第41講 電學實驗必須熟練掌握的基本技能（練習）（解析版）-【上好課】2025年高考物理一輪復習講練測（新教材新高考）

第41講電學實驗必須熟練掌握的基本技能目錄01模擬基礎練【題型一】基本儀器的讀數(shù) 【題型二】電路的選擇【題型三】電表的改裝02重難創(chuàng)新練【題型一】基本儀器的讀數(shù) 1．某同學用螺旋測微器測圓柱體的直徑時，示數(shù)如圖甲所示，此示數(shù)為________mm；用游標卡尺測量某物體的厚度時，示數(shù)如圖乙所示，此示數(shù)為______cm。另一位學生用游標尺上標有50等分刻度的游標卡尺測一工件的長度，測得的結果如圖丙所示，則該工件的長度L＝________cm?！敬鸢浮?.021(8.020、8.022均可)2.0605.236【解析】螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為8mm，可動刻度讀數(shù)為2.1×0.01mm＝0.021mm，所以最終讀數(shù)為8mm＋0.021mm＝8.021mm，由于需要估讀，因此8.020mm、8.022mm均正確。游標卡尺的主尺讀數(shù)為20mm，游標尺上第12個刻度與主尺上某一刻度對齊，故游標尺讀數(shù)為12×0.05mm＝0.60mm，所以最終讀數(shù)為20mm＋0.60mm＝20.60mm＝2.060cm。工件的長度L＝52mm＋0.02×18mm＝5.236cm。2.某同學利用三個不同規(guī)格的游標卡尺測量三個物體的長度，示數(shù)如圖所示，則三個物體的長度分別為________mm、________mm、________mm。【答案】11.442.4010.32【解析】圖(a)中，游標卡尺的讀數(shù)為L＝11mm＋4×0.1mm＝11.4mm。圖(b)中，游標卡尺的讀數(shù)為L＝42mm＋8×0.05mm＝42.40mm。圖(c)中，游標卡尺的讀數(shù)為L＝10mm＋16×0.02mm＝10.32mm。3.圖甲讀數(shù)為________mm，圖乙讀數(shù)為________mm?！敬鸢浮?.320(2.319～2.321均可)13.870(13.869～13.871均可)【解析】螺旋測微器的讀數(shù)為固定刻度與可動刻度之和，所以題圖甲讀數(shù)為2.0mm＋32.0×0.01mm＝2.320mm，題圖乙的讀數(shù)為13.5mm＋37.0×0.01mm＝13.870mm。4.(1)如圖甲所示，當電流表使用的量程為0～0.6A時，對應刻度盤上每一小格代表________A，圖中表針所指位置的示數(shù)為________A；當電流表使用的量程為0～3A時，對應刻度盤上每一小格代表________A，圖中表針所指位置的示數(shù)為______A。(2)如圖乙所示，當電壓表使用的量程為0～3V時，每一小格代表______V，圖中表針所指位置的示數(shù)為______V；當電壓表使用的量程為0～15V時，表盤刻度每一小格代表________V，圖中表針所指位置的示數(shù)為______V。【答案】(1)0.020.360.11.80(2)0.12.100.510.5【解析】(1)當電流表使用0～0.6A量程時，刻度盤上的每一小格代表0.02A，表針所指位置的示數(shù)為0.36A；當電流表使用0～3A量程時，每一小格代表0.1A，表針所指位置的示數(shù)為1.80A。(2)當電壓表使用0～3V量程時，每一小格代表0.1V，表針所指位置的示數(shù)為2.10V；當電壓表使用0～15V量程時，每一小格代表0.5V，表針所指位置的示數(shù)為10.5V。5.某同學測量一個圓柱體的電阻率，需要測量圓柱體的尺寸和電阻。分別使用游標卡尺和螺旋測微器測量圓柱體的長度和直徑，某次測量的示數(shù)如圖甲和乙所示，長度為________mm，直徑為________mm；正確連接電路后，測得電壓表、電流表示數(shù)如圖所示，接3V量程時讀數(shù)為________V，接0.6A量程時讀數(shù)為________A?！