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2022年全国高考物理真题汇编：电学实验和电路
一、单选题
1．（2022·广东）如图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。定子是仅匝数n不同的两线圈， ，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均连接阻值为R的电阻，转子是中心在O点的条形磁铁，绕O点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交变电流。不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是（ ）
A．两线圈产生的电动势的有效值相等
B．两线圈产生的交变电流频率相等
C．两线圈产生的电动势同时达到最大值
D．两电阻消耗的电功率相等
【答案】B
【知识点】电功率和电功；匀速圆周运动；法拉第电磁感应定律；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】 AD、根据运动的周期性可知， 两个线圈位置的磁通量变化率都相等，根据法拉第电磁感应定律 ，因两个线圈的匝数不等，所以产生的感应电动势最大值不相等，有效值也不相等，根据，可知，两电阻的电功率也不相等，选项AD错误；
B、在匀速圆周运动中，磁铁的周期固定，则线圈产生的交流电频率也相等，故B正确；
C、电动势达到最大值时磁通量最小，结合题图可知，两个线圈的磁通量无法同时达到最大(或最小)，故产生的电动势无法同时达到最大值，故C错误；
故选：B。
【分析】 ABD、匀速圆周运动的周期和频率恒定，根据法拉第电磁感应定律可定性地分析出感应电动势的大小，结合功率的公式分析出功率的关系；C、根据不同位置的磁通量的变化特点分析出线圈是否能同时达到最大值。
2．（2022·全国甲卷）三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框，正方形线框的边长与圆线框的直径相等，圆线框的半径与正六边形线框的边长相等，如图所示。把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中，线框所在平面均与磁场方向垂直，正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为 和 。则（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】全电路的功和能；欧姆定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】设圆形线框的半径为r，磁场变化情况为，导线的横截面积为，
则正方形的周长为，面积为，
圆形的周长为，面积为，
正六边形的周长为，面积为，
根据法拉第电磁感应定律可得，根据电阻定律可得，
根据欧姆定律可得，所以，，，故，
故选C。
【分析】首先算出各个图像的周长和面积，然后根据法拉第电磁感应定律，电阻定律，欧姆定律等表示出来电流的大小，最后代入面积和周长，求出电流的大小关系。
二、实验探究题
3．（2022·辽宁）某同学要将一小量程电流表（满偏电流为 ，内阻为 ）改装成有两个量程的电流表，设计电路如图（a）所示，其中定值电阻 ， 。
（1）当开关S接A端时，该电流表的量程为 ；
（2）当开关S接B端时，该电流表的量程比接在A端时 （填“大”或“小”）
（3）该同学选用量程合适的电压表（内阻未知）和此改装电流表测量未知电阻 的阻值，设计了图（b）中两个电路。不考虑实验操作中的偶然误差，则使用 （填“甲”或“乙”）电路可修正由电表内阻引起的实验误差。
【答案】（1）1
（2）大
（3）乙
【知识点】表头的改装
【解析】【解答】（1）电流表满偏电压
所以分流电路电流为
所以量程为
（2）接B端，相当于R1和小量程电流表串联后再和R2并联。R1和小量程电流表串联导致满偏电压变大；分流电路由于只有电阻R2，所以分流电路电流变大，一个支路电流不变，另一个支路电流变大，总电流变大，量程变大。
（3）如果利用乙图，改装电流表内阻已知，结合电流表读出电流，所以电流表分压知道。结合外面电压表测得的总电压，可以知道Rx准确电压。所以 修正由电表内阻引起的实验误差 。甲图电压表内阻未知，无法修正由电表内阻引起的实验误差。
【分析】（1）电表改装成大量程电流表，算出两个电路电流相加即可得到新表量程。
（2）一个支路电流不变，另一个支路电流变大，总电流变大，量程变大。
（3）甲图由于电压表分流引起误差，乙图由于电流表分压引起误差。
4．（2022·湖南）小梦同学自制了一个两挡位（“ ”“ ”）的欧姆表，其内部结构如图所示， 为调零电阻（最大阻值为 ）， 、 、 为定值电阻（ ），电流计 G 的内阻为 。用此欧姆表测量一待测电阻的阻值，回答下列问题：
