2024届高考物理二轮专题复习与测试专题强化练十七电学实验与创新

专题强化练(十七)电学实验与创新

1.利用实验室的指针式多用电表研究如下问题.

(1)将多用电表的选择开关调到直流电压挡.如图甲所示，闭合开关，将电压表并联在力、B

两点间，电压表示数为小并联在月、。两点间，电压表示数也为4,并联在及。两点间，

电压表示数为零，已知品此阻值相差不大，出现上述情况的原因可能是.

A.力〃段断路B.比段断路

C.仍段短路D.比段短路

(2)将选择开关调到电阻挡“X1k”的位置，将红，黑表笔分别插入“十”“一”插孔，并

将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使表的指针指在表盘________(选填“左侧”或“右侧”)

零刻度线处，将光敏电阻与欧姆表直接相连，通过用手遮挡的方式来改变照射到光敏电阻的

光照强弱，在不改变选择开关位置的情况下，欧姆表指针位置发生变化，如图乙所示，由此

可判断光照变弱时，该光敏电阻的阻值(选填“变大”或“变小”).

(3)如图丙所示是一个简单的欧姆表电路示意图，其中电流表电流为500nA,内阻为10。Q,

电池电动势为1.5V,内阻为1Q；变阻器分最大阻值为5000Q.

①调零后测量某定值电阻时，指针指在刻度盘的正中央，则该定值电阻阻值为________Q.

②使用一段时间后电池老化，电动势下降到1.4V、内阻增大到4。，但仍可调零，正确操

作后，测量另一个定值电阻，欧姆表读数为300Q,则这个电阻的阻值应为________Q.

解析：(1)电压表有示数说明并联部分无短路，串联部分无断路，电压表无示数说明并联部

分可能短路或者串联部分新路.根据题意电压表并联在力、C两点间，电压表示数为凡当

并联在力、〃两点间时，电压表示数也为见当并联在山。两点间时，电压表的示数为零,

则可以判断电路的故障可能是/山段断路，也可能是回段短路，故选AD.

(2)将选择开关调到电阻挡“X1k”的位置，将红，黑表笔分别插入“+”“一”插孔，并

将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使表的指针指在表盘电阻挡零刻度线即右侧零刻度线

处.由图乙可知，遮挡后电阻变大，由此可判断光照变弱时，该光敏电阻的阻值变大.

15

(3)调零后，欧姆表内阻尸内U.bsvxiiruvaQ=3000。，

指针指在刻度盘的正中央,表盘中值电阻等于欧姆表内阻，即4=发内=3000Q.

电动势变为L4V调零后，欧姆表内阻

1.4

*内=0.5X10-'°=2800C,

由300。对应的电流列出关系式

1.5________L4

/=3000+300=2800+%'

解得/?真=280Q.

答案：(DA1)(2)右侧变大(3)3()0()280

2.某物理兴趣小组在物理实验室测量•根粗细均匀的合金丝的电阻率，实验室里有•半径

10cm的吊角器，但是缺少刻度尺.该小组首先取一段合金丝绕在该量角器上，并接入如图

1所示的电路中，通过金属夹所夹位置改变合金丝接入电路的长度，接入电路的合金丝所对

应的圆心角。可以由量角器读出.实验时多次改变金属夹所夹位置，通过调节滑动变阻器

的阻值，使每次电流表的读数/达到一相同值时记录电压表的示数〃，从而得到多组从0

的值，作出小〃图像如图2所示.

图1

图2

图3

⑴在实验开始前，滑动变阻器的滑片尸应置于(选填“左端”或“右端”).

(2)实验中电流表指针位置如图3所示，则读数1=A.

(3)在实验时，6端应与相连接.

A.d端B.e端

C.g端D.c端

(4)已知合金丝的横截面积为4.OXI。—'M，则合金丝的目阻率为________0-m(结果俣留2

位有效数字).

