2026高考物理二轮复习专题10 电学实验（3大题型）（题型专练）（原卷版）

PAGE1PAGE专题10电学实验目录第一部分题型解码高屋建瓴，掌握全局目录第一部分题型解码高屋建瓴，掌握全局第二部分考向破译微观解剖，精细教学典例引领方法透视变式演练考向01以测电阻为核心的实验 考向02测电源电动势和内阻为核心的电学实验 考向03创新型实验 第三部分综合巩固整合应用，模拟实战题型解码近几年高考实验题基本沿用“一力一电”的模式，考查内容广泛,考法灵活,注重考查实验原理的理解和实验方法的迁移。许多电学实验题创设实际生活情景,以问题为导向,考查同学们科学思维、科学探究等物理学科的核心素养。电学创新实验题通常从实验情境、实验方法、实验器材、数据处理等方面进行创新,其实验原理大多是从教材实验中迁移过来的,关键是从题中获取有用信息，明确思路,构建模型。考向破译考向01以测电阻为核心的实验【典例引领1】某同学用伏安法测量一阻值约为几欧姆的电阻Rx，所用电压表内阻为1.00×103Ω，电流表内阻为0.50Ω。该同学采用两种测量方案，方案一是将电压表跨接在图甲所示电路的O、P两点之间，方案二是将电压表跨接在图甲所示电路的O、Q两点之间。测量数据如下列表格：方案一表格(电压表跨接在图甲所示电路的O、P两点之间)次数12345电压表读数U/V1.001.502.002.503.00电流表读数I/A0.200.300.400.500.60方案二表格(电压表跨接在图甲所示电路的O、Q两点之间)次数12345电压表读数U/V1.001.502.002.503.00电流表读数I/A0.180.270.360.450.54回答下列问题：(1)在如图乙所示的坐标系中，画出两种方案分别对应的U－I图线，并标注。(2)根据所用实验器材和图乙可判断出：把电压表跨接在________(选填“O、P”或“O、Q”)两点得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为________Ω(结果保留2位小数)。(3)考虑到实验中电表内阻的影响，需对问题(2)中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为________Ω(结果保留2位小数)。【方法透视】伏安法测电阻R测＝eq\f(U测,I测)＝Rx＋RA>Rx，适合测量大电阻R测＝eq\f(U测,I测)＝eq\f(RxRV,Rx＋RV)<Rx，适合测量小电阻导体电阻率的测量1.测电阻Rx＝eq\f(U,I)2.测电阻率ρ，Rx＝ρeq\f(L,S)，而S＝eq\f(πD2,4)，Rx＝eq\f(U,I)，联立得ρ＝eq\f(πUD2,4IL)【变式演练】【变式1-1】采用图甲所示的电路图来测量金属丝Rx的电阻率。(1)实验时，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应处在__________(填“M”或“N”)端。(2)按照图甲连接实物图，如图乙所示。闭合开关前检查电路时，发现有一根导线接错，该导线为__________(填“a”“b”或“c”)。若闭合开关，该错误连接会带来的问题有__________。【变式1-2】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a＝0.20cm；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I＝0.40A，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U－L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ρ＝________(用k、a、I表示)；(3)根据图像计算出该样品的电阻率ρ＝________Ω·m(保留两位有效数字)。考向02测电源电动势和内阻为核心的电学实验【典例引领2】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0～3V，内阻很大)；电流表(量程0～0.6A)；电阻箱(阻值0～999.9Ω)；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U－I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eq\f(1,I)－R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”)。