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（15）电学实验——2023年高考物理真题模拟试题专项汇编
1.【2023年全国甲卷】某同学用伏安法测绘一额定电压为6 V，额定功率为3 W的小灯泡的伏安特性曲线，实验所用电压表内阻约为6 kΩ，电流表内阻约为1.5 Ω。实验中有图（a）和（b）两个电路图供选择。
（1）实验中得到的电流I和电压U的关系曲线如图（c）所示，该同学选择的电路图是图（______）（填“a”或“b”）。
（2）若选择另一个电路图进行实验，在答题卡所给图上用实线画出实验中应得到的关系曲线的示意图。
2.【2023年全国乙卷】一学生小组测量某金属丝（阻值约十几欧姆）的电阻率。现有实验器材：螺旋测微器、米尺、电源E、电压表（内阻非常大）、定值电阻（阻值10.0 Ω）、滑动变阻器R、待测金属丝、单刀双掷开关K、开关S、导线若干。图（a）是学生设计的实验电路原理图。完成下列填空：
（1）实验时，先将滑动变阻器R接入电路的电阻调至最大，闭合S。
（2）将K与1端相连，适当减小滑动变阻器R接入电路的电阻，此时电压表读数记为，然后将K与2端相连，此时电压表读数记为。由此得到流过待测金属丝的电流_________，金属丝的电阻_________（结果均用表示）
（3）继续微调R，重复（2）的测量过程，得到多组测量数据，如下表所示：
0.57 0.71 0.85 1.14 1.43
0.97 1.21 1.45 1.94 2.43
（4）利用上述数据，得到金属丝的电阻。
（5）用米尺测得金属丝长度。用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径，某次测量的示数如图（b）所示，该读数为_________mm。多次测量后，得到直径的平均值恰与d相等。
（6）由以上数据可得，待测金属丝所用材料的电阻率_________。（保留2位有效数字）
3.【2023年新课标卷】在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下：电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干。
（1）用多用电表的电压挡检测电池的电压。检测时，红表笔应该与电池的________（填“正极”或“负极”）接触。
（2）某同学设计的实验电路如图（a）所示。先将电阻箱的阻值调为，将单刀双掷开关S与“1”端相接，记录电流随时间的变化。电容器充电完成后，开关S再与“2”端相接，相接后小灯泡亮度变化情况可能是________。（填正确答案标号）
A.迅速变亮，然后亮度趋于稳定
B.亮度逐渐增大，然后趋于稳定
C.迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭
（3）将电阻箱的阻值调为，再次将开关S与“1”端相接，再次记录电流随时间的变化情况。两次得到的电流I随时间t变化如图（b）中曲线所示，其中实线是电阻箱阻值为________（填“”或“”）时的结果，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的________（填“电压”或“电荷量”）。
4.【2023年全湖南卷】某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置，其电路如图（a）所示，为电阻箱，为半导体薄膜压力传感器，间连接电压传感器（内阻无穷大）。
（1）先用欧姆表“×100”挡粗测的阻值，示数如图（b）所示，对应的读数是______Ω；
（2）适当调节，使电压传感器示数为0，此时，的阻值为______Ω（用表示）；
（3）依次将0.5 g的标准砝码加载到压力传感器上（压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大小），读出电压传感器示数U，所测数据如下表所示：
次数 1 2 3 4 5 6
砝码质量 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
电压 0 57 115 168 220 280
据表中数据在图（c）上描点，绘制关系图线；
（4）完成前面三步的实验工作后，该测量微小压力的装置即可投入使用。在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力，电压传感器示数为200 mV，则大小是_______N（重力加速度取，保留2位有效数字）；
（5）若在步骤（4）中换用非理想毫伏表测量间电压，在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力，此时非理想毫伏表读数为200 mV，则______（填“>”“=”或“<”）。
5.【2023年辽宁卷】导电漆是将金属粉末添加于特定树脂原料中制作而成的能导电的喷涂油漆。现有一根用导电漆制成的截面为正方形的细长样品（固态），某同学欲测量其电阻率，设计了如图（a）所示的电路图，实验步骤如下：
a.测得样品截面的边长；
