还剩28页未读，
继续阅读
所属成套资源：2020新课标高考物理二轮复习教师用书
成套系列资料，整套一键下载
2020新课标高考物理二轮复习教师用书：第1部分专题8第2讲 电学实验
展开
第2讲 电学实验
考点1 以测电阻为核心的实验
■新依据·等级考预测·
1.(2018·全国卷Ⅱ·T22)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。
(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，电路如答案图所示。
(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)如图所示
(2)100 2 910
2．(2019·全国卷Ⅰ·T23)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(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)。
(a) (b)
(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(c)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)
(c)
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)量程为250 μA的微安表改装成量程为20 mA的电流表，量程扩大了80倍，需要将定值电阻与微安表并联，然后根据题图(a)的原理图连线。(2)当标准毫安表示数为16.0 mA时，对应的微安表读数为160 μA，说明量程扩大了100倍，因此所改装的电表量程是25 mA，选项C正确。(3)当标准毫安表示数为16.0 mA时，对应的微安表读数应为200 μA，而实际测量时微安表读数为160 μA，实际测量时微安表读数偏小，若R值计算无误，而微安表内阻测量错误，则说明微安表实际内阻大于1 200 Ω，选项A正确，B错误；若微安表内阻测量无误，而R值计算错误，则并联接入的电阻的阻值偏小，R的分流较大，导致微安表中电流较小，选项C正确，D错误。(4)预期目的是将量程为250 μA的微安表改装成量程为20 mA的电流表，量程扩大80倍，根据并联电路规律有IgRg＝79IgkR；当标准毫安表示数为16.0 mA时，对应的微安表读数为160 μA，量程扩大了100倍，根据并联电路规律有IgRg＝99IgR；联立解得k＝。
[答案] (1)连线如图所示 (2)C (3)AC (4)
3．(2019·全国卷Ⅲ·T23)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。
(a)
(1)欧姆表设计
将图(a)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(b)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________、________。
(b)
(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(c)所示，则电阻箱接入的阻值为________Ω。
(c)
[解析] (1)由题知当两表笔间接入15 kΩ的电阻时，电流表示数为50 μA，由闭合电路欧姆定律有＝，代入数据解得R＝900 Ω，所以滑动变阻器选择R1。(2)欧姆表的内阻Rg′＝Rg＋r＋R0＋R＝15 kΩ，当电流为25 μA时有＝⇒Rx′＝3Rx＝45 kΩ；当电流为75 μA时有＝⇒Rx″＝Rx＝5 kΩ。(3)红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向0 kΩ处。题图(c)中电阻箱读数为35 000.0 Ω。
[答案] (1)如图所示 900 R1 (2)45 5 (3)0 35 000.0
■新储备·等级考提能·
1．伏安法测电阻必明确的7个要点
(1)仪表选择的三个原则：安全性(量程不能太小)、准确性(量程不能太大)、方便性(滑动变阻器要方便调节)。
(2)选择电流表内外接法的口诀：“好表要内接”(越接近理想电流表，其分压的影响越小)或“内大大”(大电阻适合电流表内接法，测量值比实际值偏大)。
(3)选择滑动变阻器接法的口诀：“以小控大用分压”(并联总电阻主要由小电阻决定，并联总电流主要由电阻小的支路决定，故并联电路对小电阻的变化更敏感，即小电阻“控制”着大电阻)。
(4)电表有时可反常规使用：已知内阻的电压表可当电流表使用，已知内阻的电流表可当电压表使用。
(5)定值电阻的常见用途：保护电路、分压或分流。
(6)电压表量程的选择：比电源电动势略大或相差不多。
(7)电流表量程的选择：和电压表量程与被测电阻的比值相差不多。
2．测电表内阻常见的7种实验方案
方案
方法
电路图
表达式
说明
1
伏安法
Rx＝－R
U：V的示数
Ix：Ax的示数
R：电阻箱的读数
2
安安法
Rx＝·Rg
Ig：A的示数
Rg：A的内阻
(已知)
Ix：Ax的示数
3
Rx＝R
Ig：A的示数
Ix：Ax的示数
R：电阻箱的读数
4
替代法
Rx＝Rg＋R2－R1
Rg：A的内阻(已知)
R1：S接1时R的读数
R2：S接2时R的读数
5
Rx＝R0
当单刀双掷开关分别接1和2时，调R为R0使表A示数相同
6
半偏法
Rx＝R0
S2断开时，Ax满偏；S2闭合调R＝R0时，Ax半偏
7
RV＝R2－2R1
V满偏时，R＝R1；
V半偏时，R＝R2
■新训练·等级考落实·
考向1 多用电表的原理及使用
1．(易错题)某同学制作了一个简单的多用电表，图甲为多用电表的内部电路图。已知选用的电流表的内阻Rg＝5 Ω、满偏电流Ig＝25 mA，当选择开关接3时为量程为0～100 V的电压表。该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，C为上排刻度线的中间刻度，由于该同学粗心，上排刻度线对应数据没有标出。
(1)若指针指在图乙所示位置，选择开关接1时其读数为________；选择开关接3时其读数为________。
(2)为了测该多用电表欧姆挡的内阻和表内电源的电动势，这位同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：
①将选择开关接2，红、黑表笔短接，调节滑动变阻器R1使电表指针满偏；
②将电表红、黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使电表指针指在C处，此时电阻箱的示数如图丙所示，则C处刻度应为________Ω。
③计算得到多用电表内电源的电动势为________V。(保留两位有效数字)
(3)调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连，若指针在图乙所示位置，则待测电阻的阻值为________Ω。(保留两位有效数字)
[解析] (1)选择开关接1时测电流，多用电表为量程是0～25 mA的电流表，其分度值为0.5 mA，示数为16.8 mA。选择开关接3时测电压，多用电表为量程是0～100 V的电压表，其分度值为2 V，其示数为67 V。
