專題08 電磁學(xué)實驗（解析版）-【好題匯編】2024年高考物理三模試題分類匯編（北京專用）

專題08電磁學(xué)實驗（解析版）1．（2024·北京海淀·統(tǒng)考三模）（1）某一電學(xué)黑箱內(nèi)可能有電源、電容器、電感線圈、二極管、定值電阻等元件，在接線柱間以如圖甲所示的“Z”字形連接（虛線所連的兩接線柱間只有一個元件）。為了確定各元件種類，小華同學(xué)用多用電表進(jìn)行了如下實驗。若已判定黑箱中無電源，現(xiàn)將選擇開關(guān)旋至歐姆表“×1”擋，調(diào)節(jié)好多用電表，分別測量AB、BC、CD間的正向電阻和反向電阻，記錄如下表。請在圖丙中畫出黑箱內(nèi)的所有元件及其連接方式。A、B紅表筆接A黑表筆接B紅表筆接B黑表筆接A開始很小，然后變?yōu)楹艽驜、C紅表筆接B黑表筆接C紅表筆接C黑表筆接B逐漸由大變小，最終穩(wěn)定在某一值C、D紅表筆接C黑表筆接D紅表筆接D黑表筆接C恒定值

（2）甲、乙、丙三位同學(xué)協(xié)作測定某電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗。他們設(shè)計的電路原理如圖1，其中R為電阻箱，為保護電阻，阻值，電流表A的內(nèi)阻。他們改變R的阻值，記下多組R和電流表示數(shù)I。甲同學(xué)以IR作縱坐標(biāo)，以I作橫坐標(biāo)，作圖處理數(shù)據(jù)；乙同學(xué)以為縱坐標(biāo)，以I為橫坐標(biāo)處理數(shù)據(jù)，他們在同一張坐標(biāo)紙上畫出的圖如圖2所示。

①由圖2可知，甲同學(xué)繪制的是圖線（填“a”或“b”），由該圖線得到的電源電動勢為V，內(nèi)阻為。②丙同學(xué)打算以為縱坐標(biāo)，以R作橫坐標(biāo)，請根據(jù)①中計算的結(jié)果將丙所作圖線在圖3中畫出。【答案】見詳解a1.51.0見詳解【詳解】（1）[1]接AB之間時電阻開始很小，然后變?yōu)楹艽螅芍狝B之間為電容器；接BC之間時電阻逐漸由大變小，最終穩(wěn)定在某一值，可知BC之間為電感線圈；接CD之間電阻為恒定值，可知CD之間為定值電阻。所以黑箱內(nèi)的元件及其連接方式如下圖

（2）[2]由閉合回路歐姆定律可得甲圖線對應(yīng)的U、I關(guān)系式為乙圖線對應(yīng)的U、I關(guān)系式為可知乙圖線的斜率較小。故甲同學(xué)繪制的是圖線a。[3][4]關(guān)系式結(jié)合圖線可得,解得[5]由閉合回路歐姆定律可得可知與R成線性關(guān)系，當(dāng)R=15時當(dāng)R=0時故作圖如下

2．（2024·北京順義·統(tǒng)考三模）某同學(xué)分別用圖甲和乙的電路測量同一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻。(1)利用圖甲實驗電路測電池的電動勢E和內(nèi)阻r，所測量的實際是下圖中虛線框所示“等效電源”的電動勢和內(nèi)阻。若電流表內(nèi)阻用表示，用E、r和表示；。(2)根據(jù)實驗記錄的數(shù)據(jù)得到如圖所示的兩條直線，圖中直線Ⅰ對應(yīng)電路是題圖（選填“甲”或“乙”）。(3)選擇誤差較小的實驗電路，根據(jù)（2）圖中對應(yīng)的數(shù)據(jù)，該電池的電動勢V（結(jié)果保留3位有效數(shù)字），內(nèi)阻（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。【答案】(1)(2)乙(3)1.500.75【詳解】（1）[1]圖甲電路，根據(jù)閉合電路的歐姆定律整理得圖線縱截距表示電動勢，則等效電源的電動勢為[2]圖線斜率的絕對值表示內(nèi)阻，等效電源的內(nèi)阻為（2）圖甲電路，誤差在于電流表的分壓，所測內(nèi)阻等于電源內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻之和，所以內(nèi)阻測量值比真實值偏大；圖乙電路，誤差在于電壓表的分流，所測內(nèi)阻等于電源內(nèi)阻與電壓表內(nèi)阻并聯(lián)的總電阻，所以內(nèi)阻測量值比真實值偏小。