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微专题七 创新实验
目录
01 模拟基础练.....................................................................................................................2
题型一 力学创新实验............................................................................................................................2
题型二 电学创新实验..........................................................................................................................15
题型三 热学、光学创新实验.............................................................................................................34
1
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题型一 力学创新实验
1．（2024·湖北·高考真题）某同学设计了一个测量重力加速度大小g 的实验方案，所用器材有：2g 砝码若
干、托盘1 个、轻质弹簧1 根、米尺1 把、光电门1 个、数字计时器1 台等。
具体步骤如下：
①将弹簧竖直悬挂在固定支架上，弹簧下面挂上装有遮光片的托盘，在托盘内放入一个砝码，如图（a）
所示。
②用米尺测量平衡时弹簧的长度l，并安装光电门。
③将弹簧在弹性限度内拉伸一定长度后释放，使其在竖直方向振动。
④用数字计时器记录30 次全振动所用时间t。
⑤逐次增加托盘内砝码的数量，重复②③④的操作。
该同学将振动系统理想化为弹簧振子。已知弹簧振子的振动周期
，其中k 为弹簧的劲度系数，
M 为振子的质量。
(1)由步骤④，可知振动周期
。
2
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(2)设弹簧的原长为
，则l 与g、、T 的关系式为
。
(3)由实验数据作出的
图线如图（b）所示，可得
（保留三位有效数字，
取9.87）。
(4)本实验的误差来源包括_____（双选，填标号）。
A．空气阻力
B．弹簧质量不为零
C．光电门的位置稍微偏离托盘的平衡位置
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)AB
【详解】（1）30 次全振动所用时间t，则振动周期
（2）弹簧振子的振动周期
可得振子的质量
振子平衡时，根据平衡条件
可得
则l 与g、
、T 的关系式为
（3）根据
整理可得
则
图像斜率
解得
（4）A．空气阻力的存在会影响弹簧振子的振动周期，是实验的误差来源之一，故A 正确；
B．根据弹簧振子周期公式可知，振子的质量影响振子的周期，通过光电门测量出的周期
为振子考虑
弹簧质量的真实周期，而根据（3）问求出的
的关系是不考虑弹簧质量的关系式子，二者的中的
是不相等的，所以弹簧质量不为零是误差来源之一，故B 正确；
C．利用光电门与数字计时器的组合测量周期的原理：根据简谐运动的规律可知，只要从开始计时起，
3
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振子的速度第二次与开始计时的速度相等即为一个周期，与是否在平衡位置无关，故C 错误。
故选AB。
2．（2023·湖北·高考真题）某同学利用测质量的小型家用电子秤，设计了测量木块和木板间动摩擦因数
的实验。
如图（a）所示，木板和木块A 放在水平桌面上，电子秤放在水平地面上，木块A 和放在电子秤上的重物
B 通过跨过定滑轮的轻绳相连。调节滑轮，使其与木块A 间的轻绳水平，与重物B 间的轻绳竖直。在木块
A 上放置n（
）个砝码（电子秤称得每个砝码的质量
为
），向左拉动木板的同时，记
录电子秤的对应示数m。
（1）实验中，拉动木板时 （填“必须”或“不必”）保持匀速。
（2）用
和
分别表示木块A 和重物B 的质量，则m 和
所满足的关系式为
。
（3）根据测量数据在坐标纸上绘制出
图像，如图（b）所示，可得木块A 和木板间的动摩擦因数
（保留2 位有效数字）。
【答案】 不必
0.40
【详解】（1）[1]木块与木板间的滑动摩擦力与两者之间的相对速度无关，则实验拉动木板时不必保持
匀速；
（2）[2]对木块、砝码以及重物B 分析可知
解得
4
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（3）[3]根据
结合图像可知
则μ=0.40
3．（2022·广东·高考真题）某实验小组为测量小球从某一高度释放，与某种橡胶材料碰撞导致的机械能损
失，设计了如图（a）所示的装置，实验过程如下：
（1）让小球从某一高度由静止释放，与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹。调节光电门位置，使小球
从光电门正上方释放后，在下落和反弹过程中均可通过光电门。
（2）用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图（b）所示，小球直径
。
（3）测量时，应 （选填“A”或“B”，其中A 为“先释放小球，后接通数字计时器”，B 为
“先接通数字计时器，后释放小球”）。记录小球第一次和第二次通过光电门的遮光时间和
。
（4）计算小球通过光电门的速度，已知小球的质量为m，可得小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失
（用字母m、d、
和
表示）。
（5）若适当调高光电门的高度，将会 （选填“增大”或“减小”）因空气阻力引起的测量误
