2023年高考物理二轮复习第一部分 六物理实验第2讲电学实验及创新

第一部分专题六第2讲

________________________/课时作业•分层练

KESHIZUOYEFENCENGLIAN

基础题——知识基础打牢

1.(2020•新课标I卷)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻R,所用

电压表的内阻为IkQ,电流表内阻为0∙5Q.该同学采用两种测量方案，一种是将

电压表跨接在图(a)所示电路的0、P两点之间，另一种是跨接在0、Q两点之间.测

量得到如图(b)所示的两条S/图线，其中U与/分别为电压表和电流表的示数.

&ʌ

O尸LyQ

图(a)

回答下列问题：

(1)图(b)中标记为∏的图线是采用电压表跨接在0、P(填“。、P”或“0、

。”)两点的方案测量得到的.

(2)根据所用实验器材和图(b)可判断，由图线」，(填“I”或“∏”)得到的

结果更接近待测电阻的真实值，结果为RQ鱼_Q(保留1位小数).

(3)考虑到实验中电表内阻的影响，需对(2)中得到的结果进行修正，修正后待

测电阻的阻值为拯(保留1位小数).

【解析】⑴若将电压表接在0、P之间，/=条+⅛⅛U=苴冬./

AVKxAΛIKV

根据一次函数关系可知对应斜率为∕⅛

Av-T-AV

若将电压表接在0、Q之间，电流表分压为UA=∕RA

根据欧姆定律变形可知RΛ="一∕"A解得U=I(RTRA)

根据一次函数可知对应斜率为(R+RA),对比图像的斜率可知k∖>kw

所以Il图线是采用电压表跨接在0、P之间.

(2)因为待测电阻为几十欧姆的电阻，通过图像斜率大致估算待测电阻为50Ω

,,,,1kΩ50Q

左右，根c据50C<0.5Q

说明电流表的分压较小，电压表的分流较大，所以电压表应跨接在0、。之

3V-IV

间，所以选择图线I得到的结果较为准确.根据图像可知R=

x59.6mA—20mA

≈50.5Ω.

(3)考虑电流表内阻，则修正后的电阻为R'=R-RA=50.5Q—0.5Q=50.0

Ω.

2.(2022∙四川成都二诊)为将一只毫安表A(量程3mA,内阻约几十欧姆)改装

成量程为L5V的电压表，实验室提供了下列器材：电源仇电动势约6V,内阻

不计)；滑动变阻器R(O〜50Q)；滑动变阻器R2(0〜5kΩ);电阻箱H(O〜999.9Q)；

开关两个、导线若干.

滑动变阻器

某同学先按图示电路连接线路，测量表A的内阻.他的操作步骤如下：

a.将滑动变阻器的阻值调到最大，闭合Sl后调节变阻器的阻值，使表A的

指针满偏；

b.闭合S2保持变阻器的阻值不变，调节电阻箱R的阻值，使表A的指针偏

转到量程的；位置；

c.记下R的阻值为30.0Q.

(1)上述实验中，滑动变阻器应选用工z_(选填“Ri”或

(2)表A的内阻测量值RK=30.0或30C.此测量值一小于一(选填“大

于”“等于,，或“小于”)表A内阻的真实值.

(3)若取表A内阻的测量值RA进行计算，为达成改装的目的，可将表A与电

阻箱串联J选填“串联”或“并联”)，且将电阻箱R的阻值调到470.0或

470Ω.

【解析】(1)毫安表A的量程3mA,则电路中的最大电流为3mA,电路的

E6

最小电阻为R=T==Ω=2000Ω,故滑动变阻器应选用R.

igj^1U2

(2)实验中用半偏法测电表的内阻，所以火的阻值即为电表的测量值，则表A

的内阻测量值HA=30Q,由于闭合S2,电阻箱R并入电路，电路的总电阻变小，

干路电流变大，而流过毫安表的电流为满偏的一半，所以流过电阻箱R的电流大

于满偏的一半，根据并联电路的特点，可知电阻箱R的阻值小于毫安表的内阻，

即测量值小于表A内阻的真实值.

(3)应把毫安表与电阻箱串联，改装成电压表，量程为1.5V,则有U=∕g(RA

+R),则将电阻箱R的阻值调到R=470Ω.

