专题15 电学实验-备战2022届高考物理二轮复习题型专练学案

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专题15　电学实验
【方法指导】

一、实验要注意的几个要点
1.欧姆表的使用注意点
(1)若表头指针偏转过大，表示待测电阻较小，应当换低倍率的挡位；
(2)若表头指针偏转过小，表示待测电阻很大，应当换高倍率的挡位。
2.测定金属的电阻率的实验，实际上是先测出金属丝的电阻，然后根据R＝ρ得出金属丝的电阻率ρ＝R。
3.测定电源的电动势和内阻常用的方法
(1)伏安法——利用电压表和电流表，闭合电路方程为
E＝U＋Ir。
①利用两组数据，联立方程求解E和r；
②可作出U－I图象，图线的纵截距表示电源的电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻。
(2)伏阻法——利用电压表和电阻箱，闭合电路方程为
E＝U。
①利用两组数据，联立方程求解E和r；
②将方程线性化，处理为＝·＋，或U＝－＋E，作－ 图象或U－图象，利用图线的截距和斜率求E和r。
(3)安阻法——利用电流表和电阻箱，闭合电路方程为
E＝I(R＋r)。
①利用两组数据，联立方程求解E和r；
②将方程线性化，处理为＝·R＋，作－R图象，利用图线的截距和斜率求E和r。
二、保护电阻的应用技巧
为了保护电路，一般会在电路中加入一个保护电阻，例如在测电源电动势和内阻实验方案一中可将保护电阻看成滑动变阻器的一部分；方案二中可将保护电阻看成电源内阻的一部分，求解电源内阻时一定要注意减去保护电阻的阻值。

命题点一：　基本仪器的使用及读数

考向一　欧姆表的原理及使用
【典例1】某同学欲将内阻为98.5 Ω、量程为100 μA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15 kΩ刻度正好对应电流表表盘的50 μA刻度。可选用的器材还有：定值电阻R0(阻值14 kΩ)，滑动变阻器R1(最大阻值1 500 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值500 Ω)，电阻箱(0～99 999.9 Ω)，干电池(E＝1.5 V，r＝1.5 Ω)，红、黑表笔和导线若干。

图1
(1)欧姆表设计
将图1中的实物连线组成欧姆表。欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为________Ω；滑动变阻器选________(填“R1”或“R2”)。
(2)刻度欧姆表表盘
通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图2所示。表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为________、________。

图2
(3)校准
红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向________kΩ处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量。若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图3所示，则电阻箱接入的阻值为________Ω。

图3
【解析】　(1)欧姆表的中值刻度为欧姆表的内阻，即r＋R0＋RA＋R＝15 kΩ，解得R＝900 Ω。由于滑动变阻器R2的最大阻值为500 Ω，所以滑动变阻器选R1。
(2)根据闭合电路欧姆定律，得Ia＝和Ib＝，代入数据解得Ra＝45 kΩ，Rb＝5 kΩ。
(3)使用欧姆表测量电阻时，首先要进行电阻调零，此时应将红、黑表笔短接，调整滑动变阻器，使欧姆表指针指在0 kΩ上。电阻箱的阻值为(0.1×0＋1×0＋10×0＋100×0＋1 000×5＋10 000×3) Ω＝35 000.0 Ω。
【答案】　(1)如图所示　900　R1　(2)45　5　(3)0　35 000.0

考向二　用多用电表判断电路故障
【典例2】 某照明电路出现故障，其电路如图4甲所示，该电路用标称值12 V的蓄电池作为电源，导线与接线柱接触良好。维修人员使用已调好的多用电表直流50 V挡检测故障。他将黑表笔接在c点，用红表笔分别探测电路的a、b点。

图4
(1)断开开关，红表笔接a点时多用表指示如图乙所示，读数为________ V，说明________正常(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)。
(2)红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用表指示仍然和图乙相同，可判定发生故障的器件是________(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)。
【解析】　(1)由题图可知，直流50 V挡的最小分度为1 V，故按“十分之一”估读法可知读数应为11.7 V左右。由于测得的电压基本等于蓄电池电动势的标称值，说明a、c两点与电源之间是通路，只能是此电路之外的保险丝、开关、小灯中出现了断路故障，但故障的具体位置不能确定。(2)同理可知，两表笔接c、b时测得结果仍等于电源电动势，说明多用电表、开关、保险丝、蓄电池形成了一闭合回路，故只能是与多用表并联的小灯发生了断路故障。
【答案】　(1)11.7(11.6～11.9之间的值均可)　蓄电池　(2)小灯
【总结归纳】
电表的读数方法
(1)读数时应使视线垂直刻度盘表面。
(2)估读问题：最小分度为“1”的仪器，测量误差出现在最小分度值的下一位，在下一位按十分之一估读；最小分度值为“2”“5”的仪器，测量误差出现在最小分度的同一位，在同一位按二分之一、五分之一估读。　　　　　　
【拓展练习】
1.某同学想通过一个多用电表的欧姆挡直接测量某电压表(量程为10 V)的内阻(大约为几十千欧)，该多用电表刻度盘上电阻刻度的中间值为30。

图5
(1)欧姆挡的选择开关拨至________(选填“×1 k”或“×100”)挡，先将红、黑表笔短接调零后，选用图5甲中________(选填“A”或“B”)方式连接。
(2)如图乙所示，某同学读出欧姆表的读数为________ Ω；如图丙所示，电压表的读数为________ V，欧姆表电池的电动势为________ V。
【解析】　(1)用多用电表测电阻时，应让指针指在中间刻度附近，因而应选“×1 k”挡。多用电表测电阻时，需要用其内部电源，黑表笔接内部电源的正极，电压表的两接线柱中，“＋”接线柱应接高电势端，因而A电路的连接方式正确。
(2)题图乙中欧姆表的读数为40×1 kΩ＝40 kΩ，题图丙中电压表的读数为5.0 V。
由闭合电路欧姆定律知欧姆表中电池的电动势E＝U＋Ir＝U＋r＝5.0 V＋×30×103 V＝8.75 V。
【答案】　(1)×1 k　A　(2)4×104　5.0　8.75
2.图6a为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池，R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头的满偏电流为250 μA，内阻为480 Ω。虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1 V挡和5 V挡，直流电流1 mA挡和2.5 mA 挡，欧姆×100 Ω挡。

