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电学实验
1.【2022年湖南卷】小梦同学自制了一个两挡位（“×1”“×10”）的欧姆表，其内部结构如图所示，为调零电阻（最大阻值为），为定值电阻（），电流计的内阻为。用此欧姆表测量一待测电阻的阻值，回答下列问题：
（1）短接①②，将单刀双掷开关S与m接通，电流计示数为；保持电阻滑片位置不变，将单刀双掷开关S与n接通，电流计示数变为，则_________（填“大于”或“小于”）；
（2）将单刀双掷开关S与n接通，此时欧姆表的挡位为_____（填“×1”或“×10”）；
（3）若从“×1”挡位换成“×10”挡位，调整欧姆零点（欧姆零点在电流计满偏刻度处）时，调零电阻的滑片应该________调节（填“向上”或“向下”）；
（4）在“×10”挡位调整欧姆零点后，在①②间接入阻值为的定值电阻，稳定后电流计的指针偏转到满偏刻度的；取走，在①②间接入待测电阻，稳定后电流计的指针偏转到满偏刻度的，则______Ω。
2.【2022年山东卷】某同学利用实验室现有器材，设计了一个测量电阻阻值的实验。实验器材：
干电池E（电动势1.5 V，当阻未知）；
电流表（量程10 mA，内阻为）；
电流表（量程30 mA，内阻为）；
定值电阻（阻值为）；
滑动变阻器R（最大阻值为）；
待测电阻；
开关S，导线若干。
测量电路如图所示。
（1）断开开关，连接电路，将滑动变阻器R的滑片调到值最大一端。将定值电阻接入电路;闭合开关，调节滑片位置,使电流表指针指在满刻度的处。该同学选到电流表为______（填“”或“”）；若不考虑电池内阻,此时滑动变阻器接入电路的电阻值应为______Ω。
（2）断开开关，保持滑片的位置不变,用替换，闭合开关后，电流表指针指在满刻度的处，则的测量值为_________Ω。
（3）本实验中未考虑电池内阻，对的测量值______（填“有”或“无”）影响。
3.【2022年广东卷】弹性导电绳逐步成为智能控制系统中部分传感器的敏感元件，某同学测量弹性导电绳的电阻与拉伸后绳长之间的关系，实验过程如下：
（1）装置安装和电路连接
如图（a）所示，导电绳的一端固定，另一端作为拉伸端，两端分别用带有金属夹的导线接入如图（b）所示的电路中。
（2）导电绳拉伸后的长度L及其电阻的测量
①将导电绳拉伸后，用刻度尺测量并记录间的距离，即为导电绳拉伸后的长度L。
②将滑动变阻器R的滑片滑到最右端。断开开关，闭合开关，调节R，使电压表和电流表的指针偏转到合适位置。记录两表的示数U和。
③闭合，电压表的示数__________（选填“变大”或“变小”）。调节R使电压表的示数仍为U，记录电流表的示数，则此时导电绳的电阻__________（用、和U表示）。
④断开，增大导电绳拉伸量，测量并记录间的距离，重复步骤②和③。
（3）该电压表内阻对导电绳电阻的测量值__________（选填“有”或“无”）影响。
（4）图（c）是根据部分实验数据描绘的图线。将该导电绳两端固定在某种机械臂上，当机械臂弯曲后，测得导电绳的电阻为，则由图线可读出导电绳拉伸后的长度为__________，即为机械臂弯曲后的长度。
4.【2022年河北卷】某物理兴趣小组利用废弃电饭煲的部分器材自制简易电饭煲，设计电路如图1所示。选用的器材有：限温开关（手动将其按下，开始持续加热煮饭，当锅内温度高于103℃时自动断开，之后不能自动闭合）；保温开关（当锅内温度高于80℃时自动断开，温度低于70℃时自动闭合）；电饭煲的框架（结构如图2所示）。自备元件有：加热电阻丝R（阻值为60Ω，用于加热煮饭）；限流电阻和，（阻值均为1kΩ）;指示灯和（2.5V，0.6W，当电流低于30mA时可视为熄灭）；保险丝T。
（1）按照兴趣小组设计的电路，下列说法正确的是______（多选）。
A.按下，和均发光
B.当锅内温度高于103℃时，自动断开，和均发光
C.保温过程中，自动在闭合、断开状态之间交替切换
D.当锅内温度低于70℃时，自动闭合，发光，熄灭
（2）简易电饭煲制作完成后，试用时始终不亮，但加热和保温功能均正常。在不增加元件的前提下，断开电源，使用多用电表判断发生故障的元件。下列操作步骤的正确顺序是______（填写各步骤前的字母）。
A.将选择开关旋转到“×100”位置
B.将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指针指向欧姆零点
C.调整“指针定位螺丝”，使指针指到零刻度
D.测量指示灯两端的阻值
E.将选择开关置于OFF位置或交流电压最高挡
操作时，将多用电表两表笔与两端接触，若指针如图3所示，可判断是______断路损坏；若指针如图4所示，可判断是______断路损坏。（用电路中的元件符号表示）
5.【2022年辽宁卷】某同学要将一小量程电流表（满偏电流为，内阻为）改装成有两个量程的电流表，设计电路如图（a）所示，其中定值电阻，。