(2)②由图丙所示的电阻箱可知，电阻箱示数为0×1 000 Ω＋1×100 Ω＋5×10 Ω＋0×1 Ω＝150 Ω。
③指针指在C处时，电流表示数为12.5 mA＝1.25×10－2 A，C处电阻为中值电阻，则电表内阻为150 Ω，电源电动势E＝I×2R＝1.25×10－2×2×150 V＝3.8 V。
(3)根据第(1)问可知，调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连，此时电路中的电流值为16.8 mA，而表内电源的电动势为E＝3.8 V，表内总电阻等于中值电阻，为150 Ω，所以待测电阻的阻值约为R＝ Ω－150 Ω＝76 Ω。
易错点评：不理解中值刻度是造成错解的原因之一。欧姆表刻度盘正中央的读数即为中值刻度，大小等于欧姆表的内阻。
[答案] (1)16.8 mA 67 V (2)②150 ③3.8 (3)76
考向2 伏安法测电阻
2．用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(900～1 000 Ω)：
电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0 V；
电压表V1，量程为1.5 V，内阻r1＝750 Ω；
电压表V2，量程为5 V，内阻r2＝2 500 Ω；
滑动变阻器R，最大阻值约为100 Ω；
单刀单掷开关S，导线若干。
(1)测量中要求电压表的读数不小于其量程的，试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中的相应的英文字母标注)。
(2)根据你所画的电路原理图在图的实物图上画出连线。
(3)若电压表V1的读数用U1表示，电压表V2的读数用U2表示，则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx＝__________。
[解析] (1)在实验中测定的电阻Rx的阻值(900～1 000 Ω)接近电压表V1和V2的内阻，属于测定大电阻，所以采用串联分压法，此外滑动变阻器R的最大阻值很小，必须采用分压接法，故实验电路原理图如甲图或乙图；
甲图中电压表V1和Rx并联电阻约为420 Ω，两图都满足题中要求“电压表的读数不小于其量程的”。
(2)先连滑动变阻器的分压接法，然后再连接串联分压电路，如图甲或乙。
(3)在甲图中＋＝，在乙图中U2＝U1＋Rx×；
化简得Rx＝ 或Rx＝r1。
[答案] (1)见解析图 (2)见解析图 (3)若采用甲电路，。若采用乙电路，r1。
考向3 测电表内阻
3．(2019·河南南阳联考)电压表V1的量程为0～2 V，内阻约为2 kΩ。现要较准确测量其内阻RV，实验室提供的器材如下：
电流表A：量程0～0.6 A，内阻约为0.1 Ω
电压表V2：量程0～5 V，内阻约为5 kΩ
定值电阻R1：阻值30 Ω
定值电阻R2：阻值3 kΩ
滑动变阻器R3：最大阻值100 Ω，最大电流1.5 A
电源E：电动势6 V，内阻约为0.5 Ω
开关S，导线若干
(1)请根据你选择的实验器材在线框内画出实验电路图并标明所选器材的字母代号。
(2)请根据设计的电路图，用实验测得的物理量表示电压表V1的内阻RV＝________。
[解析] (1)由于电压表V1的量程为0～2 V，内阻约为2 kΩ，允许通过的最大电流约为1 mA，采用量程为0～0.6 A的电流表直接测通过它的电流时不能准确读出电流值，所以可将待测电压表V1与定值电阻R2串联，用量程为0～5 V的电压表V2测量二者串联的总电压，从而计算出通过待测电压表的电流，由于电源电动势大于待测电压表的最大测量值，所以采用分压电路，电路图设计如答案图所示。
(2)电压表V1的内阻为：RV＝＝。
[答案] (1)如图所示 (2)
4．(原创题)实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的并联。测量实际电流表G1的内阻r1的电路如图甲所示。供选择的仪器如下：
①待测电流表G1(0～5 mA，内阻约300 Ω)；
②电流表G2(0～10 mA，内阻约100 Ω)；
③定值电阻R1(300 Ω)；
④定值电阻R2(10 Ω)；
⑤滑动变阻器R3(0～1 000 Ω)；
⑥滑动变阻器R4(0～20 Ω)；
⑦干电池(1.5 V)；
⑧开关S及导线若干。
(1)定值电阻应选________，滑动变阻器应选________。(在空格内填写序号)
(2)用线条在图乙中把实物图补充连接完整。
(3)补全实验步骤：
①按电路图连接电路，将滑动变阻器的滑动触头移至最________端(填“左”或“右”)；
②闭合开关S，移动滑动触头至某一位置，记录G1、G2的读数I1、I2；
③多次移动滑动触头，记录相应的G1、G2读数I1、I2；
④以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图线，如图丙所示。
丙
(4)根据I2I1图线的斜率k及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达式________。
[解析] (1)因为G1的量程为0～5 mA，内阻约为300 Ω，G2的量程为0～10 mA，根据串并联电路的电流关系和欧姆定律可得并联的定值电阻应选R1，因为题图甲中滑动变阻器是分压式接法，所以滑动变阻器选R4；
(3)①从安全角度考虑，在连接电路时，应将滑动变阻器的滑动触头移至最左端；
(4)由串并联电路的电流关系可得：I2＝I1＋I1＝I1，由题图丙可得：k＝，解得：r1＝(k－1)R1。
[答案] (1)③ ⑥ (2)如图所示
(3)左 (4)r1＝(k－1)R1
考点2 以测电源电动势和内阻为核心的实验
■新依据·等级考预测·
1．(2018·全国卷Ⅰ·T23)某实验小组利用如图所示的电路探究在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R2t的数据见下表。
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
回答下列问题：
(1)在闭合S1前，图中R1的滑片应移动到________(选填“a”或“b”)端；
(2)在图(a)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出R2t曲线；
(a)
(b)
(3)由图(a)可得到RT在25 ℃～80 ℃范围内的温度特性。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(b)所示，该读数为________ Ω，则手心温度为________℃。
[解析] (1)题图的电路中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R2t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R2t曲线可知，当t＝44.0 ℃时，对应的RT＝450 Ω。(4)由画出的R2t曲线可知，当RT＝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