解析：(1)本实验采用滑变分压接法，需要为使合金丝的电压从0开始记录，故需要增滑动

变阻器的滑片产应置于左端；(2)电流表量程是0〜0.6A,由图3所示表盘可知，其分度值

为0.02A,示数为0.40A；(3)在实验时，6端应与e端相连，通过改变金属夹的位置来改

变所接入的合金丝的电阻；(4)已知合金丝的横截面积为4.()义1(厂8小2,读图可知，当

IJ0G2

时，所对应的电压大小为0.92V,则根据欧姆定律，可得此时合金丝的电阻为。

JL•ik/

=2.3Q,

则根据电阻率的公式可得/?=

RS2.3X4X1()T

Q・m^5.9X10-7

〃=7=H

—X0-1

乙

答案：(1)左端(2)0.40(3)B(4)5.9X10-7或［(5.7〜6.1)X10-］均正确

3.(2023•广东广州一模)如图(a)是一种双量程电流表内部各元件的连接图.

⑷设用=10。，必=130O,后=0.22Q,尼=0.88Q,用电阻丝替代故障电阻后，若

电阻丝实际接入电路的阻值略小于标准值，电阻丝实际接入电路的阻值为*《）.88Q；接

0.6A量程时，设某次测电流时，流过表头的电流为人，则电流测量值为3

电流的真实值为,

由于*4〈吊，

可得1ft,

会导致用该电流表“0.6A”量程测电流时的测量值偏小.

答案：⑴小于⑵140断路（3）右⑷偏小

4.某校举行了一次物理实验操作技能比赛，其中一项比赛为选用合适的电学元件设计合理

的电路，并能较准确的测量同•电池组的电动势及其内阻.提供的器材如下：

A.电流表G（满偏电流10mA,内阻10Q）

B.电流表A（0〜0.6A〜3A,内阻未知）

C.电压表V（0〜5V〜10V,内阻未知）

D.滑动变阻器4（0〜100Q,1A）

E.定值电阻尼（阻值990Q）

F.开关与导线若干

（1）图（a）是小宇同学根据选用的仪器设计测量该电池组电动势和内阻的电路图.根据该实验

电路测出的数据绘制的人一人图线如图⑹所示（人为电流表G的示数，人为电流表A的示数），

则由图线可以得到被测电池组的电动势夕=V,内阻_r=。；（结果均保留

2位有效数字）

（2）另一位小张同学则设计了图（c）所示的实验电路对电池组进行测量，记录了单刀双掷开关

S?分别接1、2对应电压表的示数。•和电流表的示数/；收据实验记录的数据绘制0图线如

图（d）中所示的4、8两条空线.

可以判断图线力是利用单刀双掷开关Sz接______(选填“1”或“2”)中的实验数据播出的；

分析力、6两条图线可知，此电池组的电动势为E=_____,内阻r=______(用图中£、&、

h,4表示).

解析：(1)电流表G和定值电阻串联，其可看成一个电压表，则有少=/(是+硝+A广，

整理可得/尸一/人+备'

P

根据图像可知，图线与纵轴会相交于(0,7.5mA)的位置，则有万工方=7.5X10-34，

1\G\/U)

可得£=7.5V,

日-r-(5-7)X1O~3

且有一兄+胃=-0.5-0.1-'

可得广=5.0Q.

(2)若单刀双掷开关接1,则电流表相对于电源内接，则因电流表分压作用，会导致Er(=E

汨,/斯其〉/双君,

若单刀双掷开关接2,则电流表相对于电源外接，因电压表分流作用，会导致/短

直=/瓶测，

结合所给图像，可以判断出,4图线是利用单刀双掷开关邑接1,同样也可以判断出£=£,,I

短其=心,

则内阻为r=3=f.

