2026届高考物理一轮复习周测卷 20.第二十周 电学实验（含解析）

电学实验
满分：40分 时量：40分钟
非选择题（每题8分，共40分）
1.某同学只用以下给定仪器组装如图甲所示的简易多用电表，仪器不得重复使用.
A．电流表(0～200 μA,100 Ω)
B．电阻箱(0～999 Ω)
C．电阻箱(0～9 999 Ω)
D．定值电阻R2(1 kΩ)
E．滑动变阻器(0～300 Ω)
F．滑动变阻器(0～800 Ω)
G．干电池(1.5 V，r＝0)
H．干电池(9 V，r＝0)
I．导线若干
该多用电表需设置0、1为量程0～1 mA的电流挡，0、3为量程0～3 V的电压挡，0、2为欧姆挡.该同学通过计算并选择器材(器材选择只填器材前的字母).
(1)量程0～1 mA的电流挡中电阻箱R1应该选择________，将其调节为________ Ω.
(2)量程0～3 V的电压挡中电阻箱R4应该选择________，将其调节为________ Ω.
(3)0、2的欧姆挡中滑动变阻器R3应该选择________，电源应该选择________.
(4)该同学用上述简易多用电表的欧姆挡测量某一未知电阻，他首先进行了欧姆挡调零，然后将电阻接在0、2之间，发现电流表指针偏转如图乙所示，示数为________ μA，由此可求得未知电阻为________ Ω.
2.某同学为精确测量某金属导体的电阻，设计了如图甲所示的电路图.图中E为蓄电池，G为灵敏电流计，A1、A2为电流表，R1为电阻箱，R2与R3均为滑动变阻器，R0为定值电阻，S为开关、Rx为待测金属导体，另有导线若干.
具体的实验操作如下：
A．按照如图甲所示的电路图连接好实验器材；
B．将滑动变阻器R2的滑片、滑动变阻器R3的滑片均调至适当位置，闭合开关S；
C．调节R3，并反复调节R1和R2使灵敏电流计的示数为零，测得此时A1的示数为I1，A2的示数为I2，电阻箱的示数为R1；
D．实验完毕，整理器材.
(1)根据图甲实验电路图，将图乙实物图中连线补充完整.
(2)电路中需要两个量程为6 A的电流表，但实验室提供的器材中，只有量程为0.3 A、内阻为20 Ω的电流表.现将量程为0.3 A的电流表扩充为6 A量程，则应该并联一个阻值R′＝_________Ω的电阻.如图丙所示为某次测量时改装后的电流表表盘指针位置，则此时的电流为________ A.
(3)待测金属导体Rx的阻值为________(用所测物理量来表示)；电流表A1、A2的内阻对测量结果________(选填“有”或“无”)影响.
3.某同学测量一新型电源的电动势和内阻，使用的器材有：一个满偏电流为100 μA、内阻为2 500 Ω的表头，一个开关，电阻箱(0～999.9 Ω)，滑动变阻器R0(最大阻值100 Ω，允许最大电流1.5 A)，若干导线，刻度尺和记号笔.
(1)由于表头量程偏小，该同学将表头与电阻箱连接，将表头改装成量程为50 mA的电流表，该电阻箱阻值应为________ Ω.
(2)该同学用改装后的电流表测量电源的电动势及内阻，请用笔画线代替导线，完成表头改装和实验电路的实物图连接.
(3)开关闭合前，借助刻度尺和记号笔将滑动变阻器的电阻丝螺线管均分成5等份，将相应位置标记为n＝0、1、2、3、4、5，闭合开关，将滑动变阻器滑片依次置于不同标记点n，并记录相应电流表示数，即可得到下表的5组数据，请在坐标系中作出－n图像.
n 5 4 3 2 1
I(mA) 16.0 19.1 23.8 32.0 50.0
(A－1) 62.5 52.4 42.0 31.3 20.0
(4)该电源的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω(均保留两位有效数字).
4.某学习小组利用砷化镓霍尔元件(载流子为电子)研究霍尔效应，实验原理如图甲所示，匀强磁场垂直于元件的工作面，工作电源为霍尔元件提供霍尔电流IH，IH通过1、3测脚时，2、4测脚间将产生霍尔电压UH.
(1)2、4测脚中电势高的是________(选填“2”或“4”)测脚.
(2)某次实验中，利用螺旋测微器测量元件厚度d(如图乙)，其读数为________ mm，调节工作电压，改变霍尔电流，测出霍尔电压，实验数据如下表所示：
实验次数 1 2 3 4 5
IH/mA 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
UH/mV 41.5 83.1 124.8 166.4 208.1
根据实验数据在如图丙所示的坐标纸上作出UH与IH的关系图像.
(3)设该元件单位体积中自由电子的个数为n，元件厚度为d，磁感应强度为B，电子电荷量为e，则UH与IH的关系式为________.
5.某同学在实验室探究二极管的伏安特性曲线.
(1)为了粗测二极管的正向电阻，该同学将多用电表的选择开关旋到电阻“×100”挡，当指针偏转角度较大时，红表笔连接的是二极管的________极(选填“正”或“负”)；此时多用电表的指针如图甲所示，二极管的正向电阻为_________Ω.
