专题14 电学实验--【冲刺专练】2024年高考物理二轮复习考点冲刺专练精讲

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二、注重情景与过程的理解与分析。善于构建物理模型，明确题目考查的目的，恰当运用所学知识解决问题：情景是考查物理知识的载体。
三、加强能力的提升与解题技巧的归纳总结。学生能力的提升要通过对知识的不同角度、不同层面的训练来实现。
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五、把握高考热点、重点和难点。
充分研究近5年全国和各省市考题的结构特点，把握命题的趋势和方向，确定本轮复习的热点与重点，使本轮复习更具有针对性、方向性。对重点题型要强化训练，举一反三、触类旁通，注重解题技巧的提炼，充分提高学生的应试能力。
专题14 电学实验
一、实验题
1．（2024·广东佛山·一模）某实验小组为了测量某发光二极管的特性曲线，设计了如图所示的电路：从实验室找到了如下器材：锂电池（，内阻不计），滑动变阻器（最大阻值），保护电阻，电压表（量程内阻很大），电流表（量程，内阻为），电流表（量程，内阻为）。
连接好电路，闭合开关，将滑片从滑动变阻器的一端尽头逐渐滑至另一端的尽头，测得的实验数据如下表
根据实验数据可知：
（1）滑动变阻器的滑动片置于 （填“a端”或“b端”）时，电压表读数为2.00V。
（2）实验时选用的电流表为 （填“”或“”），选用的保护电阻 （保留三位有效数字）。
（3）根据实验数据描绘出此发光二极管的特性曲线如下图所示。若将该二极管与的定值电阻、内阻不计的锂电池串联成如下图所示的电路，则流经该二极管的电流 。（结果保留一位小数）
【答案】 b A2 100
【详解】（1）[1]电压表读数为2.00V，达到了最大电压值，此时滑动变阻器应滑到处。
（2）[2]通过观察表中数据可知最大的电流为，所以电流表应该选择；
[3]此发光二极管的工作电流为，对应的电压是，串联电阻的分压，选用的保护电阻
（3）[4]设二极管两端电压为U，流过电流为I，由闭合电路欧姆定律知
在发光二极管的特性曲线中做出的图线
由两线交点可读出。
2．（2024·广东梅州·一模）某物理课外实验小组为了测量某未知电阻的阻值，制定了三种测量方案。
（1）方案一：
a.在进行正确机械调零后，将欧姆挡的选择开关拨至挡，先将红、黑表笔短接，让指针指在 （选填“左侧”或“右侧”）零刻度线上。
b.欧姆表指针如图甲所示，可得未知电阻的阻值约为 。
（2）方案二：
设计了如图乙所示的实验电路，电压表的示数为2.8V，电流表的示数为87.5mA，则由此可得未知电阻的阻值为 。
（3）方案三：
a.如图丙所示，将电阻箱R的阻值调到最大，闭合开关和，调节电阻箱R，使电流表示数为，电阻箱的示数为，其中为保护电阻，阻值未知；
b.开关闭合，断开开关，调节电阻箱R，使电流表示数仍为，读出电阻箱的示数为；
c.则电阻 。
d.由于电流表不是理想电流表，则其内阻对电阻的测量值 （选填“有”或“无”）影响。
【答案】 右侧 36 32 34 无
【详解】（1）[1]将欧姆挡的选择开关拨至挡，先将红、黑表笔短接，让指针指在右侧欧姆零刻度线上。
[2]由图甲可知，未知电阻的阻值约为
（2）[3]由欧姆定律可得，未知电阻的阻值为
（3）[4]根据题意，由闭合回路欧姆定律，闭合开关和有
开关闭合，断开开关有
解得
[5]若考虑电流表内阻，则有