图6
(1)图a中的A端与________(填“红”或“黑”)色表笔相连接。
(2)关于R6的使用，下列说法正确的是________(填正确答案标号)。
A.在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B.使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C.使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
(3)根据题给条件可得R1＋R2＝______________Ω，R4＝________Ω。
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图b所示。若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为__________；若此时B端是与“3”相连的，则读数为________________；若此时B端是与“5”相连的，则读数为____________。(结果均保留3位有效数字)
【解析】　(1)与欧姆表内电源正极相连的是黑表笔。
(2)R6是可变电阻，它的作用就是欧姆表调零，也就是使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置。
(3)换挡开关接2时，是量程较小的电流表，所以
R1＋R2＝＝160 Ω；
换挡开关接4时，是量程较小的电压表，这时表头与R1、R2并联组成新表头，新表头的内阻
r＝＝120 Ω，
新表头的量程是1 mA，所以
R4＝－r＝ Ω－120 Ω＝880 Ω
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。若此时B端与“1”相连，则多用电表是量程为2.5 mA的电流表，则读数为1.47 mA；若此时B端与“3”相连接，多用电表是欧姆×100 Ω挡，则读数为11.0×100 Ω，即1.10×103 Ω；若此时B端与“5”相连接，多用电表是量程为5 V电压表，则读数为2.95 V。
【答案】　(1)黑 　(2)B　(3)160　880　(4)1.47 mA ，1.10×103 Ω，2.95 V

命题点二：　电容器的充电、放电现象的实验
【典例】 电容器作为储能器件，在生产生活中有广泛的应用。对给定电容值为C的电容器充电，无论采用何种充电方式，其两极间的电势差u随电荷量q的变化图象都相同。

图7
(1)请在图7中画出上述u－q图象。类比直线运动中由v－t图象求位移的方法，求两极间电压为U时电容器所储存的电能Ep；
(2)在如图8甲所示的充电电路中，R表示电阻，E表示电源(忽略内阻)。通过改变电路中元件的参数对同一电容器进行两次充电，对应的q－t曲线如图乙中①②所示。
a.①②两条曲线不同是________(选填E或R)的改变造成的；
b.电容器有时需要快速充电，有时需要均匀充电。依据a中的结论，说明实现这两种充电方式的途径；

图8
(3)设想使用理想的“恒流源”替换(2)中电源对电容器充电，可实现电容器电荷量随时间均匀增加。请思考使用“恒流源”和(2)中电源对电容器的充电过程，填写下表(选填“增大”“减小”或“不变”)。

“恒流源”
(2)中电源
电源两端电压


通过电源的电流




【解析】　(1)u－q图线如图所示

电压为U时，电容器带电Q，图线和横轴围成的面积表示所储存的电能Ep
Ep＝QU，又Q＝CU
故Ep＝CU2
(2)a.由图象知，电容器充完电后，①②两次电荷量相等，说明两次电源电动势相等，Q＝CU＝CE。故①②两条曲线不同不是E的改变造成的，只能是R的改变造成的。
b.刚开始充电瞬间，电容器两端的电压为零，电路的瞬时电流为I＝，故减小电阻R，刚开始充电瞬间电流I大，曲线上该点切线斜率大，即为曲线①。这样能在较短时间内，使电荷量达到最大，故可以实现对电容器快速充电。增大电阻R，刚开始充电瞬间电流I小，即为曲线②，该曲线接近线性，可以实现均匀充电。
(3)接(2)中电源时，由于忽略电源E的内阻，故电源两端电压不变。通过电源的电流I＝，随着电容器两端电压U不断变大，通过电源的电流减小。
“恒流源”是指电源输出的电流恒定不变。接“恒流源”时，随着电容器两端电压的增大，“恒流源”两端电压增大。
【答案】　(1)u－q图线如解析图所示　Ep＝CU2
(2)a.R　b.减小电阻R，可以实现对电容器更快速充电；增大电阻R，可以实现更均匀充电。
(3)

“恒流源”
(2)中电源
电源两端电压
增大
不变
通过电源的电流
不变
减小

【拓展练习】用下列器材测量电容器的电容：一块多用电表，一台直流稳压电源，一个待测电容器(额定电压16 V)，定值电阻R1＝100 Ω，定值电阻R2＝150 Ω，电流传感器、数据采集器和计算机，单刀双掷开关S，导线若干。实验过程如下：
实验次数
实验步骤
第1次
①将电阻R1等器材按照图甲正确连接电路，将开关S与1端连接，电源向电容器充电。
②将开关S掷向2端，测得电流随时间变化的i－t曲线如图乙中的实线a所示。
第2次
③用电阻R2替换R1，重复上述实验步骤①②，测得电流随时间变化的it曲线如图丙中的某条虚线所示。
说明：两次实验中电源输出的直流电压恒定且相同。

图9
请完成下列问题：
(1)第1次实验中，电阻R1两端的最大电压U＝________ V。利用计算机软件测得i－t曲线和两坐标轴所围的面积为90 mA·s，已知电容器放电时其内阻可以忽略不计，则电容器的电容为C＝________ F。
(2)第2次实验中，电流随时间变化的i－t曲线应该是图丙中的虚线________(选填“b”“c”或“d”)，判断依据是________________。
【解析】　(1)由题图知，最大电流为Im＝90 mA＝0.09 A，因此最大电压为Um＝ImR1＝9 V；曲线下围的面积表示电容器的带电荷量Q＝90 mA·s，根据电容器的定义式可得C＝1.00×10－2 F。
(2)根据im＝，因第2次实验的最大放电电流小些，而曲线下围的面积相等，因此不是b。故电流随时间变化的曲线应该是虚线c。
【答案】　(1)9　1.00×10－2　(2)c　两次放电电荷量相等，图形与t轴围成的面积相等，另由于R2>R1，开关掷向2瞬间放电电流较小


