周练（二十）电学实验（二）-【高考领航】2027年高考物理总复习四测通关卷

**基本信息** 聚焦电学实验综合应用，以问题解决为主线，系统覆盖仪器使用、电路设计、数据处理及误差分析，强化科学探究能力与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础实验操作|3题（电容器充放电/伏安特性/电磁感应）|基于现象分析实验原理|从仪器原理到操作规范，构建实验基础认知| |综合电路分析|3题（黑箱问题/欧姆表设计/电表改装）|电路推理与参数计算|整合串并联规律与仪器特性，培养科学推理能力| |创新实验设计|3题（加速度测量/温差电池/浓度测试）|实际问题转化与方案评估|联结物理观念与工程应用，体现科学态度与责任|

周练(二十)　电学实验(二) 1．D　当开关S接1时，电容器与电源连接，电容器进行的是充电过程，故A错误；电容器充电完毕时，电压表示数等于电容器板间电压，不为0，电流表示数为0，故B错误；根据q＝It可知，题图乙中图线与坐标轴所围面积表示充电完毕后电容器所带的电荷量，故C错误；如果电源电压为7 V，题图乙中图线与坐标轴所围面积大约有14个小方格，则有Q＝14×0.25×10-3×1 C＝3.5×10-3 C，则电容器的电容为C＝ F＝5×10-4 F，故D正确。 2．BD　为了保护电表，开关闭合前，滑动变阻器的触头P应该处于最左端，使测量电路电压为零，故A错误；由题图1电路可知，若滑动变阻器的触头P向左移动，电流表G的示数将变小，故B正确；根据R＝，结合图2，有R＝k＝ Ω＝2.7×105 Ω，故C错误；题图1中采用的是电流表内接，考虑到电表有内阻，可得R测＝＝R＋RA>R，可知该样品电阻的测量值比真实值大，故D正确。 3．AB　用直流电压挡试触三个接点都没有电压显示，即内部无电源，故黑箱内不存在电源，故A正确；使用欧姆挡进行测量时，黑表笔和内部电源的正级相连，在测量A、B之间的电阻时，对两个接线柱进行正接与反接，其阻值相同，说明A、B间是定值电阻，故B正确；此黑箱中若存在电容器，使用欧姆挡进行测量时，红黑表笔正接、反接电容器的两个接线柱时，测得阻值都应很大，故此黑箱中不可能存在电容器，故C错误；在测量B、C之间电阻时，黑表笔接B时电阻很小，接C时电阻很大，说明B、C之间有二极管，而且B应该接二极管的正极。黑表笔接A点，红表笔接C点，有阻值，阻值比上一步测得的大，说明了A、B、C之间串联了二极管、电阻两个元件，内部电路如图所示，故D错误。 4．AD　由题意可知，电路中的最大电流为10 mA，由闭合电路欧姆定律可知R内＝＝300 Ω，选项A正确；当电流表指针半偏时，待测电阻与内阻相同，表盘中央应标记为300 Ω，选项B错误；同理，仅将E调整为6 V后表盘中央应标记为600 Ω，选项C错误；若仅将R2调整为50 Ω，电路中的最大电流为15 mA，可知欧姆表内阻为200 Ω，表盘中央应标记为200 Ω，选项D正确。 5．解析：(1)由于本实验通过电流计指针偏转方向确定感应电流方向，所以实验前需要判明电流表指针的偏转方向和电流方向之间的关系。 (2)实验时，闭合开关前滑动变阻器接入电路的电阻最大，所以滑动变阻器的滑片应位于右端；由于闭合开关时，灵敏电流计的指针右偏，即穿过线圈的磁通量增大时，指针右偏，所以指针稳定后迅速将滑动变阻器的滑片P向左移动时，回路中电阻减小，电流增大，穿过线圈的磁通量增大，则灵敏电流计的指针右偏。 (3)按下和松开按钮过程，螺线管中磁通量发生变化，螺线管产生感应电动势，门铃均会响，故A正确；按住按钮不动，螺线管中磁通量不变，螺线管中的感应电动势为零，门铃不会响，故B错误；按下和松开按钮过程，螺线管中磁通量的变化率不一定相同，故螺线管产生的感应电动势不一定相同，通过门铃感应电流大小不一定相等，故C错误。 答案：(1)需要　(2)右　右偏　(3)A 6．解析：(1)对物块分析，根据平衡条件mg＝k·， 代入数据得m＝5 kg。 (2)当电压表的示数为U＝2.25 V时，与电压表并联部分电阻阻值为R′＝(R＋R0＋r)＝15 Ω，则弹簧压缩量为Δx＝方向竖直向上，故电梯的运动情况可能是以5 m/s2的加速度向上加速或以5 m/s2的加速度向下减速，故选AD。 (3)小王方案中，电梯匀速运动时弹簧弹力大小等于重力，根据(1)分析可知弹簧压缩量为5 cm，则接入电路阻值为R″＝10 Ω，故电压表示数为U″＝R″＝2.25 V。 答案：(1)②5　(2)AD　(3)2.25 7．解析：(1)电流表A1的作用是测电源两端电压，电流表甲的内阻已知，可以通过欧姆定律测得电压，而电流表乙内阻未知，不能测电压。且滑动变阻器最大电阻为20 Ω，远小于电流表甲的内阻400 Ω，故选电流表甲。 (2)由闭合电路欧姆定律可得E＝I1R甲＋(I1＋I2)r 整理可得I1＝－ 则I1-I2图像的斜率为k＝－ 纵截距为b＝＝0.044， 联立可得E≈17.9 mV，r≈8.0 Ω 考虑到图像估读，电动势结果为17.5～18.0 mV，内阻结果为7.8～8.2 Ω皆可。 (3)根据表达式E＝αΔT E-ΔT图像的斜率表示塞贝克系数α，则由题图可知α＝0.6 mV/℃。 (4)电池冷端散热不充分会导致ΔT偏小，电动势E偏小，E-ΔT图像的斜率偏小，α偏小，故α的测量值小于真实值。 答案：(1)甲　(2)17.9(17.5～18.0均可)　8.0(7.8～8.2均可)　(3)0.6　(4)小于 8．解析：(1)③当调节滑动变阻器使毫安表满偏时，干路中的总电流大小为3 mA，开关S2闭合前后认为干路总电流不变，当调节电阻箱R0使毫安表达到满偏的一半时，流经电阻箱R0的电流大小为满偏的一半。根据并联电路的分流原理可知，毫安表的内阻就是此时电阻箱的电阻大小，即为100.0 Ω。 ④为了使得毫安表能够得到满偏，回路中的总电阻要达到R总＝＝2000 Ω， 所以要选择最大阻值为2 kΩ的元件F。 (2)①根据电表改装的原理，要改装成0.75 A的电流表，应并联的电阻大小为R0＝≈0.4 Ω， ②根据电路图可写出闭合电路欧姆定律的形式E＝U＋250Ir， 根据图像可知，截距b＝E＝5.9 V， 斜率k＝－250r＝， 可解得r＝0.50 Ω。 答案：(1)③100.0　④F　(2)①0.4　②5.9　0.50 9．解析：(1)实物连接如图所示： (2)由于电压表量程为6 V，本实验电压表并联在定值电阻两端，由欧姆定律可得，定值电阻两端的电压UR＝， 由题图甲可知10 Ω≤Rx≤80 Ω，当Rx＝10 Ω时，电压表示数最大，UR＝≤6 V， 解得R≤30 Ω，故选R1。 (3)本实验采用替代法，用电阻箱的阻值替代传感器的电阻，故先将电阻箱调到30.0 Ω，结合电路，开关应向b端闭合；由图甲可知Rx＝30 Ω时，天然气浓度为5%。 逐步减小电阻箱的阻值，根据串反并同可知电压表的示数不断增大。 (4)由题图甲可知浓度越低，Rx变化越快，电压表示数变化越大，即低浓度下灵敏度较高。 (5)使用一段时间后，由于电源的电动势略微变小，内阻变大，电路中的电流将变小，电压表的示数将偏小，故其天然气浓度的测量结果将偏小。 答案：(1)见解析图　(2)R1　(3)①5　②变大　(4)低 (5)偏小 学科网（北京）股份有限公司 $ 周练(二十)　电学实验(二) 一、选择题 1．“观察电容器的充、放电现象”的实验电路如图甲所示，给充电完毕的电容器放电，记录电流随时间的变化情况如图乙所示，下列选项判断正确的是(　　) A．当开关S接1时，电容器进行的是放电过程 B．电容器充电完毕时，电压表、电流表的示数都为零 C．图乙中图线与坐标轴所围面积表示充电完毕后电容器上的电压 D．如果电源电压为7 V，则电容器的电容约为5×10-4 F 2．(多选)小明用如图1所示电路测量某样品的电阻，得到如图2所示的伏安特性曲线。关于本次实验，下列说法正确的有(　　) A．开关闭合前，滑动变阻器的触头P应该处于最右端 B．若滑动变阻器的触头P向左移动，电流表G的示数将变小 C．该样品阻值大约为2.7×102 Ω D．考虑到电表有内阻，该样品电阻的测量值比真实值大 3．(多选)有一个电学黑箱，上面有A、B、C三个接线柱，内部有两个电子元件与他们相连。