁和线圈内阻导致副线圈电压低于理想值 （5）使用硅钢片叠压铁芯（减小涡流）；用粗铜线绕制线圈（减小铜损）；改进磁路设计减少漏磁 【命题意图】 本题考查变压器效率的测量方法和损耗分析，是变压器实验的中档题。从"理想变压器"到"实际变压器"的过渡，体现2026高考对"模型与实际的偏差"的考查要求。 【解题思路】 理想变压器U1/U2 = n1/n2；实际变压器存在铁损、铜损和漏磁；效率η = P2/P1 × 100%；U2'偏低是因为漏磁和内阻。 【详细过程】 （1）U1:U2 = n1:n2 = 1200:400 = 3:1 U2 = U1 × n2/n1 = 12 × 400/1200 = 4.0V （2）铁损（涡流和磁滞损耗，在铁芯中发热）；铜损（线圈电阻I2R损耗）；漏磁（部分磁通量未穿过副线圈） （3）P2 = U2'·I2 = 3.6 × 0.36 = 1.296W ≈ 1.30W P1 = U1·I1 = 12 × 0.13 = 1.56W η = P2/P1 × 100% = 1.296/1.56 × 100% = 83.1% （4）U2' = 3.6V < U2 = 4.0V的原因： - 漏磁：部分磁通量未穿过副线圈，导致副线圈感应电动势减小 - 副线圈内阻：内阻分压使输出电压低于感应电动势 - 原线圈内阻：内阻分压使实际加在原线圈上的电压小于U1 （5）提高效率措施： - 使用硅钢片叠压铁芯：减小涡流损耗（硅钢片间绝缘，限制涡流回路） - 用粗铜线绕制线圈：减小铜损 - 改进磁路设计（闭合铁芯、减小气隙）：减少漏磁 【易错点提示】 ①理想变压器电压比等于匝数比，实际变压器受损耗影响U2偏低；②效率η = P输出/P输入 × 100%，不是P2/P1_理想；③铁损在空载时也存在（涡流和磁滞），铜损与负载电流有关；④漏磁导致n1/n2 ≠ U1/U2，但n1/n2 ≈ E1/E2（电动势比仍等于匝数比）。 【知识链接】 实际变压器的效率是工程实践的重要参数，大型电力变压器效率可达99%以上，小型实验变压器约80~90%。铁损（铁芯损耗）与频率和磁感应强度有关，铜损（线圈损耗）与负载电流有关。理解损耗来源是优化变压器设计的基础，也是高考"模型改进"命题的常见切入点。 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 附录 附录一 答案速查表 （供快速核对答案，详细解析见第三章） 题号 难度 所属实验 参考答案摘要 第1题 基础 实验7：测定金属的电阻率（单选） A 第2题 基础 实验7变式：双电桥法测低电阻 （1） （2）ACD （3）<；0.17 （4）6.2 × 10⁻⁷ 第3题 基础 实验8变式：LED伏安特性曲线测绘 （1）死区（或阈值/开启）；大 （2）外；LED正向导通时电阻很小（约几十Ω），远小于电压表内阻，外接法误差小 （3）分压式；LED伏安特性曲线需要从0V开始连续调节电压，分压式可实现电压从零开始 （4）约12mA（= 12000μA）。图解法：在LED的I-U特性曲线坐标系中，作电源剩余电压的负载线 I = (E − U_LED)/R = (3 − U)/100，与LED特性曲线的交点即为工作点。 第4题 基础 实验10：练习使用多用电表 （1）欧姆；欧姆调零；右 （2）1500（或1.5 × 10³） （3）大；更大 （4）欧姆 第5题 基础 实验16：观察电容器的充放电 （1）增大；6 （2）减小；随着电容器两极板电压逐渐升高，充电电流i = (E − UC)/R逐渐减小（驱动电流的电压差E − UC越来越小） （3）0.6；4.7 （4）增大；增大 第6题 基础 实验17：探究电磁感应现象 （1）大；瞬间 （2）偏转；不偏转；偏转 （3）相反；磁通量变化方向 （4）闭合回路中的；阻碍 第7题 基础 实验18：探究变压器电压与匝数的关系 （1）交流；电磁感应（互感现象） （2）变压器存在能量损耗（铁芯漏磁、线圈铜损、铁芯涡流等），导致副线圈实际电压低于理想值 （3）4.0 （4）4.0；降压 第8题 中档 实验7：测定金属的电阻率（单选） A 第9题 中档 实验7：测定金属的电阻率 （1）2.0 （2）1.96 × 10⁻⁷ （3）3.9 × 10⁻⁷ （4）外；金属丝电阻较小（约2Ω），RV/Rx >> Rx/RA，电流表外接法电压表分流产生的误差远小于电流表分压产生的误差 第10题 中档 实验7变式：内外接法系统误差定量分析 （1）Rx + rA；>；rA/Rx × 100% （2）Rx·rV/(Rx + rV)；<；Rx/(Rx + rV) × 100% ≈ Rx/rV × 100% （3）1.0%；1.7%；内 （4）内；外；√1500 ≈ 38.7 第11题 中档 实验8：描绘小电珠伏安特性（单选） C 第12题 中档 实验8变式：非线性元件串并联图解法 （1）U₁ ≈ 1.8V，I₁ ≈ 0.24A （2）U₂ = 3.0V，I₂ ≈ 0.30A （3）ABC （4）小于；三分之一 第13题 中档 实验9：测定电源电动势和内阻（单选） C 第14题 中档 实验9变式：安阻法测电动势和内阻 （1）电路图：电源E、电流表A、电阻箱R、开关S串联成一个闭合回路。 （2）1/I − R；1/E；(r + rA)/E 由闭合电路欧姆定律：E = I(R + r + rA) → 1/I = (R + r + rA)/E = R/E + (r + rA)/E 作1/I − R图线：斜率k = 1/E，纵截距b = (r + rA)/E （3）E ≈ 1.50V，r ≈ 0.50Ω（含电流表内阻，实际电池内阻r_电池 = r − rA = 0.30Ω） （4）=；>；电流表内阻rA被计入测得的"内阻"中，导致r测 = r真 + rA > r真；电动势E不受影响，E测 = E真 第15题 中档 实验10变式：多用电表测二极管正反向电阻 （1）短接；欧姆调零；右侧（∞刻度的另一端，即0Ω刻度线） （2）2800；正向导通 （3）很大；反向截止 （4）ABCD （5）×10；欧姆调零 第16题 中档 实验16：观察电容器的充放电 （1）指数衰减（下降的指数曲线）；计算i-t曲线与时间轴所围的面积（即对i进行时间积分Q = ∫i dt），该面积等于充电过程中通过电路的电荷量Q （2）电路中存在漏电（开关或电容器本身漏电），充电达到稳态时充电电流等于漏电流，UC略低于E；或电压传感器内阻有限导致分流 （3）电容器放出的总电荷量Q；200 （4）增大；不变 第17题 中档 实验16拓展：电容器与电路综合 （1）UC = 7.2V；Q = 2.16 × 10⁻⁴C （2）ΔQ = 2.16 × 10⁻⁴C；方向从上到下（电容器通过R₂放电） （3）正在充电；电流方向从左到右（通过R₁流向电容器上极板） 第18题 中档 实验17拓展：电磁感应综合 （1）a₀ = 10m/s² （2）vmax = 2.4m/s （3）a ≈ 5.8m/s²；P_R ≈ 0.056W （4）重力势能转化为金属棒的动能和电路中的焦耳热（R和r上分配比为2:1） 第19题 中档 实验18变式：变压器效率测量 （1）n₁:n₂ = 3:1；4.0 （2）铁损（铁芯损耗）；铜损（线圈损耗）；磁通量 （3）1.296（≈1.30）；1.56；83.1% （4）漏磁和线圈内阻导致副线圈电压低于理想值 （5）使用硅钢片叠压铁芯（减小涡流）；用粗铜线绕制线圈（减小铜损）；改进磁路设计减少漏磁 第20题 压轴 实验8：描绘伏安特性（多选） ABC 第21题 压轴 实验8：描绘伏安特性 （1）分压 （2）6.0 （3）外；833（约）；30（约）；>>；外 （4）5.7；此时灯丝温度低于正常工作温度，金属电阻率随温度降低而减小，因此电阻较小 第22题 压轴 实验9：测定电动势和内阻（多选） AD 第23题 压轴 实验9：测定电动势和内阻 （1）1.48；0.80 （2）> （3）= （4）0.60 第24题 压轴 实验9变式：伏阻法测电动势和内阻 （1）电路图：水果电池E、电压表V并联在电阻箱R两端，R与开关S串联（即E、r、R、S串联，V并联在R上）。 （2）线性；r/E；1/E；1/U − 1/R；r/E；1/E （3）E = 1/b；r = k/b = k·E （4）<；< （5）E ≈ 1.50V，r ≈ 200Ω 第25题 压轴 实验10：练习使用多用电表（多选） ACD 第26题 压轴 实验10变式：多用电表内部电路与中值电阻 （1）14000；15000 （2）ε/(R内 + Rx)；1/2 （3）并；约1667Ω；1/10 （4）并；约15.0Ω （5）ABD 第27题 压轴 实验16变式：RC曲线面积求电容 （1）0.60；4.7 （2）2.8 × 10⁻³；467 （3）EC；2.82 × 10⁻³；470 （4）0.6%（面积法）；0%（公式法，理论上等于标称值）；数格子法精度有限，且充电后期电流很小、曲线与横轴围成的面积估算误差大 （5）减小每个小格对应的面积（即使用更精细的网格）；延长采样时间确保电流衰减到接近零 第28题 压轴 实验17压轴：电磁感应与能量守恒综合 （1）v = 4.0m/s；ε = 8.0V；I ≈ 1.33A （2）F ≈ 3.07N，方向沿运动方向 （3）WF ≈ 8.71J；QR ≈ 5.93J；Wf = −0.80J （4）WF = ΔEk + QR + Qr + ／Wf／ = 8.71J ✓ 第29题 压轴 实验17变式：磁通量变化方式比较方案评价 （1） - 方案甲：磁场；增大 - 方案乙：磁场；增大 - 方案丙：磁场；增大 （2）原磁场；增反减同（或"反抗磁通量变化"）；安培定则（右手螺旋定则） （3）逆时针；相同 （4）加快线圈移动速度；使用匝数更多的线圈（或使用更强的磁铁） （5）ABCD 第30题 压轴 实验18拓展：变压器与交流电综合 （1）U₁ = 500V；f = 50Hz （2）U₂ = 10000V；U₃ ≈ 9996V （3）P损 ≈ 1.3W；P用 ≈ 3636W （4）U₄ ≈ 400V > 220V，用电器不能正常工作（电压过高会烧毁）。调整方案：将降压变压器匝数比从25:1增大到约45:1 第31题 压轴 实验18变式：远距离输电匝数比最优设计 （1）5000；10；1000；98.0% （2）25:1（约22.7:1，取整数比23:1或按精确计算） （3）1/4；提高 （4）1:24；868W （5）降低；输电功率 2027高考物理实验专题 第 页 学科网（北京）股份有限公司 $