2024年高考物理总复习强化练 电学实验综合

核心素养测评•专题强化练•实验抢分专练

专题强化练（十二）电学实验综合（40分钟50分）

1.［2023•永州模拟］（7分）某物理实验小组看到一则消息：锂硫电池的能量密度高，可使

电动汽车的续航从500km提升至1500km,手机一个星期都不需要充电。这激起了同学们对电

池的研究热情，他们从市场上买来一新款电池，要测量这款电池的电动势E和内阻r,并利用

这个电池提供电能测量一未知电阻的阻值，设计了如图甲所示的实验电路。器材如下：

甲乙

A.待测电池（电动势E、内阻r）

B.待测电阻a（约9Q）

C.电流表A1（量程为1A、内阻很小）

D.电流表A2（量程为3A、内阻很小）

E.电阻箱（最大阻值99.9Q）

F.开关一个，导线若干

实验步骤如下：

（1）根据电路图，请在图乙的实物图中画出连线;

［答案］见解析图

［解析］根据电路图连接实物图，如图所示：

（2）根据记录的电流表A1的读数A和电流表A2的读数"，以芟为纵坐标，以对应的电阻箱的

阻值的倒数应为横坐标，得到的图像如图丙所示。则由图丙可得待测电阻q=1OQ（结果保

留1位小数）；

0.9A/A

丁

［解析］电流表A1测通过％的电流，电流表A2测干路电流，同时R与％并联，则由欧姆定律可

得R（，2—4）=RJi，整理得乜=里+1,结合图丙可知，纵轴的截距为1；根据图中数据可

AR

知，图线的斜率为k=詈£。=10.0Q,根据公式可知，此时的斜率即为a的阻值，即治的

阻值为10.0Qo

（3）图丁是以电流表A1的读数A为横坐标，以电流表A2的读数/2为纵坐标得到的图像。利用

第（2）问的结果，由图丁可求得E=14.3V,r=53110（结果均保留1位小数）

［解析］由题意及闭合电路欧姆定律可得E=勺+//久，变形可得-竽1，即,=

上=2.7A,解得r=5.3Q,E=14.3V。

0.9r

2.［2024•长沙模拟］（7分）某同学要测量一个微安表（量程为0〜500〃A）的内阻。可供选

择器材有：

A.电源（电动势6V,内阻较小）

B.电压表（量程0〜3V,内阻约几千欧姆）

C.电阻箱（0〜999.9Q）

D.电位器（可变电阻，与滑动变阻器相当）（0〜1.5kQ）

E.电位器（0〜15kQ）

该同学设计了如图的电路进行实验。连接后，主要操作步骤如下:

