2026版《金版教程》高考一轮复习物理第8节 实验：电学创新实验

高考总复习首选用卷物理第8节实验：电学创新实验1．(2024·重庆市第八中学高三下模拟)色环电阻是电阻封装后在其表面涂上一定颜色的色环，并用色环的颜色来代表电阻的阻值，在家用电器、电子仪表、电子设备中常常可以见到。四环电阻使用规则如表所示，第一色环表示阻值的最大一位数字，第二色环表示阻值的第二位数字，第三色环代表倍率，第四色环代表误差。某四环电阻第一环为棕色，第二环已经掉色，第三环为棕色，第四环为红色。某实验小组为了给它添色，需要利用以下实验器材较为准确地测量其阻值Rx：电压表V(量程为3V，内阻很大)，电流表A(量程为1mA，内阻为120Ω)，电源E(电动势约为4V，内阻不计)，滑动变阻器R(最大阻值可选10Ω或5kΩ)，定值电阻R0(阻值可选5Ω或24Ω)，开关S，导线若干。(1)按图a所示连接电路，要求通过Rx的电流可在0～25mA范围内连续可调，图a中的R应选最大阻值为________(填“10Ω”或“5kΩ”)的滑动变阻器，R0应选阻值为________(填“5Ω”或“24Ω”)的定值电阻。(2)测量多组数据可得Rx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Rx两端的电压为________V，流过Rx的电流为________mA，此组数据得到的Rx的阻值为________Ω(结果保留三位有效数字)。(3)该色环电阻第二色环的颜色为________色。答案：(1)10Ω5Ω(2)2.9020.5141(3)黄解析：(1)由题图a可知滑动变阻器为分压式接法，此时滑动变阻器最大阻值越小越方便调节，故题图a中的R应选最大阻值为10Ω的滑动变阻器；令I＝25mA，IA＝1mA，RA＝120Ω，由并联电路特点得eq\f(I－IA,IA)＝eq\f(RA,R0)，解得R0＝5Ω。(2)由题图b可知Rx两端的电压为2.90V，由题图c及(1)问解析可知流过Rx的电流为Ix＝eq\f(I,IA)×0.82mA＝20.5mA，根据欧姆定律可知Rx＝eq\f(U,Ix)＝eq\f(2.90,20.5)×1000Ω＝141Ω。(3)根据第(2)问计算知Rx的阻值为141Ω，则阻值的第二位数字为4，根据表格可知该色环电阻第二色环的颜色为黄色。2．某兴趣小组“探究一电池的输出功率与外电路电阻的关系”的电路如图1所示，图1中R为电阻箱，R0是阻值为38.0kΩ的定值电阻，是电流表(量程0～100μA，内阻2.0kΩ)，E是电池。(1)改变电阻箱的电阻R，测得该电池的输出电压U与电阻箱的电阻R之间的关系如图2中的曲线所示。由图像可知，该电池的电动势为________V(结果保留三位有效数字)。(2)图2曲线上P点对应电阻箱消耗的功率是________W，此时电池的总功率为________W。(结果均保留三位有效数字)答案：(1)2.80(2)8.45×10－29.12×10－2解析：(1)逐渐增大电阻箱的电阻R，该电池的输出电压U也逐渐增大，最终输出电压U趋于电池的电动势，由题图2可知该电池的电动势为2.80V。(2)由题图2可知P点对应的电压和电阻分别为U＝2.60V，R＝80.0Ω，则曲线上P点对应电阻箱消耗的功率是P＝eq\f(U2,R)＝eq\f(2.602,80.0)W＝8.45×10－2W，此时电路总电流为I＝eq\f(U,R)＋eq\f(U,R0＋RA)，此时电池的总功率为P总＝EI，联立并代入数据解得P总＝9.12×10－2W。3．(2021·湖北高考)小明同学打算估测5个相同规格电阻的阻值。现有一个量程为0.6A的电流表、一个电池组(电动势E不大于4.5V、内阻r未知)、一个阻值为R0的定值电阻、一个阻值为R1的定值电阻(用作保护电阻)、开关S和导线若干。他设计了如图a所示的电路，实验步骤如下：第一步：把5个待测电阻分别单独接入A、B之间，发现电流表的示数基本一致，据此他认为5个电阻的阻值相等，均设为R。第二步：取下待测电阻，在A、B之间接入定值电阻R0，记下电流表的示数I0。