专题七　物理实验 第17讲　电学实验-2025版二轮复习·物理

11/11第17讲电学实验考点一观察测量型实验实验装置图（或电路图）注意事项考查热点观察电容器的充、放电现象①安装：按实验装置图连接好电路②观察：开关S接1或2，仔细观察电压表，电流表示数的变化特点①考现象：充、放电时电路中的电流情况②考图像：描绘I-t曲线③考计算：由I-t曲线下的面积求电荷量用多用电表测量电学中的物理量①电压、电流挡：相当于电压表、电流表②欧姆挡：闭合电路欧姆定律③调零：机械调零、欧姆调零④电流方向：红表笔进，黑表笔出①考读数：电压、电流、电阻挡的读数②考使用：欧姆表选挡、调零、规范操作等③考黑箱：多用电表探测黑箱内的元件④电表改装：所需电阻或改后量程的计算测定金属的电阻率①测量Rx：Rx＝UI（伏安法②计算ρ：Rx＝ρLS，ρ＝①考读数：U、I、L及d②考电路：电路设计或选择、实物连线，器材选择③考运算：由U-I图像求Rx、ρ测量电源的电动势和内阻①伏安法：E＝U＋Ir②安阻法：E＝I（R＋r）③伏阻法：E＝U＋UR①考电路：电路设计或选择、实物连线或改错，器材选择②考作图：描点连线画图线③考运算：由U-I或1I-R或1U-1R图像，求【典例1】某同学通过实验观察电容器的放电现象，采用的实验电路如图甲所示，已知所用电容器的长引线是其正极，短引线是其负极。（1）实验时，开关S应先接到，再接到，观察电容器的放电现象。（选填“1”或“2”）（2）根据图甲所示的电路，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。（3）电容器放电的同时开始计时，每隔5s读一次电流i的值，记录数据如下表：时间t/s0510152025303540455055电流i/μA5003922702091581017549332393请根据表中的数据，在图丙中作出电流i随时间t变化的图线。尝试解答【典例2】（2023·辽宁高考12题）导电漆是将金属粉末添加于特定树脂原料中制作而成的能导电的喷涂油漆。现有一根用导电漆制成的截面为正方形的细长样品（固态），某同学欲测量其电阻率，设计了如图（a）所示的电路图，实验步骤如下：a.测得样品截面的边长a＝0.20cm；b.将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与样品接触，其中甲、乙、丁位置固定，丙可在乙、丁间左右移动；c.将丙调节至某位置，测量丙和某探针之间的距离L；d.闭合开关S，调节电阻箱R的阻值，使电流表示数I＝0.40A，读出相应的电压表示数U，断开开关S；e.改变丙的位置，重复步骤c、d，测量多组L和U，作出U-L图像如图（b）所示，得到直线的斜率k。回答下列问题：（1）L是丙到（填“甲”“乙”或“丁”）的距离；（2）写出电阻率的表达式ρ＝（用k、a、I表示）；（3）根据图像计算出该样品的电阻率ρ＝Ω·m（保留两位有效数字）。尝试解答【典例3】（2024·新课标卷23题）学生实验小组要测量量程为3V的电压表的内阻RV。可选用的器材有：多用电表，电源E（电动势5V），电压表（量程5V，内阻约3kΩ），定值电阻R0（阻值为800Ω），滑动变阻器R1（最大阻值50Ω），滑动变阻器R2（最大阻值5kΩ），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、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＝4.20V，U＝2.78V，则待测电压表内阻RV＝kΩ（结果保留3位有效数字）。