2025 选考专题高考 物理 （川陕青宁蒙新晋豫）第15讲　电学实验含答案

2025选考专题高考物理（川陕青宁蒙新晋豫）第15讲电学实验含答案第15讲电学实验【网络构建】【关键能力】掌握基础电学实验,电学实验大都是以闭合或部分电路欧姆定律等基本电学理论为核心,主要掌握电表改装、多用电表、各种方法测电阻值、伏安法测电动势和内阻等基于教材的实验.高考对电学基本实验的考查侧重于电路设计、数据处理、误差分析等,并且向着拓展实验、创新实验的方向发展.新高考下的电学实验可能会涉及磁场、电磁感应等方面的知识,也会和传感器等知识相结合,考查形式灵活多变.题型1以“测电阻”为核心的实验电阻测量首先要根据实验目的、实验原理、实验器材的不同而灵活选用伏安法及其变式、等效替代法、半偏法、电桥平衡法等测量电路,从供电方式上又可分为限流电路和分压电路.伏安法及其变式“伏安法”有电压表、电流表且电表量程恰当时选择“伏安法”“安安法”电压表不能用或没有电压表的情形下,若知道电流表内阻,可以将电流表当作电压表使用,即选择“安安法”“伏伏法”电流表不能用或没有电流表的情况下,若知道电压表内阻,可以将电压表当作电流表使用,即选择“伏伏法”“伏安加R法”在运用伏安法测电阻时,由于电压表或电流表的量程太小或太大,为了满足安全、精确的要求,加保护电阻的方法就应运而生,“伏安加R法”又叫“加保护电阻法”例1[2023·辽宁卷]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(选填“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).

等效替代法电流等效替代法电压等效替代法或或实验原理:测量某电阻(或电流表、电压表的内阻)时,用电阻箱替换待测电阻,若二者对电路所起的作用相同(如分流或分压相等),则待测电阻(或电流表、电压表的内阻)的阻值与电阻箱接入电路的阻值相等.左一为例:电源输出电压不变,将S2闭合到2,调节电阻箱,示数为R1,使电流表的示数与S2闭合到1时的示数相等,则Rx=R1例2[2024·安徽合肥模拟]如图甲所示的电路是2019年新教材中的一幅图,某同学发现将一块满偏电流为50μA小量程电流表,改装成0~1mA、0~10mA两个量程的电流表,需用R1=4.22Ω和R2=37.89Ω的电阻.(1)由上述数据,计算出小量程电流表的内阻为Ω(计算结果保留3位有效数字).

(2)该同学为验证计算结果,设计了如图乙所示的电路,测量小量程电流表的内阻.A是标准电流表,R和R0分别是滑动变阻器和电阻箱,S是单刀开关,S1是单刀双掷开关,E是电源.完成下列填空:①将S1拨向接点1,接通S,调节滑动变阻器R的滑片位置,使小量程电流表指针偏转到适当位置,记下此时的读数I.

②然后将S2拨向接点2,保持①步骤中滑动变阻器R的滑片位置不变,调节电阻箱R0,使标准电流表的读数,记下此时R0的读数.

③多次重复上述过程,计算R0读数的,即为待测小量程电流表的内阻,在误差允许的范围内,发现小量程电流表的内阻无误.

④小量程电流表的内阻R0的阻值的测量值与真实值可能不相等,若不考虑偶然误差的因素,则可能的原因是.

半偏法测电表内阻1.利用半偏法测电流表内阻,如图甲所示,电阻箱和电流表并联,然后与大电阻滑动变阻器串联,R测<R真.2.利用半偏法测电压表内阻,如图乙所示,电阻箱和电压表串联,然后与小电阻滑动变阻器并联,R测>R真.例3[2024·河北衡水模拟]用如图甲所示的电路图测量毫安表G的内阻,并改装成量程更大的电流表.已知G的量程为0~3mA,内阻约为100Ω.电阻箱R0最大阻值为9999.9Ω,电源E电动势约为6V,内阻忽略不计.供选用的滑动变阻器有:A.最大阻值为1kΩ;B.最大阻值为3kΩ.完成以下实验,并回答问题:(1)为完成实验,滑动变阻器R1应该选用(选填“A”或“B”).

(2)测量毫安表G的内阻.正确连接电路后,进行如下操作:①断开S1和S2,将R1接入电路的电阻调到最大值;②闭合S1,调节(选填“R1”或“R0”)使G满偏;

③闭合S2,调节(选填“R1”或“R0”)使G半偏,记录其此时接入电路的阻值为R测;

④根据测量原理,可认为毫安表G的内阻Rg等于R测.R测与灵敏电流计内阻真实值相比(选填“偏大”“偏小”或“相等”).

(3)将毫安表G改装成量程为0~30mA的电流表.根据测得的毫安表G的内阻R测,计算与毫安表G并联的定值电阻R的阻值.完成改装后,按照如图乙所示电路进行校准,当标准毫安表的示数为16.0mA时,毫安表G指针位置如图丙所示,说明改装电表量程不是0~30mA,这是由于毫安表G的内阻测量不准确造成的.要让改装电表量程为0~30mA,不必重新测量G的内阻,只需要将定值电阻R换成一个阻值为kR的电阻,其中k=.

电桥平衡法在电阻的测量方法中,有一种很独特的测量方法,那就是电桥法.其测量电路如图所示,实验中调节电阻箱R3,当A、B两点的电势相等时,R1和R3两端的电压相等,设为U1.同时R2和Rx两端的电压也相等,设为U2.根据欧姆定律有U1R1=U2R2,U1R3=U2Rx.由以上两式解得R1×R例4[2023·湖南卷]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,其电路如图甲所示,R1、R2、R3为电阻箱,RF为半导体薄膜压力传感器,C、D间连接电压传感器(内阻无穷大).(1)先用欧姆表“×100”挡粗测RF的阻值,示数如图乙所示,对应的读数是Ω;

(2)适当调节R1、R2、R3,使电压传感器示数为0,此时,RF的阻值为(用R1、R2、R3表示);

(3)依次将0.5g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123456砝码质量m/g0.00.51.01.52.02.5电压U/mV057115168220280根据表中数据在图丙上描点,绘制U-m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F0,电压传感器示数为200mV,则F0大小是N(重力加速度取9.8m/s2,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C、D间电压,在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力F1,此时非理想毫伏表读数为200mV,则F1(选填“>”“=”或“<”)F0.

题型2以闭合电路欧姆定律为核心的实验用多用电表测量电学中的物理量1.原理:闭合电路欧姆定律,I=ERx+R内(其中R内=Rg+R+r,2.中值电阻R中=Rg+R+r3.红、黑表笔短接,欧姆调零,Ig=E4.电流方向:“红进黑出”测量电源的电动势和内电阻伏安法1.原理:U=E-Ir2.误差来源:电压表的分流3.误差分析:E测<E真,r测<r真r测=RV·伏安法1.原理:U=E-Ir2.误差来源:电流表的分压3.误差分析:E测=E真,r测>r真(r测=r真+RA)测量电源的电动势和内电阻伏阻法1.原理:E=U+UR2.关系式:1U=rE·13.误差分析:E测<E真,r测<r真r测=RV·安阻法1.原理:E=IR+Ir2.关系式:1I=1E·R+rE或R=E·3.误差分析:E测=E真,r测>r真(r测=r真+RA)【题组演练】1.[2024·山东青岛模拟]在测量某电源电动势和内阻时,因为电压表和电流表的影响,不论使用何种接法,都会产生系统误差,为了消除电表内阻造成的系统误差,某实验兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路进行测量.已知定值电阻R0=2Ω.(1)实验中,定值电阻R0的作用有(填选项前的字母).