命题点三：　以测电阻为核心的实验(含电表的改装)
考向一　测量电阻的实验
【典例1】 某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10 kΩ)，除了Rx、开关S、导线外，还有下列器材供选用：
A.电压表(量程0～1 V，内阻约10 kΩ)
B.电压表(量程0～10 V，内阻约100 kΩ)
C.电流表(量程0～1 mA，内阻约30 Ω)
D.电流表(量程0～0.6 A，内阻约0.05 Ω)
E.电源(电动势1.5 V，额定电流0.5 A，内阻不计)
F.电源(电动势12 V，额定电流2 A，内阻不计)
G.滑动变阻器R0(阻值范围0～10 Ω，额定电流2 A)
(1)为使测量尽量准确，电压表选用________，电流表选用________，电源选用________。(均填器材的字母代号)
(2)画出测量Rx阻值的实验电路图。
(3)该同学选择器材、连接电路和操作均正确，从实验原理上看，待测电阻测量值会________其真实值(填“大于”“小于”或“等于”)，原因是__________________________
___________________________________________________________________。
【解析】　(1)若选用电源1.5 V，由于被测电阻很大，电路中电流非常小，不利于实验，即电源选用12 V的，即F；则电压表就应该选取B；电路中的最大电流为I＝ A＝1.2 mA，故电流表应选用C。
(2)因为给的滑动变阻器的最大阻值只有10 Ω，若采用限流接法，则电路中电流和电压变化不明显，故应采用滑动变阻器的分压接法，由于＜，所以采用电流表内接法，电路图如图所示。

(3)由于电流表的分压，导致电压测量值偏大，而电流准确，根据Rx＝可知测量值偏大。
【答案】　(1)B　C　F　(2)见解析图
(3)大于　电压表的读数大于待测电阻两端实际电压(其他正确表述也可)

【典例2】 一课外实验小组用如图10所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值，图中R0为标准定值电阻(R0＝20.0 Ω)；可视为理想电压表；S1为单刀开关，S2为单刀双掷开关；E为电源；R为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验：
(1)按照实验原理线路图甲，将图乙中实物连线。

图10
(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置，闭合S1。
(3)将开关S2掷于1端，改变滑动变阻器滑动端的位置，记下此时电压表的示数U1；然后将S2掷于2端，记下此时电压表的示数U2。
(4)待测电阻阻值的表达式Rx＝________(用R0、U1、U2表示)。
(5)重复步骤(3)，得到如下数据：

1
2
3
4
5
U1/V
0.25
0.30
0.36
0.40
0.44
U2/V
0.86
1.03
1.22
1.36
1.49

3.44
3.43
3.39
3.40
3.39
(6)利用上述5次测量所得的平均值，求得Rx＝________Ω。(保留1位小数)
【解析】　(1)依电路图连接实物图如图

(4)由于电压表可视为理想电压表且滑动变阻器滑动端的位置不变时，通过R0和Rx电流不变，因此有＝，待测电阻阻值的表达式Rx＝R0
(6)将数据代入Rx＝R0，求平均值得Rx＝48.2 Ω
【答案】　(1)见解析图　(4)R0　(6)48.2
考向二　测量电阻实验的拓展
【典例3】 某同学要将一量程为250 μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表。该同学测得微安表内阻为1 200 Ω，经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接，进行改装。然后利用一标准毫安表，根据图11(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。

图11
(1)根据图(a)和题给条件，将图(b)中的实物连线。
(2)当标准毫安表的示数为16.0 mA时，微安表的指针位置如图12所示。由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值，而是________。(填正确答案标号)

图12
A.18 mA B.21 mA
C.25 mA D.28 mA
(3)产生上述问题的原因可能是________。(填正确答案标号)
A.微安表内阻测量错误，实际内阻大于1 200 Ω
B.微安表内阻测量错误，实际内阻小于1 200 Ω
C.R值计算错误，接入的电阻偏小
D.R值计算错误，接入的电阻偏大
(4)要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k＝________。
【解析】　(1)实物连线如图所示。

(2)串联电路中电流处处相等，根据比例关系得，毫安表示数为16.0 mA时，对应微安表的刻度为160 μA说明量程扩大了100倍，所以当微安表指针到满量程250 μA时，毫安表的示数应为25 mA，即为改装后电表的量程，选项C正确。
(3)根据IgRg＝(I－Ig)R得I＝＋Ig。出现该情况可能是微安表内阻测量错误，实际电阻大于1 200 Ω，或者并联的电阻R计算错误，接入的电阻偏小。选项A、C正确。
(4)若微安表的满偏电压为U，则对并联的电阻R有
U＝(25－0.25)×10－3R
U＝(20－0.25)×10－3kR
解得k＝
【答案】　(1)见解析图　(2)C　(3)AC　(4)
【典例4】某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率。实验操作如下：
(1)螺旋测微器如图13所示。在测量电阻丝的直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动________(选填“A”“B”或“C”)，直到听到“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。

图13
(2)选择电阻丝的________(选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径。
(3)图14甲中Rx为待测电阻丝。请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入乙图实物电路中的正确位置。

甲

乙
图14
(4)为测量Rx，利用甲图所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值，作出的U1－I1关系图象如图15所示。接着，将电压表改接在a、b两端，测得5组电压U2和电流I2的值，数据见下表：
U2/V
0.50
1.02
1.54
2.05
2.55
I2/mA
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
请根据表中的数据，在方格纸上作出U2－I2图象。

图15
(5)由此，可求得电阻丝的Rx＝________Ω。根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率。
【解析】　(1)旋转微调旋钮C。
(2)电阻丝的粗细不一定均匀，为保证测量结果准确，应在不同位置测直径，然后取平均值作为测量值。
(3)滑动变阻器采用分压式接入电路，注意线不能交叉，如图甲所示。
(4)将所给的5组数据标注在U－I图象中，用过原点的直线把它们连在一起，让尽可能多的点在直线上。
(5)由题意知：
＝Rx＋RA＋R0，由U1－I1图线的斜率可得＝49.0 Ω。
＝RA＋R0，由作出的U2－I2图线的斜率可得＝25.5 Ω。
故Rx＝(49.0－25.5) Ω＝23.5 Ω。
【答案】　(1)C　(2)不同　(3)见图甲　(4)见图乙
(5)23.5(23.0～24.0都算对)

甲

乙
【拓展练习】
1.某同学组装一个多用电表。可选用的器材有：微安表头(量程100 μA，内阻900 Ω)；电阻箱R1(阻值范围0～999.9 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～99 999.9 Ω)；导线若干。
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。