解得
可知，电流表内阻对电阻的测量值无影响。
3．（2024·广东·模拟预测）某实验小组测未知电阻时，先用多用电表进行粗测，再采用“伏安法”较准确地测量未知电阻。
（1）首先用多用电表粗测的电阻，当用“”挡时发现指针偏转角度过大，应该换用 （填“”或“”）挡，进行一系列正确操作后，指针静止时位置如图甲所示，其读数为 ；
（2）采用“伏安法”测量该未知电阻，现有器材如下：
A．蓄电池（电动势为，内阻约为）
B．电流表（量程，内阻约为）
C．电流表（量程，内阻约为）
D．电压表（量程，内阻约为）
E．滑动变阻器，允许通过的最大电流
F．滑动变阻器，允许通过的最大电流
G．开关一个、带夹子的导线若干
①为使测量准确且通过的电流能从0开始变化，上述器材中，应该选用的电流表是 ，滑动变阻器是 （填写选项前字母代号）；
②根据所选用的实验器材，在虚线框中画出伏安法测电阻的完整电路图。( )
【答案】 “” 12.0 B F
【详解】（1）[1]用多用电表测电阻丝的阻值，当用“”挡时发现指针偏转角度过大，说明被测电阻很小，应该换用小量程电阻挡，用“”挡；
[2]指针静止时指在如图甲所示刻度，读数为12.0，乘挡位“”，所以是；
（2）①[3]题意可知，电源电动势为，电压表量程，而待测电阻约为，则电流最大约为
故不能选用量程为的电流表，故电流表选。
故选；
[4]滑动变阻器总阻值太大不方便调节，故滑动变阻器应选用最大阻值较小的。
故选；
②[5]由于电压表内阻远大于金属管线的电阻，电流表应采用外接法；为使通过的电流从0开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，完整电路图如图所示
4．（2024·广东中山·模拟预测）小丁同学对实验室中的线圈（如图1所示）产生了浓厚兴趣，决定利用用伏安法测量线圈电阻，实验电路如图2所示．实验室能够提供下列实验器材：
A．干电池两节，每节电动势约，内阻未知
B．直流电压表，内阻约
C．直流电压表，内阻约
D．直流电流表，内阻约为
E．直流电流表，内阻约为
F．滑动变阻器，阻值范围
G．滑动变阻器，阻值范围
H．导线和开关
（1）为了选择合适器材，在测量之前通过欧姆表粗测该线圈的电阻，下列测电阻的操作顺序正确的是 ；
A．欧姆调零、机械调零、选择挡位、表笔接触线圈两端、读数
B．选择挡位、机械调零、欧姆调零、表笔接触线圈两端、读数
C．选择挡位、欧姆调零、机械调零、表笔接触线圈两端、读数
D．机械调零、选择挡位、欧姆调零，表笔接触线圈两端、读数
（2）经过正确操作，选择“×1”挡位时，多用电表指针如图3，则该线圈的电阻为 ．
（3）图2中，为了能够更精确测量，则电压表选择 ，安培表选择 ，滑动变阻器选择 （以上结果全部填写仪器前的字母代号）
（4）结合上一问选择的实验器材，某次实验中电压表示数如图4所示，则电压为 V．
（5）实验中，电压表示数为U，电流表示数为I，若已知电压表内阻为RV ，则待测电阻的阻值Rx= （用物理符号表示）
【答案】 D 6 B D F 1.70/1.71/1.72
【详解】（1）[1]用欧姆表粗测测电阻的操作顺序是：先机械调零、然后选择合适的挡位、调节欧姆调零旋钮进行欧姆调零，表笔接触线圈两端、读数，故选D。
（2）[2]该线圈的电阻为6×1Ω=6Ω。
（3）[3][4][5]电源电压为3V，则电压表选择B；电路中的最大电流为
则安培表选择D，为方便调节，则滑动变阻器选择F。
（4）[6]电压表的最小刻度为0.1V，则读数为1.70V；
（5）[7]待测电阻的阻值
5．（2024·广东深圳·一模）某兴趣小组修复一个电流表，实验过程如下：
（1）拆开电流表，取出表头G，发现表头完好无损，用标准电表测出表头G满偏电流为3mA。
（2）测量表头G的内阻：按照如图1所示电路图连接电路，闭合开关前，滑动变阻器滑片应移到 （填“a端”或“b端”），先闭合开关，调节 ，直至表头G指针满偏；再闭合开关，保持滑动变阻器阻值不变，仅调节电阻箱阻值，直至表头G示数为满偏示数的一半，此时电阻箱的示数如图2所示，则表头G的内阻为 Ω。
（3）电流表内部电路设计如图3所示，其中，，但已损坏，请根据电流表3A的量程，推算损坏之前 Ω。（结果保留两位有效数字）
（4）选取相应的电阻替换，重新安装好电表。由于步骤（2）测电阻存在一定的误差，则该修复后的电表测量出的电流值比实际值 。（填“偏大”、“偏小”或“准确”）
【答案】 a端 滑动变阻器 10 0.025 偏小
【详解】
（2）[1]闭合开关前，滑动变阻器接入电路电阻应最大保护电路，即滑片应移到a端。
[2]实验过程中，先闭合开关，调节滑动变阻器，直至表头G指针满偏。
[3]再闭合开关，保持滑动变阻器阻值不变，仅调节电阻箱阻值，直至表头G示数为满偏示数的一半，此时认为干路电流仍为，则有
由图2可得
（3）[4]由图3，根据欧姆定律有
解得
（4）[5]由于步骤（2）测电阻时，实际干路电流大于，则通过电阻箱的电流大于，则电阻箱电阻小于表头G的内阻，即所测表头G的内阻偏小，则修复后的电表实际量程大于，则电表测量出的电流值比实际值偏小。
6．（2024·广东江门·一模）纯净水的电导率（电阻率的倒数）是检验纯净水是否合格的一项重要指标。某学习小组通过实验检测某品牌的纯净水的电导率是否合格，具体实验步骤如下：
（1）该小组将采集的水样注满绝缘性能良好的薄塑料圆柱形容器，容器两端用很薄的金属圆片电极密封，金属圆片的电阻不计，容器长度为L。
(1)利用螺旋测微器测量该容器的直径d，如图甲所示，其读数为 mm。
(2)利用如图乙所示的电路测量水样的电导率（水样的电阻约为1000Ω）。实验室提供的器材有干电池2节，滑动变阻器R，开关S和若干导线之外，还提供了如下电表：
A．电压表（0~3V，内阻约为1kΩ）
B．电压表（0~15V，内阻约为2.5kΩ）
C．电流表（0~3mA，内阻约为40Ω）
D．电流表（0~0.6A，内阻约为1Ω）
①电压表应选 ，电流表应选 （选填器材的字母序号）。
②请根据图乙在图丙中用黑色笔迹代替导线把实物连接图补画完整。
(3)正确连接电路后，合上开关，调节滑动变阻器，得到多组U和I数据，小明同学作出图像，测得图像的斜率为k。则水样电导率的表达式 （用k，d和L表示）。
(4)水样电导率的测量值 真实值。（填“大于”“小于”或“等于”）
(5)小芳同学由每组U、I数据计算水样的电阻，然后求电导率，最后求电导率平均值，则两种求电导率的方法更合理的是 （选填“小明”或“小芳”）。
【答案】(1)/3.699/3.701
(2) A C
(3)
(4)小于
(5)小明
【详解】（1）螺旋测微器读数为
（2）[1]电源为两节干电池，电动势约为，为使电压表可以偏转三分之一以上减小实验误差，电压表应选择量程为0~3V的电压表A；
通过电阻的最大电流约为
所以电流表选择量程为0~3mA的电流表C；