2．(2017·天津高考·T9(3))某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻。其中电流表A1的内阻r1＝1.0 kΩ，电阻R1＝9.0 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0＝3.0 Ω的电阻。
(1)按图示电路进行连接后，发现aa′、bb′和cc′三条导线中，混进了一条内部断开的导线。为了确定哪一条导线内部是断开的，将开关S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、b′间电压，读数不为零，再测量a、a′间电压，若读数不为零，则一定是________导线断开；若读数为零，则一定是________导线断开。
(2)排除故障后，该小组顺利完成实验。通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图象如图。由I1I2图象得到电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。
[解析] (1)a、b′间的电压不为零，说明a、a′或b、b′间有一处导线断开，若a、a′间电压不为零，说明aa′导线断开；若a、a′间电压为零，则一定是bb′导线断开。
(2)在给出的图象中取两个点，读数分别为
I1＝0.12 mA、I2＝60 mA，
I′1＝0.07 mA、I′2＝200 mA。
据闭合电路欧姆定律知：
E＝(I1＋I2)(R0＋r)＋I1(r1＋R1)，将上述两组数据代入可得：
电动势E≈1.4 V，内阻r≈0.57 Ω。
[答案] (1)aa′ bb′ (2)1.4(1.36～1.44均可) 0.5(0.4～0.6均可)
■新储备·等级考提能·
1．测电源电动势和内阻的常用方法
伏安法
伏阻法
安阻法
实验原理
E＝U＋Ir
E＝U＋r
E＝IR＋Ir
实验电路
数据处理
计算法
由解得E、r
由解得E、r
由解得E、r
图象法
U＝－rI＋E
＝·＋
＝·R＋
误差来源
电压表的分流
E测＜E真；
r测＜r真
电压表的分流
E测＜E真；
r测＜r真
电流表的分压
E测＝E真；
r测＞r真
2.测电动势和内阻还有以下两种方法
(1)粗测法
用一只电压表粗测电动势，直接将电压表接在电源两端，所测值近似认为是电源电动势，此时U＝≈E，需满足RV≫r。
(2)利用双电压表测E、r
用两个电压表可测得电源的电动势和内阻，电路如图所示。测量方法：断开S，测得V1、V2的示数分别为U1、U2，此时E＝U1＋U2＋r，RV为V1的内阻；再闭合S，V1的示数为U1′，此时E＝U1′＋r，解方程组可求得E、r。
■新训练·等级考落实·
考向 测定电源电动势和内阻
1．在测定一节干电池的电动势和内阻(电动势约1.5 V，内阻小于2.0 Ω)的实验中，备有下列器材：电流表A1(0～3 mA，内阻r1＝5.0 Ω)，电流表A2(0～0.6 A，内阻r2＝0.5 Ω)，滑动变阻器R1(0～10 Ω，允许通过的最大电流为2.0 A)，滑动变阻器R2(0～100 Ω，允许通过的最大电流为1.0 A)，定值电阻R3(阻值为995 Ω)，定值电阻R4(阻值为9.5 Ω)，开关和导线若干。
(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了如图甲所示的实验电路，图中x表为电流表________，y表为电流表________，定值电阻应选________，滑动变阻器应选________。(均填写器材的字母代号)
(2)图乙为该同学根据实验电路，利用测出的数据绘出的I1与(I1＋I2)的关系图线，I1为电流表A1的示数，I2为电流表A2的示数，则由图线可求被测干电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。(结果保留两位有效数字)
(3)在电路连接良好的情况下，该实验方案________(选填“有”或“没有”)系统误差。
[解析] (1)电流表A1与定值电阻R3串联改装成一个电压表，为了便于调节，滑动变阻器选用R1。
(2)根据闭合电路欧姆定律有，E＝(r1＋R3)I1＋(I1＋I2)r，变形为I1＝－(I1＋I2)＋，与I1(I1＋I2)图象一一对应，可分别求得E、r。
(3)该方案把两个电流表的内阻都考虑进去了，没有系统误差。
[答案] (1)A2 A1 R3 R1
(2)1.47(1.46～1.48均可) 1.18(1.14～1.21均可) (3)没有
2．(2019·梅州二模)小张同学根据所学的电路知识利用如图甲所示的电路来测定未知电阻Rx的阻值及电源电动势E和内阻r，其中R为电阻箱。
(1)小张用下列步骤测定未知电阻Rx的阻值，请你补全实验步骤。
①将电压表选择合适的量程，闭合开关S1，________(选填“闭合”或“断开”)开关S2，调节电阻箱R，使电压表示数尽可能大，记下电压表的示数U和电阻箱接入电路中的阻值R0。
②保持开关S1闭合，________(选填“闭合”或“断开”)开关S2，增加电阻箱接入电路中的电阻，使电压表示数为U，记下电阻箱接入电路中的阻值R1。
③可以得出待测电阻Rx＝________(用题中已知字母表示)。
(2)由(1)测出了Rx的阻值后，他把开关S1闭合，S2始终保持断开，改变电阻箱R接入电路中的电阻，得到多组数据，把这些数据描绘在 图象上，得到一直线如图乙所示，由图线可得电源电动势E＝________V，电源内阻r＝________Ω。(结果保留两位有效数字)
(3)若某同学设计如图丙所示电路来测定电源电动势和内阻，则图甲和图丙比较，哪个电路更合理？说明理由：
______________________________________________________
______________________________________________________
[解析] (1)根据题意，两个步骤中保证同一电源的路端电压相等，根据闭合电路欧姆定律可知，两个步骤中外电路的电阻一定相等，从而可以求得待测电阻的阻值，因此应先断开开关S2，将待测电阻接入电路，调节电阻箱接入电路的电阻并读出电压表示数U；然后闭合开关S2，将Rx短路，再调节电阻箱，使电压表示数仍为U，即可得出电阻箱此时的阻值等于上一步骤中电阻箱与待测电阻的阻值之和，则可知所测待测电阻阻值为Rx＝R1－R0。(2)根据闭合电路欧姆定律可得E＝U＋r，变形可得＝＋·；由题图乙可知＝0.5 V－1，＝ A－1，解得E＝2.0 V，r＝1.0 Ω。(3)因为题图甲有保护电阻Rx，可防止实验操作时短路，图甲电路图较合理。
[答案] (1)①断开 ②闭合 ③R1－R0 (2)2.0 1.0 (3)图甲更合理 因为图甲有保护电阻Rx，防止短路
考点3 等级考其它实验
■新储备·等级考提能·
1．“观察电容器的充、放电现象”实验过程与数据分析
(1)将电压、多挡电流传感器接入数据采集器，按图所示连接实验板EXB10、滑动变阻器、学生电源，并将电阻箱阻值调至30 Ω接入电路；
(2)分别对电压传感器和多挡电流传感器进行调零，然后断开电源开关；
(3)启动“组合图线”功能，调节采样频率到200 Hz并将电源接入实验板EXB10，开关K由2拨到1；当曲线平缓上升趋于稳定后，再把K由1拨到2，即可得到充、放电图线；
(4)利用控制选择图线的功能，选择“电流—时间”图线；
(5)选择电容器放电的一段“电流—时间”图线并积分，得到电容器的电荷量Q；
(6)将实验数据及图象进行保存。