差。
【答案】 7.884/7.882/7.883/7.885/7.886 B
增大
【详解】（2）[1]依题意，小球的直径为
（3）[2]在测量时，因小球下落时间很短，如果先释放小球，有可能会出现时间记录不完整，所以应先
接通数字计时器，再释放小球，故选B。
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（4）[3]依题意，小球向下、向上先后通过光电门时的速度分别为v1、v2，则有
，
则小球与硅胶材料碰撞过程中机械能的损失量为
（5）[4]若调高光电门的高度，较调整之前小球会经历较大的空中距离，所以将会增大因空气阻力引起
的测量误差。
3．（2022·湖南·高考真题）小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等，设计了如图
（a）所示的实验装置，测量冰墩墩玩具的质量。主要实验步骤如下：
（1）查找资料，得知每枚硬币的质量为
；
（2）将硬币以5 枚为一组逐次加入塑料袋，测量每次稳定后橡皮筋的长度，记录数据如下表：
序号
1
2
3
4
5
硬币数量
/枚
5
10
15
20
25
长度
10.51
12.02
13.54
15.05
16.56
（3）根据表中数据在图（b）上描点，绘制图线；
6
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（4）取出全部硬币，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，稳定后橡皮筋长度的示数如图（c）所示，此时橡皮筋
的长度为
；
（5）由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为
（计算结果保留3 位有效数字）。
【答案】 见解析 15.35 127
【详解】（3）[1]根据表格标点连线如图
（4）[2]由图可知刻度尺的分度值为1mm，故读数
；
（5）[3]设橡皮筋的劲度系数为k，原长为x0，则
，
则橡皮筋的劲度系数为k，
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从作的l-n 图线读取数据则可得
，
设冰墩墩的质量为m1，则有
可得
4．（2022·山东·高考真题）在天宫课堂中、我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验。受
此启发。某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体
质量的实验，如图甲所示。主要步骤如下：
①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上；
②接通气源。放上滑块。调平气垫导轨；
③将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于O 点。A 点到O 点的距离为
5.00cm，拉动滑块使其左端处于A 点，由静止释放并开始计时；
④计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力F、加速度a 随时间t 变化的图像，部分图像如图乙所示。
回答以下问题（结果均保留两位有效数字）：
（1）弹簧的劲度系数为 N/m。
（2）该同学从图乙中提取某些时刻F 与a 的数据，画出a—F 图像如图丙中I 所示，由此可得滑块与加速
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度传感器的总质量为 kg。
（3）该同学在滑块上增加待测物体，重复上述实验步骤，在图丙中画出新的a—F 图像Ⅱ，则待测物体的
质量为 kg。
【答案】 12 0.20 0.13
【详解】（1）[1]由题知，弹簧处于原长时滑块左端位于O 点，A 点到O 点的距离为5.00cm。拉动滑块
使其左端处于A 点，由静止释放并开始计时。结合图乙的F—t 图有Δx = 5.00cm，F = 0.610N
根据胡克定律
计算出k ≈ 12N/m
（2）[2]根据牛顿第二定律有F = ma
则a—F 图像的斜率为滑块与加速度传感器的总质量的倒数，根据图丙中I，则有
则滑块与加速度传感器的总质量为m = 0.20kg
（3）[3]滑块上增加待测物体，同理，根据图丙中II，则有
则滑块、待测物体与加速度传感器的总质量为m′ ≈0.33kg
则待测物体的质量为Δm = m′ - m = 0.13kg
5．（2022·全国乙卷·高考真题）用雷达探测一高速飞行器的位置。从某时刻（
）开始的一段时间内，
该飞行器可视为沿直线运动，每隔
测量一次其位置，坐标为x，结果如下表所示：
0
1
2
3
4
5
6
0
507
1094
1759
2505
3329
4233
回答下列问题：
（1）根据表中数据可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动，判断的理由是： ；
（2）当
时，该飞行器速度的大小
；
（3）这段时间内该飞行器加速度的大小
（保留2 位有效数字）。
【答案】 相邻1s 内的位移之差接近∆x=80m 547 79
【详解】（1）[1]第1s 内的位移507m，第2s 内的位移587m，第3s 内的位移665m，第4s 内的位移
746m，第5s 内的位移824m，第6s 内的位移904m，则相邻1s 内的位移之差接近∆x=80m，可知判断飞
行器在这段时间内做匀加速运动；
（2）[2]当x=507m 时飞行器的速度等于0-2s 内的平均速度，则
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（3）[3]根据
6．（2024·全国·模拟预测）“枪口比动能”的计算公式为枪口子弹动能/枪管横截面积，单位为
。
我国规定枪口比动能达到或大于
为枪支，小强通过如图甲所示实验装置测定某型号仿真枪是否超
标。在一半封闭金属盒内塞人橡皮泥，金属盒下方安装一个有墨水的轻质细毛笔，将金属盒用轻绳系于天
花板上的
点，金属盒下方铺设一条以悬点
