2021届高考物理二轮复习专题突破：实验专题复习之电学实验

试卷更新日期：2021-02-03 类型：二轮复习

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一、实验探究题

1. 某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ，步骤如下：

(1)、用游标为20分度的卡尺测量其长度如图，由图可知其长度为mm。

(2)、用螺旋测微器测量其直径如图，由图可知其直径为mm。

(3)、用多用电表的电阻“×10Ω”档，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图，则该电阻的电阻值约为Ω。若使用的是直流电压“10V”档，则该电压的读数为V。

(4)、该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R，现有的器材及其代号和规格如下：
待测圆柱体电阻R；开关S；导线若干；

电流表A₁（量程0~4 mA，内阻约50 Ω）电流表A₂（量程0~10 mA，内阻约30 Ω）；

电压表V₁（量程0~3 V，内阻约10 kΩ）电压表V₂（量程0~15 V，内阻约25 kΩ）；

直流电源E（电动势4 V，内阻不计）

滑动变阻器R₁（阻值范围0~15 Ω，允许通过的最大电流为2.0 A）；

滑动变阻器R₂（阻值范围0~2 kΩ，允许通过的最大电流为0.5 A）

为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，电阻R两端的电压从零调起，在实验中，为了操作方便且能够准确地进行测量，电流表应选用。电压表应选用滑动变阻器应选用（填写器材序号）。

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2. 某物理学习小组的同学在研究性学习过程中，用伏安法研究某电子元件R₁（6 V，2.5 W）的伏安特性曲线，要求多次测量尽可能减小实验误差，备有下列器材：
A．直流电源（6 V，内阻不计）        B．电流表G（满偏电流3 mA，内阻Rg=10 Ω）

C．电流表A（0~0.6 A，内阻未知）    D．滑动变阻器R（0~20 Ω ，5 A）

E.滑动变阻器R′（0~200 Ω ，1 A）     F.定值电阻R₀（阻值1 990 Ω）      G.开关与导线若干

(1)、在实验中，为了操作方便且能够准确地进行测量，滑动变阻器应选用。（填写器材序号）

(2)、根据题目提供的实验器材，请你设计出测量电子元件R₁伏安特性曲线的电路原理图（R₁可用“ ”表示）。（画在方框内）

(3)、将上述电子元件R₁和另一电子元件R₂接入如图所示的甲电路中，它们的伏安特性曲线分别如图乙中Oa、Ob所示。电源的电动势E=6.0 V，内阻忽略不计。调节滑动变阻器R，使电子元件R₁和R₂消耗的电功率恰好相等，则此时电子元件R₁的阻值为Ω，（结果保留两位有效数字）。

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3. 某实验小组做“测量一由新材料制成的粗细均匀金属丝的电阻率”实验。除待测金属丝外备选器材如下：
A．量程为5mA、内阻 $r_{1} = 50 Ω$ 的电流表

B．量程为0.6A、内阻 $r_{2} = 0.2 Ω$ 的电流表

C．量程为6V、内阻 $r_{3}$ 约为15 $k Ω$ 的电压表

D．最大阻值为15 $Ω$ 、最大允许电流为2A的滑动变阻器

E.定值电阻 $R_{1} = 5 Ω$ F.定值电阻 $R_{2} = 500 Ω$

G.电动势 $E = 6$ V、内阻很小的直流电源 H.开关一个，导线若干

I.多用表，螺旋测微器，刻度尺

(1)、先用多用表 $\times 10 Ω$ 挡粗测其电阻，如图甲所示，读数为 $Ω$ ，然后用螺旋测微器测其直径，则螺旋测微器的示数D=mm；

(2)、采用图丙所示电路尽可能精确地测量该金属丝的电阻率，电流表应选用（填“A”或“B”），定值电阻应选用（填“E”或“F”）；

(3)、电压表的示数记为U，所选用电流表的示数记为I，则该金属丝的电阻的表达式 $R_{x} =$ ，若用刻度尺测得待测电阻丝的长度为L，则其电阻率的表达式 $ρ =$ （表达式中所用到的阻值必须用对应的电阻符号表示，不得直接用数值表示）。

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4. 某实验小组做描绘小灯泡伏安特性曲线的实验，小灯泡的规格（2.5V，0.3A），所选择的器材：电源（两节干电池），电压表V（0~3V，内阻约为3kΩ），电流表A（0~0.6A，内阻约为0.125Ω），滑动变阻器R（0~5Ω）；