尝试解答测量电阻的特殊方法（其中R0阻值已知）主要仪器电路图步骤表达式电压表和定值电阻R0①如图所示，将被测电阻Rx与定值电阻R0串联接入电路；②用电压表分别测电阻Rx、R0两端的电压U1、U2由U1U2Rx＝U1U①如图所示，连接电路，闭合开关S1、S2，记下电压表示数U1；②断开开关S2，记下电压表示数U2由U1－U2R0＝U2主要仪器电路图步骤表达式电流表和定值电阻R0①如图所示，将被测电阻Rx与定值电阻R0并联接入电路；②用电流表分别测量通过电阻Rx、R0的电流I1、I2由I1Rx＝I2R0得Rx＝I2I①闭合S1、断开S2，读出电流表的示数I1；②闭合S1、S2，读出电流表的示数I2由I1R0＝（I2－I1）Rx得Rx＝I1I①闭合S1、S2，读出电流表的示数I1；②闭合S1、断开S2，读出电流表的示数I2由I1R0＝I2（Rx＋R0）得Rx＝（一只电流表和已知最大阻值为R0的滑动变阻器①闭合S，将滑片P移动到a端读出电流表的示数I1；②闭合S，将滑片P移动到b端读出电流表的示数I2由I1Rx＝I2（Rx＋R0）得Rx＝I【典例4】（2024·甘肃高考12题）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1.5V，内阻约为1.5kΩ）、电流表（量程0.6A）、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1所示电路测量电流表的内阻。从图2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3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4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5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.电流太小无法读数尝试解答【典例5】（2024·浙江衢、丽、湖三地质检）某同学为研究水果电池的电动势和内阻，利用猕猴桃做的水果电池进行实验。（1）他先后用电压表（量程为0～3V）和数字多用电表的直流电压2V档（其内阻远大于电压表的内阻）直接测量了水果电池两端的电压，如图1、图2所示，则该水果电池的电动势更接近（选填“电压表”或“数字多用电表”）测量的值，其值为V；（2）为了估算该水果电池的内阻，该同学需进一步测量电压表的内阻RV，以一节内阻不计的干电池为电源组成测量电路如图3所示，改变电阻箱的阻值R，并读出电压表的读数U，作出R-1U图像如图4，则电压表的内阻为（用图4中所给字母表示（3）若该电压表的内阻为3.2kΩ，则可估算该水果电池的内阻约为kΩ（保留两位有效数字）。尝试解答伏阻法与安阻法测电源电动势和内阻方案伏阻法安阻法原理E＝U＋URE＝IR＋Ir电路图关系式1U＝rE·11I＝1ER图像误差分析E测＜E真，r测＜r真rE测＝E真，r测＞r真（r测＝r＋RA）考点二探究型实验实验装置图归纳总结考查热点探究影响感应电流方向的因素①安装：按装置连接电路②操作：观察线圈绕向、电流方向③记录：实验现象④分析：感应电流磁场方向①考连线：连接电路②考现象：分析指针偏转方向③考分析：分析多种实验电路及实验现象④考运用：结论的运用探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系①估计：被测电压的大致范围②选择：交流电压挡适当量程③组装：把两个线圈穿在可拆变压器铁芯上，闭合铁芯④测量：输入、输出电压①考操作：改变电压、线圈匝数前均要先断开开关②考注意：电压不能超过12V，不能用手接触裸露部件③考选挡：先用最大量程挡试测，再选用适当量程测量【典例6】（2024·山东德州模拟）某同学利用如图1所示实验装置来完成“探究影响感应电流方向的因素”的实验。（1）下表为该同学记录的实验现象：序号磁体磁场的方向（正视）磁体运动情况指针偏转情况感应电流的磁场方向（正视）1向下插入线圈向左向上2向下拔出线圈向右向下3向上插入线圈向右向下4向上拔出线圈向左向上①分析上述4组实验记录的感应电流的磁场方向与原磁场方向，可得结论是感应电流的磁场总要。②已知当电流从正接线柱流入电流表时，指针向右摆动。如图2所示实验中该同学将条形磁体某极向下从线圈上方插入线圈时，发现电流表的指针向右偏转，则条形磁体的下端为极（填“N”或“S”）。（2）该同学为了进一步研究实验，设计图3所示实验装置。其中甲、乙为两个完全相同的电流表。已知闭合开关后，当滑动变阻器R的滑片P不动时，甲、乙两个电流表指针位置如图3所示。若要使电流表乙的指针向右偏转，则进行的操作正确的是（填正确选项前的字母）。A.闭合开关，等电路稳定后再断开开关的瞬间B.断开开关，等电路稳定后再闭合开关的瞬间C.