2020--2022年全国高考物理三年真题汇编：电学实验

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2020--2022年全国高考物理三年真题汇编：电学实验
一、实验探究题
1．（2022·河北）某物理兴趣小组利用废弃电饭煲的部分器材自制简易电饭煲，设计电路如图1所示。选用的器材有：限温开关S1（手动将其按下，开始持续加热煮饭，当锅内温度高于103℃时自动断开，之后不能自动闭合）；保温开关S2（当锅内温度高于80℃时自动断开，温度低于70℃时自动闭合）；电饭煲的框架（结构如图2所示）。自备元件有：加热电阻丝R（阻值为60Ω，用于加热煮饭）；限流电阻R1和R2，（阻值均为1kΩ）：指示灯L1和L2（2.5V，0.6W，当电流低于30mA时可视为熄灭）；保险丝T。
（1）按照兴趣小组设计的电路，下列说法正确的是______ （多选）。
A．按下S1，L1和L2均发光
B．当锅内温度高于103℃时，S1自动断开，L1和L2均发光
C．保温过程中，S2自动在闭合、断开状态之间交替切换
D．当锅内温度低于70℃时，S2自动闭合，L1发光，L2熄灭
（2）简易电饭煲制作完成后，试用时L1始终不亮，但加热和保温功能均正常。在不增加元件的前提下，断开电源，使用多用电表判断发生故障的元件。下列操作步骤的正确顺序是　 　（填写各步骤前的字母）。
A．将选择开关旋转到“ × 100”位置
B．将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指针指向欧姆零点
C．调整“指针定位螺丝”，使指针指到零刻度
D．测量指示灯L1两端的阻值
E．将选择开关置于OFF位置或交流电压最高挡
操作时，将多用电表两表笔与L1两端接触，若指针如图3所示，可判断是　 　断路损坏；若指针如图4所示，可判断是　 　断路损坏。（用电路中的元件符号表示）
2．（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。
3．（2022·全国乙卷）一同学探究阻值约为 的待测电阻 在 范围内的伏安特性。可用器材有：电压表V（量程为 ，内阻很大），电流表A（量程为 ，内阻为 ），电源E（电动势约为 ，内阻不计），滑动变阻器R（最大阻值可选 或 ），定值电阻 （阻值可选 或 ），开关S，导线若干。
（1）要求通过 的电流可在 范围内连续可调，在答题卡上将图（a）所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图；
（2）实验时，图（a）中的R应选最大阻值为　 　（填“ ”或“ ”）的滑动变阻器， 应选阻值为　 　（填“ ”或“ ”）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（b）和图（c）所示，则此时 两端的电压为　 　V，流过 的电流为　 　 ，此组数据得到的 的阻值为　 　 （保留3位有效数字）。
4．（2021·全国甲卷）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300 ）
电流表（量程300mA，内阻0.27 ）
定值电阻R0
滑动变阻器R1（阻值0-20 ）
电阻箱R2（最大阻值9999.9 ）
电源E（电动势6V，内阻不计）
开关S、导线若干。
完成下列填空：
（1）有3个阻值分别为10Ω、20Ω、30Ω的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0~300mA的U-I曲线，R0应选取阻值为　 　Ω的定值电阻；
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的　 　（填“a”或“b”）端；
（3）在流过电流表的电流较小时，将电阻箱R2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10mA时，小灯泡的电阻为　 　Ω（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R2的阻值调整为　 　Ω。然后调节滑动变阻器R1，测得数据如下表所示：
U/mV 24.0 46.0 76.0 110.0 128.0 152.0 184.0 216.0 250.0
I/mA 140.0 160.0 180.0 200.0 220.0 240.0 260.0 280.0 300.0
（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W1=　 　W（保留2位有效数字）；当流过电流表的电流为300mA时，小灯泡的电功率为W2，则 =　 　（保留至整数）。
5．（2021·海南）在伏安法测电阻的实验中，提供以下实验器材：电源E（电动势约 ，内阻约 ），待测电阻 （阻值小于 ），电压表V（量程 ，内阻约 ），电流表A（量程 ，内阻约 ），滑动变阻器（最大阻值 ），单刀开关 ，单刀双掷开关 ，导线若干。某同学利用上述实验器材设计如图所示的测量电路。
回答下列问题：
（1）闭合开关 前，滑动变阻器的滑片P应滑到　 　（填“a”或“b”）端；
（2）实验时，为使待测电阻的测量值更接近真实值，应将 拨向　 　（填“c”或“d”）；在上述操作正确的情况下，引起实验误差的主要原因是　 　（填正确选项前的标号）；
A．电流表分压 B．电压表分流 C．电源内阻分压
（3）实验时，若已知电流表的内阻为 ，在此情况下，为使待测电阻的测量值更接近真实值，应将 拨向　 　（填“c”或“d”）；读得电压表的示数为 ，电流表的示数为 ，则 　 　 （结果保留两位有效数字）。
6．（2021·河北）某同学研究小灯泡的伏安特性，实验室提供的器材有；小灯泡（ ， ），直流电流（ ），滑动变阻器，量程合适的电压表和电流表，开关和导线若干，设计的电路如图1所示。
（1）根据图1，完成图2中的实物连线；
（2）按照图1连线后，闭合开关，小灯泡闪亮一下后熄灭，观察发现灯丝被烧断，原因可能是______（单项选择，填正确答案标号）；
A．电流表短路
B．滑动变阻器的滑片接触不良
C．滑动变阻器滑片的初始位置在b端
（3）更换小灯泡后，该同学正确完成了实验操作，将实验数据描点作图，得到 图像，其中一部分如图3所示，根据图像计算出P点对应状态下小灯泡的电阻为　 　Ω（保留三位有效数字）。
7．（2021·山东）热敏电阻是传感器中经常使用的元件，某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有：
待测热敏电阻 （实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧）；
电源E（电动势 ，内阻r约为 ）；
电阻箱R（阻值范围 ）；
滑动变阻器 （最大阻值 ）；
滑动变阻器 （最大阻值 ）；
微安表（量程 ，内阻等于 ）；
开关两个，温控装置一套，导线若干。
同学们设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下：
①按图示连接电路；
②闭合 、 ，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏；
③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开 ，调节电阻箱，使微安表指针半偏；
④记录此时的温度和电阻箱的阻值。
回答下列问题：
（1）为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用　 　（填“ ”或“ ”）。
（2）请用笔画线代替导线，将实物图（不含温控装置）连接成完整电路。
（3）某温度下微安表半偏时，电阻箱的读数为 ，该温度下热敏电阻的测量值为　 　 （结果保留到个位），该测量值　 　（填“大于”或“小于”）真实值。