3.(2020∙新课标11卷)某同学要研究一小灯泡1(3.6丫，0.3OA)的伏安特性.所

用器材有：电流表A∣(量程200mA,内阻Rgl=IO.0Q),电流表A2(量程500mA,

内阻Rg2=L0Q)∖定值电阻R)(阻值RO=IO.0Q)、滑动变阻器R∣(最大阻值IOQ)、

电源E(电动势4.5V,内阻很小)、开关S和若干导线.该同学设计的电路如图(a)

所示.

(1)根据图(a),在图(b)的实物图中画出连线.

E

图佃)

B严

冷鬻

日I备

图(b)

⑵若/1、/2分别为流过电流表Al和A2的电流，利用/|、/2、Rgl和Ro写出：

小灯泡两端的电压U=∕ι(Hci+Ro),流过小灯泡的电流I=h~l∖—.为保证小

灯泡的安全，八不能超过」80—mA.

(3)实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零.逐次改变

滑动变阻器滑片位置并读取相应的71和/2.所得实验数据在下表中给出.

Λ∕mA325585125144173

∕2∕mA171229299379424470

根据实验数据可算得，当∕∣=173mA时，灯丝电阻R=Ll^Q(保留1位

小数).

(4)如果用另一个电阻替代定值电阻R),其他不变，为了能够测量完整的伏安

特性曲线，所用电阻的阻值不能小于&LQ(保留1位小数).

【答案】(1)见解析图

【解析】(1)根据电路图连接实物图如图所示

(2)①根据电路图可知灯泡两端的电压为电流表Al和R)的总电压，故根据欧

姆定律有U=∕ι(Rgi+Ro);②根据并联电路特点可知流过小灯泡的电流为/=/2—

71；③因为小灯泡的额定电压为3.6V,故根据题目中已知数据带入①中可知/i不

能超过180mA.

(3)根据表中数据可知当∕ι=173mA时，∕2=470mA;根据前面的分析代入数

据可知此时灯泡两端的电压为C/=3.46V；流过小灯泡的电流为/=297mA=

0.297A;故根据欧姆定律可知此时小灯泡的电阻为R=与=楙器Ω=11.6Ω.

(4)要测量完整的伏安特性曲线则灯泡两端的电压至少要达到3.6V,而电流

表Al不能超过其量程200mA,此时结合①有3.6=O.2X(1O+Ro),解得Ro=8Q,

即栗完整的测量小灯泡伏安特性曲线所用电阻的阻值不能小于8Q

4.(2020・新课标川卷)已知一热敏电阻当温度从10℃升至60℃时阻值从几千

欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系.所用器材:

电源区开关S、滑动变阻器H(最大阻值为20Q)、电压表(可视为理想电表)和毫

安表(内阻约为100Ω).

(1)在所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图.

热敏电阻

声

(2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表

的示数，计算出相应的热敏电阻阻值.若某次测量中电压表和毫安表的示数分别

为5.5V和3.0mA,则此时热敏电阻的阻值为」"kQ(保留2位有效数字).实

验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图(a)所示.

t!X.

(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值

为2.2kQ.由图(a)求得，此时室温为25.5℃(保留3位有效数字).

(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图(b)所

示.图中，E为直流电源(电动势为10V,内阻可忽略)；当图中的输出电压达到

或超过6.0V时，便触发报警器（图中未画出）报警.若要求开始报警时环境温度为

50℃,则图中5i_（填“Ri”或“&”）应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为

1.2kQ（保留2位有效数字）.

【答案】（1）见解析图

【解析】（1）滑动变阻器应用分压式，电压表可视为理想表，所以用电流表

外接.连线如图.

热敏电阻

（2）由部分电路欧姆定律得R=*言号Ω^1.8kΩ.

（3）由图（a）可以直接读该电阻的阻值为2.2kQ对应的温度为25.5℃.

（4）温度升高时，该热敏电阻阻值减小，分得电压减少.而温度高时要求输出

电压升高，以触发报警，所以为热敏电阻.由图线可知，温度为50C时，Rl

=0.8kQ,由欧姆定律可得E=∕（R∣+R2）,U=IR2,代入数据解得R2=l.2kQ.

5.（2022•全国乙，23,10分）一同学探究阻值约为550Ω的待测电阻RX在。〜5

mA范围内的伏安特性.可用器材有电压表V（量程为3V,内阻很大），电流表

A（量程为ImA,内阻为300。），电源E（电动势约为4V,内阻不计），滑动变阻

器/?（最大阻值可选IOQ或1.5kQ）,定值电阻Ho（阻值可选75Q或150Q）,开关

S,导线若干.

