物理电学实验高考真题汇编含答案.docx

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物理电学实验高考真题汇编含答案

电学实验

1．【2017·天津卷】某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻。

其中电流表A1的内阻r1=1.0kΩ，电阻R1=9.0kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0=3.0Ω的电阻。

①按图示电路进行连接后，发现

、

和

三条导线中，混进了一条内部断开的导线。

为了确定哪一条导线内部是断开的，将电建S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、

间电压，读数不为零，再测量、

间电压，若读数不为零，则一定是________导线断开；若读数为零，则一定是___________导线断开。

②排除故障后，该小组顺利完成实验。

通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图象如右图。

由I1–I2图象得到电池的电动势E=_________V，内阻r=__________Ω。

【答案】①

②1.41（1.36~1.44均可）0.5（0.4~0.6均可）

【考点定位】实验——用伏安法测干电池的电动势和内阻

【名师点睛】由图象法处理实验数据的关键是要理解图线的物理意义——纵轴截距和斜率表示什么，闭合电路的欧姆定律是核心。

2．【2017·新课标Ⅰ卷】（10分）

某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：

小灯泡L（额定电压3.8V，额定电流0.32A）；电压表

V（量程3V，内阻3kΩ）；电流表

（量程0.5A，内阻0.5Ω）；固定电阻R0（阻值1000Ω）；滑动变阻器R（阻值0~9.0Ω）；电源E（电动势5V，内阻不计）；开关S；导线若干。

（1）实验要求能够实现在0~3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。

（2）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（a）所示。

由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻_________（填“增大”“不变”或“减小”），灯丝的电阻率__________（填“增大”“不变”或“减小”）。

（3）用另一电源E0（电动势4V，内阻1.00Ω）和题给器材连接成图（b）所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。

闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为____________W，最大功率为___________W。

（结果均保留2位小数）

【答案】

（1）如图所示

（2）增大增大（3）0.391.17

【解析】

（1）要求能够实现在0~3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，故滑动变阻器用分压式接法，小灯泡为小电阻，电流表用外接法，如答案图所示；

（2）由I–U图象知，切线的斜率在减小，故灯泡的电阻随电流的增大而增大，再由电阻定律

知，电阻率增大；

（3）当滑动变阻器的阻值为9Ω时，电路电流最小，灯泡实际功率最小，此时E=U+I（r+R）得U=–10I+4，在图中作出该直线如左图所示，交点坐标约为U=1.75V，I=225mA，P1=UI=0.39W；整理得：

，当直线的斜率最大时，与灯泡的I–U曲线的交点坐标最大，即灯泡消耗的功率最大。

当滑动变阻器电阻值R=0时，灯泡消耗的功率最大，此时交点坐标为U=3.67V，I=0.32A，如右图所示，最大的功率为P2=UI=1.17W。

【考点定位】研究小灯泡的伏安特性曲线

【名师点睛】电路图主要是控制电路、测量电路的连接。

小灯泡阻值为小电阻——外接法，电压从0开始测量——分压式接法。

然后由伏安特性曲线分析阻值的变化，注意纵轴是电流。

第（3）问求小灯泡消耗的实际功率较难，因小灯泡的阻值随电流的变化而变化，通过闭合电路的欧姆定律找到小灯泡实际的电流、电压值。

3．【2017·新课标Ⅱ卷】（9分）某同学利用如图（a）所示的电路测量一微安表（量程为100μA，内阻大约为2500Ω）的内阻。

可使用的器材有：

两个滑动变阻器R1、R2（其中一个阻值为20Ω，另一个阻值为2000Ω）；电阻箱Rz（最大阻值为99999.9Ω）；电源E（电动势约为1.5V）；单刀开关S1和S2。

C、D分别为两个滑动变阻器的滑片。

（1）按原理图（a）将图（b）中的实物连线。

（2）完成下列填空：

①R1的阻值为Ω（填“20”或“2000”）。

②为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图（a）中的滑动变阻器的端（填“左”或“右”）对应的位置；将R2的滑片D置于中间位置附近。

③将电阻箱Rz的阻值置于2500.0Ω，接通S1。

将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D的位置。

最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前B与D所在位置的电势（填“相等”或“不相等”）。

④将电阻箱Rz和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将Rz的阻值置于2601.0Ω时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变。

待测微安表的内阻为Ω（结果保留到个位）。

（3）写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：

。

【答案】

（1）连线见解析

（2）①20②左③相等④2550（3）调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程

【解析】

（1）实物连线如图：

（2）①滑动变阻器R1要接成分压电路，则要选择阻值较小的20Ω的滑动变阻器；

②为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图（a）中滑动变阻器的左端对应的位置；

③将电阻箱Rz的阻值置于2500.0Ω，接通S1；将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D的位置；最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前后在BD中无电流流过，可知B与D所在位置的电势相等；