第三步：取下定值电阻R0，将n个(n＝1，2，3，4，5)待测电阻串联后接入A、B之间，记下串联待测电阻的个数n与电流表对应示数In。请完成如下计算和判断：(1)根据上述第二步，eq\f(1,I0)与R0、R1、E、r的关系式是eq\f(1,I0)＝________。(2)定义Y＝eq\f(1,I0)－eq\f(1,In)，则Y与n、R、R0、E的关系式是Y＝________。(3)已知R0＝12.0Ω，实验测得I0＝0.182A，得到数据如下表：n12345In/A0.3340.2860.2500.2240.200Y/A－12.5001.9981.4951.0300.495根据上述数据作出Y­n图像，如图b所示，可得R＝________Ω(保留2位有效数字)，同时可得E＝________V(保留2位有效数字)。(4)本实验中电流表的内阻对表中Y的测量值________影响(选填“有”或“无”)。答案：(1)eq\f(R1＋R0＋r,E)(2)eq\f(R0－nR,E)(3)2.04.0(4)无解析：(1)由闭合电路欧姆定律得E＝I0(R1＋R0＋r)，整理得eq\f(1,I0)＝eq\f(R1＋R0＋r,E)。(2)A、B间接入n个串联的待测电阻后，由闭合电路欧姆定律得E＝In(R1＋nR＋r)，又Y＝eq\f(1,I0)－eq\f(1,In)，整理得Y＝eq\f(R0－nR,E)。(3)由Y＝eq\f(R0－nR,E)变形得Y＝－eq\f(R,E)n＋eq\f(R0,E)，结合图b得eq\f(R,E)＝0.5A－1，eq\f(R0,E)＝3.0A－1，又R0＝12.0Ω，解得E＝4.0V，R＝2.0Ω。(4)如果考虑电流表的内阻，则有E＝I0(R1＋R0＋r＋RA)，E＝In(R1＋nR＋r＋RA)，整理得Y＝eq\f(R0－nR,E)，显然电流表的内阻对Y的测量值无影响。4．(2023·江苏高考)小明通过实验探究电压表内阻对测量结果的影响。所用器材有：干电池(电动势约1.5V，内阻不计)2节；两量程电压表(量程0～3V，内阻约3kΩ；量程0～15V，内阻约15kΩ)1个；滑动变阻器(最大阻值50Ω)1个；定值电阻(阻值50Ω)21个；开关1个及导线若干。实验电路如图1所示。(1)电压表量程应选用________(选填“3V”或“15V”)。(2)图2为该实验的实物电路(右侧未拍全)。先将滑动变阻器的滑片置于如图所示的位置，然后用导线将电池盒上接线柱A与滑动变阻器的接线柱________(选填“B”“C”“D”)连接，再闭合开关，开始实验。(3)将滑动变阻器滑片移动到合适位置后保持不变，依次测量电路中O与1，2，…，21之间的电压。某次测量时，电压表指针位置如图3所示，其示数为________V。根据测量数据作出电压U与被测电阻值R的关系图线，如图4中实线所示。(4)在图1所示的电路中，若电源电动势为E，电压表视为理想电压表，滑动变阻器接入的阻值为R1，定值电阻的总阻值为R2，当被测电阻为R时，其两端的电压U＝________(用E、R1、R2、R表示)，据此作出U­R理论图线如图4中虚线所示。小明发现被测电阻较小或较大时，电压的实测值与理论值相差较小。(5)分析可知，当R较小时，U的实测值与理论值相差较小，是因为电压表的分流小，电压表内阻对测量结果影响较小。小明认为，当R较大时，U的实测值与理论值相差较小，也是因为相同的原因。你是否同意他的观点？请简要说明理由。答案：(1)3V(2)D(3)1.50(4)eq\f(ER,R1＋R2)(5)不同意，理由见解析解析：(1)所用电源为两节干电池，电动势约为1.5V×2＝3V，则电压表量程应选用3V。(2)闭合开关之前，滑动变阻器接入电路的阻值应该调到最大，则由图2可知，电池盒上的接线柱A应该与滑动变阻器的接线柱D连接。(3)电压表最小刻度为0.1V，则示数为15.0×0.1V＝1.50V。(4)由闭合电路欧姆定律可得，电路中的电流I＝eq\f(E,R1＋R2)，当被测电阻为R时，其两端的电压U＝IR，联立得U＝eq\f(ER,R1＋R2)。(5)根据题意可