10年高考（2011-2020年）全国II卷物理试题-分项全解全析--专题10 电学实验（解析版）

10 年高考（2011-2020 年）全国 II 卷物理试题分项全解全析 专题 10 电学实验 1、全国 II 卷 2020 年高考使用的省份：甘肃、青海、内蒙古、黑龙江、吉林、辽宁、宁夏、新疆、陕西、 重庆等 10 个省份 2、2011-2020 年全国 II 卷分布情况概况： 考点 年份 题型 题号 分值 2020 年 实验题 23 6 分 2019 年 实验题 23 10 分 2018 年 实验题 22 6 分 2017 年 实验题 23 9 分 2016 年 实验题 23 9 分 2015 年 实验题 22 9 分 2014 年 实验题 22 9 分 2013 年 实验题 23 7 分 2012 年 实验题 23/22 10 分/6 分 电学实验 2011 年 实验题 23/22 12 分/5 分 3、2011-2020 年全国 II 卷试题赏析： 1、（2020·全国 II 卷·T23）某同学要研究一小灯泡L（3.6 V，0.30 A） 伏安特性。所用器材有：电流表 A1 （量程 200 mA，内阻 Rg1=10.0 Ω），电流表 A2（量程 500 mA，内阻 Rg2=1.0 Ω）、定值电阻 R0（阻值 R0=10.0 Ω）、滑动变阻器 R1（最大阻值 10 Ω）、电源 E（电动势 4.5 V，内阻很小）、开关 S 和若干导线。该同学设 计的电路如图（a）所示。 的（1）根据图（a），在图（b）的实物图中画出连线______。 （2）若 I1、I2 分别为流过电流表 A1 和 A2 的电流，利用 I1、I2、Rg1 和 R0 写出：小灯泡两端的电压 U=_______，流过小灯泡的电流 I=_______。为保证小灯泡的安全，I1 不能超过_______mA。 （3）实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取 相应的 I1 和 I2。所得实验数据在下表中给出。 I1/mA 32 55 85 125 144 173 I2/mA 171 229 299 379 424 470 根据实验数据可算得，当 I1=173 mA 时，灯丝电阻 R=_______Ω（保留 1 位小数）。 （4）如果用另一个电阻替代定值电阻 R0，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值 不能小于_______Ω（保留 1 位小数）。 【答案】 (1). (2). (3). (4). 180 (5). 11.6 (6). 8.0 【解析】 （1）根据电路图连接实物图如图所示 ( )1 1 0gI R R+ 2 1I I−（2）①根据电路图可知灯泡两端的电压为电流表 A1 和 R0 的总电压，故根据欧姆定律有 ②根据并联电路特点可知流过小灯泡的电流为 ③因为小灯泡的额定电压为 3.6V，故根据题目中已知数据带入①中可知 I1 不能超过 180mA； （3）根据表中数据可知当 I1=173mA 时，I2=470mA；根据前面的分析代入数据可知此时灯泡两端的电压为 U=3.46V；流过小灯泡的电流为 I=297mA=0.297A；故根据欧姆定律可知此时小灯泡的电阻为 （4）要测量完整的伏安特性曲线则灯泡两端的电压至少要达到 3.6V，而电流表 A1 不能超过其量程 200mA， 此时结合①有 解得 ，即要完整的测量小灯泡伏安特性曲线所用电阻的阻值不能小于 。 2、（2019·全国 II 卷·T23）某小组利用图（a）所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压 U 与温度 t 的关系，图中 V1 和 V2 为理想电压表；R 为滑动变阻器，R0 为定值电阻（阻值 100 Ω）；S 为开关， E 为电源．实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度 t 由温度计（图中未画出）测出．图（b）是该小 组在恒定电流为 50.0μA 时得到的某硅二极管 U-t 关系曲线．回答下列问题： ( )1 1 0gU I R R= + 2 1I I I= − 3.46 Ω 11.6Ω0.297 UR I= = = ( )03.6 0.2 10 R= ´ + 0 8ΩR = 8Ω（1）实验中，为保证流过二极管的电流为 50.0μA，应调节滑动变阻器 R，使电压表 V1 的示数为 U1=______mV；根据图（b）可知，当控温炉内的温度 t 升高时，硅二极管正向电阻_____（填“变大”或“变 小”），电压表 V1 示数_____（填“增大”或“减小”），此时应将 R 的滑片向_____（填“A”或“B”）端移动，以 使 V1 示数仍为 U1． （2）由图（b）可以看出 U 与 t 成线性关系，硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏度为 =_____×10-3V/℃（保留 2 位有效数字）． 