[2]根据题意的阻值远大于滑动变阻器的最大阻值，为了方便调节电路测量多组实验数据，滑动变阻器采用分压式接法，同时
，
可得
所以电流表采用内接法，实物图连接如下：
（3）图像的斜率为电阻，所以
根据电阻定律
横截面积为
电导率
联立解得
（4）由于电流表采用内接法，的测量值偏大，则测量值偏大，即测量值偏小。
（5）小明同学采用图像用斜率求电阻，即，误差更小些，而小芳同学用每组数据计算电阻，即，测量值每组都偏大，相比较于小明同学做法，小芳同学的误差更大些。
7．（2024·广东广州·二模）某兴趣小组设计了测量铅笔芯电阻率的实验，所用器材有：电源（电动势恒定，内阻可忽略），电阻箱R0（最大阻值），电阻R1（阻值为），电阻R2（阻值为），毫安表mA（量程30mA，内阻不计），待测2B铅笔芯，开关S，导线若干。请完成下列实验操作和计算：
(1)电路连接
①取一段圆柱形状的待测2B铅笔芯，用螺旋测微器测量铅笔芯的直径，刻度尺测得笔芯的长度，并进行记录；
②根据图甲实验原理图，在连接实物过程中，开关S应保持 （选填“闭合”或“断开”）状态。
(2)笔芯电阻率的测量
①闭合开关S，调节电阻箱R0的阻值为，此时毫安表的示数I1如图乙所示，则I1
为 mA，计算得笔芯中的电流为 mA；
②调节电阻箱R0的阻值为，此时毫安表的示数I2为；
③断开开关。
(3)根据上述测量，计算得到待测笔芯的电阻值为Rx = ，进而得到笔芯的电阻率为 。（π ≈ 3.14，计算结果均保留2位有效数字）
(4)若考虑电源内阻的影响，笔芯电阻率的测量值将 准确值。
A．大于B．小于C．等于D．不确定
【答案】(1)断开
(2) 24.0/23.9/24.1 36.0
(3) 5.0
(4)A
【详解】（1）[1]为了保护电路与电学原件，在连接实物过程中，开关S应保持断开状态。
（2）[2]根据图乙可知，毫安表的精度为1mA，因此在读数时需要估读一位，由图乙可得电流表读数为24.0mA；
[3]此时的阻值为，已知为，根据并联电路分流比等于电阻的反比可得，分流为12.0 mA，而笔芯连接在干路，所以通过笔芯中的电流为36.0 mA。
（3）[4]设电源电动势为E，根据电路图，结合闭合电路的欧姆定律可得
其中
,,,
代入数据解得
[5]根据电阻定律
求得
代入数据求得
（4）[6]由等效思想可知，在考虑电源内阻的影响下，测量值应等于电源内阻与待测电阻丝的总电阻之和，因此测量值大于准确值。A正确。
故选A。
实验题
8．（2024·广东肇庆·二模）某同学用多用电表粗测金属丝的电阻，他将选择开关拨到“×10”挡测量时发现读数很小，换挡后再测量。
（1）请选出正确的实验操作步骤并排序 （填各实验步骤前的标号）。
A．将选择开关旋转到“×1”挡位置
B．将选择开关旋转到“×100”挡位置
C．将选择开关旋转到“OFF”位置
D．将两表笔接触待测电阻两端，测出其阻值后随即断开
E.将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向电阻的零刻度线位置
（2）为精确测量该金属丝的电阻，实验室提供的实验器材有：直流电源（电动势为4V）、电流表A（量程为0~300mA，内阻约为2Ω）、电压表V（量程为0~3V，内阻约为3000Ω）、滑动变阻器R（阻值范围为0~5Ω）、开关、导线若干。电流表要求能从零开始连续测量，某同学设计的电路图如图甲所示，按该电路图进行实验，存在的问题是 （答出一条即可）；请在图乙所示的虚线框内画出正确的电路图。
（3）有一灵敏电流表，表头电阻Rg=10Ω，满偏电流Ig=0.1A，下列说法正确的是 （填正确答案标号）
A．把它改装成量程为0~3V的电压表，需要串联一个阻值为20Ω的电阻
B．把它改装成量程为0~0.5A的电流表，需要并联一个阻值为1Ω的电阻
C．把它改装成量程为0~10V的电压表，测量示数为5V时，流过灵敏电流表的电流为0.05A
D．把它改成量程为0~3A的电流表，测量示数为1.5A时，流过灵敏电流表的电流也为1.5A
【答案】 AEDC 电压表及电流表的示数变化极小（或滑动变阻器的滑片置于最左端时，电源短路，电源有损坏的可能；电流表内接） AC/CA
【详解】（1）[1]读数很小，说明电阻阻值较小，将选择开关旋转到“×1”挡位置，并重新欧姆调零，即将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向电阻的零刻度线位置，然后将两表笔接触待测电阻两端，测出其阻值后随即断开，测量结束后将选择开关旋转到“OFF”位置。故正确的实验操作步骤AEDC；
（2）[2]要求待测电阻两端的电压能从0开始连续可调，可知滑动变阻器应采用分压接法，由于金属丝的电阻很小，远小于电压表内阻，为了减小误差，电流表应采用外接法，图甲中接法会导致电压表及电流表的示数变化极小（或滑动变阻器的滑片置于最左端时，电源短路，电源有损坏的可能；电流表内接）。
[3] 正确的电路图如下
（3）[4]AC．由改装电压表原理可得
可知把它改装成量程为0~3V的电压表，需要串联一个阻值为20Ω的电阻
把它改装成量程为0~10V的电压表，测量示数为5V时，流过灵敏电流表的电流为0.05A，故AC正确；
BD．由改装电流表原理可得
把它改装成量程为0~0.5A的电流表，需要并联一个阻值为1Ω的电阻
R=2.5Ω
把它改成量程为0~3A的电流表，测量示数为1.5A时，流过灵敏电流表的电流为0.05A，故BD错误。
故选AC。
9．（2023·黑龙江齐齐哈尔·三模）某实验小组欲测量一段粗细均匀金属丝的电阻率，他们首先用游标卡尺测量金属丝的直径d，其示数如图甲所示．接着用欧姆表对定值电阻的电阻进行测量，正确调零后，使用“”的倍率进行测量，指针偏转如图乙所示．然后用如图丙所示的电路来测量此段金属丝的电阻率，金属丝与理想电流表A以及定值电阻串联接入电路，电源电动势与内阻恒定，金属丝被固定在带有刻度的木板上，P是鳄鱼夹，用来调节接入电路中金属丝的长度L，回答下列问题：

（1）甲图的读数为 ，乙图的读数为 ；
（2）对丙图实验时闭合开关，从右向左逐渐改变鳄鱼夹的位置，记录鳄鱼夹每一个位置对应的金属丝接入电路的有效长度L，以及对应的电流表A的示数I，得到多组数据，建立平面直角坐标系，以L为纵轴，以 （填“I”或“”）为横轴，根据实验数据在坐标系中描点，画出的图像为如图丁所示的倾斜直线；
（3）若丁图的斜率为k，纵轴的截距为，已知电源的电动势为E，则内阻 ，金属丝的电阻率 ；（用题目所给的已知物理量的符号来表示）
（4）若电流表A内阻不可忽略且未知，则金属丝电阻率的测量值 （填“大小”“等于”或“小于”）真实值．
【答案】 8.00 5/5.0 等于
【详解】（1）[1]甲图的读数为
[2]乙图的读数为或；
（2）[3]由闭合电路欧姆定律可得
由电阻定律可得
结合
综合可得
则丁图以为横轴才能描绘出倾斜的直线；
（3）[4][5]当丁图斜率为，纵轴的截距为，由
可得
综合解得
