高中物理高考 专题19 电学实验-2021年高考物理真题与模拟题分类训练（学生版）(1)

专题19  电学实验

1．(2021·山东高考真题）热敏电阻是传感器中经常使用的元件，某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有：

待测热敏电阻(实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧）；

电源E(电动势，内阻r约为）；

电阻箱R(阻值范围）；

滑动变阻器(最大阻值）；

滑动变阻器(最大阻值）；

微安表(量程，内阻等于）；

开关两个，温控装置一套，导线若干。

同学们设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下：

①按图示连接电路；

②闭合、，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏；

③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开，调节电阻箱，使微安表指针半偏；

④记录此时的温度和电阻箱的阻值。

回答下列问题：

(1）为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用___________(填“”或“”）。

(2）请用笔画线代替导线，将实物图(不含温控装置）连接成完整电路__________。

(3）某温度下微安表半偏时，电阻箱的读数为，该温度下热敏电阻的测量值为___________(结果保留到个位），该测量值___________(填“大于”或“小于”）真实值。

(4）多次实验后，学习小组绘制了如图乙所示的图像。由图像可知。该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐___________(填“增大”或“减小”）。

2．(2021·全国高考真题）某同学用图(a）所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有：

小灯泡(额定电压2.5V，额定电流0.3A）

电压表(量程300mV，内阻300）

电流表(量程300mA，内阻0.27）

定值电阻R0

滑动变阻器R1(阻值0-20）

电阻箱R2(最大阻值9999.9）

电源E(电动势6V，内阻不计）

开关S、导线若干。

完成下列填空：

(1）有3个阻值分别为10、20、30的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0~300mA的U-I曲线，R0应选取阻值为___________的定值电阻；

(2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的___________(填“a”或“b”）端；

(3）在流过电流表的电流较小时，将电阻箱R2的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示数U、I，结果如图(b）所示。当流过电流表的电流为10mA时，小灯泡的电阻为___________(保留1位有效数字）；

(4）为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V，该同学经计算知，应将R2的阻值调整为_______。然后调节滑动变阻器R1，测得数据如下表所示：

(5）由图(b）和上表可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻___________(填“增大”“减小”或“不变”）；

(6）该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为160mA，可得此时小灯泡电功率W1=_______W(保留2位有效数字）；当流过电流表的电流为300mA时，小灯泡的电功率为W2，则=_______(保留至整数）。

3．(2021·湖南高考真题）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）、一个电流表(内阻为）、一根均匀电阻丝(电阻丝总阻值大于，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：

(1）将器材如图(a）连接：

(2）开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的___________端(填“a”或“b”）；

(3）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和电流表示数，得到多组数据；

(4）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，与纵轴截距为，设单位角度对应电阻丝的阻值为，该电池电动势和内阻可表示为___________，___________(用、、、、表示）

(5）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。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）；

(6）利用测出的，可得该电池的电动势和内阻。

4．(2021·浙江高考真题）小李在实验室测量一电阻Rx的阻值。

(1）因电表内阻未知，用如图1所示的电路来判定电流表该内接还是外接。正确连线后，合上开关S，将滑动变阻器的滑片P移至合适位置。单刀双掷开关K掷到1，电压表的读数，电流表的示数如图2所示，其读数___________A；将K掷到2，电压表和电流表的读数分别为，。由此可知应采用电流表___________(填“内”或“外”）接法。

(2）完成上述实验后，小李进一步尝试用其它方法进行实验：

①器材间连线如图3所示，请在虚线框中画出对应的电路图___________；

②先将单刀双掷开关掷到左边，记录电流表读数，再将单刀双掷开关挪到右边，调节电阻箱的阻值，使电流表的读数与前一次尽量相同，电阻箱的示数如图3所示。则待测电阻___________。此方法___________(填“有”或“无”）明显的实验误差，其理由是___________。

5．(2021·全国高考真题）一实验小组利用图(a）所示的电路测量一电池的电动势E(约）和内阻r(小于）。图中电压表量程为，内阻：定值电阻；电阻箱R，最大阻值为；S为开关。按电路图连接电路。完成下列填空：