【答案】 (1). 5.00 (2). 变小 (3). 增大 (4). B (5). 2.8 【解析】 （1）U1=IR0=100Ω×50×10-6A=5×10-3V=5mV 由 ，I 不变，温度升高，U 减小，故 R 减小；由于 R 变 小，总电阻减小，电流增大；R0 两端电压增大，即 V1 表示数变大，只有增大电阻才能使电流减小，故滑动 变阻器向右调节，即向 B 端调节． （2）由图可知， =2.8×10-3V/℃ 3、（2018·全国 II 卷·T22）某同学组装一个多用电表。可用的器材有：微安表头（量程 100 内阻 900 ）；电阻箱 R1 （阻值范围 0 999.9 ）；电阻箱 R2 （阻值范围 0 99 999.9 ）；导线若干。 Δ| |Δ U t UR I = U t ∆ ∆要求利用所给器材先组装一个量程为 1 mA 的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为 3 V 的直流电压 表。组装好的多用电表有电流 1 mA 和电压 3 V 两挡。 回答下列问题： （1）在虚线框内画出电路图并标出 R1 和 R2，其中*为公共接线柱，a 和 b 分别是电流挡和电压挡的接线柱 ___________。 （2）电阻箱的阻值 _____________ ;R2=____________ （保留到个位） 【答案】 (1). （1）如图所示 (2). （2）100 (3). 2 910 【解析】（1）R1 的电阻比较小，所以 R1 与表头并联构成大量程的的电流表，R2 的阻值比较大，与改装后的 电流表串联可充当大量程的电压表，设计电路图如图所示；学科#网 改装电流表需要并联一个电阻，要改装 1mA 的电流表需要并联的电阻 ，所以选用与变阻箱 R1 并联， 并联后的总电阻为 要改装 3V 电压表需要串联电阻，串联电阻的阻值为 本题答案是：（1）如图所示 （2）100 2 910 4、（2017·全国 II 卷·T23）某同学利用如图（a）所示的电路测量一微安表（量程为 100 μA，内阻大约为 2 500 Ω）的内阻。可使用的器材有：两个滑动变阻器 R1、R2（其中一个阻值为 20 Ω，另一个阻值为 2 000 Ω）；电阻箱 Rz（最大阻值为 99 999.9 Ω）；电源 E（电动势约为 1.5 V）；单刀开关 S1 和 S2。C、D 分别为两个 滑动变阻器的滑片。 （1）按原理图（a）将图（b）中的实物连线。 （2）完成下列填空： ①R1 的阻值为 Ω（填“20”或“2 000”）。 ②为了保护微安表，开始时将 R1 的滑片 C 滑到接近图（a）中的滑动变阻器的 端（填“左”或“右”）对应的位置；将 R2 的滑片 D 置于中间位置附近。 ③将电阻箱 Rz 的阻值置于 2 500.0 Ω，接通 S1。将 R1 的滑片置于适当位置，再反复调节 R2 的滑片 D 的 位置。最终使得接通 S2 前后，微安表的示数保持不变，这说明 S2 接通前 B 与 D 所在位置的电势 （填 “相等”或“不相等”）。 ④将电阻箱 Rz 和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将 Rz 的阻值置于 2 601.0 Ω 时，在接通 S2 前后，微安表的示数也保持不变。待测微安表的内阻为 Ω（结果保留到个位）。 （3）写出一条提高测量微安表内阻精度的建议： 。 【答案】（1）连线见解析 （2）①20 ②左 ③相等 ④2 550 （3）调节 R1 上的分压，尽可能使微安表 接近满量程 【解析】（1）实物连线如图： （2）①滑动变阻器 R1 要接成分压电路，则要选择阻值较小的 20 Ω 的滑动变阻器； ②为了保护微安表，开始时将 R1 的滑片 C 滑到接近图（a）中滑动变阻器的左端对应的位置； ③将电阻箱 Rz 的阻值置于 2 500.0 Ω，接通 S1；将 R1 的滑片置于适当位置，再反复调节 R2 的滑片 D 的位置； 最终使得接通 S2 前后，微安表的示数保持不变，这说明 S2 接通前后在 BD 中无电流流过，可知 B 与 D 所在 位置的电势相等； ④设滑片 P 两侧电阻分别为 R21 和 R22，因 B 与 D 所在位置的电势相等，可知； ；同理当 Rz 和微 安表对调后，仍有： ；联立两式解得： 。 （3）为了提高测量精度，调节 R1 上的分压，尽可能使微安表接近满量程。 