由于圖線斜率的絕對值表示內(nèi)阻，直線I平緩一些，可知圖中直線I對應(yīng)電路是題圖乙。（3）[1]圖甲電路，所測電動勢為電流表與電源串聯(lián)后整體的等效電源的電動勢，當(dāng)時，圖甲電路，電動勢的測量值等于真實值，即有[2]由于電源內(nèi)阻較小，用圖乙電路測量電源內(nèi)阻誤差小，根據(jù)圖線的斜率絕對值為電源內(nèi)電阻可得，電源內(nèi)電阻為3．（2024·北京人大附中·?？既＃┠惩瑢W(xué)把銅片和鋅片相隔約插入一個蘋果中，就制成了一個水果電池。為了測量其電動勢和內(nèi)阻，他用到的實驗器材有電阻箱（最大阻值為）、數(shù)字萬用表電壓擋（內(nèi)阻遠(yuǎn)大于普通電壓表）、開關(guān)、導(dǎo)線若干。實驗步驟如下∶①將該水果電池與其余實驗器材按圖甲所示電路連接；②調(diào)節(jié)電阻箱阻值，閉合開關(guān)，待示數(shù)穩(wěn)定后，記錄電阻箱的阻值和數(shù)字萬用表的數(shù)值后立即斷開開關(guān)；③每次將電阻箱的阻值增大，重復(fù)實驗，計算出相應(yīng)的和，數(shù)據(jù)記錄如下表所示∶20000.2060.5004.85430000.2750.3333.63640000.3350.2502.98550000.3800.2002.63260000.4250.1672.353④根據(jù)表中數(shù)據(jù)，繪制出關(guān)系圖線如圖乙中的直線所示。請回答下列問題∶（1）步驟②中立即斷開開關(guān)的原因是；（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律，可以得到與的關(guān)系表達(dá)式為（用、和表示）；（3）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制的圖線可得該水果電池的電動勢為，內(nèi)阻為（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）；（4）若用普通的電壓表代替萬用電表進(jìn)行實驗，得到的圖線可能是圖乙中的（選填“"、“b"、“c"、“d"）。【答案】見解析a【詳解】（1）[1]步驟②中立即斷開開關(guān)的原因是防止長時間通電，導(dǎo)致水果電池內(nèi)阻和電動勢發(fā)生變化。（2）[2]在閉合電路中，由閉合電路歐姆定律有解得（3）[3][4]則可知圖像b的截距圖像斜率由圖b可知所以（4）[5]若用普通的電壓表代替萬用電表進(jìn)行實驗，由于電壓表內(nèi)阻不是無窮大，會導(dǎo)致測量結(jié)果存在誤差，由閉合回路歐姆定律有得可見圖線斜率不變，但截距變化，所以得到圖線可能是圖乙中的a。4．（2024·北京首師大附中·校考三模）請根據(jù)下列實驗的實驗原理或?qū)嶒灧椒ɑ卮饐栴}。(1)為完成“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實驗，必須要選用的是A．有閉合鐵芯的原副線圈B．無鐵芯的原副線圈C．交流電源D．直流電源E.多用電表（交流電壓檔）F.多用電表（交流電流檔）用匝數(shù)匝和匝的變壓器，實驗測量數(shù)據(jù)如下表，根據(jù)測量數(shù)據(jù)可判斷連接電源的線圈是（填或）/V1.802.803.804.90/V4.006.018.029.98(2)“探究影響感應(yīng)電流方向的因素”的實驗示意圖如圖所示：靈敏電流計和線圈組成閉合回路，通過“插入”、“拔出”條形磁鐵，使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。記錄實驗過程中的相關(guān)信息，分析得出楞次定律。下列說法正確的是_______A．實驗時必須使磁鐵加速“插入”或“拔出”B．該實驗必須記錄磁鐵的磁極方向C．該實驗不需要知道線圈的繞向D．該實驗需要判斷電流計指針偏轉(zhuǎn)方向與通入電流方向的關(guān)系【答案】(1)ACE(2)BD【詳解】（1）[1]為了完成變壓器的探究，需要使用交流電源變壓，交流電壓的多用電表，為了讓變壓效果明顯需要含有閉合鐵芯的原副線圈。