…4-----

I-I----1——»----»—

j-（ʌ）--'®-

I

I—I-1-

:R

∖Y---------IL

φ

（1）要求通过Rx的电流可在0〜5mA范围内连续可调，将图甲所示的器材符

号连线，画出实验电路的原理图.

（2）实验时，图甲中的R应选最大阻值为IOC（选填“10Q”或“L5kQ”）

的滑动变阻器，RO应选阻值为75Q（选填“75Q”或“150Q”）的定值电阻.

（3）测量多组数据可得%的伏安特性曲线.若在某次测量中，电压表、电流表

的示数分别如图乙和图丙所示，则此时R两端的电压为2.30V,流过Rx的电

流为4.20mA,此组数据得到的R、的阻值为（保留3位有效数字）.

【答案】（1）见解析图

【解析】（1）电流表内阻已知，电流表与R）并联扩大电流表量程，进而测

量通过Rr的电流，电压表测量R两端的电压；滑动变阻器采用分压式接法，满

足通过R的电流在0〜5mA内连续可调的条件，电路图如下.

（2）电路中R应选最大阻值为IoQ的滑动变阻器，方便电路的调节，测量效

率高、实验误差小；通过R的电流最大为5mA,需要将电流表量程扩大为原来

3mʌ—1mA

的5倍，根据并联分流，即并联电路中电流之比等于电阻的反比，可知1~r—T—

1ITlA

=嘴解得Ro=75Q∙

（3）电压表每小格表示0.1V,向后估读一位，即U=2.30V;电流表每小格表

示0.02mA,本位估读，即读数为0.84mA,电流表量程扩大5倍，所以通过R

的电流为/=4.20mA;根据欧姆定律可知Kr=*548Ω.

6.（2022.浙江1月高考）小明同学根据图1的电路连接器材来“探究导体电阻

与其影响因素的定量关系”.实验时多次改变合金丝甲接入电路的长度/、调节

滑动变阻器的阻值，使电流表的读数/达到某一相同值时记录电压表的示数U,

从而得到多个，的值，作出，-/图像，如图2中图线。所示.

图3

⑴在实验中使用的是O〜20Q(选填“0-20或“0-200)的滑动

变阻器.

(2)在某次测量时，量程为3V电压表的指针位置如图3所示，则读数U=

1.32(1.31~1.34)V.

(3)已知合金丝甲的横截面积为7.0×10「8πι2,则合金丝甲的电阻率为LlXlo

-6(0.90X10-6〜1.3X10-6)Q∙m(结果保留2位有效数字).

(4)图2中图线b是另一根长度相同、材料相同的合金丝乙与合金丝甲并联后

采用同样的方法获得的号-/图像，由图可知合金丝甲的横截面积小于(选填“大

于”“等于”或“小于”)合金丝乙的横截面积.

【解析】(1)由实验原理可知R=彳，而由彳-/图像可知待测电阻最大约为8

Ω,为了使电压表有明显的读数变化，则滑动变阻器的阻值不能太大，故选0~20

Ω比较合适.

(2)量程为3V的电压表，精度为0.1V,估读到0.01V,则电压为1.32V(1.31~

1.34).

(3)根据电阻定律有片=R=§/则图像的斜率为Z=W

LOlO

74—36

可得合金丝甲的电阻率为p=kS=TnX7.0Xl(Γ8(Q.m)"i.ιX京一

∖J∙ZIUI∖rJ∙Λ7J∖)

6(Ω∙m).

(4)另一根长度相同、材料相同的合金丝乙与合金丝甲并联后，电阻率不变,

而横截面积变为S'=S+Sc

由图2中图线人可得S'=f-=ɔɪX1θ√≈26.6×IO-8m2

kb2.2—1.0

0.44-0.15

解得Sc=S'-5≈19.6×10^8m2>S

故合金丝甲的横截面积小于合金丝乙的横截面积.

7.(2022∙贵州押题卷)李老师为了让同学们更好地理解电表的改装原理，将量

程为0〜3V〜15V的电压表底座拆开后，展示其内部结构，如图甲所示.图中a、

b、C是该表的3个接线柱，李老师已根据图甲画出如图乙所示的电路图.

表头

色

图甲图乙

(1)根据图乙可以判断，当需要选择0〜3V的量程时，应接入电路的两个接

线柱是b、U.

