資源簡介

第18課時　電學(xué)實驗
【知識網(wǎng)絡(luò)】
熱點一　基本儀器的使用與讀數(shù)
1.游標(biāo)卡尺
測量值＝主尺讀數(shù)(mm)＋精確度×游標(biāo)尺上第幾條刻度線與主尺上某一刻度對齊的數(shù)值(mm)，不估讀。
2.螺旋測微器(千分尺)
測量值＝固定刻度讀數(shù)(mm)＋可動刻度讀數(shù)(帶估讀值)×0.01 mm。注意要估讀到0.001 mm。
3.電流表和電壓表
量程 精確度 讀數(shù)規(guī)則
電流表0～3 A 0.1 A 與刻度尺一樣，讀數(shù)規(guī)則較簡單，只需在精確值后加一估讀數(shù)即可
電壓表0～3 V 0.1 V
電流表0～0.6 A 0.02 A 估讀位與最小刻度在同一位
電壓表0～15 V 0.5 V
例1 讀出以下儀器儀表的讀數(shù)。
圖1
(1)圖1(a)中電壓表量程為3 V，則讀數(shù)為______V；圖(b)中電流表量程為0.6 A，則讀數(shù)為______A；圖(c)中螺旋測微器讀數(shù)為________mm；圖(d)中游標(biāo)卡尺讀數(shù)為________ mm。
(2)當(dāng)使用多用電表測量物理量時，多用電表表盤示數(shù)如圖(e)所示。若此時選擇開關(guān)對準(zhǔn)“×10 Ω”擋，則被測電阻的阻值為________Ω。若用多用電表測量另一個電阻的阻值發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度很大，則應(yīng)該換用倍率________(選填“×1 Ω”或“×100 Ω”)的擋位，換擋后先要進(jìn)行________，然后再測量電阻。使用完電表后應(yīng)把選擇開關(guān)撥到________________位置。
熱點二　以測電阻為核心的實驗
實驗電路的選擇及分析
名稱 電路 測量原理
伏安法 Rx＝，小外偏小，大內(nèi)偏大
伏安法 消除系統(tǒng)誤差 Rx＝－
Rx＝
活用電表法 伏伏法 V2內(nèi)阻已知時，Rx＝RV2
安安法 A1內(nèi)阻已知時，Rx＝RA1
等效替代法 電源輸出電壓不變，將S合到2，調(diào)節(jié)R1，使電流表的示數(shù)與S合到1時的示數(shù)相等，則Rx＝R1
電源輸出電壓不變，將S合到b，調(diào)節(jié)R1，使電壓表的示數(shù)與S合到a時的示數(shù)相等，則Rx＝R1
半偏法 閉合S1，斷開S2，調(diào)節(jié)R1使G表指針滿偏；閉合S2，只調(diào)節(jié)R2使G表半偏(R1 Rg)，則R2＝Rg測＜Rg真
使R2＝0，閉合S，調(diào)節(jié)R1使V表滿偏；只調(diào)節(jié)R2使V表半偏(RV R1)，則R2＝RV測＞RV真
歐姆表法 電路略，注意：①要在指針靠近中央時讀數(shù)；②換擋要進(jìn)行歐姆調(diào)零；③歐姆表刻度左密右疏
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例2 (2024·河南鄭州模擬)某實驗小組利用如圖2甲所示的電路圖連接好圖乙的實物電路，來測量電壓表的內(nèi)阻RV和電流表的內(nèi)阻RA。已知定值電阻的阻值為R0，閉合開關(guān)后，調(diào)節(jié)滑動變阻器以及電阻箱的接入阻值R，讀出多組電壓表、電流表的示數(shù)U、I，以及相對應(yīng)R的數(shù)據(jù)，根據(jù)所得的數(shù)據(jù)描繪出R－關(guān)系圖像如圖丙所示。回答下列問題：
圖2
(1)在乙圖中補(bǔ)全實驗電路圖。
(2)閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)置于滑動變阻器的最______端，電阻箱的接入阻值應(yīng)達(dá)最__________值；寫出R－關(guān)系圖線的表達(dá)式：________________(用RV、RA、R0、U、I來表示)。
(3)由圖丙可得RA＝________，RV＝________(用R0、a、b來表示)。
例3 (2024·江蘇卷，12)某同學(xué)在實驗室測定金屬塊的電阻率，電路如圖3甲所示，除被測金屬塊(圖乙)外，還有如下實驗器材可供選擇：
A.直流電源：電動勢約為3 V，內(nèi)阻可忽略不計；
B.電流表A1：量程0～100 mA，內(nèi)阻約1 Ω；
C.電流表A2：量程0～10 mA，內(nèi)阻約4 Ω；
D.電壓表V：量程0～3 V，內(nèi)阻約3 kΩ；
E.滑動變阻器R1：0～10 Ω；
F.滑動變阻器R2：0～50 Ω；
G.開關(guān)、導(dǎo)線等
(1)用多用電表歐姆擋粗測金屬塊電阻，測得A、B端電阻RAB＝4 Ω，測C、D端電阻時的示數(shù)如圖丙所示，則RCD＝________ Ω。
(2)測C、D間電阻時滑動變阻器應(yīng)選________(填器材前字母序號)。
(3)實物連線如圖丁所示，其中4個區(qū)域，連錯的部分是________。
圖3
(4)連通電路時，滑動變阻器滑片應(yīng)置于最____端(選填“左”或“右”)。
(5)實驗中測量A、B間電阻時選用電流表A1，測量C、D間電阻時選用電流表A2，經(jīng)過一系列測量后得到金屬塊的電阻率ρAB和ρCD，見下表所示。
ρAB ρCD
1.02 1.06
小明認(rèn)為由A、B間測得的電阻計算電阻率更準(zhǔn)確，因為測A、B間電阻時所用電流表A1的內(nèi)阻小，你認(rèn)為小明的說法是否正確，說明你的理由_____________________________________________________________________。
熱點三　以測電動勢為核心的實驗
1.伏安法
原理 根據(jù)E＝U＋I(xiàn)r，最少測出兩組數(shù)據(jù)，列出兩個方程：E＝U1＋I(xiàn)1r，E＝U2＋I(xiàn)2r，可解出E＝，r＝
電路圖
圖像和誤差分析 U準(zhǔn)確，I偏小，是因為電壓表的分流造成的 E真＞E測，r真＞r測 I準(zhǔn)確，U偏小，是因為電流表的分壓造成的 E測＝E真，r測＞r真 (r測＝r＋RA)
2.伏阻法與安阻法
方案 伏阻法 安阻法
原理 E＝U＋r E＝IR＋I(xiàn)r
電路圖
關(guān)系式 ＝·＋ ＝R＋
圖像
誤差 分析 E測＜E真，r測＜r真 E測＝E真，r測＞r真 (r測＝r＋RA)
例4 (2024·甘肅卷，12)精確測量干電池電動勢和內(nèi)阻需要考慮電表內(nèi)阻的影響。可用器材有：電壓表(量程1.5 V，內(nèi)阻約為1.5 kΩ)、電流表(量程0.6 A)、滑動變阻器、開關(guān)、干電池和導(dǎo)線若干。某小組開展了以下實驗。
(1)考慮電流表內(nèi)阻影響
①用圖4甲所示電路測量電流表的內(nèi)阻。從圖乙電壓表和電流表讀數(shù)可得電流表內(nèi)阻RA＝________ Ω(保留2位有效數(shù)字)。
②用圖丙所示電路測量干電池電動勢和內(nèi)阻。電壓表讀數(shù)、電流表讀數(shù)、干電池內(nèi)阻和電流表內(nèi)阻分別用U、I、r和RA表示，則干電池電動勢E＝U＋________(用I、r和RA表示)。
③調(diào)節(jié)滑動變阻器測得多組電表讀數(shù)，作出圖丁所示的U－I圖像。則待測干電池電動勢E＝______ V(保留3位有效數(shù)字)，內(nèi)阻r＝________ Ω(保留1位小數(shù))。
(2)考慮電壓表內(nèi)阻影響
該小組也嘗試用圖戊所示電路測量電壓表內(nèi)阻，但發(fā)現(xiàn)實驗無法完成。原因是________(單選，填正確答案標(biāo)號)。
圖4
A.電路設(shè)計會損壞儀器 B.滑動變阻器接法錯誤
C.電壓太大無法讀數(shù) D.電流太小無法讀數(shù)
例5 (2024·山東菏澤一模)某興趣小組想要測量一個電池的電動勢和內(nèi)阻，在實驗室找到以下實驗器材：電流表A、電阻箱、開關(guān)、導(dǎo)線若干。
(1)實驗電路圖如圖5甲所示，改變電阻箱的阻值，記錄多組電阻箱示數(shù)R和電流表示數(shù)I，畫出R－圖像，如圖乙所示。由圖乙可得電源的電動勢E＝__________，內(nèi)阻r＝__________。若不考慮偶然誤差，興趣小組測得的電動勢E測______ E真，內(nèi)阻r測________r真(選填“>”“＝”或“<”)。
圖5
(2)興趣小組進(jìn)一步測量電流表A的內(nèi)阻RA，為此又在實驗室找到另一個電流表A1(內(nèi)阻未知)，并設(shè)計了如圖丙所示電路，實驗步驟如下：
①閉合S1，斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱示數(shù)為R1，電流表A1的示數(shù)為I0；
②閉合S1，閉合S2，調(diào)節(jié)電阻箱，直到________________，此時電阻箱示數(shù)為R2，則電流表A的內(nèi)阻RA＝________。
(3)若由(1)測得該電池電動勢E＝9 V，內(nèi)阻r＝6 Ω，興趣小組把該電池裝在一個歐姆表中，用這個電源給歐姆表供電。歐姆表內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6甲所示，已知靈敏電流計滿偏電流Ig＝6 mA、內(nèi)阻Rg＝15 Ω，按照正確操作步驟測量未知電阻Rx，歐姆表指針位于圖乙位置，則Rx＝________Ω，電池的內(nèi)阻測量值對Rx的測量結(jié)果________(選填“有”或“無”)影響。
圖6
熱點四　電學(xué)其他實驗
例6 (2023·新課標(biāo)卷，22)在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實驗中，所用器材如下：電池、電容器、電阻箱、定值電阻、小燈泡、多用電表、電流表、秒表、單刀雙擲開關(guān)以及導(dǎo)線若干。
(1)用多用電表的電壓擋檢測電池的電壓。檢測時，紅表筆應(yīng)該與電池的________(選填“正極”或“負(fù)極”)接觸。
(2)某同學(xué)設(shè)計的實驗電路如圖7(a)所示。先將電阻箱的阻值調(diào)為R1，將單刀雙擲開關(guān)S與“1”端相接，記錄電流隨時間的變化。電容器充電完成后，開關(guān)S再與“2”端相接，相接后小燈泡亮度變化情況可能是________(填正確答案標(biāo)號)。
A.迅速變亮，然后亮度趨于穩(wěn)定
B.亮度逐漸增大，然后趨于穩(wěn)定
C.迅速變亮，然后亮度逐漸減小至熄滅
(3)將電阻箱的阻值調(diào)為R2(R2＞R1)，再次將開關(guān)S與“1”端相接，再次記錄電流隨時間的變化情況，兩次得到的電流I隨時間t變化如圖(b)中曲線所示，其中實線是電阻箱阻值為________(選填“R1”或“R2”)時的結(jié)果，曲線與坐標(biāo)軸所圍面積等于該次充電完成后電容器上的________(選填“電壓”或“電荷量”)。
圖7
例7 (2024·重慶一中模擬)某同學(xué)利用如圖8所示裝置探究“影響感應(yīng)電流方向的因素”，下表為該同學(xué)記錄的實驗現(xiàn)象。
N極插入 N極拔出 S極插入 S極拔出
原磁場方向 向下 向下 向上 向上
A/B燈現(xiàn)象 A燈亮 B燈亮 B燈亮 A燈亮
感應(yīng)電流磁場的方向 向上 向下 向下 向上
圖8
(1)實驗前先使用多用電表的歐姆擋對二極管正負(fù)極(二極管通正向電流時，電流的流入端為二極管的正極，流出端為二極管的負(fù)極)進(jìn)行確認(rèn)，某次測量時發(fā)現(xiàn)多用電表指針幾乎沒有偏轉(zhuǎn)，說明此時黑表筆接觸的是二極管的__________(選填“正極”或“負(fù)極”)。
(2)由實驗記錄可得當(dāng)穿過線圈的磁通量增大時，感應(yīng)電流的磁場方向與條形磁體在線圈內(nèi)產(chǎn)生的磁場方向________(選填“相同”“相反”或“沒有關(guān)系”)；當(dāng)穿過線圈的磁通量減小時，感應(yīng)電流的磁場方向與條形磁體在線圈內(nèi)產(chǎn)生的磁場方向________(選填“相同”“相反”或“沒有關(guān)系”)。由此得出的結(jié)論是感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場的________的變化。
(3)該同學(xué)利用上面實驗中得到的結(jié)論，在圖9所示裝置中進(jìn)行了一些操作，發(fā)現(xiàn)電流表的指針向右偏轉(zhuǎn)(電流表的偏轉(zhuǎn)滿足左進(jìn)左偏，右進(jìn)右偏)，該同學(xué)可能進(jìn)行的操作是________。
圖9
A.閉合開關(guān)瞬間
B.斷開開關(guān)瞬間
C.開關(guān)閉合時將滑動變阻器的滑片向左滑動
D.開關(guān)閉合時將滑動變阻器的滑片向右滑動
例8 (2024·浙江杭州二模)磁敏電阻是一種對磁敏感、具有磁阻效應(yīng)的電阻元件。物質(zhì)在磁場中電阻發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng)。某實驗小組利用伏安法測量一磁敏電阻RM的阻值(約幾千歐)隨磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化關(guān)系。
所用器材：電源E(6 V)、滑動變阻器R(最大阻值為20 Ω)，電壓表(量程為0～3 V，內(nèi)阻為2 kΩ)和毫安表(量程為0～3 mA，內(nèi)阻不計)，定值電阻R0＝1 kΩ、開關(guān)、導(dǎo)線若干。
圖10
(1)為了使磁敏電阻兩端電壓調(diào)節(jié)范圍盡可能大，實驗小組設(shè)計了電路圖如圖10甲所示，請用筆代替導(dǎo)線在乙圖中將實物連線補(bǔ)充完整。
(2)某次測量時電壓表的示數(shù)如圖丙所示，電壓表的讀數(shù)為________V，電流表讀數(shù)為0.5 mA，則此時磁敏電阻的阻值為________ Ω。
(3)實驗中得到該磁敏電阻阻值RM隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化的曲線如圖丁所示，某同學(xué)利用該磁敏電阻制作了一種報警器，其電路的一部分如圖戊所示。圖中E為直流電源(電動勢為6.0 V，內(nèi)阻可忽略)，當(dāng)圖中的輸出電壓達(dá)到或超過2.0 V時，便觸發(fā)報警器(圖中未畫出)報警。若要求開始報警時磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2 T，則圖中__________(選填“R1”或“R2”)應(yīng)使用磁敏電阻，另一固定電阻的阻值應(yīng)為________ kΩ(保留2位有效數(shù)字)。
