2023年高考物理预测题之电学实验

试卷更新日期：2023-02-21 类型：二轮复习

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一、实验探究题

1. 在“测量金属丝的电阻率”实验中：

(1)、测量一段金属丝电阻时所用器材和部分电路连线如图1所示，图中的导线a端应与（选填“一”、“0.6”或“3”）接线柱连接，b端应与（选填“—”、“0.6”或“3”）接线柱连接。开关闭合前，图1中滑动变阻器滑片应置于（选填“左”或“右”）端。

(2)、合上开关，调节滑动变阻器，得到多组U和I数据。甲同学由每组U、I数据计算电阻，然后求电阻平均值；乙同学通过 $U - I$ 图像求电阻。则两种求电阻的方法更合理的是（选填“甲”或“乙”）。

(3)、两同学进一步探究用镍铬丝将满偏电流 $I_{g} = 300 μA$ 的表头G改装成电流表。如图2所示，表头G两端并联长为L的镍铬丝，调节滑动变阻器使表头G满偏，毫安表示数为I。改变L，重复上述步骤，获得多组I、L数据，作出 $I - \frac{1}{L}$ 图像如图3所示。

则 $I - \frac{1}{L}$ 图像斜率 $k =$ $mA \cdot m$ 。若要把该表头G改装成量程为 $9mA$ 的电流表，需要把长为m的镍铬丝并联在表头G两端。（结果均保留两位有效数字）

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2. 老师要求各小组自备电池测量电源电动势和内阻。

(1)、甲小组通过查阅资料知道将锌、铜两电极插入水果中可制作水果电池，其电动势约1V，现用柠檬做水果电池并测其电动势和内阻，首先用量程为0-3V、内阻约50kΩ的电压表测其两极时读数为0.96V，但当将四个这样的柠檬电池串起来给标称值为“3V 0.5A”的小灯泡供电时，灯泡并不发光！经检查，灯泡、线路均无故障，那么原因是“柠檬电池”。
接着，小组用内阻为500Ω的灵敏电流表直接连“柠檬电池”的两极，测得电流为0.48mA，可以估算出“柠檬电池”的内阻值约为Ω。

(2)、乙小组带来的是一节新干电池。实验室提供了电压表V（量程3V，内阻约3kΩ）、电流表A（量程2A，内阻约0.1Ω）以外，还有：滑动变阻器R₁（最大阻值3kΩ）、滑动变阻器R₂（最大阻值20Ω）、定值电阻R₃（阻值1Ω）。要尽量精确地测量新电池的电动势和内阻，应选择最优电路（填写参考电路对应的字母）进行测量。
A． B．
C． D．
乙小组将测得的数据在坐标纸上描点如图，则电动势E为V，内阻r为Ω。（小数点后保留两位小数）

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3. 某同学要测量一节干电池的电动势和内阻。
实验室除提供开关S和导线外，还有以下器材可供选择：
A．电压表V（量程0~3V，内阻R_V=10kΩ）
B．电流表G（量程0~10mA，内阻R_G=100Ω）
C．电流表A（量程0~3A，内阻约为0.5Ω）
D．滑动变阻器：R₁（阻值范围0~10Ω，额定电流2A）
E．滑动变阻器：R₂（阻值范围0~1000Ω，额定电流1A）
F．定值电阻：R₃=1.0Ω

(1)、该同学依据器材画出了如图1所示的原理图，他没有选用电流表A的原因是。

(2)、该同学将电流表G与定值电阻R₃并联，相当于是进行了电表的改装，则他改装后的电流表对应的量程是A（结果保留两位有效数字）。

(3)、为了能准确地进行测量，同时为了操作方便，实验中应选用滑动变阻器（填写器材的前面的序号）；

(4)、该同学利用上述实验原理测得数据，以电流表G读数为横坐标，以电压表V读数为纵坐标绘出了如图2所示的图线，根据图线可求出电源的电动势E=V（结果保留三位有效数字），电源的内阻r=（结果保留三位有效数字）；

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4. 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）

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5. 小梦同学自制了一个两挡位（“ $\times 1$ ”“ $\times 10$ ”）的欧姆表，其内部结构如图所示， $R_{0}$ 为调零电阻（最大阻值为 $R_{0 m}$ ）， $R_{s}$ 、 $R_{m}$ 、 $R_{n}$ 为定值电阻（ $R_{s} + R_{0 m} < R_{m} < R_{n}$ ），电流计 G 的内阻为 $R_{G} (R_{s} < < R_{G})$ 。用此欧姆表测量一待测电阻的阻值，回答下列问题：

(1)、短接①②，将单刀双掷开关 $S$ 与 $m$ 接通，电流计 G 示数为 $I_{m}$ ；保持电阻 $R_{0}$ 滑片位置不变，将单刀双掷开关 $S$ 与 $n$ 接通，电流计 G 示数变为 $I_{n}$ ，则 $I_{m}$ $I_{n}$ （填“大于”或“小于”）；

