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第 17 练 电学实验
1.(10分)(2024·广西卷·12)某同学为探究电容器充、放电过程，设计了图甲实验电路。器材如下：电容器，
电源E(电动势6 V，内阻不计)，电阻R =400.0 Ω，电阻R =200.0 Ω，电流传感器，开关S 、S ，导线若干。
1 2 1 2
实验步骤如下：
(1)(2分)断开S 、S ，将电流传感器正极与a节点相连，其数据采样频率为5 000 Hz，则采样周期为
1 2
s；
(2)(2分)闭合S ，电容器开始充电，直至充电结束，得到充电过程的I-t曲线如图乙，由图乙可知开关S 闭
1 1
合瞬间流经电阻R 的电流为 mA(结果保留3位有效数字)；
1
(3)(2分)保持S 闭合，再闭合S ，电容器开始放电，直至放电结束，则放电结束后电容器两极板间电压为
1 2
V；
(4)(4分)实验得到放电过程的I-t曲线如图丙，I-t曲线与坐标轴所围面积对应电容器释放的电荷量为0.018 8
C，则电容器的电容C为 μF。图丙中I-t曲线与横坐标、直线t=1 s所围面积对应电容器释放
的电荷量为0.003 8 C，则t=1 s时电容器两极板间电压为 V(结果保留2位有效数字)。
2.(6分)(2024·浙江1月选考·16Ⅲ)在探究热敏电阻的特性及其应用的实验中，测得热敏电阻R在不同温度
t
时的阻值如下表：
温度/x℃ 4.1 9.0 14.3 20.0 28.0 38.2 45.5 60.4
电阻/
220 160 100 60 45 30 25 15
(×102 Ω)
某同学利用上述热敏电阻R、电动势E=3 V(内阻不计)的电源、定值电阻R(阻值有3 kΩ、5 kΩ、12 kΩ三
t
种可供选择)、控制开关和加热系统，设计了A、B、C三种电路。因环境温度低于20 ℃，现要求将室内温
度控制在20~28 ℃范围，且1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加热，则应选择的电路是，定值电阻R的阻值应选 kΩ，1、2两端的电压小于 V时，自动关闭加热系统(不考虑
控制开关对电路的影响)。
3.(8分)(2023·全国乙卷·23)一学生小组测量某金属丝(阻值约十几欧姆)的电阻率。现有实验器材：螺旋测微
器、米尺、电源E、电压表(内阻非常大)、定值电阻R (阻值10.0 Ω)、滑动变阻器R、待测金属丝、单刀双
0
掷开关K、开关S、导线若干。图(a)是学生设计的实验电路原理图。完成下列填空：
(1)实验时，先将滑动变阻器R接入电路的电阻调至最大，闭合S。
(2)(4分)将K与1端相连，适当减小滑动变阻器R接入电路的电阻，此时电压表读数记为U ，然后将K与
1
2端相连，此时电压表读数记为U 。由此得到流过待测金属丝的电流I= ，金属丝的电阻r=
2
。(结果均用R 、U 、U 表示)
0 1 2
(3)继续微调R，重复(2)的测量过程，得到多组测量数据，如下表所示：
U(mV) 0.57 0.71 0.85 1.14 1.43
1
U(mV) 0.97 1.21 1.45 1.94 2.43
2
(4)利用上述数据，得到金属丝的电阻r=14.2 Ω。
(5)(2分)用米尺测得金属丝长度L=50.00 cm。用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径，某次测量的示数
如图(b)所示，该读数为d= mm。多次测量后，得到直径的平均值恰好与d相等。
(6)(2分)由以上数据可得，待测金属丝所用材料的电阻率ρ= ×10-7 Ω·m。(保留2位有效数字)4.(8分)(2024·新课标卷·23)学生实验小组要测量量程为3 V的电压表V的内阻R 。可选用的器材有：多用
V
电表，电源E(电动势5 V)，电压表V (量程5 V，内阻约3 kΩ)，定值电阻R (阻值为800 Ω)，滑动变阻器
1 0
R (最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R (最大阻值5 kΩ)，开关S，导线若干。
1 2
完成下列填空：
(1)(4分)利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应 (把下列实验步骤前的字母按正确操作顺
序排列)；
A.将红、黑表笔短接
B.调节欧姆调零旋钮，使指针指向零欧姆
C.将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置
再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的 (填“正极、负极”或“负极、正极”)相连，
欧姆表的指针位置如图(a)中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差，应将选择开关旋转到欧姆挡 (填