（1）短接①②，将单刀双掷开关 与 接通，电流计 G 示数为 ；保持电阻 滑片位置不变，将单刀双掷开关 与 接通，电流计 G 示数变为 ，则 （填“大于”或“小于”）；
（2）将单刀双掷开关S与n接通，此时欧姆表的挡位为 （填“ ”或“ ”）；
（3）若从“ ”挡位换成“ ”挡位，调整欧姆零点（欧姆零点在电流计 G 满偏刻度处）时，调零电阻 的滑片应该 调节（填“向上”或“向下”）；
（4）在“ ”挡位调整欧姆零点后，在①②间接入阻值为 的定值电阻 ，稳定后电流计 G 的指针偏转到满偏刻度的 ；取走 ，在①②间接入待测电阻 ，稳定后电流计 G 的指针偏转到满偏刻度的 ，则 Ω。
【答案】（1）大于
（2）
（3）向上
（4）400
【知识点】欧姆表的原理；练习使用多用电表
【解析】【解答】（1）由题意可知，则 开关拨向m时电路的总电阻较小，电动势保持不变，所以。
（2）开关拨向n时，电路中的总电阻较大，所以对应欧姆表的档位倍率较大，即n为×10档。
（3）从×1档换到×10档，电路中总电阻增大，干路电流减小，为了时电流表满偏，则需要增大通过电流计G所在支路的电流，所以的滑片向上调节。
（4）第一次，当1，2短接时，电路的总电阻为，电流表满偏可知；
第二次，电流表偏转了量程的三分之二，则有，
两式联立可得；
第三次，电流表偏转了量程的三分之一，则有，
联立第二次和第三次解得
【分析】根据欧姆表的原理以及闭合电路欧姆定律进行分析求解。
5．（2022·广东）弹性导电绳逐步成为智能控制系统中部分传感器的敏感元件，某同学测量弹性导电绳的电阻与拉伸后绳长之间的关系，实验过程如下：
⑴装置安装和电路连接
如图（a）所示，导电绳的一端固定，另一端作为拉伸端，两端分别用带有金属夹A、B的导线接入如图（b）所示的电路中。
⑵导电绳拉伸后的长度L及其电阻 的测量
①将导电绳拉伸后，用刻度尺测量并记录A、B间的距离，即为导电绳拉伸后的长度L。
②将滑动变阻器R的滑片滑到最右端。断开开关 ，闭合开关 ，调节R，使电压表和电流表的指针偏转到合适位置。记录两表的示数U和 。
③闭合 ，电压表的示数 （选填“变大”或“变小”）。调节R使电压表的示数仍为U，记录电流表的示数 ，则此时导电绳的电阻 （用 、 和U表示）。
④断开 ，增大导电绳拉伸量，测量并记录A、B间的距离，重复步骤②和③。
⑶该电压表内阻对导电绳电阻的测量值 （选填“有”或“无”）影响。
⑷图（c）是根据部分实验数据描绘的 图线。将该导电绳两端固定在某种机械臂上，当机械臂弯曲后，测得导电绳的电阻 为 ，则由图线可读出导电绳拉伸后的长度为 cm，即为机械臂弯曲后的长度。
【答案】变小；；无；51.80
【知识点】电阻的测量；电路动态分析
【解析】【解答】(2)③闭合S2后，并联部分的电阻减小，根据闭合电路欧姆定律，电压表的示数变小；调节R使电压表的示数仍为U，流过导电绳的电流为I2-I1，根据欧姆定律可得导电绳的电阻Rx=。
（3）在闭合S2之前，电流表I1的示数包括定值电阻的电流和电压表分得的电流，闭合S2之后，加在电压表两端的电压保持不变，因此流过电压表和定值电阻的总电流仍为I1，故流过导电绳的电流是I2-I1，与电压表内阻无关，电压表内阻对测量没有影响。
（4） 导电绳的电阻 为 ，从图c可知，对应的导电绳拉伸后的长度为51.80cm。
【分析】 本题考查电路的动态分析，伏安法测电阻，注意理解实验原理。 根据闭合S2，电路总电阻减小，总电流增加，内电压增加，外电压减小；根据欧姆定律即可求解。
三、综合题
6．（2022·山东）某粮库使用额定电压 ，内阻 的电动机运粮。如图所示，配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜坡，装满粮食的小车以速度 沿斜坡匀速上行，此时电流 。关闭电动机后，小车又沿斜坡上行路程L到达卸粮点时，速度恰好为零。卸粮后，给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行。已知小车质量 ，车上粮食质量 ，配重质量 ，取重力加速度 ，小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比，比例系数为k，配重始终未接触地面，不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求：
（1）比例系数k值；
（2）上行路程L值。
【答案】（1）当小车随配置一起向上匀速运动时，设电动机对小车的拉力为，
根据能量守恒有，
设配重对小车的拉力为，对配重受力分析有，
向上匀速，对小车分析有，
小车向下匀速，对小车分析有，
联立解得，；
（2）关闭发动机后，对小车和配重受力分析有，
根据运动学公式有，联立两式解得 。
【知识点】恒力做功；动能定理的综合应用；全电路的功和能；欧姆定律；能量守恒定律
【解析】【分析】(1)首先对小车匀速上行进行分析，然后小车匀速下行分析，最后联立即可求出结果；
(2)首先对关闭发动机后小车和配重受力分析，然后根据运动学公式进行求解。
