人教版高三第二轮专题复习（十五）电学实验

一、实验题

1. 难度：困难

某同学用伏安法测某定值电阻的阻值，所用电压表内阻约1000Ω，所用电流表内阻约20Ω，电流表的量程为3mA，由于被测电阻的阻值大小未知他先后采用了如图甲和乙所示的电路分别进行测量，每次实验通过调节滑动变阻器，记录测得的多组电压表和电流表的读数，作出U-I图象，如图丙和丁．

(1)根据电路图甲测得的数据作出的U-Ⅰ图象应是________(填“丙”或“丁”)图．

(2)由测量结果判定电路图________(填“甲”或“乙”)图测量结果较为准确，根据该电路得到电阻的测量值R_x=________Ω(保留两位有效数字)R_x的测量值________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值．

(3)该同学为了减小系统误差，设计了如图戊所示的电路测上述电流表(图中A)的内阻，实验室提供的器材有：

A.电流表量程0~6mA

B.电流表量程0~4mA

C.滑动变阻器0~10Ω

D.滑动变阻器0~1000Ω

E.定值电阻阻值R=20Ω

F.电源、开关、导线若干

电流表A₁应选________(选填“A”或“B")；滑动变阻器应选________(选填“C”或“D”)．

若某次测量得到电流表A的示数为2.0mA，电流表A₁的示数为3.9mA，则此次测量得到电流表的内阻为________Ω(两位有效数字)．

2. 难度：中等

为测定金属丝的电阻率ρ，某同学把一段粗细均匀的金属丝拉直并固定在带有毫米刻度尺的木板上。用多用电表粗测金属丝的电阻Rx约为5Ω，实验室有以下器材可选用：

电流表A₁（量程300mA，内阻r₁=5Ω）；

电流表A₂（量程600mA，内阻r₂约为1Ω）；

电压表Ⅴ（量程20V，内阻r₃约为3kΩ）；

滑动变阻器R₁（0-10Ω，额定电流为1A）；

滑动变阻器R₂（0-250Ω，额定电流为0.01A）；

电源E（电动势3V，内阻较小）；

导线、开关若干。

（1）如图甲，用螺旋测微器测量金属丝直径d=______mm。

（2）为准确测出该金属丝的电阻，要求多测几组数据，请帮该同学在方框内（图乙）画出测量该电阻R的电路原理图（标出所用仪器的代号），写出对应的表达式Rx=______，表达式中各物理量的含义：______。

（3）如果用符号d表示测得金属丝的直径、L表示金属丝的长度、Rx为金属丝电阻值，则该金属的电阻率ρ=______（用d，L，Rx表示结果）。

3. 难度：中等

某同学做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验，已知小灯泡标称值为“2.5V1.25W”，实验室中除导线和开关外，还有以下器材可供选择：

电压表V₁（量程为3V，内阻为3kΩ）

电流表A₁（量程为100mA，内阻为10Ω）

电流表A₂（量程为3A，内阻为0.1Ω）

滑动变阻器R₁（0～10Ω，额定电流为2A）

滑动变阻器R₂（0～1kΩ，额定电流为0.5A）

定值电阻R₃（阻值为2.5Ω）

定值电阻R₄（阻值为10Ω）

定值电阻R₅（阻值为1kΩ）

电源E（E＝3V，内阻不计）

实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量．

（1）实验中滑动变阻器应选用_____，电流表应选用_____，并_____（填“串联”或“并联”）定值电阻．（均填器材的符号）

（2）在图1中的虚线框内画出电路图．（图中标出选用的器材的符号）

（3）实验中得到的该灯泡的伏安特性曲线如图2所示，如果将小灯泡与另一个电动势为2V，内阻为4Ω的电源直接相连，则小灯泡的实际功率为_____W．（保留两位有效数字）

4. 难度：中等

用如(甲)图所示的实验电路测电源电动势和内电阻，其中R₀为定值电阻，R为阻值可调可读的电阻箱．

   

(1)实验中电源电动势E、电压传感器读数U、电阻箱读数R、定值电阻阻值R₀、电源内阻阻值r之间的关系式为E=_________．

(2)实验测得多组电阻箱读数R及对应的电压传感器读数U，选取电阻箱读数R(Ω)为横坐标，选取y为纵坐标，由计算机拟合得到如图(乙)所示的实验图像，则纵坐标________