1.(2024·新課標(biāo)卷，23)學(xué)生實驗小組要測量量程為3 V的電壓表的內(nèi)阻RV。可選用的器材有：多用電表，電源E(電動勢5 V)，電壓表(量程5 V，內(nèi)阻約3 kΩ)，定值電阻R0(阻值為800 Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值5 kΩ)，開關(guān)S，導(dǎo)線若干。
完成下列填空：
(1)利用多用電表粗測待測電壓表的內(nèi)阻。首先應(yīng)________(把下列實驗步驟前的字母按正確操作順序排列)。
A.將紅、黑表筆短接
B.調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指向零歐姆
C.將多用電表選擇開關(guān)置于歐姆擋“×10”位置
再將多用電表的紅、黑表筆分別與待測電壓表的________(選填“正極、負(fù)極”或“負(fù)極、正極”)相連，歐姆表的指針位置如圖12(a)中虛線 Ⅰ 所示。為了減少測量誤差，應(yīng)將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到歐姆擋________(選填“×1”“×100”或“×1 k”)位置。重新調(diào)節(jié)后，測量得到指針位置如圖(a)中實線 Ⅱ 所示，則粗測得到的該電壓表內(nèi)阻為________kΩ(結(jié)果保留1位小數(shù))。
圖11
(2)為了提高測量精度，他們設(shè)計了如圖(b)所示的電路，其中滑動變阻器應(yīng)選________(選填“R1”或“R2”)，閉合開關(guān)S前，滑動變阻器的滑片應(yīng)置于________(選填“a”或“b”)端。
(3)閉合開關(guān)S，滑動變阻器滑片滑到某一位置時，電壓表、待測電壓表的示數(shù)分別為U1、U，則待測電壓表內(nèi)阻RV＝________(用U1、U和R0表示)。
(4)測量得到U1＝4.20 V，U＝2.78 V，則待測電壓表內(nèi)阻RV＝________kΩ(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。
2.(2024·山東卷，14)某學(xué)習(xí)小組對兩種型號鉛筆芯的電阻率進(jìn)行測量。實驗器材如下：
學(xué)生電源(輸出電壓0～16 V)；
滑動變阻器(最大阻值10 Ω，額定電流2 A)；
電壓表V(量程3 V，內(nèi)阻未知)；
電流表A(量程3 A，內(nèi)阻未知)；
待測鉛筆芯R(X型號、Y型號)；
游標(biāo)卡尺、螺旋測微器，開關(guān)S、單刀雙擲開關(guān)K，導(dǎo)線若干。
回答以下問題：
(1)使用螺旋測微器測量鉛筆芯直徑，某次測量結(jié)果如圖12甲所示，該讀數(shù)為________ mm。
(2)把待測鉛筆芯接入圖乙所示電路，閉合開關(guān)S后，將滑動變阻器滑片由最右端向左調(diào)節(jié)到合適位置，將單刀雙擲開關(guān)K分別擲到1、2端，觀察到電壓表示數(shù)變化比電流表示數(shù)變化更明顯，則測量鉛筆芯電阻時應(yīng)將K擲到________(填“1”或“2”)端。
(3)正確連接電路，得到Y(jié)型號鉛筆芯I－U圖像如圖丙所示，求得電阻RY＝________Ω(保留3位有效數(shù)字)；采用同樣方法得到X型號鉛筆芯的電阻為1.70 Ω。
圖12
(4)使用游標(biāo)卡尺測得X、Y型號鉛筆芯的長度分別為40.68 mm、60.78 mm。使用螺旋測微器測得X、Y型號鉛筆芯直徑近似相等，則X型號鉛筆芯的電阻率________(填“大于”或“小于”)Y型號鉛筆芯的電阻率。
3.(2024·黑吉遼卷，11)某探究小組要測量電池的電動勢和內(nèi)阻。可利用的器材有：電壓表、電阻絲、定值電阻(阻值為R0)、金屬夾、刻度尺、開關(guān)S、導(dǎo)線若干。他們設(shè)計了如圖13(a)、(b)所示的實驗電路原理圖。
(1)實驗步驟如下：
①將電阻絲拉直固定，按照圖(a)連接電路，金屬夾置于電阻絲的________(選填“A”或“B”)端；
②閉合開關(guān)S，快速滑動金屬夾至適當(dāng)位置并記錄電壓表示數(shù)U，斷開開關(guān)S，記錄金屬夾與B端的距離L；
③多次重復(fù)步驟②，根據(jù)記錄的若干組U、L的值，作出圖(c)中圖線 Ⅰ ；
④按照圖(b)將定值電阻接入電路，多次重復(fù)步驟②，再根據(jù)記錄的若干組U、L的值，作出圖(c)中圖線 Ⅱ 。
圖13
(2)由圖線得出縱軸截距為b，則待測電池的電動勢E＝________。
(3)由圖線求得 Ⅰ 、 Ⅱ 的斜率分別為k1、k2，若＝n，則待測電池的內(nèi)阻r＝________(用n和R0表示)。
1.(2024·天津一中二模)某實驗小組為了測量某種材料制成的電阻絲的電阻，實驗室提供的器材有：
A.電流表G1(內(nèi)阻Rg1＝75 Ω，滿偏電流Ig1＝25 mA)
B.電流表G2(內(nèi)阻Rg2＝90 Ω，滿偏電流Ig2＝10 mA)
C.定值電阻R0(25 Ω，1 A)
D.電阻箱R1(0～9 999 Ω，1 A)
E.滑動變阻器R2(10 Ω，1 A)
F.電源E(9 V，內(nèi)阻不計)
G.多用電表
H.開關(guān)S和導(dǎo)線若干
該組同學(xué)進(jìn)行了以下操作：
圖1
(1)先用多用電表粗測電阻絲的阻值，當(dāng)用“×10”擋測量時，指針位置如圖1甲所示，則示數(shù)為__________Ω。
(2)為更準(zhǔn)確的測量電阻絲阻值，該組同學(xué)設(shè)計電路圖如圖乙所示。若用G2與電阻箱R1串聯(lián)，改裝成量程為9 V的電壓表，則電阻箱的阻值R1應(yīng)為________Ω。然后調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片到合適位置，測得電流表G1的示數(shù)為I1，電流表G2的示數(shù)為I2，則該種材料的電阻Rx＝__________(用I1、I2、R1、Rg1或Rg2表示)。
2.(2024·海南卷，15)用如圖2(a)所示的電路觀察電容器的充放電現(xiàn)象，實驗器材有電源E、電容器C、電壓表、電流表、電流傳感器、計算機(jī)、定值電阻R、單刀雙擲開關(guān)S1、開關(guān)S2、導(dǎo)線若干。
圖2
(1)閉合開關(guān)S2，將S1接1，電壓表示數(shù)增大，最后穩(wěn)定在12.3 V。在此過程中，電流表的示數(shù)________(填選項標(biāo)號)。
A.一直穩(wěn)定在某一數(shù)值
B.先增大，后逐漸減小為零
C.先增大，后穩(wěn)定在某一非零數(shù)值
(2)先后斷開開關(guān)S2、S1，將電流表更換成電流傳感器，再將S1接2，此時通過定值電阻R的電流方向為________(選填“a→b”或“b→a”)，通過傳感器將電流信息傳入計算機(jī)，畫出電流隨時間變化的I－t圖像，如圖(b)，t＝2 s時，I＝1.10 mA，圖中M、N區(qū)域面積比為8∶7，可求出R＝________ kΩ(保留2位有效數(shù)字)。
3.(2024·四川雅安模擬)某實驗小組為了測量某電壓表V的內(nèi)阻，他們找到如下實驗器材：
學(xué)生用直流電源E　電阻箱R(最大阻值9 999 Ω)
標(biāo)準(zhǔn)電壓表V0　滑動變阻器R1(最大阻值50 Ω)
滑動變阻器R2(最大阻值500 Ω)　開關(guān)、導(dǎo)線若干
圖3
(1)他們設(shè)計了如圖3甲所示實驗電路圖，滑動變阻器應(yīng)選擇________(選填“R1”或“R2”)。
(2)正確連接電路后，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片至最____端(選填“左”或“右”)，電阻箱阻值調(diào)為______(選填“零”或“最大值”)；閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表滿偏；保持滑動變阻器滑片位置不動，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電壓表半偏，此時電阻箱示數(shù)如圖乙所示，則可認(rèn)為電壓表內(nèi)阻為________Ω。
(3)該實驗存在系統(tǒng)誤差，電壓表實際內(nèi)阻應(yīng)______此時電阻箱阻值(選填“大于”“小于”或“等于”)；為了得到更準(zhǔn)確的內(nèi)阻值，他們設(shè)計了如圖丙所示電路，正確連接電路后，調(diào)節(jié)電阻箱阻值為某一固定值R0，當(dāng)待測電壓表V的示數(shù)為U時，標(biāo)準(zhǔn)電壓表V0示數(shù)為U0，調(diào)節(jié)滑動變阻器，測得多組U、U0的數(shù)值，以U0為縱坐標(biāo)，U為橫坐標(biāo)，畫出U0－U圖像是斜率為k的直線，則待測電壓表的內(nèi)阻為______(用k、R0表示)。
4.(2024·遼寧葫蘆島一模)某同學(xué)設(shè)計了“用DIS測定電源的電動勢和內(nèi)阻”的實驗電路如圖4甲所示。其中R0為定值電阻，R為滑動變阻器。
(1)根據(jù)圖甲實驗電路，器材B是________傳感器(選填“電壓”或“電流”)；閉合開關(guān)改變滑動變阻器滑片的位置，進(jìn)行測量，讀出電壓傳感器和電流傳感器的讀數(shù)，畫出對應(yīng)的U－I圖線如圖乙所示，由圖線可得該電池的電動勢E＝__________V，內(nèi)阻r＝__________ Ω(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
圖4
(2)通過分析發(fā)現(xiàn)圖甲電路存在誤差，于是該同學(xué)反復(fù)研究設(shè)計出如圖丙所示的電路，圖中E′是輔助電源，A、B兩點間有一靈敏電流表G。利用消元法消除了電表內(nèi)阻造成的系統(tǒng)誤差，實驗步驟為：
①閉合開關(guān)S1、S2，調(diào)節(jié)R和R′使得靈敏電流表G的示數(shù)為零，讀出電流表A的示數(shù)I1＝0.30 A和電壓表V的示數(shù)U1＝1.20 V。
②改變滑動變阻器R和R′的阻值，重新使得靈敏電流表G的示數(shù)為零，讀出電流表A的示數(shù)I2＝0.80 A和電壓表V的示數(shù)U2＝0.65 V。
③由上述步驟可以測得該電池的電動勢E＝______V、內(nèi)阻r＝______Ω(結(jié)果保留到小數(shù)點后2位)。
5. [2024·北京卷，15(2)(3)](1)用如圖5甲所示的實驗裝置探究影響感應(yīng)電流方向的因素。如圖丙所示，分別把條形磁體的N極或S極插入、拔出螺線管，觀察并標(biāo)記感應(yīng)電流的方向。
關(guān)于本實驗，下列說法正確的是________(填選項前的字母)。
A.需要記錄感應(yīng)電流的大小
B.通過觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向確定感應(yīng)電流的方向
C.圖甲中a和b表明，感應(yīng)電流的方向與條形磁體的插入端是N極還是S極有關(guān)
(2)某興趣小組利用銅片、鋅片和橘子制作了水果電池，并用數(shù)字電壓表(可視為理想電壓表)和電阻箱測量水果電池的電動勢E和內(nèi)阻r，實驗電路如圖乙所示。連接電路后，閉合開關(guān)S，多次調(diào)節(jié)電阻箱的阻值R，記錄電壓表的讀數(shù)U，繪出圖像，如圖丙所示，可得：該電池的電動勢E＝________ V，內(nèi)阻r＝________ kΩ(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
圖5
6. (2024·安徽卷，12)某實驗小組要將電流表G(銘牌標(biāo)示：Ig＝500 μA，Rg＝800 Ω)改裝成量程為1 V 和3 V的電壓表，并用標(biāo)準(zhǔn)電壓表對其進(jìn)行校準(zhǔn)。選用合適的電源、滑動變阻器、電阻箱、開關(guān)和標(biāo)準(zhǔn)電壓表等實驗器材，按圖6甲所示連接電路，其中虛線框內(nèi)為改裝電路。
圖6
(1)開關(guān)S1閉合前，滑片P應(yīng)移動到________(填“M”或“N”)端。
(2)根據(jù)要求和已知信息，電阻箱R1的阻值已調(diào)至1 200 Ω，則R2的阻值應(yīng)調(diào)至________Ω。
(3)當(dāng)單刀雙擲開關(guān)S2與a連接時，電流表G和標(biāo)準(zhǔn)電壓表V的示數(shù)分別為I、U，則電流表G的內(nèi)阻可表示為__________________(結(jié)果用U、I、R1、R2表示)。
(4)校準(zhǔn)電表時，發(fā)現(xiàn)改裝后電壓表的讀數(shù)始終比標(biāo)準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)偏大，經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)電流表G內(nèi)阻的真實值與銘牌標(biāo)示值有偏差，則只要________即可(填正確答案標(biāo)號)。
A.增大電阻箱R1的阻值
B.減小電阻箱R2的阻值
C.將滑動變阻器的滑片P向M端滑動
(5)校準(zhǔn)完成后，開關(guān)S2與b連接，電流表G的示數(shù)如圖乙所示，此示數(shù)對應(yīng)的改裝電壓表讀數(shù)為________V(保留2位有效數(shù)字)。
7.(2024·全國甲卷，23)電阻型氧氣傳感器的阻值會隨所處環(huán)境中的氧氣含量發(fā)生變化。在保持流過傳感器的電流(即工作電流)恒定的條件下，通過測量不同氧氣含量下傳感器兩端的電壓，建立電壓與氧氣含量之間的對應(yīng)關(guān)系，這一過程稱為定標(biāo)。一同學(xué)用圖7(a)所示電路對他制作的一個氧氣傳感器定標(biāo)。實驗器材有：裝在氣室內(nèi)的氧氣傳感器(工作電流1 mA)、毫安表(內(nèi)阻可忽略)、電壓表、電源、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干、5個氣瓶(氧氣含量分別為1%、5%、10%、15%、20%)。
完成下列實驗步驟并填空：