注意：可以将计算表格内的实验数据复制后用于其他分析软件，亦可直接导入Excel。
2．“探究影响感应电流方向的因素”注意事项
(1)确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系时，要用试触法并注意减小电流强度，防止电流过大或通电时间过长损坏电流表。
(2)电流表选用零刻度在中间的灵敏电流计。
(3)实验前设计好表格，并明确线圈的绕线方向。
(4)按照控制变量的思想进行实验。
(5)进行一种操作后，等电流计指针回零后再进行下一步操作。
3．“探究变压器电压与匝数的关系”误差分析
(1)由于漏磁，通过原、副线圈的每一匝的磁通量不严格相等造成误差。
(2)原、副线圈有电阻，原、副线圈中的焦耳热损耗(铜损)，造成误差。
(3)铁芯中有磁损耗，产生涡流，造成误差。
■新训练·等级考落实·
1．电流传感器可以像电流表一样测量电流，不同的是反应比较灵敏，且可以和计算机相连，能画出电流与时间的变化图象。图甲是用电流传感器观察充、放电过程的实验电路图，图中电源电压为6 V。
甲 乙
先使开关S与1接通，待充电完成后，把开关S再与2接通，电容器通过电阻放电，电流传感器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的It图象如图乙所示。根据图象估算出电容器全部放电过程中释放的电荷量为________C，该电容器电容为________μF。(均保留三位有效数字)
[解析] 根据题图乙的含义，因Q＝It，可知图形与时间轴围成的面积表示电荷量；根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电荷量为8×10－5 C，由大于半格算一个，小于半格舍去，因此图象所包含的格子个数为38，所以释放的电荷量为q＝8×10－5 C×38＝3.04×10－3 C。
根据电容器的电容C＝可知，C＝ F≈5.07×10－4 F＝507 μF。
[答案] 3.04×10－3 507
2．在“探究感应电流的方向与哪些因素有关”的实验中，请完成下列实验步骤：
(1)为弄清灵敏电流表指针摆动方向与电流方向的关系，可以使用一个已知正负极性的直流电源进行探究。某同学想到了多用电表内部某一挡，含有直流电源，他应选用多用电表的________(选填“欧姆”“直流电流”“直流电压”“交流电流”或“交流电压”)挡，对灵敏电流表进行测试，由实验可知当电流从正接线柱流入电流表时，指针向右摆动。
(2)该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流表的正接线柱，再将黑表笔________(选填“短暂”或“持续”)接灵敏电流表的负接线柱，若灵敏电流表的指针向左摆动如图，说明电流由电流表的________(选填“正”或“负”)接线柱流入灵敏电流表的。
(3)实验中该同学将磁铁某极向下从线圈上方插入线圈时，发现电流表的指针向右偏转，请在图中用箭头画出线圈电流方向并用字母N、S标出磁铁的极性。
[答案] (1)欧姆 (2)短暂 负 (3)如图所示
3．理想变压器是指在变压器变压的过程中，线圈和铁芯不损耗能量、磁场被束缚在铁芯内不外漏的变压器。现有一个理想变压器有一个原线圈(匝数为n1)和一个副线圈(匝数为n2)。甲、乙两位同学想探究这个理想变压器的原、副线圈两端的电压与线圈匝数的关系。
(1)甲同学的猜想是U1∶U2＝n1∶n2；乙同学的猜想是U1∶U2＝n2∶n1。你认为猜想合理的同学是________，你作出上述判断所依据的物理规律是________________。
(2)为了验证理论推导的正确性，可以通过实验来探究。为保证实验安全、有效地进行，应选用________电源。
(3)在实验时，若采用多用电表进行测量，应先将选择开关置于________挡，并选用________量程进行测试，大致确定被测数据后，再选用适当的量程进行测量。
[解析] (1)由变压器的工作原理可知，猜想合理的同学是甲同学。作出上述判断依据的物理规律是法拉第电磁感应定律。
(2)为了保证实验安全、有效地进行，应选用低压(一般低于12 V)交流电源。
(3)使用多用电表时，应先将选择开关置于交流电压挡，并选用较大(或最大)量程进行测试。
[答案] (1)甲 法拉第电磁感应定律
(2)低压(一般低于12 V)交流
(3)交流电压 较大(或最大)
考点4 电学实验的迁移与创新
■新依据·等级考预测·
1．(2019·全国卷Ⅱ·T23)某小组利用图(a)所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系，图中和为理想电压表；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Ut关系曲线。回答下列问题：
(a)
(b)
(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＝________×10－3V/℃(保留2位有效数字)。
[解析] (1)实验中硅二极管与定值电阻R0串联，由欧姆定律可知，定值电阻两端电压U1＝IR0＝50.0 μA×100 Ω＝5.00 mV；由图(b)可知，当控温炉内温度升高时，硅二极管两端电压减小，又图(b)对应的电流恒为50.0 μA，可知硅二极管的正向电阻变小，由“串反”规律可知，定值电阻R0两端电压增大，即电压表示数增大，应增大滑动变阻器接入电路的阻值以减小电路中的电流，从而使电压表示数保持不变，故应将R的滑片向B端移动。(2)由图(b)可知＝ V/℃＝2.8×10－3 V/℃。
[答案] (1)5.00 变小 增大 B (2)2.8
2. (2016·全国卷Ⅲ·T22)某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁(未画出)的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。
(1)在图中画出连线，完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向移动。
(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：
A．适当增加两导轨间的距离
B．换一根更长的金属棒
C．适当增大金属棒中的电流
其中正确的是________(填入正确选项前的标号)。
[解析] (1)如图所示，注意滑动变阻器的接法是限流接法。
(2)根据公式F＝BIL可得适当增加导轨间的距离或者增大电流，可增大金属棒受到的安培力，根据动能定理Fs－fs＝mv2可知金属棒离开导轨时的动能变大，即离开导轨时的速度较大，A、C正确；若换用一根更长的金属棒，但金属棒切割磁感线的有效长度即导轨间的宽度不变，所以最后的速度不会增大，B错误。
[答案] (1)见解析图 (2)AC
3．(2016·全国卷Ⅰ·T23)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。
(2)电路中应选用滑动变阻器________(选填“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________(选填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是