b.将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与样品接触，其中甲、乙、丁位置固定，丙可在乙、丁间左右移动；
c.将丙调节至某位置，测量丙和某探针之间的距离L；
d.闭合开关S，调节电阻箱R的阻值，使电流表示数，读出相应的电压表示数U，断开开关S；
e.改变丙的位置，重复步骤c、d，测量多组L和U，作出图像如图（b）所示，得到直线的斜率k。
回答下列问题：
（1）L是丙到___________（填“甲”“乙”或“丁”）的距离；
（2）写出电阻率的表达式___________（用表示）；
（3）根据图像计算出该样品的电阻率___________Ω·m（保留两位有效数字）。
6.【2023年江苏卷】小明通过实验探究电压表内阻对测量结果的影响。所用器材有：干电池（电动势约1.5 V，内阻不计）2节；两量程电压表（量程0~3 V，内阻约3 kΩ；量程0~15 V，内阻约15 kΩ）1个；滑动变阻器（最大阻值50 Ω）1个；定值电阻（阻值50 Ω）21个；开关1个及导线若干。实验电路如题图所示。
（1）电压表量程应选用_______（选填“3 V”或“15 V”）。
（2）题图为该实验的实物电路（右侧未拍全）。先将滑动变阻器的滑片置于如图所示的位置，然后用导线将电池盒上接线柱A与滑动变阻器的接线柱_______（选填“B”“C”“D”）连接，再闭合开关，开始实验。
（3）将滑动变阻器滑片移动到合适位置后保持不变，依次测量电路中O与1,2，…，21之间的电压。某次测量时，电压表指针位置如题图所示，其示数为_______V。根据测量数据作出电压U与被测电阻值R的关系图线，如题图中实线所示。
（4）在题图所示的电路中，若电源电动势为E，电压表视为理想电压表，滑动变阻器接入的阻值为，定值电阻的总阻值为，当被测电阻为R时，其两端的电压______（用表示），据此作出理论图线如题图中虚线所示。小明发现被测电阻较小或较大时，电压的实测值与理论值相差较小。
（5）分析可知，当R较小时，U的实测值与理论值相差较小，是因为电压表的分流小，电压表内阻对测量结果影响较小。小明认为，当R较大时，U的实测值与理论值相差较小，也是因为相同的原因。你是否同意他的观点？请简要说明理由。
7.【2023年海南卷】用如图甲所示的电路测量一个量程为100 μA、内阻约为2000 Ω的微安表头的内阻，所用电源的电动势约为12 V，有两个电阻箱可选，（0~9999.9 Ω），（0~99999.9 Ω）
（1）应选_________，应选_________；
（2）根据电路图甲，请把实物图乙连线补充完整；
（3）下列操作顺序合理排列是：______；
①将变阻器滑动头P移至最左端，将调至最大值；
②闭合开关，调节，使微安表半偏，并读出阻值；
③断开，闭合，调节滑动头P至某位置再调节使表头满偏；
④断开，拆除导线，整理好器材
（4）如图丙是调节后的面板，则待测表头的内阻为_________，该测量值_________（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。
（5）将该微安表改装成量程为2 V的电压表后，某次测量指针指在图乙所示位置，则待测电压为_________V。
（6）某次半偏法测量表头内阻的实验中，断开，电表满偏时读出值，在滑动头P不变的情况下，闭合后调节电阻箱，使电表半偏时读出，若认为OP间电压不变，则微安表内阻为_________（用、表示）。
8.【2023年山东卷】电容储能已经在电动汽车，风、光发电、脉冲电源等方而得到广泛应用。某同学设计图甲所示电路，探究不同电压下电容器的充、放电过程，器材如下：
电容器C（额定电压，电容标识不清）；
电源E（电动势，内阻不计）；
电阻箱（阻值）；
滑动变阻器（最大阻值，额定电流）；
电压表V（量程，内阻很大）；
发光二极管，开关，电流传感器，计算机，导线若干。
回答以下问题：
（1）按照图甲连接电路，闭合开关，若要升高电容器充电电压，滑动变阻器滑片应向___________端滑动（填“a”或“b”）。
（2）调节滑动变阻器滑片位置，电压表表盘如图乙所示，示数为___________V（保留1位小数）。
（3）继续调节滑动变阻器滑片位置，电压表示数为时，开关掷向1，得到电容器充电过程的图像，如图丙所示。借鉴“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中估算油膜面积的方法，根据图像可估算出充电结束后，电容器存储的电荷量为___________C（结果保留2位有效数字）。
（4）本电路中所使用电容器的电容约为___________F（结果保留2位有效数字）。
（5）电容器充电后，将开关掷向2，发光二极管___________（填“”或“”）闪光。
9.【2023年湖北卷】某实验小组为测量干电池的电动势和内阻，设计了如图（a）所示电路，所用器材如下：
电压表（量程，内阻很大）；
电流表（量程）；
电阻箱（阻值）；
干电池一节、开关一个和导线若干。
（1）根据图（a），完成图（b）中的实物图连线。