①开关S和Si处于断开状态；

②将电位器R和电阻箱％调至最大值。闭合开关S,调节电位器R,让微安表达到满偏，此时

电压表示数为2.00V；

③闭合开关Si，调节电位器R和电阻箱让微安表达到半偏，此时电阻箱的示数为

300.0Q,电压表的示数为2.80V。完成下列填空：

（1）电位器R应该选择E；

［解析］由于电压表和电位器串联，且电压表内阻约为几千欧姆，所以为了能够便于调节电表

示数，应选择最大阻值较大的E。

（2）由实验数据可知电压表的内阻为为=4000Q,微安表的内阻为a=540Q；

［解析］当S闭合、Si断开且微安表满偏时，通过电压表的电流为500〃A,所以电压表的内阻为

Rv=£=Q=4000Q，当闭合Si且让微安表达到半偏时，通过电压表的电流为/=

5OJIO_--

券=总总A=700〃A,通过电阻箱的电流为。=/-£=450“所以微安表的内阻为治=

乎=2=5400o

务，A

（3）若电压表在制造过程中，由于分压电阻的误差，使得示数比真实值偏大，则由此造成

微安表内阻的测量值等于（选填“大于”“小于”或“等于"）真实值。

［解析］将（2）中前两式联立可得/=生心，虽然由于分压电阻的误差，使得示数比真实值偏

大，但不会影响外与Ui的比值，所以不会影响/,因此后续步骤不会引入系统误差，即微安表

内阻的测量值等于真实值。

3.［2023•湖南师大附中模拟］（9分）一只演示电流表G,表盘既无刻度值又不知其内阻值。

为了测量该电流表的参数，某同学进行了下列操作：

（1）将G按图所示接入电路，为了确保安全，开关闭合前，滑动变阻器氏的滑片应置于最右

端（选填“最左端”“最右端”或“正中间”）。

［解析］防止电表示数过大被烧坏，电压应从0开始逐渐增大，滑动变阻器滑片应置于最右端；

（2）将电阻箱R调为300.0Q,闭合开关，调节R2的滑片使G的指针指到满偏4，此时电压表V

的示数为1.20V；

（3）保持电压表V的示数不变，反复调整R的阻值和7?2滑片的位置，使G的指针指到?g,止匕

时电阻箱的阻值为700.0Q；

（4）可知G的内阻为满偏电流％=3mA；

［解析］由（2）（3）两步可以列式1.2V=（300Q+Rg）%,1.2V=（700Q+/），，解得Rg=

10011,/g=3mAo

（5）将G改装成量程为3V的电压表，电阻箱的值需调为Ro，则&=900。。

［解析］由3V=（&+Rg）x3mA,解得品=900Q。

【加固训练】［2023•长郡中学模拟］小李在实验室测量一电阻&的阻值。

（1）因电表内阻未知，用如图1所示的电路来判定电流表该内接还是外接。正确连线后，

合上开关S,将滑动变阻器的滑片P移至合适位置。单刀双掷开关K掷到1,电压表的读数Ui=

1.65V,电流表的示数如图2所示，其读数八=0.34A；将K掷到2,电压表和电流表的读数分

别为4=1.75V,I2=0.33Ao由此可知应采用电流表处（选填“内”或“外”）接法。

——

p

------1=3------------

川I——一

图1

［解析］由电流表的表盘可知电流大小为0.34A；电压表的百分比变化方=X100%=

1.65

6.1%,电流表的百分比变化为和答X100%=2.9%,因此可知电压表的示数变化更

明显，说明电流表的分压更严重，因此不能让电流表分压，采用外接法。

（2）完成上述实验后，小李进一步尝试用其他方法进行实验：

①器材间连线如图3所示，请在虚线框中画出对应的电路图；

图3

［答案］见解析图

［解析］电路图如图

②先将单刀双掷开关掷到左边，记录电流表读数，再将单刀双掷开关挪到右边，调节电阻箱

的阻值，使电流表的读数与前一次尽量相同，电阻箱的示数如图3所示。则待测电阻勺=

5Qo此方法直（选填“有”或“无”）明显的实验误差，其理由是电阻箱最小的分度值与待

测电阻阻值比较接近（或其他合理解释）。

［解析］两次实验中电路电流相同,因此可有/=EE可得治=&，读数可

R+RA+7+H%R+RA+丁+R。

得q=5Q；电阻箱最小的分度值和待测电阻阻值接近，这样测得的阻值不够精确，如待测

电阻阻值为5.4Q,则实验只能测得其为a=5Q,误差较大。

4.（9分）某同学利用实验室现有器材，设计了一个测量电阻阻值的实验。测量电路如图所

示，实验器材如下：

电池组E（电动势为9V,内阻较小可忽略不计）；

电压表Vi（量程为0〜6V,内阻为3000Q）；

电压表V2（量程为0〜10V,内阻为5000Q）；

定值电阻Ro（阻值为5000Q）；

滑动变阻器R（最大阻值为3000Q）；

待测电阻仆;