_____________________________________________________。
②将开关向________(选填“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)电路图连接如图。
(2)报警器开始报警时，对整个回路有
U＝Ic(R滑＋R热)
代入数据可得R滑＝1 150.0 Ω，因此滑动变阻器应选择R2。
(3)①在调节过程中，电阻箱起到等效替代热敏电阻的作用，电阻箱的阻值应为报警器报警时热敏电阻的阻值，即为650.0 Ω。滑动变阻器在电路中为限流接法，滑片应置于b端附近，若置于另一端a时，闭合开关，则电路中的电流I＝ A≈27.7 mA，超过报警器最大电流20 mA，报警器可能损坏。②开关应先向c端闭合，移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警为止。
[答案] (1)连线如解析图 (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
■新储备·等级考提能·
1．创新性实验的基本思路
→→→→→得出结论
2．解决电学设计型实验常用的方法
(1)转换法：将不易测量的物理量转换成易于测量的物理量进行测量，然后再求待测物理量的值，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，然后再计算出它的电阻率。
(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，要使其中的一个或几个物理量不变，分别研究这个物理量与其他各物理量的关系，然后再归纳总结，如探究电阻的决定因素实验。
■新训练·等级考落实·
1．(2019·辽宁大连二模)实验室有一段长度为15.0 m的锰铜导线，某同学想通过实验测定它的横截面积，经查阅资料知锰铜的电阻率为4.4×10－7 Ω·m。
(1)该同学用多用电表粗测这一段锰铜导线的电阻，选择电阻“×1”挡，用正确的操作步骤测量，发现指针偏转如图甲所示，则多用电表的读数为________Ω。
(2)为了准确地进行测量，可供使用的器材有：
蓄电池E(电动势9 V，内阻不计)；
电压表V(量程0～3 V，内阻约10 kΩ)；
电流表A(量程0～60 mA，内阻约5 Ω)；
滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω，允许通过的最大电流为2.0 A)；
定值电阻：R0＝30.0 Ω；
开关S，导线若干。
请在虚线框内根据已提供的器材设计实验电路图，要求电压表、电流表指针偏转均能超过量程的三分之二。
(3)调节滑动变阻器，当电流表的读数为53.2 mA时，电压表示数如图乙所示，读数为________V；锰铜导线的电阻为________Ω(保留3位有效数字)。
(4)该锰铜导线的横截面积为________mm2(保留2位有效数字)。
[解析] (1)多用电表的读数为14 Ω。(2)要求电压表、电流表指针偏转超过量程的三分之二，＝50 Ω，导线必须串联定值电阻R0,30 Ω＋14 Ω＝44 Ω接近50 Ω，才能同时满足电压表、电流表指针偏转超过量程的三分之二的要求；待测电阻同电流表内阻相差不大，电流表要外接；由于滑动变阻器阻值范围较小，只有使用分压式接法才能满足题目要求。(3)电压表示数要估读到0.01 V，故读数为2.30 V；串联电阻R＝＝43.2 Ω，所以该导线的电阻Rx＝R－R0＝13.2 Ω。(4)根据Rx＝ρ得S＝＝0.50 mm2。
[答案] (1)14 (2)如图所示
(3)2.30 13.2 (4)0.50
2．(2019·北京海淀区二模)如图甲所示为一黑箱装置，盒内有电源、电阻等元件，a、b为黑箱的两个输出端。
(1)为了探测黑箱，某同学进行了以下几步测量：
①用多用电表的电阻挡测量a、b间的电阻；
②用多用电表的电压挡测量a、b间的输出电压；
③用多用电表的电流挡测量a、b间的输出电流。
你认为以上测量中不妥的有：________(填序号)。
(2)含有电源的黑箱相当于一个“等效电源”，a、b是等效电源的两极。为了测定这个等效电源的电动势和内阻，该同学设计了如图乙所示的电路，调节变阻器的阻值，记录下电压表和电流表的示数，并在方格纸上建立了UI坐标，根据实验数据画出了坐标点，如图丙所示。请你完成UI图线，并由图线求出等效电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。
(3)由于电压表和电流表内阻的影响不可忽略，则采用此测量电路所测得的电动势与实际值相比________，测得的内阻与实际值相比________(选填“偏大”“偏小”或“相同”)。
[解析] (1)因黑箱中可能有电源，所以不能直接用多用电表的电阻挡测量a、b间的电阻，①不妥；当用电流表直接测a、b间的电流时，电流表有可能将内部电源短接而造成损坏，所以③不妥；用电压挡可以测a、b间的输出电压。
(2)连线时应使尽可能多的点在线上，不在线上的点应均匀分布在图线两侧，连线如图所示。
根据闭合电路欧姆定律可得U＝E－Ir，结合图象可得电源电动势E＝1.45 V，内阻r＝ Ω＝0.75 Ω。
(3)由于电压表有一定电阻，所以当电流表的读数为零时，电压表的读数小于电源电动势，图线的纵截距小于电源电动势，即测得的电动势偏小；当外电阻为零时，短路电流为图线的横截距(纵轴坐标从0开始)，所以图象的斜率绝对值小于电源内阻值，即测得的电源内阻偏小。
[答案] (1)①③ (2)图见解析 1.45(±0.02) 0.75(±0.02) (3)偏小 偏小
3．(原创题)小李同学尝试用电压表量度弹簧的拉力。他设计了如图甲所示的实验装置，其中MN是一条长20 cm、电阻为20 Ω的均匀电阻丝。电阻不计的金属弹簧下端与滑动接触头P相连，上端连有接线柱。将电阻丝固定在竖直位置，当弹簧被拉长时，P可沿MN自由的滑动。直流电源的电动势为4.5 V，内阻可忽略。将电阻箱的阻值设定为40 Ω，当拉力为零时，P刚好触及电阻丝的端点M，此时让接入的电压表读数为零。
甲
乙
(1)为达到实验目的，请你帮他完成实物连线图(导线要接在接线柱上)；
(2)当P触及端点N时，电压表的读数为__________V；
(3)已知该弹簧的伸长量x与拉力F关系图线如图乙所示，则弹簧拉力F与电压表读数U的关系式为__________。
[解析] (1)直流电源的电动势为4.5 V，所以电压表选3 V挡，电路如图所示：
(2)当P触及端点N时，电压表测MN两端的电压，电压表的读数为：
UR1＝IR1＝R1＝×20 V＝1.50 V。
(3)由图可知：F＝200x，电压为：
U＝R1＝×20× V，
联立可得：U＝F，则F＝U。
[答案] (1)见解析图 (2)1.50(1.5也对) (3)F＝U
考点1 以测电阻为核心的实验
■新依据·等级考预测·
1.(2018·全国卷Ⅱ·T22)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。
(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，电路如答案图所示。
(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)如图所示
(2)100 2 910