(1)將圖(a)中的實驗器材間的連線補(bǔ)充完整，使其能對傳感器定標(biāo)。
(2)連接好實驗器材，把氧氣含量為1%的氣瓶接到氣體入口。
(3)把滑動變阻器的滑片滑到________端(選填“a”或“b”)，閉合開關(guān)。
(4)緩慢調(diào)整滑動變阻器的滑片位置，使毫安表的示數(shù)為1 mA，記錄電壓表的示數(shù)U。
(5)斷開開關(guān)，更換氣瓶，重復(fù)步驟(3)和(4)。
(6)獲得的氧氣含量分別為1%、5%、10%和15%的數(shù)據(jù)已標(biāo)在圖(b)中；氧氣含量為20%時電壓表的示數(shù)如圖(c)，該示數(shù)為__________V(結(jié)果保留2位小數(shù))。
現(xiàn)測量一瓶待測氧氣含量的氣體，將氣瓶接到氣體入口，調(diào)整滑動變阻器滑片位置使毫安表的示數(shù)為1 mA，此時電壓表的示數(shù)為1.50 V，則此瓶氣體的氧氣含量為________%(結(jié)果保留整數(shù))。
圖7
熱點一　基本儀器的使用與讀數(shù)
1.游標(biāo)卡尺
測量值＝主尺讀數(shù)(mm)＋精確度×游標(biāo)尺上第幾條刻度線與主尺上某一刻度對齊的數(shù)值(mm)，不估讀。
2.螺旋測微器(千分尺)
測量值＝固定刻度讀數(shù)(mm)＋可動刻度讀數(shù)(帶估讀值)×0.01 mm。注意要估讀到0.001 mm。
3.電流表和電壓表
量程 精確度 讀數(shù)規(guī)則
電流表0～3 A 0.1 A 與刻度尺一樣，讀數(shù)規(guī)則較簡單，只需在精確值后加一估讀數(shù)即可
電壓表0～3 V 0.1 V
電流表0～0.6 A 0.02 A 估讀位與最小刻度在同一位
電壓表0～15 V 0.5 V
例1 讀出以下儀器儀表的讀數(shù)。
圖1
(1)圖1(a)中電壓表量程為3 V，則讀數(shù)為______V；圖(b)中電流表量程為0.6 A，則讀數(shù)為______A；圖(c)中螺旋測微器讀數(shù)為________mm；圖(d)中游標(biāo)卡尺讀數(shù)為________ mm。
(2)當(dāng)使用多用電表測量物理量時，多用電表表盤示數(shù)如圖(e)所示。若此時選擇開關(guān)對準(zhǔn)“×10 Ω”擋，則被測電阻的阻值為________Ω。若用多用電表測量另一個電阻的阻值發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度很大，則應(yīng)該換用倍率________(選填“×1 Ω”或“×100 Ω”)的擋位，換擋后先要進(jìn)行________，然后再測量電阻。使用完電表后應(yīng)把選擇開關(guān)撥到________________位置。
答案　(1)1.90　0.16　3.775　41.4　(2)200　×1 Ω　歐姆調(diào)零　OFF或交流電壓最高擋
解析　(1)圖(a)中電壓表量程為3 V，分度值為0.1 V，其讀數(shù)為1.90 V；圖(b)中電流表量程為0.6 A，分度值為0.02 A，其讀數(shù)為0.16 A；圖(c)中螺旋測微器讀數(shù)為3.5 mm＋27.5×0.01 mm＝3.775 mm；圖(d)中游標(biāo)卡尺讀數(shù)為41 mm＋4×0.1 mm＝41.4 mm。
(2)多用電表表盤示數(shù)如圖(e)所示，若選擇開關(guān)對準(zhǔn)“×10 Ω”擋，則被測電阻的阻值為20×10 Ω＝200 Ω；
若用多用電表測量另一個電阻的阻值發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度很大，說明所選擋位相對待測電阻的阻值的數(shù)量級而言過高，因此應(yīng)該換用倍率更低的擋位，即“×1 Ω”擋位；換擋后先要進(jìn)行歐姆調(diào)零；使用完電表后應(yīng)把選擇開關(guān)撥到OFF或交流電壓最高擋。
熱點二　以測電阻為核心的實驗
實驗電路的選擇及分析
名稱 電路 測量原理
伏安法 Rx＝，小外偏小，大內(nèi)偏大
伏安法 消除系統(tǒng)誤差 Rx＝－
Rx＝
活用電表法 伏伏法 V2內(nèi)阻已知時，Rx＝RV2
安安法 A1內(nèi)阻已知時，Rx＝RA1
等效替代法 電源輸出電壓不變，將S合到2，調(diào)節(jié)R1，使電流表的示數(shù)與S合到1時的示數(shù)相等，則Rx＝R1
電源輸出電壓不變，將S合到b，調(diào)節(jié)R1，使電壓表的示數(shù)與S合到a時的示數(shù)相等，則Rx＝R1
半偏法 閉合S1，斷開S2，調(diào)節(jié)R1使G表指針滿偏；閉合S2，只調(diào)節(jié)R2使G表半偏(R1 Rg)，則R2＝Rg測＜Rg真
使R2＝0，閉合S，調(diào)節(jié)R1使V表滿偏；只調(diào)節(jié)R2使V表半偏(RV R1)，則R2＝RV測＞RV真
歐姆表法 電路略，注意：①要在指針靠近中央時讀數(shù)；②換擋要進(jìn)行歐姆調(diào)零；③歐姆表刻度左密右疏
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例2 (2024·河南鄭州模擬)某實驗小組利用如圖2甲所示的電路圖連接好圖乙的實物電路，來測量電壓表的內(nèi)阻RV和電流表的內(nèi)阻RA。已知定值電阻的阻值為R0，閉合開關(guān)后，調(diào)節(jié)滑動變阻器以及電阻箱的接入阻值R，讀出多組電壓表、電流表的示數(shù)U、I，以及相對應(yīng)R的數(shù)據(jù)，根據(jù)所得的數(shù)據(jù)描繪出R－關(guān)系圖像如圖丙所示。回答下列問題：
圖2
(1)在乙圖中補(bǔ)全實驗電路圖。
(2)閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)置于滑動變阻器的最______端，電阻箱的接入阻值應(yīng)達(dá)最__________值；寫出R－關(guān)系圖線的表達(dá)式：________________(用RV、RA、R0、U、I來表示)。
(3)由圖丙可得RA＝________，RV＝________(用R0、a、b來表示)。
答案　(1)見解析圖 (2)左　大　R＝·－RA (3) －b　 －
解析　(1)實驗電路如圖所示。
(2)為防止燒壞電表，電表兩端的電壓應(yīng)從零開始變化，閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)置于滑動變阻器的最左端，電阻箱的接入阻值應(yīng)達(dá)最大值。根據(jù)歐姆定律有R0＋U＝IRA＋I(xiàn)R
整理得R＝·－RA。
(3)圖像的縱截距為b＝－RA，可得RA＝－b，圖像的斜率為k＝＝
解得RV＝－。
例3 (2024·江蘇卷，12)某同學(xué)在實驗室測定金屬塊的電阻率，電路如圖3甲所示，除被測金屬塊(圖乙)外，還有如下實驗器材可供選擇：
A.直流電源：電動勢約為3 V，內(nèi)阻可忽略不計；
B.電流表A1：量程0～100 mA，內(nèi)阻約1 Ω；
C.電流表A2：量程0～10 mA，內(nèi)阻約4 Ω；
D.電壓表V：量程0～3 V，內(nèi)阻約3 kΩ；
E.滑動變阻器R1：0～10 Ω；
F.滑動變阻器R2：0～50 Ω；
G.開關(guān)、導(dǎo)線等
(1)用多用電表歐姆擋粗測金屬塊電阻，測得A、B端電阻RAB＝4 Ω，測C、D端電阻時的示數(shù)如圖丙所示，則RCD＝________ Ω。
(2)測C、D間電阻時滑動變阻器應(yīng)選________(填器材前字母序號)。
(3)實物連線如圖丁所示，其中4個區(qū)域，連錯的部分是________。
圖3
(4)連通電路時，滑動變阻器滑片應(yīng)置于最____端(選填“左”或“右”)。
(5)實驗中測量A、B間電阻時選用電流表A1，測量C、D間電阻時選用電流表A2，經(jīng)過一系列測量后得到金屬塊的電阻率ρAB和ρCD，見下表所示。
ρAB ρCD
1.02 1.06
小明認(rèn)為由A、B間測得的電阻計算電阻率更準(zhǔn)確，因為測A、B間電阻時所用電流表A1的內(nèi)阻小，你認(rèn)為小明的說法是否正確，說明你的理由_____________________________________________________________________。
答案　(1)330　(2)F　(3)②　(4)右　(5)見解析
解析　(1)根據(jù)題圖丙可知，多用電表歐姆擋選用“×100”倍率，則有RCD＝3.3×100 Ω＝330 Ω。
(2)根據(jù)題圖甲可知該實驗中的滑動變阻器采用限流式接法，所以測C、D間電阻時應(yīng)選用與RCD更接近的R2，即選F。
(3)由題圖甲可知電壓表測電流表與金屬塊兩端電壓，對比題圖丁可知，實物連線連錯的部分是②。
(4)為了保護(hù)電路，連通電路時滑動變阻器的最大阻值連入電路，即滑片應(yīng)置于最右端。
(5)根據(jù)測量電路可知，測量所得的電阻值為金屬塊電阻與電流表內(nèi)阻的總電阻，根據(jù)兩種測量所選用的電流表內(nèi)阻可知，測量A、B間電阻時，所得測量值的相對誤差約為，測量C、D間電阻時，所得測量值的相對誤差約為，所以由C、D間測得的電阻計算電阻率更準(zhǔn)確，則小明的說法是錯誤的。
熱點三　以測電動勢為核心的實驗
1.伏安法
原理 根據(jù)E＝U＋I(xiàn)r，最少測出兩組數(shù)據(jù)，列出兩個方程：E＝U1＋I(xiàn)1r，E＝U2＋I(xiàn)2r，可解出E＝，r＝
電路圖
圖像和誤差分析 U準(zhǔn)確，I偏小，是因為電壓表的分流造成的 E真＞E測，r真＞r測 I準(zhǔn)確，U偏小，是因為電流表的分壓造成的 E測＝E真，r測＞r真 (r測＝r＋RA)
2.伏阻法與安阻法
方案 伏阻法 安阻法
原理 E＝U＋r E＝IR＋I(xiàn)r
電路圖
關(guān)系式 ＝·＋ ＝R＋
圖像
誤差 分析 E測＜E真，r測＜r真 E測＝E真，r測＞r真 (r測＝r＋RA)
例4 (2024·甘肅卷，12)精確測量干電池電動勢和內(nèi)阻需要考慮電表內(nèi)阻的影響。可用器材有：電壓表(量程1.5 V，內(nèi)阻約為1.5 kΩ)、電流表(量程0.6 A)、滑動變阻器、開關(guān)、干電池和導(dǎo)線若干。某小組開展了以下實驗。
(1)考慮電流表內(nèi)阻影響
①用圖4甲所示電路測量電流表的內(nèi)阻。從圖乙電壓表和電流表讀數(shù)可得電流表內(nèi)阻RA＝________ Ω(保留2位有效數(shù)字)。
②用圖丙所示電路測量干電池電動勢和內(nèi)阻。電壓表讀數(shù)、電流表讀數(shù)、干電池內(nèi)阻和電流表內(nèi)阻分別用U、I、r和RA表示，則干電池電動勢E＝U＋________(用I、r和RA表示)。
③調(diào)節(jié)滑動變阻器測得多組電表讀數(shù)，作出圖丁所示的U－I圖像。則待測干電池電動勢E＝______ V(保留3位有效數(shù)字)，內(nèi)阻r＝________ Ω(保留1位小數(shù))。
(2)考慮電壓表內(nèi)阻影響
該小組也嘗試用圖戊所示電路測量電壓表內(nèi)阻，但發(fā)現(xiàn)實驗無法完成。原因是________(單選，填正確答案標(biāo)號)。
圖4
A.電路設(shè)計會損壞儀器 B.滑動變阻器接法錯誤
C.電壓太大無法讀數(shù) D.電流太小無法讀數(shù)
答案　(1)①1.0　②I(RA＋r)　③1.40(1.41也可) 1.0(1.1也可)　(2)D
解析　(1)①根據(jù)題圖乙可知，電壓表示數(shù)為0.60 V，電流表示數(shù)為0.58 A，根據(jù)歐姆定律得RA＝ Ω≈1.0 Ω。
②根據(jù)閉合電路歐姆定律得E＝U＋I(xiàn)(RA＋r)。
③由②可知U＝E－I(RA＋r)，結(jié)合題圖丁可知電源的電動勢E＝1.40 V，圖線斜率的絕對值表示電流表內(nèi)阻與電源內(nèi)阻之和，則RA＋r＝ Ω，解得r＝1.0 Ω。
(2)由于電壓表內(nèi)阻很大，且串聯(lián)接入電路，則回路中的電流會非常小，電流表示數(shù)會非常小，無論怎么移動滑動變阻器的滑片都無法讀數(shù)，D正確。
例5 (2024·山東菏澤一模)某興趣小組想要測量一個電池的電動勢和內(nèi)阻，在實驗室找到以下實驗器材：電流表A、電阻箱、開關(guān)、導(dǎo)線若干。
(1)實驗電路圖如圖5甲所示，改變電阻箱的阻值，記錄多組電阻箱示數(shù)R和電流表示數(shù)I，畫出R－圖像，如圖乙所示。由圖乙可得電源的電動勢E＝__________，內(nèi)阻r＝__________。若不考慮偶然誤差，興趣小組測得的電動勢E測______ E真，內(nèi)阻r測________r真(選填“>”“＝”或“<”)。
圖5
(2)興趣小組進(jìn)一步測量電流表A的內(nèi)阻RA，為此又在實驗室找到另一個電流表A1(內(nèi)阻未知)，并設(shè)計了如圖丙所示電路，實驗步驟如下：
①閉合S1，斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱示數(shù)為R1，電流表A1的示數(shù)為I0；
②閉合S1，閉合S2，調(diào)節(jié)電阻箱，直到________________，此時電阻箱示數(shù)為R2，則電流表A的內(nèi)阻RA＝________。
(3)若由(1)測得該電池電動勢E＝9 V，內(nèi)阻r＝6 Ω，興趣小組把該電池裝在一個歐姆表中，用這個電源給歐姆表供電。歐姆表內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6甲所示，已知靈敏電流計滿偏電流Ig＝6 mA、內(nèi)阻Rg＝15 Ω，按照正確操作步驟測量未知電阻Rx，歐姆表指針位于圖乙位置，則Rx＝________Ω，電池的內(nèi)阻測量值對Rx的測量結(jié)果________(選填“有”或“無”)影響。
圖6
答案　(1)　b　 ＝　>　 (2)②電流表A1的示數(shù)仍為I0　R2－R1　(3)2 200　無
解析　(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律有E＝I(R＋r)
變形可得R＝－r
根據(jù)圖像的斜率與截距可知E＝，r＝b
考慮電流表有內(nèi)阻，則應(yīng)為R＝－r－RA，由此可知E測＝E真，內(nèi)阻r測>r真。
(2)直到電流表A1的示數(shù)為I0，此時電阻箱示數(shù)為R2，則有I0(RA1＋R1＋RA＋r)＝I0(RA1＋R2＋r)