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2022年全国高考物理真题汇编：电学实验和电路
一、单选题
1．（2022·广东）如图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。定子是仅匝数n不同的两线圈， ，二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均连接阻值为R的电阻，转子是中心在O点的条形磁铁，绕O点在该平面内匀速转动时，两线圈输出正弦式交变电流。不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是（ ）
A．两线圈产生的电动势的有效值相等
B．两线圈产生的交变电流频率相等
C．两线圈产生的电动势同时达到最大值
D．两电阻消耗的电功率相等
2．（2022·全国甲卷）三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框，正方形线框的边长与圆线框的直径相等，圆线框的半径与正六边形线框的边长相等，如图所示。把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中，线框所在平面均与磁场方向垂直，正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为 和 。则（ ）
A． B． C． D．
二、实验探究题
3．（2022·辽宁）某同学要将一小量程电流表（满偏电流为 ，内阻为 ）改装成有两个量程的电流表，设计电路如图（a）所示，其中定值电阻 ， 。
（1）当开关S接A端时，该电流表的量程为 ；
（2）当开关S接B端时，该电流表的量程比接在A端时 （填“大”或“小”）
（3）该同学选用量程合适的电压表（内阻未知）和此改装电流表测量未知电阻 的阻值，设计了图（b）中两个电路。不考虑实验操作中的偶然误差，则使用 （填“甲”或“乙”）电路可修正由电表内阻引起的实验误差。
4．（2022·湖南）小梦同学自制了一个两挡位（“ ”“ ”）的欧姆表，其内部结构如图所示， 为调零电阻（最大阻值为 ）， 、 、 为定值电阻（ ），电流计 G 的内阻为 。用此欧姆表测量一待测电阻的阻值，回答下列问题：
（1）短接①②，将单刀双掷开关 与 接通，电流计 G 示数为 ；保持电阻 滑片位置不变，将单刀双掷开关 与 接通，电流计 G 示数变为 ，则 （填“大于”或“小于”）；
（2）将单刀双掷开关S与n接通，此时欧姆表的挡位为 （填“ ”或“ ”）；
（3）若从“ ”挡位换成“ ”挡位，调整欧姆零点（欧姆零点在电流计 G 满偏刻度处）时，调零电阻 的滑片应该 调节（填“向上”或“向下”）；
（4）在“ ”挡位调整欧姆零点后，在①②间接入阻值为 的定值电阻 ，稳定后电流计 G 的指针偏转到满偏刻度的 ；取走 ，在①②间接入待测电阻 ，稳定后电流计 G 的指针偏转到满偏刻度的 ，则 Ω。
5．（2022·广东）弹性导电绳逐步成为智能控制系统中部分传感器的敏感元件，某同学测量弹性导电绳的电阻与拉伸后绳长之间的关系，实验过程如下：
⑴装置安装和电路连接
如图（a）所示，导电绳的一端固定，另一端作为拉伸端，两端分别用带有金属夹A、B的导线接入如图（b）所示的电路中。
⑵导电绳拉伸后的长度L及其电阻 的测量
①将导电绳拉伸后，用刻度尺测量并记录A、B间的距离，即为导电绳拉伸后的长度L。
②将滑动变阻器R的滑片滑到最右端。断开开关 ，闭合开关 ，调节R，使电压表和电流表的指针偏转到合适位置。记录两表的示数U和 。
③闭合 ，电压表的示数 （选填“变大”或“变小”）。调节R使电压表的示数仍为U，记录电流表的示数 ，则此时导电绳的电阻 （用 、 和U表示）。
④断开 ，增大导电绳拉伸量，测量并记录A、B间的距离，重复步骤②和③。
⑶该电压表内阻对导电绳电阻的测量值 （选填“有”或“无”）影响。
⑷图（c）是根据部分实验数据描绘的 图线。将该导电绳两端固定在某种机械臂上，当机械臂弯曲后，测得导电绳的电阻 为 ，则由图线可读出导电绳拉伸后的长度为 cm，即为机械臂弯曲后的长度。
三、综合题
6．（2022·山东）某粮库使用额定电压 ，内阻 的电动机运粮。如图所示，配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜坡，装满粮食的小车以速度 沿斜坡匀速上行，此时电流 。关闭电动机后，小车又沿斜坡上行路程L到达卸粮点时，速度恰好为零。卸粮后，给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行。已知小车质量 ，车上粮食质量 ，配重质量 ，取重力加速度 ，小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比，比例系数为k，配重始终未接触地面，不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求：
（1）比例系数k值；
