2023年高考物理二輪復習第一部分 六物理實驗第2講電學實驗及創(chuàng)新

第一部分專題六第2講

________________________/課時作業(yè)?分層練

KESHIZUOYEFENCENGLIAN

基礎題——知識基礎打牢

1.(2020?新課標I卷)某同學用伏安法測量一阻值為幾十歐姆的電阻R,所用

電壓表的內(nèi)阻為IkQ,電流表內(nèi)阻為0?5Q.該同學采用兩種測量方案，一種是將

電壓表跨接在圖(a)所示電路的0、P兩點之間，另一種是跨接在0、Q兩點之間.測

量得到如圖(b)所示的兩條S/圖線，其中U與/分別為電壓表和電流表的示數(shù).

&?

O尸LyQ

圖(a)

回答下列問題：

(1)圖(b)中標記為∏的圖線是采用電壓表跨接在0、P(填“。、P”或“0、

。”)兩點的方案測量得到的.

(2)根據(jù)所用實驗器材和圖(b)可判斷，由圖線」，(填“I”或“∏”)得到的

結果更接近待測電阻的真實值，結果為RQ魚_Q(保留1位小數(shù)).

(3)考慮到實驗中電表內(nèi)阻的影響，需對(2)中得到的結果進行修正，修正后待

測電阻的阻值為拯(保留1位小數(shù)).

【解析】⑴若將電壓表接在0、P之間，/=條+??U=苴冬./

AVKxAΛIKV

根據(jù)一次函數(shù)關系可知對應斜率為∕?

Av-T-AV

若將電壓表接在0、Q之間，電流表分壓為UA=∕RA

根據(jù)歐姆定律變形可知RΛ="一∕"A解得U=I(RTRA)

根據(jù)一次函數(shù)可知對應斜率為(R+RA),對比圖像的斜率可知k?>kw

所以Il圖線是采用電壓表跨接在0、P之間.

(2)因為待測電阻為幾十歐姆的電阻，通過圖像斜率大致估算待測電阻為50Ω

,,,,1kΩ50Q

左右，根c據(jù)50C<0.5Q

說明電流表的分壓較小，電壓表的分流較大，所以電壓表應跨接在0、。之

3V-IV

間，所以選擇圖線I得到的結果較為準確.根據(jù)圖像可知R=

x59.6mA—20mA

≈50.5Ω.

(3)考慮電流表內(nèi)阻，則修正后的電阻為R'=R-RA=50.5Q—0.5Q=50.0

Ω.

2.(2022?四川成都二診)為將一只毫安表A(量程3mA,內(nèi)阻約幾十歐姆)改裝

成量程為L5V的電壓表，實驗室提供了下列器材：電源仇電動勢約6V,內(nèi)阻

不計)；滑動變阻器R(O?50Q)；滑動變阻器R2(0?5kΩ);電阻箱H(O?999.9Q)；

開關兩個、導線若干.

滑動變阻器

某同學先按圖示電路連接線路，測量表A的內(nèi)阻.他的操作步驟如下：

a.將滑動變阻器的阻值調(diào)到最大，閉合Sl后調(diào)節(jié)變阻器的阻值，使表A的

指針滿偏；

b.閉合S2保持變阻器的阻值不變，調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值，使表A的指針偏

轉到量程的；位置；

c.記下R的阻值為30.0Q.

(1)上述實驗中，滑動變阻器應選用工z_(選填“Ri”或

(2)表A的內(nèi)阻測量值RK=30.0或30C.此測量值一小于一(選填“大

于”“等于,，或“小于”)表A內(nèi)阻的真實值.

(3)若取表A內(nèi)阻的測量值RA進行計算，為達成改裝的目的，可將表A與電

阻箱串聯(lián)J選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)，且將電阻箱R的阻值調(diào)到470.0或

470Ω.