解得RA＝R2－R1。
(3)根據(jù)歐姆定律有R中＝R內(nèi)＝＝ Ω＝1 500 Ω，可知歐姆表選用“×100”擋位，根據(jù)指針位置可知此時電阻為2 200 Ω；由于多用電表使用前應(yīng)先歐姆調(diào)零，所以電池的內(nèi)阻測量值對測量結(jié)果無影響。
熱點四　電學(xué)其他實驗
例6 (2023·新課標(biāo)卷，22)在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實驗中，所用器材如下：電池、電容器、電阻箱、定值電阻、小燈泡、多用電表、電流表、秒表、單刀雙擲開關(guān)以及導(dǎo)線若干。
(1)用多用電表的電壓擋檢測電池的電壓。檢測時，紅表筆應(yīng)該與電池的________(選填“正極”或“負(fù)極”)接觸。
(2)某同學(xué)設(shè)計的實驗電路如圖7(a)所示。先將電阻箱的阻值調(diào)為R1，將單刀雙擲開關(guān)S與“1”端相接，記錄電流隨時間的變化。電容器充電完成后，開關(guān)S再與“2”端相接，相接后小燈泡亮度變化情況可能是________(填正確答案標(biāo)號)。
A.迅速變亮，然后亮度趨于穩(wěn)定
B.亮度逐漸增大，然后趨于穩(wěn)定
C.迅速變亮，然后亮度逐漸減小至熄滅
(3)將電阻箱的阻值調(diào)為R2(R2＞R1)，再次將開關(guān)S與“1”端相接，再次記錄電流隨時間的變化情況，兩次得到的電流I隨時間t變化如圖(b)中曲線所示，其中實線是電阻箱阻值為________(選填“R1”或“R2”)時的結(jié)果，曲線與坐標(biāo)軸所圍面積等于該次充電完成后電容器上的________(選填“電壓”或“電荷量”)。
圖7
答案　(1)正極　(2)C　(3)R2　電荷量
解析　(1)在使用多用電表時，應(yīng)保證電流從紅表筆流入，黑表筆流出，即“紅進(jìn)黑出”，因此紅表筆應(yīng)該與電池的正極接觸。
(2)S與“1”端相接時，小燈泡不發(fā)光，電容器充電；S與“2”端相接時，電容器放電，且放電電流逐漸變小，直至為0，故C正確，A、B錯誤。
(3)開始充電時實線中的電流較虛線的小，說明電路中的電阻較大，對應(yīng)電阻箱阻值為R2；根據(jù)電流的定義式I＝可知q＝It，則I－t圖像中曲線與坐標(biāo)軸圍成的面積為電荷量。
例7 (2024·重慶一中模擬)某同學(xué)利用如圖8所示裝置探究“影響感應(yīng)電流方向的因素”，下表為該同學(xué)記錄的實驗現(xiàn)象。
N極插入 N極拔出 S極插入 S極拔出
原磁場方向 向下 向下 向上 向上
A/B燈現(xiàn)象 A燈亮 B燈亮 B燈亮 A燈亮
感應(yīng)電流磁場的方向 向上 向下 向下 向上
圖8
(1)實驗前先使用多用電表的歐姆擋對二極管正負(fù)極(二極管通正向電流時，電流的流入端為二極管的正極，流出端為二極管的負(fù)極)進(jìn)行確認(rèn)，某次測量時發(fā)現(xiàn)多用電表指針幾乎沒有偏轉(zhuǎn)，說明此時黑表筆接觸的是二極管的__________(選填“正極”或“負(fù)極”)。
(2)由實驗記錄可得當(dāng)穿過線圈的磁通量增大時，感應(yīng)電流的磁場方向與條形磁體在線圈內(nèi)產(chǎn)生的磁場方向________(選填“相同”“相反”或“沒有關(guān)系”)；當(dāng)穿過線圈的磁通量減小時，感應(yīng)電流的磁場方向與條形磁體在線圈內(nèi)產(chǎn)生的磁場方向________(選填“相同”“相反”或“沒有關(guān)系”)。由此得出的結(jié)論是感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場的________的變化。
(3)該同學(xué)利用上面實驗中得到的結(jié)論，在圖9所示裝置中進(jìn)行了一些操作，發(fā)現(xiàn)電流表的指針向右偏轉(zhuǎn)(電流表的偏轉(zhuǎn)滿足左進(jìn)左偏，右進(jìn)右偏)，該同學(xué)可能進(jìn)行的操作是________。
圖9
A.閉合開關(guān)瞬間
B.斷開開關(guān)瞬間
C.開關(guān)閉合時將滑動變阻器的滑片向左滑動
D.開關(guān)閉合時將滑動變阻器的滑片向右滑動
答案　(1)負(fù)極　(2)相反　相同　磁通量　(3)AC
解析　(1)測量時發(fā)現(xiàn)多用電表指針幾乎沒有偏轉(zhuǎn)，說明二極管的負(fù)極與電源正極相連，由于黑表筆與電源正極相連，故此時黑表筆接觸的是二極管的負(fù)極。
(2)由實驗記錄可得當(dāng)穿過線圈的磁通量增大時，感應(yīng)電流的磁場方向與條形磁體在線圈內(nèi)產(chǎn)生的磁場方向相反；當(dāng)穿過線圈的磁通量減小時，感應(yīng)電流的磁場方向與條形磁體在線圈內(nèi)產(chǎn)生的磁場方向相同。由此得出的結(jié)論是感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場的磁通量的變化。
(3)閉合開關(guān)瞬間，線圈A中電流增大，產(chǎn)生的磁場增大，線圈B中向下的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知，電流表中有從右向左的電流，電流表的指針向右偏轉(zhuǎn)；同理可得，斷開開關(guān)瞬間，電流表的指針向左偏轉(zhuǎn)，故A正確，B錯誤；開關(guān)閉合時將滑動變阻器的滑片向左滑動，滑動變阻器接入電路的阻值減小，線圈A中電流增大，產(chǎn)生的磁場增大，線圈B中向下的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知，電流表中有從右向左的電流，電流表的指針向右偏轉(zhuǎn)；同理可得，開關(guān)閉合時將滑動變阻器的滑片向右滑動，電流表的指針向左偏轉(zhuǎn)，故C正確，D錯誤。
例8 (2024·浙江杭州二模)磁敏電阻是一種對磁敏感、具有磁阻效應(yīng)的電阻元件。物質(zhì)在磁場中電阻發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng)。某實驗小組利用伏安法測量一磁敏電阻RM的阻值(約幾千歐)隨磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化關(guān)系。
所用器材：電源E(6 V)、滑動變阻器R(最大阻值為20 Ω)，電壓表(量程為0～3 V，內(nèi)阻為2 kΩ)和毫安表(量程為0～3 mA，內(nèi)阻不計)，定值電阻R0＝1 kΩ、開關(guān)、導(dǎo)線若干。
圖10
(1)為了使磁敏電阻兩端電壓調(diào)節(jié)范圍盡可能大，實驗小組設(shè)計了電路圖如圖10甲所示，請用筆代替導(dǎo)線在乙圖中將實物連線補(bǔ)充完整。
(2)某次測量時電壓表的示數(shù)如圖丙所示，電壓表的讀數(shù)為________V，電流表讀數(shù)為0.5 mA，則此時磁敏電阻的阻值為________ Ω。
(3)實驗中得到該磁敏電阻阻值RM隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化的曲線如圖丁所示，某同學(xué)利用該磁敏電阻制作了一種報警器，其電路的一部分如圖戊所示。圖中E為直流電源(電動勢為6.0 V，內(nèi)阻可忽略)，當(dāng)圖中的輸出電壓達(dá)到或超過2.0 V時，便觸發(fā)報警器(圖中未畫出)報警。若要求開始報警時磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2 T，則圖中__________(選填“R1”或“R2”)應(yīng)使用磁敏電阻，另一固定電阻的阻值應(yīng)為________ kΩ(保留2位有效數(shù)字)。
答案　(1)見解析圖　(2)1.30　3 900　(3)R2　2.8
解析　(1)根據(jù)電路圖甲，在圖乙中補(bǔ)充實物連線如圖所示。
(2)電壓表的最小刻度值為0.1 V，則電壓表的讀數(shù)為1.30 V；根據(jù)歐姆定律可得磁敏電阻兩端的電壓UM＝×(2 kΩ＋1 kΩ)＝1.95 V，電流表讀數(shù)為0.5 mA，故此時磁敏電阻的阻值為RM＝ Ω＝3 900 Ω。
(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律可得輸出電壓為U＝，要求輸出電壓達(dá)到或超過2.0 V時報警，即要求磁感應(yīng)強(qiáng)度增大時，電阻的阻值增大，從而輸出電壓增大，故需要R2的阻值增大才能實現(xiàn)此功能，故R2為磁敏電阻；開始報警時磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2 T，此時R2＝1.4 kΩ，電壓U＝2.0 V，根據(jù)電路關(guān)系有＝，解得另一固定電阻的阻值應(yīng)為R1＝2.8 kΩ。
1.(2024·新課標(biāo)卷，23)學(xué)生實驗小組要測量量程為3 V的電壓表的內(nèi)阻RV。可選用的器材有：多用電表，電源E(電動勢5 V)，電壓表(量程5 V，內(nèi)阻約3 kΩ)，定值電阻R0(阻值為800 Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值5 kΩ)，開關(guān)S，導(dǎo)線若干。
完成下列填空：
(1)利用多用電表粗測待測電壓表的內(nèi)阻。首先應(yīng)________(把下列實驗步驟前的字母按正確操作順序排列)。
A.將紅、黑表筆短接
B.調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指向零歐姆
C.將多用電表選擇開關(guān)置于歐姆擋“×10”位置
再將多用電表的紅、黑表筆分別與待測電壓表的________(選填“正極、負(fù)極”或“負(fù)極、正極”)相連，歐姆表的指針位置如圖12(a)中虛線 Ⅰ 所示。為了減少測量誤差，應(yīng)將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到歐姆擋________(選填“×1”“×100”或“×1 k”)位置。重新調(diào)節(jié)后，測量得到指針位置如圖(a)中實線 Ⅱ 所示，則粗測得到的該電壓表內(nèi)阻為________kΩ(結(jié)果保留1位小數(shù))。
圖11
(2)為了提高測量精度，他們設(shè)計了如圖(b)所示的電路，其中滑動變阻器應(yīng)選________(選填“R1”或“R2”)，閉合開關(guān)S前，滑動變阻器的滑片應(yīng)置于________(選填“a”或“b”)端。
(3)閉合開關(guān)S，滑動變阻器滑片滑到某一位置時，電壓表、待測電壓表的示數(shù)分別為U1、U，則待測電壓表內(nèi)阻RV＝________(用U1、U和R0表示)。
(4)測量得到U1＝4.20 V，U＝2.78 V，則待測電壓表內(nèi)阻RV＝________kΩ(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。
答案　(1)CAB　負(fù)極、正極　×100　1.6
(2)R1　a　(3)　(4)1.57
解析　(1)用多用電表測電阻時，首先是選擇倍率，然后將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指示在電阻為零的位置，因此順序為CAB。電流從多用電表的黑表筆流出，流入電壓表的正極，則紅表筆接電壓表的負(fù)極，黑表筆接電壓表的正極。指針指示 Ⅰ 位置時，表盤顯示示數(shù)偏大，大電阻用大倍率，若旋轉(zhuǎn)到“×1 k”位置，表盤顯示示數(shù)將偏小，讀數(shù)不準(zhǔn)確，故應(yīng)將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到歐姆擋“×100”位置，由題圖(a)可知，粗測得到的該電壓表內(nèi)阻為1.6 kΩ。
(2)由題圖(b)可知，滑動變阻器采用分壓式接法，滑動變阻器應(yīng)選最大阻值較小的滑動變阻器，故選R1。閉合開關(guān)S前，滑動變阻器的滑片應(yīng)置于a端。
(3)由題圖(b)可知，待測電壓表與定值電阻R0串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路電流特點結(jié)合部分電路歐姆定律可得＝，解得RV＝。
(4)把數(shù)據(jù)代入RV＝，可得RV＝1.57 kΩ。
2.(2024·山東卷，14)某學(xué)習(xí)小組對兩種型號鉛筆芯的電阻率進(jìn)行測量。實驗器材如下：
學(xué)生電源(輸出電壓0～16 V)；
滑動變阻器(最大阻值10 Ω，額定電流2 A)；
電壓表V(量程3 V，內(nèi)阻未知)；
電流表A(量程3 A，內(nèi)阻未知)；
待測鉛筆芯R(X型號、Y型號)；
游標(biāo)卡尺、螺旋測微器，開關(guān)S、單刀雙擲開關(guān)K，導(dǎo)線若干。
回答以下問題：
(1)使用螺旋測微器測量鉛筆芯直徑，某次測量結(jié)果如圖12甲所示，該讀數(shù)為________ mm。
(2)把待測鉛筆芯接入圖乙所示電路，閉合開關(guān)S后，將滑動變阻器滑片由最右端向左調(diào)節(jié)到合適位置，將單刀雙擲開關(guān)K分別擲到1、2端，觀察到電壓表示數(shù)變化比電流表示數(shù)變化更明顯，則測量鉛筆芯電阻時應(yīng)將K擲到________(填“1”或“2”)端。
(3)正確連接電路，得到Y(jié)型號鉛筆芯I－U圖像如圖丙所示，求得電阻RY＝________Ω(保留3位有效數(shù)字)；采用同樣方法得到X型號鉛筆芯的電阻為1.70 Ω。
圖12
(4)使用游標(biāo)卡尺測得X、Y型號鉛筆芯的長度分別為40.68 mm、60.78 mm。使用螺旋測微器測得X、Y型號鉛筆芯直徑近似相等，則X型號鉛筆芯的電阻率________(填“大于”或“小于”)Y型號鉛筆芯的電阻率。
答案　(1)2.450　(2)1　(3)1.92　(4)大于
解析　(1)根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則可知，其讀數(shù)為d＝2 mm＋0.01×45.0 mm＝2.450 mm。
(2)由于電壓表示數(shù)變化更明顯，說明電流表分壓較多，因此電流表應(yīng)采用外接法，即測量鉛筆芯電阻時應(yīng)將K擲到1端。
(3)根據(jù)題圖丙結(jié)合歐姆定律可得RY＝ Ω＝1.92 Ω。
