2025届高考物理热点专项训练：电学实验（解析版）

2025届高考二轮热点专项训练精选

电学实验

、观察电容器的充、放电现象

i.电流传感器可以像电流表一样测量电流，它可以和计算机相连，能画出电流与时间的变

化图像。某同学利用电流传感器设计了甲图所示的电路来观察电容器充、放电过程。当他将

开关S接1时，待充电完成后，把开关S再与2接通，电容器通过电阻R放电，电流传感

器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的/-/图像如图乙所示。请根据以上操

作回答：

（1）电容器充电完毕后，上极板带（选填“正电荷”或“负电荷”）

（2）电容器放电时，通过电阻R的电流方向是（选填“由a到6”或“由6到屋）

（3）根据图像估算出电容器全部放电过程中释放的电荷量为C；若该同学使用

的电源电动势为6V,该电容器电容为F=（均保留2位有效数字）

答案：（1）正电荷（2）由。至!J6（3）0.96C,0.16F

2.如图所示为“观察电容器的充、放电现象”的实验电路，其中E为电源，C为电容器，R

为定值电阻，S为单刀双掷开关，电流表A的零刻线在中央。

0o~o—(A>

?2

C_

⑨

R

（1）开关S接1时，给电容器充电；开关接2时，电容器对电阻R放电。下列说法正确的

是________

A.充电过程中，电压表示数先迅速增大，然后逐渐增大并稳定在某一数值

B.充电过程中，电流表示数先迅速增大，然后逐渐增大并稳定在某一数值

C.放电过程中，电压表的示数均匀减小至零

D.放电过程中，电流表中的电流方向从左到右

（2）用上述电路还可以粗测电容器的电容：开关S接1,给电容器充电；一段时间后开关S

接0,记下此瞬间电压表的示数，并以此时为计时起点，利用手机的秒表功能，电压表示数

。每减小IV或0.5V记录一次对应的时间

实验中，所用电压表的量程为15V,内阻为15kQ。实验数据所对应的点已描绘在图17所示

的St图中，则可知该电容器的电容值约是

解析：（1）A.充电过程中，电流逐渐减小，并减小得越来越慢，电容器的电荷量增加得

越来越慢，由

电压表示数先迅速增大，然后逐渐稳定为某一数值，A正确;

B.充电过程中，由于电容器两端的电压越来越高，电源与电容器间的电势差越来越小，电

流表示数逐渐减小，B错误;

C.放电过程中，电压表的示数是逐渐变小的，但不是均匀减小的，C错误;

D.放电过程中，电流表中的电流方向从左到右，D正确。

故选AD。

（2）电容器的电荷量

电容器的电容

U

27x1x10

C，0一至二utF=2.25x10-3F=2250〃E

umumRUm15x1000x8

3.某同学用图甲所示的电路观察电容器的充、放电现象。所用器材有：电源E、电流表A、

电压表V、电容器C、定值电阻R、单刀双掷开关S、导线若干。

①根据图甲，将图乙中的实物连线补充完整

②将图乙中的电流表换成电流传感器，可以在电脑端记录电流随时间变化的图线。先将开关

接1,待电路稳定后再接2。已知电流从左向右流过电阻R时为正，则与本次实验相符的/-/

图像是______

③将图乙中的电压表换成电压传感器,可以在电脑端记录放电过程中电压随时间变化的图线,

如图丙所示。已知开关接2瞬间开始计时，此时电压传感器记录数据为4，利用数据处理

软件得到U-/图线与坐标轴围成的面积为与。根据该实验数据曲线可以粗测实验中电容器

的电容C=o（用题中已知物理量Um、R和So表示）

O

丙

答案:

