第10章　恒定电流 第3讲　电学实验基础--2027全国版高考物理第一轮(含答案)

2027全国版高考物理第一轮
第3讲　电学实验基础
1.(6分)采用如图甲所示的电路图来测量金属丝Rx的电阻率。
甲
乙
(1)实验时,闭合开关S前,滑动变阻器的滑片P应处在　　　　(选填“M”或“N”)端。
(2)按照图甲连接实物图,如图乙所示。闭合开关前检查电路时,发现有一根导线接错,该导线为　　　　(选填“a”“b”或“c”)。若闭合开关,该错误连接会带来的问题有　　　　　　　　　　　　　　　　。
2.(6分)电子体温计中常用的测温元器件是热敏电阻,现已被人们广泛使用。某物理兴趣小组准备用热敏电阻制作一个简易电子体温计。
(1)为了寻找合适的外壳包裹热敏电阻及其电路,小雨同学用螺旋测微器测量了热敏电阻的直径,如图甲所示,螺旋测微器的读数是　　　　 mm。
(2)小刚测出这种热敏电阻的I-U图像如图乙所示,他选用的电路应该是图　　　　(选填“A”或“B”)电路;选用的电流表量程是　　　　(选填“0~0.06 A”或“0~0.6 A”)量程。
3.(8分)现有一合金制成的圆柱体(约为几欧),为测量该合金的电阻率,现用伏安法测圆柱体两端之间的电阻,用螺旋测微器测量该圆柱体的直径,用游标卡尺测量该圆柱体的长度。螺旋测微器和游标卡尺的示数分别如图甲和乙所示。
(1)圆柱体的直径为　　　 mm,长度为　　　 cm。
(2)已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0~10 Ω,电流表内阻约几欧,电压表内阻约20 kΩ。电源为干电池(不宜在长时间、大功率状况下使用),电动势E=4.5 V,内阻很小。则以下电路图中　　　　(填电路图下方的字母代号)电路为本次实验应当采用的最佳电路。但用此最佳电路测量的结果仍然会比真实值偏　　　　(选填“大”或“小”)。
4.(9分)(2024浙江1月选考)在探究热敏电阻的特性及其应用的实验中,测得热敏电阻Rt在不同温度时的阻值如下表所示。
温度/℃ 4.1 9.0 14.3 20.0 28.0 38.2 45.5 60.4
电阻/ (102 Ω) 220 160 100 60 45 30 25 15
某同学利用上述热敏电阻Rt、电动势E=3 V(内阻不计)的电源、定值电阻R(阻值有3 kΩ、5 kΩ、12 kΩ三种可供选择)、控制开关和加热系统,设计了A、B、C三种电路。因环境温度低于20 ℃,现要求将室内温度控制在20~28 ℃范围,且1、2两端电压大于2 V,控制开关开启加热系统加热。
(1)实验应选择的电路是　　　　,定值电阻R的阻值应选　　　　kΩ;
(2)1、2两端的电压小于　　　　 V时,自动关闭加热系统(不考虑控制开关对电路的影响)。
5.(10分)在伏安法测电阻的实验中,提供了以下实验器材:电源E(电动势约6 V,内阻约1 Ω),待测电阻Rx(阻值小于10 Ω),电压表V(量程0~3 V,内阻约3 kΩ),电流表A(量程0~0.6 A,内阻约1 Ω),滑动变阻器(最大阻值20 Ω),单刀开关S1,单刀双掷开关S2,导线若干。某同学利用上述实验器材设计测量电路如图所示,回答下列问题。
(1)闭合开关S1前,滑动变阻器的滑片P应滑到　　　(选填“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S2拨向　　　(选填“c”或“d”);
(3)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
(4)实验时,若已知电流表的内阻为1.2 Ω,在此情况下,为使待测电阻的测量值更接近真实值,应将S2拨向　　　　(选填“c”或“d”);读得电压表的示数为2.37 V,电流表的示数为0.33 A,则Rx=　　　　 Ω(结果保留2位有效数字)。
6.(11分)(2025辽宁大连一模)某物理实验小组为探究滑动变阻器最大阻值对“限流电路”和“分压电路”的电压调节范围的影响,设计如下实验。
甲
(1)在探究“限流电路”时,甲同学用电阻箱代替滑动变阻器,设计了如图甲所示的电路图。已知Rx=10 Ω,调节R1,记录对应的电压数值,最后绘制成U-R1图像如图乙所示。分析图乙可知,采用“限流电路”测量约为10 Ω的电阻时,滑动变阻器的最大阻值应选择　 　。
A.1 Ω　　　　B.30 Ω　　　　C.100 Ω
乙
(2)已知Rx'=100 Ω,在探究“分压电路”时,在图丙的基础上,小组设计了如图丁所示的电路图(用R1和R2共同模拟最大阻值分别为1 Ω、10 Ω、100 Ω、1 000 Ω的滑动变阻器)。调节R1和R2,记录数据,绘制如图戊所示的图像。