图16
(2)电阻箱的阻值应取R1＝______ Ω，R2＝________ Ω。(保留到个位)
【解析】　(1)微安表头改装成电流表需要并联一个小电阻，电流表改装成一个电压表需要串联一个大电阻，所以并联的电阻箱应为R1，串联的电阻箱应为R2，电路如图所示。

(2)微安表头改装成电流表需要并联一个小电阻R1＝＝100 Ω，电流表改装成一个电压表应串联一个大电阻R2＝＝2 910 Ω。
【答案】　(1)如【解析】图所示　(2)100　2 910
2.某同学利用如图17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17将图18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17中滑动变阻器的________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：_________________________________
_________________________________________________________________。
【解析】　(1)实物连线如图所示。

(2)R1起分压作用，应选用阻值较小的滑动变阻器，即R1的电阻为20 Ω；为了保护微安表，闭合开关前，滑动变阻器R1的滑片C应移到左端，确保微安表两端电压为零；反复调节D的位置，使闭合S2前后微安表的示数不变，说明闭合后S2中没有电流通过，B、D两点电势相等；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。说明＝，则解得RμA＝2 550 Ω。
(3)要提高测量微安表内阻的精度，可调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程。
【答案】　(1)见解析图　(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
3.某同学想将一量程为1 mA的灵敏电流计G改装为多用电表，他的部分实验步骤如下：
(1)他用如图19甲所示的电路测量灵敏电流计G的内阻
①请在乙图中将实物连线补充完整；
②闭合开关S1后，将单刀双掷开关S2置于位置1，调节滑动变阻器R1的阻值，使电流表G0有适当示数I0；然后保持R1的阻值不变，将开关S2置于位置2，调节电阻箱R2，使电流表G0示数仍为I0。若此时电阻箱阻值R2＝200 Ω，则灵敏电流计G的内阻Rg＝________ Ω。

图19
(2)他将该灵敏电流计G按图20所示电路改装成量程为3 mA、30 mA及倍率为“×1”“×10”的多用电表。若选择电流30 mA量程时，应将选择开关S置于________(选填“a”或“b”或“c”或“d”)，根据题给条件可得电阻R1＝________ Ω，R2＝________ Ω。

图20
(3)已知电路中两个电源的电动势均为3 V，将选择开关置于a测量某电阻的阻值，若通过灵敏电流计G的电流为0.40 mA，则所测电阻阻值为________ Ω。
【解析】　(1)此题采用等效法测量电流表内阻。根据图甲的原理电路图将实物连线补充完整。两次操作，电流表G0示数相同，说明电路中电阻相等，电流表G的内阻等于电阻箱R2的电阻值200 Ω。
(2)若选择量程30 mA时，与电流表并联的电阻较小，所以应将选择开关S置于b的位置。由1×10－3×(200＋R2)＝(30－1)×10－3×R1，1×10－3×200＝(3－1)×10－3×(R1＋R2)，联立解得R1＝10 Ω，R2＝90 Ω。
(3)将选择开关置于a测量某电阻的阻值，包括电流表的并联部分电路电阻R＝＝ Ω，当电流表满偏(电流1×10－3A)时，电池输出电流为电流表满偏电流的30倍。调零时，30×1×10－3 A＝；若通过灵敏电流计G的电流IG＝0.40 mA，由闭合电路欧姆定律，30×0.40×10－3 A＝，联立解得Rx＝150 Ω。
【答案】　(1)①连线如图所示　②200　(2)b　10　90 (3)150

命题点四：　以测电源的电动势和内阻为核心的实验
【典例】 一同学测量某干电池的电动势和内阻。
(1)图21所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路。请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处。

图21
(2)实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I，以及计算的数据见下表：
R/Ω
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
I/A
0.15
0.17
0.19
0.22
0.26
/A－1
6.7
5.9
5.3
4.5
3.8
根据表中数据，在方格纸上作出R－ 关系图象。由图象可计算出该干电池的电动势为________ V；内阻为________ Ω。

(3)为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为100 mV的电压表并联在电流表的两端。调节电阻箱，当电流表的示数为0.33 A时，电压表的指针位置如图22所示，则该干电池的电动势应为________ V，内阻应为________ Ω。

图22
【解析】　(1)①开关不应该闭合，应该保持断开状态。②电阻箱要以最大阻值接入，然后再调小。
(2)根据表中数据描点连线如图所示。

由闭合电路欧姆定律， E＝IR＋Ir得R＝E·－r，类似于一次函数y＝kx＋b的形式，R－图象的斜率表示电动势E，纵截距绝对值为内阻r。读图可知，E＝1.4 V，r＝1.2 Ω。
(3)因为电动势是一个常数1.4 V，电流表的内阻RA＝＝0.2 Ω，内阻为1.2 Ω－0.2 Ω＝1.0 Ω。
【答案】　(1)①开关未断开　②电阻箱阻值为零
(2)见解析图　1.4(1.30～1.44都算对)　1.2(1.0～1.4都算对)
(3)1.4[结果与(2)问第一个空格一致]　1.0[结果比(2)问第二个空格小0.2]
【拓展练习】
1.某实验小组要测量干电池组(两节)的电动势和内阻，实验室有下列器材：
A.灵敏电流计G(量程为0～10 mA，内阻约为100 Ω)
B.电压表V(量程为0～3 V，内阻约为10 kΩ)
C.电阻箱R1(0～999.9 Ω)
D.滑动变阻器R2(0～10 Ω，额定电流为1 A)
E.旧电池2节
F.开关、导线若干
(1)由于灵敏电流计的量程太小，需扩大灵敏电流计的量程。测量灵敏电流计内阻的电路如图23甲所示，调节R2和电阻箱，使得电压表示数为2.00 V，灵敏电流计示数为4.00 mA，此时电阻箱接入电路的电阻为398.3 Ω，则灵敏电流计内阻为________ Ω(保留1位小数)。
(2)为将灵敏电流计的量程扩大为100 mA，该实验小组将电阻箱与灵敏电流计并联，则应将电阻箱R1的阻值调为________ Ω(保留3位有效数字)。
(3)把扩大量程后的电流表接入如图乙所示的电路，根据测得的数据作出U－IG(U为电压表的示数，IG为灵敏电流计的示数)图象如图丙所示，则该干电池组的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω(保留3位有效数字)。