【解析】(1)毫安表A的量程3mA,則電路中的最大電流為3mA,電路的

E6

最小電阻為R=T==Ω=2000Ω,故滑動變阻器應選用R.

igj^1U2

(2)實驗中用半偏法測電表的內(nèi)阻，所以火的阻值即為電表的測量值，則表A

的內(nèi)阻測量值HA=30Q,由于閉合S2,電阻箱R并入電路，電路的總電阻變小，

干路電流變大，而流過毫安表的電流為滿偏的一半，所以流過電阻箱R的電流大

于滿偏的一半，根據(jù)并聯(lián)電路的特點，可知電阻箱R的阻值小于毫安表的內(nèi)阻，

即測量值小于表A內(nèi)阻的真實值.

(3)應把毫安表與電阻箱串聯(lián)，改裝成電壓表，量程為1.5V,則有U=∕g(RA

+R),則將電阻箱R的阻值調(diào)到R=470Ω.

3.(2020?新課標11卷)某同學要研究一小燈泡1(3.6丫，0.3OA)的伏安特性.所

用器材有：電流表A∣(量程200mA,內(nèi)阻Rgl=IO.0Q),電流表A2(量程500mA,

內(nèi)阻Rg2=L0Q)?定值電阻R)(阻值RO=IO.0Q)、滑動變阻器R∣(最大阻值IOQ)、

電源E(電動勢4.5V,內(nèi)阻很小)、開關S和若干導線.該同學設計的電路如圖(a)

所示.

(1)根據(jù)圖(a),在圖(b)的實物圖中畫出連線.

E

圖佃)

B嚴

冷鬻

日I備

圖(b)

⑵若/1、/2分別為流過電流表Al和A2的電流，利用/|、/2、Rgl和Ro寫出：

小燈泡兩端的電壓U=∕ι(Hci+Ro),流過小燈泡的電流I=h~l?—.為保證小

燈泡的安全，八不能超過」80—mA.

(3)實驗時，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使開關閉合后兩電流表的示數(shù)為零.逐次改變

滑動變阻器滑片位置并讀取相應的71和/2.所得實驗數(shù)據(jù)在下表中給出.

Λ∕mA325585125144173

∕2∕mA171229299379424470

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可算得，當∕∣=173mA時，燈絲電阻R=Ll^Q(保留1位

小數(shù)).

(4)如果用另一個電阻替代定值電阻R),其他不變，為了能夠測量完整的伏安

特性曲線，所用電阻的阻值不能小于&LQ(保留1位小數(shù)).

【答案】(1)見解析圖

【解析】(1)根據(jù)電路圖連接實物圖如圖所示

(2)①根據(jù)電路圖可知燈泡兩端的電壓為電流表Al和R)的總電壓，故根據(jù)歐

姆定律有U=∕ι(Rgi+Ro);②根據(jù)并聯(lián)電路特點可知流過小燈泡的電流為/=/2—

71；③因為小燈泡的額定電壓為3.6V,故根據(jù)題目中已知數(shù)據(jù)帶入①中可知/i不

能超過180mA.

(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知當∕ι=173mA時，∕2=470mA;根據(jù)前面的分析代入數(shù)

據(jù)可知此時燈泡兩端的電壓為C/=3.46V；流過小燈泡的電流為/=297mA=

0.297A;故根據(jù)歐姆定律可知此時小燈泡的電阻為R=與=楙器Ω=11.6Ω.

(4)要測量完整的伏安特性曲線則燈泡兩端的電壓至少要達到3.6V,而電流

表Al不能超過其量程200mA,此時結合①有3.6=O.2X(1O+Ro),解得Ro=8Q,

即栗完整的測量小燈泡伏安特性曲線所用電阻的阻值不能小于8Q

4.(2020?新課標川卷)已知一熱敏電阻當溫度從10℃升至60℃時阻值從幾千

歐姆降至幾百歐姆，某同學利用伏安法測量其阻值隨溫度的變化關系.所用器材:

電源區(qū)開關S、滑動變阻器H(最大阻值為20Q)、電壓表(可視為理想電表)和毫

安表(內(nèi)阻約為100Ω).

(1)在所給的器材符號之間畫出連線，組成測量電路圖.

熱敏電阻

聲

(2)實驗時，將熱敏電阻置于溫度控制室中，記錄不同溫度下電壓表和毫安表

的示數(shù)，計算出相應的熱敏電阻阻值.若某次測量中電壓表和毫安表的示數(shù)分別

為5.5V和3.0mA,則此時熱敏電阻的阻值為」"kQ(保留2位有效數(shù)字).實

驗中得到的該熱敏電阻阻值R隨溫度t變化的曲線如圖(a)所示.

t!X.