z1 21 22 AR R R R = z2 21 22 AR R R R = z1 2 2 500 2 601 2 550A ZR R R= = × Ω = Ω5、（2016·全国 II 卷·T23）某同学利用图（a）所示电路测量量程为 2.5 V 的电压表○V 的内阻（内阻为数 千欧姆），可供选择的器材有：电阻箱 R（最大阻值 99 999.9 Ω），滑动变阻器 R1（最大阻值 50 Ω），滑动变 阻器 R2（最大阻值 5 kΩ），直流电源 E（电动势 3 V）。开关 1 个，导线若干。 实验步骤如下 ①按电路原理图（a）连接线路； ②将电阻箱阻值调节为 0，将滑动变阻器的滑片移到与图（a）中最左端所对应的位置，闭合开关 S； ③调节滑动变阻器，使电压表满偏； ④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为 2.00 V，记下电阻箱的阻值。 回答下列问题： （1）试验中应选择滑动变阻器_______（填“ ”或“ ”）。 （2）根据图（a）所示电路将图（b）中实物图连线。 （3）实验步骤④中记录的电阻箱阻值为 630.0 Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得 电压表的内阻为_______Ω（结果保留到个位）。 1R 2R（4）如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为_____（填正确答案标 号）。 A．100 μA B．250 μA C．500 μA D．1 mA 【答案】（1）R1 （2）连线如下图 （3）2 520 （4）D 【解析】（1）调节电阻箱时需要滑动变阻器上的分压保持不变，需要电压表的电阻远大于变阻器的电阻， 故变阻器选阻值小的，故选滑动变阻器 R1； （2）实物图连接如图所示： （3）电压表和电阻箱整体分压不变，故： U＝U′+ 代入数据，有： 2.5＝2+ 解得： RV＝2520Ω （4）该表头的满刻度电流为：I＝ ＝1.0×10﹣3A＝1mA 故选 D 故答案为：（1）R1；（2）如图所示；（3）2520；（4）D。6、（2015·全国 II 卷·T22）电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表的电流的两倍．某同学利用 这一事实测量电压表的内阻（半偏法）实验室提供材料器材如下： 待测电压表 （量程 3V，内阻约为 3000 欧），电阻箱 R0（最大阻值为 99999.9 欧），滑动变阻器 R1（最 大阻值 100 欧，额定电流 2A），电源 E（电动势 6V，内阻不计），开关两个，导线若干． （1）虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整． （2）根据设计的电路写出步骤：　 　． （3）将这种方法测出的电压表内阻记为 Rv′，与电压表内阻的真实值 Rv 相比，Rv′　　Rv（填“＞”“=”或 “＜”），主要理由是　 　． 【答案】（1）如图所示； （2）移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小，闭合开关 S1、S2，调节 R1，使电压 表的指针满偏，保证滑动变阻器的位置不变，断开开关 S2，调节电阻箱 R0 使电压表的指针半偏，读取电阻 箱所示的电阻值，此即为测得的电压表内阻； （3）＞，电压表串联电阻箱后认为电压不变，而实际该支路电压变大，则电阻箱分压大于计算值，则会引 起测量值的偏大． 【解析】（1）待测电压表电阻（3000 欧姆）远大于滑动变阻器 R1 的电阻值（100 欧姆），故滑动变阻器 R1 采用分压式接法； 电路图如图所示：（2）移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小，闭合开关 S1、S2，调节 R1，使电压 表的指针满偏，保证滑动变阻器滑片的位置不变，断开开关 S2，调节电阻箱 R0 使电压表的指针半偏，读取 电阻箱所示的电阻值，此即为测得的电压表内阻； （3）电压表串联电阻箱后认为电压不变，而实际该支路电压变大，则电阻箱分压大于计算值，则会引起测 量值的偏大，故 Rv＜Rv′； 7、（2014·全国 II 卷·T22）在伏安法测电阻的实验中，待测电阻 R x 约为 200Ω，电压表 V 的内阻约为 2kΩ，电流表 A 的内阻约为 10Ω，测量电路中电流表的连接方式如图（a）或图（b）所示，计算结果由 计算得出，式中 U 与 I 分别为电压表和电流表的读数；若将图（a）和图（b）中电路测得的电阻值分别记为 Rx1 和 Rx2，则 （填“Rx1”或“Rx2”）更接近待测电阻的真实值，且测量值 Rx1 （填“大于”、“等于” 或“小于”）真实值，测量值 Rx2 （填“大于”、“等于”或“小于”）真实值。 