图23
【解析】　(1)灵敏电流计内阻Rg＝－R1＝－398.3 Ω＝101.7 Ω。
(2)灵敏电流计满偏电流为10 mA，把它改装成100 mA的电流表，电流表量程扩大了10倍，并联电阻分流为90 mA，为电流计的9倍，由并联电路特点可知，并联电阻阻值R并＝＝ Ω＝11.3 Ω。
(3)干路电流I＝10IG，由图示电路图可知，电源电动势E＝U＋Ir＝U＋10IGr，整理得U＝E－(10r)IG，由图示U－IG图象可知，电源电动势E＝2.91 V，图象斜率k＝10r＝＝＝91，电源内阻r＝9.10 Ω。
【答案】　(1)101.7　(2)11.3　(3)2.91(2.88～2.92均可)
(4)9.10(8.80～9.20均可)
2.某同学测定电源电动势和内阻，所使用的器材有：待测干电池一节(内阻很小)、电流表A(量程0.6 A，内阻RA小于1 Ω)、电流表A1(量程0.6 A，内阻未知)、电阻箱R1(0～99.99 Ω)、滑动变阻器R2(0～10 Ω)、单刀双掷开关S、单刀单掷开关K各一个，导线若干。

图24
(1)该同学按图24甲所示电路连接进行实验操作。请在虚线框内补全与图甲对应的电路图。
(2)测电流表A的内阻
闭合开关K，将开关S与C接通，通过调节电阻箱R1和滑动变阻器R2，读取电流表A的示数为0.20 A、电流表A1的示数为0.60 A、电阻箱R1的示数为0.10 Ω，则电流表A的内阻RA＝________ Ω。

(3)测电源的电动势和内阻
断开开关K，调节电阻箱R1，将开关S接________(填“C”或“D”)，记录电阻箱R1的阻值和电流表A的示数；断开开关K，开关S所接位置不变，多次调节电阻箱R1重新实验，并记录多组电阻箱R1的阻值R和电流表A的示数I。
(4)数据处理
图乙是由实验数据绘出的－R图象，由此求出干电池的电动势E＝________ V、内阻r＝________ Ω。(计算结果保留2位有效数字)
(5)如果电流表A的电阻未知，本实验________(填“能”或“不能”)测出该电源的电动势。
【解析】　(1)电路图如图所示

(2)根据串并联电路的规律可知，流过电阻箱R1的电流I＝(0.60－0.20) A＝0.40 A；电压U＝0.10×0.40 V＝0.040 V，则电流表A的内阻RA＝ Ω＝0.20 Ω。
(3)S接D。
(4)根据(3)中步骤和闭合电路欧姆定律可知
E＝I(R＋RA＋r)，变形可得为＝＋　①
根据图象可知＝，＝0.34
解得E＝1.5 V，r＝0.31 Ω。
(5)由①式可知：当电流表内阻未知时，能测出电动势，但不能测出内电阻。
【答案】　(1)见解析图　(2)0.20　(3)D　(4)1.5　0.31　(5)能
命题点五：　电学创新类实验
考向一　基于教材中的电学实验在实验原理上变换的创新类
【典例1】 某小组利用图25(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，图中和为理想电压表；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50.0 μA时得到的某硅二极管U－t关系曲线。回答下列问题：

图25
(1)实验中，为保证流过二极管的电流为50.0 μA，应调节滑动变阻器R，使电压表的示数为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＝________×10－3 V/℃(保留2位有效数字)。
【解析】　(1)、是理想电压表，则R0与硅二极管串联，电流相等，R0两端电压U1＝IR0＝50.0×10－6×100 V＝5.00×10－3 V＝5.00 mV。
由U－t图象知：控温炉内温度升高，硅二极管两端电压U2变小，又I＝50.0 μA不变，故硅二极管正向电阻变小；当控温炉内温度升高时，硅二极管电阻变小，反过来影响电路中电流，由闭合电路欧姆定律知，电路中电流增大，示数增大；要保持示数不变，需增大滑动变阻器的阻值，即滑片向B端移动。
(2)由U－t图象的斜率可知
＝ V/℃＝2.8×10－3 V/℃。
【答案】　(1)5.00　变小　增大　B　(2)2.8
考向二　在实验数据分析、处理方法上变化的创新类
【典例2】 如图26甲所示，该电路在测量电源电动势和内阻的同时也能完成对未知电阻Rx的测量。实验室提供的器材如下：
A.待测电阻Rx(约9 Ω)
B.待测电源
C.电阻箱(0～99.9 Ω)
D.电压表V1(量程6 V，可以视为理想电表)
E.电压表V2(量程3 V，内阻约4 kΩ)

图26
(1)如果纵坐标表示两个电压表读数之比，横坐标表示电阻箱的阻值R，实验结果的图象如图乙所示。则待测电阻Rx＝________ Ω(保留2位有效数字)。
(2)在(1)问中，由于电压表V2的分流，待测电阻Rx的测量值比真实值________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(3)如果纵坐标表示某电压表读数U，横坐标表示两个电压表读数之差与电阻箱阻值的比值，实验结果的图象如图丙所示。其中能读出电源电动势和内电阻的是________(选填“A图线”或“B图线”)。两图线交点的横坐标为________ A，纵坐标为________ V(结果均保留2位有效数字)。
【解析】　(1)根据串联电路的分压原理可知＝，故＝＝1＋，所以纵轴截距为1.0，根据图象斜率k＝＝＝，解得Rx＝8.0 Ω。
(2)由于电压表V2的分流，待测电阻Rx测量值比真实值偏小。
(3)A图线反映的是电源的特性，可知电动势为6.0 V，内电阻r＝ Ω＝6.0 Ω，B图线反应的是阻值为8.0 Ω的定值电阻的U－I关系，两图线交点反映的是电源与定值电阻直接串联时的情况，交点的横坐标I＝＝ A≈0.43 A，纵坐标U＝E－Ir＝6.0 V－0.43×6 V≈3.4 V。
【答案】　(1)8.0　(2)偏小　(3)A图线　0.43　3.4
考向三　相关传感器的创新类
【典例3】现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干。在室温下对系统进行调节，已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 ℃时阻值为650.0 Ω。
(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。