【方法透视】一、电源电动势和内阻的测量1．伏安法方案一方案二电路图误差来源电压表的分流电流表的分压真实值和测量值的关系I真＝I测＋eq\f(U,RV)U真＝U测＋IRA图像误差分析E测<E真，r测<r真(r测＝eq\f(RV·r,RV＋r))E测＝E真，r测>r真(r测＝r＋RA)2.伏阻法和安阻法方案伏阻法安阻法电路图原理E＝U＋eq\f(U,R)rE＝IR＋Ir关系式eq\f(1,U)＝eq\f(r,E)·eq\f(1,R)＋eq\f(1,E)eq\f(1,I)＝eq\f(1,E)·R＋eq\f(r,E)图像误差分析E测<E真，r测<r真(r测＝eq\f(RV·r,RV＋r))E测＝E真，r测>r真(r测＝r＋RA)二、欧姆表原理(多用电表测电阻原理)1．构造欧姆表由电流表G、电源、调零电阻R和红、黑表笔组成。(1)如图，红表笔接“＋”插孔，黑表笔接“－”插孔，即红“＋”，黑“－”。(2)电流方向为从红表笔流进欧姆表，从黑表笔流出欧姆表，即“红进黑出”。(3)黑表笔与欧姆表内部电源正极相连，红表笔与负极相连。2．工作原理闭合电路欧姆定律：I＝eq\f(E,Rg＋R＋r＋Rx)。三、多用电表的内部电路结构与刻度盘1．内部电路结构示意图2．多用电表刻度盘四、传感器的使用1．常见的传感器光电传感器、温度传感器、力电传感器、电容式传感器等。2．光敏电阻与热敏电阻(1)光敏电阻：随着光照强度的增大，光敏电阻的阻值变小。(2)金属热电阻：电阻随温度的升高而增大。(3)热敏电阻：①正温度系数热敏电阻：电阻随温度的升高而增大。②负温度系数热敏电阻：电阻随温度的升高而减小。【变式演练】【变式2-1】如图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池，R1、R2、R3、R4和R5是定值电阻，R6是可变电阻。虚线方框内为换挡开关，A和B两接线柱分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位分别为直流电压1V挡和5V挡、直流电流1mA挡和2.5mA挡、欧姆×100Ω挡。改装多用电表表盘如图(b)所示。(1)测量时，接线柱A接的是________(选填“红”或“黑”)表笔；若开关接到触点“1”，则此时多用电表的挡位为________挡，若开关接到触点“5”，则此时多用电表的挡位为________挡；(挡位填写要求具体到量程)(2)若开关接到触点“1”，进行相关测量时，多用电表指针指示位置如图(b)所示，则此时多用电表的读数为________；(3)若电池E的电动势为1.5V，当把开关接到触点“3”，短接两表笔进行欧姆调零后，再用该挡测量一个未知电阻阻值，指针偏转到表头G满偏刻度的eq\f(1,4)处，则该电阻的阻值为______Ω。(4)若电池E由于长时间使用后，电动势由1.5V下降到1.2V，但仍可调零。用重新调零后的欧姆表测得某待测电阻阻值为500Ω，则这个待测电阻阻值的真实值为________Ω。考向03创新型实验【典例引领3】学校物理课外学习小组要测量一节干电池的电动势(约1.5V)和内阻(小于1Ω)，选用的实验器材如下：A．电流表A(量程0～0.6A，内阻约为0.1Ω)；B．微安表G(量程0～400μA，内阻为100Ω)；C．滑动变阻器R′(0～20Ω)；D．电阻箱R(0～9999.9Ω)；E．定值电阻R1(阻值为2.50Ω)；F．定值电阻R2(阻值为10.00Ω)；G．开关、导线若干。(1)给定的两个定值电阻，选用________(选填“R1”或“R2”)最合适；(2)将微安表G改装量程为2V的电压表，该小组应将电阻箱调到阻值为________Ω。(3)根据选用的实验器材，请在图甲中虚线框内完善实验电路。(4)该小组根据记录的数据，作出微安表G的示数I1随电流表A的示数I2变化的图像如图乙所示，则该节干电池的电动势E＝_____V，内阻r＝________Ω。(结果均保留3位有效数字)【方法透视】1．