A．y=U(V)     B．y=U²(V²)        C．y=        D．y=

(3)若R₀=1Ω，根据在(2)中选取的纵坐标y，由实验图像(乙)可得电源电动势E=_________V，内阻r=_________Ω(结果保留两位有效数字)

5. 难度：简单

指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器．

（1）如图所示为某同学设计的多用电表的原理示意图．虚线框中S为一个单刀多掷开关，通过操作开关，接线柱B可以分别与触点1、2、3接通，从而实现使用多用电表测量不同物理量的功能．关于此多用电表，下列说法中正确的是________．(选填选项前面的字母)

A．当S接触点1时，多用电表处于测量电流的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔

B．当S接触点2时，多用电表处于测量电压的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔

C．当S接触点2时，多用电表处于测量电阻的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔

D．当S接触点3时，多用电表处于测量电压的挡位，其中接线柱B接的是红表笔

（2）用实验室的多用电表进行某次测量时，指针在表盘的位置如图所示．

A．若所选挡位为直流50 mA挡，则示数为________mA.

B．若所选挡位为电阻×10 Ω挡，则示数为________Ω.

（3）用表盘为图所示的多用电表正确测量了一个约15 Ω的电阻后，需要继续测量一个阻值约2 kΩ的电阻．在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前，请选择以下必须的步骤，并按操作顺序逐一写出步骤的序号：________.

A．将红表笔和黑表笔接触          B．把选择开关旋转到“×100”位置

C．把选择开关旋转到“×1 k”位置          D．调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点

（4）某小组同学们发现欧姆表的表盘刻度线不均匀，分析在同一个挡位下通过待测电阻的电流I和它的阻值R_x关系，他们分别画出了如图所示的几种图象，其中可能正确的是__(选填选项下面的字母)．

A.      B.     C.    D.

6. 难度：中等

电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍。某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：V待测电压表(量程3V，内阻约为3000Ω)，电阻箱R₀(最大阻值为99999.9Ω)，滑动变阻器R₁(最大阻值100Ω，额定电流2A)，电源E(电动势6V，内阻不计)，开关两个，导线若干。

（1）虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整____________。

（2）根据设计的电路进行的实验步骤是：移动滑动电阻器的滑片，以保证通电后电压表所在的支路分压_____（填写“最大”或“最小”）；闭合开关s₁︑s₂,调节R₁,使电压表的指针_____（填写“满偏”或“半偏”）；保持滑动电阻器滑片位置不变，断开s₂，调节电阻箱R₀,使电压表的指针_____（填写“满偏”或“半偏”）；读取电阻箱所示的电阻值，此即为测得的电压表内阻。

（3）将这种方法测出的电压表内阻记为R_V′，与电压表内阻的真实值R_V相比，R_V′_____RV(填“＞”“=”或“＜”)

7. 难度：中等

为了将一电流表改装成欧姆表，某同学设计了如图所示的原理图。实验中用到的器材如下：

A．电池：电动势E＝3.0V，内阻r＝1.2Ω

B．电流表一个：量程为3mA，内阻200Ω

C．电阻箱R：阻值范围0～999.9Ω

（1）操作时，先欧姆调零将电阻箱的阻值R调至最大，并将红、黑两表笔短接，调节电阻箱R的阻值，使电流表指针满偏，则电阻箱阻值R＝________Ω。

（2）若将电流表示数范围限制在1.0mA到2.0mA之间，则该欧姆表可测量的电阻范围为________Ω。

（3）如果将定值电阻R₀＝50Ω的电阻与电路图中的电流表串联，重新调零，该欧姆表的中值电阻为________Ω。

8. 难度：中等

某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表．该同学测得微安表内阻为1 200 Ω，经计算后将一阻值为R的电阻与微安表连接，进行改装．然后利用一标准毫安表，根据图（a）所示电路对改装后的电表进行检测（虚线框内是改装后的电表）．

（1）根据图（a）和题给条件，将（b）中的实物连接．

（__________）

（2）当标准毫安表的示数为16.0mA时，微安表的指针位置如图（c）所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，而是_______．（填正确答案标号）

