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专题分层突破练17　电学实验
A组
1.(2023广西南宁二模)某同学在实验室分别研究多用电表的内置电源。
(1)该同学先找来一量程为2 mA、内阻未知的电流表,进行了如下操作:
①选择开关置于“OFF”挡,观察指针是否指在电流零刻度处,若无则调节机械调零旋钮使指针指在电流零刻度处。
②将选择开关旋至电阻“×100”挡,再将红表笔和黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮使指针指在电阻零刻度处。
③将红黑表笔接在待测电流表的两个接线柱上,发现多用电表指针刚好指在表盘正中间,如图甲所示,电流表的指针也刚好指在表盘正中间,该同学由此算出此多用电表内置电源的电动势约为　　　　 V。
甲
乙
丙
(2)为了进一步研究,该同学取下此多用电表的内置电源,用图乙所示的电路测量其电动势和内阻。按图乙连接电路,闭合开关,改变电阻箱的阻值R,记录对应电压表的读数U,作出的图像如图丙所示,图线与横、纵坐标轴的截距分别为-b、a,定值电阻的阻值用R0表示,电压表可视为理想电表,则该电池组的电动势为　　　　,内阻为　　　　(用字母表示)。
2.(2024广东佛山高三统考)小南想测量实验室中某捆装漆包金属丝的长度,实验器材包括捆装漆包金属丝(电阻约为5 Ω)、电压表、电流表、滑动变阻器(最大阻值为15 Ω)、干电池组(电动势3 V,内阻较小)、导线若干。实验过程如下:
甲
乙
丙
(1)如图甲所示,用螺旋测微器测量金属丝的直径d。先将金属丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间,再旋动　　　　(选填“A”“B”或“C”),直到听见“喀喀”的声音为止。测量读数如图乙所示,则d=　　　　 mm。
(2)该小组利用实验器材按图丙所示连接电路,请用笔画线表示导线将电路连接完整。
(3)利用该电路测出金属丝阻值为R后,该小组查得该种金属丝的电阻率为ρ,则金属丝的长度L=　　　　(用R、d、ρ表示)。
3.(2025广东韶关模拟)某同学欲把一量程未知、内阻未知的电流表G改装成一个量程为3 V的电压表。
(1)为测量电流表G的量程,该同学设计了用半偏法测电流表量程和内阻的实验电路如图甲所示。实验步骤如下:
①把滑动变阻器的滑片滑到　　　(选填“a”或“b”)端。
②闭合开关,调节滑动变阻器R1滑片至中间位置附近某处,并将电阻箱阻值调到40 Ω时,电流表G恰好满偏,此时电压表V的示数为1.5 V。
③将电阻箱阻值调到90 Ω,微调滑动变阻器R1滑片位置,使电压表V示数为1.5 V,电流表G的指针恰好半偏,由以上数据可得电流表G的内阻Rg=　　 Ω,电流表G的量程Ig=　　 mA。
(2)电流表G改装成一个量程为3 V的电压表时,应该　　　　联　　　　 Ω的电阻。
(3)实验中用如图乙所示的电路校准改装后的电压表,当标准电压表的读数为3.0 V时,电流表的读数如图丙所示,此时电流表的读数为　　　　 mA,电压表的相对误差为　　　 (相对误差=,本问结果可用分数表示)。
B组
4.(2025广西柳州模拟)某一电池的电动势E约为6.6 V,内阻r未知。为测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图甲所示的电路进行实验。图中R为电阻箱,R0为45 Ω的定值电阻,将电压表视为理想电表。
(1)闭合开关之前,应将电阻箱的阻值调到　　　　(选填“最大”或“零”)。
(2)电阻箱某次示数如图乙所示,其阻值为　　　　 Ω。
(3)为了减小偶然误差,多次调整电阻箱的阻值R,读出对应的电压表的示数U,通过描点作图得到如图丙所示的图像,通过图像可得电动势E=　　　 V,内阻r=　　　　 Ω(结果均保留三位有效数字)。
(4)若电池的内阻为r、电压表的内阻为RV,则实验测得电池的电动势E测与电动势的真实值E真的关系式为E测=　　　　E真。
5.(2024江西高三校联考)某实验小组用图甲所示的电路来测量阻值约为20 Ω的电阻Rx的阻值,图中R0为标准电阻,阻值为R0=16 Ω;V1、V2为理想电压表,S为开关,R为滑动变阻器,E为电源,采用如下步骤完成实验。回答下列问题:
甲
乙
(1)按照图甲所示的实验原理图在图丙中接好线路图。
丙
(2)实验开始之前,将滑动变阻器的滑片置于　　　　　　(选填“最左端”“最右端”或“中间”)位置。闭合开关S,改变滑片的位置,记下两电压表的示数分别为U1、U2,则待测电阻的表达式为Rx=　　　　(用U1、U2、R0表示)。