敬鸢浮?0.520.9002.130.16【解析】游標卡尺的精度為0.02mm，主尺示數(shù)為10mm，游標尺示數(shù)為26×0.02mm＝0.52mm，故示數(shù)為10mm＋0.52mm＝10.52mm；螺旋測微器精度為0.01mm，螺旋測微器的讀數(shù)為0.5mm＋40.0×0.01mm＝0.900mm；接3V量程時分度值為0.1V，讀數(shù)為2.13V；接0.6A量程時分度值為0.02A，讀數(shù)為0.16A。【題型二】電路的選擇6．某同學用伏安法測繪一額定電壓為6V、額定功率為3W的小燈泡的伏安特性曲線，實驗所用電壓表內(nèi)阻約為6kΩ，電流表內(nèi)阻約為1.5Ω。實驗中有圖(a)和(b)兩個電路圖供選擇。(1)實驗中得到的電流I和電壓U的關系曲線如圖(c)所示，該同學選擇的電路圖是圖(____)(填“a”或“b”)。(2)若選擇另一個電路圖進行實驗，在圖(c)上用實線畫出實驗中應得到的I-U關系曲線的示意圖?！敬鸢浮浚?1)a(2)見解析圖【解析】：(1)燈泡正常工作時的電阻RL＝eq\f(U2,P)＝eq\f(62,3)Ω＝12Ω，由題圖(c)可知，當U＝6V時，I＝0.5A，此時電阻R＝eq\f(U,I)＝12Ω＝RL。因RV≈6kΩ?RL，RA≈1.5Ω，由電阻關系可知，該同學選擇的電路圖是題圖(a)。(2)若選用另一個電路圖即題圖(b)實驗，會有U＝U燈＋IRA，則分別代入電流I＝200mA、I＝400mA、I＝500mA，可得對應的電壓應為1.3V、3.8V、6.75V，描點連線得到的I-U關系曲線如圖所示。7．物理實驗一般都涉及實驗目的、實驗原理、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．將選擇開關置于“”位置B．將選擇開關置于“OFF”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，調節(jié)歐姆調零旋鈕，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。某同學在實驗中，閉合開關后，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，他將電壓表連接位置的導線端分別試觸、、d三個位置，發(fā)現(xiàn)試觸、、d時，電壓表均沒有示數(shù)。若電路中僅有一處故障，則________（選填選項前的字母）。A．導線斷路B．導線斷路C．滑動變阻器斷路D．滑動變阻器短路【答案】(1)乙(2)ADCB(3)A【詳解】（1）因為待測電阻約為，由可知為了減小誤差應該采用電流表的內(nèi)接法，即選用乙圖；（2）一多用電表表盤上的電阻刻度線正中間標有“15”字樣。用它測量約電阻的阻值，先將選擇開關置于“”位置，將兩表筆直接接觸，調節(jié)歐姆調零旋鈕，使指針指向“0”，將兩表筆分別接觸待測電阻兩端，讀出其阻值后隨即斷開，將選擇開關置于“OFF”位置，故正確的順序為ADCB。（3）在實驗中，閉合開關后，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)，說明在電路中有斷路的地方。在其它連接不變的情況下，他將電壓表連接a位置的導線端分別試觸b、c、d三個位置，發(fā)現(xiàn)試觸、、d時，電壓表均沒有示數(shù)，則說明導線ab斷路。故選A?！绢}型三】電表的改裝9．某實驗小組把一只滿偏電流Ig=3mA，內(nèi)阻Rg=100Ω的靈敏電流計，改裝成雙量程電壓表（0~3V和0~15V）。該小組根據(jù)電表改裝原理設計電路圖如圖，請結合電路圖完成下列問題：(1)選0~3V量程時應該使用兩個接線柱；選0~15V量程時應該使用兩個接線柱（選填“AB”、“AC”）；(2)若要達到改裝目的，圖中兩個電阻的阻值應為：R1=Ω，R2=Ω?！敬鸢浮?1)ABAC(2)9004000【詳解】（1）[1][2]根據(jù)歐姆定律可得AB和AC接線柱對應量程分別為，可知則選0~3V量程時應該使用AB兩個接線柱；選0~15V量程時應該使用AC兩個接線柱。（2）[1][2]若要達到改裝目的，則有，解得，10．用電壓表和電流表測電源的電動勢和內(nèi)電阻，有如圖甲、乙所示的兩種電路，測得多組數(shù)據(jù)，把它們標在丙圖的坐標紙上，并作出路端電壓U與干路電流I間的關系圖像。