单刀单掷开关Si，单刀双掷开关S2,导线若干。

（1）断开开关，将滑动变阻器R的滑片移到阻值最大的一端，按照电路图连接电路。闭合开

关Si，单刀双掷开关S2接1,移动滑动变阻器的滑片，使电压表指针指在满刻度的;处。该同

学选择的电压表为上（选填“VJ或“V2”）；此时滑动变阻器接入电路的阻值应为2

ooono

［解析］单刀双掷开关S2接1,电压表指针指在满刻度的;处，若选择的电压表为Vr则电压表

示数为3V,电压表Vi与扁并联的等效电阻

=3"=驷2。，由串联电路规律，有

1Ro+Rvi8

也;2,解得R接入电路的阻值

R］R

R=3750（1

4

大于滑动变阻器R的最大阻值3000Q；

若选择的电压表为V2，则电压表示数为5V,电压表V2与扁并联的等效电阻7?2=典皿=

RO+RV2

250011,

由串联电路规律，有率=詈，

解得H接入电路的阻值H'=2000Q,

小于滑动变阻器R的最大阻值3000Q,所以该同学选择的电压表为V2。

（2）保持滑动变阻器的阻值不变，单刀双掷开关S2接2,电压表指针指在满刻度的|处，则

R久的测量值为20000Q0

［解析］单刀双掷开关S2接2,电压表指针指在满刻度的;处，电压表示数&=6V由串联电路规

律，有祟=詈，解得=4000Q,由7?3=含箸，解得勺=20000Q。

（3）本实验中，未考虑电池组的内阻，这对勺的测量值无（选填“有”或“无”）影响。

［解析］根据上述运算可知，可以把电池内阻与滑动变阻器的电阻合在一起考虑，因此本实验

未考虑电池内阻，这对％的测量值无影响。

5.［2023•湖南天壹名校联盟联考］（9分）某同学想利用压敏电阻设计一个测量压力大小的

装置。实验室有如下器材供选择：

A.压敏电阻R（电阻R—压力F特性曲线如图甲所示）

B.定值电阻Ri=2kQ

C.滑动变阻器1?2（0〜20Q）

D.电压表V（量程3V,内阻Rv=3kQ）

E.直流电源E（电动势4V,内阻很小）

F.开关S,导线若干

（1）设计一个可以测量压力大小的装置，要求测量范围为0〜1X1022在图乙的虚线框中

画出该装置的实验电路原理图；

［答案］见解析图

［解析］要测量压敏电阻的阻值，只有内阻已知的电压表而无电流表，而电源的电动势为4V,

内阻很小可以忽略，则用电压表并联在压敏电阻两端，既可以读出压敏电阻的电压，又能利

用电源电动势为4V求出压敏电阻的电流，从而可以求出压敏电阻的阻值，滑动变阻器的总阻

值为20Q,本实验用分压式或限流式均没有作用，设计的电路如图所示

（2）请根据你所设计的电路，写出压力F大小关于电压表读数U的函数表达式£三

RrRyU

—20。（用尸、U、Ri、Rv、E表示）

bU[王

［解析］电阻R与压力F的特性曲线为R=1000Q+50尸，而由闭合电路的欧姆定律，有R=

URiRvU

~E^U~~U~，联立可得尸=—20Qo

W而50[ERV-(RV+R1)U]

（3）正确接线后，将压敏电阻置于待测压力下，某次测试时电压表的示数如图丙所示，则

电压表的读数为四V。此时压敏电阻的阻值为6000Q；结合图甲可知待测压力的大小

F=100No

［解析］电压表的量程为3V,精确度为0.1V,则读数为2.0V；代入Rv=3kQ,七=2kQ,U=

2.0V,可得阻值为H=222Q=6000Q,结合图甲可得压力为100N。

2000~3000

6.（9分）为了节能和环保，一些公共场所用光控开关控制照明系统，光控开关可用光敏电

阻控制，如图甲所示是某光敏电阻阻值随光的照度变化曲线，照度可以反映光的强弱，光越

强照度越大，照度单位为：勒克斯（lx）。