（2）调节电阻箱到最大阻值，闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻，记录其阻值R、相应的电流表示数I和电压表示数U。根据记录数据作出的图像如图（c）所示，则干电池的电动势为__________V（保留3位有效数字）、内阻为__________Ω（保留2位有效数字）。
（3）该小组根据记录数据进一步探究，作出图像如图（d）所示。利用图（d）中图像的纵轴截距，结合（2）问得到的电动势与内阻，还可以求出电流表内阻为__________Ω（保留2位有效数字）。
（4）由于电压表内阻不是无穷大，本实验干电池内阻的测量值__________（填“偏大”或“偏小”）。
答案以及解析
1.答案：（1）a
（2）如图所示
解析：（1）由题意知，小灯跑的额定电流，图（a）中，当电压表示数为6 V时，电流表示数是略大于0.5 A的，图（b）中，当电流表示数为0.5 A时，电压表示数是大于6 V的，对比题图（c）可知，该同学选择的电路图是图（a）。
（2）根据（1）问分析可知，图（b）的关系图线应在图（a）图线的下方，如答图中实线所示。
2.答案：(2)；
(5)0.150 mm
(6)5.0
解析：(2)由于电压表内阻非常大，故K接2时电压表两端电压与K接1时金属丝和两端电压相等，即，故流过金属丝的电流，由电阻的定义式可知金属丝的电阻。
(5)由题图(b)可知螺旋测微器的固定刻度读数为0 mm，可动刻度读数为，故该读数为。
(6)金属丝的横截面积，由电阻定律有，将相关数据代入解得。
3.答案：(1)正极
(2)C
(3)；电荷量
解析：(1)在使用多用电表时，应保证电流从红表笔流入，从黑表笔流出，即“红进黑出”，因此红表笔应该与电池的正极接触。
(2)S与“1”端接时，小灯泡不发光，电容器充电；S与“2”端接时，电容器放电，且放电速度逐渐变小，直至为0，故C对，AB错。
(3)实线中电流的峰值较小，说明电路中的电阻较大，对应电阻箱阻值为；根据电流的定义式可知，则图像与坐标轴围成的面积为电荷量。
4.答案：（1）1000
（2）
（3）如图所示
（4）0.018
（5）>
解析：(1)由图(b)可知，对应的读数为。
(2)根据电压传感器示数为0可得，解得。
(3)把表格中的数据在图(c)上进行描点，然后用一条直线拟合，使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，离直线较远的点舍弃，如答图所示。
(4)根据图像可知，当时，，故。
(5)可将以外的电路等效为新的电源，两点电压看做路端电压，因为换用非理想毫伏表后，当读数为时，实际上间断路（接理想毫伏表时）时的电压大于，则在压力传感器上施加微小压力时间的电压大于在压力传感器上施加微小压力时间的电压，结合关系图线可知，。
5.答案：(1)乙
(2)
(3)
解析：(1)由图(a)可知，电压表测的是乙、丙探针之间的样品两端的电压，从图(b)中可以看出L越大，电压表示数U越大，且图像的延长线过坐标原点，在串联电路中电压表所测电阻部分的阻值越大，电压越大，说明L为电压表所测样品部分的长度，即L是丙到乙的距离。
(2)电阻决定式为，其中所测样品横截面积为，解得，其中电阻，解得，由图(b)可知，图像的斜率为，所以该样品的电阻率可以表示为。
(3)由图(b)可知斜率为，代入电阻率的表达式解得。
6.答案：(1)3 V
(2)D
(3)1.50
(4)
(5)不同意，理由见解析
解析：（1）由题图可知两节干电池全部接入电路，则电源电动势约为3 V，因此电压表量程选择3 V。
（2）电源正极与D连接，开始时接入电路的电阻最大，且滑动变阻器滑片向右滑动时，电阻减小，因此接线柱A与滑动变阻器的接线柱D连接。
（3）结合电压表选用的量程可知电压表的读数为1.50 V。
（4）根据闭合电路欧姆定律可得被测电阻R两端的电压。
（5）不同意。当R较小时，电压表的内阻大，分流小；当R较大时，和电压表并联以外的电阻分压很小，电压表是否理想对电压表读数的影响不大。
7.答案：(1)；
(2)如图所示
(3)①③②④
(4)1998 Ω；小于
(5)1.28
(6)
解析：(1)根据半偏法的测量原理可知，当闭合开关之后，通过的电流应基本不变，就需要较大，对下方分压电路影响甚微，故应选，应选。
(2)按实验原理图依次连接实物电路，如答图所示。
(3)闭合开关前，需要调节滑动变阻器滑动头，使测量电路短路，即滑动头P移至最左端，然后断开、闭合，使微安表达到满偏，接着闭合，保证滑动头P不动，调节，使微安表半偏，最后断开所有开关，拆除导线，整理器材。故正确的操作顺序是①③②④。
(4)根据半偏法的测量原理可知，读出的即是微安表的内阻，则由图丙可知微安表的内阻为1998 Ω。闭合后，相当于由无穷大变成有限值，的阻值变小，流过的电流大于原来的电流，则流过的电流大于，故的阻值小于。
(5)按读数规则，微安表的示数为，按换算关系可知待测电压为1.28 V。
(6)根据题意可得，得。
8.答案：（1）b；（2）6.5；（3）；（4）（5）
9.答案：（1）；（2）1.58；0.64；（3）2.5；（4）偏小

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