（2）上行路程L值。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】电功率和电功；匀速圆周运动；法拉第电磁感应定律；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】 AD、根据运动的周期性可知， 两个线圈位置的磁通量变化率都相等，根据法拉第电磁感应定律 ，因两个线圈的匝数不等，所以产生的感应电动势最大值不相等，有效值也不相等，根据，可知，两电阻的电功率也不相等，选项AD错误；
B、在匀速圆周运动中，磁铁的周期固定，则线圈产生的交流电频率也相等，故B正确；
C、电动势达到最大值时磁通量最小，结合题图可知，两个线圈的磁通量无法同时达到最大(或最小)，故产生的电动势无法同时达到最大值，故C错误；
故选：B。
【分析】 ABD、匀速圆周运动的周期和频率恒定，根据法拉第电磁感应定律可定性地分析出感应电动势的大小，结合功率的公式分析出功率的关系；C、根据不同位置的磁通量的变化特点分析出线圈是否能同时达到最大值。
2．【答案】C
【知识点】全电路的功和能；欧姆定律；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】设圆形线框的半径为r，磁场变化情况为，导线的横截面积为，
则正方形的周长为，面积为，
圆形的周长为，面积为，
正六边形的周长为，面积为，
根据法拉第电磁感应定律可得，根据电阻定律可得，
根据欧姆定律可得，所以，，，故，
故选C。
【分析】首先算出各个图像的周长和面积，然后根据法拉第电磁感应定律，电阻定律，欧姆定律等表示出来电流的大小，最后代入面积和周长，求出电流的大小关系。
3．【答案】（1）1
（2）大
（3）乙
【知识点】表头的改装
【解析】【解答】（1）电流表满偏电压
所以分流电路电流为
所以量程为
（2）接B端，相当于R1和小量程电流表串联后再和R2并联。R1和小量程电流表串联导致满偏电压变大；分流电路由于只有电阻R2，所以分流电路电流变大，一个支路电流不变，另一个支路电流变大，总电流变大，量程变大。
（3）如果利用乙图，改装电流表内阻已知，结合电流表读出电流，所以电流表分压知道。结合外面电压表测得的总电压，可以知道Rx准确电压。所以 修正由电表内阻引起的实验误差 。甲图电压表内阻未知，无法修正由电表内阻引起的实验误差。
【分析】（1）电表改装成大量程电流表，算出两个电路电流相加即可得到新表量程。
（2）一个支路电流不变，另一个支路电流变大，总电流变大，量程变大。
（3）甲图由于电压表分流引起误差，乙图由于电流表分压引起误差。
4．【答案】（1）大于
（2）
（3）向上
（4）400
【知识点】欧姆表的原理；练习使用多用电表
【解析】【解答】（1）由题意可知，则 开关拨向m时电路的总电阻较小，电动势保持不变，所以。
（2）开关拨向n时，电路中的总电阻较大，所以对应欧姆表的档位倍率较大，即n为×10档。
（3）从×1档换到×10档，电路中总电阻增大，干路电流减小，为了时电流表满偏，则需要增大通过电流计G所在支路的电流，所以的滑片向上调节。
（4）第一次，当1，2短接时，电路的总电阻为，电流表满偏可知；
第二次，电流表偏转了量程的三分之二，则有，
两式联立可得；
第三次，电流表偏转了量程的三分之一，则有，
联立第二次和第三次解得
【分析】根据欧姆表的原理以及闭合电路欧姆定律进行分析求解。
5．【答案】变小；；无；51.80
【知识点】电阻的测量；电路动态分析
【解析】【解答】(2)③闭合S2后，并联部分的电阻减小，根据闭合电路欧姆定律，电压表的示数变小；调节R使电压表的示数仍为U，流过导电绳的电流为I2-I1，根据欧姆定律可得导电绳的电阻Rx=。
（3）在闭合S2之前，电流表I1的示数包括定值电阻的电流和电压表分得的电流，闭合S2之后，加在电压表两端的电压保持不变，因此流过电压表和定值电阻的总电流仍为I1，故流过导电绳的电流是I2-I1，与电压表内阻无关，电压表内阻对测量没有影响。
（4） 导电绳的电阻 为 ，从图c可知，对应的导电绳拉伸后的长度为51.80cm。
【分析】 本题考查电路的动态分析，伏安法测电阻，注意理解实验原理。 根据闭合S2，电路总电阻减小，总电流增加，内电压增加，外电压减小；根据欧姆定律即可求解。
6．【答案】（1）当小车随配置一起向上匀速运动时，设电动机对小车的拉力为，
根据能量守恒有，
设配重对小车的拉力为，对配重受力分析有，
向上匀速，对小车分析有，
小车向下匀速，对小车分析有，
联立解得，；
（2）关闭发动机后，对小车和配重受力分析有，
根据运动学公式有，联立两式解得 。
【知识点】恒力做功；动能定理的综合应用；全电路的功和能；欧姆定律；能量守恒定律
【解析】【分析】(1)首先对小车匀速上行进行分析，然后小车匀速下行分析，最后联立即可求出结果；
(2)首先对关闭发动机后小车和配重受力分析，然后根据运动学公式进行求解。
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