为圆心的圆弧轨道，并在轨道上铺设白纸，调节轨道高度使
得轻质毛笔笔尖轻微接触白纸且对金属盒的运动无明显阻碍作用。以
为圆心竖直安装一与金属盒运动平
面平行的量角器。将仿真枪靠近金属盒并对准其中心射出弹丸，随后弹丸陷入金属盒内部，并与金属盒一
起摆起一定的角度。测量枪管的内直径
，弹丸的质量
，金属盒与橡皮泥的质量
，白纸痕迹上方端
点与悬点
的连线与竖直方向的夹角以及金属盒中心与悬点
的距离
。重力加速度大小为
。
(1)用游标卡尺测量枪管内直径时需利用图乙中游标卡尺的 （选填“①”“②”或“③”）部
分。测量得到枪管内直径读数如图丙所示，其读数为 mm。
(2)根据所测量得到的物理量得出比动能的表达式为
。（用题中所给物理量的字母表示）
(3)下列因素能够导致比动能的测量值偏小的是___________（填标号）。
A．弹丸与金属盒碰撞过程中损失的动能
B．金属盒所受的空气阻力以及毛笔笔尖与白纸之间的阻力
C．击中金属盒的位置位于金属盒中心上方
D．仿真枪没有抵近金属盒射击
【答案】(1)
7.0
①
(2)
(3)BD
【分析】本题以枪口比动能这一概念为背景，考查动量守恒、机械能守恒、游标卡尺读数。意在考查逻
辑推理以及实验探究能力。
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【详解】（1）[1] 游标卡尺测量内径使用内爪测量，故选①部分。
[2] 10 分度游标卡尺的精确度为
，游标卡尺读数为
（2）根据动量守恒定律有
然后两者共同摆起使得细绳与竖直方向的夹角为时，由机械能守恒定律得
联立可得，弹丸的初动能
根据比动能的定义有
（3）A．根据实验原理，碰撞中损失的动能对测量结果无影响，故A 错误；
BD．若考虑金属盒所受空气阻力以及毛笔笔尖与白纸之间的阻力和仿真枪没有抵近金属盒射击都会使
得初动能的测量值小于真实值，故比动能的测量值偏小，故BD 正确；
C．若击中金属盒的位置位于金属盒中心上方，则
的测量值偏大，比动能的测量值偏大，故C 错误。
故选BD。
7．（2024·云南·模拟预测）某实验小组欲测定当地重力加速度大小，设计实验装置如图甲：将一细线上端
固定于摇柄下端O 点处，另一端连接一小钢球。转动摇柄可控制小钢球某段时间内在某一水平面做匀速圆
周运动，在圆周上某处装一光电门。已知小钢球的直径为d，O 点到钢球球心的距离为L。
(1)实验中用螺旋测微器测量小球直径如图乙所示，则读数为
mm。
(2)某次实验中小球经过光电门时间为t，则对应圆周运动线速度大小为 ；该若再测量出细线与竖直
方向的夹角为α，则当地重力加速度大小为
。（以上均用题中所给物理量符号表示）
【答案】(1)6.700 (2)
【详解】（1）螺旋测微器精度为0.01mm，故读数
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（2）[1]小钢球的直径为d，小球经过光电门时间为t，则圆周运动线速度大小为
[2]设小球质量为m，由匀速圆周运动合力提供向心力，则有
联立以上，解得
8．（2024·四川成都·三模）某同学用如图（a）所示的装置验证机械能守恒定律。不可伸长的轻绳绕过轻
质定滑轮，轻绳两端分别连接物块P 与感光细钢柱K，两者质钢柱量均为
，钢柱K 下端与质量
为
的物块Q 相连。铁架电动机台下部固定一个电动机，电动机竖直转轴上装一支激光笔，电
动机带动激光笔绕转轴在水平面内匀速转动，每转一周激光照射在细钢柱表面时就会使细钢柱感光并留下
痕迹。初始时P、K、Q 系统在外力作用下保持静止，轻绳与细钢柱均竖直。重力加速度g 取
。
(1)开启电动机，待电动机以
的角速度匀速转动后。将P、K、Q 系统由静止释放，Q 落地前，
激光器在细钢柱K 上留下感光痕迹。取下K，用刻度尺测出感光痕迹间的距离如图（b）所示。则细钢柱
K 上相邻感光痕迹间的时间间隔T= s，激光束照射到E 点时，细钢柱速度大小为
m/s。（此问2 空的计算结果均保留1 位有效数字
）
(2)经判断系统由静止释放时激光笔光束恰好经过O 点。参照图（b），在OE 段，系统动能的增加量
12
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，重力势能的减少量
；比较两者关系可判断系统机械能是否守恒。（计算结果均保留3 位
有效数字）
(3)选取相同的另一感光细钢柱K，若初始时激光笔对准K 上某点，开启电动机的同时系统由静止释放，电
动机的角速度按如图（c）所示的规律变化，图像斜率为k，记录下如图（d）所示的感光痕迹，其中两相
邻感光痕迹间距均为d。若验证得到表达式k= 即可证明系统在运动过程中机械能守恒（用含字母
M、m、d、k、g、π 的表达式表示）。
【答案】(1) 0.05 1 (2) 0.240 0.245 (3)
【详解】（1）[1]根据角速度与周期的关系有
[2]根据运动学公式有
（2）[1]在OE 段，系统动能的增加量为
[2]重力势能的减少量为
（3）从初始时激光笔对准K 上某点开始选取连续的n 段，根据时间关系有`
根据运动学公式有
根据机械能守恒定律有
解得
则
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9．（2024·陕西榆林·模拟预测）如图甲为桶装水电动抽水器，某兴趣小组利用平抛运动规律测量该抽水器
的流量Q（单位时间流出水的体积）。
(1)如图乙，为了方便测量，取下不锈钢出水管，用游标卡尺测量其外径D，读数为 cm。
(2)转动出水管至出水口水平，接通电源，待水流稳定后，用米尺测出管口到落点的高度差
和
管口到落点的水平距离
，已知重力加速度，
，则水流速度
m/s（保留两
位有效数字）。
(3)已知出水管管壁的厚度为d，该抽水器的流量Q 的表达式为 （用物理量D、d、v 表示）。若根
据测得的流量算出装满一杯水需要的时间总是比实际需要的时间短，可能的原因是 （写出
一种即可）。
【答案】(1)0.71 (2)1.0 (3)
测量h 偏小/L 偏大/D 偏大/d 偏小
【详解】（1）游标卡尺的读数为
（2）竖直方向
水平方向
联立解得
（3）[1]该抽水器的流量Q 的表达式