（4）多次实验后，学习小组绘制了如图乙所示的图像。由图像可知。该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐　 　（填“增大”或“减小”）。
8．（2021·浙江）小李在实验室测量一电阻R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 ，电流表的示数如图2所示，其读数 　 　A；将K掷到2，电压表和电流表的读数分别为 ， 。由此可知应采用电流表　 　（填“内”或“外”）接法。
（2）完成上述实验后，小李进一步尝试用其它方法进行实验：
①器材与连线如图3所示，请在虚线框中画出对应的电路图　 　；
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 　 　 。此方法　 　（填“有”或“无”）明显的实验误差，其理由是　 　。
9．（2020·新课标Ⅲ）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E、开关S、滑动变阻器R（最大阻值为20 Ω）、电压表（可视为理想电表）和毫安表（内阻约为100 Ω）。
（1）在答题卡上所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图。
（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亳安表的示数，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5.5 V和3.0 mA，则此时热敏电阻的阻值为　 　kΩ（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。
（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2.2kΩ。由图（a）求得，此时室温为　 　℃（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10 V，内阻可忽略）；当图中的输出电压达到或超过6.0 V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　 　（填“R1”或“R2”）应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为　 　kΩ（保留2位有效数字）。
10．（2020·新课标Ⅱ）某同学要研究一小灯泡L（3.6
V，0.30 A）的伏安特性。所用器材有：电流表A1（量程200 mA，内阻Rg1=10.0 Ω），电流表A2（量程500 mA，内阻Rg2=1.0 Ω）、定值电阻R0（阻值R0=10.0 Ω）、滑动变阻器R1（最大阻值10 Ω）、电源E（电动势4.5 V，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。
（2）若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流，利用I1、I2、Rg1和R0写出：小灯泡两端的电压U=　 　，流过小灯泡的电流I=　 　。为保证小灯泡的安全，I1不能超过　 　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I1和I2。所得实验数据在下表中给出。
I1/mA 32 55 85 125 144 173
I2/mA 171 229 299 379 424 470
根据实验数据可算得，当I1=173
mA时，灯丝电阻R=　 　Ω（保留1位小数）。
（4）如果用另一个电阻替代定值电阻R0，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　 　Ω（保留1位小数）。
11．（2020·新课标Ⅰ）某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx，所用电压表的内阻为1 kΩ，电流表内阻为0.5Ω。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O、P两点之间，另一种是跨接在O、Q两点之间。测量得到如图（b）所示的两条U–I图线，其中U与I分别为电压表和电流表的示数。
回答下列问题：
（1）图（b）中标记为II的图线是采用电压表跨接在　 　（填“O、P”或“O、Q”）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“II”）得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为　 　Ω（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　 　Ω（保留1位小数）。
二、综合题
12．（2022·湖北）某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后，为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率，进行了如下实验探究。
（1）该小组用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D，示数如图甲所示，其读数为　 　mm。再用游标卡尺测得其长度L。
（2）该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻Rx的阻值。图中电流表量程为0.6A、内阻为1.0Ω，定值电阻R0的阻值为20.0Ω，电阻箱R的最大阻值为999.9 Ω。首先将S2置于位置1，闭合S1，多次改变电阻箱R的阻值，记下电流表的对应读数I，实验数据见下表。
R/Ω I/A /A-1
5.0 0.414 2.42
10.0 0.352 2.84
15.0 0.308 3.25
20.0 0.272 3.68
25.0 0.244 4.10
30.0 0.222 4.50
根据表中数据，在图丙中绘制出 -R图像。再将S2置于位置2，此时电流表读数为0.400A。根据图丙中的图像可得Rx=　 　Ω（结果保留2位有效数字)。最后可由表达式ρ=　 　得到该材料的电阻率(用D、L、Rx表示) 。
（3）该小组根据图乙的电路和图丙的 -R图像，还可以求得电源电动势E=　 　V，内阻r=　 　Ω。(结果均保留2位有效数字)
（4）持续使用后，电源电动势降低、内阻变大。若该小组再次将此圆柱形电阻连入此装置，测得电路的电流，仍根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会　 　(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
13．（2022·山东）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。实验器材：
干电池E（电动势 ，当阻未知）；
电流表 （量程 ，内阻为 ）；
电流表 （量程 ，内阻为 ）；
定值电阻 （阻值为 ）；
滑动变阻器R（最大阻值为 ）；
待测电阻 ；
开关S，导线若干。
测量电路如图所示。
（1）断开开关，连接电路，将滑动变阻器R的滑片调到值最大一端。将定值电阻 接入电路；闭合开关，调节滑片位置。使电流表指针指在满刻度的 处。该同学选到电流表为　 　（填“ ”或“ ”）；若不考虑电池内阻。此时滑动变阻器接入电路的电阻值应为　 　 。
（2）断开开关，保持滑片的位置不变。用 替换 ，闭合开关后，电流表指针指在满刻度的 处，则 的测量值为　 　 。
（3）本实验中未考虑电池内阻，对 的测量值　 　（填“有”或“无”）影响