2．(2019·全国卷Ⅰ·T23)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(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)。
(a) (b)
(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(c)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)
(c)
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)量程为250 μA的微安表改装成量程为20 mA的电流表，量程扩大了80倍，需要将定值电阻与微安表并联，然后根据题图(a)的原理图连线。(2)当标准毫安表示数为16.0 mA时，对应的微安表读数为160 μA，说明量程扩大了100倍，因此所改装的电表量程是25 mA，选项C正确。(3)当标准毫安表示数为16.0 mA时，对应的微安表读数应为200 μA，而实际测量时微安表读数为160 μA，实际测量时微安表读数偏小，若R值计算无误，而微安表内阻测量错误，则说明微安表实际内阻大于1 200 Ω，选项A正确，B错误；若微安表内阻测量无误，而R值计算错误，则并联接入的电阻的阻值偏小，R的分流较大，导致微安表中电流较小，选项C正确，D错误。(4)预期目的是将量程为250 μA的微安表改装成量程为20 mA的电流表，量程扩大80倍，根据并联电路规律有IgRg＝79IgkR；当标准毫安表示数为16.0 mA时，对应的微安表读数为160 μA，量程扩大了100倍，根据并联电路规律有IgRg＝99IgR；联立解得k＝。
[答案] (1)连线如图所示 (2)C (3)AC (4)
3．(2019·全国卷Ⅲ·T23)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。
(a)
(1)欧姆表设计
将图(a)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(b)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________、________。
(b)
(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(c)所示，则电阻箱接入的阻值为________Ω。
(c)
[解析] (1)由题知当两表笔间接入15 kΩ的电阻时，电流表示数为50 μA，由闭合电路欧姆定律有＝，代入数据解得R＝900 Ω，所以滑动变阻器选择R1。(2)欧姆表的内阻Rg′＝Rg＋r＋R0＋R＝15 kΩ，当电流为25 μA时有＝⇒Rx′＝3Rx＝45 kΩ；当电流为75 μA时有＝⇒Rx″＝Rx＝5 kΩ。(3)红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向0 kΩ处。题图(c)中电阻箱读数为35 000.0 Ω。
[答案] (1)如图所示 900 R1 (2)45 5 (3)0 35 000.0
■新储备·等级考提能·
1．伏安法测电阻必明确的7个要点
(1)仪表选择的三个原则：安全性(量程不能太小)、准确性(量程不能太大)、方便性(滑动变阻器要方便调节)。
(2)选择电流表内外接法的口诀：“好表要内接”(越接近理想电流表，其分压的影响越小)或“内大大”(大电阻适合电流表内接法，测量值比实际值偏大)。
(3)选择滑动变阻器接法的口诀：“以小控大用分压”(并联总电阻主要由小电阻决定，并联总电流主要由电阻小的支路决定，故并联电路对小电阻的变化更敏感，即小电阻“控制”着大电阻)。
(4)电表有时可反常规使用：已知内阻的电压表可当电流表使用，已知内阻的电流表可当电压表使用。
(5)定值电阻的常见用途：保护电路、分压或分流。
(6)电压表量程的选择：比电源电动势略大或相差不多。
(7)电流表量程的选择：和电压表量程与被测电阻的比值相差不多。
2．测电表内阻常见的7种实验方案
方案
方法
电路图
表达式
说明
1
伏安法
Rx＝－R
U：V的示数
Ix：Ax的示数
R：电阻箱的读数
2
安安法
Rx＝·Rg
Ig：A的示数
Rg：A的内阻
(已知)
Ix：Ax的示数
3
Rx＝R
Ig：A的示数
Ix：Ax的示数
R：电阻箱的读数
4
替代法
Rx＝Rg＋R2－R1
Rg：A的内阻(已知)
R1：S接1时R的读数
R2：S接2时R的读数
5
Rx＝R0
当单刀双掷开关分别接1和2时，调R为R0使表A示数相同
6
半偏法
Rx＝R0
S2断开时，Ax满偏；S2闭合调R＝R0时，Ax半偏
7
RV＝R2－2R1
V满偏时，R＝R1；
V半偏时，R＝R2
■新训练·等级考落实·
考向1 多用电表的原理及使用
1．(易错题)某同学制作了一个简单的多用电表，图甲为多用电表的内部电路图。已知选用的电流表的内阻Rg＝5 Ω、满偏电流Ig＝25 mA，当选择开关接3时为量程为0～100 V的电压表。该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，C为上排刻度线的中间刻度，由于该同学粗心，上排刻度线对应数据没有标出。
(1)若指针指在图乙所示位置，选择开关接1时其读数为________；选择开关接3时其读数为________。
(2)为了测该多用电表欧姆挡的内阻和表内电源的电动势，这位同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：
①将选择开关接2，红、黑表笔短接，调节滑动变阻器R1使电表指针满偏；
②将电表红、黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使电表指针指在C处，此时电阻箱的示数如图丙所示，则C处刻度应为________Ω。
③计算得到多用电表内电源的电动势为________V。(保留两位有效数字)
(3)调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连，若指针在图乙所示位置，则待测电阻的阻值为________Ω。(保留两位有效数字)
[解析] (1)选择开关接1时测电流，多用电表为量程是0～25 mA的电流表，其分度值为0.5 mA，示数为16.8 mA。选择开关接3时测电压，多用电表为量程是0～100 V的电压表，其分度值为2 V，其示数为67 V。
(2)②由图丙所示的电阻箱可知，电阻箱示数为0×1 000 Ω＋1×100 Ω＋5×10 Ω＋0×1 Ω＝150 Ω。
③指针指在C处时，电流表示数为12.5 mA＝1.25×10－2 A，C处电阻为中值电阻，则电表内阻为150 Ω，电源电动势E＝I×2R＝1.25×10－2×2×150 V＝3.8 V。
(3)根据第(1)问可知，调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连，此时电路中的电流值为16.8 mA，而表内电源的电动势为E＝3.8 V，表内总电阻等于中值电阻，为150 Ω，所以待测电阻的阻值约为R＝ Ω－150 Ω＝76 Ω。
易错点评：不理解中值刻度是造成错解的原因之一。欧姆表刻度盘正中央的读数即为中值刻度，大小等于欧姆表的内阻。