根据几何关系
联立可得
[2] 若根据测得的流量算出装满一杯水需要的时间总是比实际需要的时间短，说明流量的测量值偏大，
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根据
可知可能是
偏大或
偏小或者是水流速度的测量值偏大，即测量h 偏小或L 偏
大。
10．（2024·辽宁大连·模拟预测）某同学用如图（a）所示的装置验证机械能守恒定律。用细线把钢制的圆
柱挂在架子上，架子下部固定一个小电动机，电动机轴上装一支软笔。电动机转动时，软笔尖每转一周就
在钢柱表面画上一条痕迹（时间间隔为T）。如图（b），在钢柱上从痕迹O 开始选取5 条连续的痕迹A、
B、C、D、E，测得它们到痕迹O 的距离分别为hA、hB、hC、hD、hE。已知当地重力加速度为g。
(1)实验操作时，应该__________。（填正确答案标号）
A．先打开电源使电动机转动，后烧断细线使钢柱自由下落
B．先烧断细线使钢柱自由下落，后打开电源使电动机转动
(2)画出痕迹D 时，钢柱下落的速度
。（用题中所给物理量的字母表示）
(3)设各条痕迹到O 的距离为h，对应钢柱的下落速度为v，画出
图像，发现图线接近一条倾斜的直线，
若该直线的斜率近似等于 ，则可认为钢柱下落过程中机械能守恒。
【答案】(1)A (2)
(3)2g
【详解】（1）实验操作时，为了使软笔在钢柱表面画上一条痕迹条数多一些，应该先打开电源使电动
机转动，后烧断细线使钢柱自由下落。
故选A。
（2）根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则画出痕迹D 时，钢柱下落的速度
为
（3）钢制的圆柱下落过程中，只有重力做功，重力势能的减小等于动能的增加，即
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整理有
若
图线为一条倾斜直线，且直线斜率近似等于2g，则可认为钢柱下落过程中机械能守恒。
题型二 电学创新实验
11．（2023·辽宁·高考真题）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）。
【答案】 乙
6.5 × 10－5
【详解】（1）[1]由于电压表测量的是乙、丙之间的电压，则L 是丙到乙的距离。
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（2）[2]根据电阻定律有
再根据欧姆定律有
联立有
则
（3）[3]根据图像可知k = 6.5V/m
则根据（2）代入数据有ρ = 6.5 × 10－5Ω∙m
12．（2023·浙江·高考真题）以下实验中，说法正确的是（ ）
A．在LC 振荡电路中“观察电容器的充、放电现象”实验中，充电时电流逐渐增大，放电时电流逐渐
减小
B．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，滴入油酸酒精溶液后，需尽快描下油膜轮廓，测出油膜
面积
C．“观察光敏电阻特性”和“观察金属热电阻特性”实验中，光照强度增加，光敏电阻阻值减小；温
度升高，金属热电阻阻值增大
D．“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，如果可拆变压器的“横梁”铁芯没装上，原
线圈接入10V 的交流电时，副线圈输出电压不为零
【答案】CD
【详解】A．在LC 振荡电路中“观察电容器的充、放电现象”实验中，充电时电流逐渐减小，放电时
电流逐渐增大，故A 错误；
B．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，滴入油酸酒精溶液后，需待油酸溶液全部散开,形状稳定
后，用一玻璃板轻轻盖在浅盘上，然后用水笔把油酸溶液的轮廓画在玻璃板上，测出油膜面积，故B 错
误；
C．“观察光敏电阻特性”实验中，光照强度增加，光敏电阻阻值减小；“观察金属热电阻特性”实验
中，温度升高，金属热电阻阻值增大，故C 正确；
D．“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，如果可拆变压器的“横梁”铁芯没装上，原
线圈接入10V 的交流电时，变压器的效果减弱，副线圈磁通量还是会发生变化，副线圈输出电压不为
零，故D 正确。
故选CD。
13．（2024·天津·高考真题）某同学研究闭合电路的规律。
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(1)根据闭合电路的欧姆定律得出了电源输出功率P 与外电路电阻关系图像，如图所示，则P 的峰值对应的
外电路电阻值R 应 电源内阻r（填“大于”、“小于”或“等于”）；
(2)测定电源的电动势和内阻，可供选用的器材有：
A．电压表：（量程
，内阻约为
）
B．电流表：（量程
，内阻约为
）
C．滑动变阻器：（最大阻值
，额定电流
）
D．滑动变阻器：（最大阻值
，额定电流
）
E．待测电源：（电动势约为
，内阻约为
）
F．开关、导线若干
（i）实验中所用的滑动变阻器应选 （填器材前字母代号）；
（ii）实物电路如图所示，单刀双掷开关
可分别与1、2 端闭合，为使电源内阻的测量结果更接近真实值，
应与 端闭合。
【答案】(1)等于 (2) C 2
【详解】（1）电源输出功率
则当R=r 时电源输出功率P 最大；
（2）（i）[1]实验中所用的滑动变阻器应选阻值较小的C 即可；
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（ii）[2]电压表内阻远大于电源内阻，应采用相对电源的电流表外接法，使电源内阻的测量结果更接近
真实值，
应与2 端闭合。
14．（2024·河北·高考真题）某种花卉喜光，但阳光太强时易受损伤。某兴趣小组决定制作简易光强报警
器，以便在光照过强时提醒花农。该实验用到的主要器材如下：学生电源、多用电表、数字电压表
、数字电流表
、滑动变阻器R（最大阻值
）、白炽灯、可调电阻
、发光二极管
、光敏电阻
型三极管
、开关和若干导线等。
(1)判断发光二极管的极性使用多用电表的“