(4)根據(jù)電阻定律R＝ρ可得ρ＝，分別代入數(shù)據(jù)可知ρX>ρY。
3.(2024·黑吉遼卷，11)某探究小組要測量電池的電動勢和內(nèi)阻。可利用的器材有：電壓表、電阻絲、定值電阻(阻值為R0)、金屬夾、刻度尺、開關(guān)S、導(dǎo)線若干。他們設(shè)計了如圖13(a)、(b)所示的實驗電路原理圖。
(1)實驗步驟如下：
①將電阻絲拉直固定，按照圖(a)連接電路，金屬夾置于電阻絲的________(選填“A”或“B”)端；
②閉合開關(guān)S，快速滑動金屬夾至適當(dāng)位置并記錄電壓表示數(shù)U，斷開開關(guān)S，記錄金屬夾與B端的距離L；
③多次重復(fù)步驟②，根據(jù)記錄的若干組U、L的值，作出圖(c)中圖線 Ⅰ ；
④按照圖(b)將定值電阻接入電路，多次重復(fù)步驟②，再根據(jù)記錄的若干組U、L的值，作出圖(c)中圖線 Ⅱ 。
圖13
(2)由圖線得出縱軸截距為b，則待測電池的電動勢E＝________。
(3)由圖線求得 Ⅰ 、 Ⅱ 的斜率分別為k1、k2，若＝n，則待測電池的內(nèi)阻r＝________(用n和R0表示)。
答案　(1)①A　(2)　(3)
解析　(1)①閉合開關(guān)前，為了保護(hù)電路，應(yīng)使電阻絲接入電路的阻值最大，故金屬夾應(yīng)置于電阻絲的A端。
(2)設(shè)電阻絲單位長度的電阻為λ，對題圖(a)，由閉合電路歐姆定律得U＝E，整理得＝·＋；對題圖(b)，由閉合電路歐姆定律得U＝E，整理得＝·＋。縱軸截距為b，有b＝，解得E＝。
(3)由(2)中表達(dá)式可知k1＝，k2＝，又＝n，解得r＝。
1.(2024·天津一中二模)某實驗小組為了測量某種材料制成的電阻絲的電阻，實驗室提供的器材有：
A.電流表G1(內(nèi)阻Rg1＝75 Ω，滿偏電流Ig1＝25 mA)
B.電流表G2(內(nèi)阻Rg2＝90 Ω，滿偏電流Ig2＝10 mA)
C.定值電阻R0(25 Ω，1 A)
D.電阻箱R1(0～9 999 Ω，1 A)
E.滑動變阻器R2(10 Ω，1 A)
F.電源E(9 V，內(nèi)阻不計)
G.多用電表
H.開關(guān)S和導(dǎo)線若干
該組同學(xué)進(jìn)行了以下操作：
圖1
(1)先用多用電表粗測電阻絲的阻值，當(dāng)用“×10”擋測量時，指針位置如圖1甲所示，則示數(shù)為__________Ω。
(2)為更準(zhǔn)確的測量電阻絲阻值，該組同學(xué)設(shè)計電路圖如圖乙所示。若用G2與電阻箱R1串聯(lián)，改裝成量程為9 V的電壓表，則電阻箱的阻值R1應(yīng)為________Ω。然后調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片到合適位置，測得電流表G1的示數(shù)為I1，電流表G2的示數(shù)為I2，則該種材料的電阻Rx＝__________(用I1、I2、R1、Rg1或Rg2表示)。
答案　(1)90　(2) 810　
解析　(1)歐姆表的倍率為“×10”，所以其讀數(shù)為9×10 Ω＝90 Ω。
(2)將電表該裝成9 V的電壓表，有U＝Ig2(Rg2＋R1)，解得R1＝810 Ω
Rx兩端的電勢差為URx＝I2(Rg2＋R1)
由題意可知，R0＝25 Ω，Rg1＝75 Ω
設(shè)定值電阻R0兩端電壓為U1，有＝＝＝
由串、并聯(lián)電路規(guī)律有，通過Rx的電流為IRx＝4I1－I2
由歐姆定律有Rx＝＝。
2.(2024·海南卷，15)用如圖2(a)所示的電路觀察電容器的充放電現(xiàn)象，實驗器材有電源E、電容器C、電壓表、電流表、電流傳感器、計算機(jī)、定值電阻R、單刀雙擲開關(guān)S1、開關(guān)S2、導(dǎo)線若干。
圖2
(1)閉合開關(guān)S2，將S1接1，電壓表示數(shù)增大，最后穩(wěn)定在12.3 V。在此過程中，電流表的示數(shù)________(填選項標(biāo)號)。
A.一直穩(wěn)定在某一數(shù)值
B.先增大，后逐漸減小為零
C.先增大，后穩(wěn)定在某一非零數(shù)值
(2)先后斷開開關(guān)S2、S1，將電流表更換成電流傳感器，再將S1接2，此時通過定值電阻R的電流方向為________(選填“a→b”或“b→a”)，通過傳感器將電流信息傳入計算機(jī)，畫出電流隨時間變化的I－t圖像，如圖(b)，t＝2 s時，I＝1.10 mA，圖中M、N區(qū)域面積比為8∶7，可求出R＝________ kΩ(保留2位有效數(shù)字)。
答案　(1)B　(2)a→b　5.2
解析　(1)閉合開關(guān)S2、S1接1后，電路中的電流瞬間達(dá)到最大值，然后電源給電容器充電，電壓表的示數(shù)逐漸增大，電路中的電流逐漸減小，當(dāng)電壓表示數(shù)穩(wěn)定后，電路中的電流減為0，即電流表的示數(shù)先增大，后逐漸減小為0，B正確。
(2)閉合開關(guān)S2、S1接1時，電源正極與電容器上極板相連，則電容器上極板帶正電，因此S2接2的電容器放電過程通過R的電流方向為a→b，根據(jù)I－t圖像與坐標(biāo)軸圍成圖形的面積表示電荷量可知，0～2 s過程電容器放出的電荷量Q1與2 s后至放電結(jié)束過程電容器放出的電荷量Q2之比為8∶7，根據(jù)電容的定義式可知，Q1＝CΔU1，Q2＝CΔU2，由電路圖可知ΔU1＝U0－IR，ΔU2＝IR，代入數(shù)據(jù)解得R＝5.2 kΩ。
3.(2024·四川雅安模擬)某實驗小組為了測量某電壓表V的內(nèi)阻，他們找到如下實驗器材：
學(xué)生用直流電源E　電阻箱R(最大阻值9 999 Ω)
標(biāo)準(zhǔn)電壓表V0　滑動變阻器R1(最大阻值50 Ω)
滑動變阻器R2(最大阻值500 Ω)　開關(guān)、導(dǎo)線若干
圖3
(1)他們設(shè)計了如圖3甲所示實驗電路圖，滑動變阻器應(yīng)選擇________(選填“R1”或“R2”)。
(2)正確連接電路后，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片至最____端(選填“左”或“右”)，電阻箱阻值調(diào)為______(選填“零”或“最大值”)；閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表滿偏；保持滑動變阻器滑片位置不動，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電壓表半偏，此時電阻箱示數(shù)如圖乙所示，則可認(rèn)為電壓表內(nèi)阻為________Ω。
(3)該實驗存在系統(tǒng)誤差，電壓表實際內(nèi)阻應(yīng)______此時電阻箱阻值(選填“大于”“小于”或“等于”)；為了得到更準(zhǔn)確的內(nèi)阻值，他們設(shè)計了如圖丙所示電路，正確連接電路后，調(diào)節(jié)電阻箱阻值為某一固定值R0，當(dāng)待測電壓表V的示數(shù)為U時，標(biāo)準(zhǔn)電壓表V0示數(shù)為U0，調(diào)節(jié)滑動變阻器，測得多組U、U0的數(shù)值，以U0為縱坐標(biāo)，U為橫坐標(biāo)，畫出U0－U圖像是斜率為k的直線，則待測電壓表的內(nèi)阻為______(用k、R0表示)。
答案　(1)R1　 (2)左　零　2 010　(3)小于　
解析　(1)分壓式電路應(yīng)選擇電阻較小的滑動變阻器，故應(yīng)選擇R1。
(2)正確連接電路后，為了保護(hù)電路，閉合開關(guān)前應(yīng)將調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片滑至最左端，應(yīng)將電阻箱阻值調(diào)為零；閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表滿偏；保持滑動變阻器滑片位置不動，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電壓表半偏，根據(jù)串聯(lián)電路分壓特點可知，電阻箱的阻值等于被測電壓表的內(nèi)阻，所以被測電壓表的內(nèi)阻為2 010 Ω。
(3)由于電阻箱的接入，并聯(lián)部分的電阻增大，分壓增大，所以當(dāng)電壓表讀數(shù)變?yōu)榘肫珪r，電阻箱實際分壓大于電壓表的讀數(shù)，所以電壓表實際內(nèi)阻應(yīng)小于電阻箱的電阻；根據(jù)圖丙所示電路，結(jié)合串并聯(lián)電路歐姆定律，有RV＝，得U0＝U，U0－U圖像的斜率為k，k＝，待測電壓表的內(nèi)阻為RV＝。
4.(2024·遼寧葫蘆島一模)某同學(xué)設(shè)計了“用DIS測定電源的電動勢和內(nèi)阻”的實驗電路如圖4甲所示。其中R0為定值電阻，R為滑動變阻器。
(1)根據(jù)圖甲實驗電路，器材B是________傳感器(選填“電壓”或“電流”)；閉合開關(guān)改變滑動變阻器滑片的位置，進(jìn)行測量，讀出電壓傳感器和電流傳感器的讀數(shù)，畫出對應(yīng)的U－I圖線如圖乙所示，由圖線可得該電池的電動勢E＝__________V，內(nèi)阻r＝__________ Ω(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
圖4
(2)通過分析發(fā)現(xiàn)圖甲電路存在誤差，于是該同學(xué)反復(fù)研究設(shè)計出如圖丙所示的電路，圖中E′是輔助電源，A、B兩點間有一靈敏電流表G。利用消元法消除了電表內(nèi)阻造成的系統(tǒng)誤差，實驗步驟為：
①閉合開關(guān)S1、S2，調(diào)節(jié)R和R′使得靈敏電流表G的示數(shù)為零，讀出電流表A的示數(shù)I1＝0.30 A和電壓表V的示數(shù)U1＝1.20 V。
②改變滑動變阻器R和R′的阻值，重新使得靈敏電流表G的示數(shù)為零，讀出電流表A的示數(shù)I2＝0.80 A和電壓表V的示數(shù)U2＝0.65 V。
③由上述步驟可以測得該電池的電動勢E＝______V、內(nèi)阻r＝______Ω(結(jié)果保留到小數(shù)點后2位)。
答案　(1)電流　1.5　1.0　(2)1.53　1.10
解析　(1)器材B串聯(lián)接在電路中，則可知器材B為電流傳感器；根據(jù)電路圖，由閉合電路的歐姆定律有U＝E－Ir
結(jié)合圖乙可得E＝1.5 V，r＝Ω＝1.0 Ω。
(2)根據(jù)實驗原理可知，靈敏電流表的示數(shù)為零，說明A、B兩點的電勢φA＝φB，則可知電流表所測電流即為干路電流，電壓表所測電壓即為路端電壓，根據(jù)閉合電路的歐姆定律有U1＝E－I1r，U2＝E－I2r，兩式聯(lián)立可得E＝1.53 V，r＝1.10 Ω。
5. [2024·北京卷，15(2)(3)](1)用如圖5甲所示的實驗裝置探究影響感應(yīng)電流方向的因素。如圖丙所示，分別把條形磁體的N極或S極插入、拔出螺線管，觀察并標(biāo)記感應(yīng)電流的方向。
關(guān)于本實驗，下列說法正確的是________(填選項前的字母)。
A.需要記錄感應(yīng)電流的大小
B.通過觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向確定感應(yīng)電流的方向
C.圖甲中a和b表明，感應(yīng)電流的方向與條形磁體的插入端是N極還是S極有關(guān)
(2)某興趣小組利用銅片、鋅片和橘子制作了水果電池，并用數(shù)字電壓表(可視為理想電壓表)和電阻箱測量水果電池的電動勢E和內(nèi)阻r，實驗電路如圖乙所示。連接電路后，閉合開關(guān)S，多次調(diào)節(jié)電阻箱的阻值R，記錄電壓表的讀數(shù)U，繪出圖像，如圖丙所示，可得：該電池的電動勢E＝________ V，內(nèi)阻r＝________ kΩ(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
圖5
答案　(1)BC　(2)1.0　3.3
解析　(1)分析實驗?zāi)康目芍緦嶒炐枰ㄟ^電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向分析感應(yīng)電流的方向，不需要記錄感應(yīng)電流的大小，A錯誤，B正確；比較a和b，磁體的N極和S極分別靠近螺線管，感應(yīng)電流方向相反，則感應(yīng)電流的方向與條形磁體的插入端是N極還是S極有關(guān)，C正確。
(2)根據(jù)題意可知，通過電源的電流為I＝，則根據(jù)閉合電路歐姆定律可得E＝U＋I(xiàn)r＝U＋r，變形得U＝－r＋E，結(jié)合U－圖像縱截距可知E＝1.0 V，結(jié)合U－圖像斜率的絕對值可知r＝ Ω≈3.3 kΩ。
6. (2024·安徽卷，12)某實驗小組要將電流表G(銘牌標(biāo)示：Ig＝500 μA，Rg＝800 Ω)改裝成量程為1 V 和3 V的電壓表，并用標(biāo)準(zhǔn)電壓表對其進(jìn)行校準(zhǔn)。選用合適的電源、滑動變阻器、電阻箱、開關(guān)和標(biāo)準(zhǔn)電壓表等實驗器材，按圖6甲所示連接電路，其中虛線框內(nèi)為改裝電路。
圖6
(1)開關(guān)S1閉合前，滑片P應(yīng)移動到________(填“M”或“N”)端。
(2)根據(jù)要求和已知信息，電阻箱R1的阻值已調(diào)至1 200 Ω，則R2的阻值應(yīng)調(diào)至________Ω。
(3)當(dāng)單刀雙擲開關(guān)S2與a連接時，電流表G和標(biāo)準(zhǔn)電壓表V的示數(shù)分別為I、U，則電流表G的內(nèi)阻可表示為__________________(結(jié)果用U、I、R1、R2表示)。
(4)校準(zhǔn)電表時，發(fā)現(xiàn)改裝后電壓表的讀數(shù)始終比標(biāo)準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)偏大，經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)電流表G內(nèi)阻的真實值與銘牌標(biāo)示值有偏差，則只要________即可(填正確答案標(biāo)號)。
A.增大電阻箱R1的阻值
B.減小電阻箱R2的阻值
C.將滑動變阻器的滑片P向M端滑動
(5)校準(zhǔn)完成后，開關(guān)S2與b連接，電流表G的示數(shù)如圖乙所示，此示數(shù)對應(yīng)的改裝電壓表讀數(shù)為________V(保留2位有效數(shù)字)。