(3)將熱敏電阻從溫控室取出置于室溫下，測得達到熱平衡后熱敏電阻的阻值

為2.2kQ.由圖(a)求得，此時室溫為25.5℃(保留3位有效數(shù)字).

(4)利用實驗中的熱敏電阻可以制作溫控報警器，其電路的一部分如圖(b)所

示.圖中，E為直流電源(電動勢為10V,內(nèi)阻可忽略)；當圖中的輸出電壓達到

或超過6.0V時，便觸發(fā)報警器（圖中未畫出）報警.若要求開始報警時環(huán)境溫度為

50℃,則圖中5i_（填“Ri”或“&”）應使用熱敏電阻，另一固定電阻的阻值應為

1.2kQ（保留2位有效數(shù)字）.

【答案】（1）見解析圖

【解析】（1）滑動變阻器應用分壓式，電壓表可視為理想表，所以用電流表

外接.連線如圖.

熱敏電阻

（2）由部分電路歐姆定律得R=*言號Ω^1.8kΩ.

（3）由圖（a）可以直接讀該電阻的阻值為2.2kQ對應的溫度為25.5℃.

（4）溫度升高時，該熱敏電阻阻值減小，分得電壓減少.而溫度高時要求輸出

電壓升高，以觸發(fā)報警，所以為熱敏電阻.由圖線可知，溫度為50C時，Rl

=0.8kQ,由歐姆定律可得E=∕（R∣+R2）,U=IR2,代入數(shù)據(jù)解得R2=l.2kQ.

5.（2022?全國乙，23,10分）一同學探究阻值約為550Ω的待測電阻RX在。?5

mA范圍內(nèi)的伏安特性.可用器材有電壓表V（量程為3V,內(nèi)阻很大），電流表

A（量程為ImA,內(nèi)阻為300。），電源E（電動勢約為4V,內(nèi)阻不計），滑動變阻

器/?（最大阻值可選IOQ或1.5kQ）,定值電阻Ho（阻值可選75Q或150Q）,開關

S,導線若干.

…4-----

I-I----1——?----?—

j-（?）--'?-

I

I—I-1-

:R

?Y---------IL

φ

（1）要求通過Rx的電流可在0?5mA范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，將圖甲所示的器材符

號連線，畫出實驗電路的原理圖.

（2）實驗時，圖甲中的R應選最大阻值為IOC（選填“10Q”或“L5kQ”）

的滑動變阻器，RO應選阻值為75Q（選填“75Q”或“150Q”）的定值電阻.

（3）測量多組數(shù)據(jù)可得%的伏安特性曲線.若在某次測量中，電壓表、電流表

的示數(shù)分別如圖乙和圖丙所示，則此時R兩端的電壓為2.30V,流過Rx的電

流為4.20mA,此組數(shù)據(jù)得到的R、的阻值為（保留3位有效數(shù)字）.

【答案】（1）見解析圖

【解析】（1）電流表內(nèi)阻已知，電流表與R）并聯(lián)擴大電流表量程，進而測

量通過Rr的電流，電壓表測量R兩端的電壓；滑動變阻器采用分壓式接法，滿

足通過R的電流在0?5mA內(nèi)連續(xù)可調(diào)的條件，電路圖如下.

（2）電路中R應選最大阻值為IoQ的滑動變阻器，方便電路的調(diào)節(jié)，測量效

率高、實驗誤差??；通過R的電流最大為5mA,需要將電流表量程擴大為原來

3m?—1mA

的5倍，根據(jù)并聯(lián)分流，即并聯(lián)電路中電流之比等于電阻的反比，可知1~r—T—

1ITlA

=嘴解得Ro=75Q?

（3）電壓表每小格表示0.1V,向后估讀一位，即U=2.30V;電流表每小格表

示0.02mA,本位估讀，即讀數(shù)為0.84mA,電流表量程擴大5倍，所以通過R

的電流為/=4.20mA;根據(jù)歐姆定律可知Kr=*548Ω.