(2)、将单刀双掷开关S与n接通，此时欧姆表的挡位为（填“ $\times 1$ ”或“ $\times 10$ ”）；

(3)、若从“ $\times 1$ ”挡位换成“ $\times 10$ ”挡位，调整欧姆零点（欧姆零点在电流计 G 满偏刻度处）时，调零电阻 $R_{0}$ 的滑片应该调节（填“向上”或“向下”）；

(4)、在“ $\times 10$ ”挡位调整欧姆零点后，在①②间接入阻值为 $100 Ω$ 的定值电阻 $R_{1}$ ，稳定后电流计 G 的指针偏转到满偏刻度的 $\frac{2}{3}$ ；取走 $R_{1}$ ，在①②间接入待测电阻 $R_{x}$ ，稳定后电流计 G 的指针偏转到满偏刻度的 $\frac{1}{3}$ ，则 $R_{x} =$ Ω。

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6. 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 $R_{x}$ 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 $S_{2}$ ，闭合开关 $S_{1}$ ，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 $I_{1}$ 。

③闭合 $S_{2}$ ，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 $I_{2}$ ，则此时导电绳的电阻 $R_{x} =$ （用 $I_{1}$ 、 $I_{2}$ 和U表示）。

④断开 $S_{1}$ ，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 $R_{x} - L$ 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 $R_{x}$ 为 $1.33 k Ω$ ，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。

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7. 某实验小组测量一段已知长度电阻丝的电阻率，实验操作如下：

(1)、用如图甲的螺旋测微器测量电阻丝直径，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋（选填“①”“②”或“③”），直到听见“喀喀”的声音为止；测量时需要选择电阻丝的不同位置进行多次测量，再取平均值作为电阻丝的直径，目的是减少误差（选填“偶然”或“系统”）。

(2)、用图乙电路图测电阻丝的电阻Rx，请用笔画线代替导线，把丙图实物电路中补充完整。

(3)、第一次测量按乙图的电路，调节滑动变阻器测得5组电压U和电流I值；第二次测量将电压表改接在a、b两端，测得5组电压U和电流I值，并作出如图丁的 $U - I$ 关系图象。由此可知第一次测量得到图线是（填“M”或“N”），电阻丝的电阻 $R_{x} =$ $Ω$ ，根据电阻定律可得电阻丝的电阻率。

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8. 用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U，画出的 $I - U$ 图像叫作导体的伏安特性曲线。伏安特性曲线常被用来研究导体电阻的变化规律，是物理学常用的图像法之一。某学习小组欲描绘小灯泡的伏安特性曲线，某物理小组进行实验：
A．待测小灯泡：额定电压为3.8V，额定功率为2W；
B．电压表V₁：量程为3V，内阻为3kΩ；
C．电压表V₂：量程为15V，内阻为6kΩ；
D．电流表A₁：量程为0.6A，内阻约为0.1Ω；
E.电流表A₂：量程为3A，内阻约为0.02Ω；
F.滑动变阻器 $R_{1}$ ：最大阻值为200Ω，允许通过的最大电流为1A；
G.滑动变阻器 $R_{2}$ ：最大阻值为5Ω，允许通过的最大电流为3A；
H.定值电阻 $R_{0}$ ：阻值为1kΩ；
I.电动势为4.5V的直流电源一个，开关一个，导线若干。

(1)、要求尽可能减小测量误差，电压表应选用，电流表应选用，滑动变阻器应选用。（均填写器材前的符号）

(2)、在下列设计的测量电路中，应选用____。

A、 B、 C、 D、

(3)、按正确操作进行重复实验，该物理组得到的伏安特性曲线如图所示。若将两个该种小灯泡串联后再与电动势为6.0V、内阻为4.5Ω的直流电源串联组成闭合电路，则此时每个小灯泡的电阻和电功率分别为Ω、W。（结果均保留两位有效数字）

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9. 某学习小组为了测量一个电流表的内阻，设计了如图所示的电路。已知被测电流表量程为0~0.6A，电源电动势约为3V。
⑴电路中的电压表应选择，定值电阻 $R_{1}$ 应选择，滑动变阻器 $R_{2}$ 应选择；
A．量程0~3V，内阻约为3kΩ的电压表；
B．量程0~15V，内阻约为15kΩ的电压表；
C.5Ω的定值电阻；
D.20Ω的定值电阻：
E．调节范围0~20Ω的滑动变阻器；
F．调节范围0~100Ω的滑动变阻器；
⑵实验过程中记录的电压表和电流表上的数据如下表所示：
次数
1
2
3
4
5
6
电压U/V
0.51
1.05
1.56
1.97
2.29
2.70
电流I/A
0.10
0.20
0.30
0.38
0.46
0.52
⑶按第（2）中表格内的数据，在以下坐标系内描点，并作出图像；
⑷根据（3）题中的图像，计算出被测电流表的内阻为欧姆。（计算结果保留两位有效数字）