④设滑片P两侧电阻分别为R21和R22，因B与D所在位置的电势相等，可知；

；同理当Rz和微安表对调后，仍有：

；联立两式解得：

。

（3）为了提高测量精度，调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程。

【考点定位】电阻的测量

【名师点睛】此题考查电阻测量的方法；实质上这种方法是一种“电桥电路”，搞清电桥平衡的条件：

对角线电阻乘积相等，即可轻易解出待测电阻值；知道分压电路中滑动变阻器选择的原则及实物连线的注意事项。

4．【2017·新课标Ⅲ卷】（9分）图（a）为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。

图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头

的满偏电流为250μA，内阻为480Ω。

虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。

该多用电表有5个挡位，5个挡位为：

直流电压1V挡和5V挡，直流电流1mA挡和2.5mA挡，欧姆×100Ω挡。

（1）图（a）中的A端与______（填“红”或“黑”）色表笔相连接。

（2）关于R6的使用，下列说法正确的是_______（填正确答案标号）。

A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置

B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置

C．使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置

（3）根据题给条件可得R1+R2=______Ω，R4=_______Ω。

（4）某次测量时该多用电表指针位置如图（b）所示。

若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为________；若此时B端是与“3”相连的，则读数为________；若此时B端是与“5”相连的，则读数为________。

（结果均保留3位有效数字）

【答案】

（1）黑

（2）B（3）160880（4）1.47mA（或1.48mA）1100Ω2.95V

【考点定位】多用电表的使用、电表的改装

【名师点睛】会规范使用多用电表，能正确读出多用电表的示数，是解决本题的关键。

在平时实验训练过程中要多加注意规范操作和器材的正确使用方法，多用电表的读数，重点是分清测量的物理量不同，读数方法不同。

5．【2017·江苏卷】（10分）某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图11–1图所示，继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当继电器的电流超过15mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控．继电器的电阻约为20Ω，热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示

（1）提供的实验器材有：

电源E1（3V，内阻不计）、电源E2（6V，内阻不计）、滑动变阻器R1（0~200Ω）、滑动变阻器R2（0~500Ω）、热敏电阻Rt，继电器、电阻箱（0~999.9Ω）、开关S、导线若干．

为使该装置实现对30~80℃之间任一温度的控制，电源E应选用（选填“E1”或“E2”），滑动变阻器R应选用（选填“R1”或“R2”）．

（2）实验发现电路不工作．某同学为排查电路故障，用多用电表测量各接点间的电压，则应将如图11–2图所示的选择开关旋至（选填“A”、“B”、“C”或“D”）．

（3）合上开关S，用调节好的多用电表进行排查，在题11–1图中，若只有b、c间断路，则应发现表笔接入a、b时指针（选填“偏转”或“不偏转”），接入a、c时指针（选填“偏转”或“不偏转”）．

（4）排除故障后，欲使衔铁在热敏电阻为50℃时被吸合，下列操作步骤正确顺序是．（填写各步骤前的序号）

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，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至108.1Ω

【答案】

（1）E2R2

（2）C（3）不偏转偏转（4）⑤④②③①

【解析】

（1）由表格数据知，当温度为30℃时，热敏电阻阻值为199.5Ω，继电器的阻值R0=20Ω，当电流为15mA时，E=I（Rt+R0）=3.3V，所以电源选E2，80℃时，热敏电阻阻值Rt=49.1Ω，则

E2=I（Rt+R0+R），此时变阻器阻值R=330.9Ω，所以变阻器选择R2；

（2）多用电表做电压表测量电压，旋钮旋至直流电压挡C处；（3）若只有b、c间断路，表笔接入a、b时，整个回路断路，电表指针不偏转，接入a、c时电流流经电表，故指针偏转；（4）50℃时，热敏电阻阻值为108.1Ω，所以应将电阻箱阻值调至108.1Ω，调节变阻器，使衔铁吸合，再将电阻箱换成热敏电阻，故顺序为⑤④②③①．

【考点定位】多用电表的使用闭合电路的欧姆定律传感器

【名师点睛】结合表格中数据，利用欧姆定律估算电动势和电阻的数值，选择电源和滑动变阻器．明确实验的目的是实现对30~80℃之间任一温度的控制，其中30~80℃就是提示的信息，结合表格数据，可知电阻值的取值．

23．（11分）[2010·全国I卷]用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻RT，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的。

某同学将RT和两个适当的固定电阻R1、R2连成图虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻RL的阻值随RT所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围。

为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下RL的阻值，测量电路如图所示，图中的电压表内阻很大。