(2)若电压表的表头内阻为200Q,满偏电流为600μA,则可以计算出Rl=

20000Ω,R,=4800Q.

(3)某同学受到启发后，继续研究量程为O〜0.6A〜3A的电流表.拆开电流

表底座后，发现其内部结构如图丙所示，其中“一”为电流表的负接线柱，d、e

为其余两个接线柱.在所给的器材符号之间画出连线，组成该电流表的电路图；

(4)已知电流表中H4=0.22Q,表头与电压表的表头相同，则Ra=0∙88Q

【答案】(3)见解析图

【解析】(1)电压表量程越大，与表头G串联的总电阻越大，所以当需要选

择。〜3V的量程时，表头G只与&串联，应接入电路的两个接线柱是b、c.

(2)根据串联电路规律有/G(R2+∕^G)=3V,/G(RI+&+，G)=15V,联立解得

Λ∣=20OOOΩ,R2=4800Q.

（3）根据题图丙作出电路图如图所示.

（4）电流表量程越大，分流总电阻越小，所以e接线柱对应0.6A量程，d接

线柱对应3A量程，根据串并联电路规律有∕I=∕G+4⅛善=0∙6A,Z2=ZG+

∕<3^ΓΛ4

妞岑廿松=3A,联立解得R3=0∙88Q

/‹4

应用题——强化学以致用

8.（2021.全国高考甲卷）某同学用图（a）所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用

器材有：

小灯泡（额定电压2.5V,额定电流0.3A）

电压表（量程300mV,内阻300Ω）

电流表（量程300mA,内阻0.27Ω）

定值电阻岛

滑动变阻器品（阻值0〜20Ω）

电阻箱&（最大阻值9999.9Ω）

电源风电动势6V,内阻不计）

开关S、导线若干.

完成下列填空：

图（a）

（1）有3个阻值分别为10Q、20Q、30Q的定值电阻可供选择，为了描绘小

灯泡电流在。〜30OmA的S/曲线，R）应选取阻值为」LQ的定值电阻.

（2升汨合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的与（填或端.

(3)在流过电流表的电流较小时，将电阻箱&的阻值置零，改变滑动变阻器

滑片的位置，读取电压表和电流表的示数U、I,结果如图(b)所示.当流过电流表

的电流为IOmA时，小灯泡的电阻为Q(保留1位有效数字).

(4)为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V,该同学经计算知,

应将Ri的阻值调整为2整0Q.然后调节滑动变阻器Rl,测得数据如下表所示:

U/mV24.046.076.0110.0128.0152.0184.0216.0250.0

ZZmA140.0160.0180.0200.0220.0240.0260.0280.0300.0

(5)由图(b)和上表可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻填

“增大”“减小”或“不变”).

(6)该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为160mA,可得此

时小灯泡电功率Pl=0∙074W(保留2位有效数字)：当流过电流表的电流为300

P

mA时，小灯泡的电功率为则胃9=13(保留至整数).

【解析】(1)因为小灯泡额定电压2.5V,电动势6V,则滑动滑动变阻器时，

为了保证电路安全，需要定值电阻分担的电压U=6V-2.5V=3.5V,则有Ro=

3.5V

03X≈11∙7Ω

则需栗描绘小灯泡在0〜30OmA的伏安特性曲线，即R)应选取阻值为10Q.

(2)为了保护电路，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的。端.

(3)由图可知当流过电流表的电流为IomA时，电压为7mV,则小灯泡的电

,7XlO-3

阻为R=IOXlOTΩ=0.7Ω.

303

(4)由题知电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V时，有

Λ2^ΓKYAV

解得&=2700Ω.

(5)由图(b)和表格可知流过小灯泡电流增加，图像中彳变大，则灯丝的电阻增

大.

(6)根据表格可知当电流为16OmA时，电压表的示数为46mV,根据(4)的分

析可知此时小灯泡两端电压为0.46V,则此时小灯泡电功率P1=0.46V×0.16

A≈0.074W

同理可知当流过电流表的电流为30OmA时，小灯泡两端电压为2.5V,此时

小灯泡电功率P2=2.5V×0.3A=0.75W

故有Pι^^0.074~l0∙

9.(2022.广西南宁二模)某物理实验小组设计了如图甲所示的电路图，采用半

偏法测量一电流计G的内阻”,然后将该电流计G改装为电压表，并对改装后

的电压表进行检验.

(I)请根据图甲所示电路图，在图乙中用笔画线表示导线连接相应的实物电

路: