2025届高三物理二轮复习专题训练（十七）
——电学实验
1．（6分）在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度L为50cm。
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径为d，用伏安法测金属丝的电阻Rx（阻值大约5Ω）。实验所用器材为：电池组（电动势3V，内阻约1Ω，不宜长时间、大功率下使用）、电流表（内阻约0.1Ω）、电压表（内阻约3kΩ）、滑动变阻器R（0~20Ω，额定电流2A）、开关、导线若干。你认为比较合理的电路图是：（ ）
（2）正确连接好电路，进行实验测量，记录数据电压表示数为U，电流表示数为I，在坐标纸上建立U－I坐标系， 并描绘出U－I图线如图所示。由图线得到金属丝的阻值Rx＝ Ω。（保留两位有效数字）
（3）根据实验所测得数据计算得出金属丝的电阻率ρ= 。（用题目中直接测物理量表示）
2．（10分）小明同学在研究由某种材料制成的圆柱体电学元件（图甲所示）的过程中，进行了如下操作：
(1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图乙所示，由图可知其长度为 mm，用螺旋测微器测量其直径如图丙所示，其直径为 mm。
(2)小明为研究通过该电学元件的电流I随两端电压U变化的关系，设计了实验电路。为使该电学元件两端电压能从零开始调起，请你用笔画线代替导线帮他将图丁中的实物图连接完整。
(3)小明利用（2）中实验电路测得相关数据如下表所示，请你在图戊的坐标系中描点并画出图像。
0 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.32 1.50
0 0.20 0.45 0.80 1.25 1.80 2.20 2.81
(4)通过图像会发现，随着两端电压U的逐渐变大，该电学元件的电阻越来越 （选填“大”或“小”）。
3．（8分）某兴趣小组为测量电压表V1的内阻（量程0～3V、内阻约为5kΩ），设计了图甲所示电路，所用器材：
A．电压表V2（量程0～15V，内阻r2=15kΩ）
B．电阻箱R0（0～9999Ω）
C．滑动变阻器R（0～50Ω）
D．直流电源（电动势为18V，内阻不计），开关S，导线若干。请完成下列填空：
(1)实验原理图如图甲所示，用笔画线代替导线，将图乙的实物电路补充完整 ；
(2)将滑动变阻器的滑片P调到最 端（填“左”或“右”），闭合开关，再调节滑片P的位置让两个电压表有合适的示数。若电压表V1的示数为U1，电压表V2的示数为U2，电阻箱的电阻为R0，则电压表V1的内阻r1可表示为 （用“U2”、“U1”、“R0”、“r2”表示）。该测量方法 （填“有”或“没有”）系统误差。
4．（6分）“围炉煮茶”是近几年广受追捧的休闲项目，曾有媒体报道了多起围炉煮茶时的一氧化碳中毒事故。某学习小组想设计一款“一氧化碳报警器”，经查阅资料，发现当人体所处环境中的一氧化碳浓度超过时，便容易发生一氧化碳中毒。该小组同学购买了一款气敏电阻，其产品说明书中提供了该气敏电阻的阻值随一氧化碳浓度变化的关系图像，如图所示。
(1)该小组同学将一量程为“0~6V”的理想电压表的表盘上“0~1V”的区域涂成红色，并将其和气敏电阻、直流电源（电动势，内阻不计）、调好阻值的电阻箱R、开关S一起按照图2所示电路连接起来，然后将整个电路置于密闭容器中，缓慢充入一氧化碳气体。
①随着一氧化碳浓度的增加，电压表的示数逐渐 （选填“增大”“减小”）；
②当一氧化碳浓度为时，电压表指针恰好指到表盘红色区的右边缘（即1V处），则调好的电阻箱R的阻值为 （保留三位有效数字）；
③若要使一氧化碳浓度更低时，电压表指针就指到红色区，应将电阻箱R的阻值适当 （选填“调大”“调小”）。
5．（8分）在物理课外活动中，小明同学利用内阻Rg=10Ω、满偏电流Ig=10mA的电流表制作了一个简单的多用电表，图甲为电表的电路原理图，其中电压挡量程为5V。该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，上排刻度线对应数值没有标出。请回答下列问题：
(1)甲图中电阻R2= Ω。
(2)若已知制作该多用电表时，使用的电源电动势E=1.5V，内阻r=0.5Ω，则表盘正中央刻度处电阻为 Ω。
(3)电表由于长时间搁置，电源的电动势和内阻分别变为E'=1.4V，r'=1.0Ω，但仍可进行欧姆调零，则测量某电阻R时产生的相对误差 %。（结果保留2位有效数字）
(4)若仅将实验中的电流表换成满偏电流为100mA的电流表，则欧姆表的倍率将 （填“变大”“变小”或“不变”）。
6．（8分）PT100型铂热电阻温度传感器是利用铂电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的一种传感器，铂热电阻传感器广泛用于测量-200°C~＋850°C范围内的温度。如图甲为某学校数字实验室里的一款PT100型铂热电阻传感器，铂热电阻封装在传感器的探头内，其阻值随温度的变化关系图像如图乙所示。该校课外实验探究小组要利用该款铂热电阻传感器及其他实验器材制作一个温度计，通过把电流表的示数改刻为相应的温度示数来直接显示测量温度。实验器材如下：
PT100型铂热电阻传感器
干电池（电动势为1.5V，内阻不计）
灵敏电流表（量程为10mA，内阻为20Ω）
电阻箱（0~9999.9Ω）
开关、导线若干
请回答下面问题：
(1)该小组同学先尝试直接将干电池、开关、灵敏电流表、铂热电阻传感器串联成一个电路作为温度计，则该温度计测温起点温度为 ℃（结果保留3位有效数字）；
(2)该小组同学为了使制作的温度计能从-20℃开始测量，利用现有器材进一步设计了如图丙所示的电路，其中为铂热电阻温度传感器，R为电阻箱。现进行如下调试：将传感器的探头放入设定制冷温度为-20℃的冰箱中，经过足够长时间后，闭合开关S，调节电阻箱的阻值R，使电流表指针满偏，此时电阻箱阻值R＝ Ω；
(3)为了把图丙中电流表的电流值准确地改刻为相应的温度值，改刻时应遵循的电流表的电流值I（mA）与相应温度t（℃）间的关系式为I＝ ；
(4)若干电池内阻不能忽略，仍依照图丙按（2）中过程制作温度计，使用该温度计测量的结果和真实值相比会 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
7．（8分）某小组要测量微安表的内阻，选用的器材有：
待测微安表（量程，内阻约几百欧）；
电压表V（量程，内阻约为）；
滑动变阻器（阻值）；
滑动变阻器（阻值）；
电阻箱（阻值）；
电源（电动势3V，内阻不计）；
导线和开关若干。要求尽可能减小实验误差，甲、乙两位同学分别进行实验：
(1)甲同学设计了如图（a）的电路，利用伏安法测量表的内阻，该电路是 （填“合理”或“不合理”）的；
(2)乙同学设计了如图（b）的电路，滑动变阻器应选用 （填“”或“”），主要实验步骤如下：
①断开S2、接通S1，调节，使微安表指针指在处；
②保持的滑片不动，再接通S2，调节，使电流表指针指在处，读出的阻值为，则微安表的内阻测量值为 ，与真实值相比 （填“偏大”或“偏小”）。
8．（8分）某实验小组用如图所示的电路测量一电源的电动势与内阻，其中定值电阻的阻值为，R为电阻箱，S为开关，V为电压表。
(1)实验开始前，电阻箱的阻值应调至最大，其目的是 。
(2)闭合开关S，逐渐减小电阻箱的阻值，得到多组电阻箱的阻值R与电压表的相应示数U，作出图像。若图像的斜率为k，在纵轴上的截距为b，且不考虑V的内阻，则电源的电动势 ，内阻 。（均用、k、b表示）
(3)若电压表V的内阻不可忽略，则电源电动势的测量值 （填“大于”“小于”或“等于”）真实值。
9．（12分）干电池用久后通常电动势会减小，内阻增大。某同学利用DIS系统、定值电阻、电阻箱R等实验器材分别研究新、旧两节干电池的电动势和内阻，实验装置如图甲所示。首先测量电池a的电动势和内阻，实验时多次改变R的阻值，用电流传感器测得对应的电流值I，在计算机上显示出如图乙所示的的关系图线a，重复上述实验方法测量电池b的电动势和内阻，得到图乙中的图线b。
(1)某次实验电阻箱调节后如图丙所示，则此时电阻箱的读数为 Ω。
(2)若定值电阻，令，，由图乙中实验图线a的拟合方程可得，电池a的电动势 V，内阻 Ω。
(3)根据图乙可以判断，图线 对应的是新电池（选填“a”或“b”）。
(4)根据实验测得的电池a的R、I数据，若令，，则由计算机拟合得出的图线如图丁所示，则图线最高点A的坐标值应为 Ω， W（结果均保留2位有效数字）。
10．（10分）太阳能电池是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片，又称为“太阳能芯片“或“光电池”，只要光照达到一定的强度，瞬间就可输出电压。某兴趣小组利用下面的器材测量某光电池的电动势和内阻（已知相同光照强度下该光电池的电动势不变）。
（1）一同学在某次实验中，连接好电路（如图甲所示），闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变，电流表始终没有示数。为查找故障，在其他连接不变的情况下，他将电压表连接a位置的导线端分别试触b、c、d三个位置，发现试触b、c时，电压表有示数；试触d时，电压表没有示数。若电路中仅有一处故障，则 （填选项前的字母）。
A．导线ab断路 B．滑动变阻器断路
C．导线cd断路 D．滑动变阻器短路
（2）另一同学根据所给器材设计合理的实验电路：①定值电阻应选 （填“R1”或“R2”），在图乙所示方框中画出合理的电路图 。
待测光电池（电动势约为3V、内阻约为10Ω）
电流表A1（量程为0~3mA、内阻）
电流表A2（量程为0~600mA、内阻约为1Ω）
定值电阻
定值电阻
滑动变阻器R（0~200Ω）
开关S，导线若干
②实验Ⅰ：该同学用一定强度的光照射该电池，闭合开关S，调节滑动变阻器R的阻值，读出电流表A1的读数I1和电流表A2的读数I2，得到该电池的曲线为图丙中曲线a。若改装的电压表可视为理想电压表，由图可知，该电池的电动势为 V
③实验Ⅱ：减小实验Ⅰ中光的强度，重复实验，测得曲线b，当滑动变阻器的电阻为某值时，若实验Ⅰ中的电流表A1的读数I1为1.50mA。若改装的电压表可视为理想电压表，则实验Ⅱ中滑动变阻器消耗的电功率为 mW
11．（8分）如图，某同学设计了一个加速度计，将其固定在待测量物体上，能通过电路中电压表的示数反映物体的加速度，其原理如图所示。质量为m的滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块两侧用相同的轻弹簧3连接，弹簧另一端分别固定在框架内两侧，每根弹簧的劲度系数均为；R为滑动变阻器，4是滑片，已知电路中电池的电动势为E,内阻不计，O点为滑动变阻器的中点，按图连接电路，滑块2与滑片连接且同步运动。初始时滑块2位于框架中央位置时，滑片4与O点对齐，电压表指针的零点位于表盘中央，此时加速度为零；当P端的电势高于Q端时，指针向零点右侧偏转，此时示数为正；当指针向左侧偏转时示数为负。
(1)当滑块2具有图示方向的加速度a时，电压表的指针将 （填“向左”或“向右”）偏转。
(2)电压表读数的绝对值与滑块2加速度a的关系是：= 。
(3)当电路中的电池用久之后，电动势下降，内阻仍可忽略，则所测出的加速度大小与实际值相比 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。
(4)若要增大加速度的测量范围，可采用的方法有： （答出一条合理措施即可）。
12．（8分）某水果加工厂的苹果自动分拣装置的示意图如图甲所示，该装置能把大小不同的苹果按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果，装置中R1为半导体薄膜压力传感器，托盘置于R1上，托盘所受重力不计。苹果经过托盘时对R1产生压力，半导体薄膜压力传感器R1的阻值随压力F变化的图像如图乙所示。初始状态衔铁水平，当电阻箱R2两端电压时，控制电路使电磁铁工作吸动衔铁，并保持一段时间，确保苹果在衔铁上运动时电磁铁保持吸合状态。已知电源电动势，内阻，取重力加速度大小。
(1)当质量较大的苹果通过托盘时，对应的压力传感器R1的阻值 （填“较大”或“较小”）。
(2)现以0.3kg为标准质量将苹果分拣开，根据题述条件可知，质量小于0.3kg的小果将通过 上通道，电阻箱R2的阻值应调为 Ω（结果保留一位小数）。
(3)若要将分拣标准质量提高到0.40kg，仅将R2的阻值调为 Ω即可实现。（结果保留一位小数）
(4)若电源长时间未使用，内阻r增大，但电动势不变，则分拣标准质量将会 （填“变大”“变小”或“不变”）。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页高三物理二轮复习专题训练（十七）
——电学实验
1．（6分）
【答案】 4.4（4.3-4.7）
（1）滑动变阻器电阻大于待测电阻，则可采用限流接法；电压表的内阻远大于待测电阻，则可采用电流表外接，电路如图；
（2）由图线得到金属丝的阻值
（3）根据
则
2．（10分）
【答案】(1) 52.35 4.700
(2)见解析
(3)见解析
(4)小
【详解】（1）[1]20分度游标卡尺的精确值为，由图可知其长度为
[2]螺旋测微器的精确值为，由图可知其直径为
（2）为使该电学元件两端电压能从零开始调起，滑动变阻器应采用分压接法，完整实物连线如图所示
（3）根据表格数据描点，作出图像如图所示
根据欧姆定律可知，图像点与原点连线斜率等于电阻的倒数，则通过图像可知，随着两端电压U的逐渐变大，该电学元件的电阻越来越小。
3．（8分）
【答案】(1)
(2) 左 或 没有
【详解】（1）实物电路图，如图所示
（2）[1]闭合S前应将滑动变阻器的滑片调到最左端；
[2]根据欧姆定律可得
[3]由于电压表两端的电压、流过电压表的电流均不存在系统误差，所以该测量方法没有系统误差。
4．（6分）
【答案】(1) 减小 767 调小
【详解】（1）①[1]随着一氧化碳浓度增加，Rq变大，由闭合电路欧姆定律知，干路电流变小，电压表示数逐渐减小。
②[2]当一氧化碳浓度为60mg/m3时，由图1知，气敏电阻，此时电阻箱R两端的电压，电源电动势（内阻不计），故
可得电阻箱的阻值
③[3]当一氧化碳浓度更低时，Rq更小，要求此时电阻箱两端的电压仍为1V，则仍有，故R应变小，即需要调小电阻箱的阻值。
5．（8分）
【答案】(1)490
(2)150
(3)7.1
(4)变小
【详解】（1）开关接3时，由题意
得
（2）欧姆表内阻为
（3）当E'=1.4V时，欧姆表内阻为
则测量电阻时，测量值为。故
（4）若电流表量程增大，则测量相同电阻时，指针偏转角度减小，示数增大，故倍率变小。
6．（8分）
【答案】(1)78.9
(2)37.6
(3)
(4)不变
【详解】（1）由题意知电流表量程为，所以电路的总电阻最小为
所以热电阻的电阻为
由R-t图像可知
解得
（2）将传感器的探头放入设定制冷温度为-20℃的冰箱中。由图像可得，此时热电阻为
过一段时间后闭合开关，调节电阻箱R1，使毫安表指针满偏，此时
（3）由题意可得则毫安表的电流值I（A）和温度t（℃）的关系式为
根据题目要求，所以答案为
因为在操作（2）步骤时，要调节滑动变阻器是电流表满偏，当电源内阻增大时，会将滑动变阻器电阻调小，但总和不变，所以对结果无影响。
7．（8分）
【答案】(1)不合理
(2) R2 450 偏小
【详解】（1）[1]待测微安表的量程为
Ig= = 2×10-4A
微安表的内阻约为几百欧姆，它的满偏电压很小，约为0.1V至0.2V，电压表不能准确读数，因此该电路不合理。
（2）[1]电路中需要最小电阻为
滑动变阻器应选用R2。
②[2]保持R的滑片不动，再接通S2，电路电流不变仍为，电流表示数为，则流过R0的电流为。流过微安表的电流是流过R0电流的3倍，R0的电阻是微安表内阻的3倍，微安表内阻为
接通S2时，电路总电阻变小，电路总电流变大，大于，当电流表示数为时，流过R0的电流大于。电流表内阻大于R0阻值的3倍，实验认为电流表内阻等于R0的3倍，则电流表内阻测量值小于真实值，电流表内阻测量值偏小。
8．（8分）
【答案】(1)保护电路
(2)
(3)小于
【详解】（1）为保护电路，实验开始前，电阻箱的阻值应调至最大。
（2）[1][2]根据闭合电路的欧姆定律有
整理可得
结合题意有
，
解得
，
（3）设电压表内阻为，根据闭合电路的欧姆定律有
整理可得
则有
可得
则有
则电源电动势的测量值小于真实值。
9．（12分）
【答案】(1)12.0
(2) 2.0
(3)b
(4) 2.0 0.22
【详解】（1）由电阻箱的读数规则有
（2）[1][2]由闭合电路欧姆定律有
整理有
结合题中图线a的解析式，有
解得
（3）由之前的分析可知，图像的斜率为电池的电动势的倒数，由题图可知，其图像a的斜率大，所以图线a的电动势小。根据题意，旧电池的电动势减小，所以图线a为旧电池，图线b为新电池。
（4）[1][2]分析题图中电路可知，外电路的用电器为电阻R和，结合题意可知，题图的y轴为电池的输出功率，题图的x轴为外电路的电阻。对电池有
结合题图有
由之前的分析可知，有
题图中A点为y最大值，由上述公式可知，当，即外电路电阻等于电池内阻时，取得最大值，所以
10．（10分）
【答案】 C 2.90 63.0
【详解】（1）[1]闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电流表示数始终为零，可能是电路中出现断路，电压表的示数不变化，说明电压表串联在电路中，当试触b、c时依然是这个情况说明ab、 ac段是正常的，试触d时，电压表没有示数，说明在cd之间某处发生了断路。
故选C。
（2）[2]待测光电池电动势约为3V，电流表A1内阻已知，将电流表A1改装成量程为的电压表，根据电流表改装原理
解得
故定值电阻应选。
[3]电流表A2阻值与待测光电池内阻接近，应采用内接法。电路图如图所示。
[4]根据闭合电路的欧姆定律
整理得
图象纵轴的截距为
电池的电动势为
[5]当滑动变阻器的电阻为某值时，若实验Ⅰ中的电流表A1的读数I1为1.50mA，由图可知此时电流表A2的读数I2为185mA，将该点与原点连接，所得的图线可视作滑动变阻器的曲线，与曲线b的交点为
，
滑动变阻器消耗的电功率为
11．（8分）
【答案】(1) 向左
(2)
(3)偏小
(4)增大弹簧劲度系数
【详解】（1）[1][2]框架向右加速时，滑片向左滑动，此时点电势高于点电势，指针向左偏转。
（2）由
代入数据可得
又
联立解得
由于与成正比，所以表盘的刻度应均匀
电动势降低后，同样的位置电阻分压减小，电压表示数减小，所测加速度大小偏小。
滑块所受到的合力最大值由弹簧决定，劲度系数越大，加速度的测量范围越大，即可以增大弹簧的劲度系数。
12．（8分）
【答案】(1)较小
(2) 10.5
(3)8.0
(4)变大
【详解】（1）苹果通过托盘时，质量较大的苹果托盘对R1的压力较大，根据图乙可知，R1的阻值较小；
（2）[1]若苹果质量小于0.3kg时，则R1阻值增大，分压增大，由于电源电动势不变，R2两端分压减小，电衔铁将不被吸合，小苹果将通过上通道；
[2]当苹果质量为0.3kg时，此时
为使该装置达到分拣目的，R2的阻值满足
解得
（3）同理当苹果质量为0.40kg时，此时
为使该装置达到分拣目的，R2的阻值满足
解得
（4）若电源长时间未使用，内阻r增大，但电动势不变，根据
可知内阻r增大，则实际要吸引衔铁打开通道时的电阻偏小，需要的压力偏大，即分拣标准质量将会偏大
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