RL的测量结果如表所示。

温度t（℃）

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

RL阻值（Ω）

54.3

51.0

47.5

44.3

41.0

37.9

34.7

回答下列问题：

（1）根据图所示的电路，在实物图上连线。

（2）为了检验RL与t之间近似为线性关系，在坐标纸上作RL-t关系图线。

（3）在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图3、4所示。

电流表的读数为，电压表的读数为。

此时等效电阻RL的阻值为，热敏电阻所处环境的温度约为。

解：

（1）如图：

（2）如图：

（3）115.0mA，5.00V，43.5Ω，64.0℃。

解析：

由部分电路欧姆定律得：

R＝

＝

＝43.5Ω，对照图找出相应的温度为64.0℃。

考点：

[电阻率与温度的关系、传感器]。

22．（5分）[2011·全国I卷]为了测量一微安表头A的内阻，某同学设计了如图所示的电路。

图中，A0是标准电流表，R0和RN分别是滑动变阻器和电阻箱，S和S1分别是单刀双掷开关和单刀开关，E是电池。

完成下列实验步骤中的填空：

（1）将S拨向接点1，接通S1，调节，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时的读数I；

（2）然后将S拨向接点2，调节，使，记下此时RN的读数；

（3）多次重复上述过程，计算RN读数的，此即为待测微安表头内阻的测量值。

解：

（1）R0；A0；

（2）RN；A0的读数仍为I；（3）平均值

点评：

[测量微安表头的内阻、替代法]。

23．（10分）[2012·全国I卷]图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。

现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向。

所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；R为电阻箱；

为电流表；S为开关。

此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。

（1）在图中画线连接成实验电路图。

（2）完成下列主要实验步骤中的填空：

①按图接线。

②保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量m1。

③闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D；然后读出，并用天平称出。

④用米尺测量。

（3）用测得的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出B＝。

（4）判定磁感应强度方向的方法是：

若，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里。

解：

（1）连线如图所示

（2）③重新处于平衡状态；电流表的示数I；此时细沙的质量m2；④D的底边长度l（3）

（4）m2＞m1

23．（8分）[2013·全国I卷]某学生实验小组利用图（a）所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×lk”挡内部电路的总电阻。

使用的器材有：

多用电表；

电压表：

量程5V，内阻十几千欧；

滑动变阻器：

最大阻值5kΩ

导线若干。

回答下列问题：

（1）将多用电表挡位调到电阻“×lk”挡，再将红表笔和黑表笔，调零点。

（2）图（a）中多用电表的红表笔和（填“1”或“2”）端相连，黑表笔连接另一端。

（3）将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图（b）所示，这时电压表的示数如图（c）所示。

多用电表和电压表的读数分别为kΩ和V。

（4）调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零。

此时多用电表和电压表的读数分别为12.0kΩ和4.00V。

从测量数据可知，电压表的内阻为kΩ。

（5）多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图（d）所示。

根据前面的实验数据计算可得，

此多用电表内电池的电动势为V，电阻“×lk”挡内部电路的总电阻为kΩ。

解：

（1）短接；

（2）1；（3）15.0，3.60；（4）12.0；（5）9.00，15.0。

解析：

（1）欧姆表测电阻时，先选档；然后进行欧姆调零，将红、黑表笔短接，调整欧姆调零旋钮，使指针指到欧姆表刻度的零位置；再测量、读数。

（2）电流流过多用电表原则：

“红进黑出”。

（3）多用电表欧姆档的测量值等于表盘上读数乘以倍率，电阻“×1k”读第一排，读数为15.0×1k＝15.0kΩ；直流电压5V，最小分度为0.1V，估读到分度值下一位，读数为3.60V。

（4）调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零，多用电表的读数即为电压表的内阻。

（5）由第（3）步：

E＝

r＋

×15×103，即：

E＝

r＋4.5。

由第（4）步：

E＝

r＋4。

解得：

E＝9.00V，r＝15.0kΩ。

23．（9分）[2014·全国I卷]利用如图（a）所示电路，可以测量电源电动势和内阻，所用的实验器材有：

待测电源，电阻箱R（最大阻值999.9Ω），电阻R0（阻值为3.0Ω），电阻R1（阻值为3.0Ω），电流表

（量程为200mA，内阻为RA＝6.0Ω），开关S。

实验步骤如下：

①将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S；

②多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R；

③以

为纵坐标，R为横坐标，作

－R图线（用直线拟合）

④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。

回答下列问题：

（1）分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则

与R的关系式为。

（2）实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻R＝3.0Ω时电流表的示数如图（b）所示，读出数据，完成下表。

