2026步步高-高三大二轮专题复习物理习题_第一篇　专题六　第十七讲　电学实验（含解析）

这是一份2026步步高-高三大二轮专题复习物理习题_第一篇　专题六　第十七讲　电学实验（含解析），共11页。试卷主要包含了测量电阻创新方案对比，传感器的应用，68 mm、60，9 Ω)；，0 kΩ)；，8×10-4 C等内容，欢迎下载使用。
考点一 以测电阻为核心的实验
1.伏安法测电阻 金属丝电阻率的测量
2.测量电阻创新方案对比
3.传感器的应用
例1 (2024·山东卷·14)某学习小组对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量。实验器材如下：
学生电源(输出电压0~16 V)
滑动变阻器(最大阻值10 Ω，额定电流2 A)；
电压表V(量程3 V，内阻未知)；
电流表A(量程3 A，内阻未知)；
待测铅笔芯R(X型号、Y型号)；
游标卡尺，螺旋测微器，开关S，单刀双掷开关K，导线若干。
回答以下问题：
(1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径，某次测量结果如图甲所示，该读数为 mm；
(2)把待测铅笔芯接入图乙所示电路，闭合开关S后，将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置，将单刀双掷开关K分别掷到1、2端，观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显，则测量铅笔芯电阻时应将K掷到 (填“1”或“2”)端；
(3)正确连接电路，得到Y型号铅笔芯I-U图像如图丙所示，求得电阻RY= Ω(保留3位有效数字)；采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70 Ω；
(4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68 mm、60.78 mm，使用螺旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相等，则X型号铅笔芯的电阻率 (填“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的电阻率。
例2 (2024·四川雅安市三模)某实验小组为了测量某电压表V的内阻，他们找到如下实验器材：
学生直流电源E
电阻箱R(最大阻值9 999 Ω)
标准电压表V0
滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω)
滑动变阻器R2(最大阻值500 Ω)
开关、导线若干
(1)他们设计了如图甲所示实验电路图，滑动变阻器应选择 (填“R1”或“R2”)。
(2)正确连接电路后，调节滑动变阻器滑片至最 端(填“左”或“右”)，电阻箱阻值调为 (填“零”或“最大值”)；闭合开关，调节滑动变阻器使电压表满偏；保持滑动变阻器滑片位置不动，调节电阻箱阻值，使电压表半偏，此时电阻箱示数如图乙所示，则可认为电压表内阻为 Ω。
(3)该实验存在系统误差，电压表实际内阻应 此时电阻箱阻值(填“大于”“小于”或“等于”)；为了得到更准确的内阻值，他们设计了如图丙所示电路，正确连接电路后，调节电阻箱阻值为某一固定值R0，当待测电压表V的示数为U时，标准电压表V0示数为U0，调节滑动变阻器，测得多组U、U0的数值，以U0为纵坐标，U为横坐标，画出U0-U图像是斜率为k的直线，则待测电压表的内阻为 (用k、R0表示)。
例3 (九省联考·河南·23)学生小组用放电法测量电容器的电容，所用器材如下：
电池(电动势3 V，内阻不计)；
待测电容器(额定电压5 V，电容值未知)；
微安表(量程200 μA，内阻约为1 kΩ)；
滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)；
电阻箱R1、R2、R3、R4(最大阻值均为9 999.9 Ω)；
定值电阻R0(阻值为5.0 kΩ)；
单刀单掷开关S1、S2，单刀双掷开关S3；
计时器；
导线若干。
(1)小组先测量微安表内阻，按图(a)连接电路。