(1)、为完成实验应选用实验电路____________。

A、 B、 C、 D、

(2)、根据正确的电路图得出了如图所示的 $I - U$ 图线，则当小灯泡两端电压为1.4V时，小灯泡的电阻约为Ω。

(3)、若把小灯泡接在如图所示的电路上，改变滑动变阻器的大小，则所得的 $U - I$ 图像正确的是_________。

A、 B、 C、 D、

(4)、若小灯泡和R=9.5Ω的定值电阻串联后接在E=3V、r=0.5Ω的电源上，如图所示，则此电源的效率为。

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5.

(1)、某实验小组在“测定金属丝的电阻率”的实验过程中，先如图甲所示用多用表 $\times 1 Ω$ 挡粗测金属丝的电阻为 $Ω$ ；然后如图乙所示用游标卡尺测得金属丝的长度l为cm、用螺旋测微器测得金属丝的直径d为mm；最后如图丙所示测出流过金属丝的电流和金属丝两端电压，则电流和电压的读数值依次是、。

(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 $20 k Ω 。$ 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。

(3)、若已知实验所用的电流表内阻的准确值 $R_{A} = 2.0 Ω$ ，那么精确测量金属丝电阻 $R_{x}$ 的最佳电路应是图中的电路 $（$ 填电路图下的字母代号。此时测得电流为I、电压为U，则金属丝电阻 $R_{x} =$ $（$ 用题中字母代号表示 $）。$ 金属丝的电阻率为 $（$ 用直接测量的字母表示 $）$ 。

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6.

(1)、螺旋测微器如图甲所示。在测量电阻丝直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动（选填“A”、“B”或“C”），直到听见“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。其中某一次测量结果如图乙所示，其读数应为mm。

(2)、用如图所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T。请根据下列步骤完成电阻测量：

①旋动部件，使指针对准电流的“0”刻线。

②将K旋转到电阻挡“×100”的位置。

③将插入“＋”、“－”插孔的表笔短接，旋动部件，使指针对准电阻档的“0”刻度线。

④将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小。为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按的顺序进行操作，再完成测量。

A．将K旋转到电阻挡“×1k”的位置

B．将K旋转到电阻挡“×10”的位置

C．将两表笔的金属部分分别接在被测电阻的两根引线上

D．将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准

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7. 小明同学想测量一个量程为3V的电压表内阻。

(1)、先用多用电表的欧姆档粗测待测电压表的内阻。选择“×100”的挡位，短接表笔，进行。正确操作后测量电压表内阻，如图甲，1号接线柱应接表笔（选填“红”或“黑”）。正确连接后，发现表盘示数如图乙所示，测得该电压表的内阻为Ω；

(2)、除上述待测电压表外，实验室还可提供的实验仪器有：
① 电动势E=6V，不计内阻的电源

② 量程为6mA，内阻约为5Ω的电流表

③ 阻值为1000Ω的定值电阻R₀

④ 最大阻值50Ω的滑动变阻器R

⑤ 开关和导线

为较准确测量电压表内阻，要求电表至少偏转 $\frac{2}{3}$ 以上，请设计电路图并将电路图画在框中。

(3)、若某时刻电压表、电流表示数分别为U₁、I₁ ，则电压表内阻Rv=（请用题中符号表示）

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8. ⑴某实验小组为了测量某一电阻Rx的阻值，他们先用多用电表进行粗测，测量出Rx的阻值约为18Ω左右．为了进一步精确测量该电阻，实验台上有以下器材：

A．电流表(量程15mA，内阻未知)

B．电流表(量程0.6A，内阻未知)

C．电阻箱(0～99.99Ω)

D．电阻箱(0～999.9Ω)

E.电源(电动势约3V，内阻约1Ω)