”欧姆挡测量二极管的电阻。如图1 所示，当黑表笔与接
线端M 接触、红表笔与接线端N 接触时，多用电表指针位于表盘中a 位置（见图2）；对调红、黑表笔后
指针位于表盘中b 位置（见图（2），由此判断M 端为二极管的 （填“正极”或“负极”）。
(2)研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性
①采用图3 中的器材进行实验，部分实物连接已完成。要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0 开始。
导线
和
的另一端应分别连接滑动变阻器的 、 、 接线柱
（以上三空选填接线柱标号“A”“B”“C”或“D”）。
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②图4 为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性图3 曲线，图中曲线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ对应光敏电阻受到的光
照由弱到强。由图像可知，光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而 （填“增大”或“减
小”）。
(3)组装光强报警器电路并测试其功能图5 为利用光敏电阻、发光二极管、三极管（当b、e 间电压达到一定
程度后，三极管被导通）等元件设计的电路。组装好光强报警器后，在测试过程中发现，当照射到光敏电
阻表面的光强达到报警值时，发光二极管并不发光，为使报警器正常工作，应 （填“增大”
或“减小”）可调电阻
的阻值，直至发光二极管发光。
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【答案】(1)负极 (2) A A D/C 减小 (3)增大
【详解】（1）根据欧姆表结构，使用时欧姆表黑表笔接内部电源正极，故当黑表笔接M 端，电阻无穷
大，说明二极管反向截止即连接电源负极。
（2）[1][2][3]题干要求电压表、电流表读数从零开始,所以滑动变阻器采用分压式接法连接电路,故
接滑动变阻器A 接线柱,
必须接在金属杆两端接线柱任意一个，即C 或D。
另若
接金属杆两端接线柱任意一个，即C 或D，
接接滑动变阻器A 接线柱,
接滑动变阻器B 接线
柱也符合题意。
[4]由图像可知，随光照强度增加，I-U 图像斜率增大，所以电阻减小。
（3）三极管未导通时，
与
串联。随着光强增强，
电阻减小，此时三极管仍未导通，说明
分
压小，故需要增大
。
15．（2023·湖南·高考真题）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，
为电阻箱，
为半导体薄膜压力传感器，
间连接电压传感器
（内阻无穷大）．
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(1)先用欧姆表“
”挡粗测
的阻值，示数如图（b）所示，对应的读数是
;
(2)适当调节
，使电压传感器示数为0，此时，
的阻值为 （用
表示）；
(3)依次将
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
，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
电压
0
57
115
168
220
280
根据表中数据在图（c）上描点，绘制
关系图线 ；
(4)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
，电压传感器示数为
，则
大小是
（重力加速度取
，保留2 位有效数字）；
(5)若在步骤（4）中换用非理想毫伏表测量
间电压，在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力
，此
时非理想毫伏表读数为
，则
（填“>”“=”或“<”）．
【答案】(1)1000/1000.0 (2)
22
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(3)
(4)1.7×10-2 (5)>
【详解】（1）欧姆表读数为10×100Ω=1000Ω
（2）当电压传感器读数为零时，CD 两点电势相等，即
即
解得
（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200mV 时，所放物体质量为1.75g，则
（5）可将CD 以外的电路等效为新的电源，电动势E＇，内阻r＇，CD 两点电压看做路端电压，因为
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换用非理想电压传感器时内阻不是无穷大，此时电压传感器读数
当读数为U＇=200mV 时，实际CD 间断路（接理想电压传感器时）时的电压等于E＇大于200mV，则
此时压力传感器的读数F1>F0。
16．（2022·浙江·高考真题）（1）探究滑动变阻器的分压特性，采用图1 所示的电路，探究滑片P 从A 移
到B 的过程中，负载电阻R 两端的电压变化。
①图2 为实验器材部分连线图，还需要 （选填af、bf、fd、fc、ce 或cg）连线。
②图3 所示电压表的示数为 V。
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③已知滑动变阻器的最大阻值R0=10Ω，额定电流I=1.0A。选择负载电阻R=10Ω，以R 两端电压U 为纵轴，
为横轴（x 为AP 的长度，L 为AB 的长度），得到
分压特性曲线为图4 中的“I”；当R=100Ω，分
压特性曲线对应图4 中的 （选填“Ⅱ”或“Ⅲ”）；则滑动变阻器最大阻值的选择依据是 。
（2）两个相同的电流表G1和G2如图5 所示连接，晃动G1表，当指针向左偏时，静止的G2表的指针也向
左偏，原因是 。
A．两表都是“发电机”
B．G1表是“发电机”，G2表是“电动机”
C．G1表和G2表之间存在互感现象