图27
(2)电路中应选用滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)。
(3)按照下列步骤调节此报警系统：
①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为________Ω；滑动变阻器的滑片应置于________(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是__________________________________________________。
②将开关向________(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至_______________________________________________________________。
(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。
【解析】　(1)热敏电阻工作温度达到60 ℃时，报警器报警，故需通过调节电阻箱使其电阻为60 ℃时的热敏电阻的阻值，即调节到阻值650.0 Ω，使报警器能正常报警，电路图如【答案】图。
(2)U＝18 V，当通过报警器的电流10 mA≤Ic≤20 mA，故电路中总电阻R＝，即900 Ω≤R≤1 800 Ω，故滑动变阻器选R2。
(3)热敏电阻为650.0 Ω时，报警器开始报警，电阻箱的阻值也应为650.0 Ω，实验调试时，将开关置于c端，缓慢调节滑动变阻器，直到报警器开始报警。为防止通过报警器电流过大，造成报警器烧坏，应使滑动变阻器的滑片置于b端。
【答案】　(1)如图所示

(2)R2　(3)①650.0　b　接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏 ②c　报警器开始报警
【拓展练习】
1.国标(GB/T)规定自来水在15 ℃时电阻率应大于13 Ω·m。某同学利用如图28所示电路测量15 ℃自来水的电阻率，其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管，细管上加有阀门K，以控制管内自来水的水量，玻璃管两端接有导电活塞(活塞电阻可忽略)，右活塞固定，左活塞可自由移动。实验器材还有：电源(电动势约为3 V，内阻可忽略)，电压表V1(量程为3 V，内阻很大)，电压表V2(量程为3 V，内阻很大)，定值电阻R1(阻值4 kΩ)，定值电阻R2(阻值2 kΩ)，电阻箱R(最大阻值9 999 Ω)，单刀双掷开关S，导线若干，游标卡尺，刻度尺。

图28
实验步骤如下：
A.用游标卡尺测量玻璃管的内径d；
B.向玻璃管内注满自来水，并用刻度尺测量水柱长度L；
C.把S拨到1位置，记录电压表V1示数；
D.把S拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电压表V2示数与电压表V1示数相同，记录电阻箱的阻值R；
E.改变玻璃管内水柱长度，重复实验步骤C、D，记录每一次水柱长度L和电阻箱阻值R；
F.断开S，整理好器材。

图29
(1)测玻璃管内径d时游标卡尺示数如图29甲所示，则d＝________ mm。
(2)玻璃管内水柱的电阻Rx的表达式为Rx＝________。(用R1、R2、R表示)
(3)利用记录的多组水柱长度L和对应的电阻箱阻值R的数据，绘制出如图乙所示的R－ 关系图象。自来水的电阻率ρ＝________ Ω·m。(保留2位有效数字)
(4)本实验中若电压表V1内阻不是很大，则自来水电阻率测量结果将________。(填“偏大”“不变”或“偏小”)
【解析】　(1)根据游标卡尺的读数规则，玻璃管内径
d＝30 mm＋0×0.05 mm＝30.00 mm。
(2)把S拨到1位置，记录电压表V1示数，得到通过水柱的电流I1＝。由闭合电路欧姆定律E＝U＋Rx；把S拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电压表V2示数与电压表V1示数相同，记录电阻箱的阻值R，得到该支路的电流I2＝。由闭合电路欧姆定律E＝U＋R2，联立解得Rx＝。
(3)由电阻定律Rx＝，Rx＝，联立解得R＝·。
R－ 关系图象斜率k＝400 Ω·m，又k＝，S＝，解得ρ＝＝14 Ω·m。
(4)本实验中若电压表V1内阻不是很大，则通过水柱的电流I1大于测量值，则Rx＜R2，得到Rx＜，即自来水电阻测量值偏大，则自来水电阻率测量结果将偏大。
【答案】　(1)30.00　(2)　(3)14　(4)偏大
2.用如图30(a)所示的电路测量铂热敏电阻的阻值与温度的关系。
(1)开关闭合前，滑动变阻器的滑片应移至________端(填“A”或“B”)。
(2)实验测得不同温度下的阻值，并绘得如图(b)的Rt－ t关系图线，根据图线写出该热敏电阻的Rt－ t关系式：Rt＝________(Ω)。

图30
(3)铂的电阻对温度变化很灵敏，可以制成电阻温度计。请利用开关、导线、铂热敏电阻、图30(a)中某一电表和图31(a)所示的恒流源(调节旋钮时可以选择不同的输出电流，且输出电流不随外部条件的变化而变化)，设计一个简易电阻温度计并在图31(b)的虚线框内画出电路原理图。

图31
(4)结合图30(b)的关系图线，选择恒流源的输出电流为0.15 A，当选用的电表达到满偏时，电阻温度计所测温度为________℃。如果要提高该温度计所能测量的最高温度值，请提出一种可行的方法：_____________________________________。
【解析】　(1)由于实验电路采用滑动变阻器限流接法，开关闭合前，滑动变阻器的滑片应移至接入电阻最大处，即滑动变阻器的滑片应移至B端。
(2)根据绘得如图(b)的Rt－ t关系图线，其在纵轴上截距为50，图线斜率为1，利用斜率和截距可以写出该热敏电阻的Rt－ t关系式Rt＝50＋t(Ω)。
(3)由于铂热敏电阻的阻值与温度的关系为线性关系，而电源为恒流源，根据欧姆定律U＝IR，所以选择电压表并联在铂热敏电阻两端的电路。
(4)选择恒流源的输出电流为0.15 A，当选用的电压表达到满偏时电压为15 V，由欧姆定律U＝IR，可得铂热敏电阻的阻值为100 Ω，结合图(b)的关系图线，可知对应的电阻温度为50 ℃。要提高该温度计所能测量的最高温度值，对应的铂热敏电阻的阻值需要提高，由欧姆定律U＝IR可知，需要将恒流源的输出电流I调小。
【答案】　(1)B　(2)50＋t　(3)如下图所示　(4)50　将恒流源的输出电流调小……(其他合理的均可)


【专题训练】
1.现测定长金属丝的电阻率。
(1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图1所示，其读数是________mm。