A．18 mA            A．21 mA

C．25mA              D．28 mA

（3）产生上述问题的原因可能是________．（填正确答案标号）

A．微安表内阻测量错误，实际内阻大于1 200 Ω

B．微安表内阻测量错误，实际内阻小于1 200 Ω

C．R值计算错误，接入的电阻偏小

D．R值计算错误，接入的电阻偏大

（4）要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k=_______．

9. 难度：中等

某小组利用图（a）所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系，图中V₁和V₂为理想电压表；R为滑动变阻器，R₀为定值电阻（阻值100 Ω）；S为开关，E为电源．实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度t由温度计（图中未画出）测出．图（b）是该小组在恒定电流为50.0μA时得到的某硅二极管U-t关系曲线．回答下列问题：

（1）实验中，为保证流过二极管的电流为50.0μA，应调节滑动变阻器R，使电压表V₁的示数为U₁=______mV；根据图（b）可知，当控温炉内的温度t升高时，硅二极管正向电阻_____（填“变大”或“变小”），电压表V₁示数_____（填“增大”或“减小”），此时应将R的滑片向_____（填“A”或“B”）端移动，以使V₁示数仍为U₁．

（2）由图（b）可以看出U与t成线性关系，硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏度为=_____×10^-3V/℃（保留2位有效数字）．

10. 难度：困难

某同学欲将内阻为98.5Ω、量程为100uA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15kΩ刻度正好对应电流表表盘的50uA刻度．可选用的器材还有：定值电阻R₀（阻值14kΩ），滑动变阻器R₁（最大阻值1500Ω），滑动变阻器R₂（最大阻值500Ω），电阻箱（0~99999.9Ω），干电池（E=1.5V，r=1.5Ω），红、黑表笔和导线若干．

（1）欧姆表设计

将图（a）中的实物连线组成欧姆表．（__________）欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为____Ω：滑动变阻器选____（填“R₁”或“R₂”）．

（2）刻度欧姆表表盘

通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图（b）所示．表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为____、____．

（3）校准

红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向___kΩ处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量．若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图（c）所示，则电阻箱接入的阻值为_______Ω．

11. 难度：中等

现测定长金属丝的电阻率．

①某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示，其读数是______．

②利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻．这段金属丝的电阻，约为，画出实验电路图，并标明器材代号．

电源          （电动势，内阻约为）

电流表       （量程，内阻）

电流表       （量程，内阻约为）

滑动变阻器    （最大阻值，额定电流）

开关及导线若干

③某同学设计方案正确，测量得到电流表的读数为，电流表的读数为，则这段金属丝电阻的计算式______．从设计原理看，其测量值与真实值相比______（填“偏大”、“偏小”或“相等”）．

12. 难度：中等

某同学利用如图甲所示的电路测量一微安表(量程为100 μA，内阻大约为2 500 Ω)的内阻．可使用的器材有：两个滑动变阻器R₁、R₂(其中一个最大阻值为20 Ω，另一个最大阻值为2 000 Ω)；电阻箱R_z(最大阻值为99 999.9 Ω)；电源E(电动势约为1.5 V)；单刀开关S₁和S₂.C、D分别为两个滑动变阻器的滑片．

(1)按原理图甲将图乙中的实物连线__________．

(2)完成下列填空：

①R₁的最大阻值为________(选填“20”或“2 000”)Ω.

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

③将电阻箱R_z的阻值置于2 500.0 Ω，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________(选填“相等”或“不相等”)．

④将电阻箱R_z和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将R_z的阻值置于2 601.0 Ω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：_______________.

