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必修部分电学实验最新模拟题冲刺
专题15 电学创新实验
1.（6 分）（2024 湖南名校3 月适应性训练）某研究小组用如图所示装置探究等量同种电荷间库仑力与距
离的关系。器材有：专用支架、相同的导体小球A 和B、刻度尺、丝线、米尺、天平、绝缘底座。
（1）下列能使A、B 小球带等量同种电荷的方式是________。
A.用与A、B 相同的带电小球C，先接触A，再接触B
B.A、B 小球接触后靠近带电体但不接触，然后分开A、B 小球，再移走带电体
C.A、B 小球接触后，用带电小球接触A、B，移除导体球，再分开A、B 小球
（2）用天平测量小球的质量m，悬挂点到小球球心的距离l，将小球B 固定在绝缘底座上，A 球用丝线悬
挂在支架上，使小球带上等量同种电荷。某次实验中小球A 静止位置和B 固定位置如图所示，则A、B 小球
之间的距离r=________cm。
（3）本实验中
丝线与竖直方向夹角θ 很小，
，重力加速度g=9.8m/s2。本实验中若小
球质量为10g，l=1.0m，则库仑力F=________N（结果保留两位有效数字）。
（4）缓慢移动绝缘底座，得到五组F、r 数据，根据库仑定律，拟合的库仑力F 与距离r 的关系图像可能正
确的是________；
A.
B.
C.
【参考答案】．（6 分）（1）C（2）2.20（3）
（4）C
【名师解析】（1）用与A、B 相同的带电小球C，先接触A，再接触B，两球将带上不等量的同种电荷，选
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项A 错误；A、B 小球接触后靠近带电体但不接触，然后分开A、B 小球，再移走带电体，能使小球带等量
异种电荷，选项B 错误；A、B 小球接触后，用带电小球接触A、B，移除导体球，再分开A、B 小球，能使
小球带等量同种电荷，选项C 正确；
（2）由图可知，A、B 小球之间的距离r=2.20cm。
（3）对小球受力分析可知，库仑力
带入数据解得
（4）根据
，可知
图像为过原点的直线，故选C。
2. （2024 全国名校联盟大联考）某同学用图甲所示的电路研究通过玩具中小电动机的电流随电压变化规
律。
（1）根据图甲所示电路图将图乙中实物连线补充完整______；
（2）缓慢移动滑动变阻器滑片，使电动机两端的电压从零开始增大，同时观察电动机的运转状态并记录
电压表示数U 和电流表的示数I，根据实验数据得到电动机的
图像如图丙所示：
（3）由图丙可知，该电动机的内阻约为______Ω（结果保留两位有效数字）；
（4）由图丙可知，当电动机两端电压在2~3V 之间逐渐增大时，若该电动机内阻阻值变化忽略不计，则电
动机的机械效率逐渐______（选填“增大”或“减小”）。
2
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【参考答案】 ①.
②.
③. 增大
【名师解析】
（1）[1] 根据图甲所示电路图将图乙中实物连线如下。
（3）[2]根据
可知对纯电阻电路
图像为直线，电动机
图像为直线的部分电动机还未运转，可看作纯电阻，
所以电动机的内阻为
（4）[3]该电动机的热功率为
电动机的输入功率为
所以电动机的发热效率为
3
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当电动机两端电压在2~3V 之间逐渐增大时，由图丙可知电动机的发热效率减小，所以电动机的机械效率
为
则机械效率
逐渐增大。
3. （2024 武汉新洲区期末）根据人体电阻的大小可以初步判断人体脂肪所占比例。
（1）实验小组用多用电表直接粗测人体电阻
，先把选择开关调至“
”挡，经欧姆调零后测量人体
电阻，指针偏转如图
所示；为了使测量结果更准确，应把选择开关调至___________（填“
”或“
”）挡，经欧姆调零后再次测量，示数如图
所示，则人体电阻为___________
。
（2）现用另外方案测量人体电阻，实验小组根据已有器材设计了一个实验电路。实验室提供的器材如下：
电压表
（量程
，内阻
），电压表
（量程
，内阻
），电流表
（量
程
，内阻
），滑动变阻器
（额定电流
，最大阻值
），电源
（电动势
，
内阻不计），开关
，导线若干。请帮助完成下列实验步骤：
①图c 中虚线框内缺少了一块电表，应选择___________，理由是___________。
②请把实验电路图补充完整；___________
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③若步骤①中所选电表
示数为
，电压表
的示数为
，则待测电阻
___________（用题中所给
的物理量符号表达）。
【参考答案】 ①.
②. 100 ③.
④. 通过被测电阻的最大可能电流为
，电流表的量程太大，
可作为量程为
的电流
表使用
⑤.
⑥.