图1
(2)利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻。这段金属丝的电阻Rx约为100 Ω，画出实验电路图，并标明器材代号。
电源E　　　(电动势10 V，内阻约为10 Ω)
电流表A1 (量程0～250 mA，内阻R1＝5 Ω)
电流表A2 (量程0～300 mA，内阻约为5 Ω)
滑动变阻器R (最大阻值10 Ω，额定电流2 A)
开关S及导线若干
(3)某同学设计方案正确，测量得到电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，则这段金属丝电阻的计算式Rx＝________。从设计原理看，其测量值与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“相等”)。
【解析】　(1)d＝20.0×0.01 mm＝0.200 mm。
(2)本题中测量金属丝的电阻，无电压表，故用已知内阻的电流表A1充当电压表，由于电流表A1的额定电压UA1＝ImR1＝1.25 V，比电源电动势小得多，故电路采用分压式接法，电路图如图所示。

(3)当电流表A1、A2读数分别为I1、I2时，通过Rx的电流为I＝I2－I1，Rx两端电压U＝I1·R1，故Rx＝＝，不考虑读数误差，从设计原理看测量值等于真实值。
【答案】　(1)0.200(0.196～0.204均可)　(2)如【解析】图 (3)　相等
2.在“探究电磁感应的产生条件”实验中，实物连线后如图2甲所示。感应线圈组的内外线圈的绕线方向如图乙粗线所示。

甲

乙
图2
(1)接通电源，闭合开关，G表指针会有大的偏转，几秒后G表指针停在中间不动。将滑动变阻器的触头迅速向右滑动时，G表指针________(填“不动”“右偏”“左偏”或“不停振动”)；迅速抽出铁芯时，G表指针________(填“不动”“右偏”“左偏”或“不停振动”)。
(2)断开开关和电源，将铁芯重新插入内线圈中，把直流输出改为交流输出，其他均不变。接通电源，闭合开关，G表指针________(填“不动”“右偏”“左偏”或“不停振动”)。
(3)仅用一根导线，如何判断G表内部线圈是否断了？
__________________________________________________________________
【解析】　(1)滑动变阻器触头向右滑动时，接入电路的电阻减小，电流增大，内线圈的磁通量方向向下，且大小增大，根据楞次定律可判断外线圈内的感应电流使G表指针向左偏。抽出铁芯时，磁通量减小，G表指针向右偏。
(2)把直流输出改为交流输出后，外线圈中的电流方向不断发生变化，故G表指针不停振动。
(3)若G表未损坏，短接G表，并摇晃G表，由于电磁阻尼作用，指针的偏转幅度要比不短接G表摇晃时的幅度小，若G表内部线圈断了，短接时回路不闭合，无上述现象。
【答案】　(1)左偏　右偏　(2)不停振动　(3)短接G表前后各摇动G表一次，比较指针偏转，有明显变化，则线圈未断；反之则断了
3.某型号多用电表欧姆挡的电路原理图如图3甲所示。微安表是欧姆表表头，其满偏电流Ig＝500 μA，内阻Rg＝950 Ω。电源电动势E＝1.5 V，内阻r＝1 Ω。电阻箱R1和电阻箱R2的阻值调节范围均为0～9 999 Ω。

图3
(1)甲图中的a端应与________(红或黑)表笔连接。
(2)某同学将图甲中的a、b端短接，为使微安表满偏，则应调节R1＝________ Ω；然后在a、b端之间接入一电阻Rx后发现微安表半偏，则接入的电阻阻值为Rx＝________ Ω。
(3)如图乙所示，该同学将微安表与电阻箱R2并联，利用该电路图组装一个“×100倍率”的欧姆表，要求欧姆表的表盘刻度示意图如图丙所示，其中央刻度标“15”，则该同学应调节R2＝________ Ω；用此欧姆表测量一个阻值约2 000 Ω的电阻，测量前应调节R3＝________ Ω。
【解析】　(1)由图甲所示可知，图中的a端与欧姆表内置电源负极相连，a端应与红表笔连接。
(2)由闭合电路欧姆定律可知
R1＝－Rg－r＝ Ω－950 Ω－1 Ω＝2 049 Ω，
当微安表半偏时，所测电阻阻值
Rx＝－R1－Rg－r＝ Ω－2 049 Ω－950 Ω－1 Ω＝3 000 Ω。
(3)组装一个“×100倍率”的欧姆表，其中央刻度标15，则欧姆表内阻为1 500 Ω，
电流表的满偏电流
I′＝＝ A＝0.001 A＝1 mA＝1 000 μA＝2Ig，
由并联电路特点可知R2＝Rg＝950 Ω，
欧姆调零时R3＝－R并－r＝ Ω＝1 024 Ω。
【答案】　(1)红　(2)2 049　3 000　(3)950　1 024
4.如图4是用高电阻放电法测电容的实验电路图。其原理是测出电容器在充电电压为U时所带的电荷量Q，从而求出其电容C。该实验的操作步骤如下：

图4
(1)按电路图接好实验电路；
(2)接通开关S，调节电阻箱R的阻值，使微安表的指针接近满刻度。记下这时的电压表读数U0＝6.2 V和微安表读数I0＝490 μA；
(3)断开开关S并同时开始计时，每隔5 s或10 s读一次微安表的读数i，将读数记录在预先设计的表格中；
(4)根据表格中的12组数据，以t为横坐标，i为纵坐标，在坐标纸上描点(图中用“×”表示)。
根据以上实验结果和图象，可以估算出当电容器两端电压为U0时该电容器所带的电荷量Q0约为________ C，从而算出该电容器的电容约为________ F。

【解析】　按照图中的点，用光滑曲线把它们依次连接起来，得到i－t图线，图线和横轴所围的面积就是放电荷量，即电容器所带的电荷量。每小格相当于2.5×10－4 C，用四舍五入法数得小方格有32个，所以Q0＝8×10－3 C。再由C＝，得C＝1.3×10－3 F。
【答案】　8×10－3　1.3×10－3
5.(1)为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验，必须要选用的是______(多选)。
A.有闭合铁芯的原、副线圈；
B.无铁芯的原、副线圈；
C.交流电源；
D.直流电源；
E.多用电表(交流电压挡)；
F.多用电表(交流电流挡)。
用匝数na＝60匝和nb＝120匝的变压器，实验测量数据如下表：
Ua/V
1.80
2.80
3.80
4.90
Ub/V
4.00
6.01
8.02
9.98
根据测量数据可判断连接电源的线圈是________(填na或nb)。
(2)用如图5所示的装置做“探究感应电流方向的规律”实验，磁体从靠近线圈的上方静止下落。当磁体运动到如图所示的位置时，流过线圈的感应电流方向从________(填“a到b”或“b到a”)。在磁体穿过整个线圈的过程中，传感器显示的电流i随时间t的图象应该是________。