(3)为了减小偶然误差,改变滑片的位置,多测几组U1、U2的值,作出的U1-U2图像如图乙所示,图像的斜率为k=　　　　(用R0、Rx表示),可得Rx=　　　　 Ω。
6.(2024山东青岛模拟)根据变压器工作原理,完成以下问题:
(1)街头见到的变压器是降压变压器,假设它只有一个原线圈和一个副线圈,则导线较粗的线圈为　　　(选填“原”或“副”)线圈。
(2)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中,可拆变压器如图甲所示。实验过程中,变压器的原、副线圈选择不同的匝数,利用多用电表10 V交流电压挡测量相应电压,记录如下,由实验数据分析可知,原、副线圈的电压之比并不等于匝数之比,造成这种结果的可能原因是　　　　　　　　　　。
甲
n1/匝 200 400 400 800
n2/匝 100 100 200 400
U1/V 4.0 8.2 6.1 9.6
U2/V 1.9 2.0 2.9 4.6
(3)利用等效法可以简化处理含有理想变压器的问题。如图乙所示的电路,可以把虚线框内理想变压器和副线圈的电阻共同等效为一个电阻R',如图丙所示,且等效电阻R'的功率与原电阻R的功率相同。若理想变压器原、副线圈的匝数之比为n1∶n2,则等效电阻R'=　　　　R。
答案：
1.答案 (1)③3　(2)-R0
解析 (1)③欧姆调零时,根据闭合电路欧姆定律可得Ig=,将红黑表笔接在待测电流表的两个接线柱上,发现多用电表指针刚好指在表盘正中间,电流表的指针也刚好指在表盘正中间,根据闭合电路欧姆定律可得Ig==1 mA,又Rx=15×100 Ω=1 500 Ω,联立解得此多用电表内置电源的电动势为E=3 V。
(2)由图乙电路图,根据闭合电路欧姆定律可得E=U+(R0+r),整理得,可知图像的纵轴截距为a=图像的斜率为k=,联立解得E=,r=-R0。
2.答案 (1)C　0.627　(2)见解析图　(3)
解析 (1)金属丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间,再旋动微调旋钮C;读数为d=0.5 mm+12.7×0.01 mm=0.627 mm。
(2)实物连接图如图所示。
(3)由电阻定律有R=ρ,又S=π·,解得L=。
3.答案 (1)①a　③10　30　(2)串　90　(3)29.0　
解析 (1)实验开始时,测量电路上的电压应为0,因此滑动变阻器滑片调到a端;实验时,要保证测量电路上电压不变。根据题意Rg+R2'=2(Rg+R2),解得Rg=10 Ω,Ig==30 mA。
(2)根据电压表的改装原理有Ug=IgRg=0.3 V,电流表G改装成一个量程为3 V的电压表时应该串联的电阻阻值为R==90 Ω。
(3)电流表的读数为29.0 mA,改装后的电压表读数为U'=I(Rg+R)=2.9 V,相对误差为。
4.答案 (1)最大　(2)107.4　(3)6.67　17.0
(4)
解析 (1)为了保护电路,闭合开关之前,应将电阻箱的阻值调到最大。
(2)电阻箱的示数为1×100 Ω+0+1×7 Ω+0.1×4 Ω=107.4 Ω。
(3)根据闭合电路欧姆定律可得,E=(R+R0+r),变形可得,故图像纵截距为=0.150 V-1,则E=6.67 V;斜率为 A-1,故r=17.0 Ω。
(4)由(3)可知,E测=(R+R0+r)=U+(R0+r),当R→∞时,E测=U;而E真=U+(R0+r),当R→∞时,E真=U,故E测=E真。
5.答案 (1)见解析图　(2)最右端　R0　(3)　18
解析 (1)完整的电路连线图如图所示。
(2)为了电路安全,防止电流过大,闭合开关前,将滑片置于最右端位置;由串联电路的电流相等,再结合欧姆定律可得,整理可得待测电阻Rx=R0。
(3)由Rx=R0,可得U1=U2,则U1-U2图像的斜率k=,结合k=,R0=16 Ω,解得Rx=18 Ω。
6.答案 (1)副　(2)漏磁、铁芯和导线发热　(3)
解析 (1)理想变压器的输入功率等于输出功率,因为是降压变压器,所以副线圈的电压小于原线圈的电压,而功率又相等,所以副线圈的电流大于原线圈的电流,为了减少功率损失,根据电阻定律可知副线圈应用较粗的导线绕制。
(2)通过分析实验数据发现,每次实验,变压器原、副线圈电压之比并不等于匝数之比,造成这种结果的主要原因是漏磁、铁芯和导线发热。
(3)由功率相同可得R'=R,解得R'=R=R。

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