（1）当开关S接A端时，该电流表的量程为__________；
（2）当开关S接B端时，该电流表的量程比接在A端时__________（填“大”或“小”）
（3）该同学选用量程合适的电压表（内阻未知）和此改装电流表测量未知电阻的阻值，设计了图（b）中两个电路。不考虑实验操作中的偶然误差，则使用__________（填“甲”或“乙”）电路可修正由电表内阻引起的实验误差。
（二）考情分析
以测量电阻为核心的电学实验一直是高考考查的热点。此类题目灵活多变，涉及电表的读数，电压表、电流表的选择，实验电路的设计，实物图的连接，实验数据的分析等。主要考查考生的实验设计能力、实验数据处理和误差分析能力，要求能够正确选择实验仪器、能够正确使用仪器，能够正确连接电路，会进行数据处理和图像分析。
测定电源的电动势和内阻实验是高考的考查热点，主要考查对该实验原理的理解，即用伏安法、伏阻法、安阻法等测电源的电动势和内阻。涉及实验步骤和误差分析的考查，即学会用图像处理实验数据，求出电源电动势E和内阻r.会分析电表内阻对实验结果产生的影响。
（三）变式训练
6.指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器。
（1）多用电表未接入电路时，指针如图1所示，需要调节部件_________（选填“A”“B”或“C”），使指针停在电流挡“0”刻度线位置。
（2）调节好后，将选择开关拨至“50 V”直流电压挡测量电压，指针如图2所示，则读数为________V。
（3）下列四幅图选择开关均已旋转到合适挡位，下列操作正确的是______。
A.甲图是用多用电表直流电压挡测量小灯泡两端的电压
B.乙图是用多用电表直流电流挡测量电路中的电流
C.丙图是用多用电表欧姆挡测量小灯泡的电阻
D.丁图是用多用电表欧姆挡测量二极管的反向电阻
7.为了测量电源的电动势E和内阻r，实验器材有：待测电源，定值电阻，电流表A（量程为0~0.6 A，内阻不计），电阻箱，开关S，导线若干。
（1）请用笔画线代替导线，在图中完成实物图的连接。
（2）某实验小组正确连接好电路图后，闭合S，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电流表示数I，如表数据：
组数 1 2 3 4 5
电阻 0 3.0 6.0 12.0 18.0
电流 0.50 0.40 0.33 0.25 0.20
①请根据图中给定的坐标系并结合以上数据描点作图。
②利用图像求出该电源的电动势_______V，内阻__________Ω。（保留两位有效数字）
8.如图所示，一热敏电阻放在控温容器M内，A为毫安表，量程为6mA,内阻为数十欧姆，E为直流电源，电动势约为3 V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为;S为开关。已知在95°C时的阻值为，在20℃时的阻值约为，现要求在降温过程中测量在95°C 20℃之间的多个温度下的阻值。
(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图。
(2)完成下列实验步骤中的填空：
a.依照实验原理电路图连线；
b.调节控温容器M内的温度，使得的温度为95℃;
c.把电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全；
d.闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数，并记录______；
e.将的温度降为(20℃<<95℃);调节电阻箱，使得电流表的读数_____，记录______;
f.温度为时热敏电阻的电阻值________;
g.逐步降低的数值，直至20℃为止；在每一温度下重复步骤e、f。
9.LED绿色照明技术已经走进我们的生活。某实验小组要精确测定额定电压为5 V的LED灯泡正常工作时的电阻，已知该灯泡正常工作时电阻大约为，其电学符号与小灯泡电学符号相同。实验室提供的器材有：
A.电流表（量程为0~60 mA，内阻约为，读数记为）
B.电流表（量程为0~3 mA，内阻，读数记为）
C.电压表V（量程0~15 V，内阻，读数记为U）
D.定值电阻
E.定值电阻
F.滑动变阻器R（0~）
G.蓄电池E（电动势为24 V，内阻很小）
H.开关S，导线若干
（1）部分电路原理图如图所示，请选择合适的器材，则电表1为_____，电表2为________，定值电阻为_____________（填写器材前的字母编号）。
（2）将电路图补充完整。
（3）写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式_________（用已知量和测量量表示）。调节滑动变阻器滑片的位置，当表达式中的__________（填字母）达到________，记下另一电表的读数代入表达式，其结果即为LED灯正常工作时的电阻。