(1)由丙圖的圖像可知，電源的電動勢V，內(nèi)電阻。（結果均保留兩位有效數(shù)字）(2)如果丙圖是采用乙圖所示的電路進行測量并作出的圖像，所得的電源電動勢E的測量值（選填“大于”“等于”或“小于”）真實值。(3)如果做實驗時，實驗室沒有合適量程的電表，需要進行改裝，以下電表改裝正確的是___________。A．將一個量程為10mA、內(nèi)阻為20Ω的電流表，串一個280Ω的電阻可以改裝為量程為3V的電壓表B．將一個量程為10mA、內(nèi)阻為20Ω的電流表，并一個1Ω的電阻可以改裝為量程為0.6A的電流表C．將一個量程為10mA、內(nèi)阻為20Ω的電流表，并一個300Ω的電阻可以改裝為量程為3V的電壓表D．將一個量程為3V、內(nèi)阻為2kΩ的電壓表，串一個8kΩ的電阻可以改裝為量程為10V的電壓表【答案】(1)1.51.0(2)小于(3)A【詳解】（1）[1]根據(jù)閉合電路的歐姆定律整理得圖像的縱截距表示電源的電動勢，為[2]圖像斜率的絕對值表示電源內(nèi)阻，為（2）若采用（乙）圖所示的電路進行測量并作出圖像，由于電壓表分流的緣故，當電流表示數(shù)為零時，實際通過電源的電流并不為零，所以電源的內(nèi)電壓不為零，從而導致所作圖像的縱截距偏小，所得的電源電動勢E的測量值小于真實值。（3）AC．將電流表改裝成電壓表，需串聯(lián)電阻，根據(jù)電壓表改裝原理可得則將一個量程為10mA、內(nèi)阻為20Ω的電流表，串一個280Ω的電阻可以改裝為量程為3V的電壓表，故A正確，C錯誤；B．根據(jù)電流表改裝原理則將一個量程為10mA、內(nèi)阻為20Ω的電流表，并一個1Ω的電阻可以改裝為量程為0.21A的電流表，故B錯誤；D．根據(jù)電壓表改裝原理則將一個量程為3V、內(nèi)阻為2kΩ的電壓表，串一個8kΩ的電阻可以改裝為量程為15V的電壓表，故D錯誤。故選A。11．為了精確測量阻值約為120歐姆的待測電阻的阻值，實驗室提供了如下器材：A．待測電阻B．電壓表V（量程、內(nèi)阻）C．電流表（量程、內(nèi)阻）D．電流表（量程、內(nèi)阻）E.滑動變阻器F.滑動變阻器G.電阻箱H.電源（電動勢、內(nèi)阻不計）、開關，導線若干(1)該同學分析實驗器材，發(fā)現(xiàn)電壓表的量程太小，需將該電壓表改裝成量程的電壓表，應（填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”）電阻箱，并將的阻值調為；(2)實驗時，為了減小實驗誤差，且要求電表的示數(shù)從零開始調節(jié)，請將設計的電路畫在虛線框中，并標出所選用“電流表”和“滑動變阻器”相應的符號；某次測量時，電壓表與電流表的示數(shù)分別為U、I，則待測電阻的阻值（用已知物理量的字母表示）。【答案】(1)串聯(lián)600(2)【詳解】（1）[1][2]把量程為1V電壓表改裝成量程的電壓表，應串聯(lián)電阻箱，由串聯(lián)電路的特點可得解得（2）[1]實驗時，為了減小實驗誤差，且要求電表的示數(shù)從零開始調節(jié)，滑動變阻器采用分壓器的接法，為了便于調節(jié)，滑動變阻器選用；電源電動勢E=3V，通過待測電阻的電流約為為了精確測量，所以電流表選A2；由于電壓表的內(nèi)阻已知，可以求出電壓表的電流，所以為了減小實驗誤差，電流表應采用外接法；電路圖如圖[2]某次測量時，電壓表與電流表的示數(shù)分別為U、I，通過電壓表的電流為通過的電流為則待測電阻的阻值解得1.用伏安法測某金屬絲的電阻Rx(約為5Ω)?，F(xiàn)有電池組(電動勢3V，內(nèi)阻約1Ω)、滑動變阻器R0(0～20Ω，額定電流2A)、雙量程電流表(0～0.6A，內(nèi)阻約0.125Ω；0～3A，內(nèi)阻約0.025Ω)、雙量程電壓表(0～3V，內(nèi)阻約3kΩ；0～15V，內(nèi)阻約15kΩ)、開關、導線若干。(1)為減小測量誤差，該實驗中，電流表量程應選用________(選填“0～0.6A”或“0～3A”)，電壓表量程應選用________(選填“0～3V”或“0～15V”)。(2)在圖(a)中選擇測量Rx的電路原理圖________(選填“甲”或“乙”)，并在圖(b)中完成相應的實物連線圖。