2020--2022年全国高考物理三年真题汇编：电学实验

更新时间：2022-07-14 浏览次数：108 类型：二轮复习

一、实验探究题

1. (2022·河北) 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S₁（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S₂（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R₁和R₂ ，（阻值均为1kΩ）：指示灯L₁和L₂（2.5V，0.6W，当电流低于30mA时可视为熄灭）；保险丝T。
1. （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S₁ ， L₁和L₂均发光 B . 当锅内温度高于103℃时，S₁自动断开，L₁和L₂均发光 C . 保温过程中，S₂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，S₂自动闭合，L₁发光，L₂熄灭
2. （2）简易电饭煲制作完成后，试用时L₁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L₁两端的阻值
  
  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L₁两端接触，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）
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2. (2022·广东) 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：
⑴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A、B的导线接入如图（b）所示的电路中。

⑵导电绳拉伸后的长度L及其电阻 $\text{[math]}$ 的测量

①将导电绳拉伸后，用刻度尺测量并记录A、B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 $\text{[math]}$ ，闭合开关 $\text{[math]}$ ，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 $\text{[math]}$ 。

③闭合 $\text{[math]}$ ，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 $\text{[math]}$ ，则此时导电绳的电阻 $\text{[math]}$ （用 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和U表示）。

④断开 $\text{[math]}$ ，增大导电绳拉伸量，测量并记录A、B间的距离，重复步骤②和③。

⑶该电压表内阻对导电绳电阻的测量值（选填“有”或“无”）影响。

⑷图（c）是根据部分实验数据描绘的 $\text{[math]}$ 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 $\text{[math]}$ 为 $\text{[math]}$ ，则由图线可读出导电绳拉伸后的长度为cm，即为机械臂弯曲后的长度。

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3. (2022·全国乙卷) 一同学探究阻值约为 $\text{[math]}$ 的待测电阻 $\text{[math]}$ 在 $\text{[math]}$ 范围内的伏安特性。可用器材有：电压表V（量程为 $\text{[math]}$ ，内阻很大），电流表A（量程为 $\text{[math]}$ ，内阻为 $\text{[math]}$ ），电源E（电动势约为 $\text{[math]}$ ，内阻不计），滑动变阻器R（最大阻值可选 $\text{[math]}$ 或 $\text{[math]}$ ），定值电阻 $\text{[math]}$ （阻值可选 $\text{[math]}$ 或 $\text{[math]}$ ），开关S，导线若干。
1. （1）要求通过 $\text{[math]}$ 的电流可在 $\text{[math]}$ 范围内连续可调，在答题卡上将图（a）所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图；
2. （2）实验时，图（a）中的R应选最大阻值为（填“ $\text{[math]}$ ”或“ $\text{[math]}$ ”）的滑动变阻器， $\text{[math]}$ 应选阻值为（填“ $\text{[math]}$ ”或“ $\text{[math]}$ ”）的定值电阻；
3. （3）测量多组数据可得 $\text{[math]}$ 的伏安特性曲线。若在某次测量中，电压表、电流表的示数分别如图（b）和图（c）所示，则此时 $\text{[math]}$ 两端的电压为V，流过 $\text{[math]}$ 的电流为 $\text{[math]}$ ，此组数据得到的 $\text{[math]}$ 的阻值为 $\text{[math]}$ （保留3位有效数字）。
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4. (2021·全国甲卷) 某同学用图（a）所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有：

小灯泡（额定电压2.5V，额定电流0.3A）

电压表（量程300mV，内阻300 $\text{[math]}$ ）

电流表（量程300mA，内阻0.27 $\text{[math]}$ ）

定值电阻R₀

滑动变阻器R₁（阻值0-20 $\text{[math]}$ ）

电阻箱R₂（最大阻值9999.9 $\text{[math]}$ ）

电源E（电动势6V，内阻不计）

开关S、导线若干。

完成下列填空：

（1）有3个阻值分别为10Ω、20Ω、30Ω的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0~300mA的U-I曲线，R₀应选取阻值为Ω的定值电阻；
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的（填“a”或“b”）端；
（3）在流过电流表的电流较小时，将电阻箱R₂的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示数U、I，结果如图（b）所示。当流过电流表的电流为10mA时，小灯泡的电阻为Ω（保留1位有效数字）；