解析：①根据电路图补充实物连线如图所示

②.第一次探究过程为先给电容器充电，后电容器通过R放电，给电容器充电过程中电流从

左向右流过电阻7？,即为正向电流，由于充电后电容器下极板带正电，电容器通过R放电

时，电流从右向左流过电阻R,即为负。

故选Ao

③根据/=幺，变形可得

t

u

q=ITt=­t

R

而U-/图像与坐标轴所围面积为So,则

S。

q=—

R

故有

S0=qR=CUmR

则电容为

UmR

二、测量金属丝的电阻率

4.为测量某金属丝的电阻率，小明同学设计了如图15甲、乙所示的两种实验方案，已知该

实验选用的电源可视为内阻不计的理想电源。

金IrMS

金属丝属

丝

甲图15乙

图16

（1）小明先进行了如图15甲方案的测量。

①他首先用米尺测出接入电路中金属丝的长度i=50.00cm,再利用螺旋测微器测金属丝的直

径，示数如图16所示，则金属丝直径的测量值UN

d=mmo

②小明闭合开关前应将滑动变阻器的滑片置于端。

（选填“左”或“右”）

③实验过程中，小明移动滑动变阻器的滑片分别处于不同

的位置，并依次记录了两电表的测量数据如下表所示，其

中5组数据的对应点他已经标在如图17所示的坐标纸上,图17

请你标出余下一组数据的对应点，并画出UT图线，根据图线求得金属丝的阻值

R=Qo

实验次数123456

U/N0.901.201.501.802.102.40

I/A0.180.240.310.370.430.49

④利用甲方案测得的金属丝的电阻率片dm。

（说明：③、④计算结果保留两位有效数字）

（2）小明又进行了如图15乙方案的测量，实验中闭合开关S后，他

可以通过改变接线夹（即图15乙中滑动变阻器符号上的箭头）接触

金属丝的位置以控制接入电路中金属丝的长度，并通过改变电阻箱接

入电路中的阻值，保持电流表示数不变。记录电阻箱接入电路中的阻

值R和对应接入电路中金属丝长度L的数据，并在R-L坐标系中描

点连线，作出RY的图线，如图18所示。请用金属丝的直径d、R-L

图18

图线斜率的绝对值k和必要的常数，写出该金属丝电阻率测量值的表达式

p=»

(3)电表的内阻可能对实验产生系统误差。

①若采用甲方案，电阻率的测量值______真实值(选填“大于”或“等于”或“小于”)，原因

是：O

②若采用乙方案，电阻率的测量值______真实值(选填“大于”或“等于”或“小于”)，原因

是：O

答案：(1)①0.360±0.001mm；②右；③略K=5.0±0.2Q；④0.99x10-6〜口*1()-6

(2)夕=竽

L4

(3)①小于；原因是：由于电压表的分流作用导致金属丝的电流测量值偏大，其电阻的

测量值偏小，电阻率的测量值偏小；

②等于；原因是：图乙方案中R=-g—RA+彳，所以电表内阻对电阻率的测量结

果没有影响。

答图1

5.某同学在实验室测定某导体块(图16-1)的电阻率，已知实验室除

待测导体块、开关、导线外，还有下列器材可供选用：

直流电源：电动势约为3V,内阻可忽略不计

电流表Ai：量程0〜200mA,内阻约0.5。

图16-1

电流表A2：量程0〜30mA,内阻约3。

电压表V：量程0〜3V,内阻约3kQ

滑动变阻器R：0-10Q,额定电流2A

(1)用多用电表欧姆档粗测导体块电阻，测4、

图16-2

8端电阻时选择开关置于挡的“xlO”位置，多用电表示数如图16-2所示，则

RAB=。；测得C、。端电阻区°=5Q。

(2)为精确地测量/、3端电阻，该同学所用电路的实物图如图16-3所示，请将实验

器材间的连线补充完整。

(3)接通开关前，滑动变阻器滑片应置于最

端(选填“左”或“右”)。

(4)该同学在测量C、。间电阻时，除了用电流表

Ai替换掉测量/、8间电阻时选用的电流表

A2外，其他地方未做任何改变。经过一系列测

量后分别得到金属块的电阻率4B=L066m

和2cD=l/2Q・m。该同学认为用C、D间测得

的电阻计算电阻率更准确，因为测量C、D间电

阻时所用的电流表Ai的内阻更小，你认为该同

学的说法是否正确，说明你的理由

图16-3

(2)如答图

(3)左

(4)该同学的说法是错误的。采用该同学的实验电路，导体块C、。间的电阻约为5Q,用

内阻约为0.5。的电流表Ai测量，测量值的系统误差相对值约为"=10%；导体块/、8间

5

的电阻约为110。，用内阻约为30的电流表A2测量，测量值的系统误差相对值约为二

-110

=2.7%,此时相对误差更小，测得的电阻计算电阻率更准确。

6.在“测量金属丝电阻率”的实验中。

(1)如图所示，用螺旋测微器测量金属丝直径，则金属丝直径。=mm；

(2)待测金属丝电阻较小，为使电阻的测量结果尽量准确，且金属丝两端的电压从零开始

变化。以下实验电路符合要求的是

(3)实验中改变滑动变阻器滑片的位置，读取多组电压、电流值，描绘出的U-/图线如

图所示。若图线的斜率为总金属丝的长度为/,直径为。，则金属丝电阻率的表达式为

；(用晨I、O表示)

(4)某同学认为，在不改变电路结构的基础上，可以另外设计一种实验方案，通过改变金

属丝长度，并利用某一电表测得的数据，作出相应的图像，进而通过图线的斜率求得金属丝

的电阻率。请简要说明实验方案，并用斜率左'表示金属丝的电阻率(需要的其他

物理量可自选符号表示)。

k兀

答案：(1)0.298##0.297##0.299(2)A(3)---------(4)见解析

4/

解析：(1)螺旋测微器的精确值为0.01mm,由图可金属丝直径为

D=0mm+29.8x0.01mm=0.298mm

(2)待测金属丝电阻较小，可知电压表的分流很小，电流表应采用外接法；为使金属丝两

端的电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法。

故选Ao

(3)根据欧姆定律可得

R=—=k

I

根据电阻定律可得

口I4/

R二p『市

联立可得金属丝电阻率的表达式为

kjvD1

p=-------

4/

(4)实验中改变金属丝长度，通过改变滑动变阻器滑片的位置，使得每次电流表的示数均

为4,测量出金属丝长度/,以及对应的电压表示数U,根据欧姆定律可得

U=I°R

又

R=pL”

S7iD-

联立可得

作出U-/图像，可知斜率为

穴二4/o夕

解得金属丝的电阻率为

k'jrD2

p=--------

4/。

三、用多用表测量电学中的物理量

7、用多用电表电阻挡粗测金属电阻丝的阻值。

①将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”、

“一”插孔，选择“x10”倍率的电阻挡；调节欧姆调

零旋钮使指针指在右侧0刻度线；

②将红、黑表笔分别与金属电阻丝的两端相

接，指针指在如图17中虚线a的位置。为了能获得更

图17

准确的测量数据，应将电阻挡调整到（选填“X1”或“X100”）倍率；然后进行

（选填“欧姆”或“机械”）调零。

③调整后指针指在图17中虚线b的位置，则该金属电阻丝阻值的测量值是Q；

答案：（1）②xl,欧姆；③8

解析：虚线a的位置，指针偏转角度明显过大，说明之前所选的倍率过大，故调整到

“xl”的倍率。根据欧姆表读数规则，可知该金属电阻丝阻值的测量值是8Q

8.在“练习使用多用电表”的实验中，小明同学进行了如下操作和思考。

（1）利用多用电表测量未知电阻，用欧姆挡“x100”测量时发现指针示数如图1所示，为了

得到比较准确的测量结果，下列选项中合理的步骤为（选填字母代号并按操作

顺序排列）。

A.将选择开关旋转到欧姆挡“x10”的位置

B.将选择开关旋转到欧姆挡“x1k”的位置

C.将两表笔分别与被测电阻的两根引线相接完成测量

D.将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮使指针指向“0。”

图2图3

（2）利用多用电表判断电路故障。如图2的电路，在三根导线、两个电阻及电源中仅有一

根导线是断路，电动势约为6V。为了查出断路导线，某同学把多用电表选择开关调至直流

10V挡，红表笔接在/点的电源正极接线柱上，将黑表笔分别接在8、£点的接线柱上，电

压表示数分别为0、6V,贝IJ可判断出导线（选填“/8”、“CD”或“£尸，）断路。

（3）利用多用电表欧姆挡判断发光二极管的极性（电流从二极管正极流向负极时电阻很小,

反之很大）。如图3所示，当黑表笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时，多用电表

指针偏转角度较小；对调红、黑表笔后指针偏转角度较大。由此判断初端为二极管的

（选填“正极”或“负极”）。

（4）利用量程为0〜5mA的毫安表及相关元件制作了一个简易欧姆表，电路如图4所示。

测量时，将待测电阻接在电路的端口心6之间。

为了标定该欧姆表的刻度，该同学将心6两端短接，调节滑动变阻器R使毫安表满偏;