现用多用电表探索其内部电学元件及连接方式。实验时，探索步骤如下：a.用直流电压挡试触三个接点都没有电压显示； b．用欧姆挡“×10”接A、B间，不论红表笔接A，黑表笔接B，还是红表笔接B，黑表笔接A，示数都相同； c．用欧姆挡接B、C间：黑表笔接B，红表笔接C时读数很小，对调红黑表笔，阻值很大； d．用欧姆挡接A、C间：黑表笔接A，红表笔接C时读数比c步骤中，黑表笔接B，红表笔接C时读的数大，调换表笔，阻值更大。 则下列说法正确的是(　　) A.从步骤a知，黑箱内无电源 B．从步骤b知，A、B间是定值电阻 C．此黑箱中可能存在电容器 D．此黑箱中，如果有二极管，二极管应该接在B、C之间，且二极管正极接C 4．(多选)如图所示为某同学设计的欧姆表电路，图中E为学生电源，R1为滑动变阻器，R2为电阻箱，A为量程5 mA、内阻100 Ω的电流表，实验时该同学将E调整为3 V，R2调整为100 Ω，之后短接P、Q两点，调节R1，使电流表满偏，断开P、Q连接后备用，下列说法正确的是(　　) A．该欧姆表的内阻为300 Ω B．如果在电流表表盘上标记待测电阻值，表盘中央应标记为150 Ω C．若仅将E调整为6 V，调节R1仍使电流表满偏，则表盘中央应标记为300 Ω D．若仅将R2调整为50 Ω，调节R1仍使电流表满偏，则表盘中央应标记为200 Ω 二、非选择题 5．某实验小组使用如图所示的器材探究“电磁感应现象”中影响感应电流方向的因素。 (1)实验前________(选填“需要”或“不需要”)判明电流表指针的偏转方向和电流方向之间的关系。 (2)实验时，闭合开关前滑动变阻器的滑片应位于________端(选填“左”或“右”)，当闭合开关时，发现灵敏电流计的指针右偏。指针稳定后，迅速将滑动变阻器的滑片P向左移动时灵敏电流计的指针________(选填“左偏”“不动”或“右偏”)。 (3)该组同学经过以上实验探究，对家中“自发电”无线门铃按钮原理进行研究，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程，磁铁靠近螺线管；松开门铃按钮过程，磁铁远离螺线管回归原位，下列说法正确的是________。 甲　　　　　　　　　　　　　乙 A．按下按钮时，门铃会响 B．按住按钮不动，门铃会响 C．按下和松开按钮过程，通过门铃的感应电流大小一定相等 6．小明同学设计了一个测电梯加速度的装置，具体原理图如图甲所示。 甲 实验器材有： 直流电源(电动势E＝4.5 V，内阻r＝0.5 Ω)； 理想电压表V(量程为3.0 V)； 限流电阻R0＝9.5 Ω； 竖直固定的滑动变阻器R(总长l＝10.0 cm，总阻值R＝20.0 Ω)； 电阻可忽略不计的弹簧，下端固定于水平地面，上端固定质量不计的秤盘且通过甲连杆与滑动变阻器R的滑片连接，滑片接触良好且无摩擦(弹簧劲度系数k＝103 N/m，且可认为不受电流的影响)； 开关S以及导线若干。 重力加速度g取10 m/s2，不计其他阻力。 (1)实验步骤如下： ①电梯静止时，托盘中未放被测物前，滑片恰好置于变阻器R的最上端，电压表的示数均为零。 ②电梯匀速上升时，在托盘中轻轻放入一个物块，待托盘静止平衡后，当滑动变阻器R的滑片恰好处于中间，则物块的质量m＝________kg。(结果保留一位有效数字) 乙 (2)电梯运行过程中，当电压表示数为2.25 V且保持稳定时，电梯的运动情况可能是________。 A．电梯以5 m/s2的加速度向上加速 B．电梯以2.5 m/s2的加速度向上加速 C．电梯以2.5 m/s2的加速度向下加速 D．电梯以5 m/s2的加速度向下减速 (3)小王同学用小明的器材设计了另一种方案，方案电路如图乙所示，在托盘中轻轻放入同一个物块，当电梯匀速运动时，电压表的示数为________V。 7．我国“嫦娥三号”和“嫦娥四号”月球探测器都运用了一种温差电池，在光照不足、极端低温的太空或地外环境中，实现长期、可靠的能源供给。它的电动势E(约为几十毫伏)与温度差ΔT成正比，满足表达式E＝αΔT， 其中α是材料的塞贝克系数，由材料决定。