【答案】 ，大于，小于 【解析】由于待测电阻满足 ，所以电流表应用内接法，即 更接近真实值； 根据串并联规律可知，采用内接法时真实值应为： ＝ ，即测量值大于真实值； x UR I=采用外接法时，真实值应为： ，即测量值小于真实值。 故答案为： ，大于，小于。 8、（2013•全国卷Ⅱ•T23）某同学用量程为 1mA、内阻为 120Ω 的表头按图（a）所示电路改装成量程分别 为 1V 和 1A 的多用电表。图中 R1 和 R2 为定值电阻，S 为开关。回答下列问题： （1）根据图（a）所示的电路，在图（b）所示的实物图上连线。 （2）开关 S 闭合时，多用电表用于测量　　 （填“电流”、“电压”或“电阻”）；开关 S 断开时，多用 电表用于测量　　 （填“电流”、“电压”或“电阻”）。 （3）表笔 A 应为　　色（填“红”或“黑”）。 （4）定值电阻的阻值 R1＝　　Ω，R2＝　　Ω．（结果取 3 位有效数字） 【答案】（1）如图所示； （2）电流，电压； （3）黑； （4）1.00，880。 【解析】解：（1）对照电路图连线，如图所示； （2）开关 S 断开时，串联分压电阻，电压量程扩大，是电压表；开关 S 闭合时，并联分流电阻，电流量程扩大，是电流表； （3）红正黑负，故表笔 A 连接负接线柱，为黑表笔； （4）开关 S 断开时，电压量程为 1V，故：Rv＝ ； 故 R2＝RV﹣Rg＝1000Ω﹣120Ω＝880Ω； R1＝ ； 故答案为：（1）如图所示； （2）电流，电压； （3）黑； （4）1.00，880。 9、（2012·课标全国卷·T23）图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场．现通过测量通 电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向．所用部分器材已在图中给 出，其中 D 为位于纸面内的 U 形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E 为直流电源；R 为电阻箱；A 为电流表；S 为开关．此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线． (1)在图中画线连接成实验电路图． (2)完成下列主要实验步骤中的填空： ①按图接线． ②保持开关 S 断开，在托盘内加入适量细沙，使 D 处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量 m1. ③闭合开关 S，调节 R 的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使 D______；然后读出______， 并用天平称出________． ④用米尺测量________． (3)用测得的物理量和重力加速度 g 表示磁感应强度的大小，可以得出 B＝________. (4)判定磁感应强度方向的方法是：若________，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里． 【答案】 (1)如图所示 (2)③重新处于平衡状态　电流表的示数 I　此时细沙的质量 m2　④D 的底边长度 l (3) |m2－m1|g Il (4)m2＞m1 【解析】 将电源、开关、电流表、电阻箱和 U 形金属框串联成闭合电路．设 U 形金属框质量为 m，当开关 S 断开时，有 mg＝m1g，当开关 S 闭合时，有 mg＋BIL＝m2g，联立解得：B＝ |m2－m1| Il g.若 m2＞m1，U 形金属框 所受的安培力向下，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里． 10、（2012·大纲全国卷·T22） 在黑箱内有一由四个阻值相同的电阻构成的串并联电路，黑箱面板上有三 个接线柱 1、2 和 3.用欧姆表测得 1、2 接线柱之间的电阻为 1 Ω，2、3 接线柱之间的电阻为 1.5 Ω，1、3 接线柱之间的电阻为 2.5 Ω. (1)在虚线框中画出黑箱中的电阻连接方式； (2)如果将 1、3 接线柱用导线连接起来，1、2 接线柱之间的电阻为 ________Ω. 【答案】 (1)黑箱内电阻串并联方式如图所示．(2)0.6 【解析】 分析黑箱问题时，要根据给出的已知量最大限度挖掘隐含条件，获得更丰富的信息．需要经过推 理、猜想、验证多个环节．根据已知条件，画出猜测的草图，然后整 体验证所画草图是否与已知条件有矛盾，没有矛盾就是正确的，有矛盾 再逐步修正．