（4）[6]由（3）可知，金属丝电阻率与电流表内阻无关．
10．（2024·广东佛山·二模）由于实验室没有提供电流表，某实验小组利用两个电压表测量电阻的阻值．实验小组设计如图1所示的电路图进行实验：
（1）请根据电路图连接图2中的实物图；
（2）闭合开关S前，滑动变阻器的滑片移动到最 端（选填“左”或“右”）；
（3）闭合开关S，适当调节滑动变阻器的滑片，记录电压表、的示数、；
（4）重复步骤（3），测量多组和值；
（5）根据测量数据作出的关系图线如图3所示，求得直线的斜率为k，可以得到 ．（用斜率k和定值电阻表示）
（6）因电压表、非理想电表，用该方法测得的阻值与其真实值相比 （选填“偏大”或“偏小”或“相等”）．
【答案】 见解析 右 偏小
【详解】（1）[1]根据电路图，实物连接如图所示
（2）[2]闭合开关S前，为了保护电表安全，滑动变阻器的滑片移动到最右端。
（5）[3]根据欧姆定律可得
整理可得
可知图像的斜率为
解得
（6）[4]考虑到电压表的分流，流过的电流等于流过和电压表的电流之和，则有
整理可得
可知实际上图像的斜率为
则有
可知测得的阻值与其真实值相比偏小。
11．（2024·广东·二模）某实验兴趣小组，根据以下器材想要精确测量电压表的内阻，其量程为3V，内阻大约为2kΩ，除此以外提供的器材有：
A．电源E（电动势9V，内阻忽略不计）
B．电压表（量程15V，内阻约为5kΩ）
C．电流表（量程0.6A，内阻约为5Ω）
D．滑动变阻器（阻值范围为0~10Ω）
E．滑动变阻器（阻值范围为0~1500Ω）
F．定值电阻
G．定值电阻
H．开关一个，导线若干
(1)实验过程中，为减小实验误差，要求电表示数至少要达到量程的，同时方便电路调节，滑动变阻器应选择 ，实验所需的另一个电表应选择 ，定值电阻应选择 （均选填器材前的字母代号）；
(2)请在虚线框内画出实验电路图 ；
(3)将电压表的示数记为，将另一个电表的示数记为，将所选定值电阻的阻值记为R，在获得多组、的值后建立坐标系，绘制图像，拟合得到线性图像的斜率为k，则电压表的内阻 （用k、R）表示。
【答案】(1) D B F
(2)
(3)
【详解】（1）[1][2][3]为了精确测量和方便电路调节，电路控制部分应该采用分压接法，因此滑动变阻器选总阻值小的，即选择D；电流表因为量程太大，无法使用，因此另一个电表应该选择，即选择B；由于、两者量程差别较大，为了能够更好使用，需要给串联一个分压电阻，再和并联，根据电压分配关系，分压电阻选择，即定值电阻应选择F。
（2）根据（1）问分析，实验电路图如图所示
（3）根据欧姆定律有
整理得
可知图像的斜率为
可得
12．（2024·广东佛山·二模）如图甲所示，用铜片、铝片和可乐可以做成可乐电池，电动势大约在0.5V~0.6V之间，内阻几千欧左右。某实验兴趣小组制作了一个可乐电池并测量其电动势和内阻。
(1)如图乙所示，直接用多用电表“直流2.5V”量程测量出可乐电池的电动势大小为 V（保留两位有效数字）；
(2)现有实验器材：
A．电压表（0~3V，RV约为3000Ω）
B．电流表（0~300μA，RA为300Ω）
C．电阻箱（0~9999Ω）
D．滑动变阻器（0~20Ω）
E.开关，导线若干
①为了更准确测量可乐电池的电动势和内阻，选择合适的器材并按电路图 完成电路连接；
A． B． C． D．
②通过数据处理画出相应的可乐电池图像如图丙实线所示，可知该可乐电池的内阻约为 Ω，测量值 真实值（选填“>”“=”或“