“×1”“×100”或“×1k”)位置，重新调节后，测量得到指针位置如图(a)中实线Ⅱ所示，则实验小组测得
到的该电压表内阻为 kΩ(结果保留1位小数)；
(2)(2分)为了提高测量精度，他们设计了如图(b)所示的电路，其中滑动变阻器应选 (填“R ”或
1
“R ”)，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于 (填“a”或“b”)端；
2
(3)(1分)闭合开关S，滑动变阻器滑片滑到某一位置时，电压表V 、待测电压表的示数分别为U 、U，则
1 1
待测电压表内阻R = (用U 、U和R 表示)；
V 1 0
(4)(1分)测量得到U =4.20 V，U=2.78 V，则待测电压表内阻R = kΩ(结果保留3位有效数字)。
1 V
5.(8分)(2024·黑吉辽·11)某探究小组要测量电池的电动势和内阻。可利用的器材有：电压表、电阻丝、定
值电阻(阻值为R )、金属夹、刻度尺、开关S、导线若干。他们设计了如图所示的实验电路原理图。
0
(1)(2分)实验步骤如下：①将电阻丝拉直固定，按照图(a)连接电路，金属夹置于电阻丝的 (填“A”或“B”)端；
②闭合开关S，快速滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数U，断开开关S，记录金属夹与B端的距离
L；
③多次重复步骤②，根据记录的若干组U、L的值，作出图(c)中图线Ⅰ；
④按照图(b)将定值电阻接入电路，多次重复步骤②，再根据记录的若干组U、L的值，作出图(c)中图线Ⅱ。
(2)(3分)由图线得出纵轴截距为b，则待测电池的电动势E= 。
k
(3)(3分)由图线求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分别为k 、k ，若 2 =n，则待测电池的内阻r= (用n和R 表
1 2 k 0
1
示)。
6.(10分)(2023·湖南卷·12)某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置，
其电路如图(a)所示，R 、R 、R 为电阻箱，R 为半导体薄膜压力传感器，C、D间连接电压传感器(内阻无
1 2 3 F
穷大)。
(1)(2分)先用欧姆表“×100”挡粗测R 的阻值，示数如图(b)所示，对应的读数是 Ω；
F
(2)(2分)适当调节R 、R 、R ，使电压传感器示数为0，此时，R 的阻值为 (用R 、R 、R 表示)；
1 2 3 F 1 2 3
(3)(2分)依次将0.5 g的标准砝码加载到压力传感器上(压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大小)，读
出电压传感器示数U，所测数据如下表所示：
次数 1 2 3 4 5 6
砝码质量
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
m/g
电压
0 57 115 168 220 280
U/mV根据表中数据在图(c)上描点，绘制U-m关系图线；
(4)(2分)完成前面三步的实验工作后，该测量微小压力的装置即可投入使用。在半导体薄膜压力传感器上
施加微小压力F ，电压传感器示数为200 mV，则F 大小是 N(重力加速度取9.8 m/s2，保留2位
0 0
有效数字)；
(5)(2分)若在步骤(4)中换用非理想毫伏表测量C、D间电压，在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力
F ，此时非理想毫伏表读数为200 mV，则F F (填“>”“=”或“<”)。
1 1 0答案精析
1.(1)2×10-4 (2)15.0 (3)2
(4)4.7×103 5.2
解析 (1)采样周期为
1
T= =2×10-4 s
f
(2)由题图乙可知开关S 闭合瞬间流经电阻R 的电流为15.0 mA；
1 1
(3)放电结束后电容器两极板间电压等于R 两端电压，
2
根据闭合电路欧姆定律得电容器两极板间电压为
E
U = R =2 V
C R +R 2
1 2
(4)充电结束后电容器两端电压为
U '=E=6 V，
C
故可得ΔQ=(U '-U ) C=0.018 8 C
C C
解得C=4.7×103 μF
设t=1 s时电容器两极板间电压为U ″，
C
得(U '-U ″) C=0.003 8 C
C C
代入数值解得U ″≈5.2 V。
C
2.C 3 1.8
解析 电路A，定值电阻和热敏电阻并联，电压不变，故不能实现电路的控制，故A错误；电路B，定值
电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，定值电阻分到的电压越小，无法实现1、2两端