A.保护电源B.在电流变化时使电压表示数变化明显C.在电压变化时使电流表示数变化明显(2)实验操作步骤如下:①将滑动变阻器滑片滑到最左端位置;②接法Ⅰ:单刀双掷开关S与1接通,闭合开关S0,调节滑动变阻器R的滑片位置,记录下若干组数据U-I的值,断开开关S0;③将滑动变阻器滑到最左端位置;④接法Ⅱ:单刀双掷开关S与2接通,闭合开关S0,调节滑动变阻器R的滑片位置,记录下若干组数据U-I的值,断开开关S0;⑤分别作出两种情况所对应的U-I图像.(3)单刀双掷开关接1时,某次读取电表数据时,电压表指针如图乙所示,此时U=V.

(4)根据测得数据,作出两U-I图像分别如图丙、丁所示,根据图像可知图丙对应的接法为(选填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”).

(5)综合可求得电源电动势E=V,内阻r=Ω.(结果均保留两位小数)

2.[2024·湖北襄阳模拟]某人打算测量某一电源的电动势和内阻.(1)小李同学先用多用电表粗测该电源的电动势.他先把选择开关旋转到直流电压10V挡,正确操作测量时表盘指针如图甲所示,其读数为V.

(2)为了更准确地测量电动势和内阻,他在实验室中找到了电阻箱、电压表、定值电阻等相关器材,组成如图乙所示电路,并进行实验.已知该电源允许通过的最大电流为40mA,图中电阻箱R的阻值范围为0~9999Ω.①电路中R0为保护电阻,实验室中备有以下几种规格的定值电阻,本实验中应选用(填选项前的字母).

A.20Ω,125mA B.150Ω,30mAC.200Ω,80mA D.500Ω,5mA②实验中通过调节电阻箱的阻值,记录电阻箱的阻值R及相应的电压表示数U,根据测得的多组数据,作出1U-1R+R0图线,如图丙所示,图线的纵轴截距为a,图线的斜率为k,则电源的电动势E=③若考虑到电压表内阻对实验的影响,则电源电动势的测量值比真实值(选填“偏大”“偏小”或“不变”).

3.[2024·辽宁卷]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R0)、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.(1)实验步骤如下:①将电阻丝拉直固定,按照图甲连接电路,金属夹置于电阻丝的(选填“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,作出图丙中图线Ⅰ;④按照图乙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,作出图丙中图线Ⅱ.(2)由图线得出纵轴截距为b,则待测电池的电动势E=.

(3)由图线求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分别为k1、k2,若k2k1=n,则待测电池的内阻r=(用n和R题型3其他电学实验1.探究影响感应电流方向的因素利用甲图判断电流方向与灵敏电流计中指针偏转方向的关系;利用乙图结合控制变量法,依次探究开关通断、滑动变阻器的滑片的移动、线圈A从线圈B中插入与拔出等因素对感应电流方向的影响.2.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系原线圈通过电流时,铁芯中产生磁场,由于交变电流的大小和方向都在不断变化,铁芯中的磁场也在不断地变化,变化的磁场在副线圈中产生感应电动势,副线圈中就存在交变电压.本实验通过改变原、副线圈的匝数,探究原、副线圈的电压与匝数的关系.3.传感器的应用【题组演练】1.[2024·海南卷]用如图甲所示的电路观察电容器的充放电现象,实验器材有电源E、电容器C、电压表、电流表、电流传感器、计算机、定值电阻R、单刀双掷开关S1、开关S2、导线若干.(1)闭合开关S2,将S1接1,电压表示数增大,最后稳定在12.3V.在此过程中,电流表的示数(填选项前的字母).

A.一直稳定在某一数值B.先增大,后逐渐减小为零C.先增大,后稳定在某一非零数值(2)先后断开开关S2、S1,将电流表更换成电流传感器,再将S1接2,此时通过定值电阻R的电流方向为(选填“a→b”或“b→a”),通过传感器将电流信息传入计算机,画出电流随时间变化的I-t图像,如图乙,t=2s时I=1.10mA,图中M、N区域面积比为8∶7,可求出R=kΩ(保留2位有效数字).

2.[2024·浙江宁波模拟]如图所示为“探究电磁感应产生条件及其规律”的实验装置.(1)将图中所缺的导线补接完整.(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流表的指针向右偏了一下,那么合上开关后可能出现的情况有:①将原线圈迅速插入副线圈时,灵敏电流表指针将(选填“左偏”“右偏”或“不偏转”).

②原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器滑片迅速向左滑动时,灵敏电流表指针将(选填“左偏”“右偏”或“不偏转”).

③在做“探究电磁感应现象”实验时,如果副线圈两端不接任何元件,则副线圈电路中将(填选项前的字母).

A.因电路不闭合,无电磁感应现象B.有电磁感应现象,但无感应电流,只有感应电动势C.不能用楞次定律判断感应电动势的方向D.可以用楞次定律判断感应电动势的方向3.[2024·湖北黄石模拟]在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中,可拆变压器如图甲所示.(1)观察变压器的铁芯,它的结构和材料是(填选项前的字母).

A.整块硅钢铁芯B.整块不锈钢铁芯C.绝缘的铜片叠成D.绝缘的硅钢片叠成(2)观察两个线圈的导线,发现粗细不同,导线粗的线圈匝数(选填“多”或“少”).

(3)以下给出的器材中,本实验需要用到的是(填选项前的字母).

A.干电池B.学生电源C.实验室用电压表D.多用电表(4)为了保证安全,低压交流电源的电压不要超过(填选项前的字母).

A.2V B.12V C.50V(5)在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“800”两个接线柱之间,用电表测得副线圈的“0”和“400”两个接线柱之间的电压为3.0V,则原线圈的输入电压可能为(填选项前的字母).

A.1.5V B.6.0V C.7.0V(6)等效法、理想模型法是重要的物理学方法,合理采用物理学方法会让问题变得简单,这体现了物理学科“化繁为简”之美.理想变压器是一种理想化模型.如图乙所示,心电图仪(将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器,其输出部分可以等效为左侧虚线框内的交流电源和定值电阻R0串联)与一理想变压器的原线圈连接,一可变电阻R与该变压器的副线圈连接,原、副线圈的匝数分别为n1、n2(右侧虚线框内的电路也可以等效为一个电阻).在交流电源的电压有效值U0不变的情况下,在调节可变电阻R的过程中,当RR0=时,R题型4创新性实验电学创新实验主要包括实验方案的创新、实验器材的创新、数据处理方案的创新、实验原理的迁移应用等,解决这类题主要抓住两点:一是选择合适的实验原理,求解电学设计型实验考题的关键是在弄清原理的基础上将基本方法灵活迁移,从方法迁移中寻找问题的突破口.二是设计合理的电路,应先依据题意确定电流表、电压表和滑动变阻器等仪器,然后确定电流表的接法,再选择控制电路并画出实验电路图.【题组演练】1.[2024·湖南岳阳模拟]某实验小组利用压敏电阻制作一台电子秤,如图甲所示,已知压敏电阻阻值R随压力F变化的图像如图乙所示,其中R0=20Ω,图像斜率k未知.图丙为简易电子秤(秤盘质量不计)的电路图,其中电源电动势E=4.5V,内阻r=2Ω,R1是保护电阻,R2是调零电阻(最大阻值为20Ω),电流表量程为30mA,内阻为6Ω,R3=3Ω,g取10m/s2.实验步骤如下:步骤a:秤盘上不放重物时,闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表指针满偏;步骤b:秤盘上放置已知质量的重物G,保持滑动变阻器电阻接入电阻不变;读出此时毫安表示数I;步骤c:换用不同已知质量的重物,记录每一个质量值对应的电流值;步骤d:将电流表刻度盘改装为质量刻度盘.(1)现有四个规格保护电阻,R1应选(填选项前的字母).