图5

【解析】　(1)为了完成变压器的实验探究，需要使用交流电源、多用电表(交流电压挡)。为了让变压效果明显需要含有闭合铁芯的原、副线圈，因此正确答案为A、C、E。
由于有漏磁，所以副线圈测量电压应该小于理论变压值，即nb为输入端，na为输出端。
(2)根据楞次定律可知，进入电流方向与离开时电流方向相反，选项C错误；由于离开时速度比进入速度快，即切割磁感线的感应电流要大，选项A正确，B、D错误。
【答案】　(1)ACE　nb　(2)b到a　A
6.太阳能电池板在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件。某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池板在没有光照时(没有储存电能)的I－U特性。所有的器材包括：太阳能电池板，电源E，电流表A，电压表V，滑动变阻器R，开关S及导线若干。
(1)为了达到上述目的，实验电路应选用图6甲中的图________(填“a”或“b”)。

图6
(2)该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图乙的I－U图象。由图可知，当电压小于2.00 V时，太阳能电池板的电阻________(填“很大”或“很小”)；当电压为2.80 V时，太阳能电池板的电阻为________。
(3)当有光照射时，太阳能电池板作为电源，其路端电压与总电流的关系如图7所示，分析该曲线可知，该电池板作为电源时的电动势为________ V。若把它与阻值为1 kΩ的电阻连接构成一个闭合电路，在有光照射情况下，该电池板的效率是________%(结果保留3位有效数字)。

图7
【解析】　(1)用a图可以在电池板上得到从零开始的电压，故应选a图。
(2)由图可知，当电压小于2.00 V时，通过太阳能电池板的电流为零，故太阳能电池板的电阻很大；当电压为2.80 V时，电流为2.8 mA，则可知太阳能电池板的电阻为R＝＝ Ω＝1.0×103 Ω。
(3)由U－I图线可知，电池板作为电源时的电动势为2.80 V；若把它与阻值为1 kΩ的电阻连接构成一个闭合电路，则画出此电阻的U－I图线与电池板的U－I图线交于一点，读出U＝1.8 V，I＝1.8 mA，该电池板的效率是
η＝＝×100%＝64.3%。
【答案】　(1)a　(2)很大　1.0×103 Ω　(3)2.80　64.3
7.(1)小明准备将电流表G改装成电压表，需要测量电流表的内阻，他采用如图8(a)所示的电路，实验步骤如下：
①连接好电路，闭合开关S1前，滑动变阻器R1的滑片应置于________(填“a”或“b”)端附近。
②闭合S1，断开S2，调节R1使电流表G满偏。
③闭合S2，保持R1阻值不变，调节电阻箱R2的阻值，使电流表G的指针指到满刻度的，读出电阻箱示数R2＝104.0 Ω，则测得电流表G的内阻Rg＝________ Ω。

图8
(2)查阅说明书后，知电流表G的内阻Rg＝53.0 Ω，量程Ig＝1 mA，其改装成量程为15 V的电压表，串联的电阻箱R2的阻值应调到________ Ω。
(3)将电压表改装好后，用如图(b)所示的电路测量电源的电动势和内阻，已知定值电阻R0＝5 Ω，根据实验测得数据作出电压表读数U与电流表A读数I的关系图象如图(c)所示，则电源电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω(结果保留到小数点后2位)。
【解析】　(1)①为保护电路，连接电路时，滑动变阻器滑片应该移到阻值最大处，所以滑片应滑至a端。
③电流表G的指针到满刻度的，则电阻箱的电流为电流表满偏的，根据并联电路反比分流，电流表的内阻为电阻箱阻值的一半，为52.0 Ω。
(2)根据电表的改装原理可知，应串联的电阻为
R＝ Ω＝14 947.0 Ω。
(3)根据闭合电路欧姆定律可知U＝E－Ir′，故图象与纵轴的交点表示电源的电动势，故有E＝12.10 V
r＝ Ω＝1.05 Ω。
【答案】　(1)①a　③52.0　(2)14 947.0　(3)12.10　1.05
8.某实验小组利用如图9所示的电路探究在25 ℃～80 ℃范围内某热敏电阻的温度特性。所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT，其标称值(25 ℃时的阻值)为900.0 Ω；电源E(6 V，内阻可忽略)；电压表(量程150 mV)；定值电阻R0(阻值20.0 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～999.9 Ω)；单刀开关S1，单刀双掷开关S2。
实验时，先按图9连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0 ℃。将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0；保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数。逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0 ℃。实验得到的R2－t数据见下表。
t/℃
25.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
R2/Ω
900.0
680.0
500.0
390.0
320.0
270.0
240.0


图9
回答下列问题：
(1)在闭合S1前，图9中R1的滑片应移动到________(填“a”或“b ”)端；
(2)在图10的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并做出R2－t曲线；

(3)由图10可得到RT在25 ℃～80 ℃范围内的温度特性曲线。当t＝44.0 ℃时，可得RT＝________ Ω；
(4)将RT握于手心，手心温度下R2的相应读数如图11所示，该读数为________ Ω，则手心温度为________ ℃。
【解析】　(1)题图的电路滑动变阻器采用限流接法，在闭合S1前，R1应该调节到接入电路部分的阻值最大，使电路中电流最小，即题图中R1的滑片应移到b端。
(2)将t＝60 ℃和t＝70 ℃对应的两组数据画在坐标图上，然后用平滑曲线过尽可能多的数据点画出R2－t曲线。
(3)根据题述实验过程可知，测量的R2的数据等于对应的热敏电阻RT的阻值。由画出的R2－t曲线可知，当t＝44.0 ℃ 时，对应的RT＝450 Ω。
(4)由题图知R2＝620.0 Ω，由画出的R2－t曲线可知，当R2＝620.0 Ω时，手心温度t＝33.0 ℃。
【答案】　(1)b　(2)如图　(3)450　(4)620.0　33.0