某兴趣小组想要测量某温差电池的塞贝克系数，在确保温度差ΔT＝30 ℃的情况下，通过如图所示电路图测量温差电池的电动势和内阻。滑动变阻器最大阻值为20 Ω，电流表甲的量程为0.1 mA，内阻为400 Ω，电流表乙的量程为2 mA，内阻约为10 Ω。 (1)电流表A1应选________(填“甲”或“乙”)。 (2)闭合开关S，多次调节滑动变阻器R，记录每次调节后电流表A1和A2的读数，作出I1-I2图像，则温差电池的电动势E＝________mV，内阻r＝________Ω。(结果均保留一位小数) (3)改变温差ΔT，重复上述实验步骤，得到多组数据，作出E-ΔT图像，由图可得α＝________mV/℃(结果保留一位小数)。 (4)若实验过程中电池冷端散热不充分导致温差ΔT偏小，则α的测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。 8．某实验小组用如图(a)所示的电路图测量毫安表G的内阻以及电源的电动势和内阻。可用器材如下： 图(a) A．待测毫安表G(量程3 mA，内阻约为100 Ω) B．电阻箱R0(最大阻值为9999.9 Ω) C．电源E(电动势约为6 V) D．电压表V(量程6 V，内阻RV约为10 kΩ) E．滑动变阻器R1(最大阻值为1 kΩ) F．滑动变阻器R2(最大阻值为2 kΩ) (1)测量毫安表G的内阻，正确连接电路后，进行如下操作： ①将滑动变阻器R的滑片滑到最右端，闭合S； ②闭合S1，调节滑动变阻器R使毫安表满偏，闭合S2，调节电阻箱R0使毫安表达到满偏的一半，记录此时电阻箱的读数为100.0 Ω； ③由上述操作可知，毫安表的内阻Rg＝________Ω； ④本实验中滑动变阻器应选择________(选填“E”或“F”)。 图(b) (2)测量电源的电动势和内阻。 ①将毫安表改装成量程为0.75 A的电流表，需要将电阻箱R0的阻值调为________Ω(结果保留1位小数)。 ②多次改变滑动变阻器连入电路的阻值，使得毫安表和电压表都有较大的读数，根据实验数据画出U-I图如图(b)所示，若电压表内阻对实验的影响忽略不计，根据图线可求出电源的电动势E＝________ V，电源的内阻r＝________Ω。(结果均保留两位有效数字) 9．管道天然气的主要成分是甲烷，当空气中天然气浓度(η)达到5%～15%，遇火就会引发爆炸，使用时要谨防泄漏。某同学想自己组装一个天然气浓度测试仪，其中传感器Rx的电阻随天然气浓度的变化规律如图甲所示，测试仪电路如图乙所示。实验室提供的器材有： A．传感器Rx； B．直流电源(电动势为8 V，内阻约1 Ω)； C．电压表(量程为0～6 V，内阻非常大)； D．电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)； E．定值电阻R1(阻值为10 Ω)； F．定值电阻R2(阻值为50 Ω)； G．单刀双掷开关一个，导线若干。 (1)请根据图乙测试仪的电路图，在图丙中完成实物连线； (2)欲通过电压表示数反映天然气浓度，以判断是否达到爆炸极限，图乙中R应选用定值电阻________(填“R1”或“R2”)； (3)按照下列步骤调试测试仪： ①电路接通前，将电阻箱调为30.0 Ω，开关拨至b端，把此时电压表指针对应的刻度线标记为天然气浓度值________%； ②逐步减小电阻箱的阻值，电压表的示数不断________(填“变大”或“变小”)，结合甲图数据把电压表上“电压”刻度标为对应的天然气浓度值； ③将开关拨至a端，测试仪即可正常使用。 (4)根据图甲可知，采用此测试仪检测天然气浓度，当浓度较________(填“高”或“低”)时其检测灵敏度较高； (5)使用一段时间后，由于电源的电动势略微变小，内阻变大，致使天然气浓度的测量结果________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。 学科网（北京）股份有限公司 $