丙　　　　　　 丁
戊
分析图戊可知,考虑电压调节范围尽量大些,应排除　　　　;考虑电压随滑动变阻器阻值均匀变化,应排除　　　　。(均选填“①”“②”“③”或“④”)
(3)某同学认为用“分压电路”测量电阻时,滑动变阻器的最大阻值越小越好。请判断该观点是否正确,并简要说明理由 　。
答案：
1.答案 (1)M　(2)b　移动滑片时,电压表和电流表的示数不变,均为零
解析 (1)本实验,滑动变阻器采用分压式接法,所以闭合开关S前,为保护电路,滑动变阻器的滑片P应处在M端。
(2)滑动变阻器采用分压式接法,滑动变阻器下端两接线柱与电源相连,故b导线接错;该错误带来的问题是移动滑片的过程中电压表和电流表的示数不变,均为零。
2.答案 (1)2.150　(2)B　0~0.06 A
解析 (1)由题图甲可知螺旋测微器的固定刻度示数为2.0 mm,热敏电阻的直径为2.0 mm+15.0×0.01 mm=2.150 mm。
(2)根据热敏电阻的I-U图像可知电压从零开始变化,滑动变阻器应选用分压式接法,故选图B电路。根据题图乙得出电路中的最大电流没有超过0.06 A,故选用的电流表量程是0~0.06 A。
3.答案 (1)1.850　4.240　(2)A　小
解析 (1)由螺旋测微器读出圆柱体的直径D=1.5 mm+35.0×0.01 mm=1.850 mm,由游标卡尺读出圆柱体的长度L=42 mm+8× mm=42.40 mm=4.240 cm。
(2)根据题意可知,电源为干电池,不宜在长时间、大功率状况下使用,则滑动变阻器采用限流式接法;待测电阻远小于电压表内阻,采用电流表外接法,故A正确。
根据欧姆定律R=可知,由于电压表的分流作用而使得圆柱体电阻测量值偏小。
4.答案 (1)C　3　(2)1.8
解析 (1)电路A,定值电阻和热敏电阻并联,Rt两端电压不变,故不能实现电路的控制;电路B,定值电阻和热敏电阻串联,温度越低,热敏电阻的阻值越大,定值电阻分得电压越小,无法实现1、2两端电压大于2 V,控制开关开启,加热系统加热;电路C,定值电阻和热敏电阻串联,温度越低,热敏电阻的阻值越大,热敏电阻分得电压越大,可以实现1、2两端电压大于2 V,控制开关开启,加热系统加热,故实验应选的电路为C。
由表格可知,Rt温度为20.0 ℃时阻值为60×100 Ω=6 kΩ,由题意可知U12=E=×3 V=2 V,解得R=3 kΩ。
(2)由题意可知,Rt的温度到达28 ℃时关闭加热系统,此时热敏电阻阻值为4.5 kΩ,则1、2两点间的电压为×4.5 V=1.8 V,故1、2两端的电压小于1.8 V时,自动关闭加热系统。
5.答案 (1)b　(2)c　(3)B　(4)d　6.0
解析 (1)滑动变阻器采用限流式接法,开关S1闭合前,滑片P应滑到b端,使滑动变阻器接入电路的阻值最大,保护电路。
(2)根据题意可知待测电阻的阻值Rx<10 Ω,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S2应拨向c端。
(3)外接法的测量误差主要来源于电压表的分流,故选B。
(4)若电流表内阻Rg=1.2 Ω,则电流表的分压可以准确计算,所以电流表应采用内接法,开关S2拨向d端;电压表测量电流表和待测电阻的总电压为U=2.37 V,电流表分压为Ug=IRg=0.33×1.2 V=0.396 V,根据欧姆定律可知待测电阻阻值为Rx= Ω=6.0 Ω。
6.答案 (1)B　(2)①　④　(3)不正确,理由见解析
解析 (1)采用“限流电路”测量约为10 Ω的电阻时,滑动变阻器作为限流元件;若阻值过小,调节滑动变阻器的滑片时,电流变化不明显;若阻值过大,不方便调节滑动变阻器的滑片,当滑动变阻器的滑片有微小变化,电路的电流就会有显著变化;滑动变阻器的阻值与待测电阻相当,既能起到限流作用,又方便调节,故A、C错误,B正确。
(2)分析题图戊可知,图线①的电压调节范围约为0~2 V,为了使电压U调节范围尽量大些,则最应排除的是图线①;图线④在>0.8时,出现了明显的弯曲,使电压U随滑动变阻器的滑片移动趋于均匀变化,则最应排除图线④。
(3)他的观点不正确;根据上述(2)分析可知,当Rm=1 Ω时,电压调节范围最小,因此当滑动变阻器最大阻值过小时,电压调节范围会过小,用“分压电路”测量电阻时,滑动变阻器的最大阻值Rm并不是越小越好。
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