14．（2022·全国甲卷）某同学要测量微安表内阻，可利用的实验器材有：电源E（电动势 ，内阻很小），电流表 （量程 ，内阻约 ），微安表 （量程 ，内阻 待测，约 ），滑动变阻器R（最大阻值 ），定值电阻 （阻值 ），开关S，导线若干。
（1）在答题卡上将图中所示的器材符号连线，画出实验电路原理图
（2）某次测量中，微安表的示数为 ，电流表的示数为 ，由此计算出微安表内阻 　 　Ω．
答案解析部分
1．【答案】（1）C；D
（2）CABDE；L1；R1
【知识点】电阻的测量
【解析】【解答】（1） S1 闭合，灯L2短路，则L2不会发光，A错误；
当锅内温度高于103℃时，S1自动断开 此时电路中R与R1和L1的串联部分并联，并联的整体再和L2、R2串联，此时电路的总电流I总＜A=220mA，
通过灯泡L1的电流I1＜I总≈12.5mA，电流小于30mA， L1不发光。B错误。
保温开关S2在锅内温度高于80℃时自动断开，温度低于70℃时自动闭合 ，C正确；
锅内迢度低于70℃时，S2自动闭合，L2支路被短路，则L2不会发光，D正确。
（2）多用电表使用步骤为： 机械调零；选档；欧姆调零；测量；整理器材。答案为 CABDE 。
由于使用时L1始终不亮，但加热和保温功能均正常，则说明R、L2、R2、T均正常，
将多用电表两表笔与L1两端接触，此时，结合多用电表内部电源可能可以形成回路， 若指针如图3所示则为 断路，电表阻值大约为阻值之和。 若指针如图4所示，若是好的，则测量的是其两端电阻。档位是100档，所以表盘示数靠近0。
【分析】（1）注意电路中各个部分连接方式，以及各个开关可能导致的短路情况。
（2）多用电表使用步骤为： 机械调零；选档；欧姆调零；测量；整理器材。
（3）用电器断路，表盘正常有示数，必须是其他部分和多用电表内部可以形成回路，否则电表示数为无穷大。
2．【答案】变小；；无；51.80
【知识点】电路的动态变化分析；电阻的测量
【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。
3．【答案】（1）
（2）；
（3）；；
【知识点】测定金属的电阻率；描绘小电珠的伏安特性曲线；电阻的测量
【解析】【解答】(1)根据题意可知，滑动变阻器采用分压式接法，电表从0开始测量，满足题中通过的电流从连续可调，即可做出实验电路图如图所示
(2)实验时，滑动变阻器接法为分压法，所以图（a）中的R应选最大阻值为 的滑动变阻器；
主要是为了进行电表的改装，需要与电流表并联，如图
根据并联电路中电流之比等于电阻的反比，所以 ；
(3)根据题图可以读出 两端的电压为 2.30V，流过 的电流为，所以 的阻值为548。
【分析】(1)根据实验要求连接实验电路；
(2)根据滑动变阻器的接法选择合适的阻值，根据电表的改装计算定值电阻的阻值；
(3)先进行读数，然后根据读数进行计算。
4．【答案】（1）10
（2）a
（3）0.7
（4）2700
（5）增大
（6）0.074；10
【知识点】描绘小电珠的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）已知电路中的电动势E=6V，小灯泡的额定电压为UV=2.5V；为了避免灯泡两端的电压过大，其定值电阻两端的电压为 ，已知灯泡的额定电流为I=0.3A；
根据欧姆定律可得：，
根据R0的计算结果且考虑其他用电器的电阻，R0应选取阻值为10Ω；
（2）滑动变阻器在回路中选择分压式接法，开关闭合前，为了保护电路，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的a端，使上面的支路分得的电压等于0；
（3）当电阻箱的阻值为0时，电压表其读数为灯泡两端的电压，由图可知当流过电流表的电流为10mA时，电压为7mV，根据欧姆定律可得：小灯泡的电阻为
（4）为了使电压表满偏时对应灯泡两端的电压为3V，则需要把原来的电压表量程扩大为3V，由题知电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V时，根据串联电路的电流特点有：
解得
（5）当小灯泡的电流不断增加时，从坐标点和原点的连线斜率变大，根据k= ，斜率变大时灯丝的电阻增大；
（6）由于改装后其电压表的量程为原来的10倍，根据表格可知当电流为160mA时，电压表的示数为46mV，根据改装后的电压表量程可得小灯泡两端电压为0.46V，根据功率的表达式W=IU，则此时小灯泡电功率W1=0.46V×0.16A≈0.074W
同理可知当流过电流表的电流为300mA时，小灯泡两端电压为2.5V，根据功率的表达式W=IU，此时小灯泡电功率W2=2.5V×0.3A=0.75W
故有
【分析】（1）已知小灯泡的额定电压，结合电动势的大小可以判别定值电阻需要分担的电压，结合欧姆定律可以求出定值电阻的大小；
（2）为了保护电路其滑动变阻器的滑片应该打在a端；
（3）利用图像可以得出灯泡的电压和电流，结合欧姆定律可以求出灯泡电阻的大小；
（4）利用电压表满偏时灯泡两端的电压为3V，结合欧姆定律可以求出其R2的大小；
（5）利用图像坐标和原点连线的斜率变大可以判别电阻不断增大；
（6）利用图像电压和电流可以求出小灯泡电功率的大小；利用功率的大小可以求出功率的比值。
5．【答案】（1）b
（2）c；B
（3）d；6.0
【知识点】欧姆定律；电阻的测量
【解析】【解答】（1）根据题目中的实物图，可以知道滑动变阻器采用限流式接入电路，开关 闭合前，，为保护电路，应将滑动变阻器接入电路阻值最大即将滑片 应滑到 端，
（2）根据题意可知待测电阻的阻值 代入数据可知待测电阻阻值与电压表、电流表满足 ,所以电流表的分压比较明显，电流表应采用外接法，所以开关 应拨向 端；外接法的测量误差主要来源于电压表的分流，所以B选项符合题意；
（3）若电流表内阻 ，根据的关系可以知道电流表采用内接法，所以开关 应拨向 端；
电压表测量电流表和待测电阻的总电压 ，电流表分压为
根据欧姆定律可知待测电阻阻值为
【分析】本题考查测定金属丝的电阻率，实验仪器的选择是考试中经常出现的问题，在学习中要注意掌握好其安全、准确的原则；同时注意滑动变阻器在电路中的应用规律，注意电流表的内外接法的选择：
（1）开关S1闭合前，滑片P应滑到b端，为保护电路，应将滑动变阻器接入电路阻值最大；
（2）根据待测电阻与电压表和电流表内阻的关系确定电流表内外接；
（2）若电流表内阻较小，则电流表的分压可以准确计算，所以电流表采用内接法，根据部分电路欧姆定律解得。
6．【答案】（1）
（2）C
（3）27.0
【知识点】描绘小电珠的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）由于滑动变组器使用分压式接法，根据电路图所示，其电流表负接线柱要与滑动变阻器a端或b端相连，完成对应的电路图如图所示：
（2）由于通过灯泡的电流过大，所以开关闭合，小灯泡闪亮一下后灯丝烧断。
A．电流表本身内阻非常小，与灯泡串联时电阻可以忽略，所以电流短路几乎不影响通过小灯泡的电流，所以不会导致其灯泡电流过大，A不符合题意；
B．滑动变阻器滑片接触不良，其灯泡会处于断路，则无电流通过小灯泡，小灯泡不会发亮，B不符合题意；
C．当滑动变阻器的滑片开始时置于 端，其外电路所有电压会加在灯泡两端，导致小灯泡部分分压达到最大，通过电流最大，可能会烧断小灯泡灯丝，C符合题意；
故答案为：C。
（3）根据小灯泡的伏安特性曲线可知在 点时的电压和电流分别为 ，
根据欧姆定律 可知小灯泡的电阻为
【分析】（1）利用电路图完成实物图连线；
（2）灯丝被烧坏可能是滑动变阻器分压过大导致其灯泡两端的电压过高；
（3）利用伏安特性曲线可以求出P点的电压和电流，结合欧姆定律可以求出灯泡的电阻大小。
7．【答案】（1）
（2）
（3）3500；大于
（4）减小
【知识点】电阻的测量
