專題提升練19　電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)-2026版大一輪高中物理（解析版）

專題提升練19電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)1.(1)有一金屬材料制成的圓柱形物體，當(dāng)用游標(biāo)卡尺來測它的截面直徑d時(shí)，示數(shù)如圖甲所示，則d=30.50mm。然后利用伏安法測量該物體的電阻，此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)如圖乙、丙所示，則金屬物體兩端的電壓為U=2.20V，流過該物體的電流為I=0.42A。

(2)在測定一根粗細(xì)均勻合金絲電阻率的實(shí)驗(yàn)中，利用螺旋測微器測定合金絲直徑的過程如圖丁所示，校零時(shí)的讀數(shù)為0.005(0.004~0.006均可)mm，合金絲的直徑為0.642(0.640~0.644均可)mm。

解析(1)游標(biāo)卡尺主尺的讀數(shù)為30mm，游標(biāo)尺上第10條刻度線與主尺某刻度線對(duì)齊，由于游標(biāo)尺是20分度的，所以讀數(shù)為30mm+0.05×10mm=30.50mm。電壓表選用0~3V的量程，分度為0.1V，讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到分度的110，所以讀數(shù)為2.20V；電流表選用0~0.6A量程，分度為0.02A，讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到分度的12，所以讀數(shù)為0.42(2)校零時(shí)螺旋測微器的讀數(shù)為0+0.5×0.01mm=0.005mm。合金絲的直徑為0.647mm-0.005mm=0.642mm。2.某物理興趣小組同學(xué)想測一款電熱坐墊的電熱絲阻值，該電熱絲阻值約為3Ω，現(xiàn)有下列器材:A.電動(dòng)勢為4V的電源B.量程為3V的電壓表V1(內(nèi)阻約為1kΩ)，量程為15V的電壓表V2(內(nèi)阻約為3kΩ)C.靈敏電流計(jì)，滿偏電流為600μA，內(nèi)阻為500ΩD.滑動(dòng)變阻器R0(最大電阻為5Ω)E.開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干(1)為了精確測量，興趣小組同學(xué)先將靈敏電流計(jì)改裝為量程為1.5A的電流表，需要給靈敏電流計(jì)并聯(lián)(填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)一個(gè)阻值為0.20Ω的定值電阻(保留2位有效數(shù)字)。

(2)實(shí)驗(yàn)中，電壓表應(yīng)選V1(填“V1”或“V2”)。

(3)為了精確測量電熱絲的阻值，興趣小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了以下幾種電路(改裝后的電流表用A表示)，完成實(shí)驗(yàn)效果最佳的電路是D(填選項(xiàng)字母)。

(4)結(jié)合實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)，描出的U-I圖像如圖所示，根據(jù)圖像可知該款電熱坐墊的電熱絲阻值為2.80Ω。

解析(1)將靈敏電流計(jì)改裝為電流表，需要給靈敏電流計(jì)并聯(lián)一個(gè)定值電阻，R'=IgrgI-Ig=600×10-6(2)電壓表若選V2，指針偏轉(zhuǎn)角太小，誤差太大，所以電壓表應(yīng)選V1。(3)為使實(shí)驗(yàn)精確，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法。因電流表內(nèi)阻已知，應(yīng)采用電流表內(nèi)接法，D項(xiàng)正確。(4)改裝后的電流表內(nèi)阻RA=R'rgR'+rg≈0.20Ω，根據(jù)題圖可知該款電熱坐墊的電熱絲阻值為R=ΔUΔI-RA=2.700.90Ω-0.203.(2024·安徽卷)某實(shí)驗(yàn)小組要將電流表G(銘牌標(biāo)示:Ig=500μA，Rg=800Ω)改裝成量程為1V和3V的電壓表，并用標(biāo)準(zhǔn)電壓表對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)。選用合適的電源、滑動(dòng)變阻器、電阻箱、開關(guān)和標(biāo)準(zhǔn)電壓表等實(shí)驗(yàn)器材，按圖甲所示連接電路，其中虛線框內(nèi)為改裝電路。(1)開關(guān)S1閉合前，滑片P應(yīng)移動(dòng)到M(填“M”或“N”)端。

(2)根據(jù)要求和已知信息，電阻箱R1的阻值已調(diào)至1200Ω，則R2的阻值應(yīng)調(diào)至4000Ω。

(3)當(dāng)單刀雙擲開關(guān)S2與a連接時(shí)，電流表G和標(biāo)準(zhǔn)電壓表V的示數(shù)分別為I、U，則電流表G的內(nèi)阻可表示為Rg=UI-R1-R2(結(jié)果用U、I、R1、R2表示)。(4)校準(zhǔn)電表時(shí)，發(fā)現(xiàn)改裝后電壓表的讀數(shù)始終比標(biāo)準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)偏大，經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)電流表G內(nèi)阻的真實(shí)值與銘牌標(biāo)示值有偏差，則只要A即可(填選項(xiàng)字母)。

A.增大電阻箱R1的阻值B.減小電阻箱R2的阻值C.將滑動(dòng)變阻器的滑片P向M端滑動(dòng)(5)校準(zhǔn)完成后，開關(guān)S2與b連接，電流表G的示數(shù)如圖乙所示，此示數(shù)對(duì)應(yīng)的改裝電壓表讀數(shù)為0.86V(保留2位有效數(shù)字)。