6.（2022.浙江1月高考）小明同學根據(jù)圖1的電路連接器材來“探究導體電阻

與其影響因素的定量關系”.實驗時多次改變合金絲甲接入電路的長度/、調(diào)節(jié)

滑動變阻器的阻值，使電流表的讀數(shù)/達到某一相同值時記錄電壓表的示數(shù)U,

從而得到多個，的值，作出，-/圖像，如圖2中圖線。所示.

圖3

⑴在實驗中使用的是O?20Q(選填“0-20或“0-200)的滑動

變阻器.

(2)在某次測量時，量程為3V電壓表的指針位置如圖3所示，則讀數(shù)U=

1.32(1.31~1.34)V.

(3)已知合金絲甲的橫截面積為7.0×10「8πι2,則合金絲甲的電阻率為LlXlo

-6(0.90X10-6?1.3X10-6)Q?m(結果保留2位有效數(shù)字).

(4)圖2中圖線b是另一根長度相同、材料相同的合金絲乙與合金絲甲并聯(lián)后

采用同樣的方法獲得的號-/圖像，由圖可知合金絲甲的橫截面積小于(選填“大

于”“等于”或“小于”)合金絲乙的橫截面積.

【解析】(1)由實驗原理可知R=彳，而由彳-/圖像可知待測電阻最大約為8

Ω,為了使電壓表有明顯的讀數(shù)變化，則滑動變阻器的阻值不能太大，故選0~20

Ω比較合適.

(2)量程為3V的電壓表，精度為0.1V,估讀到0.01V,則電壓為1.32V(1.31~

1.34).

(3)根據(jù)電阻定律有片=R=§/則圖像的斜率為Z=W

LOlO

74—36

可得合金絲甲的電阻率為p=kS=TnX7.0Xl(Γ8(Q.m)"i.ιX京一

?J?ZIUI?rJ?Λ7J?)

6(Ω?m).

(4)另一根長度相同、材料相同的合金絲乙與合金絲甲并聯(lián)后，電阻率不變,

而橫截面積變?yōu)镾'=S+Sc

由圖2中圖線人可得S'=f-=??X1θ√≈26.6×IO-8m2

kb2.2—1.0

0.44-0.15

解得Sc=S'-5≈19.6×10^8m2>S

故合金絲甲的橫截面積小于合金絲乙的橫截面積.

7.(2022?貴州押題卷)李老師為了讓同學們更好地理解電表的改裝原理，將量

程為0?3V?15V的電壓表底座拆開后，展示其內(nèi)部結構，如圖甲所示.圖中a、

b、C是該表的3個接線柱，李老師已根據(jù)圖甲畫出如圖乙所示的電路圖.

表頭

色

圖甲圖乙

(1)根據(jù)圖乙可以判斷，當需要選擇0?3V的量程時，應接入電路的兩個接

線柱是b、U.

(2)若電壓表的表頭內(nèi)阻為200Q,滿偏電流為600μA,則可以計算出Rl=

20000Ω,R,=4800Q.

(3)某同學受到啟發(fā)后，繼續(xù)研究量程為O?0.6A?3A的電流表.拆開電流

表底座后，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部結構如圖丙所示，其中“一”為電流表的負接線柱，d、e

為其余兩個接線柱.在所給的器材符號之間畫出連線，組成該電流表的電路圖；

(4)已知電流表中H4=0.22Q,表頭與電壓表的表頭相同，則Ra=0?88Q

【答案】(3)見解析圖

【解析】(1)電壓表量程越大，與表頭G串聯(lián)的總電阻越大，所以當需要選

擇。?3V的量程時，表頭G只與&串聯(lián)，應接入電路的兩個接線柱是b、c.

(2)根據(jù)串聯(lián)電路規(guī)律有/G(R2+∕^G)=3V,/G(RI+&+，G)=15V,聯(lián)立解得

Λ∣=20OOOΩ,R2=4800Q.

（3）根據(jù)題圖丙作出電路圖如圖所示.