答案　(1)M　(2)4 000　(3)Rg＝－R1－R2　(4)A　(5)0.86
解析　(1)由圖可知，該滑動變阻器采用分壓式接法，為了電路安全，在開關(guān)S1閉合前，滑片P應(yīng)移到M端。
(2)當(dāng)開關(guān)S2接b時，電壓表量程為1 V，根據(jù)歐姆定律有U1＝Ig(Rg＋R1)，當(dāng)開關(guān)S2接a時，電壓表量程為3 V，根據(jù)歐姆定律有U2＝Ig(Rg＋R1＋R2)，聯(lián)立解得R2＝4 000 Ω。
(3)當(dāng)開關(guān)S2接a時，根據(jù)歐姆定律U＝I(Ig＋R1＋R2)可得電流表G的內(nèi)阻可表示為Rg＝－R1－R2。
(4)校準(zhǔn)電表時，發(fā)現(xiàn)改裝后電壓表的讀數(shù)始終比標(biāo)準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)偏大，可知電流表G內(nèi)阻的真實值小于銘牌標(biāo)示值，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知增大兩電阻箱的阻值即可。故選A。
(5)根據(jù)閉合電路歐姆定律有UV＝IA(Rg＋R1)＝430×10－6×(800＋1 200) V＝0.86 V。
7.(2024·全國甲卷，23)電阻型氧氣傳感器的阻值會隨所處環(huán)境中的氧氣含量發(fā)生變化。在保持流過傳感器的電流(即工作電流)恒定的條件下，通過測量不同氧氣含量下傳感器兩端的電壓，建立電壓與氧氣含量之間的對應(yīng)關(guān)系，這一過程稱為定標(biāo)。一同學(xué)用圖7(a)所示電路對他制作的一個氧氣傳感器定標(biāo)。實驗器材有：裝在氣室內(nèi)的氧氣傳感器(工作電流1 mA)、毫安表(內(nèi)阻可忽略)、電壓表、電源、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干、5個氣瓶(氧氣含量分別為1%、5%、10%、15%、20%)。
完成下列實驗步驟并填空：
(1)將圖(a)中的實驗器材間的連線補(bǔ)充完整，使其能對傳感器定標(biāo)。
(2)連接好實驗器材，把氧氣含量為1%的氣瓶接到氣體入口。
(3)把滑動變阻器的滑片滑到________端(選填“a”或“b”)，閉合開關(guān)。
(4)緩慢調(diào)整滑動變阻器的滑片位置，使毫安表的示數(shù)為1 mA，記錄電壓表的示數(shù)U。
(5)斷開開關(guān)，更換氣瓶，重復(fù)步驟(3)和(4)。
(6)獲得的氧氣含量分別為1%、5%、10%和15%的數(shù)據(jù)已標(biāo)在圖(b)中；氧氣含量為20%時電壓表的示數(shù)如圖(c)，該示數(shù)為__________V(結(jié)果保留2位小數(shù))。
現(xiàn)測量一瓶待測氧氣含量的氣體，將氣瓶接到氣體入口，調(diào)整滑動變阻器滑片位置使毫安表的示數(shù)為1 mA，此時電壓表的示數(shù)為1.50 V，則此瓶氣體的氧氣含量為________%(結(jié)果保留整數(shù))。
圖7
答案　(1)見解析圖甲　(3)a　(6)1.40　17
解析　(1)連接實物圖如圖甲所示，注意連線不要有交叉，且電流從電表的正接線柱流入，從電表的負(fù)接線柱流出。
(3)為了保護(hù)電路，閉合開關(guān)瞬間，電流表和電壓表的示數(shù)應(yīng)為0，所以閉合開關(guān)前應(yīng)將滑動變阻器的滑片滑至a端。
(6)根據(jù)電壓表的讀數(shù)規(guī)則可知，電壓表的示數(shù)為1.40 V，根據(jù)題圖(b)中的數(shù)據(jù)點和(20，1.40)點，擬合電壓表示數(shù)U與氧氣含量的曲線如圖乙所示，則可知當(dāng)電壓表的示數(shù)為1.50 V時，氧氣含量為17%。(共95張PPT)
第18課時　電學(xué)實驗
專題七　物理實驗
知識網(wǎng)絡(luò)
目 錄
CONTENTS
突破高考熱點
01
課時跟蹤訓(xùn)練
03
鏈接高考真題
02
突破高考熱點
1
熱點二　以測電阻為核心的實驗
熱點一　基本儀器的使用與讀數(shù)
熱點三　以測電動勢為核心的實驗
熱點四　電學(xué)其他實驗
熱點一　基本儀器的使用與讀數(shù)
1.游標(biāo)卡尺
測量值＝主尺讀數(shù)(mm)＋精確度×游標(biāo)尺上第幾條刻度線與主尺上某一刻度對齊的數(shù)值(mm)，不估讀。
2.螺旋測微器(千分尺)
測量值＝固定刻度讀數(shù)(mm)＋可動刻度讀數(shù)(帶估讀值)×0.01 mm。注意要估讀到0.001 mm。
3.電流表和電壓表
量程 精確度 讀數(shù)規(guī)則
電流表0～3 A 0.1 A 與刻度尺一樣，讀數(shù)規(guī)則較簡單，只需在精確值后加一估讀數(shù)即可
電壓表0～3 V 0.1 V
電流表0～0.6 A 0.02 A 估讀位與最小刻度在同一位
電壓表0～15 V 0.5 V
例1 讀出以下儀器儀表的讀數(shù)。
圖1
(1)圖1(a)中電壓表量程為3 V，則讀數(shù)為______V；圖(b)中電流表量程為0.6 A，則讀數(shù)為______A；圖(c)中螺旋測微器讀數(shù)為________mm；圖(d)中游標(biāo)卡尺讀數(shù)為________ mm。
(2)當(dāng)使用多用電表測量物理量時，多用電表表盤示數(shù)如圖(e)所示。若此時選擇開關(guān)對準(zhǔn)“×10 Ω”擋，則被測電阻的阻值為________Ω。若用多用電表測量另一個電阻的阻值發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度很大，則應(yīng)該換用倍率________(選填“×1 Ω”或“×100 Ω”)的擋位，換擋后先要進(jìn)行________，然后再測量電阻。使用完電表后應(yīng)把選擇開關(guān)撥到________________位置。
答案　(1)1.90　0.16　3.775　41.4　(2)200　×1 Ω　歐姆調(diào)零　OFF或交流電壓最高擋
解析　(1)圖(a)中電壓表量程為3 V，分度值為0.1 V，其讀數(shù)為1.90 V；圖(b)中電流表量程為0.6 A，分度值為0.02 A，其讀數(shù)為0.16 A；圖(c)中螺旋測微器讀數(shù)為3.5 mm＋27.5×0.01 mm＝3.775 mm；圖(d)中游標(biāo)卡尺讀數(shù)為41 mm＋4×0.1 mm＝41.4 mm。
(2)多用電表表盤示數(shù)如圖(e)所示，若選擇開關(guān)對準(zhǔn)“×10 Ω”擋，則被測電阻的阻值為20×10 Ω＝200 Ω；
若用多用電表測量另一個電阻的阻值發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度很大，說明所選擋位相對待測電阻的阻值的數(shù)量級而言過高，因此應(yīng)該換用倍率更低的擋位，即“×1 Ω”擋位；換擋后先要進(jìn)行歐姆調(diào)零；使用完電表后應(yīng)把選擇開關(guān)撥到OFF或交流電壓最高擋。
熱點二　以測電阻為核心的實驗
實驗電路的選擇及分析
等效替代法 電源輸出電壓不變，將S合到2，調(diào)節(jié)R1，使電流表的示數(shù)與S合到1時的示數(shù)相等，則Rx＝R1
電源輸出電壓不變，將S合到b，調(diào)節(jié)R1，使電壓表的示數(shù)與S合到a時的示數(shù)相等，則Rx＝R1
半偏法 閉合S1，斷開S2，調(diào)節(jié)R1使G表指針滿偏；閉合S2，只調(diào)節(jié)R2使G表半偏(R1 Rg)，則R2＝Rg測＜Rg真
使R2＝0，閉合S，調(diào)節(jié)R1使V表滿偏；只調(diào)節(jié)R2使V表半偏(RV R1)，則R2＝RV測＞RV真
歐姆表法 電路略，注意：①要在指針靠近中央時讀數(shù)；②換擋要進(jìn)行歐姆調(diào)零；③歐姆表刻度左密右疏
(3)由圖丙可得RA＝________，RV＝________(用R0、a、b來表示)。
解析　(1)實驗電路如圖所示。
(2)為防止燒壞電表，電表兩端的電壓應(yīng)從零開始變化，閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)置于滑動變阻器的最左端，電阻箱的接入阻值應(yīng)達(dá)最大值。
(3)圖像的縱截距為b＝－RA，可得RA＝－b，
例3 (2024·江蘇卷，12)某同學(xué)在實驗室測定金屬塊的電阻率，電路如圖3甲所示，除被測金屬塊(圖乙)外，還有如下實驗器材可供選擇：
A.直流電源：電動勢約為3 V，內(nèi)阻可忽略不計；
B.電流表A1：量程0～100 mA，內(nèi)阻約1 Ω；
C.電流表A2：量程0～10 mA，內(nèi)阻約4 Ω；
D.電壓表V：量程0～3 V，內(nèi)阻約3 kΩ；
E.滑動變阻器R1：0～10 Ω；
F.滑動變阻器R2：0～50 Ω；
G.開關(guān)、導(dǎo)線等
圖3
(1)用多用電表歐姆擋粗測金屬塊電阻，測得A、B端電阻RAB＝4 Ω，測C、D端電阻時的示數(shù)如圖丙所示，則RCD＝________ Ω。
(2)測C、D間電阻時滑動變阻器應(yīng)選________(填器材前字母序號)。
(3)實物連線如圖丁所示，其中4個區(qū)域，連錯的部分是________。
(4)連通電路時，滑動變阻器滑片應(yīng)置于最____端(選填“左”或“右”)。
(5)實驗中測量A、B間電阻時選用電流表A1，測量C、D間電阻時選用電流表A2，經(jīng)過一系列測量后得到金屬塊的電阻率ρAB和ρCD，見下表所示。
ρAB ρCD
1.02 1.06
小明認(rèn)為由A、B間測得的電阻計算電阻率更準(zhǔn)確，因為測A、B間電阻時所用電流表A1的內(nèi)阻小，你認(rèn)為小明的說法是否正確，說明你的理由_____________________________________________________________________。
答案　(1)330　(2)F　(3)②　(4)右　(5)見解析
解析　(1)根據(jù)題圖丙可知，多用電表歐姆擋選用“×100”倍率，則有RCD＝3.3×100 Ω＝330 Ω。
(2)根據(jù)題圖甲可知該實驗中的滑動變阻器采用限流式接法，所以測C、D間電阻時應(yīng)選用與RCD更接近的R2，即選F。
(3)由題圖甲可知電壓表測電流表與金屬塊兩端電壓，對比題圖丁可知，實物連線連錯的部分是②。
(4)為了保護(hù)電路，連通電路時滑動變阻器的最大阻值連入電路，即滑片應(yīng)置于最右端。
熱點三　以測電動勢為核心的實驗
1.伏安法
2.伏阻法與安阻法
例4 (2024·甘肅卷，12)精確測量干電池電動勢和內(nèi)阻需要考慮電表內(nèi)阻的影響。可用器材有：電壓表(量程1.5 V，內(nèi)阻約為1.5 kΩ)、電流表(量程0.6 A)、滑動變阻器、開關(guān)、干電池和導(dǎo)線若干。某小組開展了以下實驗。
(1)考慮電流表內(nèi)阻影響
①用圖4甲所示電路測量電流表的內(nèi)阻。從圖乙電壓表和電流表讀數(shù)可得電流表內(nèi)阻RA＝________ Ω(保留2位有效數(shù)字)。
②用圖丙所示電路測量干電池電動勢和內(nèi)阻。電壓表讀數(shù)、電流表讀數(shù)、干電池內(nèi)阻和電流表內(nèi)阻分別用U、I、r和RA表示，則干電池電動勢E＝U＋________(用I、r和RA表示)。
③調(diào)節(jié)滑動變阻器測得多組電表讀數(shù)，作出圖丁所示的U－I圖像。則待測干電池電動勢E＝______ V(保留3位有效數(shù)字)，內(nèi)阻r＝________ Ω(保留1位小數(shù))。
(2)考慮電壓表內(nèi)阻影響
該小組也嘗試用圖戊所示電路測量電壓表內(nèi)阻，但發(fā)現(xiàn)實驗無法完成。原因是________(單選，填正確答案標(biāo)號)。
圖4
A.電路設(shè)計會損壞儀器
B.滑動變阻器接法錯誤
C.電壓太大無法讀數(shù)
D.電流太小無法讀數(shù)
答案　(1)①1.0　②I(RA＋r)　
③1.40(1.41也可) 1.0(1.1也可)　(2)D
解析　(1)①根據(jù)題圖乙可知，電壓表示數(shù)為0.60 V，電流表示數(shù)為0.58 A，
(2)由于電壓表內(nèi)阻很大，且串聯(lián)接入電路，則回路中的電流會非常小，電流表示數(shù)會非常小，無論怎么移動滑動變阻器的滑片都無法讀數(shù)，D正確。
圖5
(2)興趣小組進(jìn)一步測量電流表A的內(nèi)阻RA，為此又在實驗室找到另一個電流表A1(內(nèi)阻未知)，并設(shè)計了如圖丙所示電路，實驗步驟如下：
①閉合S1，斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱示數(shù)為R1，電流表A1的示數(shù)為I0；
②閉合S1，閉合S2，調(diào)節(jié)電阻箱，直到________________，此時電阻箱示數(shù)為R2，則電流表A的內(nèi)阻RA＝________。
(3)若由(1)測得該電池電動勢E＝9 V，內(nèi)阻r＝6 Ω，興趣小組把該電池裝在一個歐姆表中，用這個電源給歐姆表供電。歐姆表內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6甲所示，已知靈敏電流計滿偏電流Ig＝6 mA、內(nèi)阻Rg＝15 Ω，按照正確操作步驟測量未知電阻Rx，歐姆表指針位于圖乙位置，則Rx＝________Ω，電池的內(nèi)阻測量值對Rx的測量結(jié)果________(選填“有”或“無”)影響。
圖6
解析　(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律有E＝I(R＋r)
(2)直到電流表A1的示數(shù)為I0，此時電阻箱示數(shù)為R2，
則有I0(RA1＋R1＋RA＋r)＝I0(RA1＋R2＋r)
解得RA＝R2－R1。
(2)②電流表A1的示數(shù)仍為I0　R2－R1　(3)2 200　無
熱點四　電學(xué)其他實驗
例6 (2023·新課標(biāo)卷，22)在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實驗中，所用器材如下：電池、電容器、電阻箱、定值電阻、小燈泡、多用電表、電流表、秒表、單刀雙擲開關(guān)以及導(dǎo)線若干。