13. 难度：中等

某同学在做完“描绘小灯泡的伏安特性曲线”后，又对一个标有“6V 3.5W”小电风扇电动机(线圈电阻恒定)的伏安特性曲线进行了研究，同研究小灯泡一样，要求电风扇电动机两端的电压能从零逐渐增加到6V，实验室备有下列器材：

A.电流表(量程I:0~0.6A，内阻约为1Ω；量程II:0~3A，内阻约为0.1Ω)

B.电压表(量程为0~6V，内阻几千欧)

C.滑动变阻器R₁(最大阻值10Ω，额定电流2A)

D.滑动变阻器R₂(最大阻值1750Ω，额定电流0.3A)

E.电池组(电动势为9V，内阻小于1Ω)

F.开关和导线若干

(1)实验中所用的滑动变阻器应选_______(填“C”或“D”)，电流表的量程应选_______(填“I”或“II”)。

(2)请用笔画线代替导线将实物图甲连接成符合这个实验要求的电路_______。

(3)闭合开关前，为防止电动机输入电压过高而损坏，滑动变阻器滑片P应滑到______(填“M”或“N”)端。

(4)闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，改变加在电动机上的电压，实验中发现当电压表示数大于1V时电风扇才开始转动，电动机的伏安特性曲线如图乙所示，则电动机线圈的电阻为_______Ω，电动机正常工作时的机械功率为________W。(保留两位有效数字)

14. 难度：困难

如图甲所示是一个多量程多用电表的简化电路图，请完成下列问题。

（1）多用电表的红表笔应是图甲中的______端（填“A”或“B”）。

（2）测量直流电流、直流电压和电阻各有两个量程。当选择开关S旋到位置5、6时，电表用来测量_________；当S旋到位置________时，电表可测量直流电流，且量程较大。

（3）某同学用此多用表测量某电学元件的电阻，选用“×10”倍率的欧姆挡测量，发现多用表指针偏转很小，因此需选择_________（填“×1”或“×100”）倍率的欧姆挡。若该多用表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但此表仍能欧姆调零，用正确使用方法再测量同一个电阻，则测得的电阻值将_________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

（4）某实验小组利用下列器材研究欧姆挡不同倍率的原理，组装如图乙所示的简易欧姆表。实验器材如下：  

A．干电池（电动势E为3.0V，内阻r不计）；

B．电流计G（量程300 μA，内阻99Ω）；

C．可变电阻器R；

D．定值电阻R₀=1Ω；

E．导线若干，红黑表笔各一只。

① 表盘上100 μA刻度线对应的电阻刻度值是___________Ω；

②如果将R₀与电流计并联，如图丙所示，这相当于欧姆表换挡，则换挡后可变电阻器R阻值应调为_________Ω，换挡前、后倍率之比为___________。

15. 难度：中等

如图甲所示为实验室的一直流电流表，其使用说明书上附的该电流表的内部电路如图乙所示．

某次用量程测量时，示数如图丙所示，其读数为______A

该电流表量程对应的内阻约为______结果保留两位小数；

若电阻断路，则电流表允许通过的最大电流约为______结果保留两位有效数字

16. 难度：中等

某实验小组用如下器材来测量电压表的内阻。

A．待测电压表（量程3V，内阻约几千欧）

B．电流表（量程0.6A，内阻约0.1Ω）

C．电池组（电动势约3V，内阻可忽略）

D．滑动变阻器R₀

E．变阻箱R（0﹣9999Ω）

F．开关和导线若干

（1）图甲是某同学设计的电路，大家讨论后一致认为此电路不可行，你认为原因是_____；

A．R₀阻值较小

B．电流表存在内阻

C．电压表无法准确读数

D．电流表无法准确读数

（2）同学们改用图乙电路进行测量，设电阻箱的阻值R，电压表的示数为U，为了根据图象能求得电压表的内阻，应该作_____图线（选“﹣R”、填“U﹣R”、U﹣）；

（3）请根据你选择的坐标轴和下表的数据，在图丙中标上合适的标度作出相应图线__；

R/kΩ	0.6	1.5	2	3	4	5
U/V	2.5	2	1.8	1.5	1.3	1.13
/kΩ^﹣^1	1.67	0.67	0.5	0.33	0.25	0.20
/V^﹣^1	0.40	0.50	0.56	0.67	0.78	0.88

（4）根据你所画出的图线，求出电源的电动势E＝_____V，电压表内阻R_v＝_____kΩ（保留两位有效数字）。

17. 难度：困难

小明要利用多用电表和电阻箱测量电源的电动势和内阻．

（1）如图甲所示是多用电表内部结构的简化电路图，内有3个档位，对应3种测量功能．小明现要将其作为电流表使用，选择开关S应接______（选填“1”、“2”或“3”）．小明调节好多用电表后连接电路，如图乙所示是他正准备接入最后一根导线（图中虚线所示）时的实验电路．请指出图中在器材连接或操作上存在的两个不妥之处：______；______．