答：

①，②。

R/Ω

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

I/A

0.143

0.125

①

0.100

0.091

0.084

0.077

I－1/A－1

6.99

8.00

②

10.0

11.0

11.9

13.0

（3）在答题卡图（c）的坐标纸上所缺数据点补充完整并作图，根据图线求得斜率k＝A-1Ω-1，截距b＝A-1。

（4）根据图线求得电源电动势E＝V，内阻r＝Ω。

解：

（1）

＝

R＋

；

（2）如图，0.110，9.09；（3）1，6.0；（4）3，1.0

解析：

k＝

＝1，

＝1，

＝6。

23．（9分）[2015·全国I卷]图（a）为某同学改装和校准毫安表的电路图，其中虚线框内是毫安表的改装电路。

（1）已知毫安表表头的内阻为100Ω，满偏电流为lmA；R1和R2为阻值固定的电阻。

若使用a和b两个接线柱，电表量程为3mA；若使用a和c两个接线柱，电表量程为10mA。

由题给条件和数据，可以求出R1＝Ω，R2＝Ω。

（2）现用一量程为3mA、内阻为l50Ω的标准电流表

对改装电表的3mA挡进行校准，校准时需选取的刻度为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mA。

电池的电动势为1.5V，内阻忽略不计；定值电阻R0有两种规格，阻值分别为300Ω和1000Ω；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为750Ω和3000Ω。

则R0应选用阻值为Ω的电阻，R应选用最大阻值为Ω的滑动变阻器。

（3）若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大，利用图（b）的电路可以判断出损坏的电阻。

图（b）中的R′为保护电阻，虚线框内未画出的电路即为图（a）虚线框内的电路。

则图中的d点应和接线柱（填“b”或“c”）相连。

判断依据是：

。

解：

（1）15，35；

（2）300，3000；（3）c，毫安表有示数，则R1断路，无示数，则R2断路。

解析：

（1）连ab：

R1、R2与毫安表RmA中电流之比为2:

1，R1＋R2＝

RmA，R1＋R2＝50，连bc：

R1与R2、RmA中电流之比为9:

1，R1＝

（R2＋RmA），9R1－R2＝100，解得：

R1＝15Ω，R2＝35Ω。

（2）校准刻度0.5mA到3mA，所以总电阻最小值为：

＝500Ω，总电阻最大值为：

＝3000Ω。

若定值电阻选择1000Ω，无法校准3mA刻度，所以定值电阻选择500Ω；若滑动变阻器选择750Ω，则总电阻达不到3000Ω，就无法校准0.5毫安刻度，故选3000Ω。

（3）只有一个电阻断路（损坏），则“d”与“c”相连，若毫安表无示数，则说明R2断路，若毫安表有示数，则说明R1断路。

23．（10分）[2016·全国I卷]现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60°C时，系统报警。

提供的器材有：

热敏电阻，报警器（内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警），电阻箱（最大阻值为999.9Ω），直流电源（输出电压为U，内阻不计），滑动变阻器R1（最大阻值为1000Ω），滑动变阻器R2（最大阻值为2000Ω），单刀双掷开关一个，导线若干。

在室温下对系统进行调节，已知U约为18V，Ic约为10mA；流过报警器的电流超过20mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，在60°C时阻值为650.0Ω。

（1）完成待调节的报警系统原理电路图的连线。

（2）电路中应选用滑动变阻器（填“R1”或“R2”）。

（3）按照下列步骤调节此报警系统：

①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为Ω；滑动变阻器的滑片应置于（填“a”或“b”）端附近，不能置于另一端的原因是。

②将开关向（填“c”或“d”）端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至。

（4）保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。

解：

（1）如图；

（2）R2，（3）①650.0，b，接通电源后，流过报警器的电流会超过20mA，报警器可能损坏。

②c，报警器开始报警。

解析：

①热敏电阻工作温度达到60°C时，报警器报警。

故需通过调节电阻箱使其电阻为60°C时的热敏电阻的阻值，即调节到阻值650.0Ω，使报警器能正常报警，电路图如图。

②U＝18V，当通过报警器的电流10mA≤Ic≤20mA，电路中总电阻R＝

，900Ω≤R≤1800Ω，故滑动变阻器选R2。

③热敏电阻为650.0Ω时，报警器开始报警，模拟热敏电阻的电阻器阻值也应为650.0Ω为防止通过报警器电流过大，造成报警器烧坏，应使滑动变阻器的滑片置于b端。

考点：

滑动变阻器在电路中的作用及其规格选择、串并联电路相关计算、等效替代思想。

关键：

获取题中信息并转化为解题所需条件、理解电路设计原理、理解调节电阻箱和滑动变阻器的意义。

点评：

[传感器电路设计]