(2)用伏安法描绘二极管在0～3 V范围内的正向伏安特性曲线，器材如下
电压表V(量程为3.0 V，内阻约为10 kΩ)
电流表A(量程为10 mA，内阻约为1.0 Ω )
滑动变阻器R1(总电阻为10 Ω，额定电流为0.1 A)
滑动变阻器R2(总电阻为20 Ω，额定电流为0.5 A)
电源E(电动势6 V，内阻不计)
开关S，导线若干
其中，滑动变阻器应该选________(选填“R1”或“R2”).利用图乙所示的器材符号，画出实验电路原理图.
(3)二极管的正向电压伏安特性曲线如图丙所示，现将两个相同的二极管串联在电路中，如图丁所示.已知电阻R1＝R2＝1 kΩ，电源的电动势E＝6 V(内阻不计)，通过二极管D的电流为_________mA，电阻R1消耗的功率为_________mW.(结果均保留两位有效数字)
参考答案
1.答案：(1)B　25　(2)C　2 980　(3)F　G
(4)120　1 000
解析：(1)量程0～1 mA的电流挡中电阻箱阻值为R1＝＝ Ω＝25 Ω，则R1应该选择B，将其调节为25 Ω，此时电流表的总电阻为rg′＝20 Ω.
(2)量程0～3 V的电压挡中电阻箱阻值R4＝－rg′＝ Ω－20 Ω＝2 980 Ω，则R4应该选择C，将其调节为2 980 Ω.
(3)0、2的欧姆挡中电源应该选择一节干电池G；根据闭合电路欧姆定律，则R内＝R3＋R2＋rg′＝＝ Ω＝1 500 Ω，则R3＝480 Ω，则变阻器R3应该选择F.
(4)电流表示数为120 μA，此时电路中的电流为0.6 mA，根据E＝I(Rx＋R内)可求得未知电阻为Rx＝－R内＝ Ω－1 500 Ω＝1 000 Ω.
2.答案：(1)见解析图　(2)1.05　4.3　(3)R1　无
解析：(1)实物图中连线如图所示
(2)要将量程为0.3 A的电流表扩充为6 A量程，应该并联电阻的阻值R′＝＝≈1.05 Ω，由题图丙可知此时的电流为4.3 A；
(3)R1、R2和Rx、R0并联，两支路两端电压相等，灵敏电流计的示数为零时有＝，可知UR1＝URx，即I1R1＝I2Rx，解得Rx＝R1，电流表A1、A2都接在灵敏电流计的右侧电路中，其内阻对左侧电路中Rx的测量结果无影响.
3.答案：(1)5.0　(2)见解析图　(3)见解析图
(4)1.9　14
解析：(1)将小量程的电流表改装成大量程的电流表需要并联一个电阻，根据欧姆定律可知并联电阻的阻值为R＝＝ Ω≈5.0 Ω，故电阻箱阻值应为5.0 Ω.
(2)将电流表与电阻箱并联，与其他元件串联，实物图连接如图.
(3)根据表格中数据在坐标系中描点，用直线连线，让大部分点落在直线上或均匀分布在直线两侧，距离较大的点舍去，图像如图所示.
(4)改装后电流表的内阻为
R内＝＝ Ω＝5.0 Ω
根据闭合电路欧姆定律有E＝I(R内＋r＋)
即＝＋
图像的斜率为＝ A－1
图像纵轴截距为＝10 A－1
代入数据解得E＝1.9 V，r＝14 Ω.
4.答案：(1)2　(2)2.000　 见解析图　(3)UH＝
解析：(1)因为霍尔元件的载流子是电子，所以在霍尔元件中是电子的定向移动形成了电流，根据左手定则可知，电子受到的洛伦兹力向“4”测脚方向，所以“4”测脚的电势低，“2”测脚的电势高.
(2)螺旋测微器的读数为d＝2.000 mm
将表格中的数据在图中进行描点连线，则其图像如图所示.
(3)当霍尔元件中的电路稳定后，对元件中的电子来说，其受到洛伦兹力和静电力，且二力平衡，所以有eE＝evB，IH＝neSv，设霍尔元件的宽度为l，其横截面积为S＝ld，其霍尔元件的电压为UH＝El，整理后有UH＝.
5.答案：(1)负　600　(2)R2　见解析图　(3)2.0　16
解析：(1)根据多用电表中两表笔电流的流向为“红进黑出”，欧姆表指针偏转较大时，可知红表笔与二极管的负极相连；此时，多用电表的指针位于6刻度处，二极管的正向电阻为600 Ω；
(2)电源电动势为6 V，R1最大电阻为10 Ω，则电流为I＝＝0.6 A，超过其额定电流，故滑动变阻器选择R2，设计电路如图；
(3)设二极管D两端的电压为UD，流过二极管的电流为ID，则有2UD＝E－(ID＋)R1，代入数据解得UD与ID的关系为UD＝1.5－0.25ID×103，则通过D的电流与电源电动势的图线在图中横轴上截距为1.5 V，纵轴上截距为6 mA，斜率为－4，因二极管电压UD与流过二极管电流ID还受二极管D的ID－UD特性曲线的限制，因而二极管就工作在负载线与ID－UD特性曲线的相交点P上，由此得二极管两端的电压和电流分别为UD＝1.0 V，ID＝2.0 mA.
电阻R1上的电压U1＝E－2UD＝6 V－2×1 V＝4 V，其功率P1＝＝16 mW.