故選ACE。[2]由于有漏磁，所以副線圈測量電壓應(yīng)該小于理論變壓值，即nb為輸入端，na為輸出端。故答案為：nb。（2）A．該實驗無需使磁鐵加速“插入”或“拔出”，故A錯誤；B．該實驗必須記錄磁鐵的磁極方向，才能得到磁場的變化與感應(yīng)電流的方向關(guān)系，故B正確；C．該實驗需要知道產(chǎn)生的感應(yīng)磁場的方向，即需要知道線圈的繞向，故C錯誤；D．該實驗要想知道產(chǎn)生感應(yīng)電流的具體方向，需要判斷電流計指針偏轉(zhuǎn)方向與通入電流方向的關(guān)系，故D正確。故選BD。5．（2024·北京首師大附中·?？既＃┪锢韺嶒炓话愣忌婕皩嶒?zāi)康摹嶒炘?、實驗儀器、實驗方法、實驗操作、數(shù)據(jù)分析等。（1）用電壓表（內(nèi)阻約為）和電流表（內(nèi)阻約為）測量一個電阻的阻值（約為）。要求盡量減小實驗誤差，應(yīng)該選擇的測量電路是圖1中的（選填“甲”或“乙”）。（2）一多用電表表盤上的電阻刻度線正中間標(biāo)有“15”字樣。用它測量約電阻的阻值，下列實驗步驟正確的操作順序為（填各實驗步驟前的字母）。A．將選擇開關(guān)置于“”位置B．將選擇開關(guān)置于“”位置C．將兩表筆分別接觸待測電阻兩端，讀出其阻值后隨即斷開D．將兩表筆直接接觸，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指向“0”（3）圖2是“測量電源的電動勢和內(nèi)電阻”實驗的電路圖。某同學(xué)在實驗中，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)無論怎么移動滑動變阻器的滑片，電壓表有示數(shù)且不變，電流表始終沒有示數(shù)。為查找故障，在其他連接不變的情況下，他將電壓表連接a位置的導(dǎo)線端分別試觸b、c、d三個位置，發(fā)現(xiàn)試觸b、c時，電壓表有示數(shù)；試觸d時，電壓表沒有示數(shù)。若電路中僅有一處故障，則（選填選項前的字母）。A．導(dǎo)線斷路B．滑動變阻器斷路C．導(dǎo)線斷路D．滑動變阻器短路【答案】甲ADCBC【詳解】（1）[1]因為待測電阻約為，而故為了減小誤差應(yīng)該采用電流表的外接法，即選用甲圖；（2）[2]測量過程中應(yīng)該先選擇合適擋位，根據(jù)題意選擇“”擋位，然后進(jìn)行歐姆調(diào)零，再進(jìn)行測量，測量完成后要將開關(guān)置于“”擋，故順序為ADCB。（3）[3]閉合電鍵后，卻發(fā)現(xiàn)無論怎么移動滑動變阻器的滑片，電流表示數(shù)始終為零，可能是電路中出現(xiàn)斷路，電壓表的示數(shù)不變化，說明電壓表串聯(lián)在電路中；當(dāng)試觸b、c時依然是這個情況說明b、c段是正常的，試觸d時，電壓表沒有示數(shù)說明在cd之間某處發(fā)生了斷路，故選C。6．（2024·北京九中·校考三模）在利用實驗室提供的器材測量一種金屬電阻絲的電阻率(1)先用多用電表歐姆擋粗測了金屬電阻絲的阻值，歐姆擋共有“1”“10”“100”“1k”四個擋。實驗主要操作步驟有如下三步：①將紅、黑表筆分別插入多用電表的“＋”、“－”插孔，選擇“10”倍率的歐姆擋；調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕使指針指在（“左”“右”）側(cè)0刻度線；②把紅、黑表筆分別與金屬電阻絲的兩端相接，表針指在如圖中虛線①的位置。為了能獲得更準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)，應(yīng)將倍率調(diào)整到擋；③在一系列正確操作后表針指在如圖中虛線②的位置，則該金屬電阻絲阻值的測量值是Ω；(2)用20分度游標(biāo)卡尺測量電阻絲的直徑，測量結(jié)果如圖所示為mm。(3)現(xiàn)有電源（電動勢E為3.0V，內(nèi)阻不計）、開關(guān)和導(dǎo)線若干，有下列器材：A．電流表（量程，內(nèi)阻約0.2Ω）B．電壓表（量程，內(nèi)阻約3kΩ）C．滑動變阻器（，額定電流2A）

