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课时突破练47　电学实验基础
1.(4分)(2025河北卷)1992年,江苏扬州出土的古代铜卡尺,由固定尺和活动尺组成,现代游标卡尺的构件与其非常相似,已成为常用的测量工具。用游标卡尺测量某物体的长度,示数如图所示,其读数为(　　)
A.14.20 mm B.14.2 mm
C.17.20 mm D.17.2 mm
2.(5分)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。用电压表(内阻约为3 kΩ)和电流表(内阻约为0.1 Ω)测量一个电阻的阻值(约为5 Ω)。要求尽量减小实验误差,应该选择的测量电路是图　　　　(选填“甲”或“乙”)。
3.(5分)用实验室提供的螺旋测微器测量摆球直径。首先调节螺旋测微器,拧动微调旋钮使测微螺杆和测砧相触时,发现固定刻度的横线与可动刻度上的零刻度线未对齐,如图甲所示,该示数为　　　　 mm;螺旋测微器在夹有摆球时示数如图乙所示,该示数为　　　　 mm,则可得摆球的直径大小。
4.(8分)探究滑动变阻器的分压特性,采用图甲所示的电路,探究滑片P从A移到B的过程中,负载电阻R两端的电压变化。
(1)图乙为实验器材部分连线图,还需要　　　　(选填“a-f”“bf”“fd”“fc”“ce”或“cg”中的一个或多个)连线。
甲
乙
(2)图丙所示电压表的示数为　　　　 V。
丙
丁
(3)已知滑动变阻器的最大阻值R0=10 Ω,额定电流I=1.0 A。选择负载电阻R=10 Ω,以R两端电压U为纵轴,为横轴(x为AP的长度,L为AB的长度),得到U-分压特性曲线为图丁中的“Ⅰ”;当R=100 Ω,分压特性曲线对应图丁中的　　　　(选填“Ⅱ”或“Ⅲ”);则滑动变阻器最大阻值的选择依据是　　　　。
5.(8分)在测量某待测电阻Rx的阻值(约为45 Ω)的实验中,有以下器材可供选择:
电流表A(量程0~100 mA,内阻约为1 Ω);
电压表V(量程0~3 V,内阻约为30 kΩ);
电源E(电动势为3 V,内阻约为0.2 Ω);
滑动变阻器R1(0~1 000 Ω);
滑动变阻器R2(0~5 Ω);
开关S一个,导线若干。
(1)滑动变阻器应选　　　　(填器材的元件符号)。
(2)请在虚线框内画出测量电阻Rx的实验电路图,并标出电路元件的字母符号。
(3)在某次测量中,电压表示数如图所示,则此电压值为　　　　 V。
(4)若某次测量中,电压表示数为1.26 V时,电流表示数为30.0 mA,则待测电阻Rx的阻值为　　　　 Ω(保留2位有效数字)。
6.(8分)(2023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,实验中有图甲和图乙所示的两个电路图供选择。
甲
乙
丙
(1)实验中得到的电流I和电压U的关系曲线如图丙所示,该同学选择的电路图是图　　　　(选填“甲”或“乙”)。
(2)若选择另一个电路图进行实验,在图丙中用实线画出实验中应得到的I-U关系曲线的示意图。
7.(12分)(2025湖南卷)车辆运输中若存在超载现象,将带来安全隐患。由普通水泥和导电材料混合制成的导电水泥,可以用于监测道路超载问题。某小组对此进行探究。
图1
图2
(1)选择一块均匀的长方体导电水泥块样品,用多用电表粗测其电阻。将多用电表开关旋转到“×1 k”挡,正确操作后,指针位置如图1所示,则读数为　　　　 Ω。
(2)为进一步提高实验精度,使用伏安法测量水泥块电阻,电源E电动势6 V,内阻可忽略,电压表量程0~6 V,内阻约10 kΩ,电流表量程0~600 μA,内阻约100 Ω。实验中要求滑动变阻器采用分压接法,在图2中完成余下导线的连接。
(3)如图2所示,测量水泥块的长为a,宽为b,高为c。用伏安法测得水泥块电阻为R,则电阻率ρ=　　　　　　(用R、a、b、c表示)。
(4)测得不同压力F下水泥块的电阻R,算出对应的电阻率ρ,作出ρ-F图像如图3所示。