D．G1表产生的电流流入G2表，产生的安培力使G2表指针偏转
【答案】 af、fd、ce
Ⅱ
BD/DB
【详解】（1）[1]依原理图可知，还需要af、fd、ce 连线；
[2]依题意，所示电压表的示数为1.50V，考虑到偶然误差
也可；
[3] 假定AP 部分的电阻为
，
分别与10Ω 与100Ω 并联再与BP 部分的电阻串联；由于相同的
与
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100Ω 并联后的电阻较与10Ω 并联后的电阻大，则根据闭合电路的欧姆定律可知，滑片在相同位置下，
负载电阻越大，其两端电压越大；即在相同横坐标下，此时负载100Ω 时，电压表的示数应该较曲线为
图4 中的“I”来得大，故应该选“Ⅱ”。
[4]由上述分析可知，对于不同的负载电阻，调节滑动触头时负载两端的电压变化规律不同，当负载电
阻小于滑动变阻器最大阻值时，负载电阻两端电压随滑动触头的变化而更迅速变化；当负载电阻大于滑
动变阻器最大阻值时，负载电阻两端电压随滑动触头的变化而更加平稳变化，从而获得更多的实验数据。
所以，在保证电路安全的情况下，滑动变阻器最大阻值的选择依据是相比负载电阻越小越好，即
。
（2）[5]据题意可知：电流表主要部件是永久磁铁和带有指针的线圈，G1和G2用导线连接起来．当晃
动G1时，相当于G1中的线圈做切割磁感线运动，电路中会产生感应电流；由于两个电表构成了闭合电
路，则电流会通过G2表中的线圈，而该线圈处于磁场中，由于通电导线在磁场中受力的作用，G2的指
针也会偏转；则G1表相当于“发电机”，G2表相当于“电动机”，故AC 错误，BD 正确。
故选BD。
17．（2022·广东·高考真题）弹性导电绳逐步成为智能控制系统中部分传感器的敏感元件，某同学测量弹
性导电绳的电阻与拉伸后绳长之间的关系，实验过程如下：
（1）装置安装和电路连接；如图（a）所示，导电绳的一端固定，另一端作为拉伸端，两端分别用带有金
属夹A、B 的导线接入如图（b）所示的电路中。
（2）导电绳拉伸后的长度L 及其电阻Rx的测量
①将导电绳拉伸后，用刻度尺测量并记录A、B 间的距离，即为导电绳拉伸后的长度L。
②将滑动变阻器R 的滑片滑到最右端。断开开关S2，闭合开关S1，调节R，使电压表和电流表的指针偏转
到合适位置。记录两表的示数U 和I1。
③闭合S2，电压表的示数 （选填“变大”或“变小”）。调节R 使电压表的示数仍为U，记录
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电流表的示数I2，则此时导电绳的电阻Rx = （用I1、I2和U 表示）。
④断开S1，增大导电绳拉伸量，测量并记录A、B 间的距离，重复步骤②和③。
（3）该电压表内阻对导电绳电阻的测量值 （选填“有”或“无”）影响。
（4）图11(c）是根据部分实验数据描绘的Rx—L 图线。将该导电绳两端固定在某种机械臂上，当机械臂弯
曲后，测得导电绳的电阻Rx为1.33kΩ，则由图线可读出导电绳拉伸后的长度为 cm，即为机械
臂弯曲后的长度。
【答案】 变小
无 51.80
【详解】（2）[1]闭合S2后，并联部分的电阻减小，根据闭合电路欧姆定律，电压表的示数变小。
[2]加在导电绳两端的电压为U，流过导电绳的电流为I2—I1，因此导电绳的电阻
（3）[3]在闭合S2之前，电流表I1的示数包括定值电阻的电流和电压表分得的电流，闭合S2之后，加在
电压表两端的电压保持不变，因此流过电压表和定值电阻的总电流仍为I1，故流过导电绳的电流是I2—
I1，与电压表内阻无关，电压表内阻对测量没有影响。
（4）[4]由图c 可知，导电绳拉伸后的长度为51.80cm。
18．（2022·河北·高考真题）某物理兴趣小组利用废弃电饭煲的部分器材自制简易电饭煲，设计电路如图1
所示。选用的器材有：限温开关S1（手动将其按下，开始持续加热煮饭，当锅内温度高于103℃时自动断
开，之后不能自动闭合）；保温开关S2（当锅内温度高于80℃时自动断开，温度低于70℃时自动闭合）；
电饭煲的框架（结构如图2 所示）。自备元件有：加热电阻丝R（阻值为60Ω，用于加热煮饭）；限流电
阻R1和R2（阻值均为1kΩ）；指示灯L1和L2（2.5V，0.6W，当电流低于30mA 时可视为熄灭）；保险丝
T。
（1）按照兴趣小组设计的电路，下列说法正确的是 （多选）。
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A．按下S1，L1和L2均发光
B．当锅内温度高于103℃时，S1自动断开，L1和L2均发光
C．保温过程中，S2自动在闭合、断开状态之间交替切换
D．当锅内温度低于70℃时，S2自动闭合，L1发光，L2熄灭
（2）简易电饭煲制作完成后，试用时L1始终不亮，但加热和保温功能均正常。在不增加元件的前提下，
断开电源，使用多用电表判断发生故障的元件。下列操作步骤的正确顺序是 （填写各步骤前的字
母）。
A．将选择开关旋转到“ × 100”位置
B．将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指针指向欧姆零点
C．调整“指针定位螺丝”，使指针指到零刻度
D．测量指示灯L1两端的阻值
E．将选择开关置于OFF 位置或交流电压最高挡
操作时，将多用电表两表笔与L1两端接触，若指针如图3 所示，可判断是 断路损坏；若指针如图4
所示，可判断是 断路损坏。（用电路中的元件符号表示）
【答案】 CD/DC CABDE L1 R1
【详解】[1]A．按下S1后L2支路被短路，则L2不会发光，A 错误；
B．当锅内温度高于103℃时，S1断开，而要温度降到70℃以下时S2才会闭合，则此时L2可能发光，此
时电路中R 与R1和L1的串联部分并联，并联的整体再和L2、R2串联，则回路中并联的整体电阻RL=
10.42Ω，R 并 = 56.64Ω
则回路总电阻R 总 = 1067.06Ω
则回路总电流
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则L2一定发光，此时并联的整体的电压为U 并 = I 总R 并 = 11.89V