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10. 某兴趣小组设计了如图甲所示的电路，用来测量某直流电源的电动势（约为3V）和内阻以及均匀金属丝材料的电阻率。实验室提供的实验器材有：
A．待测电源；
B．待测金属丝 $R^{'}$ ；
C．电压表（量程为2V，内阻很大）；
D．电压表（量程为3V，内阻很大）；
E.电阻箱R（最大阻值为 $999.9 Ω$ ）；
F.螺旋测微器、刻度尺、开关S及导线若干。

(1)、若按正确步骤操作，用螺旋测微器测量金属丝的直径D时，螺旋测微器的示数如图乙所示，则D=mm。

(2)、在如图甲所示的电路中，电压表 $V_{1}$ 应选用。（填“C”或“D”）

(3)、闭合开关S，改变电阻箱接入电路的阻值，可获得多组电阻箱接入电路的阻值R、电压表 $V_{1}$ 的示数 $U_{1}$ 、电压表 $V_{2}$ 的示数 $U_{2}$ 的数据，用描点法作出 $\frac{1}{U_{1}} - \frac{1}{R^{'} + R}$ 图像和 $\frac{1}{U_{2}} - \frac{1}{R}$ 图像分别如图丙、丁所示，其中a、b、c均为已知量，k为某一已知数值。若不考虑电表对电路的影响，则电源的电动势E= ，电源的内阻r= ，金属丝接入电路的阻值 $R^{'} =$ 。

(4)、若用刻度尺测得金属丝接入电路的长度为L，则金属丝材料的电阻率 $ρ =$ 。（用相关物理量的符号表示）

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11. 多用电表的“ $\times 1 Ω$ ”欧姆挡的电路简化图如图（a）所示，其刻度盘如图（b）所示，已知电流表的电阻 $R_{g} = 2.0 Ω$ ，满偏电流 $I_{g} = 100 m A$ ， $R_{1}$ 为可变电阻。

(1)、某同学在使用前将两表笔短接，调节可变电阻 $R_{1}$ ，但因电源老化发现指针始终无法对齐“ $0 Ω$ ”刻度线，指针偏转角度最大时在图（b）中的位置A，此时可变电阻 $R_{1}$ 的滑动片位于（选填“ $M$ ”或“ $N$ ”）端，通过电流表的电流为 $m A$ ；

(2)、使指针偏转角度最大后保持可变电阻 $R_{1}$ 阻值不变，在两表笔间接入电阻箱，逐渐减小电阻箱的阻值 $R$ ，指针偏转角度随之（选填“增大”或“减小”）；

(3)、当电阻箱阻值为 $12.0 Ω$ 时指针位置如图（b）中的位置B，则电源的电动势为 $V$ ，内阻为 $Ω$ 。（结果保留两位有效数字）

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12. 某实验小组需测定电池的电动势和内阻，器材有：一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻（阻值为 $R_{0}$ ）、一个电流表（内阻为 $R_{A}$ ）、一根均匀电阻丝（电阻丝总阻值大于 $R_{0}$ ，并配有可在电阻丝上移动的金属夹）、导线若干。由于缺少刻度尺，无法测量电阻丝长度，但发现桌上有一个圆形时钟表盘。某同学提出将电阻丝绕在该表盘上，利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度。主要实验步骤如下：
⑴将器材如图（a）连接：
⑵开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的端（填“a”或“b”）；
⑶改变金属夹的位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角 $θ$ 和电流表示数I，得到多组数据；
⑷整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图（b）所示，图线斜率为k，与纵轴截距为d，设单位角度对应电阻丝的阻值为 $r_{0}$ ，当接入电路的电阻丝对应的圆心角为 $θ$ 时，电阻丝接入电路的电阻 $R_{x} =$ （用题中字母表示），根据图（b），该电池电动势和内阻可表示为 $E =$ ， $r =$ （用 $R_{0}$ 、 $R_{A}$ 、k、d、 $r_{0}$ 表示）
⑸为进一步确定结果，还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值 $r_{0}$ 。利用现有器材设计实验，在图（c）方框中画出实验电路图（电阻丝用滑动变阻器符号表示）；
⑹利用测出的 $r_{0}$ ，可得该电池的电动势和内阻。