电压大于2 V，控制开关开启加热系统加热，故B错误；电路C，定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，
热敏电阻的阻值越大，热敏电阻分到的电压越大，可以实现1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系
统加热，故C正确；由热敏电阻R在不同温度时的阻值表可知，20 ℃的阻值为60×100 Ω=6 kΩ，由题意可
t
R 6kΩ
t
知U = E= ×3 V=2 V，解得R=3 kΩ；28 ℃时关闭加热系统，此时热敏电阻阻值为4.5 kΩ，
12 R +R 6kΩ+R
t
3
此时1、2两端的电压U '= ×4.5×103 V=1.8 V，1、2两端的电压小于1.8 V时，自动关闭
12 4.5×103+3×103
加热系统(不考虑控制开关对电路的影响)。
U -U U R
3.(2)
2 1 1 0
(5)0.150 (6)5.0
R U -U
0 2 1
解析 (2)根据题意可知，R 两端的电压为
0
U=U -U
2 1
则流过R 及待测金属丝的电流
0U U -U
2 1
I= =
R R
0 0
U
金属丝的电阻r= 1
I
U R
1 0
联立可得r=
U -U
2 1
(5)螺旋测微器的读数为
d=0+15.0×0.01 mm=0.150 mm
L
(6)根据r=ρ
S
d
2
又S=π·( )
2
代入数据联立解得
ρ≈5.0×10-7 Ω·m
4.(1)CAB 负极、正极 ×100 1.6
U R
(2)R a (3)
0
(4)1.57
1 U -U
1
解析 (1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应选择欧姆挡，将多用电表选择开关置于欧姆挡
“×10”位置；接着将红、黑表笔短接；进行欧姆调零，使指针指向零欧姆。故操作顺序为CAB。
多用电表使用时电流应“红进黑出”，电压表电流应“+”接线柱进“-”接线柱出，故将多用电表的红、
黑表笔分别与待测电压表的负极、正极相连。
读数时欧姆表的指针位置如题图(a)中虚线Ⅰ所示，偏转角度较小即倍率选择过小，为了减少测量误差，应
将选择开关旋转到欧姆挡倍率较大处，而根据表中数据可知选择“×1k”倍率又过大，故应选择欧姆挡
“×100”位置；
测量得到指针位置如题图(a)中实线Ⅱ所示，则实验小组测得到的该电压表内阻为
R=16.0×100 Ω=1.6 kΩ
(2)题图(b)所示的电路，滑动变阻器采用的是分压式接法，为了方便调节，应选最大阻值较小的滑动变阻器
即R ；为保护电路，且测量电路部分电压从零开始调节，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于a端。
1
U -U
1
(3)通过待测电压表的电流大小与定值电阻电流相同，为I=
R
0
根据欧姆定律得待测电压表的内阻为
U U R
0
R = =
V I U -U
1
(4)测量得到U =4.20 V，U=2.78 V，
1
代入待测电压表的内阻表达式U R
0
R = ，
V U -U
1
则待测电压表内阻
2.78×800
R = Ω≈1 566 Ω
V 4.20-2.78
≈1.57 kΩ。
1 R
5.(1)A (2) (3) 0
b n-1
解析 (1)为了保护电路，闭合开关前，金属夹置于电阻丝的最大阻值处，由题图可知，应该置于A端。
(2)对于电路图(a)，根据闭合电路欧姆定律有
U=E-Ir
设电阻丝的电阻率为ρ，横截面积为S，结合欧姆定律和电阻定律有
U L
I= ，R=ρ
R S
US
联立可得U=E- r
ρL
1 1 Sr 1
整理可得 = + ·
U E Eρ L
对于电路图(b)，根据闭合电路欧姆定律有
U=E-I(r+R )
0
U
结合欧姆定律和电阻定律有I=
R
L
R=ρ
S
1 1 S(r+R ) 1
联立后整理得 = + 0 ·
U E Eρ L
1
可知图线的纵轴截距b=
E
1
解得E=
b
Sr
(3)由题意可知k =
1 Eρ
S(r+R )
k = 0
2
Eρ
k
2
又 =n
k
1
R
联立解得r= 0 。
n-1R R
6. (1)1 000 (2) 1 3 (3)见解析图 (4)1.8×10-2 (5)>
R
2
解析 (1)欧姆表读数为10×100 Ω=1 000 Ω
(2)当电压传感器读数为零时，C、D两点电势相等，
R R
1 2
则 =
R R
F 3
R R
1 3
解得R =
F R
2
(3)绘出U-m图像如图
(4)由图像可知，当电压传感器的读数为200 mV时，所放物体质量为1.80 g，则
F =mg=1.80×10-3×9.8 N≈1.8×10-2 N
0
(5)可将C、D以外的电路等效为新的电源，C、D两点电压看作路端电压，C、D接非理想电压传感器，当
读数为200 mV时，实际C、D间断路(接理想电压传感器时)时的电压大于200 mV，则此时压力传感器的
读数F >F 。
1 0