F.单刀单掷开关2只

G.导线若干

甲同学设计了如图甲所示的实验原理图并连接好实验器材，按照如下步骤完成实验：

a.先将电阻箱阻值调到最大，闭合S₁ ，断开S₂ ，调节电阻箱阻值，使电阻箱有合适的阻值R₁ ，此时电流表指针有较大的偏转且示数为I；

b.保持开关S₁闭合，再闭合开关S₂ ，调节电阻箱的阻值为R₂ ，使电流表的示数仍为I．

①根据实验步骤和实验器材规格可知，电流表应选择，电阻箱应选择（选填器材前的字母）

②根据实验步骤可知，待测电阻Rx= （用步骤中所测得的物理量表示）．

⑵同学乙认为该电路可以用来测电源的电动势、内阻．若已知所选电流表的内阻R_A=2.0Ω，闭合开关S₂ ，调节电阻箱R，读出多组电阻值R和电流I的数据；由实验数据绘出的 $\frac{1}{I}$ -R图象如图乙所示，由此可求得电源电动势E= V，内阻r= Ω．(计算结果保留两位有效数字)

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9. 如图甲所示，是一块厚度均匀、长宽比为5：4的长方形合金材料薄板式电阻器，a、b和c、d是其两对引线，长方形在a、b方向的长度大于在c、d方向的长度。已知该材料导电性能各向同性。某同学想测定该材料的电阻率。他选取的器材有：①多用电表；②游标卡尺；③螺旋测微器；④学生电源；⑤电压表V（量程：3V，内阻约为3kΩ）；⑥电流表A（量程：0.6A，内阻约为0.2Ω）；⑦滑动变阻器R₀（最大阻值10Ω）；⑧开关S、导线若干。

(1)、用多用电表粗测该电阻器的电阻值。他首先调整多用电表“指针定位螺丝”，使指针指在零刻度；再将选择开关旋至电阻挡“×1”挡位，两支表笔金属部分直接接触，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指向“0Ω”。然后，用两支表笔分别连接电阻器的a、b引线，多用电表表盘指针位置如图乙所示。a、b两引线之间的电阻值R＝Ω。

(2)、用游标卡尺和螺旋测微器分别测量薄板的宽度和厚度，结果如图丙所示，则宽度L_cd＝mm，厚度D＝mm。

(3)、为了精确测定a、b两引线之间的电阻值R，该同学在图丁所示的实物中，已经按图丁中电路图正确连接了部分电路；请用笔画线代替导线，完成剩余电路的连接。

(4)、若该同学保持电路不变，只将a、b引线改接为c、d引线，测量c、d之间的电阻值，则测量c、d之间电阻值的相对误差（填“大于”、“小于”或“等于”）测量a、b之间电阻值的相对误差。

(5)、计算该材料电阻率的表达式ρ＝。[式中用到的物理量的符号均要取自（1）（2）（3）问]

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10. 某些固体材料受到外力后除了产生形变，其电阻率也要发生变化，这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”。现用如图1所示的电路研究某长薄板电阻R_x的压阻效应，已知R_x的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材：
A．电源E（电动势3V，内阻约为1Ω）

B．电流表A₁（0～0.6A，内阻r₁＝5Ω）

C．电流表A₂（0～0.6A，内阻r₂≈1Ω）

D．开关S，定值电阻R₀＝5Ω

(1)、为了比较准确地测量电阻R_x的阻值，请完成虚线框内电路图的设计。

(2)、在电阻R_x上加一个竖直向下的力F（设竖直向下为正方向），闭合开关S，记下电表读数，A₁的读数为I₁ ， A₂的读数为I₂ ，得R_x＝。（用字母表示）

(3)、改变力的大小，得到不同的R_x值，然后让力反向从下向上挤压电阻，并改变力的大小，得到不同的R_x值。最后绘成的图象如图2所示，除观察到电阻R_x的阻值随压力F的增大而均匀减小外，还可以得到的结论是。当F竖直向下时，可得F_x与所受压力F的数值关系是R_x＝。

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11. 某小组要测量 $μ A_{1}$ 微安表的内阻，选用的器材有：
待测微安表 $μ A_{1}$ （量程0~200 $μ A$ ，内阻约几百欧）；微安表 $μ A_{2}$ （量程0~300 $μ A$ ，内阻约几百欧）；电压表V（量程0~3V，内阻约为3kΩ）；滑动变阻器R₁（阻值0~10Ω）；滑动变阻器R₂（阻值0~20kΩ）；电阻箱R₀（阻值0~9999Ω）；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、丙三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 $μ A_{1}$ 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R应选用（填“R₁”或“R₂”），主要实验步骤如下：
①断开S₂、接通S₁ ，调节R，使微安表 $μ A_{1}$ 指针指在200 $μ A$ 处；