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13. 欲测量一个未知电阻R的阻值。

(1)、某同学先用万用表欧姆“×10”挡粗测。测量中，表盘指针位置如图（a），其示数为 $Ω$ 。

(2)、为了准确测出 $R_{x}$ 的阻值，实验室提供了以下器材
A．电池组（电动势3V，内阻很小）；
B．电流表（量程100mA，内阻 $r_{A 1}$ 约1 $Ω$ ）；
C．电流表（量程25mA，内阻 $r_{A 2} = 4 Ω$ ）；
D．电流表（量程1mA，内阻 $r_{A 3} = 100 Ω$ ）；
E．电阻箱（阻值0～9999.9 $Ω$ ）；
F．滑动变阻器（阻值0～10 $Ω$ ）；
G．开关一只，导线若干。
①根据提供的器材，该同学设计了图（b）所示的电路。其中，A₁表应选（填器材序号字母）。
②要使图（b）所示虚线框中改装后的电表的量程为3V， $A_{2}$ 表应选（填器材序号字母），且该同学应将电阻箱接入电路的电阻调到 $Ω$ 。
③完成以上工作后，该同学在实验中测出了多组 $A_{1}$ 表和 $A_{2}$ 表的示数 $I_{1}$ 和 $I_{2}$ ，由这些数据得到了图（c）所示的 $I_{2} - I_{1}$ 图像。利用图像求得被测电阻的阻值为 $R_{x} =$ $Ω$ （结果取3位有效数字）。

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14. 近些年，桶装饮用水抽检不合格的新闻屡见不鲜，检验饮用水是否合格的一项重要指标是电导率，电导率为电阻率的倒数。小张同学想要探究离子浓度对饮用水电导率的影响，其中某组实验的操作如下：取100mL饮用水加入适量的食盐，搅拌溶解得到未饱和食盐溶液，为了方便测量溶液的电阻，取部分溶液装入绝缘性良好的塑料圆柱形容器内，容器两端用金属圆片电极密封，如图甲所示。

(1)、在溶液未达到饱和之前，溶解的食盐越多则溶液的电导率会（填“越大”或“越小”）

(2)、小张同学先用多用电表粗测其电阻，将选择开关置于欧姆“×100挡位置，在欧姆调零后测量其阻值时记录电表指针偏转如图乙所示，该电阻的阻值为Ω。

(3)、小张同学想进一步精确测量其电阻，实验室能提供以下器材：
A ．干电池两节（每节干电池电动势约为1.5V，内阻可忽略）
B ．电流表A₁（量程为0～0.6A，内阻约为0.7Ω）
C ．电流表A₂（量程为0～3A，内阻约为0.5Ω）
D ．灵敏电流计G（量程为0～250μA，内阻等于900Ω）
E ．电压表V₁（量程为0～3V，内阻约为4kΩ）
F ．电压表V₂（量程为0～15V，内阻约为7kΩ）
G ．滑动变阻器R₁（最大阻值为10Ω）
H ．电阻箱R₂（最大阻值为9999.9Ω）
I ．开关若干导线
为了完成测量，除两节干电池、开关、若干导线和滑动变阻器R₁外，还应选择的最恰当的器材是（填写器材前面的字母）。

(4)、小张同学已经完成了部分电路设计，如图丙所示，请完成剩余电路图，要求电表读数均能大于量程的 $\frac{1}{3}$ （在图中标上必要的电学符号，待测电阻用Rx表示）

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15. 一同学想要测定某电源的电动势和内电阻，所使用的器材有：待测干电池一节、电流表A（量程0.6A，内阻R_A小于1Ω）、电流表A₁（量程0.6A，内阻未知），电阻箱R₁（0~999.99Ω）、滑动变阻器R₂（0~10Ω）、单刀双掷开关S、单刀单掷开关K各一个，导线若干。

(1)、为了更准确地进行测量，该同学计划先用欧姆表测出电流表A的内阻，如图1所示所用欧姆表内部电源电动势为4.60V，表盘中间刻线示数为“15”，将该欧姆表红、黑表笔接在电流表两接线柱上，则红表笔应接在电表（选填“正”或“负”）接线柱，欧姆表选取“x1”挡位时，发现指针偏转角度较大，而此时电表读数为0.30A，可知电流表内阻为Ω。（保留两位有效数字）

(2)、该同学又设计了如图2所示电路进行实验操作。
①利用该电路测电流表A的内阻：闭合开关K，将开关S与D接通，通过调节电阻箱R₁和滑动变阻器R₂ ，读取电表A的示数为0.20A、电流表A₁的示数为0.60A，电阻箱R₁的示数为0.15Ω，则电流表A的内阻R_A=Ω。（保留两位有效数字）
②测电源的电动势和内阻：断开开关K，将开关S接C，调节电阻箱R₁ ，记录电阻箱R₁的阻值和电流表A的示数；多次调节电阻箱R₁重新实验，并记录多组电阻箱R₁的阻值R和电流表A的示数I。如图3所示是由实验数据绘出的 $\frac{1}{I}$ -R图象，获得图象的斜率为k，纵轴的截距为b，由此求出干电池的电动势E=、内阻r=。（均用字母k、b、R_A表示）

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