(1）为保护电压表，闭合开关前，电阻箱接入电路的电阻值可以选___________(填“5.0”或“15.0”）；

(2）闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值R和电压表的相应读数U；

(3）根据图(a）所示电路，用R、、、E和r表示，得___________；

(4）利用测量数据，做图线，如图(b）所示：

(5）通过图(b）可得___________V(保留2位小数），___________(保留1位小数）；

(6）若将图(a）中的电压表当成理想电表，得到的电源电动势为，由此产生的误差为___________%。

6．(2021·广东高考真题）某小组研究热敏电阻阻值随温度的变化规律。根据实验需要已选用了规格和量程合适的器材。

(1）先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势。选择适当倍率的欧姆挡，将两表笔______，调节欧姆调零旋钮，使指针指向右边“”处。测量时观察到热敏电阻温度越高，相同倍率下多用电表指针向右偏转角度越大，由此可判断热敏电阻阻值随温度的升高而__________。

(2）再按图连接好电路进行测量。

①闭合开关S前，将滑动变阻器的滑片滑到_______端(选填“a”或“b”）。

  将温控室的温度设置为T，电阻箱调为某一阻值。闭合开关S，调节滑动变阻器，使电压表和电流表的指针偏转到某一位置。记录此时电压表和电流表的示数、T和。断开开关S。

  再将电压表与热敏电阻C端间的导线改接到D端，闭合开关S。反复调节和，使电压表和电流表的示数与上述记录的示数相同。记录此时电阻箱的阻值。断开开关S。

②实验中记录的阻值_____(选填“大于”、“小于”或“等于”）。此时热敏电阻阻值_____。

7．(2021·河北高考真题）某同学研究小灯泡的伏安特性，实验室提供的器材有；小灯泡(，），直流电源(），滑动变阻器，量程合适的电压表和电流表，开关和导线若干，设计的电路如图1所示。

(1）根据图1，完成图2中的实物连线______；

(2）按照图1连线后，闭合开关，小灯泡闪亮一下后熄灭，观察发现灯丝被烧断，原因可能是______(单项选择，填正确答案标号）；

A．电流表短路

B．滑动变阻器的滑片接触不良

C．滑动变阻器滑片的初始位置在b端

(3）更换小灯泡后，该同学正确完成了实验操作，将实验数据描点作图，得到图像，其中一部分如图3所示，根据图像计算出P点对应状态下小灯泡的电阻为______(保留三位有效数字）。

1．学习小组准备测某型号电池的电动势和内阻。已知电池电动势约为12V，内阻约3Ω，直流电压表(量程为3V，内阻约2kΩ），电流表(量程为3A，内阻为3Ω）。需要将这只电压表通过连接一固定电阻(用电阻箱代替），改装为量程为15V的电压表，然后再用伏安法测电池的电动势和内阻，以下是他们的实验操作过程：

(1）扩大电压表量程，实验电路如图甲所示，实验步骤如下，完成填空。

第一步：按电路图连接实物

第二步：把滑动变阻器滑片移到最右端，把电阻箱阻值调到零

第三步：闭合开关，把滑动变阻器滑片调到适当位置，使电压表读数为3V

第四步：把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为0.6V

第五步：不再改变电阻箱阻值，保持电压表和电阻箱串联，撤去其他线路，即得量程为15V的电压表。

实验中电阻箱和滑动变阻器可供选择的器材有：

A．电阻箱(阻值范围0～9999Ω）            B．电阻箱(阻值范围0～999Ω）

C．滑动变阻器(阻值为0～30kΩ）            D．滑动变阻器(阻值为0～30Ω）

电阻箱应选___________，滑动变阻器应选___________。

(2）用扩大了量程的电压表，通过电路图___________(选填乙或丙）测电池电动势E和内阻r并得到多组电压U和电流I的值，并做出UI图线如图丁所示，可知电池的电动势为___________V，内阻为___________Ω。(结果均保留1位小数）

2．某同学要将一满偏电流为5mA的毫安表G改装为量程为100mA的电流表。他先测量出毫安表G的内阻，然后对表进行改装。最后再利用一标准毫安表，对改装后的电流表进行校正。具体实验步骤如下：

①按电路原理图甲连接线路；

②将R1的阻值调到最大，闭合开关S1后调节R1的阻值，使毫安表G的指针偏转到满刻度；

③闭合S2，保持R1不变.调节R2的阻值，使毫安表G的指针偏转到满刻度的一半的位置，记下R2的阻值。

(1）若按正确操作步骤读出R2的阻值为95Ω，则毫安表G内阻的测量值Rg=______Ω，与毫安表内阻的真实值Rg'相比，Rg______(选填“大于”、“等于”或“小于”）Rg'。

(2）若忽略实验的误差，将上述毫安表G改装成量程为100mA的电流表，则需要______(选填“串”或“并”）联一个阻值R=______Ω(保留两位有效数字）的电阻。