则流过L1的电流为
则流过L1的电流小于30mA，则L1熄灭，B 错误；
C．由题知，S2在锅内温度高于80℃时自动断开，锅内温度降到70℃以下时S2自动闭合，C 正确；
D．当锅内迢度低于70℃时，S2自动闭合，L2支路被短路，则L2不会发光，此时电路中R 与R1和L1的
串联部分并联，则此时流过L1的电流为
则此时流过L1的电流大于30mA，则L1发光，D 正确。
故选CD。
（2）[2]多用电表的操作步骤为：调整“指针定位螺丝”，使指什指到零刻度——机械调零；将选择开
关旋转到“ × 100”位置——选挡；将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指计指向欧姆零
点——欧姆调零；测量指示灯L1两端的阻值——测量；将选择开关置于OFF 位置或交流电压最高挡
——关闭多用电表。
故正确顺序为CABDE。
[3]由于使用时L1始终不亮，但加热和保温功能均正常，如图3 可看出L1两端有1100Ω 左右的电阻，大
约等于
和R 的总阻值，则说明L1始终不亮的原因可能是L1断路损坏。
[4]由于使用时L1始终不亮，但加热和保温功能均正常，如图4 可看出欧姆表的示数几乎为零，,由于此时
选用的是“ × 100”挡，而灯泡电阻RL= 10.42Ω，欧姆表两表笔间的电阻为灯泡电阻时，示数很小，几乎
为0，说明灯泡L1正常，L1始终不亮的原因可能是R1断路损坏。
19．（2024·广东韶关·模拟预测）某科技小组想通过实验探究热敏电阻的温度特性。如图甲所示，
为滑
动变阻器，
为电阻箱，热敏电阻
处在虚线所示的温控室中。
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(1)实验前，开关
、
先断开，将滑动变阻器
的滑片移到 （填“ ”或“ ”端；实验时，记
录温控室的温度
，将
打到1，闭合
，调节滑动变阻器的滑片
，使电流表的示数为
；然后保持滑
动变阻器的滑片
位置不变，再将
打到2，调节电阻箱
，使电流表的示数为 ，记录此时电阻
箱的示数
，即为热敏电阻的阻值；
(2)多次改变温控室的温度，重复上述实验过程，测得多组热敏电阻在不同温度下对应的电阻值
，作出
图像，如图乙所示，由图像可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高而 （填“增大”或“减
小”）；
(3)上述实验过程中，若电流表内阻不可忽略，则热敏电阻的测量值 （填“大于”、“等于”或
“小于”）真实值；
(4)现将此热敏电阻接在电流恒定的电路中，当它产生的热量与向周围环境散热达到平衡时，热敏电阻的温
度稳定在某一值，且满足关系式
，其中是散热系数，是电阻的温度，
是周围环境温度，
为电流。已知
，
，
，结合乙图可知该热敏电阻的温度稳定在
℃。（保留两位有效数字）
【答案】(1) b
(2)减小 (3)等于 (4)50
【详解】（1）[1]闭合电键
前，应将滑动变阻器
的滑片移动b 端，使滑动变阻器接入电路的电阻最
大。
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[2]电流表前后两次一致，保证电路前后两次等效，所以调整电阻箱，使电流表的示数也为
。
（2）从图像可以看出，该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
（3）电流表内阻即使不可忽略，只要保证开关
打到1 或2 时电流表的读数一致，则热敏电阻的测量
值等于真实值。
（4）由题意可知，电阻的散热功率表示为
其中
则可解得
在
图像中做出如图所示的图线。
据其与理论图线的交点即可求得：该电阻的温度大约稳定在
。
20．（2024·四川泸州·三模）国锂电池产能占全世界60%以上，某同学对一块锂电池的电动势Ex和内阻rx
非常感兴趣，设计了如图甲所示的电路图。图中R1和R2为电阻箱（0~999.9Ω），S1和S2为开关，E0为干
电池（电动势为1.5V，内阻未知）；G 是灵敏电流计。
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（1）用笔画线代替导线，按照图甲将乙图中的实物连接成完整电路 ；
（2）闭合开关S1和S2，调节两电阻箱，当G 表示数为零时，记录下电阻箱的阻值为R1和R2，则有
（用R1、R2和rx表示）
（3）闭合开关S1和S2，改变两电阻箱阻值，当G 表示数重新为零时，记录下电阻箱的阻值为
和
；
（4）某次实验
、
、
、
，由此可测出Ex= ，rx=
。
【答案】 见解析
6.5V
【详解】（1）[1]如图
（2）[2]当G 表示数为零时
得
（3）[3][4]把
E0=1.5V
代入
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联立得
，
21．（2024·全国·一模）某同学设计了一个加速度计，将其固定在待测物体上，能通过电路中电压表的示
数反映物体的加速度a，其原理图如图（a）所示。其中，质量
的滑块2 可以在光滑的框架1 中左右
平移，滑块两侧各连接一根劲度系数
的弹簧3（弹簧始终处于弹性限度内）。4 是固定在
滑块2 上的金属滑动片，与电压表的一端用导线相连，并与一阻值均匀的电阻AB 相接触，滑动片4 与电阻
间的摩擦忽略不计。已知物体加速度为0 时，两侧弹簧3 均处于原长，滑动片4 位于AB 中点，AB 全长
；直流电源电动势
（内阻忽略不计）。现有一量程0~3V、内阻
的电压表
，其表盘如图（b）所示；另有开关、导线若干。
(1)为使滑动片4 位于B 点时电压表满偏，需要将电压表量程改为0~15V，则电压表应 （选填“串
联”或“并联”）一个阻值为 kΩ 的电阻，并将电压表的刻度按新量程做好修改；
(2)将改装后的电压表接入图（a）的电路中，此装置可测量加速度的最大值为
；
(3)请在图（c）中画出
图像 （规定加速度向左为正方向，U 为改装后电压表的示数）；
(4)若要增大加速度的测量范围，可采用的方法有： （答出一条合理措施即可）。
【答案】(1) 串联 12 (2)30