A.1Ω B.10Ω C.30Ω D.100Ω(2)改装后的质量刻度盘的零刻线在电流表(选填“零刻度”或“满刻度”)处;质量刻度是(选填“均匀的”或“不均匀的”).

(3)将一个质量为8kg的物体放在秤盘上,电流表示数为10mA,则图甲中斜率为.

(4)电子秤用久了,电源电动势减小为4.32V,内阻变大,其他条件不变,用这台电子秤称重前,进行了步骤a操作,如称得一物体的质量为8kg,则待测重物的真实质量为kg.(结果保留三位有效数字)

(5)电池E使用时间较长,电池的电动势变小、内阻变大;重新调零后,实验要求若被测物体质量测量的相对误差m测-m真m2.[2024·河北卷]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(0~20V)、数字电流表(0~20mA)、滑动变阻器R(最大阻值50Ω,1.5A)、白炽灯、可调电阻R1(0~50kΩ)、发光二极管LED、光敏电阻RG、NPN型三极管VT、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“×10k”欧姆挡测量二极管的电阻.如图甲所示,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(见图乙);对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置(见图乙).由此判断M端为二极管的(选填“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采用图丙中的器材进行实验,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L1、L2和L3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”)

②图丁为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性曲线,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(选填“增大”或“减小”).

(3)组装光强报警器电路并测试其功能图戊为利用光敏电阻、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(选填“增大”或“减小”)可调电阻R1的阻值,直至发光二极管发光.

第15讲电学实验题型1例1(1)乙(2)ka2I(3)6[解析](1)由图像可知电压表测得的电压U与距离L成正比,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.(2)根据电阻定律有R=ρLa2,再根据欧姆定律有R=UI,联立有U=ρIa2L,U-L图像的斜率k=ρI(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.例2(1)800(2)①标准电流表A②仍为I(或“不变”)③平均值④电阻箱R0的阻值不连续[解析](1)根据电流表改装原理IgRgR1+R2+Ig(2)①②本实验采用等效替代的思想,通过电阻箱等效替代待测电流表的阻值,使标准电流表A读数不变.③为降低测量的偶然误差,需多次重复上述过程,计算R0读数的平均值.④由于电阻箱R0的阻值不连续,因而可能导致电阻箱R0的阻值与小量程电流表的内阻的阻值并不完全相等.例3(1)B(2)R1R0偏小(3)29[解析](1)根据半偏法测量电表电阻的原理可知,当S2闭合后,干路电流恒定,由闭合电路欧姆定律可知I=ER+R并,需要保证R≫R并时,才能尽量减小(2)根据半偏法测量电表的电阻实验步骤可知,先闭合S1后,应调节R1使毫安表满偏;保持S1闭合,再闭合S2后,调节R0使毫安表半偏;当闭合S2后,R0并入电路后,电路中的总电阻减小,干路电路增大,当毫安表的电流等于Ig2时,则通过R0的电流大于Ig2,所以R0<(3)当标准毫安表的示数为16.0mA时,由图丙可知改装表的示数为15.0mA,则当改装表满偏时,对应的实际电流为32.0mA,即毫安表改装后的量程为0~32mA,量程扩大了323倍,则并联电阻为R=Rg323-1=329Rg,若把毫安表改装成0~30mA的电流表时,则量程扩大了10倍,则并联的电阻为R'=110−1Rg,由题意可知,则kR例4(1)1000(2)R1R3R2(3)如图所示(4)1[解析](1)欧姆表读数为10×100Ω=1000Ω.(2)当电压传感器读数为零时,C、D两点电势相等,即UCB=UDB,即UABR1+RFRF=UABR(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1.78g,则F0=mg=1.78×10-3×9.8N=1.7×10-2N.(5)可将CD以外的电路等效为新的电源,C、D两点电压看作路端电压,换用非理想电压传感器后当读数为200mV时,实际C、D间断路(接理想电压传感器)时的电压大于200mV,则此时压力传感器的读数F1>F0.题型2【题组演练】1.(1)AB(3)1.50(4)接法Ⅰ(5)1.800.25[解析](1)定值电阻R0有保护电源的作用,且由于电源内阻很小,则根据闭合电路的欧姆定律有U=E-I(r+R0),可知加了定值电阻后可以达到电流变化时使电压表的示数变化明显的效果,故A、B正确,C错误.(3)根据(4)中所做图像可知,电压表量程应为0~3V,其分度值为0.1V,需估读到分度值的下一位,由图乙可知电压表的读数为1.50V.(4)两种方法中接法Ⅰ采用了电流表的内接法,接法Ⅱ采用了电流表的外接法,比较图丙和图丁可知,图丙所示图像的斜率更大,而图像斜率的绝对值表示电源的内阻,分析可知接法Ⅰ,即电流表的内接法,所测电源内阻偏大,所测内阻应为电源实际内阻与电流表内阻之和,由此可知图丙对应的接法为接法Ⅰ.(5)当单刀双掷开关接1,且电流表示数为0时,电压表测量准确,此时电压表所测电压即为电源的电动势,因此电源电动势为图丙的纵轴截距,可得E=1.80V,当单刀双掷开关接2,且电压表示数为0时,电流表测量准确,由图丁图像可知,此时电路电流为I=0.80A,则根据闭合电路的欧姆定律有I=ER0+r,解得r=EI-R0=2.(1)8.8(2)①C②1ak③偏小[解析](1)由图可知,量程为0~10V,分度值为0.2V,所以读数为4×2V+4×0.2V=8.8V.(2)①该电源允许通过的最大电流为40mA,所以排除B、D选项,根据欧姆定律有R总=EImax=8.8②由闭合电路欧姆定律知E=U+UR+R0r,化简可得1U=1E+rE·1R0+R,所以a=1E、③可用“等效电源法”分析误差大小:可以把电源与电压表看作一等效电源,则电动势测量值等于外电路断开时“等效电源”两极间的电压,由于电压表不是理想电表,所以有电流通过“电源”,因而路端电压要小于电动势,所以电动势测量值小于真实值,即电源电动势的测量值比真实值偏小.3.(1)A(2)1b(3)[解析](1)为了保护电路,避免通过电源的电流过大,闭合开关前,金属夹应置于使电阻丝接入电路的阻值最大处,即应该置于A端.(2)对于图甲电路,根据闭合电路欧姆定律有U=E-Ir,设金属丝的电阻率为ρ,横截面积为S,根据欧姆定律和电阻定律有I=UR,R=ρLS,联立可得U=E-USρLr,整理可得1U=1E+SrEρ·1L,对于图乙电路,根据闭合电路欧姆定律有U=E-I(r+R0),根据欧姆定律和电阻定律有I=UR,R=ρLS,联立并整理可得1U=1E+S(3)由题意可知k1=SrEρ,k2=S(r+R0)Eρ,又题型3【题组演练】1.(1)B(2)a→b5.2[解析](1)电容器充电过程中,当电路刚接通后,电流表示数从0增大至某一最大值,后随着电容器的不断充电,电路中的充电电流在减小,当充电结束电路稳定后,此时电路相当于断路,电流为0,故选B.(2)根据电路图可知充电结束后电容器上极板带正电,将S1接2,电容器放电,此时通过定值电阻R的电流方向为a→b;t=2s时,I=1.10mA,可知此时电容器两端的电压为U2=IR,电容器开始放电前两端电压为12.3V,根据I-t图像与横轴围成的面积表示放电荷量可得,0~2s的放电荷量为Q1=ΔU·C=(12.3-1.10×10-3·R)C,2s后到放电结束放电荷量为Q2=ΔU'·C=1.10×10-3·RC,根据题意Q1Q2=87,解得R2.(1)如图所示(2)①右偏②左偏③BD[解析](2)①闭合开关时发现灵敏电流表的指针向右偏了一下,说明穿过副线圈的磁通量增大时,电流表指针向右偏,将原线圈迅速插入副线圈时,穿过副线圈的磁通量增大,所以指针右偏;②将滑动变阻器滑片迅速向左滑动时,电路电流减小,穿过副线圈的磁通量减小,指针左偏;③感应电流的产生需要有闭合回路,感应电动势的产生不需要,且可以通过楞次定律判断方向,故选B、D.3.(1)D(2)少(3)BD(4)B(5)C(6)n[解析](1)观察变压器的铁芯,它的结构和材料是绝缘的硅钢片叠成,故选D.(2)观察两个线圈的导线,发现粗细不同,根据I1I2=(3)实验中需要交流电源和多用电表,不需要干电池和直流电压表,故选B、D.(4)为了人体安全,低压交流电源的电压不要超过12V,故选B.(5)若为理想变压器,则变压器线圈两端的电压与匝数的关系为U1U2=n1n2,根据题意,已知副线圈的电压为3.0V,则原线圈的电压为U1(6)把变压器和R等效为一个电阻R1,R0当作电源内阻,当内外电阻相等,即R0=R1,此时输出功率最大,根据U1U2=n1n2,得I1R1I2R=n1n2,代入I1n1=I2n题型4【题组演练】1.(1)B(2)满刻度不均匀的(3)1.25(4)7.68(5)4.28[解析](1)秤盘上不放重物时,闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表指针满偏,根据闭合电路欧姆定律可得IA=ERA+R0+R1+R2+r、IA=IG+I(2)由于压敏电阻阻值R随压力增大而增大,则电流表随压力的增大而减小,所以改装后的刻度盘,其零刻度线在电流表的满刻度处,且有电流表的读数为I=13·ER(3)将一个质量为8kg的物体放在秤盘上,电流表示数为10mA,解得k=1.25Ω/N.(4)若电子秤用久了,电源电动势减小为4.32V,内阻变大,其他条件不变,用这台电子秤称重前,进行了步骤a操作,则IA=E'RA+R0+R1+R2(5)当电源电动势减小,内阻增大时,仍要使得电流表满偏,则电源内阻与滑动变阻器接入电路的阻值之和会减小,当放置重物时,导致电流表示数偏小,则测量结果偏大,即m测>m真,所以m测-m真m真×100%=m测m真-1×100%≤5%,又IA=E″RA+R0+R1+2.(1)负极(2)①AAC(或D)[或者三空分别为:C(或D)AB]②减小(3)增大[解析](1)使用多用电表欧姆挡测二极管电阻时,电流也是“红进黑出”,即表内电源正极与黑表笔相连,电源负极与红表笔相连,且测二极管正向电阻时阻值很小,测二极管反向电阻时阻值无穷大.当黑表笔与接线柱M接触、红表笔与接线柱N接触时,多用电表指针位于表盘中a位置(电阻无穷大),而对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置(电阻很小),说明黑表笔(连接电源正极)与接线柱N接触时测的是二极管正向电阻,即N端为二极管的正极.(2)①要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始,所以滑动变阻器应采用分压式接法,导线L2应连接A接线柱,导线L1和导线L3应“一上一下”连接滑动变阻器的接线柱,可以导线L1连接A接线柱,导线L3连接C或D接线柱,或者导线L3连接B接线柱,导线L1连接C或D接线柱.②伏安特性曲线上的点与原点连线的斜率的倒数表示电阻,由所给伏安特性曲线图可知,曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的电阻在减小,说明随着光照由弱到强,光敏电阻的阻值减小.(3)在测试过程中发现,当照射在光敏电阻表面的光强达到报警值时,发光二极管并不发光,说明三极管未被导通,这是因为b、e间电压较小,未达到三极管导通的值,为使报警器正常工作,应调大R1两端分得的电压直至发光二极管发光,由于R1与RG串联后总电压一定,所以要调大R1的阻值.第15讲电学实验题型1例1(1)乙(2)ka2I(3)6[解析](1)由图像可知电压表测得的电压U与距离L成正比,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.(2)根据电阻定律有R=ρLa2,再根据欧姆定律有R=UI,联立有U=ρIa2L,U-L图像的斜率k=ρI(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.例2(1)800(2)①标准电流表A②仍为I(或“不变”)③平均值④电阻箱R0的阻值不连续[解析](1)根据电流表改装原理IgRgR1+R2+Ig(2)①②本实验采用等效替代的思想,通过电阻箱等效替代待测电流表的阻值,使标准电流表A读数不变.③为降低测量的偶然误差,需多次重复上述过程,计算R0读数的平均值.④由于电阻箱R0的阻值不连续,因而可能导致电阻箱R0的阻值与小量程电流表的内阻的阻值并不完全相等.例3(1)B(2)R1R0偏小(3)29[解析](1)根据半偏法测量电表电阻的原理可知,当S2闭合后,干路电流恒定,由闭合电路欧姆定律可知I=ER+R并,需要保证R≫R并时,才能尽量减小(2)根据半偏法测量电表的电阻实验步骤可知,先闭合S1后,应调节R1使毫安表满偏;保持S1闭合,再闭合S2后,调节R0使毫安表半偏;当闭合S2后,R0并入电路后,电路中的总电阻减小,干路电路增大,当毫安表的电流等于Ig2时,则通过R0的电流大于Ig2,所以R0<(3)当标准毫安表的示数为16.0mA时,由图丙可知改装表的示数为15.0mA,则当改装表满偏时,对应的实际电流为32.0mA,即毫安表改装后的量程为0~32mA,量程扩大了323倍,则并联电阻为R=Rg323-1=329Rg,若把毫安表改装成0~30mA的电流表时,则量程扩大了10倍,则并联的电阻为R'=110−1Rg,由题意可知,则kR例4(1)1000(2)R1R3R2(3)如图所示(4)1[解析](1)欧姆表读数为10×100Ω=1000Ω.(2)当电压传感器读数为零时,C、D两点电势相等,即UCB=UDB,即UABR1+RFRF=UABR(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1.78g,则F0=mg=1.78×10-3×9.8N=1.7×10-2N.(5)可将CD以外的电路等效为新的电源,C、D两点电压看作路端电压,换用非理想电压传感器后当读数为200mV时,实际C、D间断路(接理想电压传感器)时的电压大于200mV,则此时压力传感器的读数F1>F0.题型2【题组演练】1.(1)AB(3)1.50(4)接法Ⅰ(5)1.800.25[解析](1)定值电阻R0有保护电源的作用,且由于电源内阻很小,则根据闭合电路的欧姆定律有U=E-I(r+R0),可知加了定值电阻后可以达到电流变化时使电压表的示数变化明显的效果,故A、B正确,C错误.(3)根据(4)中所做图像可知,电压表量程应为0~3V,其分度值为0.1V,需估读到分度值的下一位,由图乙可知电压表的读数为1.50V.(4)两种方法中接法Ⅰ采用了电流表的内接法,接法Ⅱ采用了电流表的外接法,比较图丙和图丁可知,图丙所示图像的斜率更大,而图像斜率的绝对值表示电源的内阻,分析可知接法Ⅰ,即电流表的内接法,所测电源内阻偏大,所测内阻应为电源实际内阻与电流表内阻之和,由此可知图丙对应的接法为接法Ⅰ.(5)当单刀双掷开关接1,且电流表示数为0时,电压表测量准确,此时电压表所测电压即为电源的电动势,因此电源电动势为图丙的纵轴截距,可得E=1.80V,当单刀双掷开关接2,且电压表示数为0时,电流表测量准确,由图丁图像可知,此时电路电流为I=0.80A,则根据闭合电路的欧姆定律有I=ER0+r,解得r=EI-R0=2.(1)8.8(2)①C②1ak③偏小[解析](1)由图可知,量程为0~10V,分度值为0.2V,所以读数为4×2V+4×0.2V=8.8V.(2)①该电源允许通过的最大电流为40mA,所以排除B、D选项,根据欧姆定律有R总=EImax=8.8②由闭合电路欧姆定律知E=U+UR+R0r,化简可得1U=1E+rE·1R0+R,所以a=1E、③可用“等效电源法”分析误差大小:可以把电源与电压表看作一等效电源,则电动势测量值等于外电路断开时“等效电源”两极间的电压,由于电压表不是理想电表,所以有电流通过“电源”,因而路端电压要小于电动势,所以电动势测量值小于真实值,即电源电动势的测量值比真实值偏小.3.(1)A(2)1b(3)[解析](1)为了保护电路,避免通过电源的电流过大,闭合开关前,金属夹应置于使电阻丝接入电路的阻值最大处,即应该置于A端.(2)对于图甲电路,根据闭合电路欧姆定律有U=E-Ir,设金属丝的电阻率为ρ,横截面积为S,根据欧姆定律和电阻定律有I=UR,R=ρLS,联立可得U=E-USρLr,整理可得1U=1E+SrEρ·1L,对于图乙电路,根据闭合电路欧姆定律有U=E-I(r+R0),根据欧姆定律和电阻定律有I=UR,R=ρLS,联立并整理可得1U=1E+S(3)由题意可知k1=SrEρ,k2=S(r+R0)Eρ,又题型3【题组演练】1.(1)B(2)a→b5.2[解析](1)电容器充电过程中,当电路刚接通后,电流表示数从0增大至某一最大值,后随着电容器的不断充电,电路中的充电电流在减小,当充电结束电路稳定后,此时电路相当于断路,电流为0,故选B.(2)根据电路图可知充电结束后电容器上极板带正电,将S1接2,电容器放电,此时通过定值电阻R的电流方向为a→b;t=2s时,I=1.10mA,可知此时电容器两端的电压为U2=IR,电容器开始放电前两端电压为12.3V,根据I-t图像与横轴围成的面积表示放电荷量可得,0~2s的放电荷量为Q1=ΔU·C=(12.3-1.10×10-3·R)C,2s后到放电结束放电荷量为Q2=ΔU'·C=1.10×10-3·RC,根据题意Q1Q2=87,解得R2.(1)如图所示(2)①右偏②左偏③BD[解析](2)①闭合开关时发现灵敏电流表的指针向右偏了一下,说明穿过副线圈的磁通量增大时,电流表指针向右偏,将原线圈迅速插入副线圈时,穿过副线圈的磁通量增大,所以指针右偏;②将滑动变阻器滑片迅速向左滑动时,电路电流减小,穿过副线圈的磁通量减小,指针左偏;③感应电流的产生需要有闭合回路,感应电动势的产生不需要,且可以通过楞次定律判断方向,故选B、D.3.(1)D(2)少(3)BD(4)B(5)C(6)n[解析](1)观察变压器的铁芯,它的结构和材料是绝缘的硅钢片叠成,故选D.(2)观察两个线圈的导线,发现粗细不同,根据I1I2=(3)实验中需要交流电源和多用电表,不需要干电池和直流电压表,故选B、D.(4)为了人体安全,低压交流电源的电压不要超过12V,故选B.(5)若为理想变压器,则变压器线圈两端的电压与匝数的关系为U1U2=n1n2,根据题意,已知副线圈的电压为3.0V,则原线圈的电压为U1(6)把变压器和R等效为一个电阻R1,R0当作电源内阻,当内外电阻相等,即R0=R1,此时输出功率最大,根据U1U2=n1n2,得I1R1I2R=n1n2,代入I1n1=I2n题型4【题组演练】1.(1)B(2)满刻度不均匀的(3)1.25(4)7.68(5)4.28[解析](1)秤盘上不放重物时,闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表指针满偏,根据闭合电路欧姆定律可得IA=ERA+R0+R1+R2+r、IA=IG+I(2)由于压敏电阻阻值R随压力增大而增大,则电流表随压力的增大而减小,所以改装后的刻度盘,其零刻度线在电流表的满刻度处,且有电流表的读数为I=13·ER(3)将一个质量为8kg的物体放在秤盘上,电流表示数为10mA,解得k=1.25Ω/N.(4)若电子秤用久了,电源电动势减小为4.32V,内阻变大,其他条件不变,用这台电子秤称重前,进行了步骤a操作,则IA=E'RA+R0+R1+R2(5)当电源电动势减小,内阻增大时,仍要使得电流表满偏,则电源内阻与滑动变阻器接入电路的阻值之和会减小,当放置重物时,导致电流表示数偏小,则测量结果偏大,即m测>m真,所以m测-m真m真×100%=m测m真-1×100%≤5%,又IA=E″RA+R0+R1+2.(1)负极(2)①AAC(或D)[或者三空分别为:C(或D)AB]②减小(3)增大[解析](1)使用多用电表欧姆挡测二极管电阻时,电流也是“红进黑出”,即表内电源正极与黑表笔相连,电源负极与红表笔相连,且测二极管正向电阻时阻值很小,测二极管反向电阻时阻值无穷大.当黑表笔与接线柱M接触、红表笔与接线柱N接触时,多用电表指针位于表盘中a位置(电阻无穷大),而对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置(电阻很小),说明黑表笔(连接电源正极)与接线柱N接触时测的是二极管正向电阻,即N端为二极管的正极.(2)①要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始,所以滑动变阻器应采用分压式接法,导线L2应连接A接线柱,导线L1和导线L3应“一上一下”连接滑动变阻器的接线柱,可以导线L1连接A接线柱,导线L3连接C或D接线柱,或者导线L3连接B接线柱,导线L1连接C或D接线柱.②伏安特性曲线上的点与原点连线的斜率的倒数表示电阻,由所给伏安特性曲线图可知,曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的电阻在减小,说明随着光照由弱到强,光敏电阻的阻值减小.(3)在测试过程中发现,当照射在光敏电阻表面的光强达到报警值时,发光二极管并不发光,说明三极管未被导通,这是因为b、e间电压较小,未达到三极管导通的值,为使报警器正常工作,应调大R1两端分得的电压直至发光二极管发光,由于R1与RG串联后总电压一定,所以要调大R1的阻值.第15讲电学实验题型1例1(1)乙(2)ka2I(3)6[解析](1)由图像可知电压表测得的电压U与距离L成正比,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.(2)根据电阻定律有R=ρLa2,再根据欧姆定律有R=UI,联立有U=ρIa2L,U-L图像的斜率k=ρI(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.例2(1)800(2)①标准电流表A②仍为I(或“不变”)③平均值④电阻箱R0的阻值不连续[解析](1)根据电流表改装原理IgRgR1+R2+Ig(2)①②本实验采用等效替代的思想,通过电阻箱等效替代待测电流表的阻值,使标准电流表A读数不变.③为降低测量的偶然误差,需多次重复上述过程,计算R0读数的平均值.④由于电阻箱R0的阻值不连续,因而可能导致电阻箱R0的阻值与小量程电流表的内阻的阻值并不完全相等.例3(1)B(2)R1R0偏小(3)29[解析](1)根据半偏法测量电表电阻的原理可知,当S2闭合后,干路电流恒定,由闭合电路欧姆定律可知I=ER+R并,需要保证R≫R并时,才能尽量减小(2)根据半偏法测量电表的电阻实验步骤可知,先闭合S1后,应调节R1使毫安表满偏;保持S1闭合,再闭合S2后,调节R0使毫安表半偏;当闭合S2后,R0并入电路后,电路中的总电阻减小,干路电路增大,当毫安表的电流等于Ig2时,则通过R0的电流大于Ig2,所以R0<(3)当标准毫安表的示数为16.0mA时,由图丙可知改装表的示数为15.0mA,则当改装表满偏时,对应的实际电流为32.0mA,即毫安表改装后的量程为0~32mA,量程扩大了323倍,则并联电阻为R=Rg323-1=329Rg,若把毫安表改装成0~30mA的电流表时,则量程扩大了10倍,则并联的电阻为R'=110−1Rg,由题意可知,则kR例4(1)1000(2)R1R3R2(3)如图所示(4)1[解析](1)欧姆表读数为10×100Ω=1000Ω.(2)当电压传感器读数为零时,C、D两点电势相等,即UCB=UDB,即UABR1+RFRF=UABR(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1.78g,则F0=mg=1.78×10-3×9.8N=1.7×10-2N.(5)可将CD以外的电路等效为新的电源,C、D两点电压看作路端电压,换用非理想电压传感器后当读数为200mV时,实际C、D间断路(接理想电压传感器)时的电压大于200mV,则此时压力传感器的读数F1>F0.题型2【题组演练】1.(1)AB(3)1.50(4)接法Ⅰ(5)1.800.25[解析](1)定值电阻R0有保护电源的作用,且由于电源内阻很小,则根据闭合电路的欧姆定律有U=E-I(r+R0),可知加了定值电阻后可以达到电流变化时使电压表的示数变化明显的效果,故A、B正确,C错误.(3)根据(4)中所做图像可知,电压表量程应为0~3V,其分度值为0.1V,需估读到分度值的下一位,由图乙可知电压表的读数为1.50V.(4)两种方法中接法Ⅰ采用了电流表的内接法,接法Ⅱ采用了电流表的外接法,比较图丙和图丁可知,图丙所示图像的斜率更大,而图像斜率的绝对值表示电源的内阻,分析可知接法Ⅰ,即电流表的内接法,所测电源内阻偏大,所测内阻应为电源实际内阻与电流表内阻之和,由此可知图丙对应的接法为接法Ⅰ.(5)当单刀双掷开关接1,且电流表示数为0时,电压表测量准确,此时电压表所测电压即为电源的电动势,因此电源电动势为图丙的纵轴截距,可得E=1.80V,当单刀双掷开关接2,且电压表示数为0时,电流表测量准确,由图丁图像可知,此时电路电流为I=0.80A,则根据闭合电路的欧姆定律有I=ER0+r,解得r=EI-R0=2.(1)8.8(2)①C②1ak③偏小[解析](1)由图可知,量程为0~10V,分度值为0.2V,所以读数为4×2V+4×0.2V=8.8V.(2)①该电源允许通过的最大电流为40mA,所以排除B、D选项,根据欧姆定律有R总=EImax=8.8②由闭合电路欧姆定律知E=U+UR+R0r,化简可得1U=1E+rE·1R0+R,所以a=1E、③可用“等效电源法”分析误差大小:可以把电源与电压表看作一等效电源,则电动势测量值等于外电路断开时“等效电源”两极间的电压,由于电压表不是理想电表,所以有电流通过“电源”,因而路端电压要小于电动势,所以电动势测量值小于真实值,即电源电动势的测量值比真实值偏小.3.(1)A(2)1b(3)[解析](1)为了保护电路,避免通过电源的电流过大,闭合开关前,金属夹应置于使电阻丝接入电路的阻值最大处,即应该置于A端.(2)对于图甲电路,根据闭合电路欧姆定律有U=E-Ir,设金属丝的电阻率为ρ,横截面积为S,根据欧姆定律和电阻定律有I=UR,R=ρLS,联立可得U=E-USρLr,整理可得1U=1E+SrEρ·1L,对于图乙电路,根据闭合电路欧姆定律有U=E-I(r+R0),根据欧姆定律和电阻定律有I=UR,R=ρLS,联立并整理可得1U=1E+S(3)由题意可知k1=SrEρ,k2=S(r+R0)Eρ,又题型3【题组演练】1.(1)B(2)a→b5.2[解析](1)电容器充电过程中,当电路刚接通后,电流表示数从0增大至某一最大值,后随着电容器的不断充电,电路中的充电电流在减小,当充电结束电路稳定后,此时电路相当于断路,电流为0,故选B.(2)根据电路图可知充电结束后电容器上极板带正电,将S1接2,电容器放电,此时通过定值电阻R的电流方向为a→b;t=2s时,I=1.10mA,可知此时电容器两端的电压为U2=IR,电容器开始放电前两端电压为12.3V,根据I-t图像与横轴围成的面积表示放电荷量可得,0~2s的放电荷量为Q1=ΔU·C=(12.3-1.10×10-3·R)C,2s后到放电结束放电荷量为Q2=ΔU'·C=1.10×10-3·RC,根据题意Q1Q2=87,解得R2.(1)如图所示(2)①右偏②左偏③BD[解析](2)①闭合开关时发现灵敏电流表的指针向右偏了一下,说明穿过副线圈的磁通量增大时,电流表指针向右偏,将原线圈迅速插入副线圈时,穿过副线圈的磁通量增大,所以指针右偏;②将滑动变阻器滑片迅速向左滑动时,电路电流减小,穿过副线圈的磁通量减小,指针左偏;③感应电流的产生需要有闭合回路,感应电动势的产生不需要,且可以通过楞次定律判断方向,故选B、D.3.(1)D(2)少(3)BD(4)B(5)C(6)n[解析](1)观察变压器的铁芯,它的结构和材料是绝缘的硅钢片叠成,故选D.(2)观察两个线圈的导线,发现粗细不同,根据I1I2=(3)实验中需要交流电源和多用电表,不需要干电池和直流电压表,故选B、D.(4)为了人体安全,低压交流电源的电压不要超过12V,故选B.(5)若为理想变压器,则变压器线圈两端的电压与匝数的关系为U1U2=n1n2,根据题意,已知副线圈的电压为3.0V,则原线圈的电压为U1(6)把变压器和R等效为一个电阻R1,R0当作电源内阻,当内外电阻相等,即R0=R1,此时输出功率最大,根据U1U2=n1n2,得I1R1I2R=n1n2,代入I1n1=I2n题型4【题组演练】1.(1)B(2)满刻度不均匀的(3)1.25(4)7.68(5)4.28[解析](1)秤盘上不放重物时,闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表指针满偏,根据闭合电路欧姆定律可得IA=ERA+R0+R1+R2+r、IA=IG+I(2)由于压敏电阻阻值R随压力增大而增大,则电流表随压力的增大而减小,所以改装后的刻度盘,其零刻度线在电流表的满刻度处,且有电流表的读数为I=13·ER(3)将一个质量为8kg的物体放在秤盘上,电流表示数为10mA,解得k=1.25Ω/N.(4)若电子秤用久了,电源电动势减小为4.32V,内阻变大,其他条件不变,用这台电子秤称重前,进行了步骤a操作,则IA=E'RA+R0+R1+R2(5)当电源电动势减小,内阻增大时,仍要使得电流表满偏,则电源内阻与滑动变阻器接入电路的阻值之和会减小,当放置重物时,导致电流表示数偏小,则测量结果偏大,即m测>m真,所以m测-m真m真×100%=m测m真-1×100%≤5%,又IA=E″RA+R0+R1+2.(1)负极(2)①AAC(或D)[或者三空分别为:C(或D)AB]②减小(3)增大[解析](1)使用多用电表欧姆挡测二极管电阻时,电流也是“红进黑出”,即表内电源正极与黑表笔相连,电源负极与红表笔相连,且测二极管正向电阻时阻值很小,测二极管反向电阻时阻值无穷大.当黑表笔与接线柱M接触、红表笔与接线柱N接触时,多用电表指针位于表盘中a位置(电阻无穷大),而对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置(电阻很小),说明黑表笔(连接电源正极)与接线柱N接触时测的是二极管正向电阻,即N端为二极管的正极.(2)①要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始,所以滑动变阻器应采用分压式接法,导线L2应连接A接线柱,导线L1和导线L3应“一上一下”连接滑动变阻器的接线柱,可以导线L1连接A接线柱,导线L3连接C或D接线柱,或者导线L3连接B接线柱,导线L1连接C或D接线柱.②伏安特性曲线上的点与原点连线的斜率的倒数表示电阻,由所给伏安特性曲线图可知,曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的电阻在减小,说明随着光照由弱到强,光敏电阻的阻值减小.(3)在测试过程中发现,当照射在光敏电阻表面的光强达到报警值时,发光二极管并不发光,说明三极管未被导通,这是因为b、e间电压较小,未达到三极管导通的值,为使报警器正常工作,应调大R1两端分得的电压直至发光二极管发光,由于R1与RG串联后总电压一定,所以要调大R1的阻值.第15讲电学实验时间|60min1.[2023·新课标卷]在“观察电容器的充、放电现象”实验中,所用器材如下:电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干.(1)用多用电表的电压挡检测电池的电压.检测时,红表笔应该与电池的(选填“正极”或“负极”)接触.

(2)某同学设计的实验电路如图甲所示.先将电阻箱的阻值调为R1,将单刀双掷开关S与“1”端相接,记录电流随时间的变化.电容器充电完成后,开关S再与“2”端相接,相接后小灯泡亮度变化情况可能是(填选项前的字母).

A.迅速变亮,然后亮度趋于稳定B.亮度逐渐增大,然后趋于稳定C.迅速变亮,然后亮度逐渐减小至熄灭(3)将电阻箱的阻值调为R2(R2>R1),再次将开关S与“1”端相接,再次记录电流随时间的变化情况.两次得到的电流I随时间t变化图像如图乙中曲线所示,其中实线是电阻箱阻值为(选填“R1”或“R2”)时的结果,曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的(选填“电压”或“电荷量”).

2.[2024·华师一附中模拟]某实验小组使用某个多用电表测量电学中的物理量,并探究欧姆表的原理.(1)某次测量时,多用电表表盘指针指在如图甲所示的位置,下列说法错误的是(填选项前的字母).

A.若该读数是选用欧姆挡“×100”倍率得到的,应该更换“×10”倍率,欧姆调零后再次进行测量B.多用电表的欧姆挡是靠内部电源提供电流的,若选用“×10”倍率测量电阻,则欧姆表内阻约为20ΩC.测直流电流时,应让红表笔接外电路的正极,黑表笔接外电路的负极D.测二极管正向电阻时,应让红表笔接二极管的负极,黑表笔接二极管的正极(2)该小组进一步探究欧姆表的原理,设计了如图乙所示的电路,通过调节开关S,可使欧姆表具有“×1”和“×10”的两种倍率,可用器材如下:A.干电池(电动势E=1.5V,内阻不计);B.电流表G(满偏电流Ig=1mA,内阻Rg=90Ω);C.定值电阻R0(阻值为5.0Ω);D.滑动变阻器R1(最大阻值为150Ω);E.定值电阻R2(阻值为1.0Ω)、R3(阻值未知);F.开关一个,红、黑表笔各一支,导线若干.虚线框内是双量程电流表,已知当S接a时,对应电流表量程是0~0.1A;①定值电阻R3=Ω.

②当开关S拨向(选填“a”或“b”)时,欧姆表的倍率是“×10”,欧姆调零后,欧姆表内阻为Ω.

③使用一段时间后电池老化,电动势下降到1.4V、内阻增大到4Ω,但仍可调零,正确操作后,测量另一个定值电阻,欧姆表读数为150Ω,则这个电阻的阻值应为Ω.

3.[2024·山东卷]某学习小组对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量.实验器材如下:学生电源(输出电压0~16V);滑动变阻器(最大阻值10Ω,额定电流2A);电压表V(量程0~3V,内阻未知);电流表A(量程0~3A,内阻未知);待测铅笔芯R(X型号、Y型号);游标卡尺,螺旋测微器,开关S,单刀双掷开关K,导线若干.回答以下问题:(1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径,某次测量结果如图甲所示,该读数为mm.

(2)把待测铅笔芯接入图乙所示电路,闭合开关S后,将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置,将单刀双掷开关K分别掷到1、2端,观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显,则测量铅笔芯电阻时应将K掷到(选填“1”或“2”)端.

(3)正确连接电路,得到Y型号铅笔芯I-U图像如图丙所示,求得电阻RY=Ω(保留3位有效数字);采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70Ω.

(4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68mm、60.78mm.使用螺旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相等,则X型号铅笔芯的电阻率(选填“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的电阻率.

4.[2024·湖北黄石模拟]一个物理兴趣小组的同学准备测定某电池的电动势和内阻,实验室可供选用的实验器材有:电流表A1、A2,滑动变阻器R,电阻箱R0,待测电池E,开关S,导线等.(1)兴趣小组的同学设计了如图甲所示的电路来测定电流表A1的内阻:将电阻箱的阻值调整到R0=50Ω,调节滑动变阻器的阻值,得到多组电流表A1、A2的读数I1、I2,并用描点法得到I2-I1图像为过原点的倾斜直线,如图乙所示.可得电流表A1的内阻RA1=Ω.

(2)兴趣小组的同学利用上述实验器材设计了如图丙所示的电路来测定电池的电动势和内阻.实验中,他们通过改变R0的阻值,记录了多组数据(电阻箱阻值R0和电流表A1示数I).(3)一同学以IR0为纵坐标,以I为横坐标作图像处理数据;在坐标纸上画出的图像如图丁所示.(4)根据以上测量结果可知,电池电动势E=V,内阻r=Ω.

(5)另一同学以1I为纵坐标,以R0为横坐标作1I-R0图像处理数据,请根据(1)、(4)的计算结果,5.[2024·安徽卷]某实验小组要将电流表G(铭牌标示:Ig=500μA,Rg=800Ω)改装成量程为0~1V和0~3V的电压表,并用标准电压表对其进行校准.选用合适的电源、滑动变阻器、电阻箱、开关和标准电压表等实验器材,按图甲所示连接电路,其中虚线框内为改装电路.(1)开关S1闭合前,滑片P应移动到(选填“M”或“N”)端.

(2)根据要求和已知信息,电阻箱R1的阻值已调至1200Ω,则R2的阻值应调至Ω.

(3)当单刀双掷开关S2与a连接时,电流表G和标准电压表V的示数分别为I、U,则电流表G的内阻可表示为.(结果用U、I、R1、R2表示)

(4)校准电表时,发现改装后电压表的读数始终比标准电压表的读数偏大,经排查发现电流表G内阻的真实值与铭牌标示值有偏差,则只要即可.(填选项前的字母)

A.增大电阻箱R1的阻值B.减小电阻箱R2的阻值C.将滑动变阻器的滑片P向M端滑动(5)校准完成后,开关S2与b连接,电流表G的示数如图乙所示,此示数对应的改装电压表读数为V.(保留2位有效数字)

6.[2024·河南三门峡模拟]测定干电池的电动势和内阻的电路如图甲所示,MN为一段粗细均匀、电阻率较大的电阻丝,定值电阻R0=1.2Ω.调节滑片P,记录电压表示数U、电流表示数I及对应的PN长度x,绘制出如图乙所示的U-I图像.(1)由图乙求得电池的电动势E=V,内阻r=Ω.(均保留2位小数)

(2)实验中因电表内阻的影响,电动势测量值(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值.

(3)根据实验数据可绘出如图丙所示的UI-x图像.若图像斜率为k,电阻丝横截面积为S,则电阻丝的电阻率ρ=,电表内阻对电阻率的测量(选填“有”或“没有”)影响7.[2024·广东深圳模拟]小张同学想探究欧姆表的内置电源对测量结果的影响,设计了一个欧姆表,其电路图如图甲所示.(1)A接(选填“红”或“黑”)表笔.

(2)已知图甲中电源的电动势为1.5V,微安表的内阻约为1200Ω、量程为0~250μA,若在A、B间接电流传感器,调节Rx、R2使得微安表满偏,此时电流传感器读数为10.00mA,则图甲中滑动变阻器Rx的规格应选(填选项前的字母).

A.最大电阻10Ω,额定电流1AB.最大电阻50Ω,额定电流1AC.最大电阻200Ω,额定电流1A(3)欧姆调零之后,使用该欧姆表测量电阻箱的阻值,发现欧姆表的读数与电阻箱阻值相同.为了探究欧姆表的内置电源对测量结果的影响,把甲图中的电源换成其他型号的电源,重新欧姆调零后,测量电阻箱的阻值,发现欧姆表的测量值总是偏大.该同学猜想出现上述现象的原因是更换后的电源电动势偏小.(4)为了验证上述猜想,用图甲的电路测量新电源的电动势和内阻:进行欧姆调零后,在表笔A、B间接入电流传感器和电阻箱(串联),改变电阻箱的阻值,读出电阻箱阻值R和电流传感器读数I.分析数据后描绘出R-1I图像(如图乙所示),电流传感器电阻不计,则该电源的电动势为V,欧姆表总内阻为Ω,由此验证了小张同学的猜想.若考虑电流传感器内阻,则通过这种方法测得的电源电动势(选填“大于”“等于”或“小于”)它的真实值.(以上计算结果保留三位有效数字)8.[2024·江西卷]某小组欲设计一种电热水器防触电装置,其原理是:当电热管漏电时,利用自来水自身的电阻,可使漏电电流降至人体安全电流以下.为此,需先测量水的电阻率,再进行合理设计.(1)如图1所示,在绝缘长方体容器左右两侧安装可移动的薄金属板电极,将自来水倒入其中,测得水的截面宽d=0.07m和高h=0.03m.(2)现有实验器材:电流表(量程0~300μA,内阻RA=2500Ω)、电压表(量程0~3V或0~15V,内阻未知)、直流电源(3V)、滑动变阻器、开关和导线.请在图1中画线完成电路实物连接.(3)连接好电路,测量26℃的水在不同长度l时的电阻值Rx.将水温升到65℃,重复测量.绘出26℃和65℃水的Rx-l图线,分别如图2中甲、乙所示.(4)若Rx-l图线的斜率为k,则水的电阻率表达式为ρ=(用k、d、h表示).实验结果表明,温度(选填“高”或“低”)的水更容易导电.

(5)测出电阻率后,拟将一段塑料水管安装于热水器出水口作为防触电装置.为保证出水量不变,选用内直径为8.0×10-3m的水管.若人体的安全电流为1.0×10-3A,热水器出水温度最高为65℃,忽略其他电阻的影响(相当于热水器220V的工作电压直接加在水管两端),则该水管的长度至少应设计为m.(保留2位有效数字)

9.[2024·广东卷]某科技小组模仿太阳能发电中的太阳光自动跟踪系统,制作光源跟踪演示装置,实现太阳能电池板方向的调整,使电池板正对光源.图甲是光照方向检测电路.所用器材有:电源E(电动势3V);电压表V1和V2(量程均有0~3V和0~15V,内阻均可视为无穷大);滑动变阻器R;两个相同的光敏电阻RG1和RG2;开关S;手电筒;导线若干.图乙是实物图.图中电池板上垂直安装有半透明隔板,隔板两侧装有光敏电阻,电池板固定在电动机转轴上.控制单元与检测电路的连接未画出.控制单元对光照方向检测电路无影响.请完成下列实验操作和判断.(1)电路连接.图乙中已正确连接了部分电路,请完成虚线框中滑动变阻器R、电源E、开关S和电压表V1间的实物图连线.(2)光敏电阻阻值与光照强度关系测试.①将图甲中R的滑片置于端,用手电筒的光斜照射到RG1和RG2,使RG1表面的光照强度比RG2表面的小.

②闭合S,将R的滑片缓慢滑到某一位置.V1的示数如图丙所示,读数U1为V,V2的示数U2为1.17V.由此可知,表面光照强度较小的光敏电阻的阻值(选填“较大”或“较小”).

③断开S.(3)光源跟踪测试.①将手电筒的光从电池板上方斜照射到RG1和RG2.②闭合S,并启动控制单元.控制单元检测并比较两光敏电阻的电压,控制电动机转动.此时两电压表的示数U1<U2,图乙中的电动机带动电池板(选填“逆时针”或“顺时针”)转动,直至时停止转动,电池板正对手电筒发出的光.

第15讲电学实验1.(1)正极(2)C(3)R2电荷量[解析](1)多用电表应满足电流“红进黑出”,因此红表笔与电池的正极相接触.(2)电容器放电过程中,电流由大逐渐变小,则小灯泡迅速变亮,然后亮度逐渐减小至熄灭.(3)实线所表示的过程初始电流较小,故接入的电阻应该为大的电阻,即R2,因此实线表示电阻箱阻值为R2;根据公式I=Qt,则I-t图像与坐标轴所围面积表示电荷量2.(1)B(2)①9②b