-/WKhi

答案：(1)7.55.0(2)1EA7

5.力敏电阻器是•种能将机械力转换为电信号的特殊元件，其电阻值可随外加压力大小而

改变.某同学为研究一个力敏电阻器救(阻值变化范围为儿欧姆到几十欧姆)的特性.设计

了如图(a)所示的电路，所用电源的电动势为3V,内阻忽略不计，电阻箱(()〜99.9Q).除

图⑸中的器材外，还有如下器材可供选择：

电流表4(量程为0〜0.6A,内阻n=1.5C)；电流表用(量程为0〜0.6A,内阻约为2。)

——

力敏电阻凡

-^2)

(1)图(a)中尸处选用电表,0处选用电表;(均填选用电表的符号)

(2)闭合开关S,多次改变对力敏电阻的压力E记录两电表读数，得到而不同的值，描绘

1\\图线如图⑹所示,由图线可得凡与歹的函数关系式R,=_________；

(3)该同学用力敏电阻和所提供的器材，把电流表A】改成一个压力表(即在电流表Ai表盘的

对应刻度位置处标上压力大小)，请在图(c)虚线框内画出设计电路图；

(4)若将电流表表盘的D.15A刻度处标为压力表的0刻度，则电阻箱先接入电路他阻值

应调为________。；保持几不变，则压力表能测量压力的最大值是________N.

解析：(1)0处选用电表因为A：的内阻己知，可以把A1当成电压表使用，用来测量力敏

电阻的电压；因为。处选用电表凡，所以严处选用电表A2；

(2)根据图像得凡=巧叶仇

根据图像得18=4X0+。，10=4X4+2?.

解得〃=—2,6=18,

所以凡=-26+18.

(3)设计电路如图所示

-------------------

力敏电阻匕

◎

—~<r

F

(4)根据兄=—26+18,当40时，尼=18Q,根据闭合电路欧姆定律得/=五万丁,

十%十

解得吊=0.5Q.

当电流表的示数等于0.6A时，表示压力表的压力最大.根据闭合电路欧姆定律得1.=

E

R+R)+_n

解得R=3Q,

根据尺=一26+18得/=7.5N.

答案：（DA?A,⑵-2F+18

（3）图见解析（4）0.57.5

6.某实验小组准备用铜片和锌片作为2个电极插入苹果制成水果电池，探究电极间距、电

极插入深度对水果电池的电动势和内阻的影响.实验小组在市场上购买了品种、大小和成熟

程度几乎相同的苹果，成员设计了两个方案测量苹果电池的电动势少和内阻人电路原理如

下图所示.实验室可供器材如下：

电压表V（0〜3V,内阻约3k。；0-15V,内阻约15kQ）；

电流表人（0~0.6八，内阻约0.125Q；0〜3A,内阻约0.025Q）；

微安表G（量程200MA；内阻约1000。）；

滑动变阻器（额定电流2A,最大阻值100Q）,电阻箱（最大阻99999Q）,开关、导线若

干.

（1）查阅资料知道苹果电池的电动势约为IV,内阻约为几k。，经过分析后发现方案A不合

适，你认为方案A不合适的原因是________（多选题）.

TE1,r~<S-

滑动变阻器起不到调节的作用

电流表几乎没有示数

电压表分流明显导致测量误差偏大

D.电压表示数达不到屋程的三分之一

（2）实验小组根据方案B进行实验，根据数据作出＞"图像如（图C）,已如图像的斜率为h

纵轴截距为b,微安表内阻为小可求得被测电池的电动势E=,内电阻r=

（3）改变电极间距、电极插入深度重复实验，测得数据如下表所示.

序号电极插入深度"cm电极间距〃cm电动势E/N内阻”。

1421.0165981

2441.0569508

3221.08311073

分析以上数据可知电极插入越深入，水果电池内阻越，电极间距越大，水果电池内

阻越________.

解析：（1）滑动变阻器最大阻值只有100而苹果电池的内阻约为几kC,则滑动变阻器

起不到调节的作用，选项A正确；电路中电流只有不到1mA,则电流表几乎没有示数，选

项B正确；电压表内阻远大于滑动变阻器的电阻，电压表的分流不明显，选项C错误；使用

量程为0〜3V的中,压表，电压表示数达不到曷程的三分之一，诜项D正确.故诜ABD.