（2）调节电阻箱，记录多组电阻箱示数R和多用电表示数I，作出的图线如图丙所示．由此可求得电动势E=______V，内阻r=______Ω．（结果均保留2位有效数字）

（3）本实验方案存在系统误差，这是由于多用电表______（选填“分流”或“分压”）而引起的，测得的E_测、r_测与真实值比较：E_测______E_真，r_测______r_真．（选填“＜”、“=”或“＞”）

二、解答题

18. 难度：中等

某实验小组在练习使用多用电表，他们正确连接好电路，如图甲所示．闭合开关S后，发现无论如何调节电阻箱R₀，灯泡都不亮，电流表无读数，他们判断电路可能出现故障．经小组讨论后，他们尝试用多用电表的欧姆挡来检测电路．已知保护电阻R=15Ω，电流表量程为50mA．操作步骤如下：

①将多用电表挡位调到电阻“×1”挡，再将红、黑表笔短接，进行欧姆调零；

②断开甲图电路开关S，将多用电表两表笔分别接在a、c上，多用电表的指针不偏转；

③将多用电表两表笔分别接在b、c上，多用电表的示数如图乙所示；

④将多用电表两表笔分别接在c、e上，调节R₀=20Ω时，多用电表示数如图丙所示，电流表的示数如图丁所示．

回答下列问题：

(1)图丙中的多用表读数为________Ω；图丁中的电流表读数为________mA．

(2)操作步骤④中，多用电表红表笔应接________（选“c”或“e”）点．

(3)电路的故障可能是________．

A. 灯泡短路

B. 灯泡断路

C. 保护电阻R短路

D. 保护电阻R断路

(4)根据以上实验得出的数据，同学们还计算出多用电表内部电源的电动势E’=________V（结果保留3位有效数字）．

三、实验题

19. 难度：中等

实验小组要测定一个电池组的电动势E和内阻r，已知电池组的电动势约为4.5V、内阻约几欧姆，可用的实验器材有：

待测电源(电动势约4.5V，内阻约几欧姆)：

电压表V₁(量程0－6V)

电压表V₂(量程0－3V)

滑动变阻器R₁(阻值0－5.0Ω)

滑动变阻器R₂(阻值0－15.0Ω)

开关S一个，导线若干

(1)实验小组的某同学利用以上器材，设计了如图所示的电路，M、N分别是电压表___________、P、Q分别是滑动变阻器___________、___________(填器材对应符号)；

(2)按照电路将器材连接好，先将P、Q均调节到最大值，闭合电键S，然后___________（填写对应的实验操作过程)，依次记录M、N的示数；

(3)根据M、N数据作出如下M、N图象，由M、N图象得到的电池电动势E=___________V，内阻r=___________Ω。(保留两位有效数字)。

20. 难度：困难

某同学为了将一量程为3V的电压表改装成可测量电阻的仪表——欧姆表．

（1）先用如图a所示电路测量该电压表的内阻，图中电源内阻可忽略不计，闭合开关，将电阻箱阻值调到3kΩ时，电压表恰好满偏；将电阻箱阻值调到12 kΩ时，电压表指针指在如图b所示位置，则电压表的读数为____V．由以上数据可得电压表的内阻R_V＝____kΩ.

（2）将图a的电路稍作改变，在电压表两端接上两个表笔，就改装成了一个可测量电阻的简易欧姆表，如图c所示，为将表盘的电压刻度转换为电阻刻度，进行了如下操作：闭合开关，将两表笔断开，调节电阻箱，使指针指在“3.0V”处，此处刻度应标阻值为____（填“0”或“∞”）；再保持电阻箱阻值不变，在两表笔间接不同阻值的已知电阻找出对应的电压刻度，则“1 V”处对应的电阻刻度为____kΩ.

（3）若该欧姆表使用一段时间后，电池内阻不能忽略且变大，电动势不变，但将两表笔断开时调节电阻箱，指针仍能满偏，按正确使用方法再进行测量，其测量结果将____．

A.偏大    B.偏小　C.不变　  D.无法确定