【解析】【解答】（1）实验利用半偏法测量热敏电阻的阻值，则是利用断开开关后其支路的电压保持不变，使电流表的读数为原来闭合开关时的一半，根据欧姆定律则可以得出其断开开关后其热敏电阻的阻值和电阻箱的阻值相等，这样操作，当开关断开时其滑动变阻器左端并联部分的电压会变大，为了使电压变化量比较小则滑动变阻器要选择其阻值较小的，故滑动变阻器应选R1。
（2）根据电路图可以看出，滑动变阻器要直接与电源、开关S1进行串联，其开关S2要与电阻箱并联后与毫安表串联再接在滑动变阻器右上方的接线柱；电路连接图如图所示
（3）微安表半偏时，根据欧姆定律有：；
则
解得
由于断开S2与闭合开关S2对比，由于该支路的电阻增加，所以导致其支路分得的电压比闭合开关时大，热敏电阻和毫安表所分得的电压还是原来电压的一半，根据欧姆定律，可得电阻箱的阻值略大于热敏电阻与微安表的总电阻，所以用电阻箱的阻值等于热敏电阻与微安表的总电阻来计算，其热敏电阻的测量值比真实值偏大。
（4）当温度升高时，其图像中对应的横坐标 减小，则对应的 减小，根据的函数特点，当减小时则其 减小，因此热敏电阻随温度的升高逐渐减小。
【分析】（1）实验利用半偏法测量其热敏电阻的阻值，为了防止其支路电压变化量过大所以其滑动变阻器要使用小阻值；
（2）利用电路图进行实物图连线；
（3）利用支路的欧姆定律可以求出热敏电阻的阻值，结合其支路分压变大可以判别其热敏电阻的测量值大于其真实值；
（4）利用图像函数结合温度的变化可以判别热敏电阻的阻值变化。
8．【答案】（1）0.34；外
（2）；5；有；电阻箱的最小分度与待测电阻比较接近（或其它合理解释）
【知识点】电阻的测量
【解析】【解答】（1）已知电流表的量程为0.6A，其分度值为0.02A，利用电流表表盘刻度可知电流大小为0.34A
当电流表外接时其电压表读数为1.65V，当电流表内接时其电压表读数为1.75V；则可得：电压表的百分比变化为
当电流表外接时其电流表读数为0.34A，当电流表内接时其电流表读数为0.33A；电流表的百分比变化为
从百分比的大小可知电压表的示数变化更明显，说明电流表内接时分压更严重，因此不能让电流表分压，采用外接法。
（2）①已知电阻箱和待测电阻并联，再与单刀双掷开关、电源、滑动变阻器、电流表串联，电路图如图
②由于两次实验中电路电流相同，根据欧姆定律有：
根据表达式可得：
根据电阻箱的读数可得
电阻箱在测量阻值时，只能测量到最小分度值，测量阻值只能与电阻值接近，所以存在误差，例如待测电阻为5.3Ω，则实验只能测得其为 ，误差较大。
【分析】（1）利用电流表的量程和分度值可以读出电流的大小；利用电压表和电流表的变化百分比可以判别电流表分压严重所以不能实验电流表内接法；
（2）利用实物图画出对应的电路图；利用等效法结合电阻箱的阻值可以求出待测电阻的大小；由于电阻箱测量只能到最小分度值所以其测量存在一定的误差。
9．【答案】（1）
（2）1.8
（3）25.5
（4）R1；1.2
【知识点】电阻的测量
【解析】【解答】(1)滑动变阻器由用分压式，电压表可是为理想表，所以用电流表外接。连线如图
(2)由部分电路欧姆定律得
(3)由该电阻的阻值随温度变化的曲线直接可读得：25.5℃。
(4)①温度升高时，该热敏电阻阻值减小，分得电压减少。而温度高时输出电压要升高，以触发报警，所以R1为热敏电阻。②由图线可知，温度为50℃时，R1 =0.8kΩ，由欧姆定律可得
代入数据解得 。
【分析】（1）为了能得到比较多的数据，采用分压法，电流表内阻比较大，对电压影响比较大，故采用电流表外接法；
（2）结合电流表和电压表示数，利用欧姆定律求解电阻的阻值即可；
（3）结合题目给出的电压与温度的图像求解此时的温度即可；
（4）对图b电路应用闭合电路欧姆定律列方程，对热敏电阻应用部分电路欧姆定律列方程，联立求解外加电阻的阻值。
10．【答案】（1）
（2）；；180
（3）11.6
（4）8.0
【知识点】描绘小电珠的伏安特性曲线
【解析】【解答】（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A1和R0的总电压，故根据欧姆定律有 ②根据并联电路特点可知流过小灯泡的电流为 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I1不能超过180mA；（3）根据表中数据可知当I1=173mA时，I2=470mA；根据前面的分析代入数据可知此时灯泡两端的电压为U=3.46V；流过小灯泡的电流为I=297mA=0.297A；故根据欧姆定律可知此时小灯泡的电阻为 （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A1不能超过其量程200mA，此时结合①有
解得 ，即要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 。
【分析】（1）结合电路图，根据电流的方向连接实物图即可；
（2）利用欧姆定律和并联电路电流规律求解电压和电流即可；
（3）结合表格中的电流值求解灯泡两端的电流和电压，利用欧姆定律求解电阻即可；
（4）灯泡与电流计并联，两支路并联，电压相等，根据灯泡的额定电压和电流计的量程列方程求解电阻的最小值即可。
11．【答案】（1）O、P
（2）I；50.5
（3）50.0
【知识点】电阻的测量
【解析】【解答】(1)若将电压表接在 、 之间，
则
根据一次函数关系可知对应斜率为 。
若将电压表接在 、 之间，电流表分压为
根据欧姆定律变形可知
解得
根据一次函数可知对应斜率为 ，对比图像的斜率可知
所以II图线是采用电压表跨接在 、 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 左右，根据
说明电流表的分压较小，电流表的分流较大，所以电压表应跨接在 、 之间，所以选择图线I得到的结果较为准确。（3）根据图像可知 考虑电流表内阻，则修正后的电阻为
【分析】（1）电流表外接，电压表分流，当电压一定时，电流表测得的电流偏大；
（2）电压表内阻比较小，对电流的影响大，电路采用电流表内接法；
（3）利用欧姆定律求解定值电阻与电流表的总电阻，减去电流表内阻，即为定值电阻的阻值。
12．【答案】（1）3.70
（2）6.0；
（3）12；3.0
（4）偏小
【知识点】测定金属的电阻率
【解析】【解答】（1）螺旋测微器固定刻度读数3毫米，半毫米刻度线露出，可动刻度20。
所以最终读数为：
（2）由闭合电路欧姆定律可得，
E为斜率倒数，斜率= ，得 E=12伏。
，将电流0.400A代入
，
（3）由（2）分析得 E=12伏，。
（4）根据表达式
因电源电动势变小，内阻变大，则当安培表由相同读数时，得到的Rx的值偏小，即电阻测量值偏小。
【分析】（1）螺旋测微器读数要估读到千分之一毫米。
（2）根据全电路欧姆定律，代入物理量化简即可
（3）结合电阻定律，代入题中已知条件即可求解。
（4）结合电阻表达式进行分析。
13．【答案】（1）A1；60
（2）100
（3）无
【知识点】电阻的测量
【解析】【解答】(1)当选择电流表时，调节滑动变阻器，使其半偏，，解得，符合题意；
当选择电流表时，调节滑动变阻器，使其半偏，，解得，不合题意；
故该同学选到电流表为，若不考虑电池内阻，滑动变阻器接入电路的电阻值应为60Ω；
(2)当接时，，当接时，，
联立解得；
(3)根据（2）计算可知，本实验中不考虑电池内阻，对的测量值无影响。
【分析】(1)先分类谈论，根据闭合电路欧姆定律算出电阻的大小，然后根据题意选择符合题意的电流表合滑动变阻器的阻值；
(2)首先分别计算接入两个电阻时电流的大小，然后联立两式算出待测电阻的大小；
(3)根据（2）中的计算，可以判断出不考虑电池内阻，对的测量值无影响。
14．【答案】（1）
（2）990
【知识点】电阻的测量
【解析】【解答】(1)根据实验器材和实验原理，作出实验电路图如图所示
(2)由于微安表的示数为 ，电流表的示数为 ，所以流过 的电流为8.91mA，故微安表两端的电压为V，所以微安表内阻 .
【分析】(1)根据实验器材和实验原理，即可作出实验电路图，滑动变阻器是分压接法；
(2)首先算出流过定值电阻 的电流，然后算出微安表两端的电压，最后算出微安表内阻。
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2020--2022年全国高考物理三年真题汇编：电学实验
一、实验探究题
1．（2022·河北）某物理兴趣小组利用废弃电饭煲的部分器材自制简易电饭煲，设计电路如图1所示。选用的器材有：限温开关S1（手动将其按下，开始持续加热煮饭，当锅内温度高于103℃时自动断开，之后不能自动闭合）；保温开关S2（当锅内温度高于80℃时自动断开，温度低于70℃时自动闭合）；电饭煲的框架（结构如图2所示）。自备元件有：加热电阻丝R（阻值为60Ω，用于加热煮饭）；限流电阻R1和R2，（阻值均为1kΩ）：指示灯L1和L2（2.5V，0.6W，当电流低于30mA时可视为熄灭）；保险丝T。
（1）按照兴趣小组设计的电路，下列说法正确的是______ （多选）。
A．按下S1，L1和L2均发光
B．当锅内温度高于103℃时，S1自动断开，L1和L2均发光
C．保温过程中，S2自动在闭合、断开状态之间交替切换
D．当锅内温度低于70℃时，S2自动闭合，L1发光，L2熄灭
（2）简易电饭煲制作完成后，试用时L1始终不亮，但加热和保温功能均正常。在不增加元件的前提下，断开电源，使用多用电表判断发生故障的元件。下列操作步骤的正确顺序是　 　（填写各步骤前的字母）。
A．将选择开关旋转到“ × 100”位置
B．将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指针指向欧姆零点
C．调整“指针定位螺丝”，使指针指到零刻度
D．测量指示灯L1两端的阻值
E．将选择开关置于OFF位置或交流电压最高挡
操作时，将多用电表两表笔与L1两端接触，若指针如图3所示，可判断是　 　断路损坏；若指针如图4所示，可判断是　 　断路损坏。（用电路中的元件符号表示）
【答案】（1）C；D
（2）CABDE；L1；R1
【知识点】电阻的测量
【解析】【解答】（1） S1 闭合，灯L2短路，则L2不会发光，A错误；
当锅内温度高于103℃时，S1自动断开 此时电路中R与R1和L1的串联部分并联，并联的整体再和L2、R2串联，此时电路的总电流I总＜A=220mA，
通过灯泡L1的电流I1＜I总≈12.5mA，电流小于30mA， L1不发光。B错误。
保温开关S2在锅内温度高于80℃时自动断开，温度低于70℃时自动闭合 ，C正确；
锅内迢度低于70℃时，S2自动闭合，L2支路被短路，则L2不会发光，D正确。
（2）多用电表使用步骤为： 机械调零；选档；欧姆调零；测量；整理器材。答案为 CABDE 。
由于使用时L1始终不亮，但加热和保温功能均正常，则说明R、L2、R2、T均正常，
将多用电表两表笔与L1两端接触，此时，结合多用电表内部电源可能可以形成回路， 若指针如图3所示则为 断路，电表阻值大约为阻值之和。 若指针如图4所示，若是好的，则测量的是其两端电阻。档位是100档，所以表盘示数靠近0。
【分析】（1）注意电路中各个部分连接方式，以及各个开关可能导致的短路情况。
（2）多用电表使用步骤为： 机械调零；选档；欧姆调零；测量；整理器材。
（3）用电器断路，表盘正常有示数，必须是其他部分和多用电表内部可以形成回路，否则电表示数为无穷大。
2．（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】电路的动态变化分析；电阻的测量
【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。
3．（2022·全国乙卷）一同学探究阻值约为 的待测电阻 在 范围内的伏安特性。可用器材有：电压表V（量程为 ，内阻很大），电流表A（量程为 ，内阻为 ），电源E（电动势约为 ，内阻不计），滑动变阻器R（最大阻值可选 或 ），定值电阻 （阻值可选 或 ），开关S，导线若干。
（1）要求通过 的电流可在 范围内连续可调，在答题卡上将图（a）所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图；
（2）实验时，图（a）中的R应选最大阻值为　 　（填“ ”或“ ”）的滑动变阻器， 应选阻值为　 　（填“ ”或“ ”）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（b）和图（c）所示，则此时 两端的电压为　 　V，流过 的电流为　 　 ，此组数据得到的 的阻值为　 　 （保留3位有效数字）。
【答案】（1）
（2）；
（3）；；
【知识点】测定金属的电阻率；描绘小电珠的伏安特性曲线；电阻的测量
【解析】【解答】(1)根据题意可知，滑动变阻器采用分压式接法，电表从0开始测量，满足题中通过的电流从连续可调，即可做出实验电路图如图所示
(2)实验时，滑动变阻器接法为分压法，所以图（a）中的R应选最大阻值为 的滑动变阻器；
主要是为了进行电表的改装，需要与电流表并联，如图
根据并联电路中电流之比等于电阻的反比，所以 ；
(3)根据题图可以读出 两端的电压为 2.30V，流过 的电流为，所以 的阻值为548。
【分析】(1)根据实验要求连接实验电路；
(2)根据滑动变阻器的接法选择合适的阻值，根据电表的改装计算定值电阻的阻值；
(3)先进行读数，然后根据读数进行计算。
4．（2021·全国甲卷）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300 ）
电流表（量程300mA，内阻0.27 ）
定值电阻R0
滑动变阻器R1（阻值0-20 ）
电阻箱R2（最大阻值9999.9 ）
电源E（电动势6V，内阻不计）
开关S、导线若干。
完成下列填空：
（1）有3个阻值分别为10Ω、20Ω、30Ω的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0~300mA的U-I曲线，R0应选取阻值为　 　Ω的定值电阻；
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的　 　（填“a”或“b”）端；
（3）在流过电流表的电流较小时，将电阻箱R2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10mA时，小灯泡的电阻为　 　Ω（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R2的阻值调整为　 　Ω。然后调节滑动变阻器R1，测得数据如下表所示：
U/mV 24.0 46.0 76.0 110.0 128.0 152.0 184.0 216.0 250.0
I/mA 140.0 160.0 180.0 200.0 220.0 240.0 260.0 280.0 300.0
（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W1=　 　W（保留2位有效数字）；当流过电流表的电流为300mA时，小灯泡的电功率为W2，则 =　 　（保留至整数）。
【答案】（1）10
（2）a
（3）0.7
（4）2700
（5）增大
（6）0.074；10
【知识点】描绘小电珠的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）已知电路中的电动势E=6V，小灯泡的额定电压为UV=2.5V；为了避免灯泡两端的电压过大，其定值电阻两端的电压为 ，已知灯泡的额定电流为I=0.3A；
根据欧姆定律可得：，
根据R0的计算结果且考虑其他用电器的电阻，R0应选取阻值为10Ω；
（2）滑动变阻器在回路中选择分压式接法，开关闭合前，为了保护电路，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的a端，使上面的支路分得的电压等于0；
（3）当电阻箱的阻值为0时，电压表其读数为灯泡两端的电压，由图可知当流过电流表的电流为10mA时，电压为7mV，根据欧姆定律可得：小灯泡的电阻为
（4）为了使电压表满偏时对应灯泡两端的电压为3V，则需要把原来的电压表量程扩大为3V，由题知电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V时，根据串联电路的电流特点有：
解得
（5）当小灯泡的电流不断增加时，从坐标点和原点的连线斜率变大，根据k= ，斜率变大时灯丝的电阻增大；
（6）由于改装后其电压表的量程为原来的10倍，根据表格可知当电流为160mA时，电压表的示数为46mV，根据改装后的电压表量程可得小灯泡两端电压为0.46V，根据功率的表达式W=IU，则此时小灯泡电功率W1=0.46V×0.16A≈0.074W
同理可知当流过电流表的电流为300mA时，小灯泡两端电压为2.5V，根据功率的表达式W=IU，此时小灯泡电功率W2=2.5V×0.3A=0.75W
故有
【分析】（1）已知小灯泡的额定电压，结合电动势的大小可以判别定值电阻需要分担的电压，结合欧姆定律可以求出定值电阻的大小；
（2）为了保护电路其滑动变阻器的滑片应该打在a端；
（3）利用图像可以得出灯泡的电压和电流，结合欧姆定律可以求出灯泡电阻的大小；
（4）利用电压表满偏时灯泡两端的电压为3V，结合欧姆定律可以求出其R2的大小；
（5）利用图像坐标和原点连线的斜率变大可以判别电阻不断增大；
（6）利用图像电压和电流可以求出小灯泡电功率的大小；利用功率的大小可以求出功率的比值。
5．（2021·海南）在伏安法测电阻的实验中，提供以下实验器材：电源E（电动势约 ，内阻约 ），待测电阻 （阻值小于 ），电压表V（量程 ，内阻约 ），电流表A（量程 ，内阻约 ），滑动变阻器（最大阻值 ），单刀开关 ，单刀双掷开关 ，导线若干。某同学利用上述实验器材设计如图所示的测量电路。
回答下列问题：
（1）闭合开关 前，滑动变阻器的滑片P应滑到　 　（填“a”或“b”）端；
（2）实验时，为使待测电阻的测量值更接近真实值，应将 拨向　 　（填“c”或“d”）；在上述操作正确的情况下，引起实验误差的主要原因是　 　（填正确选项前的标号）；
A．电流表分压 B．电压表分流 C．电源内阻分压
（3）实验时，若已知电流表的内阻为 ，在此情况下，为使待测电阻的测量值更接近真实值，应将 拨向　 　（填“c”或“d”）；读得电压表的示数为 ，电流表的示数为 ，则 　 　 （结果保留两位有效数字）。
【答案】（1）b
（2）c；B
（3）d；6.0
【知识点】欧姆定律；电阻的测量
【解析】【解答】（1）根据题目中的实物图，可以知道滑动变阻器采用限流式接入电路，开关 闭合前，，为保护电路，应将滑动变阻器接入电路阻值最大即将滑片 应滑到 端，
（2）根据题意可知待测电阻的阻值 代入数据可知待测电阻阻值与电压表、电流表满足 ,所以电流表的分压比较明显，电流表应采用外接法，所以开关 应拨向 端；外接法的测量误差主要来源于电压表的分流，所以B选项符合题意；
（3）若电流表内阻 ，根据的关系可以知道电流表采用内接法，所以开关 应拨向 端；
电压表测量电流表和待测电阻的总电压 ，电流表分压为
根据欧姆定律可知待测电阻阻值为
【分析】本题考查测定金属丝的电阻率，实验仪器的选择是考试中经常出现的问题，在学习中要注意掌握好其安全、准确的原则；同时注意滑动变阻器在电路中的应用规律，注意电流表的内外接法的选择：
（1）开关S1闭合前，滑片P应滑到b端，为保护电路，应将滑动变阻器接入电路阻值最大；
（2）根据待测电阻与电压表和电流表内阻的关系确定电流表内外接；
（2）若电流表内阻较小，则电流表的分压可以准确计算，所以电流表采用内接法，根据部分电路欧姆定律解得。
6．（2021·河北）某同学研究小灯泡的伏安特性，实验室提供的器材有；小灯泡（ ， ），直流电流（ ），滑动变阻器，量程合适的电压表和电流表，开关和导线若干，设计的电路如图1所示。
（1）根据图1，完成图2中的实物连线；
（2）按照图1连线后，闭合开关，小灯泡闪亮一下后熄灭，观察发现灯丝被烧断，原因可能是______（单项选择，填正确答案标号）；
A．电流表短路
B．滑动变阻器的滑片接触不良
C．滑动变阻器滑片的初始位置在b端
（3）更换小灯泡后，该同学正确完成了实验操作，将实验数据描点作图，得到 图像，其中一部分如图3所示，根据图像计算出P点对应状态下小灯泡的电阻为　 　Ω（保留三位有效数字）。
【答案】（1）
（2）C
（3）27.0
【知识点】描绘小电珠的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）由于滑动变组器使用分压式接法，根据电路图所示，其电流表负接线柱要与滑动变阻器a端或b端相连，完成对应的电路图如图所示：
（2）由于通过灯泡的电流过大，所以开关闭合，小灯泡闪亮一下后灯丝烧断。
A．电流表本身内阻非常小，与灯泡串联时电阻可以忽略，所以电流短路几乎不影响通过小灯泡的电流，所以不会导致其灯泡电流过大，A不符合题意；
B．滑动变阻器滑片接触不良，其灯泡会处于断路，则无电流通过小灯泡，小灯泡不会发亮，B不符合题意；
C．当滑动变阻器的滑片开始时置于 端，其外电路所有电压会加在灯泡两端，导致小灯泡部分分压达到最大，通过电流最大，可能会烧断小灯泡灯丝，C符合题意；
故答案为：C。
（3）根据小灯泡的伏安特性曲线可知在 点时的电压和电流分别为 ，
根据欧姆定律 可知小灯泡的电阻为
【分析】（1）利用电路图完成实物图连线；
（2）灯丝被烧坏可能是滑动变阻器分压过大导致其灯泡两端的电压过高；
（3）利用伏安特性曲线可以求出P点的电压和电流，结合欧姆定律可以求出灯泡的电阻大小。
7．（2021·山东）热敏电阻是传感器中经常使用的元件，某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有：
待测热敏电阻 （实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧）；
电源E（电动势 ，内阻r约为 ）；
电阻箱R（阻值范围 ）；
滑动变阻器 （最大阻值 ）；
滑动变阻器 （最大阻值 ）；
微安表（量程 ，内阻等于 ）；
开关两个，温控装置一套，导线若干。
同学们设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下：
①按图示连接电路；
②闭合 、 ，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏；
③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开 ，调节电阻箱，使微安表指针半偏；
④记录此时的温度和电阻箱的阻值。
回答下列问题：
（1）为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用　 　（填“ ”或“ ”）。
（2）请用笔画线代替导线，将实物图（不含温控装置）连接成完整电路。
（3）某温度下微安表半偏时，电阻箱的读数为 ，该温度下热敏电阻的测量值为　 　 （结果保留到个位），该测量值　 　（填“大于”或“小于”）真实值。
（4）多次实验后，学习小组绘制了如图乙所示的图像。由图像可知。该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐　 　（填“增大”或“减小”）。
【答案】（1）
（2）
（3）3500；大于
（4）减小
【知识点】电阻的测量
【解析】【解答】（1）实验利用半偏法测量热敏电阻的阻值，则是利用断开开关后其支路的电压保持不变，使电流表的读数为原来闭合开关时的一半，根据欧姆定律则可以得出其断开开关后其热敏电阻的阻值和电阻箱的阻值相等，这样操作，当开关断开时其滑动变阻器左端并联部分的电压会变大，为了使电压变化量比较小则滑动变阻器要选择其阻值较小的，故滑动变阻器应选R1。
（2）根据电路图可以看出，滑动变阻器要直接与电源、开关S1进行串联，其开关S2要与电阻箱并联后与毫安表串联再接在滑动变阻器右上方的接线柱；电路连接图如图所示
（3）微安表半偏时，根据欧姆定律有：；
则
解得
由于断开S2与闭合开关S2对比，由于该支路的电阻增加，所以导致其支路分得的电压比闭合开关时大，热敏电阻和毫安表所分得的电压还是原来电压的一半，根据欧姆定律，可得电阻箱的阻值略大于热敏电阻与微安表的总电阻，所以用电阻箱的阻值等于热敏电阻与微安表的总电阻来计算，其热敏电阻的测量值比真实值偏大。
（4）当温度升高时，其图像中对应的横坐标 减小，则对应的 减小，根据的函数特点，当减小时则其 减小，因此热敏电阻随温度的升高逐渐减小。
【分析】（1）实验利用半偏法测量其热敏电阻的阻值，为了防止其支路电压变化量过大所以其滑动变阻器要使用小阻值；
（2）利用电路图进行实物图连线；
（3）利用支路的欧姆定律可以求出热敏电阻的阻值，结合其支路分压变大可以判别其热敏电阻的测量值大于其真实值；
（4）利用图像函数结合温度的变化可以判别热敏电阻的阻值变化。
8．（2021·浙江）小李在实验室测量一电阻R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 ，电流表的示数如图2所示，其读数 　 　A；将K掷到2，电压表和电流表的读数分别为 ， 。由此可知应采用电流表　 　（填“内”或“外”）接法。
（2）完成上述实验后，小李进一步尝试用其它方法进行实验：
①器材与连线如图3所示，请在虚线框中画出对应的电路图　 　；
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 　 　 。此方法　 　（填“有”或“无”）明显的实验误差，其理由是　 　。
【答案】（1）0.34；外
（2）；5；有；电阻箱的最小分度与待测电阻比较接近（或其它合理解释）
【知识点】电阻的测量
【解析】【解答】（1）已知电流表的量程为0.6A，其分度值为0.02A，利用电流表表盘刻度可知电流大小为0.34A
当电流表外接时其电压表读数为1.65V，当电流表内接时其电压表读数为1.75V；则可得：电压表的百分比变化为
当电流表外接时其电流表读数为0.34A，当电流表内接时其电流表读数为0.33A；电流表的百分比变化为
从百分比的大小可知电压表的示数变化更明显，说明电流表内接时分压更严重，因此不能让电流表分压，采用外接法。
（2）①已知电阻箱和待测电阻并联，再与单刀双掷开关、电源、滑动变阻器、电流表串联，电路图如图
②由于两次实验中电路电流相同，根据欧姆定律有：
根据表达式可得：
根据电阻箱的读数可得
电阻箱在测量阻值时，只能测量到最小分度值，测量阻值只能与电阻值接近，所以存在误差，例如待测电阻为5.3Ω，则实验只能测得其为 ，误差较大。
【分析】（1）利用电流表的量程和分度值可以读出电流的大小；利用电压表和电流表的变化百分比可以判别电流表分压严重所以不能实验电流表内接法；
（2）利用实物图画出对应的电路图；利用等效法结合电阻箱的阻值可以求出待测电阻的大小；由于电阻箱测量只能到最小分度值所以其测量存在一定的误差。
9．（2020·新课标Ⅲ）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E、开关S、滑动变阻器R（最大阻值为20 Ω）、电压表（可视为理想电表）和毫安表（内阻约为100 Ω）。
（1）在答题卡上所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图。
（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亳安表的示数，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5.5 V和3.0 mA，则此时热敏电阻的阻值为　 　kΩ（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。
（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2.2kΩ。由图（a）求得，此时室温为　 　℃（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10 V，内阻可忽略）；当图中的输出电压达到或超过6.0 V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　 　（填“R1”或“R2”）应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为　 　kΩ（保留2位有效数字）。
【答案】（1）
（2）1.8
（3）25.5
（4）R1；1.2
【知识点】电阻的测量
【解析】【解答】(1)滑动变阻器由用分压式，电压表可是为理想表，所以用电流表外接。连线如图
(2)由部分电路欧姆定律得
(3)由该电阻的阻值随温度变化的曲线直接可读得：25.5℃。
(4)①温度升高时，该热敏电阻阻值减小，分得电压减少。而温度高时输出电压要升高，以触发报警，所以R1为热敏电阻。②由图线可知，温度为50℃时，R1 =0.8kΩ，由欧姆定律可得
代入数据解得 。
【分析】（1）为了能得到比较多的数据，采用分压法，电流表内阻比较大，对电压影响比较大，故采用电流表外接法；
（2）结合电流表和电压表示数，利用欧姆定律求解电阻的阻值即可；
（3）结合题目给出的电压与温度的图像求解此时的温度即可；
（4）对图b电路应用闭合电路欧姆定律列方程，对热敏电阻应用部分电路欧姆定律列方程，联立求解外加电阻的阻值。
10．（2020·新课标Ⅱ）某同学要研究一小灯泡L（3.6
V，0.30 A）的伏安特性。所用器材有：电流表A1（量程200 mA，内阻Rg1=10.0 Ω），电流表A2（量程500 mA，内阻Rg2=1.0 Ω）、定值电阻R0（阻值R0=10.0 Ω）、滑动变阻器R1（最大阻值10 Ω）、电源E（电动势4.5 V，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。
（2）若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流，利用I1、I2、Rg1和R0写出：小灯泡两端的电压U=　 　，流过小灯泡的电流I=　 　。为保证小灯泡的安全，I1不能超过　 　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I1和I2。所得实验数据在下表中给出。
I1/mA 32 55 85 125 144 173
I2/mA 171 229 299 379 424 470
根据实验数据可算得，当I1=173
mA时，灯丝电阻R=　 　Ω（保留1位小数）。
（4）如果用另一个电阻替代定值电阻R0，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　 　Ω（保留1位小数）。
【答案】（1）
（2）；；180
（3）11.6
（4）8.0
【知识点】描绘小电珠的伏安特性曲线
【解析】【解答】（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A1和R0的总电压，故根据欧姆定律有 ②根据并联电路特点可知流过小灯泡的电流为 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I1不能超过180mA；（3）根据表中数据可知当I1=173mA时，I2=470mA；根据前面的分析代入数据可知此时灯泡两端的电压为U=3.46V；流过小灯泡的电流为I=297mA=0.297A；故根据欧姆定律可知此时小灯泡的电阻为 （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A1不能超过其量程200mA，此时结合①有
解得 ，即要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 。
【分析】（1）结合电路图，根据电流的方向连接实物图即可；
（2）利用欧姆定律和并联电路电流规律求解电压和电流即可；
（3）结合表格中的电流值求解灯泡两端的电流和电压，利用欧姆定律求解电阻即可；
（4）灯泡与电流计并联，两支路并联，电压相等，根据灯泡的额定电压和电流计的量程列方程求解电阻的最小值即可。
11．（2020·新课标Ⅰ）某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx，所用电压表的内阻为1 kΩ，电流表内阻为0.5Ω。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O、P两点之间，另一种是跨接在O、Q两点之间。测量得到如图（b）所示的两条U–I图线，其中U与I分别为电压表和电流表的示数。
回答下列问题：
（1）图（b）中标记为II的图线是采用电压表跨接在　 　（填“O、P”或“O、Q”）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“II”）得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为　 　Ω（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　 　Ω（保留1位小数）。
【答案】（1）O、P
（2）I；50.5
（3）50.0
【知识点】电阻的测量
【解析】【解答】(1)若将电压表接在 、 之间，
则
根据一次函数关系可知对应斜率为 。
若将电压表接在 、 之间，电流表分压为
根据欧姆定律变形可知
解得
根据一次函数可知对应斜率为 ，对比图像的斜率可知
所以II图线是采用电压表跨接在 、 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 左右，根据
说明电流表的分压较小，电流表的分流较大，所以电压表应跨接在 、 之间，所以选择图线I得到的结果较为准确。（3）根据图像可知 考虑电流表内阻，则修正后的电阻为
【分析】（1）电流表外接，电压表分流，当电压一定时，电流表测得的电流偏大；
（2）电压表内阻比较小，对电流的影响大，电路采用电流表内接法；
（3）利用欧姆定律求解定值电阻与电流表的总电阻，减去电流表内阻，即为定值电阻的阻值。
二、综合题
12．（2022·湖北）某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后，为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率，进行了如下实验探究。
（1）该小组用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D，示数如图甲所示，其读数为　 　mm。再用游标卡尺测得其长度L。
（2）该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻Rx的阻值。图中电流表量程为0.6A、内阻为1.0Ω，定值电阻R0的阻值为20.0Ω，电阻箱R的最大阻值为999.9 Ω。首先将S2置于位置1，闭合S1，多次改变电阻箱R的阻值，记下电流表的对应读数I，实验数据见下表。
R/Ω I/A /A-1
5.0 0.414 2.42
10.0 0.352 2.84
15.0 0.308 3.25
20.0 0.272 3.68
25.0 0.244 4.10
30.0 0.222 4.50
根据表中数据，在图丙中绘制出 -R图像。再将S2置于位置2，此时电流表读数为0.400A。根据图丙中的图像可得Rx=　 　Ω（结果保留2位有效数字)。最后可由表达式ρ=　 　得到该材料的电阻率(用D、L、Rx表示) 。
（3）该小组根据图乙的电路和图丙的 -R图像，还可以求得电源电动势E=　 　V，内阻r=　 　Ω。(结果均保留2位有效数字)
（4）持续使用后，电源电动势降低、内阻变大。若该小组再次将此圆柱形电阻连入此装置，测得电路的电流，仍根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会　 　(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【答案】（1）3.70
（2）6.0；
（3）12；3.0
（4）偏小
【知识点】测定金属的电阻率
【解析】【解答】（1）螺旋测微器固定刻度读数3毫米，半毫米刻度线露出，可动刻度20。
所以最终读数为：
（2）由闭合电路欧姆定律可得，
E为斜率倒数，斜率= ，得 E=12伏。
，将电流0.400A代入
，
（3）由（2）分析得 E=12伏，。
（4）根据表达式
因电源电动势变小，内阻变大，则当安培表由相同读数时，得到的Rx的值偏小，即电阻测量值偏小。
【分析】（1）螺旋测微器读数要估读到千分之一毫米。
（2）根据全电路欧姆定律，代入物理量化简即可
（3）结合电阻定律，代入题中已知条件即可求解。
（4）结合电阻表达式进行分析。
13．（2022·山东）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。实验器材：
干电池E（电动势 ，当阻未知）；
电流表 （量程 ，内阻为 ）；
电流表 （量程 ，内阻为 ）；
定值电阻 （阻值为 ）；
滑动变阻器R（最大阻值为 ）；
待测电阻 ；
开关S，导线若干。
测量电路如图所示。
（1）断开开关，连接电路，将滑动变阻器R的滑片调到值最大一端。将定值电阻 接入电路；闭合开关，调节滑片位置。使电流表指针指在满刻度的 处。该同学选到电流表为　 　（填“ ”或“ ”）；若不考虑电池内阻。此时滑动变阻器接入电路的电阻值应为　 　 。
（2）断开开关，保持滑片的位置不变。用 替换 ，闭合开关后，电流表指针指在满刻度的 处，则 的测量值为　 　 。
（3）本实验中未考虑电池内阻，对 的测量值　 　（填“有”或“无”）影响
【答案】（1）A1；60
（2）100
（3）无
【知识点】电阻的测量
【解析】【解答】(1)当选择电流表时，调节滑动变阻器，使其半偏，，解得，符合题意；
当选择电流表时，调节滑动变阻器，使其半偏，，解得，不合题意；
故该同学选到电流表为，若不考虑电池内阻，滑动变阻器接入电路的电阻值应为60Ω；
(2)当接时，，当接时，，
联立解得；
(3)根据（2）计算可知，本实验中不考虑电池内阻，对的测量值无影响。
【分析】(1)先分类谈论，根据闭合电路欧姆定律算出电阻的大小，然后根据题意选择符合题意的电流表合滑动变阻器的阻值；
(2)首先分别计算接入两个电阻时电流的大小，然后联立两式算出待测电阻的大小；
(3)根据（2）中的计算，可以判断出不考虑电池内阻，对的测量值无影响。
14．（2022·全国甲卷）某同学要测量微安表内阻，可利用的实验器材有：电源E（电动势 ，内阻很小），电流表 （量程 ，内阻约 ），微安表 （量程 ，内阻 待测，约 ），滑动变阻器R（最大阻值 ），定值电阻 （阻值 ），开关S，导线若干。
（1）在答题卡上将图中所示的器材符号连线，画出实验电路原理图
（2）某次测量中，微安表的示数为 ，电流表的示数为 ，由此计算出微安表内阻 　 　Ω．
【答案】（1）
（2）990
【知识点】电阻的测量
【解析】【解答】(1)根据实验器材和实验原理，作出实验电路图如图所示
(2)由于微安表的示数为 ，电流表的示数为 ，所以流过 的电流为8.91mA，故微安表两端的电压为V，所以微安表内阻 .
【分析】(1)根据实验器材和实验原理，即可作出实验电路图，滑动变阻器是分压接法；
(2)首先算出流过定值电阻 的电流，然后算出微安表两端的电压，最后算出微安表内阻。
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