（4）为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V，该同学经计算知，应将R₂的阻值调整为Ω。然后调节滑动变阻器R₁ ，测得数据如下表所示：

U/mV	24.0	46.0	76.0	110.0	128.0	152.0	184.0	216.0	250.0
I/mA	140.0	160.0	180.0	200.0	220.0	240.0	260.0	280.0	300.0

（5）由图（b）和上表可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻（填“增大”“减小”或“不变”）；
（6）该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为160mA，可得此时小灯泡电功率W₁=W（保留2位有效数字）；当流过电流表的电流为300mA时，小灯泡的电功率为W₂ ，则 $\text{[math]}$ =（保留至整数）。

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5. (2021·海南) 在伏安法测电阻的实验中，提供以下实验器材：电源E（电动势约 $\text{[math]}$ ，内阻约 $\text{[math]}$ ），待测电阻 $\text{[math]}$ （阻值小于 $\text{[math]}$ ），电压表V（量程 $\text{[math]}$ ，内阻约 $\text{[math]}$ ），电流表A（量程 $\text{[math]}$ ，内阻约 $\text{[math]}$ ），滑动变阻器（最大阻值 $\text{[math]}$ ），单刀开关 $\text{[math]}$ ，单刀双掷开关 $\text{[math]}$ ，导线若干。某同学利用上述实验器材设计如图所示的测量电路。

回答下列问题：
1. （1）闭合开关 $\text{[math]}$ 前，滑动变阻器的滑片P应滑到（填“a”或“b”）端；
2. （2）实验时，为使待测电阻的测量值更接近真实值，应将 $\text{[math]}$ 拨向（填“c”或“d”）；在上述操作正确的情况下，引起实验误差的主要原因是（填正确选项前的标号）；
  A．电流表分压 B．电压表分流 C．电源内阻分压
3. （3）实验时，若已知电流表的内阻为 $\text{[math]}$ ，在此情况下，为使待测电阻的测量值更接近真实值，应将 $\text{[math]}$ 拨向（填“c”或“d”）；读得电压表的示数为 $\text{[math]}$ ，电流表的示数为 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （结果保留两位有效数字）。
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6. (2021·河北) 某同学研究小灯泡的伏安特性，实验室提供的器材有；小灯泡（ $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ），直流电流（ $\text{[math]}$ ），滑动变阻器，量程合适的电压表和电流表，开关和导线若干，设计的电路如图1所示。
1. （1）根据图1，完成图2中的实物连线；
2. （2）按照图1连线后，闭合开关，小灯泡闪亮一下后熄灭，观察发现灯丝被烧断，原因可能是______（单项选择，填正确答案标号）；
  
  A . 电流表短路 B . 滑动变阻器的滑片接触不良 C . 滑动变阻器滑片的初始位置在b端
3. （3）更换小灯泡后，该同学正确完成了实验操作，将实验数据描点作图，得到 $\text{[math]}$ 图像，其中一部分如图3所示，根据图像计算出P点对应状态下小灯泡的电阻为Ω（保留三位有效数字）。
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7. (2021·山东) 热敏电阻是传感器中经常使用的元件，某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有：

待测热敏电阻 $\text{[math]}$ （实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧）；

电源E（电动势 $\text{[math]}$ ，内阻r约为 $\text{[math]}$ ）；

电阻箱R（阻值范围 $\text{[math]}$ ）；

滑动变阻器 $\text{[math]}$ （最大阻值 $\text{[math]}$ ）；

滑动变阻器 $\text{[math]}$ （最大阻值 $\text{[math]}$ ）；

微安表（量程 $\text{[math]}$ ，内阻等于 $\text{[math]}$ ）；

开关两个，温控装置一套，导线若干。

同学们设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下：

①按图示连接电路；

②闭合 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏；

③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开 $\text{[math]}$ ，调节电阻箱，使微安表指针半偏；