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(3)
(4)更换两根劲度系数更大的弹簧/换质量更小的滑块
【详解】（1）[1][2]要扩大电压表的量程，需要串联一个电阻，根据
解得
（2）当滑块处于
中点时，加速度为零，当滑块端点A 或B 时，加速度最大，根据牛顿第二定律
解得
（3）根据
可知加速度与
成线性关系，根据串联电路分压规律可知电压表示数
与
也成
线性关系，可知加速度
与电压表示数
是线性关系，当滑块处于
中点时，电压表示数为7.5V，当
加速度向右时，滑块在
中点的左边，当加速度向左时，滑块在
中点的右边，所以
图像如图
所示
（4）滑块所受到的合力最大值由弹簧决定与电压无关，劲度系数越大，加速度的测量范围越大；最大
的合力一定的情况下，根据牛顿第二定律可知可以减小滑块的质量增大加速度的测量范围。
22．（2024·河南·模拟预测）某实验小组想了解一气压传感器的电阻随所处环境气压变化的规律，他们在
室温下利用实验室提供的以下器材进行探究。
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A．气压传感器
（阻值变化范围从几十欧到几百欧）；
B．直流电源（电动势6V，内阻不计）；
C．电压表
（量程0～3V，内阻为4kΩ）；
D．电压表
（量程0～15V，内阻为20kΩ）；
E．电流表A（量程0～150mA，内阻不计）；
F．定值电阻
（阻值为4kΩ）；
G．定值电阻
（阻值为20kΩ）；
H．滑动变阻器R（最大阻值为50Ω）；
I．开关S、导线若干。
(1)该小组设计了如图甲所示的实验电路原理图，其中电压表应选择 ，定值电阻应选择 。（填
器材前的字母代号）
(2)请按图甲所示的电路图，将图乙中的实物连线补充完整 。
(3)改变环境压强p，测得不同的
值，绘出如图丙所示的图像，可得
随压强p 变化的关系式为
=
。
(4)某次测量时，电压表、电流表的示数分别为
和
，则气压传感器的阻值
=
Ω，此时气压传感器所处环境的压强p= Pa。
【答案】(1) C F
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(2)
(3)
(4) 200
【详解】（1）[1]根据题意可知，电源电动势为
，电压表读数时要在表盘中间三分之一更准确，而
且串联定值电阻可以扩大量程，故电压表选C。
[2]串联定值电阻，相当于扩大电压表量程，扩大到
即可，电压表
的量程为
，内阻为
，根
据串联分压原理，故需串联一个阻值为
定值电阻，故定值电阻应选
。
故选F。
（2）按照图甲所示的电路图，连接实物图如图所示
（3）根据图像，假设
代入数据可得
（4）[1]根据题意，由欧姆定律有
[2]将
代入表达式
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可以解得，此时气压传感器所处环境的压强为
题型三 热学、光学创新实验
23．（2020·上海·二模）在“用DIS 研究一定质量的气体在体积不变时，其压强与温度的关系”实验中，
实验装置如图a 所示：
（1）图甲中传感器A 为 传感器，传感器B 为 传感器；
（2）某同学测得压强与摄氏温度的数据，并在p-t 坐标系中作图，获得如图乙的图像。图线延长线与横轴
交点的温度被开尔文称为 ，其物理意义是 ；
（3）另一同学先后用大小不同的两个试管甲、乙（V 甲>V 乙），封闭了质量不同，但初始温度和压强都相
同的同种气体做实验。若将测得的压强p 与摄氏温度t 的数据，在同一p-t 坐标系中作图，得到的图像应是
丙图中的( )
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【答案】 温度 压强 绝对零度 低温极限 C
【详解】（1）[1][2]传感器A 是与热敏元件连在一起的，所以能够感应到试管中温度的变化，显示出试
管中的温度，所以应该是温度传感器；因为气体的体积不变，研究气体的温度和压强的变化关系，则传
感器B 应该是压强传感器。
（2）[3][4]对一定质量的理想气体来说，在体积不变时，根据理想气体状态方程
，可知其压强
与绝对温度的关系为正比例关系，图线应该是一条过绝对零点的倾斜直线，所以若是压强对应摄氏温度
的情况，其图线的延长线与横轴的交点坐标被开尔文称为绝对零度，其物理意义为宇宙的低温极限。
（3）[5]由理想气体状态方程
，可得
两种气体的等容线都是延长线经过绝对零度的倾斜的直线，两种气体是初始温度和压强都相同的同种气
体，所以摩尔数与体积之比相同，所以两图线相同，故选C。
24．（2024·河南·二模）某实验小组欲测定一圆柱形玻璃砖的折射率，其操作步骤如下：
a.将白纸固定在水平桌面上，将圆柱形玻璃砖竖直放在白纸上，用铅笔准确描出玻璃砖底面圆的轮廓；
b.将底面圆圆周平分为60 等份，并标上相应的数字，如图甲所示，再将玻璃砖竖直放回图甲中的底面圆轮
廓上进行实验；
c.用激光笔发出细束绿色激光，沿平行于圆直径OO＇的方向入射，分别准确记录入射点P 和出射点Q 在
圆周上对应的读数；
d.改变入射点位置，重复步骤c。
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(1)根据图甲中圆周上的读数可得，入射角i＝ ，折射角γ＝ .（均用弧度制表示）
(2)若经过多次测量，作出
的图像如图乙所示，则玻璃砖的折射率为n＝ （结果保留2
位有效数字）。
(3)该实验中，若改用红色激光笔照射，其他条件不变，当光线沿图甲中光路入射时，则光斑出现在Q 点的
（填“上方”或“下方”）。
【答案】(1) ）
(2)2.0 (3)上方
【详解】（1）[1][2]圆周上的刻度被分为60 等份，则每个刻度代表的弧度为
根据圆周上的读数可得，入射角
折射为
（2）根据折射定律可知
图像的斜率表示玻璃砖的折射率，则有
（3）在同一种介质中，红色激光的折射率小于绿光的折射率，该实验中，若改用红色激光笔照射，其
他条件不变，则光斑出现在Q 点的上方。
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