②保持R的滑片不动，再接通S₂ ，调节R₀ ，使电流表指针指在150 $μ A$ 处，读出R₀的阻值为1350Ω，则微安表 $μ A_{1}$ ，的内阻测量值为Ω，与真实值相比（填“偏大”或“偏小”）；

(3)、丙同学设计了如图（c）的电路，主要实验步骤如下：先把开关S掷到1，微安表 $μ A_{2}$ 的读数为I，再把开关S掷到2，调节电阻箱R₀ ，直至微安表的读数也为I，记录此时电阻箱R₀的读数即为微安表
$μ A_{1}$ 的阻值。但该同学在操作时发现，电阻箱R₀在几百欧的范围内调节时，微安表 $μ A_{2}$ 的读数几乎是不变的，因此该方法实际上很难准确测出微安表 $μ A_{1}$ 的阻值，其主要原因是。

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12. 某同学为了测定一只电阻的阻值，采用了如下方法：

(1)、用多用电表粗测：多用电表电阻挡有4个倍率：分别为×1k、×100、×10、×1，该同学选择×100倍率，用正确的操作步骤测量时，发现指针偏转角度太大（指针位置如图中虚线所示）。为了较准确地进行测量，请你补充完整下列依次应该进行的主要操作步骤：

a．；

b．两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在0处；

c．重新测量并读数，若这时刻度盘上的指针位置如图中实线所示，测量结果是Ω。

(2)、为了尽量准确测该电阻，要求测量时，电表指针有较大偏转，测量多组数据。除被测电阻外，还备有如下实验仪器，请选择仪器，设计实验电路。
A．电压表V（量程20V，内阻约为25kΩ）

B．电流表A₁（量程50mA、内电阻r₁=20Ω）

C．电流表A₂（量程100mA、内电阻约5Ω）

D．定值电阻R₀（80Ω）

E．滑动变阻器R（ $0 \sim 10 Ω$ ）

F．电源：电动势E=6V，内电阻较小

G．导线、开关若干

请在虚线框内画出能准确测量电阻R_x的电路图（要求在电路图上标出元件符号），请根据设计的电路图写出R_x的测量值表达式R_x=。

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13. 现有一个阻值大约为20Ω 的电阻，为了更精确地测量其电阻，实验室给出了以下器材：
①电流表G₁（0～50mA，内阻r₁=3Ω）

②电流表G₂（0～100mA，内阻r₂=1Ω）

③定值电阻R₁（R₁=150Ω）

④定值电阻R₂（R₂=15Ω）

⑤滑动变阻器R（0～5Ω）

⑥干电池（1.5V，内阻不计）

⑦开关S及导线若干

(1)、某同学设计了如图甲所示的电路图，其中A、B一个为被测电阻、一个为定值电阻，请问图中电阻为被测电阻（填“A”或“B”），定值电阻应选（填“R₁”或“R₂”）

(2)、若某次测得电流表G₁、G₂的示数分别为I₁、I₂_．则被测电阻的大小为（用已知和测量物理量的符号表示）．

(3)、若通过调节滑动变阻器，该同学测得多组I₁、I₂的实验数据，根据实验数据做出I₁、I₂的图象如图乙所示，并求得图象的斜率k =1.85，则被测电阻的大小为Ω（保留三位有效数字）．

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14. 某一小型电风扇额定电压为4.0V，额定功率为2.4W。某实验小组想通过实验描绘出小电风扇的伏安特性曲线。实验中除导线和开关外，还有以下器材可供选择：
A．电源E（电动势为4.5V，内阻忽略不计）

B．电压表V（量程为0～5V，内阻约为4kΩ）

C．电流表A₁（量程为0～0.6A，内阻约为0.2Ω）

D．电流表A₂（量程为0～3A，内阻约为0.05Ω）；

E．滑动变阻器R₁（最大阻值10Ω，额定电流1A）

F．滑动变阻器R₂（最大阻值2kΩ，额定电流100mA）

①为了便于调节，减小读数误差和系统误差，实验中所用电流表应选用，滑动变阻器应选用．（填所选仪器前的字母序号）．

②请你为该小组设计实验电路，并把电路图画在虚线内。

③操作过程中发现，小电风扇通电后，电压表读数大于0.5V时，小电风扇才会开始转动．该小组测绘出的小电风扇的伏安特性曲线如图所示，由此可以判定，小电风扇的电阻为，正常工作时的发热功率为，电风扇的机械功率为。（以上三空计算结果均保留到小数点后一位）