答案
1.答案：（1）大于
（2）
（3）向上
（4）400
解析：（1）根据题意可知，所以开关拨向m时电路的总电阻小于开关拨向n时电路的总电阻，电源电动势E不变，根据可知；
（2）当开关拨S向n时，全电路的总电阻较大，中值电阻较大，能够接入待测电阻的阻值也更大，所以开关拨S向n时对应欧姆表的挡位倍率较大，即；
（3）从“”挡位换成“”挡位，即开关从m拨向n，全电路电阻增大，干路电流减小，①②短接时，为了使电流表满偏，则需要增大通过电流计G所在支路的电流，所以需要将的滑片向上调节；
（4）在“”挡位，电路图结构简化如图
第一次，当①②短接，全电路的总电阻为
通过干路的电流为
电流表满偏，根据并联电路中电流之比等于电阻反比可知
第二次，①②之间接入，全电路总电阻为，通过干路的电流为
电流表偏转了量程的，则
结合第一次和第二次解得
第三次，①②之间接入，全电路总电阻为，通过干路的电流为
电流表偏转了量程的，则
结合第二次和第三次，解得
2.答案：（1）；60
（2）100
（3）无
解析：本题考查测量电阻阻值的实验。
（1）在电源两端只接时，电路中的电流最大为，故选用电流表，使电流表指针指在满刻度的处，根据闭合电路的欧姆定律有，解得。
（2）用替换，闭合开关后，根据闭合电路的欧姆定律有，解得。
（3）若考虑电源内阻，两次分别根据闭合电路的欧姆定律有，，联立计算出的相同，因此测量值不受电源内阻的影响。
3.答案：（2）③变小；
（3）无
（4）51.80
解析：本题考查伏安法测电阻的原理。
（2）③闭合，导电绳与定值电阻并联，总电阻减小，根据欧姆定律可知，电路中总电流增大，电流表的内阻与滑动变阻器的分压变大，所以电压表的示数变小。由于电压表的示数仍为U，所以通过定值电阻的电流不变，仍为，通过导电绳的电流为，根据欧姆定律可知，。
（3）考虑电压表内阻时有，联立解得测量值的表达式与不考虑电压表内阻时相同，因此电压表的内阻对导电绳电阻的测量无影响。
（4）由题图可知，当时，对应的长度为51.80 cm。
4.答案：（1）CD
（2）CABDE；；
解析：
5.答案：（1）1
（2）大
（3）乙
解析：
6.答案：（1）A
（2）21.0
（3）B
解析：（1）多用电表未接入电路时，指针如图1所示，需要调节部件A（指针定位螺丝），使指针停在电流挡“0”刻度线位置。
（2）调节好后，将选择开关拨至“50 V”直流电压挡测量电压，指针如图2所示，则读数为21.0 V。
（3）使用多用电表时电流方向是“红进黑出”，甲图中红表笔应该接小灯泡的左端，A错误；乙图是用多用电表直流电流挡测量电路中的电流，红表笔接外部电源正极，B正确；丙图是用多用电表欧姆挡测量小灯泡的电阻，应该把小灯泡与电源断开，C错误；丁图是用多用电表欧姆挡测量二极管的反向电阻，红表笔应该接二极管的正极（左侧），D错误。故选B。
7.答案：（1）
（2）①
②6.0；1.5
解析：（2）①先对题表中的数据换算，如表数据：
电流 0.50 0.40 0.33 0.25 0.20
2.0 2.5 3.0 4.0 5.0
然后在给定的坐标系上由数据描点作图；
②由闭合电路欧姆定律可得，可知图线是一条倾斜的直线，图像的斜率，解得，图像在纵轴上的截距，解得。
8.答案：(1)实验原理电路图如答图所示
(2)电阻箱的读数;仍为;电阻箱的读数;
解析：(1)电阻箱的最大阻值与热敏电阻的最大阻值相差不大，因此电阻箱应与热敏电阻串联。(2)本实验原理是当电路的电流相等时，外电路的总电阻相等，所以95℃和时电路的总电阻相等，有，即。
9.答案：（1）C；B；E
（2）见解析
（3）；；2.5 mA
解析：本题考查LED灯工作电阻的测量和电表的改装。
（1）要精确测定额定电压为5 V的LED灯正常工作时的电阻，需测量LED灯两端的电压和通过LED灯的电流，由于电压表的量程较大，测量误差较大，不能用已知的电压表测量LED两端的电压，可以将电流表与定值电阻串联改装为电压表测量LED灯两端电压，改装电压表的内阻为，的内阻为，则定值电阻应选E；LED灯正常工作时的电流约为，电流表的量程较大不能精确测量电流，又由于电压表内阻已知，对应满偏电流为，故用电压表测量电流更为准确，因此电表1应选用电压表C。由以上分析可知，电表1为C，电表2为B，定值电阻为E。
（2）因为滑动变阻器阻值与LED的电阻相比较小，所以滑动变阻器采用分压式接法。电路图如图所示。
（3）根据闭合电路欧姆定律知，灯泡两端的电压，通过灯泡的电流，所以LED灯正常工作时的电阻，改装后的电压表内阻为，则当时，LED灯两端的电压为5 V，达到额定电压，测出来的电阻为其正常工作时的电阻。

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