（2）由电路可得E=KR+rAR,

则仁%6=咛二

cE

解得£=：,r=-re.

（3）分析1、3两组数据可知电极插入越深入，水果电池内阻越小；分析1、2两组数据可知,

电极间距越大，水果电池内阻越大.

答案：（DABD（2）；-re⑶小大

KK

7.某实验小组进行“探究热敏电阻的温度特性”实验，实验室提供如下器材.：

热敏电阻用（常温下约8kQ）；

电流表A（量程1mA,内阻约200Q）；

电压表V（量程3V,内阻约10k（2）；

电池组£（电动势4.5V,内阻约1Q）；

滑动变阻器H（最大阻值为20Q）；

开关S、导线若干、烧杯和水、温度计.

（1）根据实验所提供的器材，设计实验电路，画在左图所示的方框中.

（2）右图是实验器材的实物图，图中己连接了部分导线，请根据你所设计的实验电路，补充

完成实物间的连线.

（3）闭合开关前，滑动变阻器的滑动触头尸应置于端（填或“6”）.

（4）若热敏电阻的阻值〃与温度1的关系如图所示，关于产生系统误差的原因或减小系统误

差的方法，下列叙述正确的是.

A.电流表的分压造成电阻的测量值总比真实值大

B.电压表的分流造成电阻的测量值总比真实值小

C.温度升高到一定值后，电流表宜采用外接法

D.温度升高到一定值后，电流表宜采用内接法

⑸现将此热敏电阻接在电流恒定的电路中，当它产生的热晶与向周围环境散热达到平衡时,

热敏电阻的温度稳定在某一值人且满足关系式/〃=­£一外，其中左是散热系数是电

阻的温度，友是周围环境温度，/为电流），已知/=40mA,£。=15℃,A-=0.16W/r,结

合上图可知该热敏电阻的温度稳定在__________t.

解析：（1）实验器材中的滑动变阻器以最大阻值为2（）。）、热敏电阻片（常温下约8kQ）,

滑动变阻器电阻远小于待测电阻；为了调节方便，使电表示数变化明显，滑动变阻器应采用

分压接法；电流表A（内阻约200。）、电压表V（内阻约10kQ）,根据

!\Kx

可见电流表对测量电阻的影响较小，所以电流表采用内接法；实验电路图如图所示.

(2)根据电路图，实物连线如图所示

(3)闭合开关前,滑动变阻器的滑动触头〃应置于用端,使待测电阻两端的电压为零，起到

保护电路的作用.

(4)电流表内接法会产生实验误差，由于电流表的分压，测量得到的用两端电压比实际电压

偏大，所以计算得到的电肛《偏大.由图像可知热敏电阻随着温度的升高，电阻值逐渐减

小；当石较小时，满足微》《这时电流表采用外接法误差较小.故选AC.

KKx

(5)当电流通过电阻产生的热量与电阻向周围环境散热达到平衡时，满足关系式W

tn},

其中/=40mA,t0=15℃,k=0.16W/℃,

可得Q100C-1500(C),

在长［图像中画出该函数对应图线，如图所示.

0102030405060708090100〃苒

由图像交点对应温度可知，该热敏电阻的温度稳定在38℃.

答案：(1)见解析(2)见解析(3)a(4)AC(5)38

8.某实验小组需测定电池的电动势和内阻，器材有：一节待测电池、一个单刀双掷开关、

一个定值电阻（阻值为分）、一个电流表（内阻为吊）、一根沟匀电阻丝（电阻丝总阻值大于总，

并配有可在电阻丝上移动的金属夹）、导线若干.由于缺少刻度尺，无法测量电阻丝长度，

但发现桌上有一个圆形时钟表盘.某同学提出将电阻丝绕在该表盘上，利用圆心角来表示接

入电路的电阻丝长度.主要实验步骤如下：

（1）将器材如图⑸连接：

图（b）图（c）

⑵开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的端（填“a"或）:

（3）改变金属夹的位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角，和电流表示

数/,得到多组数据；

（4）整理数据并在坐标纸上描