(1)用多用電表的電壓擋檢測電池的電壓。檢測時，紅表筆應(yīng)該與電池的________(選填“正極”或“負(fù)極”)接觸。
(2)某同學(xué)設(shè)計的實驗電路如圖7(a)所示。先將電阻箱的阻值調(diào)為R1，將單刀雙擲開關(guān)S與“1”端相接，記錄電流隨時間的變化。電容器充電完成后，開關(guān)S再與“2”端相接，相接后小燈泡亮度變化情況可能是________(填正確答案標(biāo)號)。
A.迅速變亮，然后亮度趨于穩(wěn)定
B.亮度逐漸增大，然后趨于穩(wěn)定
C.迅速變亮，然后亮度逐漸減小至熄滅
(3)將電阻箱的阻值調(diào)為R2(R2＞R1)，再次將開關(guān)S與“1”端相接，再次記錄電流隨時間的變化情況，兩次得到的電流I隨時間t變化如圖(b)中曲線所示，其中實線是電阻箱阻值為________(選填“R1”或“R2”)時的結(jié)果，曲線與坐標(biāo)軸所圍面積等于該次充電完成后電容器上的________(選填“電壓”或“電荷量”)。
答案　(1)正極　(2)C　(3)R2　電荷量
解析　(1)在使用多用電表時，應(yīng)保證電流從紅表筆流入，黑表筆流出，即“紅進(jìn)黑出”，因此紅表筆應(yīng)該與電池的正極接觸。
圖7
(2)S與“1”端相接時，小燈泡不發(fā)光，電容器充電；S與“2”端相接時，電容器放電，且放電電流逐漸變小，直至為0，故C正確，A、B錯誤。
例7 (2024·重慶一中模擬)某同學(xué)利用如圖8所示裝置探究“影響感應(yīng)電流方向的因素”，下表為該同學(xué)記錄的實驗現(xiàn)象。
N極插入 N極拔出 S極插入 S極拔出
原磁場方向 向下 向下 向上 向上
A/B燈現(xiàn)象 A燈亮 B燈亮 B燈亮 A燈亮
感應(yīng)電流磁場的方向 向上 向下 向下 向上
圖8
(1)實驗前先使用多用電表的歐姆擋對二極管正負(fù)極(二極管通正向電流時，電流的流入端為二極管的正極，流出端為二極管的負(fù)極)進(jìn)行確認(rèn)，某次測量時發(fā)現(xiàn)多用電表指針幾乎沒有偏轉(zhuǎn)，說明此時黑表筆接觸的是二極管的__________(選填“正極”或“負(fù)極”)。
(2)由實驗記錄可得當(dāng)穿過線圈的磁通量增大時，感應(yīng)電流的磁場方向與條形磁體在線圈內(nèi)產(chǎn)生的磁場方向________(選填“相同”“相反”或“沒有關(guān)系”)；當(dāng)穿過線圈的磁通量減小時，感應(yīng)電流的磁場方向與條形磁體在線圈內(nèi)產(chǎn)生的磁場方向________(選填“相同”“相反”或“沒有關(guān)系”)。由此得出的結(jié)論是感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場的________的變化。
(3)該同學(xué)利用上面實驗中得到的結(jié)論，在圖9所示裝置中進(jìn)行了一些操作，發(fā)現(xiàn)電流表的指針向右偏轉(zhuǎn)(電流表的偏轉(zhuǎn)滿足左進(jìn)左偏，右進(jìn)右偏)，該同學(xué)可能進(jìn)行的操作是________。
圖9
A.閉合開關(guān)瞬間
B.斷開開關(guān)瞬間
C.開關(guān)閉合時將滑動變阻器的滑片向左滑動
D.開關(guān)閉合時將滑動變阻器的滑片向右滑動
答案　(1)負(fù)極　(2)相反　相同　磁通量　(3)AC
解析　(1)測量時發(fā)現(xiàn)多用電表指針幾乎沒有偏轉(zhuǎn)，說明二極管的負(fù)極與電源正極相連，由于黑表筆與電源正極相連，故此時黑表筆接觸的是二極管的負(fù)極。
(2)由實驗記錄可得當(dāng)穿過線圈的磁通量增大時，感應(yīng)電流的磁場方向與條形磁體在線圈內(nèi)產(chǎn)生的磁場方向相反；當(dāng)穿過線圈的磁通量減小時，感應(yīng)電流的磁場方向與條形磁體在線圈內(nèi)產(chǎn)生的磁場方向相同。由此得出的結(jié)論是感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場的磁通量的變化。
(3)閉合開關(guān)瞬間，線圈A中電流增大，產(chǎn)生的磁場增大，線圈B中向下的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知，電流表中有從右向左的電流，電流表的指針向右偏轉(zhuǎn)；同理可得，斷開開關(guān)瞬間，電流表的指針向左偏轉(zhuǎn)，故A正確，B錯誤；開關(guān)閉合時將滑動變阻器的滑片向左滑動，滑動變阻器接入電路的阻值減小，線圈A中電流增大，產(chǎn)生的磁場增大，線圈B中向下的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知，電流表中有從右向左的電流，電流表的指針向右偏轉(zhuǎn)；同理可得，開關(guān)閉合時將滑動變阻器的滑片向右滑動，電流表的指針向左偏轉(zhuǎn)，故C正確，D錯誤。
圖10
例8 (2024·浙江杭州二模)磁敏電阻是一種對磁敏感、具有磁阻效應(yīng)的電阻元件。物質(zhì)在磁場中電阻發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng)。某實驗小組利用伏安法測量一磁敏電阻RM的阻值(約幾千歐)隨磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化關(guān)系。
所用器材：電源E(6 V)、滑動變阻器R(最大阻值為20 Ω)，電壓表(量程為0～3 V，內(nèi)阻為2 kΩ)和毫安表(量程為0～3 mA，內(nèi)阻不計)，定值電阻R0＝1 kΩ、開關(guān)、導(dǎo)線若干。
圖10
(1)為了使磁敏電阻兩端電壓調(diào)節(jié)范圍盡可能大，實驗小組設(shè)計了電路圖如圖10甲所示，請用筆代替導(dǎo)線在乙圖中將實物連線補(bǔ)充完整。
(2)某次測量時電壓表的示數(shù)如圖丙所示，電壓表的讀數(shù)為________V，電流表讀數(shù)為0.5 mA，則此時磁敏電阻的阻值為________ Ω。
圖10
(3)實驗中得到該磁敏電阻阻值RM隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化的曲線如圖丁所示，某同學(xué)利用該磁敏電阻制作了一種報警器，其電路的一部分如圖戊所示。圖中E為直流電源(電動勢為6.0 V，內(nèi)阻可忽略)，當(dāng)圖中的輸出電壓達(dá)到或超過2.0 V時，便觸發(fā)報警器(圖中未畫出)報警。若要求開始報警時磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2 T，則圖中__________(選填“R1”或“R2”)應(yīng)使用磁敏電阻，另一固定電阻的阻值應(yīng)為________ kΩ(保留2位有效數(shù)字)。
答案　(1)見解析圖　(2)1.30　3 900　(3)R2　2.8
解析　(1)根據(jù)電路圖甲，在圖乙中補(bǔ)充實物連線如圖所示。
鏈接高考真題
2
1.(2024·新課標(biāo)卷，23)學(xué)生實驗小組要測量量程為3 V的電壓表 的內(nèi)阻RV。可選用的器材有：多用電表，電源E(電動勢5 V)，電壓表 (量程5 V，內(nèi)阻約3 kΩ)，定值電阻R0(阻值為800 Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值5 kΩ)，開關(guān)S，導(dǎo)線若干。
完成下列填空：
(1)利用多用電表粗測待測電壓表的內(nèi)阻。首先應(yīng)________(把下列實驗步驟前的字母按正確操作順序排列)。
A.將紅、黑表筆短接
B.調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指向零歐姆
C.將多用電表選擇開關(guān)置于歐姆擋“×10”位置
再將多用電表的紅、黑表筆分別與待測電壓表的________(選填“正極、負(fù)極”或“負(fù)極、正極”)相連，歐姆表的指針位置如圖12(a)中虛線 Ⅰ 所示。為了減少測量誤差，應(yīng)將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到歐姆擋________(選填“×1”“×100”或“×1 k”)位置。重新調(diào)節(jié)后，測量得到指針位置如圖(a)中實線 Ⅱ 所示，則粗測得到的該電壓表內(nèi)阻為________kΩ(結(jié)果保留1位小數(shù))。
圖11
(2)為了提高測量精度，他們設(shè)計了如圖(b)所示的電路，其中滑動變阻器應(yīng)選________(選填“R1”或“R2”)，閉合開關(guān)S前，滑動變阻器的滑片應(yīng)置于________(選填“a”或“b”)端。
圖11
(3)閉合開關(guān)S，滑動變阻器滑片滑到某一位置時，電壓表 、待測電壓表的示數(shù)分別為U1、U，則待測電壓表內(nèi)阻RV＝________(用U1、U和R0表示)。
(4)測量得到U1＝4.20 V，U＝2.78 V，則待測電壓表內(nèi)阻RV＝________kΩ(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。
答案　(1)CAB　負(fù)極、正極　×100　1.6
圖11
解析　(1)用多用電表測電阻時，首先是選擇倍率，然后將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指示在電阻為零的位置，因此順序為CAB。電流從多用電表的黑表筆流出，流入電壓表的正極，則紅表筆接電壓表的負(fù)極，黑表筆接電壓表的正極。指針指示 Ⅰ 位置時，表盤顯示示數(shù)偏大，大電阻用大倍率，若旋轉(zhuǎn)到“×1 k”位置，表盤顯示示數(shù)將偏小，讀數(shù)不準(zhǔn)確，故應(yīng)將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到歐姆擋“×100”位置，由題圖(a)可知，粗測得到的該電壓表內(nèi)阻為1.6 kΩ。
(2)由題圖(b)可知，滑動變阻器采用分壓式接法，滑動變阻器應(yīng)選最大阻值較小的滑動變阻器，故選R1。閉合開關(guān)S前，滑動變阻器的滑片應(yīng)置于a端。
圖11
2.(2024·山東卷，14)某學(xué)習(xí)小組對兩種型號鉛筆芯的電阻率進(jìn)行測量。實驗器材如下：
學(xué)生電源(輸出電壓0～16 V)；
滑動變阻器(最大阻值10 Ω，額定電流2 A)；
電壓表V(量程3 V，內(nèi)阻未知)；
電流表A(量程3 A，內(nèi)阻未知)；
待測鉛筆芯R(X型號、Y型號)；
游標(biāo)卡尺、螺旋測微器，開關(guān)S、單刀雙擲開關(guān)K，導(dǎo)線若干。
回答以下問題：
(1)使用螺旋測微器測量鉛筆芯直徑，某次測量結(jié)果如圖12甲所示，該讀數(shù)為________ mm。
(2)把待測鉛筆芯接入圖乙所示電路，閉合開關(guān)S后，將滑動變阻器滑片由最右端向左調(diào)節(jié)到合適位置，將單刀雙擲開關(guān)K分別擲到1、2端，觀察到電壓表示數(shù)變化比電流表示數(shù)變化更明顯，則測量鉛筆芯電阻時應(yīng)將K擲到________(填“1”或“2”)端。
(3)正確連接電路，得到Y(jié)型號鉛筆芯I－U圖像如圖丙所示，求得電阻RY＝________Ω(保留3位有效數(shù)字)；采用同樣方法得到X型號鉛筆芯的電阻為1.70 Ω。
圖12
(4)使用游標(biāo)卡尺測得X、Y型號鉛筆芯的長度分別為40.68 mm、60.78 mm。使用螺旋測微器測得X、Y型號鉛筆芯直徑近似相等，則X型號鉛筆芯的電阻率________(填“大于”或“小于”)Y型號鉛筆芯的電阻率。
答案　(1)2.450　(2)1　(3)1.92　(4)大于
解析　(1)根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則可知，其讀數(shù)為d＝2 mm＋0.01×45.0 mm＝2.450 mm。
(2)由于電壓表示數(shù)變化更明顯，說明電流表分壓較多，因此電流表應(yīng)采用外接法，即測量鉛筆芯電阻時應(yīng)將K擲到1端。
3.(2024·黑吉遼卷，11)某探究小組要測量電池的電動勢和內(nèi)阻。可利用的器材有：電壓表、電阻絲、定值電阻(阻值為R0)、金屬夾、刻度尺、開關(guān)S、導(dǎo)線若干。他們設(shè)計了如圖13(a)、(b)所示的實驗電路原理圖。
(1)實驗步驟如下：
①將電阻絲拉直固定，按照圖(a)連接電路，金屬夾置于電阻絲的________(選填“A”或“B”)端；
②閉合開關(guān)S，快速滑動金屬夾至適當(dāng)位置并記錄電壓表示數(shù)U，斷開開關(guān)S，記錄金屬夾與B端的距離L；
③多次重復(fù)步驟②，根據(jù)記錄的若干組U、L的值，作出圖(c)中圖線 Ⅰ ；
④按照圖(b)將定值電阻接入電路，多次重復(fù)步驟②，再根據(jù)記錄的若干組U、L的值，作出圖(c)中圖線 Ⅱ 。
圖13
解析　(1)①閉合開關(guān)前，為了保護(hù)電路，應(yīng)使電阻絲接入電路的阻值最大，故金屬夾應(yīng)置于電阻絲的A端。
課時跟蹤訓(xùn)練
3
1.(2024·天津一中二模)某實驗小組為了測量某種材料制成的電阻絲的電阻，實驗室提供的器材有：
A.電流表G1(內(nèi)阻Rg1＝75 Ω，滿偏電流Ig1＝25 mA)
B.電流表G2(內(nèi)阻Rg2＝90 Ω，滿偏電流Ig2＝10 mA)
C.定值電阻R0(25 Ω，1 A)
D.電阻箱R1(0～9 999 Ω，1 A)
E.滑動變阻器R2(10 Ω，1 A)
F.電源E(9 V，內(nèi)阻不計)
G.多用電表
H.開關(guān)S和導(dǎo)線若干
圖1
該組同學(xué)進(jìn)行了以下操作：
(1)先用多用電表粗測電阻絲的阻值，當(dāng)用“×10”擋測量時，指針位置如圖1甲所示，則示數(shù)為__________Ω。
(2)為更準(zhǔn)確的測量電阻絲阻值，該組同學(xué)設(shè)計電路圖如圖乙所示。若用G2與電阻箱R1串聯(lián)，改裝成量程
為9 V的電壓表，則電阻箱的阻值R1應(yīng)為________Ω。然后調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片到合適位置，測得電流表G1的示數(shù)為I1，電流表G2的示數(shù)為I2，則該種材料的電阻Rx＝__________(用I1、I2、R1、Rg1或Rg2表示)。
解析　(1)歐姆表的倍率為“×10”，
所以其讀數(shù)為9×10 Ω＝90 Ω。
(2)將電表該裝成9 V的電壓表，
有U＝Ig2(Rg2＋R1)，解得R1＝810 Ω
Rx兩端的電勢差為URx＝I2(Rg2＋R1)
由題意可知，R0＝25 Ω，Rg1＝75 Ω
設(shè)定值電阻R0兩端電壓為U1，
由串、并聯(lián)電路規(guī)律有，
通過Rx的電流為IRx＝4I1－I2
2.(2024·海南卷，15)用如圖2(a)所示的電路觀察電容器的充放電現(xiàn)象，實驗器材有電源E、電容器C、電壓表、電流表、電流傳感器、計算機(jī)、定值電阻R、單刀雙擲開關(guān)S1、開關(guān)S2、導(dǎo)線若干。
圖2
(1)閉合開關(guān)S2，將S1接1，電壓表示數(shù)增大，最后穩(wěn)定在12.3 V。在此過程中，電流表的示數(shù)________(填選項標(biāo)號)。
A.一直穩(wěn)定在某一數(shù)值
B.先增大，后逐漸減小為零
C.先增大，后穩(wěn)定在某一非零數(shù)值
(2)先后斷開開關(guān)S2、S1，將電流表更換成電流傳感器，再將S1接2，此時通過定值電阻R的電流方向為________(選填“a→b”或“b→a”)，通過傳感器將電流信息傳入計算機(jī)，畫出電流隨時間變化的I－t圖像，如圖(b)，t＝2 s時，I＝1.10 mA，圖中M、N區(qū)域面積比為8∶7，可求出R＝________ kΩ(保留2位有效數(shù)字)。
答案　(1)B　(2)a→b　5.2
解析　(1)閉合開關(guān)S2、S1接1后，電路中的電流瞬間達(dá)到最大值，然后電源給電容器充電，電壓表的示數(shù)逐漸增大，電路中的電流逐漸減小，當(dāng)電壓表示數(shù)穩(wěn)定后，電路中的電流減為0，即電流表的示數(shù)先增大，后逐漸減小為0，B正確。
(2)閉合開關(guān)S2、S1接1時，電源正極與電容器上極板相連，則電容器上極板帶正電，因此S2接2的電容器放電過程通過R的電流方向為a→b，根據(jù)I－t圖像與坐標(biāo)軸圍成圖形的面積表示電荷量可知，0～2 s過程電容器放出的電荷量Q1與2 s后至放電結(jié)束過程電容器放出的電荷量Q2之比為8∶7，根據(jù)電容的定義式可知，Q1＝CΔU1，Q2＝CΔU2，由電路圖可知ΔU1＝U0－IR，ΔU2＝IR，代入數(shù)據(jù)解得R＝5.2 kΩ。
3.(2024·四川雅安模擬)某實驗小組為了測量某電壓表V的內(nèi)阻，他們找到如下實驗器材：
學(xué)生用直流電源E　電阻箱R(最大阻值
9 999 Ω)
標(biāo)準(zhǔn)電壓表V0　滑動變阻器R1(最大阻值50 Ω)
滑動變阻器R2(最大阻值500 Ω)　開關(guān)、導(dǎo)線若干
圖3
(1)他們設(shè)計了如圖3甲所示實驗電路圖，滑動變阻器應(yīng)選擇________(選填“R1”或“R2”)。
(2)正確連接電路后，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片至最____端(選填“左”或“右”)，電阻箱阻值調(diào)為______(選填“零”或“最大值”)；閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表滿偏；保持滑動變阻器滑片位置不動，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電壓表半偏，此時電阻箱示數(shù)如圖乙所示，則可認(rèn)為電壓表內(nèi)阻為________Ω。
(3)該實驗存在系統(tǒng)誤差，電壓表實際內(nèi)阻應(yīng)______此時電阻箱阻值(選填“大于”“小于”或“等于”)；為了得到更準(zhǔn)確的內(nèi)阻值，他們設(shè)計了如圖丙所示電路，正確連接電路后，調(diào)節(jié)電阻箱阻值為某一固定值R0，當(dāng)待測電壓表V的示數(shù)為U時，標(biāo)準(zhǔn)電壓表V0示數(shù)為U0，調(diào)節(jié)滑動變阻器，測得多組U、U0的數(shù)值，以U0為縱坐標(biāo)，U為橫坐標(biāo)，畫出U0－U圖像是斜率為k的直線，則待測電壓表的內(nèi)阻為______(用k、R0表示)。
解析　(1)分壓式電路應(yīng)選擇電阻較小的滑動變阻器，故應(yīng)選擇R1。
(2)正確連接電路后，為了保護(hù)電路，閉合開關(guān)前應(yīng)將調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片滑至最左端，應(yīng)將電阻箱阻值調(diào)為零；閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表滿偏；保持滑動變阻器滑片位置不動，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電壓表半偏，根據(jù)串聯(lián)電路分壓特點可知，電阻箱的阻值等于被測電壓表的內(nèi)阻，所以被測電壓表的內(nèi)阻為2 010 Ω。
4.(2024·遼寧葫蘆島一模)某同學(xué)設(shè)計了“用DIS測定電源的電動勢和內(nèi)阻”的實驗電路如圖4甲所示。其中R0為定值電阻，R為滑動變阻器。
(1)根據(jù)圖甲實驗電路，器材B是________傳感器(選填“電壓”或“電流”)；閉合開關(guān)改變滑動變阻器滑片的位置，進(jìn)行測量，讀出電壓傳感器和電流傳感器的讀數(shù)，畫出對應(yīng)的U－I圖線如圖乙所示，由圖線可得該電池的電動勢E＝__________V，內(nèi)阻r＝__________ Ω(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
圖4
(2)通過分析發(fā)現(xiàn)圖甲電路存在誤差，于是該同學(xué)反復(fù)研究設(shè)計出如圖丙所示的電路，圖中E′是輔助電源，A、B兩點間有一靈敏電流表G。利用消元法消除了電表內(nèi)阻造成的系統(tǒng)誤差，實驗步驟為：
①閉合開關(guān)S1、S2，調(diào)節(jié)R和R′使得靈敏電流表G的示數(shù)為零，讀出電流表A的示數(shù)I1＝0.30 A和電壓表V的示數(shù)U1＝1.20 V。
②改變滑動變阻器R和R′的阻值，重新使得靈敏電流表G的示數(shù)為零，讀出電流表A的示數(shù)I2＝0.80 A和電壓表V的示數(shù)U2＝0.65 V。
③由上述步驟可以測得該電池的電動勢E＝______V、內(nèi)阻r＝______Ω(結(jié)果保留到小數(shù)點后2位)。
答案　(1)電流　1.5　1.0　(2)1.53　1.10
解析　(1)器材B串聯(lián)接在電路中，則可知器材B為電流傳感器；根據(jù)電路圖，由閉合電路的歐姆定律有U＝E－Ir
(2)根據(jù)實驗原理可知，靈敏電流表的示數(shù)為零，說明A、B兩點的電勢φA＝φB，則可知電流表所測電流即為干路電流，電壓表所測電壓即為路端電壓，根據(jù)閉合電路的歐姆定律有U1＝E－I1r，U2＝E－I2r，兩式聯(lián)立可得E＝1.53 V，r＝1.10 Ω。
5. [2024·北京卷，15(2)(3)](1)用如圖5甲所示的實驗裝置探究影響感應(yīng)電流方向的因素。如圖丙所示，分別把條形磁體的N極或S極插入、拔出螺線管，觀察并標(biāo)記感應(yīng)電流的方向。
關(guān)于本實驗，下列說法正確的是________(填選項前的字母)。
A.需要記錄感應(yīng)電流的大小
B.通過觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向確定感應(yīng)電流的方向
C.圖甲中a和b表明，感應(yīng)電流的方向與條形磁體的插入端是N極還是S極有關(guān)
(2)某興趣小組利用銅片、鋅片和橘子制作了水果電池，并用數(shù)字電壓表(可視為理想電壓表)和電阻箱測量水果電池的電動勢E和內(nèi)阻r，實驗電路如圖乙所示。連接電路后，閉合開關(guān)S，多次調(diào)節(jié)電阻箱的阻值R，記錄電壓表的讀數(shù)U，繪出圖像，如圖丙所示，可得：該電池的電動勢E＝________ V，內(nèi)阻r＝________ kΩ(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
圖5
答案　(1)BC　(2)1.0　3.3
解析　(1)分析實驗?zāi)康目芍緦嶒炐枰ㄟ^電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向分析感應(yīng)電流的方向，不需要記錄感應(yīng)電流的大小，A錯誤，B正確；比較a和b，磁體的N極和S極分別靠近螺線管，感應(yīng)電流方向相反，則感應(yīng)電流的方向與條形磁體的插入端是N極還是S極有關(guān)，C正確。
6. (2024·安徽卷，12)某實驗小組要將電流表G(銘牌標(biāo)示：Ig＝500 μA，Rg＝800 Ω)改裝成量程為1 V 和3 V的電壓表，并用標(biāo)準(zhǔn)電壓表對其進(jìn)行校準(zhǔn)。選用合適的電源、滑動變阻器、電阻箱、開關(guān)和標(biāo)準(zhǔn)電壓表等實驗器材，按圖6甲所示連接電路，其中虛線框內(nèi)為改裝電路。
圖6
(1)開關(guān)S1閉合前，滑片P應(yīng)移動到________(填“M”或“N”)端。
(2)根據(jù)要求和已知信息，電阻箱R1的阻值已調(diào)至1 200 Ω，則R2的阻值應(yīng)調(diào)至________Ω。
(3)當(dāng)單刀雙擲開關(guān)S2與a連接時，電流表G和標(biāo)準(zhǔn)電壓表V的示數(shù)分別為I、U，則電流表G的內(nèi)阻可表示為__________________(結(jié)果用U、I、R1、R2表示)。
(4)校準(zhǔn)電表時，發(fā)現(xiàn)改裝后電壓表的讀數(shù)
始終比標(biāo)準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)偏大，經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)電流表G內(nèi)阻的真實值與銘牌標(biāo)示值有偏差，則只要________即可(填正確答案標(biāo)號)。
A.增大電阻箱R1的阻值
B.減小電阻箱R2的阻值
C.將滑動變阻器的滑片P向M端滑動
(5)校準(zhǔn)完成后，開關(guān)S2與b連接，電流表G的示數(shù)如圖乙所示，此示數(shù)對應(yīng)的改裝電壓表讀數(shù)為________V(保留2位有效數(shù)字)。
解析　(1)由圖可知，該滑動變阻器采用分壓式接法，為了電路安全，在開關(guān)S1閉合前，滑片P應(yīng)移到M端。
(2)當(dāng)開關(guān)S2接b時，電壓表量程為1 V，根據(jù)歐姆定律有U1＝Ig(Rg＋R1)，當(dāng)開關(guān)S2接a時，電壓表量程為3 V，根據(jù)歐姆定律有U2＝Ig(Rg＋R1＋R2)，聯(lián)立解得R2＝4 000 Ω。
(4)校準(zhǔn)電表時，發(fā)現(xiàn)改裝后電壓表的讀數(shù)始終比標(biāo)準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)偏大，可知電流表G內(nèi)阻的真實值小于銘牌標(biāo)示值，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知增大兩電阻箱的阻值即可。故選A。
(5)根據(jù)閉合電路歐姆定律有UV＝IA(Rg＋R1)＝430×10－6×(800＋1 200) V＝0.86 V。
7.(2024·全國甲卷，23)電阻型氧氣傳感器的阻值會隨所處環(huán)境中的氧氣含量發(fā)生變化。在保持流過傳感器的電流(即工作電流)恒定的條件下，通過測量不同氧氣含量下傳感器兩端的電壓，建立電壓與氧氣含量之間的對應(yīng)關(guān)系，這一過程稱為定標(biāo)。一同學(xué)用圖7(a)所示電路對他制作的一個氧氣傳感器定標(biāo)。實驗器材有：裝在氣室內(nèi)的氧氣傳感器(工作電流1 mA)、毫安表(內(nèi)阻可忽略)、電壓表、電源、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干、5個氣瓶(氧氣含量分別為1%、5%、10%、15%、20%)。
完成下列實驗步驟并填空：
(1)將圖(a)中的實驗器材間的連線補(bǔ)充完整，使其能對傳感器定標(biāo)。
(2)連接好實驗器材，把氧氣含量為1%的氣瓶接到氣體入口。
(3)把滑動變阻器的滑片滑到________端(選填“a”或“b”)，閉合開關(guān)。
(4)緩慢調(diào)整滑動變阻器的滑片位置，使毫安表的示數(shù)為1 mA，記錄電壓表的示數(shù)U。
(5)斷開開關(guān)，更換氣瓶，重復(fù)步驟(3)和(4)。
(6)獲得的氧氣含量分別為1%、5%、10%和15%的數(shù)據(jù)已標(biāo)在圖(b)中；氧氣含量為20%時電壓表的示數(shù)如圖(c)，該示數(shù)為__________V(結(jié)果保留2位小數(shù))。
現(xiàn)測量一瓶待測氧氣含量的氣體，將氣瓶接到氣體入口，調(diào)整滑動變阻器滑片位置使毫安表的示數(shù)為1 mA，此時電壓表的示數(shù)為1.50 V，則此瓶氣體的氧氣含量為________%(結(jié)果保留整數(shù))。
圖7
答案　(1)見解析圖甲　(3)a　(6)1.40　17
解析　(1)連接實物圖如圖甲所示，注意連線不要有交叉，且電流從電表的正接線柱流入，從電表的負(fù)接線柱流出。
(3)為了保護(hù)電路，閉合開關(guān)瞬間，電流表和電壓表的示數(shù)應(yīng)為0，所以閉合開關(guān)前應(yīng)將滑動變阻器的滑片滑至a端。
(6)根據(jù)電壓表的讀數(shù)規(guī)則可知，電壓表的示數(shù)為1.40 V，根據(jù)題圖(b)中的數(shù)據(jù)點和(20，1.40)點，擬合電壓表示數(shù)U與氧氣含量的曲線如圖乙所示，則可知當(dāng)電壓表的示數(shù)為1.50 V時，氧氣含量為17%。

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