(3）根据图乙所示电路对改装后的电表进行校正，改装表的指针位置如图丙所示，若改装的电流表准确，则标准毫安表的示数为_______mA。(保留两位有效数字）

3．某实验小组做“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验。除开关、导线以外，实验室还有以下器材可供选择：

A．待测小灯泡L(，）

B．电流表(量程，内阻约）

C．电流表(量程，内阻约）

D．电压表V(量程，内阻约）

E.滑动变阻器(最大阻值，额定电流）

F.滑动变阻器(最大阻值，额定电流）

G.电池组E(电动势为，内阻不计）

(1）为了尽可能减小实验误差，且要求能够在的范围内对小灯泡的电压进行测量，电流表选________，滑动变阻器选________(填写实验器材前的字母代号）；

(2）根据所选的器材，请在图甲中完成电路图________；

(3）某同学根据实验数据描绘的小灯泡伏安特性曲线如图乙所示，将两个规格相同的该灯泡并联后接到电动势为、内阻为的另一电源上，如图丙所示。则每个小灯泡的实际功率为_______W。(结果保留2位有效数字）

4．温度传感器的核心部分是一个热敏电阻。某课外活动小组的同学在学习了伏安法测电阻之后，利用所学知识来测量由某种金属制成的热敏电阻的阻值。可供选择的实验器材如下：

A．直流电源，电动势，内阻不计；

B．毫安表，量程为600mA，内阻约为；

C．毫安表，量程为10mA，内阻；

D．定值电阻；

E.滑动变阻器；

F.被测热敏电阻，开关、导线若干。

(1）实验要求能够在范围内，比较准确地对热敏电阻的阻值进行测量，请在图甲的方框中设计实验电路________。

(2）某次测量中，闭合开关S，记下毫安表的示数和毫安表的示数，则计算热敏电阻阻值的表达式为______(用题给的物理量符号表示）。

(3）该小组的同学利用图甲电路，按照正确的实验操作步骤，作出的图象如图乙所示，该小组的同学通过查阅资料得知该热敏电阻的阻值随温度的变化关系如图丙所示。将该热敏电阻接入如图丁所示电路，电路中电源电压恒为9V，内阻不计，理想电流表示数为，定值电阻，则由以上信息可求出定值电阻的阻值为______，此时该金属热敏电阻的温度为______。

5．一只演示电流表G，表盘既无刻度值又不知其内阻值。为测量该电流表的参数，某同学进行了下列操作：

(1）将G按图(a）所示接入电路，为确保安全，开关闭合前，滑动变阻器R2的滑片应置于______(填“最左端”、“最右端”或“正中间”）；

(2）将电阻箱R调为300.0Ω，闭合开关，调节R2的滑片使G的指针指到满偏Ig，此时V的示数为1.20V；

(3）保持V的示数不变，反复调整R的阻值和R2滑片的位置，使G的指针指到，此时电阻箱R的阻值为700.0Ω；

(4）可知G的内阻为______Ω，满偏电流Ig为______mA；

(5）将G改装成量程为3V的电压表，电阻箱的值需调为R0，则R0=______Ω。

(6）在用图(b）的电路对改装的电压表进行校准时，发现其示数总是精密电压表的0.9倍。若测得的电流表量程Ig的值是准确的而内阻及R0可能存在误差或错误，则可采用的矫正方法是将电阻箱的值调为______。(填正确答案标号）

A．        B．        C．          D．

6．某探究小组为了改装和校准电压表，设计的电路图如图甲，表头G的满偏电流为10 mA、内阻值标记为30Ω。

(1）根据上述表头参数，将其改装成量程为1V和3V的双量程电压表。则定值电阻R1=___________Ω，R2=___________Ω；

(2）用量程为1V的标准电压表对改装表1V档进行校准，选择开关应接___________(选填“b”或“c”），在闭合S前，滑片P应靠近滑动变阻器的___________端(选填“M”或“N”）；

(3）当标准电压表的示数为0.76V时，表头G的指针位置如图乙所示，由此可以推测出改装后的电压表量程不是预期值1V，而是___________(填正确答案标号）；

A．0.80 V          B．0.95 V     C．1.05 V        D．1.20 V

(4）若量程不为预期值的原因是表头内阻的实际值与标记值不符，为了达到改装的目的，只需给R1___________(选填“申联”或“并联”）一个阻值为___________Ω的电阻即可。

7．耀华中学物理兴趣小组的同学们想通过实验探究某热敏电阻的阻值与温度的关系。实验中有如下器材

A．热敏电阻Rx

B．定值电阻R0

C．学生电源(通过调节可输出0 ~ 12V的电压）

D．电流表A1(0.6A，内阻=5）

E.电流表A2(0.6A，内阻约为1）

F.温控箱(能显示温度并可调温度）

G.开关S，导线若干

①为了更准确地描述出电阻Rx随温度变化的关系(精确测定不同温度时的阻值），请完成虚线框内图甲电路图的设计_________。

②闭合开关S，记下电表A1的读数为I1，A2的读数为I2=___________ A(如图乙所所示），得Rx=___________(用题给字母表示）。

③实验中改变温控箱的温度，分别测出了热敏电阻在不同温度下的阻值，得到了如图丙所示的Rx-t图像。根据所给的Rx-t图像可以看出，该热敏电阻的狂值与温度的关系式是Rx=___________。由图像分析可知，当温控箱中的温度达到600℃时，热敏电阻此时的阻值为Rx=___________Ω。

8．某同学要将一量程为250的微安表改装为量程为30mA的电流表。该同学测得微安表内阻为1500，经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接，进行改装，然后利用一标准毫安表根据图(a）所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表）。

(1）将此微安表改装成30mA的电流表，应并联一个阻值为________的电阻(保留3位有效数字）；

(2）当标准毫安表的示数为16.0mA时，微安表的指针位置如图所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，而是________(填正确答案标号）

A．18mA  B．21mA  C．25mA  D．28mA

(3）产生上述问题的原因可能是________；(填正确答案标号）

A．微安表内阻测量错误，实际内阻大于1500      B．微安表内阻测量错误，实际内阻小于1500

C．R值计算错误，接入的电阻偏小                 D．R值计算错误，接入的电阻偏大

(4）要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将并联的电阻换为阻值为____________的电阻(保留3位有效数字）。

9．某同学有一块满偏电流Ig=250μA 的小量程电流表G。需要将它改装为4mA量程的电流表。

(1）他采用图甲所示电路测量电流表G的内阻R。断开S1闭合S2时电流表G读数为Ig，若再闭合S1后干路电流仍保持为Ig，则当电流表G读数为_______时，电流表G内阻Rg与电阻箱R'的阻值相等。

据此原理，该同学测出电流G内阻。下面是打乱的操作，请按正确步骤排序_________

A．读出R'的阻值为90.0Ω，断开开关

B．闭合开关S2，调节R的阻值使电流表G指针偏转到满刻度

C．闭合开关S1保持R的阻值不变，调节R'的阻值使电流表G指针偏转到满刻度的一半

D．将R的阻值调至最大

实验室有∶滑动变阻器R1(最大阻值200Ω）、滑动变阻器R2(最大阻值10kΩ）备选。为了让Rg≈R' ，滑动变阻器应选用_____(选填“R1”或“R2”"）

(2）改装为4mA量程的电流表，需要将电阻箱R'并联在电流表G两端，调其阻值为____ Ω。

(3）该实验，小组用图乙所示电路校准改装的电流表，当标准表示数为3.2mA时，电流表G示数如图丙所示，由于实验测量的Rg存在误差，导致改装表与标准表存在读数差异，为了使改装表示数与标准表示数一致， 则需要将R'的阻值调整为________Ω。

10．某同学通过实验制作一简易温控开关，实验原理图如图所示，当继电器电流超过10mA时，衔铁吸合，加热器停止加热，实现温控。继电器的电阻约为20Ω，热敏电阻与温度t的关系如下表所示。

(1）提供的实验器材如下：

电源E1(2.5V，内阻不计）；

电源E2(6V，内阻不计）；

滑动变阻器R1(0～20Ω）；

滑动变阻器R2(0～200Ω）；

热敏电阻Rt；

电阻箱(0～999.9Ω）；

开关S，导线若干。

为使该装置实验对30℃～80℃之间任意温度的控制，电源应选______(填“E1”或“E2”）；滑动变阻器应选________(填“R1”或“R2”）；

(2）欲使热敏电阻为40℃时衔铁吸合，下列操作步骤正确的顺序是________。

①将热敏电阻接入电路

②观察到继电器的衔铁被吸合

③断开开关，将电阻箱从电路中移除

④合上开关，调节滑动变阻器的阻值

⑤断开开关，用变阻箱替换热敏电阻，将变阻箱电阻调至145.4Ω

A．⑤④②③①    B．③⑤④②①

C．①④⑤②③    D．④⑤②③①