(3)如圖(c)所示，請利用圖中的實驗數(shù)據(jù)繪出電阻Rx的U－I圖線。由圖線可得金屬絲的阻值Rx＝__________Ω(保留兩位有效數(shù)字)。(4)實驗中，在不損壞電表的前提下，隨著滑動變阻器滑片從最右端向左移動的距離x的變化，電池組的總功率P也會發(fā)生變化。下列能正確反映P－x關系的是________?！敬鸢浮?1)0～0.6A0～3V(2)甲見解析圖(3)見解析圖4.5(4)B【解析】(1)金屬絲的電阻Rx約為5Ω，根據(jù)閉合電路歐姆定律得Im＝eq\f(E,Rx＋r)＝eq\f(3,6)A＝0.5A故電流表量程應選用0～0.6A；電池組電動勢為3V，故電壓表量程應選用0～3V；(2)因為Rx<eq\r(RARV)，待測電阻阻值較小，故采用電流表外接法，即電路原理圖甲；實物圖連接如圖所示(3)如圖所示根據(jù)U－I圖像斜率可得Rx＝eq\f(ΔU,ΔI)＝eq\f(2.5,0.56)Ω≈4.5Ω(4)根據(jù)電源總功率公式得P＝EI＝eq\f(E2,RA＋\f(RVRx,RV＋Rx)＋r＋R0m－kx)＝eq\f(－\f(E,k)2,x－\f(RA＋r＋R0m,k)－\f(RVRx,kRV＋Rx))，可知P－x圖像是一個向右平移的反比例函數(shù)圖像，故選B。2．物理興趣小組利用“伏安法”測量一個阻值較小的定值電阻Rx的阻值，可用器材有：電壓表(量程為15V，內(nèi)阻約為5000Ω)，電流表(量程為0.6A，內(nèi)阻為5Ω)，電源E(電動勢為12V，內(nèi)阻不計)，滑動變阻器R最大阻值為10Ω，定值電阻R0阻值為15Ω，開關S，導線若干。(R0、Rx、R、電流表、電壓表、電源、開關等儀器均無斷路和短路，導線無斷路)(1)將圖甲所示的器材符號連線，畫出實驗電路的原理圖。要求電流表和電壓表的示數(shù)從零開始變化。(2)連接電路后，閉合開關，逐漸移動滑片，發(fā)現(xiàn)電流表始終沒有示數(shù)，電壓表示數(shù)逐漸增大最終接近電源電壓。則出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是________。(3)該電路中R0的作用是________。(4)測出多組數(shù)據(jù)，作出I－U圖像，如圖乙所示。則Rx阻值為________Ω?！敬鸢浮?1)見解析圖(2)R0與Rx之間接線處斷路(或Rx與電流表之間接線處斷路)(3)①保護電路；②減小讀數(shù)誤差(4)4【解析】(1)因待測電阻Rx的電阻和電流表的內(nèi)阻都較小，為保護電路，應將定值電阻R0與它們串聯(lián)，又要求電流表和電壓表的示數(shù)從零開始變化，故滑動變阻器采用分壓式接法，由于電流表的內(nèi)阻已知，故電流表采用內(nèi)接法，故實驗電路的原理圖如圖所示。(2)出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是R0與Rx之間接線處斷路。(3)由(1)分析可知該電路中R0的作用是：①保護電路；②減小讀數(shù)誤差。(4)根據(jù)I－U圖像可知斜率為k＝eq\f(I,U)＝eq\f(0.5,12)Ω－1＝eq\f(1,Rx＋R0＋RA)，代入數(shù)據(jù)解得Rx＝4Ω。3．智能手機中都配有氣壓傳感器，傳感器的電阻會隨所處環(huán)境氣壓變化而變化。某實驗小組在室溫下用以下可供選擇的器材探究“氣壓傳感器的電阻值Rx隨氣壓變化規(guī)律”：A．阻值隨氣壓變化而變化的氣壓傳感器一個(阻值變化范圍從幾十歐到幾百歐)；B．直流電源，電動勢6V，內(nèi)阻不計；C．電壓表V1，量程為0～3V，內(nèi)阻為3kΩ；D．電壓表V2，量程為0～15V，內(nèi)阻為15kΩ；E．電流表A1，量程為0～0.6A，內(nèi)阻忽略不計；F．電流表A2，量程為0～60mA，內(nèi)阻忽略不計；G．定值電阻R1＝3kΩ；H．定值電阻R2＝12kΩ；I．滑動變阻器R，最大阻值約為50Ω；J．開關與導線若干。(1)小明設計了如圖甲所示的實驗電路原理圖，其中電壓表應選擇________，電流表應選擇________，定值電阻應選擇________。