(2)为保护微安表，实验开始前S1、S2断开，滑动变阻器R的滑片应置于 (填“左”或“右”)端。将电阻箱R1、R2、R3的阻值均置于1 000.0 Ω，滑动变阻器R的滑片置于适当位置。保持R1、R3阻值不变，反复调节R2，使开关S2闭合前后微安表的示数不变，则P、Q两点的电势 (填“相等”或“不相等”)。记录此时R2的示数为1 230.0 Ω，则微安表的内阻为 Ω。
(3)按照图(b)所示连接电路，电阻箱R4阻值调至615.0 Ω，将开关S3掷于位置1，待电容器充电完成后，再将开关S3掷于位置2，记录微安表电流I随时间t的变化情况，得到如图(c)所示的图像。当微安表的示数为100 μA时，通过电阻R0的电流是 μA。
(4)图(c)中每个最小方格面积所对应的电荷量为 C(保留两位有效数字)。某同学数得曲线下包含150个这样的小方格，则电容器的电容为 F(保留两位有效数字)。
考点二 以闭合电路欧姆定律为核心的实验
例4 (2024·贵州安顺市二模)多用电表是一种多功能仪表，可测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻等物理量。
(1)指针式多用电表使用前应该调整 (填“欧姆调零旋钮”“指针定位螺丝”或“选择开关”)，使指针指到零刻度。
(2)现用该多用电表测某定值电阻的阻值，把选择开关旋转到“×1k”位置，指针指到“m”处，由于误差较大，应选择合适倍率重新测量，选择合适倍率后， (填“要”或“不要”)重新进行欧姆调零。正确操作后，指针指到“n”处，则该电阻的阻值为 Ω。
(3)图乙是某同学设计的多用电表测电阻的欧姆调零原理图，电池的正极应接 (填“红”或“黑”)表笔。图中G为表头，量程为100 μA，内阻Rg=4 kΩ，滑动变阻器的最大阻值RT=1 kΩ，两表笔短接，通过调节a、b间的触点，使G满偏。已知R2=2 kΩ，电池电动势为1.50 V(电池内阻可忽略)，触点在a端时G满偏，则R1= Ω。
例5 (2023·湖北卷·12)某实验小组为测量干电池的电动势和内阻，设计了如图(a)所示电路，所用器材如下：
电压表(量程0~3 V，内阻很大)；
电流表(量程0~0.6 A)；
电阻箱(阻值0~999.9 Ω)；
干电池一节、开关一个和导线若干。
(1)根据图(a)，完成图(b)中的实物图连线。
(2)调节电阻箱到最大阻值，闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻，记录其阻值R、相应的电流表示数I和电压表示数U。根据记录数据作出的U-I图像如图(c)所示，则干电池的电动势为 V(保留3位有效数字)、内阻为 Ω(保留2位有效数字)。
(3)该小组根据记录数据进一步探究，作出1I-R图像如图(d)所示。利用图(d)中图像的纵轴截距，结合(2)问得到的电动势与内阻，还可以求出电流表内阻为 Ω(保留2位有效数字)。
(4)由于电压表内阻不是无穷大，本实验干电池内阻的测量值 (填“偏大”或“偏小”)。
变式 (2024·安徽六安市一模)某物理课外活动小组学习了“测量电源的电动势和内阻”实验后，设计了如图甲所示的实验电路。
(1)若闭合开关S1，将单刀双掷开关S2掷向a，改变电阻箱R的阻值得到一系列的电压表的读数U，处理数据得到如图乙所示图像，写出1U与1R间的关系式 。
(2)若断开S1，将单刀双掷开关S2掷向b，改变电阻箱R的阻值得到一系列的电流表的读数I，处理数据得到如图丙所示图像，写出1I与R间的关系式 。
(3)同学们对实验结果进行了误差分析，发现将两个图像综合利用，就可以避免由于电压表分流和电流表分压带来的系统误差。已知图像乙和丙的纵轴截距分别为b1、b2，斜率分别为k1、k2，则利用丙图可求得电源的电动势E= ，再结合乙图可求内阻r。
答案精析
例1 (1)2.450 (2)1 (3)1.91 (4)大于
解析 (1)根据螺旋测微器的读数规则可知，其读数为
d=2 mm+0.01×45.0 mm=2.450 mm
(2)由于电压表示数变化更明显，说明电流表分压较多，因此电流表应采用外接法，即测量铅笔芯电阻时应将K掷到1端；
(3)根据题图丙的I-U图像，结合欧姆定律有RY=≈1.91 Ω
(4)根据电阻定律R=ρlS，可得ρ=RSl
因两种材料的横截面积近似相等，分别代入数据可知ρX>ρY。
例2 (1)R1 (2)左 零 2 010