图3
图4
(5)基于以上结论,设计压力报警系统,电路如图4所示。报警器在两端电压大于或等于3 V时启动,R1为水泥块,R2为滑动变阻器,当R2的滑片处于某位置,R1上压力大于或等于F0时,报警器启动。报警器应并联在　　　　(选填“R1”或“R2”)两端。
(6)若电源E使用时间过长,电动势变小,R1上压力大于或等于F1时,报警器启动,则F1　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)F0。
答案：
1.C　解析 游标卡尺的精度为0.02 mm,先读主尺整毫米数为17 mm,再确定游标尺读数为0.02×10 mm=0.20 mm,两者相加,为17.20 mm,C项正确。
2.甲
解析 因为待测电阻约为5 Ω,而Rx<=10 Ω,故为了减小误差应该采用电流表的外接法,即选用图甲。
3.0.009(0.008或0.010均正确)　20.035(20.034或20.036均正确)
解析 根据螺旋测微器的读数规律,该读数为0.01×0.9 mm=0.009 mm,根据螺旋测微器的读数规律,该读数为20 mm+0.01×3.5 mm=20.035 mm。
4.(1)a-f、fd、ce　(2)1.50(1.48~1.52均可)　(3)Ⅱ　R0解析 (1)由题图甲可知,应将电压表并联在电阻箱两端,又由题图乙可知电源是两节干电池,因此电压表的量程应选择3 V,即连接a-f;由于滑动变阻器采用分压接法,因此滑动变阻器的接线柱c与开关的接线柱e相连,即连接ce;电阻箱的接线柱f应连接在滑动变阻器上侧的一个接线柱上,即连接fd。
(2)电压表的读数为1.50 V。
(3)在x相同的条件下,电阻箱的阻值越大,电阻箱与滑动变阻器AP部分并联的电阻值越接近AP部分的真实阻值,电压表的示数越大,因此当R=100 Ω时,分压特性曲线对应题图丁中的Ⅱ,由以上分析可知滑动变阻器的最大阻值越小,图线越接近直线,因此选择的依据为R05.(1)R2　(2)见解析图　(3)2.20　(4)42
解析 (1)滑动变阻器的阻值越小,调节滑动变阻器时,流过待测电阻的电流变化及电阻两端的电压变化范围越大,故滑动变阻器选择R2。
(2)为了使流过待测电阻的电流及电阻两端的电压范围大,滑动变阻器采用分压式接法,由题可得,故电流表应采用外接法,综上可得电路图如图所示。
(3)电压表的量程为3 V,分度值为0.1 V,则电压表的读数为2.20 V。
(4)根据欧姆定律得Rx= Ω=42 Ω。
6.(1)甲
(2)如图实线所示
解析 (1)小灯泡正常发光时的额定电流I= A=0.5 A=500 mA
小灯泡正常发光时的电阻RL= Ω=12 Ω
因RL=12 Ω< Ω=94.9 Ω
结合图像,从零开始,当电流为500 mA时,电压小于6 V,选择题图甲实验才有此结果,故该同学选择的电路图是题图甲。
(2)若选用题图乙进行实验,当小灯泡正常发光时,电流表示数为0.5 A,而电压表示数要大于6 V,故得到的关系曲线的示意图应如答案图所示。
7.(1)8 000
(2)见解析图
(3)
(5)R2
(6)大于
解析 (1)由题可知多用电表开关旋转到“×1 k”挡,故根据题图1可得读数为8 000 Ω。
(2)由上述知长方体导电水泥块样品的电阻Rx>,故采用电流表内接法;实验中要求滑动变阻器采用分压接法,故连接实物图如图所示。
(3)电阻定律R=,化简得ρ=,根据题图2可知,测量的水泥块长度为a,横截面积为bc,代入解得ρ=。
(5)根据题图3可知压力越大电阻率越小,即电阻越小;回路中电流增大,滑动变阻器R2电压增大,水泥块R1电压减小,而报警器在两端电压大于或等于3 V时启动,故应将报警器并联在R2两端。
(6)电源电动势E减小,要使报警器启动,即R2两端电压仍为3 V,根据串联分压有U2=E=E,可知E减小需要R1更小,又因为F越大R1越小,可知F1大于F0。
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