解析(1)由題圖可知，該滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，為了保護(hù)電路，在開關(guān)S1閉合前，滑片P應(yīng)移到M端。(2)當(dāng)開關(guān)S2接b時(shí)，電壓表量程為1V，根據(jù)歐姆定律U1=Ig(Rg+R1)，當(dāng)開關(guān)S2接a時(shí)，電壓表量程為3V，根據(jù)歐姆定律U2=Ig(Rg+R1+R2)，其中R1=1200Ω，聯(lián)立解得R2=4000Ω。(3)當(dāng)開關(guān)S2接a時(shí)，根據(jù)歐姆定律U=I(Rg+R1+R2)，可得電流表G的內(nèi)阻可表示為Rg=UI-R1-R2(4)校準(zhǔn)電表時(shí)，發(fā)現(xiàn)改裝后電壓表的讀數(shù)始終比標(biāo)準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)偏大，可知電流表G內(nèi)阻的真實(shí)值小于銘牌標(biāo)示值，根據(jù)電壓表的改裝原理，只需增大變阻箱R1的阻值，且電流表G內(nèi)阻的真實(shí)值比銘牌標(biāo)示值小多少，變阻箱R1的阻值增大多少即可，A項(xiàng)正確。(5)根據(jù)歐姆定律得UV=IA(Rg+R1)=430×10-6×(800+1200)V=0.86V。4.(2024·湖南卷)某實(shí)驗(yàn)小組要探究一金屬絲的阻值隨氣壓變化的規(guī)律，搭建了如圖甲所示的裝置。電阻測量原理如圖乙所示，E是電源，V為電壓表，A為電流表。(1)保持玻璃管內(nèi)壓強(qiáng)為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，電流表示數(shù)為100mA，電壓表量程為3V，表盤如圖丙所示，示數(shù)為1.25V，此時(shí)金屬絲阻值的測量值R為12.5Ω(保留3位有效數(shù)字)。

(2)打開抽氣泵，降低玻璃管內(nèi)氣壓p，保持電流I不變，讀出電壓表示數(shù)U，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的金屬絲阻值。(3)根據(jù)測量數(shù)據(jù)繪制R—p關(guān)系圖線，如圖丁所示。(4)如果玻璃管內(nèi)氣壓是0.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，保持電流為100mA，電壓表指針應(yīng)該在圖丙指針位置的右(填“左”或“右”)側(cè)。

(5)若電壓表是非理想電壓表，則金屬絲電阻的測量值小于(填“大于”“小于”或“等于”)真實(shí)值。

解析(1)電壓表量程為0~3V，分度值為0.1V，則電壓表讀數(shù)需估讀一位，讀數(shù)為1.25V，根據(jù)歐姆定律可知，金屬絲的測量值R=UI=12.5Ω(4)根據(jù)題圖丁可知?dú)鈮涸叫‰娮柙酱?，壓?qiáng)p減小，電阻R增大，再結(jié)合U=IR，可判斷電壓增大，電壓表的指針位置應(yīng)該在題圖丙中指針位置的右側(cè)。(5)電流表采用外接法會(huì)導(dǎo)致電壓表分流，即R測=UI測，I測=I真+URV，I測偏大，則R測5.(2024·全國甲卷)電阻型氧氣傳感器的阻值會(huì)隨所處環(huán)境中的氧氣含量發(fā)生變化。在保持流過傳感器的電流(即工作電流)恒定的條件下，通過測量不同氧氣含量下傳感器兩端的電壓，建立電壓與氧氣含量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這一過程稱為定標(biāo)。一同學(xué)用圖甲所示電路對(duì)他制作的一個(gè)氧氣傳感器定標(biāo)。實(shí)驗(yàn)器材有:裝在氣室內(nèi)的氧氣傳感器(工作電流1mA)、毫安表(內(nèi)阻可忽略)、電壓表、電源、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干、5個(gè)氣瓶(氧氣含量分別為1%、5%、10%、15%、20%)。完成下列實(shí)驗(yàn)步驟并填空:(1)將圖甲中的實(shí)驗(yàn)器材間的連線補(bǔ)充完整，使其能對(duì)傳感器定標(biāo)。答案: (2)連接好實(shí)驗(yàn)器材，把氧氣含量為1%的氣瓶接到氣體入口。(3)把滑動(dòng)變阻器的滑片滑到a(填“a”或“b”)端，閉合開關(guān)。

(4)緩慢調(diào)整滑動(dòng)變阻器的滑片位置，使毫安表的示數(shù)為1mA，記錄電壓表的示數(shù)U。(5)斷開開關(guān)，更換氣瓶，重復(fù)步驟(3)和(4)。(6)獲得的氧氣含量分別為1%、5%、10%和15%的數(shù)據(jù)已標(biāo)在圖乙中；氧氣含量為20%時(shí)電壓表的示數(shù)如圖丙，該示數(shù)為1.40V(保留2位小數(shù))。

現(xiàn)測量一瓶待測氧氣含量的氣體，將氣瓶接到氣體入口，調(diào)整滑動(dòng)變阻器滑片位置使毫安表的示數(shù)為1mA，此時(shí)電壓表的示數(shù)為1.50V，則此瓶氣體的氧氣含量為17%(保留整數(shù))。

解析(1)連接實(shí)物圖如答圖所示，注意連線不要有交叉，且