[答案] (1)16.8 mA 67 V (2)②150 ③3.8 (3)76
考向2 伏安法测电阻
2．用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(900～1 000 Ω)：
电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0 V；
电压表V1，量程为1.5 V，内阻r1＝750 Ω；
电压表V2，量程为5 V，内阻r2＝2 500 Ω；
滑动变阻器R，最大阻值约为100 Ω；
单刀单掷开关S，导线若干。
(1)测量中要求电压表的读数不小于其量程的，试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中的相应的英文字母标注)。
(2)根据你所画的电路原理图在图的实物图上画出连线。
(3)若电压表V1的读数用U1表示，电压表V2的读数用U2表示，则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx＝__________。
[解析] (1)在实验中测定的电阻Rx的阻值(900～1 000 Ω)接近电压表V1和V2的内阻，属于测定大电阻，所以采用串联分压法，此外滑动变阻器R的最大阻值很小，必须采用分压接法，故实验电路原理图如甲图或乙图；
甲图中电压表V1和Rx并联电阻约为420 Ω，两图都满足题中要求“电压表的读数不小于其量程的”。
(2)先连滑动变阻器的分压接法，然后再连接串联分压电路，如图甲或乙。
(3)在甲图中＋＝，在乙图中U2＝U1＋Rx×；
化简得Rx＝ 或Rx＝r1。
[答案] (1)见解析图 (2)见解析图 (3)若采用甲电路，。若采用乙电路，r1。
考向3 测电表内阻
3．(2019·河南南阳联考)电压表V1的量程为0～2 V，内阻约为2 kΩ。现要较准确测量其内阻RV，实验室提供的器材如下：
电流表A：量程0～0.6 A，内阻约为0.1 Ω
电压表V2：量程0～5 V，内阻约为5 kΩ
定值电阻R1：阻值30 Ω
定值电阻R2：阻值3 kΩ
滑动变阻器R3：最大阻值100 Ω，最大电流1.5 A
电源E：电动势6 V，内阻约为0.5 Ω
开关S，导线若干
(1)请根据你选择的实验器材在线框内画出实验电路图并标明所选器材的字母代号。
(2)请根据设计的电路图，用实验测得的物理量表示电压表V1的内阻RV＝________。
[解析] (1)由于电压表V1的量程为0～2 V，内阻约为2 kΩ，允许通过的最大电流约为1 mA，采用量程为0～0.6 A的电流表直接测通过它的电流时不能准确读出电流值，所以可将待测电压表V1与定值电阻R2串联，用量程为0～5 V的电压表V2测量二者串联的总电压，从而计算出通过待测电压表的电流，由于电源电动势大于待测电压表的最大测量值，所以采用分压电路，电路图设计如答案图所示。
(2)电压表V1的内阻为：RV＝＝。
[答案] (1)如图所示 (2)
4．(原创题)实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的并联。测量实际电流表G1的内阻r1的电路如图甲所示。供选择的仪器如下：
①待测电流表G1(0～5 mA，内阻约300 Ω)；
②电流表G2(0～10 mA，内阻约100 Ω)；
③定值电阻R1(300 Ω)；
④定值电阻R2(10 Ω)；
⑤滑动变阻器R3(0～1 000 Ω)；
⑥滑动变阻器R4(0～20 Ω)；
⑦干电池(1.5 V)；
⑧开关S及导线若干。
(1)定值电阻应选________，滑动变阻器应选________。(在空格内填写序号)
(2)用线条在图乙中把实物图补充连接完整。
(3)补全实验步骤：
①按电路图连接电路，将滑动变阻器的滑动触头移至最________端(填“左”或“右”)；
②闭合开关S，移动滑动触头至某一位置，记录G1、G2的读数I1、I2；
③多次移动滑动触头，记录相应的G1、G2读数I1、I2；
④以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图线，如图丙所示。
丙
(4)根据I2I1图线的斜率k及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达式________。
[解析] (1)因为G1的量程为0～5 mA，内阻约为300 Ω，G2的量程为0～10 mA，根据串并联电路的电流关系和欧姆定律可得并联的定值电阻应选R1，因为题图甲中滑动变阻器是分压式接法，所以滑动变阻器选R4；
(3)①从安全角度考虑，在连接电路时，应将滑动变阻器的滑动触头移至最左端；
(4)由串并联电路的电流关系可得：I2＝I1＋I1＝I1，由题图丙可得：k＝，解得：r1＝(k－1)R1。
[答案] (1)③ ⑥ (2)如图所示
(3)左 (4)r1＝(k－1)R1
考点2 以测电源电动势和内阻为核心的实验
■新依据·等级考预测·
1．(2018·全国卷Ⅰ·T23)某实验小组利用如图所示的电路探究在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R2t的数据见下表。
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
回答下列问题：
(1)在闭合S1前，图中R1的滑片应移动到________(选填“a”或“b”)端；
(2)在图(a)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出R2t曲线；
(a)
(b)
(3)由图(a)可得到RT在25 ℃～80 ℃范围内的温度特性。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(b)所示，该读数为________ Ω，则手心温度为________℃。
[解析] (1)题图的电路中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R2t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R2t曲线可知，当t＝44.0 ℃时，对应的RT＝450 Ω。(4)由画出的R2t曲线可知，当RT＝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
2．(2017·天津高考·T9(3))某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻。其中电流表A1的内阻r1＝1.0 kΩ，电阻R1＝9.0 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0＝3.0 Ω的电阻。
(1)按图示电路进行连接后，发现aa′、bb′和cc′三条导线中，混进了一条内部断开的导线。为了确定哪一条导线内部是断开的，将开关S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、b′间电压，读数不为零，再测量a、a′间电压，若读数不为零，则一定是________导线断开；若读数为零，则一定是________导线断开。