【名师解析】
（1）[1]当选择“
”挡位时，欧姆表指针偏角过小，误差太大，应使之指示在中间，故应选择更高的
挡位，重新进行欧姆调零再测量，故选“
”。
[2]读数为
（2）[3][4]第二种方案本质上是伏安法，因人体电阻高达
，而电源电压
，流过人体的电流不高
于
，显然所给的电流表量程太大不可用；鉴于电压表
的内阻已知，故可将电压表
与人体串
联，当作量程为
电流表使用。
[5]因人体电阻及电压表
内阻太大而滑动变阻器阻值又太小，故电路应采用分压式接法，电路如图所示
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[6]由串并联关系可知
4. （2024 河北昌黎一中第六次调研）如图1 所示，用电动势为E、内阻为r 的电源，向滑动变阻器R 供电。
改变变阻器R 的阻值，路端电压U 与电流I 均随之变化。
（1）以U 为纵坐标，I 为横坐标，在图2 中画出变阻器阻值R 变化过程中U-I 图像的示意图，并说明U-I 图
像与两坐标轴交点的物理意义。
（2）a．请在图2 画好的U-I 关系图线上任取一点，画出带网格的图形，以其面积表示此时电源的输出功
率；
ｂ．请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件。
（3）请写出电源电动势定义式，并结合能量守恒定律证明：电源电动势在数值上等于内、外电路电势降
落之和。
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【参考答案】（1）
图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流；
（2）a．
b．
，条件是外电路电阻大小等于电源内阻大小R=r
（3）
，见解析
【名师解析】
（1）根据闭合电路欧姆定律
得
画出U–I 图像如图所示
其中图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流
（2）a．如图中网格图形所示
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b．电源输出的电功率
当外电路电阻R=r 时，电源输出的电功率最大，为
（3）电源电动势定义式为
根据能量守恒定律，在图1 所示电路中，非静电力做功W 产生的电能等于在外电路和内电路产生的电热，
即
联立解得
【点睛】运用数学知识结合电路求出回路中最大输出功率的表达式，并求出当R=r 时，输出功率最大。
5. （2024 山东滨州期末）随着科技的发展，半导体二极管广泛应用于各种电子产品的指示灯、各种仪表
的指示器以及照明电源中。实际二极管的正向导通电阻并不为零，反向截止电阻也不是无穷大。某学校物
理兴趣小组的同学设计了以下方案研究某型号二极管的正向阻值，
（1）第一步，他们使用多用电表的欧姆挡粗测二极管的正向电阻。
①多用电表的黑表笔应与二极管的______极相连（选填“正”或“负”）；
②使用“×10”倍率测量，多用电表的表盘如图所示。
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（2）第二步，他们设计电路用电压表和电流表描绘该二极管正向导通的伏安特性曲线，现有器材如下：
电压表V（量程3V，内阻约2000Ω）
电流表A（量程60mA，内阻约1Ω）
滑动变阻器R（总电阻约为20Ω）
电源E（电动势4V）
电键S，导线若干
①在虚线方框中画出实验电路原理图______；
②连接实物图，得到多组（U—I）数据，描绘出图像如图。由图像可知，随二极管两端电压升高，其电阻
值______（填“增大”、“不变”或“减小”）。
③现将阻值为
的定值电阻与该二极管串联，并与一电动势为3V、内阻不计的电源组成闭合电路，二
极管上的电压为正向电压，则二极管的电功率为______W（结果保留3 位有效数字）。
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【参考答案】 ①. 正 ②.
③. 减小 ④.
【名师解析】
（1）①[1]根据用电表中两表笔电流的流向为“红进黑出”，要测二极管的正向电阻时，应将黑表笔与二
极管的正极相连。
（2）①[2]根据（1）②中的二极管正向电阻测量过程可知电阻大小为
根据题目器材中的电压表内阻和电流表内阻可知
所以电流表应选择内接，为调节方便，并有尽可能高的精度，滑动变阻器应用分压式。电路设计如下图所
示
②[3]根据二极管正向电阻
由图像可知，随二极管两端电压升高，其电阻值减小。
③[4]设定值电阻为
，根据闭合电路欧姆定律可知二极管上
电压
整理可得
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在
图像中作图
则与二极管的伏安特性曲线交点为
，则二极管的电功率为
6．（15 分）（2024 年3 月江苏四市一模）某同学为探究滑动变阻器的分压特性，设计如题12-1 图所示电
路，选取两个最大阻值不同的滑动变阻器，研究滑片P 从A 移到B 的过程中定值电阻
两端的电压变化．
（1）按照题12-1 图连接答题卡上题12-2 图所示的实物图，实物图中闭合开关时，滑动变阻器滑片应置于
______；（选填“最左端”“最右端”）
题12-1 题12-2
（2）测量
两端电压U 与对应
（x 为题12-1 图中AP 的长度，L 为AB 的长度），实验中得到两个滑动
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变阻器的数据如下表：以
为横轴、U 为纵轴，在如题12-3 图所示的方格纸中用描点法作出图线
与
（已完成描点，请在答题卡上作出图线）：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0
0.10
0.2
0
0.30
0.4
0
0.50
0.6
0
0.70
0.8
0
0.90
0.9
5
1.00
0
0.24
0.4
2
0.58
0.7
3
0.90
1.0
9
1.33
1.6
4
2.09
2.4
0
2.82
0
0.09
0.1
2
0.14
0.1
7
0.21
0.2
6
0.33
0.4
8
0.82
1.2
7
2.83
题12-3
（3）用题12-1 图所示电路测量“正常发光时阻值与
近似相等小灯泡”的伏安特性曲线时，应选用图线
______（选填“
”“
”）对应的滑动变阻器，说明选择该变阻器的理由：______．
【参考答案】（15 分，每空3 分）（1）最左端
（2）
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（3）
【名师解析】
（1）如图，最左端：（2）如图：（3）
，选用
对应变阻器，变阻器滑片移动时电压变化较
均匀，方便操作（或者选用
对应变阻器，当待测元件两端电压较大时，变阻器滑片单位移动距离
对应电压变化过大，不方便操作；若仅答选用相应变阻器后“操作方便”或“操作不方便”得1 分）．
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