测量电阻创新方案对比安安法如果已知的内阻R1，则可测得的内阻R2＝eq\f(I1R1,I2)串联一定值电阻R0后，同样可测得的内阻R2＝eq\f(I1R1＋R0,I2)伏伏法两电表的满偏电流接近时，若已知的内阻R1，则可测出的内阻R2＝eq\f(U2,U1)R1并联一定值电阻R0后，同样可得的内阻R2＝eq\f(U2,\f(U1,R1)＋\f(U1,R0))替代法单刀双掷开关分别与1、2相接，调节电阻箱R1，保证电流表两次读数相等，则R1的读数即等于待测电阻的阻值半偏法测量电流表内阻闭合S1，断开S2，调节R1使A表满偏；再闭合S2，只调节R2，使A表半偏(R1≫RA)，则R2＝R测，R测<R真测量电压表内阻使R2＝0，闭合S，调节R1使V表满偏；只调节R2使V表半偏(RV≫R1)，则R2＝R测，R测>R真电桥法调节电阻箱R3，灵敏电流计G的示数为0时，R1和R3两端的电压相等，设为U1，同时R2和Rx两端的电压也相等，设为U2，根据欧姆定律有：eq\f(U1,R1)＝eq\f(U2,R2)，eq\f(U1,R3)＝eq\f(U2,Rx)。由以上两式解得：R1·Rx＝R2·R3，这就是电桥平衡的条件，由该平衡条件可求出被测电阻Rx的阻值2.传感器的应用【变式演练】【变式3-1】用如图所示的电路测量一个量程为100μA，内阻约为2000Ω的微安表(1)RM应选________，RN应选________；(2)根据电路图，请把实物连线补充完整；(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RN调至最大值；②闭合开关S2，调节RM，使微安表半偏，并读出RM阻值；③断开S2，闭合S1，调节滑动头P至某位置再调节RN使表头满偏；④断开S1、S2，拆除导线，整理好器材(4)如图是RM调节后面板，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2V的电压表后，某次测量指针指在图示位置，则待测电压为________V(保留3位有效数字)。(6)某次半偏法测量表头内阻的实验中，S2断开，电表满偏时读出RN值，在滑动头P不变，S2闭合后调节电阻箱RM，使电表半偏时读出RM，若认为OP间电压不变，则微安表内阻为________(用RM、RN表示)【变式3-2】某同学要准确测量某型号电池的电动势和内阻，该电池的电动势E1约为3V，内阻r1约为2Ω，实验室里还备有下列实验器材：A．另一电池(电动势E2约为4.5V，内阻r2约为3Ω)B．电压表(量程为1V，内阻约为3000Ω)C．电压表(量程为3V，内阻约为5000Ω)D．电流表(量程为0.3A，内阻约为0.5Ω)E．电流传感器(内阻未知)F．滑动变阻器(最大阻值为10Ω)G．滑动变阻器(最大阻值为40Ω)H．滑动变阻器(最大阻值为60Ω)I．开关两个，导线若干根据所提供的实验器材，该同学设计了如图甲所示测量电路。实验步骤如下：①将R1、R2调至适当阻值，闭合开关S1；②闭合开关S2，再调节R1、R2，使电流传感器的示数为零；③多次改变R1阻值，相应调节R2阻值，使电流传感器的示数仍然为零，并读取多组电压表、电流表的示数；④根据测得数据描绘出电压表示数U随电流表示数I变化的U－I图像。请回答下列问题：(1)按所设计的实验电路，请在图乙中用笔画线代替导线将实物图连接补画完整；(2)在实验中，电压表应选择________，若滑动变阻器R1选G，则滑动变阻器R2应选______；(选填器材前面的字母代号)(3)作出的U－I图像如图丙所示，则电动势E1＝________V，内阻r1＝________Ω；(结果均保留2位有效数字)(4)请从实验误差角度简要评价该实验方案：________________________________________________________________________。综合巩固1．（2025·福建·高考真题）某实验小组基于“等效替代法”设计了如图（a）所示的电路用于电阻测量。使用的器材有：电源E（电动势3V），电流表A（量程30mA），定值电阻（阻值均为），定值电阻（阻值），滑动变阻器（最大阻值，额定电流1.5A），带标尺的滑动变阻器（最大阻值，额定电流1.5A），选择开关，单刀开关，待测电阻（阻值小于），导线若干。(1)按照图（a），将图（b）中的实物连线补充完整；(2)将鳄鱼夹a、b短接，滑动变阻器的滑片移至最右端刻度处，打在位置1。接通，调节滑动变阻器，电流表指针指在图（c）所示的位置，记录电流表示数mA，此示数作为本次实验的电流定标值；(3)断开、，用鳄鱼夹a、b夹住两端。接通，将依次打在位置1、2，发现电流表示数均小于定标值I；打到位置3时，电流表示数大于定标值I，由此确定的阻值范围为．