(均選填實驗器材前字母)(2)請在圖乙中將實物圖連線補充完整。(3)當氣壓傳感器所處環(huán)境壓強為p時，閉合開關S，測得兩個電表的讀數(shù)分別為U＝2.30V和I＝23.0mA，則氣壓傳感器阻值Rx＝________Ω。(4)當環(huán)境壓強p改變時，測得不同的Rx值，繪成圖像如圖丙所示，由圖可得Rx和壓強p的關系表達式為Rx＝________Ω?！敬鸢浮?1)CFG(2)見解析圖(3)200(4)1000－8×10－3p【解析】(1)電源電動勢為6V，電壓表讀數(shù)時要在滿偏刻度的三分之一以上更準確，而且串聯(lián)定值電阻可以擴大量程，故電壓表選C；氣壓傳感器阻值變化范圍從幾十歐到幾百歐，流經(jīng)電流表的電流約為幾十毫安，故電流表選F；串聯(lián)定值電阻，相當于擴大電壓表量程，擴大到6V即可，電壓表內(nèi)阻為3kΩ，定值電阻選G。(2)如圖所示(3)根據(jù)歐姆定律得Rx＝eq\f(2U,I)＝200Ω(4)根據(jù)題圖丙，設Rx＝R0－kp代入數(shù)據(jù)可得Rx＝1000－8×10－3p(Ω)。4．某同學要測量一個未知電阻的阻值，實驗室提供的器材有：A．電流表A1：量程為0～3mA，內(nèi)阻r1約為15ΩB．電流表A2：量程為0～1.5mA，內(nèi)阻r2為25ΩC．定值電阻R1：R1＝9975ΩD．定值電阻R2：R2＝1975ΩE．滑動變阻器R3：最大阻值為10ΩF．電源E，電動勢為3V，內(nèi)阻很小G．開關S及導線若干(1)該同學根據(jù)實驗器材設計了如圖所示的測量電路，閉合開關S之前，滑動變阻器R3的滑片應置于________(選填“最左端”或“最右端”)。(2)實驗中需要量程為0～3V的電壓表，則電路圖中的電流表①應選擇________，定值電阻R應選擇________(均填器材前面的字母)。(3)①、②位置放置好電流表，調節(jié)滑動變阻器，將滑動變阻器的滑片置于合適的位置，若此時電流表A1的示數(shù)為I1，電流表A2的示數(shù)為I2，則待測電阻Rx＝________(用物理量的符號表示)?！敬鸢浮?1)最左端(2)BD(3)eq\f(I2r2＋R2,I1－I2)【解析】(1)為了實驗安全，閉合開關S之前，應使電路中電流從最小值開始調節(jié)，滑動變阻器采用分壓接法，故應將滑片置于最左端。(2)實驗器材中沒有電壓表，要用電流表改裝，只有內(nèi)阻已知的電流表才能改裝成電壓表，所以電路圖中的電流表①選擇B。把A2改裝成量程為3V的電壓表，根據(jù)電壓表改裝原理可得R＝eq\f(U－IA2r2,IA2)＝eq\f(3－1.5×10－3×25,1.5×10－3)Ω＝1975Ω，故定值電阻應選擇D。(3)由串、并聯(lián)電路的特點和歐姆定律有I2(r2＋R2)＝(I1－I2)Rx解得Rx＝eq\f(I2r2＋R2,I1－I2)。5．(2023·江蘇卷·12)小明通過實驗探究電壓表內(nèi)阻對測量結果的影響。所用器材有：干電池(電動勢約1.5V，內(nèi)阻不計)2節(jié)；兩量程電壓表(量程0～3V，內(nèi)阻約3kΩ；量程0～15V，內(nèi)阻約15kΩ)1個；滑動變阻器(最大阻值50Ω)1個；定值電阻(阻值50Ω)21個；開關1個及導線若干。實驗電路如圖甲所示。(1)電壓表量程應選用________(選填“3V”或“15V”)。(2)圖乙為該實驗的實物電路(右側未拍全)。先將滑動變阻器的滑片置于如圖所示的位置，然后用導線將電池盒上接線柱A與滑動變阻器的接線柱________(選填“B”“C”或“D”)連接，再閉合開關，開始實驗。(3)將滑動變阻器滑片移動到合適位置后保持不變，依次測量電路中O與1,2，…，21之間的電壓。某次測量時，電壓表指針位置如圖丙所示，其示數(shù)為________V。根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出電壓U與被測電阻值R的關系圖線，如圖丁中實線所示。(4)在圖甲所示的電路中，若電源電動勢為E，電壓表視為理想電壓表，滑動變阻器接入的阻值為R1，定值電阻的總阻值為R2，當被測電阻為R時，其兩端的電壓U＝________(用E、R1、R2、R表示)，據(jù)此作出U－R理