(3)小于 R0k-1
解析 (1)分压式电路应选择小电阻的滑动变阻器，故应选择R1。
(2)正确连接电路后，为了保护电路，闭合开关前应将滑动变阻器滑片调节至最左端，应将电阻箱阻值调为零；闭合开关，调节滑动变阻器使电压表满偏；保持滑动变阻器滑片位置不动，调节电阻箱阻值，使电压表半偏，根据串联电路分压特点可知，电阻箱的阻值等于被测电压表的内阻，所以被测电压表的内阻为2 010 Ω。
(3)由于电阻箱的接入，并联部分的电阻增大，分压增大，所以当电压表读数变为半偏时，电阻箱实际分压大于电压表的读数，所以电压表实际内阻应小于电阻箱的阻值；
根据题图丙所示电路，由闭合电路欧姆定律有U0-UR0=URV，知U0=R0+RVRVU，则k=R0+RVRV，待测电压表的内阻为RV=R0k-1。
例3 (2)左 相等 1 230.0 (3)300
(4)3.2×10-6 4.8×10-4
解析 (2)为保护微安表，实验开始前S1、S2断开，滑动变阻器R的滑片应置于左端。由题知，使开关S2闭合前后微安表的示数不变，则说明P、Q两点的电势相等。根据电桥平衡可知，此微安表的内阻为1 230.0 Ω。
(3)由于微安表与R4并联，则当微安表的示数为100 μA时，R4所在支路的电流为
I4=IRgR4=100×10-6×1 230.0615.0 A=200 μA
则通过电阻R0的电流
I总=I4+I=300 μA
(4)题图(c)中每个最小方格面积所对应的电荷量为
q=8 μA × 0.4 s=3.2 × 10-6 C
150个这样的小方格的总电荷量为
Q=nq=150×3.2×10-6 C
=4.8×10-4 C
且微安表改装后流过R0的电流是流过微安表的3倍，则根据电容的定义式可知电容器的电容为
C=3QU=480×10-6×33 F
=4.8×10-4 F。
例4 (1)指针定位螺丝 (2)要 1 200 (3)黑 1 250
解析 (1)指针式多用电表使用前应该调整指针定位螺丝，使指针指到零刻度。
(2)用指针式多用电表测电阻每次选择合适倍率后，都要重新进行欧姆调零。
选择开关旋转到“×1k”位置，指针指到“m”处，说明电阻较小，应先将开关旋转到“×100”位置，指针指到“n”处，则该电阻的阻值为
12×100 Ω=1 200 Ω
(3)电阻表的红表笔与其内置电源的负极相连接，黑表笔与电阻表内置电源的正极相连接，则电池的正极应接多用电表的黑表笔。
触点在a端时G满偏，则RT与G串联，串联部分两端的电压为
U1=Ig(RT+Rg)=0.50 V，
根据串并联电路的特点可知R2两端的电压为U2=E-U1=1.00 V，所以通过R2的电流为I=U2R2=500 μA，则通过R1的电流为I1=I-Ig=400 μA，根据闭合电路欧姆定律得
R1=U1I1=1 250 Ω。
例5 (1)见解析图 (2)1.58 0.64 (3)2.5
(4)偏小
解析 (1)实物连线如图：
(2)由电路结合闭合电路的欧姆定律可得U=E-Ir
由题图(c)可知E=1.58 V
内阻r=1.58- Ω≈0.64 Ω
(3)根据E=I(R+RA+r)
可得1I=1E·R+RA+rE
由题图(d)可知RA+rE=2 A-1，
解得RA≈2.5 Ω
(4)由于电压表内阻不是无穷大，则实验测得的是电压表内阻与干电池内阻的并联值，即实验中测得的干电池内阻偏小。
变式 (1)1U=rE·1R+1E
(2)1I=1ER+rE (3)1k2
解析 (1)若闭合开关S1，将单刀双掷开关S2掷向a，改变电阻箱R的阻值得到一系列的电压表的读数U，根据闭合电路欧姆定律可知E=U+Ir=U+URr，则1U=rE·1R+1E
(2)根据闭合电路欧姆定律E=I(R+r)，得到1I与R的关系式1I=1ER+rE
(3)由题图所示电路图可知，利用伏阻法时，由于电压表的分流作用，通过电源的电流大于UR，这是造成系统误差的原因。若考虑通过电压表的电流，则表达式为E=U+Ir=U+(UR+URV)r，则1U=RV+rERV+rE·1R，则rE=k1，利用安阻法时，考虑电流表内阻，可得1I=1ER+RA+rE，则1E=k2。那么根据rE=k1，1E=k2，可得E=1k2，r=k1k2。
伏安法测电阻
R测=U测I测=Rx+RA>Rx，适合测量大电阻
R测=U测I测=RxRVRx+RV