滑动变阻器的滑片向M端迅速滑动D.滑动变阻器的滑片向N端迅速滑动尝试解答【典例7】（2024·福建厦门三模）小强同学在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中使用的可拆式变压器如图甲所示，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100”的匝数。（1）除图甲中的器材外，下列器材中还需要的是（填仪器前的字母）；A.干电池B.磁铁C.低压交流电源D.多用电表E.直流电压表F.直流电流表（2）变压器铁芯的结构和材料是（填选项前字母）；A.整块不锈钢铁芯B.整块硅钢铁芯C.绝缘的硅钢片叠成（3）在实验操作过程中横铁芯没有与竖直铁芯对齐，原线圈输入电压为U1＝4V，匝数为n1＝200匝，改变副线圈匝数n2，测量副线圈两端的电压U2，得到U2-n2图像如图乙所示，则可能正确的是图线（选填“a”“b”或“c”）。尝试解答考点三创新型电学实验【典例8】（2024·湖南高考11题）某实验小组要探究一金属丝的阻值随气压变化的规律，搭建了如图a所示的装置。电阻测量原理如图b所示，E是电源，为电压表，为电流表。（1）保持玻璃管内压强为1个标准大气压，电流表示数为100mA，电压表量程为3V，表盘如图c所示，示数为V，此时金属丝阻值的测量值R为Ω（保留3位有效数字）；（2）打开抽气泵，降低玻璃管内气压p，保持电流I不变，读出电压表示数U，计算出对应的金属丝阻值；（3）根据测量数据绘制R-p关系图线，如图d所示；（4）如果玻璃管内气压是0.5个标准大气压，保持电流为100mA，电压表指针应该在图c指针位置的侧（填“左”或“右”）；（5）若电压表是非理想电压表，则金属丝电阻的测量值真实值（填“大于”“小于”或“等于”）。尝试解答创新分析（1）本实验的实验目的是探究一金属丝的阻值随气压变化的规律；（2）采用伏安法测量电阻，根据测量数据绘制R-p关系图线，从而得到不同气压下的阻值。【典例9】（2024·河北高考12题）某种花卉喜光，但阳光太强时易受损伤。某兴趣小组决定制作简易光强报警器，以便在光照过强时提醒花农。该实验用到的主要器材如下：学生电源、多用电表、数字电压表（0～20V）、数字电流表（0～20mA）、滑动变阻器R（最大阻值50Ω，1.5A）、白炽灯、可调电阻R1（0～50kΩ）、发光二极管LED、光敏电阻RG、NPN型三极管VT、开关和若干导线等。（1）判断发光二极管的极性使用多用电表的“×10k”欧姆挡测量二极管的电阻。如图1所示，当黑表笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时，多用电表指针位于表盘中a位置（见图2）；对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置（见图2）。由此判断M端为二极管的（填“正极”或“负极”）。（2）研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性①采用图3中的器材进行实验，部分实物连接已完成。要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始。导线L1、L2和L3的另一端应分别连接滑动变阻器的、、接线柱（以上三空选填接线柱标号“A”“B”“C”或“D”）。②图4为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性曲线，图中曲线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ对应光敏电阻受到的光照由弱到强。由图像可知，光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而（填“增大”或“减小”）。尝试解答创新分析（1）本题的实验目的是制作简易光强报警器，以便在光照过强时提醒花农。（2）电路中含有二极管，需要判断二极管的极性，三极管的工作原理题目中有提示。【典例10】（2023·湖南高考12题）某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力