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15. 某研究小组收集了两个电学元件：电阻R₀(约为2 kΩ)和手机中的锂电池(电动势E标称值为3.7 V，允许最大放电电流为100 mA)．实验室备有如下器材：
A．电压表V(量程3 V，电阻R_V约为4.0 kΩ)

B．电流表A₁(量程100 mA，电阻R_A1约为5 Ω)

C．电流表A₂(量程2 mA，电阻R_A2约为50 Ω)

D．滑动变阻器R₁(0～40 Ω，额定电流1 A)

E．电阻箱R₂(0～999.9 Ω)

F．开关S一只，导线若干

(1)、为了测定电阻R₀的阻值，小明设计了一电路，如图甲所示为其对应的实物图，图中的电流表A应选(选填“A₁”或“A₂”)，请将实物连线补充完整．

(2)、为测量锂电池的电动势E和内阻r，小红设计了如图乙所示的电路图．根据测量数据作出 $\frac{1}{U} - \frac{1}{R_{2}}$ 图象，如图丙所示．若该图线的斜率为k，纵轴截距为b，则该锂电池的电动势E＝，内阻r＝(用k、b和R₂表示)．该实验的测量值偏小，造成此系统误差的主要原因是．

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16. 某实验小组要测量定值电阻Rx的阻值，实验室提供的器材规格如下：
A．待测电阻 $R x ($ 阻值约为 $100 Ω$ )

B．电流表G₁ $($ 量程为10mA，内阻R_G1未知 $)$

C．电流表G₂ $($ 量程为30mA，内阻R_G2未知 $)$

D．电阻箱 $R ($ 最大阻值为 $9999.99 Ω$ )

E.电池阻 $(2$ 节干电池 $)$

F.开关一只，导线若干

该小组根据现有的器材设计了如图所示的电路，实验过程如下：

a.根据电路图，连接实验器材

b.先将电阻箱的阻值调到最大，然后闭合开关S，调节电阻箱的阻值，记录电流表 $G_{1}$ 的示数 $I_{1}$ 和电流表 $G_{2}$ 的示数， $I_{2}$ 及对应的电阻箱的阻值b.

$c .$ 多次调节电阻箱的阻值，改变两个电流表的示数，并记录数据 $d .$ 数据处理：以 $\frac{I_{2}}{I_{1}}$ 为纵坐标，以对应的电阻箱的阻值R为横坐标，描点连线得到如图所示的倾斜直线

(1)、待测电阻 $R x =$ $Ω$ 。电流表G₁的内阻R_G1 $=$ $Ω$ 。

(2)、若将电流表 $G_{1}$ 与电阻箱串联改装成量程为3V的电压表，应将电阻箱的阻值调为__ $Ω$ 。

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二、综合题

17. 要测量一个约200Ω 的未知电阻R_x 的阻值，要求测量精度尽量高、且电表的指针偏角必须超过量程的三分之一. 实验室提供了以下器材：
①电流表 A₁(0~5mA，内阻r₁＝10Ω)；

②电流表 A₂(0~10mA，内阻r₂＝5Ω)；

③定值电阻R₁(R₁＝180Ω)；

④定值电阻R₂(R₂＝20Ω)；

⑤滑动变阻器R(0~5Ω)；

⑥干电池(电动势1.5V，内阻不计)；

⑦开关 S及导线若干.

(1)、某同学设计了图(a)所示的电路，闭合开关 S前，滑动变阻器的滑片应置于端(填“左”或“右”).

(2)、图中定值电阻应选(填“R₁”或“R₂”).

(3)、若某次测得电流表 A₁、A₂的示数分别为I₁、I₂ ，则被测电阻的大小为Rx ＝(用可能用到的符号I₁、I₂、r₁、r₂、R₁、R₂ 表示).

(4)、若通过调节滑动变阻器，测得多组I₁、I₂ ，作出I₂—I₁的图像如图(b)所示，求得图线的斜率为k＝1.90，则被测电阻的大小为 Rx ＝Ω(保留三位有效数字).

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