（4）電流表量程越大，分流總電阻越小，所以e接線柱對應0.6A量程，d接

線柱對應3A量程，根據(jù)串并聯(lián)電路規(guī)律有∕I=∕G+4?善=0?6A,Z2=ZG+

∕<3^ΓΛ4

妞岑廿松=3A,聯(lián)立解得R3=0?88Q

/?4

應用題——強化學以致用

8.（2021.全國高考甲卷）某同學用圖（a）所示電路探究小燈泡的伏安特性，所用

器材有：

小燈泡（額定電壓2.5V,額定電流0.3A）

電壓表（量程300mV,內(nèi)阻300Ω）

電流表（量程300mA,內(nèi)阻0.27Ω）

定值電阻島

滑動變阻器品（阻值0?20Ω）

電阻箱&（最大阻值9999.9Ω）

電源風電動勢6V,內(nèi)阻不計）

開關S、導線若干.

完成下列填空：

圖（a）

（1）有3個阻值分別為10Q、20Q、30Q的定值電阻可供選擇，為了描繪小

燈泡電流在。?30OmA的S/曲線，R）應選取阻值為」LQ的定值電阻.

（2升汨合開關前，滑動變阻器的滑片應置于變阻器的與（填或端.

(3)在流過電流表的電流較小時，將電阻箱&的阻值置零，改變滑動變阻器

滑片的位置，讀取電壓表和電流表的示數(shù)U、I,結果如圖(b)所示.當流過電流表

的電流為IOmA時，小燈泡的電阻為Q(保留1位有效數(shù)字).

(4)為使得電壓表滿量程時對應于小燈泡兩端的電壓為3V,該同學經(jīng)計算知,

應將Ri的阻值調(diào)整為2整0Q.然后調(diào)節(jié)滑動變阻器Rl,測得數(shù)據(jù)如下表所示:

U/mV24.046.076.0110.0128.0152.0184.0216.0250.0

ZZmA140.0160.0180.0200.0220.0240.0260.0280.0300.0

(5)由圖(b)和上表可知，隨流過小燈泡電流的增加，其燈絲的電阻填

“增大”“減小”或“不變”).

(6)該同學觀測到小燈泡剛開始發(fā)光時流過電流表的電流為160mA,可得此

時小燈泡電功率Pl=0?074W(保留2位有效數(shù)字)：當流過電流表的電流為300

P

mA時，小燈泡的電功率為則胃9=13(保留至整數(shù)).

【解析】(1)因為小燈泡額定電壓2.5V,電動勢6V,則滑動滑動變阻器時，

為了保證電路安全，需要定值電阻分擔的電壓U=6V-2.5V=3.5V,則有Ro=

3.5V

03X≈11?7Ω

則需栗描繪小燈泡在0?30OmA的伏安特性曲線，即R)應選取阻值為10Q.

(2)為了保護電路，滑動變阻器的滑片應置于變阻器的。端.

(3)由圖可知當流過電流表的電流為IomA時，電壓為7mV,則小燈泡的電

,7XlO-3

阻為R=IOXlOTΩ=0.7Ω.

303

(4)由題知電壓表滿量程時對應于小燈泡兩端的電壓為3V時，有

Λ2^ΓKYAV

解得&=2700Ω.

(5)由圖(b)和表格可知流過小燈泡電流增加，圖像中彳變大，則燈絲的電阻增

大.

(6)根據(jù)表格可知當電流為16OmA時，電壓表的示數(shù)為46mV,根據(jù)(4)的分

析可知此時小燈泡兩端電壓為0.46V,則此時小燈泡電功率P1=0.46V×0.16

A≈0.074W

同理可知當流過電流表的電流為30OmA時，小燈泡兩端電壓為2.5V,此時

小燈泡電功率P2=2.5V×0.3A=0.75W

故有Pι^^0.074~l0?

9.(2022.廣西南寧二模)某物理實驗小組設計了如圖甲所示的電路圖，采用半

偏法測量一電流計G的內(nèi)阻”,然后將該電流計G改裝為電壓表，并對改裝后

的電壓表進行檢驗.

(I)請根據(jù)圖甲所示電路圖，在圖乙中用筆畫線表示導線連接相應的實物電

路: