2025届高考物理二轮总复习第一编专题7物理实验第2讲电学实验课件

第二讲电学实验通览知识明要点研学考点提能力目录索引0102突破热点聚素养03通览知识明要点研学考点提能力考点一实验仪器的使用与电表改装高考风向标考点考题明细考查频度实验仪器的使用与电表改装2024安徽卷,12;2023海南卷,15;2022海南卷,15;2022湖南卷,12;2022辽宁卷,11;2022浙江1月选考,18地方卷:3年6考1.游标卡尺和螺旋测微器的读数(1)游标卡尺的读数①弄清精确度:10分度——0.1mm,20分度——0.05mm,50分度——0.02mm。②读出测量结果:测量值=主尺刻度整毫米数+n×精确度(mm)。

游标尺上第n条线与主尺上的某刻度线对齐(2)螺旋测微器的读数测量值=固定刻度整毫米数+半毫米数+可动刻度读数(含估读值)×0.01mm温馨提示

游标卡尺和螺旋测微器读数的“三点注意”(1)螺旋测微器读数时要准确读到0.01

mm,估读到0.001

mm,若以mm为单位,小数点后必须为三位,同时注意固定刻度上的半刻度是否露出。(2)游标卡尺不估读,若以mm为单位,10分度游标卡尺,小数点后只有一位。20分度和50分度游标卡尺若以mm为单位,小数点后有两位。(3)注意题目要求的单位是否为mm,若不是则要先以mm为单位读数,然后再换算为题目要求的单位。2.电流表和电压表的读数

3.多用电表的使用问题在弄清其基本原理的基础上,会选择测量项目及量程、挡位,能区分机械调零和欧姆调零,掌握测量电阻的步骤。4.三种电表改装方法

例1(2023海南卷)用如图所示的电路测量一个量程为100μA,内阻约为2000Ω的微安表头的内阻,所用电源的电动势约为12V,有两个电阻箱可选,R1(0~9999.9Ω),R2(0~99999.9Ω)甲(1)RM应选

,RN应选

。

R1R2(2)根据电路图甲,请把实物图乙连线补充完整。

乙(3)下列操作顺序合理排列的是

。

①将滑动变阻器滑片P移至最左端,将RN调至最大值;②闭合开关S2,调节RM,使微安表半偏,并读出RM阻值;③断开S2,闭合S1,调节滑片P至某位置再调节RN使表头满偏;④断开S1、S2,拆除导线,整理好器材。(4)如图丙是RM调节后面板,则待测表头的内阻为

,该测量值

(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。

丙①③②④1998.0Ω小于(5)将该微安表改装成量程为2V的电压表后,某次测量指针指在图丁所示位置,则待测电压为

V(保留3位有效数字)。

丁(6)某次半偏法测量表头内阻的实验中,S2断开,电表满偏时读出RN值,在滑片P不变的情况下,S2闭合后调节电阻箱RM,使电表半偏时读出RM,若认为O、P间电压不变,则微安表内阻为

(用RM、RN表示)。

1.28解析

(1)根据半偏法的测量原理可知,当闭合S2之后,与滑动变阻器并联部分的电流应基本不变,就需要RN较大,对分压电路影响较小。故RM应选R1,RN应选R2。(2)根据电路图,连线如图所示。(3)半偏法测电阻的实验步骤应为:①将滑动变阻器滑片P移至最左端,将RN调至最大值;③断开S2,闭合S1,调节滑片P至某位置再调节RN使表头满偏;②闭合开关S2,调节RM,使微安表半偏,并读出RM阻值;④断开S1、S2,拆除导线,整理好器材。(4)根据半偏法可知,RM的读数即为待测表头的内阻,即为1

998.0

Ω;与滑动变阻器并联部分的电阻变小,通过RN的电流大于Ig,通过微安表的电流为

时,电阻箱RM的电流大于

,则电阻箱RM的阻值小于微安表的阻值,故待测表头的内阻的测量值小于真实值。(5)将该微安表改装成量程为2

V的电压表,则需要串联一个电阻R0,则有U=Ig(Rg+R0),此时的电压表读数有U'=I'(Rg+R0),其中U=2

V,Ig=100

μA,I'=64

μA,联立解得U'=1.28

V。拓展衍生1.(1)一同学用一游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测一物体的长度。测得的结果如图甲所示,则该物体的长度L=

mm。

(2)用螺旋测微器测量金属丝的直径,从图乙中读出金属丝的直径为

mm。

20.300.510(3)如图丙,一电压表接0~15V量程,读数为

V。

(4)如图丁,一电流表接0~0.6A量程,读数为

A。

10.7(或10.8)0.16解析

(1)20分度的游标卡尺精确度为0.05

mm,则物体的长度为L=20

mm+6×0.05

mm=20.30

mm。(2)金属丝的直径为d=0.5

mm+1.0×0.01

mm=0.510

mm。(3)接0~15

V量程时,每小格表示0.5

V,读数为10.7

V。(4)接0~0.6

A量程时,每小格表示0.02

A,读数为0.16

A。2.(2022湖南卷)小梦同学自制了一个两挡位(“×1”“×10”)的欧姆表,其内部结构如图所示,R0为调零电阻(最大阻值为R0m),Rs、Rm、Rn为定值电阻(Rs+R0m<Rm<Rn),电流表G的内阻为RG(Rs≪RG)。用此欧姆表测量一待测电阻的阻值,回答下列问题:(1)短接①②,将单刀双掷开关S与m接通,电流表G示数为Im;保持电阻R0滑片位置不变,将单刀双掷开关S与n接通,电流表G示数变为In,则Im

(选填“大于”或“小于”)In。

(2)将单刀双掷开关S与n接通,此时欧姆表的挡位为

(选填“×1”或“×10”)。

(3)若从“×1”挡位换成“×10”挡位,调整欧姆零点(欧姆零点在电流表G满偏刻度处)时,调零电阻R0的滑片应该

(选填“向上”或“向下”)调节。大于×10向上400解析

(1)由Rm<Rn得开关拨向m时电路的总电阻小于开关拨向n时电路的总电阻,电源电动势不变,(2)S与n接通时,欧姆表内阻大,欧姆表的挡位倍率大,即为“×10”挡。(3)从“×1”挡位换为“×10”挡位,即开关S从m拨向n,电路总电阻增大,干路电流减小,①②短接时,为了使电流表满偏,则需要增大通过电流表所在支路的电流,所以需要将R0的滑片向上调节。(4)设“×10”挡位时欧姆表内阻为R内,电流表满偏电流为Ig,电路简化结构如图所示考点二以测电阻为核心的实验高考风向标考点考题明细考查频度以测电阻为核心的实验2024新课标卷,23;2024山东卷,14;2024湖南卷,11;2024广东卷,12;2024江苏卷,12;2024全国甲卷,23;2024江西卷,12;2024浙江1月选考,16-Ⅲ;2023全国乙卷,23;2023浙江6月选考,16-Ⅱ;2023湖北卷,12;2023辽宁卷,12;2022全国乙卷,23;2022湖北卷,13;2022山东卷,14全国卷:3年4考地方卷:3年11考命题角度1测电阻的常用方法(1)最直接的——用多用电表的欧姆挡测量;(2)最常用的——伏安法;(3)最灵活的——伏伏法或安安法;(4)最精确的——等效替代法;(5)最专一的——半偏法(测量电压表或电流表的内阻);(6)最独特的——电桥法。深化拓展1.明确三个“选择”(1)实验器材的选择

要遵循安全性原则和准确性原则(尽量减小误差)①电源的选择:一般根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合要求的直流电源。②电表的选择:一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表;根据待测电流的最大值选择电流表;读数时电表的指针摆动的幅度应较大,一般应使指针能达到半偏。(2)电流表内接法与外接法的选择

大内小外

(3)分压电路与限流电路的选择①从节能的角度考虑,优先选用限流式。特例:有时根据题目中给的测量数据进行选择②以下三种情况必须用分压式:a.要求待测电路的U、I从0变化;b.R滑≪Rx;c.选用限流式时,Ux、Ix过大(超过电表量程,烧坏电表、电源或用电器等)。2.数据处理和误差分析(1)线性图像处理实验数据的一般方法和步骤:先根据物理规律写出物理方程,再把物理方程转换成线性方程的数学函数式,最后把数学函数式与线性图像相结合,在图中提取斜率、截距、面积等信息。(2)判断实验误差导致测量值偏大或偏小,要从实验原理和方法上去寻找根源,所以要弄清实验原理和方法,然后依据物理规律做适当推理,最后写出测量值的表达式。例2

某物理课外实验小组为了测量某未知电阻R0的阻值,制定了四种测量方案。(1)方案一:用电阻表测电阻①在进行正确机械调零后,将电阻挡的选择开关拨至“×1”挡,先将红、黑表笔短接,让指针指在

(选填“左侧”或“右侧”)零刻度线上。

②电阻表指针如图甲所示,可得未知电阻R0的阻值为

Ω。(结果保留两位有效数字)

甲右侧36(2)方案二:用伏安法测电阻如图乙所示的实验电路,电压表的示数为2.80V,电流表的示数为87.5mA,则由此可得未知电阻R0的阻值为

Ω(结果保留两位有效数字),此测量值

(选填“大于”或“小于”)真实值。

乙32小于(3)方案三:用等效替代法测电阻①如图丙所示,将电阻箱R的阻值调到最大,闭合开关S1和S2,调节电阻箱R,使电流表示数为I0,电阻箱的示数R1=102Ω;②断开开关S2,闭合开关S1,调节电阻箱R,使电流表示数仍为I0,电阻箱的示数R2=68Ω;③则未知电阻R0的阻值为

Ω(结果保留两位有效数字)。

丙34(4)方案四:用惠斯通电桥法测电阻如图丁所示的实验电路,AB为一段粗细均匀的直电阻丝。①闭合开关S,调整触头D的位置,使按下触头D时,电流表G的示数为零。已知定值电阻R的阻值,用刻度尺测量出l1、l2,则电阻R0=

(用R、l1、l2表示)。

②为消除因电阻丝的粗细不均匀而带来的误差,将图丁中的定值电阻R换成电阻箱,并且按照①中操作时,电阻箱的读数记为R3;然后将电阻箱与R0交换位置,保持触头D的位置不变,调节电阻箱,重新使电流表G的示数为零,此时电阻箱的读数记为R4,则电阻R0=

。(用R3、R4表示)

解析

(1)红黑表笔短接,使电流达到满偏,故指针指在右侧;依题意,读数为36

Ω。电路采用外接法,电流表读数偏大,故电阻测量值小于真实值。(3)根据闭合电路的欧姆定律有E=(102+r)I0,E=(68+r+R0)I0,联立解得R0=34

Ω。命题角度2测金属的电阻率

例3(2023全国乙卷)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、刻度尺、电源E、电压表(内阻非常大)、定值电阻R0(阻值10.0Ω)、滑动变阻器R、待测金属丝、单刀双掷开关K、开关S、导线若干。图甲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)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U1,然后将K与2端相连,此时电压表读数记为U2。由此得到流过待测金属丝的电流I=

,金属丝的电阻r=

。(结果均用R0、U1、U2表示)

(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:U1/mV0.570.710.851.141.43U2/mV0.971.211.451.942.43(4)利用上述数据,得到金属丝的电阻r=14.2Ω。

(5)用刻度尺测得金属丝长度l=50.00cm。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乙所示,该读数为d=

mm。多次测量后,得到直径的平均值恰与d相等。

(6)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)

0.1505.0解析

(2)K与1端相连,此时电压表测量的是金属丝两端的电压U1,K与2端相连,电压表测量的是金属丝和定值电阻二者的电压之和U2;因为电压表内阻非常大,可视为理想电压表,所以K与1端相连和K与2端相连不改变电路中的电流,(5)用螺旋测微器测量金属丝的直径d,该读数为d=15.0×0.01

mm=0.150

mm。拓展衍生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3V,内阻未知);电流表A(量程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;

甲2.450(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;

乙1(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;

丙1.91(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。

大于解析

(1)由螺旋测微器的读数规则可知,示数为2.450

mm。(2)因为电压表读数变化明显,说明电流表分压影响较大,应掷到“1”端,用外接法。4.(2024新课标卷)学生实验小组要测量量程为3V的电压表V的内阻RV。可选用的器材有:多用电表,电源E(电动势5V),电压表V1(量程5V,内阻约3kΩ),定值电阻R0(阻值为800Ω),滑动变阻器R1(最大阻值50Ω),滑动变阻器R2(最大阻值5kΩ),开关S,导线若干。完成下列填空:(1)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电阻挡“×10”位置CAB再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的

(选填“正极、负极”或“负极、正极”)相连,欧姆表的指针位置如图甲中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差,应将选择开关旋转到电阻挡

(选填“×1”“×100”或“×1k”)位置,重新调节后,测量得到指针位置如图甲中实线Ⅱ所示,则粗测得到的该电压表内阻为

kΩ(结果保留1位小数)。

甲负极、正极×1001.6(2)为了提高测量精度,他们设计了如图乙所示的电路,其中滑动变阻器应选

(选填“R1”或“R2”),闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应置于

(选填“a”或“b”)端。

(3)闭合开关S,滑动变阻器滑片滑到某一位置时,电压表V1和待测电压表的示数分别为U1、U,则待测电压表内阻RV=

(用U1、U和R0表示)。

(4)测量得到U1=4.20V,U=2.78V,则待测电压表内阻RV=

kΩ(结果保留3位有效数字)。

乙R1a1.57解析

(1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应选择电阻挡,接着将红、黑表笔短接,再调节欧姆调零旋钮,使指针指向零欧姆,故操作顺序为CAB。由“红进黑出”可知,多用电表的红、黑表笔应该分别与待测电压表的“负极、正极”相连。由题图甲中虚线Ⅰ可知,其偏转角度较小,即倍率选择过小,为了减少测量误差,应将选择开关旋转到电阻挡倍率较大处,而“×1k”倍率又过大,故应选择电阻挡“×100”的位置。由题图甲中实线Ⅱ可知,粗测得到的该电压表内阻为R=16.0×100

Ω=1.6

kΩ。(2)题图甲所示电路图为分压式接法,应选阻值小的滑动变阻器,故应选R1,为保证安全,闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应置于a端。考点三以测电源的电动势和内阻为核心的实验高考风向标考点考题明细考查频度以测电源的电动势和内阻为核心的实验2024北京卷,17;2024黑吉辽卷,11;2024甘肃卷,12;2023湖南卷,12;2023江苏卷,12;2023湖北卷,12;2023浙江6月选考,16-Ⅱ;2022河北卷,12;2022广东卷,12;2022浙江1月选考,18地方卷:3年9考命题角度1

用多用电表测量电学中的物理量

例4(2024山东淄博二模)某同学为了研究欧姆表的改装原理和练习使用欧姆表,设计了如下实验。利用一个满偏电流为100μA的电流表改装成倍率可调为“×1”或“×10”的欧姆表,其电路原理图如图甲所示。(1)请根据图甲中的电路原理图,在图乙中连接实物图,并正确连接红、黑表笔。使用时进行欧姆调零发现电流表指针指在如图丙所示位置,此时应将滑动变阻器的滑片P向

(选填“上”或“下”)移动;

上(2)将单刀双掷开关S与2接通后,先短接,再欧姆调零。两表笔再与一电阻R0连接,表针指向表盘中央图丁中的a位置处,然后用另一电阻Rx代替R0,结果发现表针指在b位置,则Rx=

(结果用R0表示);

(3)该同学进一步探测黑箱问题。黑箱面板上有三个接线柱1、2和3,黑箱内有一个由三个阻值相同的电阻构成的电路。用电阻表测得1、2之间的电阻为5Ω,2、3之间的电阻为10Ω,1、3之间的电阻为15Ω,在图戊所示虚线框中画出黑箱中的电阻可能的连接方式(一种即可)。戊解析

(1)由多用电表红黑表笔的特点,红、黑表笔的电流“红进黑出”,B点接红表笔,A点接黑表笔,按照电路图连接实物图如下;(2)由电阻表的特点及闭合电路的欧姆定律得,当红、黑表笔短接时E=IgR内,当电流表处于a、b两位置时E=Ia(R内+R0),E=Ib(R内+Rx),将Ig=100

μA、Ia=50.0

μA、Ib=80.0

μA代入以上三式解得Rx=R0。(3)由题意可得1、3之间的电阻可为1、2和2、3之间电阻的串联值,第一种情况:1、2之间接一个5

Ω电阻,2、3之间接两个5

Ω电阻串联。第二种情况:1、2之间接两个10

Ω电阻并联,2、3之间接一个10

Ω电阻。命题角度2测量电源的电动势和内阻

深化拓展1.测电源电动势和内阻的三种方法对比2.等效电源法测电源内阻当电源内阻r过小时,如果直接测量,测出电源的内阻误差较大,可以用等效电源法来测量。如图所示,用一个适当的定值电阻R0与电源串联,并把它们看成一个等效电源,这个等效电源的内阻r0=R0+r,其中r是被测电源的内阻。测出这个等效电源的内阻r0,则被测电源的内阻r=r0-R0。说明:也可以用等效电源法分析测电源电动势和内阻的实验误差。例5(2023湖北卷)某实验小组为测量干电池的电动势和内阻,设计了如图甲所示的电路,所用器材如下:电压表(量程0~3V,内阻很大);电流表(量程0~0.6A);电阻箱(阻值0~999.9Ω);干电池一节、开关一个和导线若干。(1)根据图甲,完成图乙中的实物图连线。(2)调节电阻箱到最大阻值,闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻,记录其阻值R、相应的电流表示数I和电压表示数U。根据记录数据作出的U-I图像如图丙所示,则干电池的电动势为

V(保留3位有效数字)、内阻为

Ω(保留2位有效数字)。

丙1.580.64(3)该小组根据记录数据进一步探究,作出-R图像,如图丁所示。利用图丁中图像的纵轴截距,结合第(2)问得到的电动势与内阻,还可以求出电流表内阻为

Ω(保留2位有效数字)。

丁2.5(4)由于电压表内阻不是无穷大,本实验干电池内阻的测量值

(选填“偏大”或“偏小”)。

偏小解析

(1)实物连线如答案图所示。(2)由电路结合闭合电路的欧姆定律可得U=E-Ir由题图丙可知E=1.58

V解得RA=2.5

Ω。(4)由于电压表内阻不是无穷大,则实验测得的是电压表内阻与电源内阻的并联值,即实验中测得的电池内阻偏小。拓展衍生5.(2024山东泰安一模)如图甲为某物理实验兴趣小组组装的多用电表的电路示意简图。其中E是电源,不计内阻。R1、R2、R4、R5是四个定值电阻,R3是滑动变阻器。表头G的满偏电流为500μA,内阻为200Ω。虚线框内为五个换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表5个挡位分别为:直流电压2.5V挡和10V挡,直流电流1mA挡和100mA挡,电阻×100挡。图乙为改装过程中的多用电表表盘,其电阻挡的中值刻度为15。甲乙(1)根据题给条件可得R1+R2=

,R4=

;

(2)在进行欧姆调零时,滑动变阻器R阻值应调整为

Ω;

(3)图乙中电阻挡刻度尚未标识完整,图中多用电表指针位置应该标识的刻度为

。

200Ω2400Ω140060考点四电学其他实验高考风向标考点考题明细考查频度电学其他实验2024广西卷,12;2024北京卷,16;2024浙江1月选考,16Ⅱ;2024海南卷,16;2023新课标卷,22;2023山东卷,14;2023浙江6月选考,16Ⅲ;2022北京卷,9全国卷:3年1考地方卷:3年7考命题角度1

观察电容器的充、放电现象

装置图操作要点数据处理

1.按实验装置图连接好电路2.开关S接1或2,仔细观察电压表、电流表示数的变化特点1.总结充、放电电流的变化规律2.绘制充、放电的I-t图像,放电过程的I-t图像与坐标轴围成的面积表示电容器减少的电荷量例6(2023山东卷)电容储能已经在电动汽车,风、光发电,脉冲电源等方面得到广泛应用。某同学设计图甲所示电路,探究不同电压下电容器的充、放电过程,器材如下:电容器C(额定电压10V,电容标识不清);电源E(电动势12V,内阻不计);电阻箱R1(阻值0~99999.9Ω);滑动变阻器R2(最大阻值20Ω,额定电流2A);电压表V(量程15V,内阻很大);发光二极管D1、D2,开关S1、S2,电流传感器,计算机,导线若干。回答以下问题:(1)按照图甲连接电路,闭合开关S1,若要升高电容器充电电压,滑动变阻器滑片应向

(选填“a”或“b”)端滑动。

(2)调节滑动变阻器滑片位置,电压表表盘如图乙所示,示数为

V(保留1位小数)。

甲乙b6.5(3)继续调节滑动变阻器滑片位置,电压表示数为8.0V时,开关S2掷向1,得到电容器充电过程的I-t图像,如图丙所示。借鉴“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中估算油膜面积的方法,根据图像可估算出充电结束后,电容器存储的电荷量为

C(结果保留2位有效数字)。

(4)本电路中所使用电容器的电容约为

F(结果保留2位有效数字)。

(5)电容器充电后,将开关S2掷向2,发光二极管

(选填“D1”或“D2”)闪光。丙3.9×10-34.9×10-4D1解析

(1)按照题图甲连接电路,闭合开关S1,若要升高电容器充电电压,滑动变阻器滑片应向b端滑动。(2)根据读数规则,电压表的示数为6.5

V。(3)图像和坐标轴所围格数为39,故电容器存储的电荷量为Q=39×0.2×10-3×0.5

C=3.9×10-3

C。(5)电容器充电后,将开关S2掷向2,电容器放电,电容器左侧带正电,根据二极管单向导电性,发光二极管D1发光。命题角度2

探究影响感应电流方向的因素

装置图操作要点数据处理

1.按装置连接电路2.观察线圈绕向、电流方向3.根据实验现象分析感应电流的磁场方向1.分析指针偏转方向2.分析多种实验电路及实验现象3.结论的灵活运用例7

某同学在“研究电磁感应现象”的实验中,首先按图甲连接电路,用来查明电流表指针的偏转方向与电流方向的关系,然后再依次按图乙将电流表与线圈A连成一个闭合回路,按图丙将电流表与导体棒ab连成闭合回路。在图甲中,当闭合S时,观察到电流表指针向左偏(不通电时指针停在正中央),则:(1)在图乙中,磁体N极插入线圈A过程中,电流表的指针将

偏转;磁体放在A中不动时,电流表的指针将

偏转。(均选填“向左”“向右”或“不发生”)

(2)在图丙中,导体棒ab向左移动过程中,电流表的指针将

偏转;导体棒ab向上移动过程中,电流表的指针将

偏转。(均选填“向左”“向右”或“不发生”)

向左不发生向右不发生解析

(1)图甲中,当闭合S时,观察到电流表指针向左偏,说明电流从负接线柱流入时,电流表指针向左偏。磁体N极插入线圈A过程中,线圈A中磁通量向下增大,根据楞次定律可知感应电流从电流表负接线柱流入,则此时电流表的指针向左偏转;磁体放在A中不动时,A中磁通量不变,不产生感应电流,所以电流表的指针不发生偏转。(2)在图丙中,导体棒ab向左移动过程中,根据右手定则可知感应电流从电流表正接线柱流入,则此时电流表的指针向右偏转;导体棒ab向上移动过程中,不切割磁感线,感应电流为零,电流表的指针不发生偏转。命题角度3

探究变压器原副线圈电压与匝数的关系

装置图操作要点数据处理

1.估测电压的大致范围2.先用交流电压最大量程挡试测,再选用适当量程测量3.改变电压或线圈匝数前要先断开开关4.电压不能超过12V,不能用手接触裸露部件变压器的铁芯漏磁使得能量损耗,从而导致电压比与匝数比有差别例8(2024福建福州三模)某同学要进行“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验,实物图如图所示。(1)关于实验,下列说法正确的是

。

A.为确保实验安全,实验中要求原线圈匝数少于副线圈匝数B.为了确保人身安全,只能使用低于12V的电源C.通电情况下不可以用手接触裸露的导线、接线柱BC(2)为了探究n1=400匝、n2=200匝的变压器原、副线圈电压与匝数的关系,请用笔画线代替连线,将图中的实物连接补充完整。(3)在实验中,两个电压表的读数记录如下

电压次数12345U1/V2.54.57.09.010.5U2/V1.22.23.44.45.2该同学多次实验后发现原、副线圈的电压之比总是

(选填“稍大于”“等于”或“稍小于”)原、副线圈的匝数之比,试分析其原因:

。

稍大于变压器不是理想变压器或漏磁或铁芯发热或导线发热等解析

(1)为确保实验安全,实验中要求原线圈匝数多于副线圈匝数,A错误;变压器的工作原理是电磁感应,原线圈两端应接交流电,为了人身安全,只能使用低压交流电源,所用电压应不超过12

V,B正确;连接好电路后,要先检查电路是否正确,然后再接通电源,通电时,若用手接触裸露的导线、接线柱,这样无形之中,将人体并联在电路中,导致所测数据不准确,也不符合安全用电规范,C正确。(2)连接实物图如下图所示。

(3)原副线圈的匝数比为

,通过分析实验数据发现原、副线圈的电压比总是稍大于原、副线圈匝数比,即说明副线圈的电压偏低,导致此现象的原因是实际变压器有漏磁、铁芯发热、导线发热等能量损耗,使副线圈两端电压偏低。拓展衍生6.(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。

正极(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

。(填正确答案标号)

甲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C(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”)。

乙R2电荷量解析

(1)电流从红表笔流入多用电表,故红表笔与电源的正极相连。(2)开关S与“2”端相接,电容器放电,放电电流先很大,后逐渐变小,直至为0,故小灯泡迅速变亮,然后亮度逐渐减小至熄灭。(3)电阻较大时,开始充电电流较小,故实线是电阻箱阻值为R2时的结果,根据i=可知,曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的电荷量。突破热点聚素养知识精要创新实验:电学创新类实验归纳分析1.对于电学实验的创新,应注意的2个问题(1)在解决设计型实验时,要注意条件的充分利用,如对于给定确切阻值的电压表和电流表,电压表可当作电流表使用,电流表也可当作电压表使用,利用这一特点,可以拓展伏安法测电阻的方法,如伏伏法、安安法等。(2)对一些特殊电阻的测量,如电流表或电压表内阻的测量,电路设计有其特殊性,即首先要注意到其自身量程对电路的影响,其次要充分利用其“自报电流或自报电压”的功能,因此在测电压表内阻时无需另并联电压表测电压,测电流表内阻时无需再串联电流表测电流。2.解决电学设计型实验常用的3种方法(1)转换法:将不易测量的物理量转换成可以(或易于)测量的物理量进行测量,然后再反求待测物理量的值,这种方法叫转换测量法(简称转换法)。如在测量金属丝电阻率的实验中,虽然无法直接测量金属丝电阻率,但可通过测量金属丝的长度和直径,并将金属丝接入电路测出其电阻,进而计算出它的电阻率。(2)替代法:用一个标准的已知量替代被测量,通过调整标准量,使整个测量系统恢复到替代前的状态,则被测量等于标准量。(3)控制变量法:研究一个物理量与其他几个物理量的关系时,每次只改变其中的一个物理量,而控制其余几个物理量不变,从而研究被改变的这个物理量与要研究的那个物理量的关系,分别加以研究后再归纳总结,如探究电阻的决定因素实验。考向分析同力学实验一样,高考对电学实验的考查,大都是创新类电学实验题。这类问题,要通过审题,弄清属于什么类型的创新,然后再结合已有的电学知识(如串并联关系、闭合电路欧姆定律等)和实验方法进行推理,找到突破方向。案例探究典例(2024山东青岛一模)PT100型铂热电阻温度传感器是利用铂电阻的阻值随温度变化而变化的原理进行测温的一种传感器,铂热电阻传感器广泛用于测量-200℃~+850℃范围内的温度。如图甲为某学校数字实验室里的一款PT100型铂热电阻传感器,铂热电阻封装在传感器的探头内,其阻值随温度的变化关系图像如图乙所示。该校课外实验探究小组要利用该款铂热电阻传感器及其他实验器材制作一个温度计,通过把电流表的示数改刻为相应的温度示数来直接显示测量温度。实验器材如下:PT100型铂热电阻传感器;干电池(电动势为1.5V,内阻不计);灵敏电流表(量程为10mA,内阻为20Ω);电阻箱(0~9999.9Ω);开关、导线若干。请回答下列问题:(1)该小组同学先尝试直接将干电池、开关、灵敏电流表、铂热电阻传感器串联成一个电路作为温度计,则该温度计测温起点温度为

℃(结果保留3位有效数字)。

(2)该小组同学为了使制作的温度计能从-20℃开始测量,利用现有器材进一步设计了如图丙所示的电路,其中Rt为铂热电阻温度传感器,R为电阻箱。现进行如下调试:将传感器的探头放入设定制冷温度为-20℃的冰箱中,经过足够长时间后,闭合开关S,调节电阻箱的阻值R,使电流表指针满偏,此时电阻箱阻值R=

Ω。

丙78.937.6(3)为了把图丙中电流表的电流值准确地改刻为相应的温度值,改刻时应遵循的电流表的电流值I(mA)与相应温度t(℃)间的关系式为I=

。

(4)若干电池内阻不能忽略,仍依照图丙按(2)中过程制作温度计,使用该温度计测量的结果和真实值相比会

(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。

不变解析

(1)由题意知电流表量程为10

mA,所以铂热电阻传感器的阻值为Rt=Rmin-RA=150

Ω-20

Ω=130

Ω,由Rt-t图像可知Rt=100+0.38t,解得t=78.9

℃。(2)将传感器的探头放入设定制冷温度为-20

℃的冰箱中。由图像可得,此时的铂热电阻传感器的阻值为Rt=92.4

Ω,过一段时间后闭合开关,调节电阻箱R1,使毫安表指针满偏,此时R=Rmin-RA-Rt=150

Ω-20

Ω-92.4

Ω=37.6

Ω。(3)由题意可得毫安表的电流值I(A)和温度t(℃)的关系式为

(4)因为在操作(2)步骤时,要调节电阻箱使电流表满偏,当电源内阻增大时,会将电阻箱的电阻调小,但总和不变,所以对结果无影响。角度拓展1.(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3V和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