（填“0~100”“100~200”“200~300”或“300~400”）；(4)将重新打在位置（填“1”“2”或“3”），向左调节滑动变阻器的滑片，直到电流表指针重新回到定标值位置，此时的滑片处于刻度处。基于“等效替代法”原理，可得的阻值为；(5)以下因素可能影响测量结果的有________。（多选，填正确答案标号）A．电源存在内阻 B．电流表存在内阻C．滑动变阻器读数有偏差 D．步骤（4）电流表指针未重新回到定标值位置2．（2025·天津·高考真题）某同学用伏安法测量电阻的阻值（约为）。除滑动变阻器、电源（电动势为，内阻不计）、开关、导线外，还有下列器材可供选择：A．电压表（量程，内阻约为）B．电压表（量程，内阻约为）C．电流表（量程，内阻约为）D．电流表（量程，内阻约为）(1)为使测量尽量准确，实验中电压表应选，电流表应选（均填器材前的字母代号）；(2)该同学连接好的电路如下图所示，闭合开关后，电流表和电压表的读数均为零，经排查，发现电路中的七条导线中混进了一条内部断开的导线。为了确定哪条导线断开，该同学用多用电表的直流电压挡测量电源正极a与接线柱b间电压，读数为零；测量a与接线柱c间电压，读数不为零，则可以确定导线内部断开（填图中导线编号）；(3)更换导线后进行实验，该同学测得多组电压数据U和电流数据I，描绘出图像如图所示，测得图中直线的斜率为k，已知电压表的内阻为，若考虑电压表内阻的影响，则阻值的表达式为。3．（2025·浙江·高考真题）在测量一节干电池的电动势和内阻的实验中，(1)为了减小测量误差，如图所示的电路中应该选择的是（选填“甲”或“乙”）；(2)通过调节滑动变阻器，测得多组U、I数据，记录于下表。试在答题纸上的方格纸中建立合适的标度，描点并作出图像，由此求得电动势V，内阻。（结果均保留到小数点后两位）次数12345U/V1.351.301.251.201.15I/A0.140.220.300.370.454．（2025·全国卷·高考真题）用伏安法可以研究电学元件的伏安特性。阻值不随电流、电压变化的元件称为线性电阻元件，否则称为非线性电阻元件。(1)利用伏安法测量某元件的电阻，电流表和电压表的示数分别记为和。若将电流表内接，则元件两端的电压，元件的电阻；将电流表外接，则流过元件的电流，元件的电阻。（均选填“小于”或“大于”）(2)图（a）是某实验小组用电流表内接法测得的某元件的伏安特性曲线，由图可知，所测元件是（选填“线性”或“非线性”）电阻元件。随着电流的增加，元件的电阻（选填“增大”“不变”或“减小”）。(3)利用电流表（内阻）、电流表（内阻未知）以及一个用作保护电阻的定值电阻（阻值未知），测量电阻的阻值。将图（b）中的器材符号的连线补充完整，完成实验电路原理图。按完整的实验电路测量，某次测量中电流表和的示数分别为和，则（用和表示）。5．（2025·重庆·高考真题）熄火保护装置主要由弹簧、热电偶和电磁铁等组成，其示意图如图1所示，A、B为导线上两个接线端。小组设计了如图2所的电路（部分连线未完成）进行探究，图中数字毫安表内阻约为，数字毫伏表内阻约为。(1)将图1中的A、B端分别与图2中的、端连接，测量热电偶和电磁铁线圈构成的组合体电阻。已知组合体电阻不超过，则未完成的连接中，Q端应和（填“b”或“c”）处相连，理由是。正确连线后，开始时滑动变阻器的滑片应置于（填“d”或“e”）端。(2)闭合开关、，实验测得组合体电阻为，当电磁铁线圈中的电流小于时，电磁铁无法继续吸合衔铁，衔铁被释放。断开开关、，从室温加热热电偶感温端到某一温度后，停止加热，使其自然冷却至室温。测得整个过程中热电偶受热产生的电动势随时间t的变化关系如图3所示。在相同的加热和冷却过程中，如果将A、B端直接连接，不计温度变化对组合体电阻的影响，从停止加热到吸合的衔铁被释放，所用的时间约为s（保留3位有效数字）。6．（2025·甘肃·高考真题）某兴趣小组设计测量电阻阻值的实验方案。可用器材有：电池（电动势）两节，电压表（量程，内阻约），电流表（量程，内阻约），滑动变阻器（最大阻值），待测电阻，开关，单刀双掷开关，导线若干。(1)首先设计如上图所示的电路。①要求用选择电流表内、外接电路，请在图1中补充连线将的c、d端接入电路；②闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于端（填“a”或“b”）；③闭合后，将分别接c和d端，观察到这两种情况下电压表的示数有变化、电流表的示数基本不变，因此测量电阻时应该接端（填“c”或“d”）。