④记录此时的温度和电阻箱的阻值。

回答下列问题：
1. （1）为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用（填“ $\text{[math]}$ ”或“ $\text{[math]}$ ”）。
2. （2）请用笔画线代替导线，将实物图（不含温控装置）连接成完整电路。
3. （3）某温度下微安表半偏时，电阻箱的读数为 $\text{[math]}$ ，该温度下热敏电阻的测量值为 $\text{[math]}$ （结果保留到个位），该测量值（填“大于”或“小于”）真实值。
4. （4）多次实验后，学习小组绘制了如图乙所示的图像。由图像可知。该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐（填“增大”或“减小”）。
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8. (2021·浙江) 小李在实验室测量一电阻R的阻值。
1. （1）因电表内阻未知，用如图1所示的电路来判定电流表该内接还是外接。正确连线后，合上开关S，将滑动变阻器的滑片P移至合适位置。单刀双掷开关K掷到1，电压表的读数 $\text{[math]}$ ，电流表的示数如图2所示，其读数 $\text{[math]}$ A；将K掷到2，电压表和电流表的读数分别为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 。由此可知应采用电流表（填“内”或“外”）接法。
2. （2）完成上述实验后，小李进一步尝试用其它方法进行实验：
  ①器材与连线如图3所示，请在虚线框中画出对应的电路图；
  
  ②先将单刀双掷开关掷到左边，记录电流表读数，再将单刀双掷开关挪到右边，调节电阻箱的阻值，使电流表的读数与前一次尽量相同，电阻箱的示数如图3所示。则待测电阻 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。此方法（填“有”或“无”）明显的实验误差，其理由是。
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9. (2020·新课标Ⅲ) 已知一热敏电阻当温度从10℃升至60℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R（最大阻值为20 Ω）、电压表（可视为理想电表）和毫安表（内阻约为100 Ω）。
1. （1）在答题卡上所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图。
2. （2）实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和亳安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5 V和3.0 mA，则此时热敏电阻的阻值为kΩ（保留2位有效数字）。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图（a）所示。
3. （3）将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2kΩ。由图（a）求得，此时室温为℃（保留3位有效数字）。
4. （4）利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图（b）所示。图中，E为直流电源（电动势为10 V，内阻可忽略）；当图中的输出电压达到或超过6.0 V时，便触发报警器（图中未画出）报警。若要求开始报警时环境温度为50 ℃，则图中（填“R₁”或“R₂”）应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为kΩ（保留2位有效数字）。
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10. (2020·新课标Ⅱ) 某同学要研究一小灯泡L（3.6 V，0.30 A）的伏安特性。所用器材有：电流表A₁（量程200 mA，内阻R_g1=10.0 Ω），电流表A₂（量程500 mA，内阻R_g2=1.0 Ω）、定值电阻R₀（阻值R₀=10.0 Ω）、滑动变阻器R₁（最大阻值10 Ω）、电源E（电动势4.5 V，内阻很小）、开关S和若干导线。该同学设计的电路如图（a）所示。
1. （1）根据图（a），在图（b）的实物图中画出连线。
2. （2）若I₁、I₂分别为流过电流表A₁和A₂的电流，利用I₁、I₂、R_g1和R₀写出：小灯泡两端的电压U=，流过小灯泡的电流I=。为保证小灯泡的安全，I₁不能超过mA。
3. （3）实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的I₁和I₂。所得实验数据在下表中给出。
  
  I₁/mA
  
  32
  
  55
  
  85
  
  125
  
  144
  
  173
  
  I₂/mA
  
  171
  
  229
  
  299
  
  379
  
  424
  
  470
  
  根据实验数据可算得，当I₁=173 mA时，灯丝电阻R=Ω（保留1位小数）。
4. （4）如果用另一个电阻替代定值电阻R₀ ，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值不能小于Ω（保留1位小数）。
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11. (2020·新课标Ⅰ) 某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻R_x ，所用电压表的内阻为1 kΩ，电流表内阻为0.5Ω。该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图（a）所示电路的O、P两点之间，另一种是跨接在O、Q两点之间。测量得到如图（b）所示的两条U–I图线，其中U与I分别为电压表和电流表的示数。

回答下列问题：
1. （1）图（b）中标记为II的图线是采用电压表跨接在（填“O、P”或“O、Q”）两点的方案测量得到的。
2. （2）根据所用实验器材和图（b）可判断，由图线（填“I”或“II”）得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为Ω（保留1位小数）。
3. （3）考虑到实验中电表内阻的影响，需对（2）中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为Ω（保留1位小数）。
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二、综合题

12. (2022·湖北) 某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后，为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率，进行了如下实验探究。

（1）该小组用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D，示数如图甲所示，其读数为mm。再用游标卡尺测得其长度L。

（2）该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻R_x的阻值。图中电流表量程为0.6A、内阻为1.0Ω，定值电阻R₀的阻值为20.0Ω，电阻箱R的最大阻值为999.9 Ω。首先将S₂置于位置1，闭合S₁ ，多次改变电阻箱R的阻值，记下电流表的对应读数I，实验数据见下表。

R/Ω	I/A	$\text{[math]}$ /A^-1
5.0	0.414	2.42
10.0	0.352	2.84
15.0	0.308	3.25
20.0	0.272	3.68
25.0	0.244	4.10
30.0	0.222	4.50

根据表中数据，在图丙中绘制出 $\text{[math]}$ -R图像。再将S₂置于位置2，此时电流表读数为0.400A。根据图丙中的图像可得R_x=Ω（结果保留2位有效数字)。最后可由表达式ρ=得到该材料的电阻率(用D、L、R_x表示) 。

（3）该小组根据图乙的电路和图丙的 $\text{[math]}$ -R图像，还可以求得电源电动势E=V，内阻r=Ω。(结果均保留2位有效数字)
（4）持续使用后，电源电动势降低、内阻变大。若该小组再次将此圆柱形电阻连入此装置，测得电路的电流，仍根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

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13. (2022·山东) 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 $\text{[math]}$ ，当阻未知）；

电流表 $\text{[math]}$ （量程 $\text{[math]}$ ，内阻为 $\text{[math]}$ ）；

电流表 $\text{[math]}$ （量程 $\text{[math]}$ ，内阻为 $\text{[math]}$ ）；

定值电阻 $\text{[math]}$ （阻值为 $\text{[math]}$ ）；

滑动变阻器R（最大阻值为 $\text{[math]}$ ）；

待测电阻 $\text{[math]}$ ；

开关S，导线若干。

测量电路如图所示。
1. （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 $\text{[math]}$ 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 $\text{[math]}$ 处。该同学选到电流表为（填“ $\text{[math]}$ ”或“ $\text{[math]}$ ”）；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 $\text{[math]}$ 。
2. （2）断开开关，保持滑片的位置不变。用 $\text{[math]}$ 替换 $\text{[math]}$ ，闭合开关后，电流表指针指在满刻度的 $\text{[math]}$ 处，则 $\text{[math]}$ 的测量值为 $\text{[math]}$ 。
3. （3）本实验中未考虑电池内阻，对 $\text{[math]}$ 的测量值（填“有”或“无”）影响
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14. (2023高二下·西盟月考) 某同学要测量微安表内阻，可利用的实验器材有：电源E（电动势 $\text{[math]}$ ，内阻很小），电流表（量程 $\text{[math]}$ ，内阻约 $\text{[math]}$ ），微安表（量程 $\text{[math]}$ ，内阻 $\text{[math]}$ 待测，约 $\text{[math]}$ ），滑动变阻器R（最大阻值 $\text{[math]}$ ），定值电阻 $\text{[math]}$ （阻值 $\text{[math]}$ ），开关S，导线若干。
1. （1）在答题卡上将图中所示的器材符号连线，画出实验电路原理图
2. （2）某次测量中，微安表的示数为 $\text{[math]}$ ，电流表的示数为 $\text{[math]}$ ，由此计算出微安表内阻 $\text{[math]}$ Ω．
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