再将阻值为400。的电阻接在两表笔之间，此时毫安表示数如图5所示为3mA,将此处标注

为400。。请分析说明毫安表示数为1mA位置应标注的值。

ab

图4图5

答案：（1）ADC（2）CD（3）负极

（4）应标注的值为2400。

设电源电动势为E,欧姆表内阻为R内，毫安表满偏电流为/,应标注值为Rx，可列

如下方程

E=IR内

3

£=-Z（^+400Q）

E=g/（R内+&）

解得7?x=2400Q

9.用图1所示的多用表测量一合金丝的电阻。待测合金丝阻值约为十几欧，测量步骤如下:

图1图2

①使用前先调节指针定位螺丝，使多用电表指针对准“直流电流、电压”的0刻线。

②将选择开关转到电阻挡的（选填“xl”“xl0”或“xlOO”）的位置。

③将红、黑表笔插入“+”、“一”插孔，并将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使电表指针对

准“电阻”的（选填“0刻线”或“刻线”）。

④将两表笔分别与待测电阻相接，读取数据，示数如图2所示，则合金丝的阻值为

答案：①.xl②.0刻线③.15④.0-20。

解析：②待测电阻只有十几欧姆，则将选择开关转到电阻挡的“xl”的位置。

③将红、黑表笔插入“+”、“一”插孔，并将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使电表指针对

准“电阻”的“0刻线”。

④合金丝的阻值为15。。

四、测量电源的电动势和内阻

10.如图所示为两种测量电池电动势和内阻的实验电路图。图中部分器材规格为：

电流表A内阻约为0.5。，量程为0〜0.6A；电压表V内阻约为3kQ,量程为0〜3V。

若被测电源为一节干电池（电动势约L5V,内阻约1O）,应选择电路图（选

填“甲,，或“乙,,）；分析你选择方案的测量结果后洲E百（选填“〉”或

答案：乙<

11.物理课外研究小组欲通过实验研究某一直流电源的带载特性，除所用电源，开关、导线

外，实验室还备有器材：电压表（量程3V）、电流表（量程3A）、定值电器&）、滑动变阻

器公。

（1）测量电源的电动势和内阻。按如图1所示的电路连接器材，并移动滑动变阻器火L滑

片位置，读出对应的电压表和电流表示数，在图2中标记相应的点并拟合出U-/图线，可得

电源电动势后V,内阻片Q（结果均保留2位有效数字）。

（2）不考虑偶然误差，由上述（1）方法测得的内阻厂（填“大于”、“等于”、“小

于"）真实值，引起此误差的原因是o

（3）测试电源的带载特性。用及表示变阻器接入电路的阻值，/表示电流表的示数。为便

于对比研究，采集两种情况下的数据并作出相应的①、②图线:

①表示图1中变阻器RL的功率变化规律；

②表示图3中变阻器RL的功率变化规律。

在滑动变阻器的滑片移动过程中，不考虑电表的影响，下列选项正确的是

:答案：（1）®.3.0②.1.3

（2）①.小于②.电压表的分流

（3）AC

解析：（1）根据闭合电路欧姆定律

U=E-Ir

电源U-/图像与纵轴交点坐标值是电动势，图像斜率绝对值是电源内阻。由图像可知，电动

势测量值

E=3.0V

电源内阻

（2）

考虑到电表内阻

U=E-{I+—}r

火v

整理得

Rv+r氏+「

因为斜率代表内阻，所以内阻测量值偏小，引起此误差的原因是电压表的分流。

(3)图1中，滑动变阻器RL的功率为

P]=IE-Il

E

由数学知识可知，当/=一时，功率最大，又有

2r

1=^—

RL+r

可知此时

&=r

功率最大，最大功率为

图3中，把&和电源看成等效电源，则电源的等效电动势为

*=—

4+厂

等效内阻为

r=——r

4+r

则滑动变阻器RL的功率为

2

P2=IE'-Ir

由数学知识可知，当

I_E_7?0+r_E

2r2R。丁2r

Ro+r

功率最大，此时

最大功率为

当亭=”£丸

4rAo+r4r

综上所述，图1中和图3中滑动变阻器功率最大时，电流相等，图1中滑动变阻器的电阻较

大，且图1中的最大功率较大。

故选ACo

12.某实验小组用电阻箱和电压表按图1所示电路测定一个水果电池的电动势和内阻。闭合

开关S后调节电阻箱，记录电阻箱阻值R和电压表示数U,并计算对应的电流值/。

图1

（1）在图2所示的坐标纸上已经描好了6组数据点，请作出图像。（)

UN

Z/(10-4A)

（2）根据作出的U-I图像得出该电池电动势炉V,内阻厂=Qo(结

果保留两位有效数字）

（3）若只考虑电压表内阻的影响，图1中，通过电源的电流为/1，通过电阻箱的电流为/2,

图3中实线表示。与/1的关系，虚线表示。与/2的关系，则图3中所示图像可能正确

的是

D.

（4）除了电动势和内阻，电池的另一个重要参数是容量。电池的容量就是电池放电时能输

出的总电荷量。如图4所示，甲、乙两节锂电池所标参数真实可靠，对这两节充满电的电池

进行比较，填写表格。（选填“大于”“等于”或“小于”）

电池的容量电池储存的能量

甲乙甲乙

TR186504800m-Ah3.7V)乙

UN

:答案：（(2)①.0.77

图2

②.7.7xl02

(3)A(4)①.小于②.小于

解析：（1）描点画图,让更多的点在直线上，偏离太多的点舍去，如图

图2

(2)图像中纵轴截距表示电源电动势，斜率的绝对值表示电源的阻，所以有

£=0.77V

AU

®7.7X102Q

(3)根据

E=U+Ir

且

有

E\>E2

根据

/短=£

r

可知，短路电流不变。

故选Ao

（4）对于甲，mwh为能量单位，即

W=Pt=11500mwh=l1,5Wx3600s=41400J

电量为

W41400J

q=一“11189c

U3.7V

对于乙，mAh为电量的单位，即

q=It=4800mAh=4.8Ax3600s=17280C

能量为

=17280CX3.7V=63936J

所以电池的容量有甲小于乙，电池储存的能量甲小于乙。

五、探究影响感应电流方向的因素

13.“探究影响感应电流方向的因素”的实验示意图如图所示：灵敏电流计和线圈组成闭合回

路，通过“插入”“拔出”条形磁铁，使线圈中产生感应电流。记录实验过程中的相关信息，分

析得出楞次定律。下列说法正确的是（）

A.实验时必须保持磁铁运动的速率不变

B.该实验需要知道线圈的绕向

C.该实验需要记录磁铁的运动方向

D.该实验需要判断电流计指针偏转方向与通入电流方向的关系

答案：BCD

解析：A.该实验无需保持磁铁运动的速率不变，故A错误；

B.该实验需要知道产生的感应磁场的方向，即需要知道线圈的绕向，故B正确；

C.该实验需要记录磁铁在线圈中的磁场的变化，即需要记录磁铁的运动方向，故C正确；

D.该实验要想知道产生感应电流的具体方向，需要判断电流计指针偏转方向与通入电流方

向的关系，故D正确。

故选BCDo

14.某小组的同学做“探究影响感应电流方向的因素”实验。

（1）首先按图甲（1）所示方式连接电路,闭合开关后，发现电流计指针向右偏转；再按

图甲（2）所示方式连接电路，闭合开关后,发现电流计指针向左偏转。进行上述实验的目

的是（)o

甲⑴

甲⑵

A.检查电流计测量电路的电流是否准确

B.检查干电池是否为新电池

C.推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系

（2）接下来用图乙所示的装置做实验，图中螺线管上的粗线表示的是导线的绕行方向。某

次实验中在条形磁铁插入螺线管的过程中，观察到电流计指针向右偏转，说明螺线管中的电

流方向（从上往下看）是沿