(2)为了消除上述实验中电表引入的误差、该小组又设计了如图所示的电路。①请在上图中补充连线将电压表接入电路；②闭合，将分别接c和d端时，电压表、电流表的读数分别为、和、。则待测电阻阻值（用、、和表示）。7．（2025·四川·高考真题）某学生实验小组要测量一段合金丝的电阻率。所用实验器材有：待测合金丝样品（长度约）螺旋测微器学生电源E（电动势，内阻未知）米尺（量程）滑动变阻器（最大阻值）电阻箱（阻值范围）电流表（量程，内阻较小）开关、导线若干(1)将待测合金丝样品绷直固定于米尺上，将金属夹分别夹在样品和位置，用螺旋测微器测量两金属夹之间样品三个不同位置的横截面直径，读数分别为、和，则该样品横截面直径的平均值为。(2)该小组采用限流电路，则图1中电流表的“+”接线柱应与滑动变阻器的接线柱（选填“a”或“b”）相连。闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于端（选填“左”或“右”）。(3)断开、闭合，调节滑动变阻器使电流表指针恰好指到刻度处。断开、闭合，保持滑动变阻器滑片位置不变，旋转电阻箱旋钮，使电流表指针仍指到处，此时电阻箱面板知图2所示，则该合金丝的电阻率为（取，结果保留2位有效数字）。(4)为减小实验误差，可采用的做法有________（有多个正确选项）。A．换用内阻更小的电源B．换用内阻更小的电流表C．换用阻值范围为的电阻箱D．多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率，再求平均值8．（2025·湖南·高考真题）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。（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。将多用电表选择开关旋转到“”挡，正确操作后，指针位置如图1所示，则读数为。（2）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，内阻可忽略，电压表量程，内阻约，电流表量程，内阻约。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，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（用R、a、b、c表示）。（4）测得不同压力F下的电阻R，算出对应的电阻率，作出图像如图3所示。（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时启动，为水泥块，为滑动变阻器，当的滑片处于某位置，上压力大于或等于时，报警器启动。报警器应并联在两端（填“”或“”）。（6）若电源E使用时间过长，电动势变小，上压力大于或等于时，报警器启动，则（填“大于”“小于”或“等于”）。9．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表（表头）改装而成的，与电源及相关元器件组装后可构成多功能、多量程的多用电表。(1)某同学使用多用电表正确测量了一个的电阻后，需要继续测量一个阻值大约是的电阻。在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前，请选出以下必要的操作步骤并排序：①把选择开关旋转到“”位置。

②把选择开关旋转到“”位置。③将红表笔和黑表笔接触。

④调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点。下列选项中正确的是_________。（单选，填正确答案标号）A．①③④ B．②③④ C．②④③ D．①④③(2)若将一个内阻为、满偏电流为的表头改装为量程的电压表，需要（填“串联”或“并联”）一个的电阻。(3)如图，某同学为探究由一个直流电源E、一个电容器C、一个电阻及一个电阻（）组成的串联电路中各元器件的位置，利用改装好的电压表分别测量各接线柱之间的电压，测得数据如表：接线柱1和22和33和41和42和41和3U/V01.5300.561.050.66根据以上数据可判断，直流电源E处于之间，电容器C处于之间，电阻处于之间。（填“1和2”“2和3”“3和4”或“1和4”）10．（2025·云南·高考真题）基于铂电阻阻值随温度变化的特性，