D．滑動變阻器（，額定電流1A）為減小誤差，且電壓調(diào)節(jié)范圍盡量大，滑動變阻器應(yīng)選。圖中“a”“b”“c”三條連線，錯誤的是，導(dǎo)致的問題是。(4)關(guān)于上述實驗，下列說法正確的是________。A．用螺旋測微器多次測量金屬絲直徑并取平均值可以減小系統(tǒng)誤差B．用電壓電流圖像處理實驗數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差C．只考慮電表內(nèi)阻引起的誤差，測量電路應(yīng)該采用電流表內(nèi)接法D．因為電阻率受溫度影響，實驗時要控制實驗時間，避免電阻絲溫度升高過多【答案】(1)右8(2)0.50(3)Ca電阻測量值偏大(4)BD【詳解】（1）[1]因為右側(cè)0刻度線為歐姆擋的0刻度線，故調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕使指針指在右側(cè)0刻度線；[2]表針指在如圖中虛線①的位置，指針偏轉(zhuǎn)角度過大，應(yīng)換較小的歐姆擋，為了能獲得更準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)，應(yīng)將倍率調(diào)整到擋；[3]表針指在如圖中虛線②的位置，則該金屬電阻絲阻值的測量值（2）電阻絲的直徑（3）[1]為減小誤差，且金屬絲兩端的電壓調(diào)節(jié)范圍盡量大，則滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法，且選阻值較小的。故選C。[2]金屬電阻絲阻值約為，故應(yīng)采用電流表外接法，圖中“a”“b”“c”三條連線，錯誤的是a。[3]因圖示接法為電流表內(nèi)接法，電壓測量值偏大，由可知，導(dǎo)致的問題是電阻測量值偏大。（4）A．用螺旋測微器多次測量金屬絲直徑并取平均值可以減小偶然誤差，故A錯誤；B．用電壓電流圖像處理實驗數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差，故B正確；C．只考慮電表內(nèi)阻引起的誤差，測量電路應(yīng)該采用電流表外接法，故C錯誤；D．因為電阻率受溫度影響，實驗時要控制實驗時間，避免電阻絲溫度升高過多，故D正確。故選BD。7．（2024·北京大興精華學(xué)?！ば？既＃嶒炇矣幸淮旨?xì)均勻的電阻絲，(1)用多用電表粗測電阻絲的阻值：當(dāng)用“×10Ω”擋時發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過大，應(yīng)換用擋（填“×1Ω”或“×100Ω”），換擋并進(jìn)行一系列正確操作后，指針靜止時如圖1所示，則金屬絲阻值約為Ω。(2)某同學(xué)設(shè)計如圖2所示的電路測量該電阻絲的電阻率。在刻度尺兩端的接線柱a和b之間接入該電阻絲，金屬夾P夾在電阻絲上，沿電阻絲移動金屬夾，改變接入電路的電阻絲長度。實驗提供的器材有：電池組E（電動勢為3.0V，內(nèi)阻約1Ω）；電流表A（量程0~100mA）；電阻箱R（0~99.99Ω）；開關(guān)、導(dǎo)線若干。實驗操作步驟如下：a．用螺旋測微器測出電阻絲的直徑D；b．根據(jù)所提供的實驗器材，設(shè)計2如圖所示的實驗電路；c．調(diào)節(jié)電阻箱使其接入電路的電阻值最大，將金屬夾夾在電阻絲某位置上；d．閉合開關(guān)S，調(diào)整電阻箱接入電路中的電阻值，使電流表滿偏，記錄電阻箱的電阻值R和接入電路的電阻絲長度L；e．改變P的位置，調(diào)整電阻箱接入電路中的電阻值，使電流表再次滿偏；f．重復(fù)多次，記錄每一次的R和L數(shù)據(jù)。①用螺旋測微器測出電阻絲的直徑D，示數(shù)如圖3所示，讀數(shù)為mm。②用記錄的多組R和L的數(shù)據(jù)，繪出了如圖4所示圖線，截距分別為和，則電阻絲的電阻率表達(dá)式ρ＝。（用題中已知量的字母表示）③分析說明電流表的內(nèi)阻對本實