因为 1、2 接线柱之间的电阻为 1 Ω，2、3 接线柱之间的 电阻为 1.5 Ω，1、3 接线柱之间的电阻为 2.5 Ω.可见 1、2 接线柱之 间是最简单的，猜测 1、2 接线柱之间只有一个 1Ω电阻；因为 2、3 接 线柱之间的电阻为 1.5 Ω，猜测 2、3 接线柱之间两个 1 Ω电阻并联再跟一个 1 Ω电阻串联，经验证，这种 图 5电路是正确的． 11、（2011·大纲全国卷·T23）使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源 (一般为电池)、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端。现需要测量多用电表内电 池的电动势，给定的器材有：待测多用电表，量程为 60mA 的电流表，电阻箱，导线若干。实验时，将多用 电表调至×1 Ω 挡，调好零点；电阻箱置于适当数值。完成下列填空： （1）仪器连线如图 l 所示(a 和 b 是多用电表的两个表笔)。若两电表均正常工作，则表笔 a 为_________ (填“红”或“黑”)色； （2）若适当调节电阻箱后，图 1 中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图 2(a)，(b)，(c)所示，则 多用电表的读数为_________Ω，电流表的读数为__________mA，电阻箱的读数为_________Ω； （3）将图 l 中多用电表的两表笔短接，此时流过多用电表的电流为____________mA；（保留 3 位有效 数字） （4）计算得到多用电表内电池的电动势为__________V。（保留 3 位有效数字） 【答案】（1）黑；（2）14.0，53.0，4.6；（3）102；（4）1.54。 【解析】本题考查测电阻的电学实验，并要求能对欧姆表、电流表及电阻箱进行正确读数。（1）根据所 1 76 5 43289 0×10 0 1 76 43289 0×10 1 76 5 43289 0×1 1 76 43289 0×0.1 图 2 （c） 5 5 图 2 （b）有电器“红进黑出”的一般原则，对多用电表来说，电流从红表笔进入多用电表，电流从黑表笔从多用电表流 出，由于设计电路图中 a 表笔接在电流表的正极，故电流经过多用电表从 a 表笔流出，故 a 表笔为多用电 表的黑表笔。（2）欧姆表读数为 R＝14.0Ω；电流表读数为 I＝50mA＋10mA 10 ×3.0＝53.0mA；电阻箱读数为： 4×1Ω＋6×0.1Ω＝4.6Ω。（3）多用电表接外电路时，考虑到多用电表表头的电流刻度是均匀的，其表头偏转 的格数与表盘总格数之比为 26：50，而多用电表接外电路时，外电路电流表示数为 I＝53.0mA，设表笔短接 时通过多用电表的电流为 I0，则26 50 ＝ I I0 ，解得 I0＝102mA。（4）设多用电表内阻为 r，已知外电路电阻为 R＝ 14Ω，多用电表接外电路时：E＝I(r＋R)，多用电表两表笔短接时：E＝I0r，联立解得多用电表内的电池电动 势 E＝1.54V。 12、（2011·新课标全国卷·T22）为了测量一微安表头 A 的内阻，某同学设计了如图所示的电路。图中，A0 是标准电流表，R0 和 RN 分别是滑动变阻器和电阻箱，S 和 S1 分别是单刀双掷开关和单刀开关，E 是电池。 完成下列实验步骤中的填空： （1）将 S 拨向接点 1，接通 S1，调节________,使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时_____的读 数 I； （2）然后将 S 拨向接点 2，调节________,使________,记下此时 RN 的读数； （3）多次重复上述过程，计算 RN 读数的________,此即为待测微安表头内阻的测量值。 【答案】(1)R0 标准电流表(或 A0)（2 分）；(2)RN 标准电流表(或 A0)的读数仍为 I（2 分）；(3)平均 值。（1 分） 【解析】本题是电学实验题，考查的内容是用替代法测电阻。首先要看明白电路图，明确实验目的， 确定题目中所使用的测量方法。从电路图中可以看出，电源通过滑动变阻器与标准电流表、电阻箱或行测 微安表串联形成闭合电路，单刀双掷开关能改变串联的是微安表还是电阻箱，实验目的是测量微安表内阻， 能准确读数的是标准电流表和电阻箱，不难判断本题的测量方法是用替代测测量电阻。所以应先将 S1 接通， 调节 R0，记下此时标准电流的读数 I，再接通 S2，调节电阻箱，使标准电流表读数仍为 I，此时的电阻箱 的读数即为微安表内阻，为了减小实验误差，可以多次测量求平均值。