(2)排除故障后，该小组顺利完成实验。通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图象如图。由I1I2图象得到电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。
[解析] (1)a、b′间的电压不为零，说明a、a′或b、b′间有一处导线断开，若a、a′间电压不为零，说明aa′导线断开；若a、a′间电压为零，则一定是bb′导线断开。
(2)在给出的图象中取两个点，读数分别为
I1＝0.12 mA、I2＝60 mA，
I′1＝0.07 mA、I′2＝200 mA。
据闭合电路欧姆定律知：
E＝(I1＋I2)(R0＋r)＋I1(r1＋R1)，将上述两组数据代入可得：
电动势E≈1.4 V，内阻r≈0.57 Ω。
[答案] (1)aa′ bb′ (2)1.4(1.36～1.44均可) 0.5(0.4～0.6均可)
■新储备·等级考提能·
1．测电源电动势和内阻的常用方法
伏安法
伏阻法
安阻法
实验原理
E＝U＋Ir
E＝U＋r
E＝IR＋Ir
实验电路
数据处理
计算法
由解得E、r
由解得E、r
由解得E、r
图象法
U＝－rI＋E
＝·＋
＝·R＋
误差来源
电压表的分流
E测＜E真；
r测＜r真
电压表的分流
E测＜E真；
r测＜r真
电流表的分压
E测＝E真；
r测＞r真
2.测电动势和内阻还有以下两种方法
(1)粗测法
用一只电压表粗测电动势，直接将电压表接在电源两端，所测值近似认为是电源电动势，此时U＝≈E，需满足RV≫r。
(2)利用双电压表测E、r
用两个电压表可测得电源的电动势和内阻，电路如图所示。测量方法：断开S，测得V1、V2的示数分别为U1、U2，此时E＝U1＋U2＋r，RV为V1的内阻；再闭合S，V1的示数为U1′，此时E＝U1′＋r，解方程组可求得E、r。
■新训练·等级考落实·
考向 测定电源电动势和内阻
1．在测定一节干电池的电动势和内阻(电动势约1.5 V，内阻小于2.0 Ω)的实验中，备有下列器材：电流表A1(0～3 mA，内阻r1＝5.0 Ω)，电流表A2(0～0.6 A，内阻r2＝0.5 Ω)，滑动变阻器R1(0～10 Ω，允许通过的最大电流为2.0 A)，滑动变阻器R2(0～100 Ω，允许通过的最大电流为1.0 A)，定值电阻R3(阻值为995 Ω)，定值电阻R4(阻值为9.5 Ω)，开关和导线若干。
(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了如图甲所示的实验电路，图中x表为电流表________，y表为电流表________，定值电阻应选________，滑动变阻器应选________。(均填写器材的字母代号)
(2)图乙为该同学根据实验电路，利用测出的数据绘出的I1与(I1＋I2)的关系图线，I1为电流表A1的示数，I2为电流表A2的示数，则由图线可求被测干电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。(结果保留两位有效数字)
(3)在电路连接良好的情况下，该实验方案________(选填“有”或“没有”)系统误差。
[解析] (1)电流表A1与定值电阻R3串联改装成一个电压表，为了便于调节，滑动变阻器选用R1。
(2)根据闭合电路欧姆定律有，E＝(r1＋R3)I1＋(I1＋I2)r，变形为I1＝－(I1＋I2)＋，与I1(I1＋I2)图象一一对应，可分别求得E、r。
(3)该方案把两个电流表的内阻都考虑进去了，没有系统误差。
[答案] (1)A2 A1 R3 R1
(2)1.47(1.46～1.48均可) 1.18(1.14～1.21均可) (3)没有
2．(2019·梅州二模)小张同学根据所学的电路知识利用如图甲所示的电路来测定未知电阻Rx的阻值及电源电动势E和内阻r，其中R为电阻箱。
(1)小张用下列步骤测定未知电阻Rx的阻值，请你补全实验步骤。
①将电压表选择合适的量程，闭合开关S1，________(选填“闭合”或“断开”)开关S2，调节电阻箱R，使电压表示数尽可能大，记下电压表的示数U和电阻箱接入电路中的阻值R0。
②保持开关S1闭合，________(选填“闭合”或“断开”)开关S2，增加电阻箱接入电路中的电阻，使电压表示数为U，记下电阻箱接入电路中的阻值R1。
③可以得出待测电阻Rx＝________(用题中已知字母表示)。
(2)由(1)测出了Rx的阻值后，他把开关S1闭合，S2始终保持断开，改变电阻箱R接入电路中的电阻，得到多组数据，把这些数据描绘在 图象上，得到一直线如图乙所示，由图线可得电源电动势E＝________V，电源内阻r＝________Ω。(结果保留两位有效数字)
(3)若某同学设计如图丙所示电路来测定电源电动势和内阻，则图甲和图丙比较，哪个电路更合理？说明理由：
______________________________________________________
______________________________________________________
[解析] (1)根据题意，两个步骤中保证同一电源的路端电压相等，根据闭合电路欧姆定律可知，两个步骤中外电路的电阻一定相等，从而可以求得待测电阻的阻值，因此应先断开开关S2，将待测电阻接入电路，调节电阻箱接入电路的电阻并读出电压表示数U；然后闭合开关S2，将Rx短路，再调节电阻箱，使电压表示数仍为U，即可得出电阻箱此时的阻值等于上一步骤中电阻箱与待测电阻的阻值之和，则可知所测待测电阻阻值为Rx＝R1－R0。(2)根据闭合电路欧姆定律可得E＝U＋r，变形可得＝＋·；由题图乙可知＝0.5 V－1，＝ A－1，解得E＝2.0 V，r＝1.0 Ω。(3)因为题图甲有保护电阻Rx，可防止实验操作时短路，图甲电路图较合理。
[答案] (1)①断开 ②闭合 ③R1－R0 (2)2.0 1.0 (3)图甲更合理 因为图甲有保护电阻Rx，防止短路
考点3 等级考其它实验
■新储备·等级考提能·
1．“观察电容器的充、放电现象”实验过程与数据分析
(1)将电压、多挡电流传感器接入数据采集器，按图所示连接实验板EXB10、滑动变阻器、学生电源，并将电阻箱阻值调至30 Ω接入电路；
(2)分别对电压传感器和多挡电流传感器进行调零，然后断开电源开关；
(3)启动“组合图线”功能，调节采样频率到200 Hz并将电源接入实验板EXB10，开关K由2拨到1；当曲线平缓上升趋于稳定后，再把K由1拨到2，即可得到充、放电图线；
(4)利用控制选择图线的功能，选择“电流—时间”图线；
(5)选择电容器放电的一段“电流—时间”图线并积分，得到电容器的电荷量Q；
(6)将实验数据及图象进行保存。
注意：可以将计算表格内的实验数据复制后用于其他分析软件，亦可直接导入Excel。
2．“探究影响感应电流方向的因素”注意事项
(1)确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系时，要用试触法并注意减小电流强度，防止电流过大或通电时间过长损坏电流表。
(2)电流表选用零刻度在中间的灵敏电流计。
(3)实验前设计好表格，并明确线圈的绕线方向。
(4)按照控制变量的思想进行实验。
(5)进行一种操作后，等电流计指针回零后再进行下一步操作。
3．“探究变压器电压与匝数的关系”误差分析
(1)由于漏磁，通过原、副线圈的每一匝的磁通量不严格相等造成误差。
(2)原、副线圈有电阻，原、副线圈中的焦耳热损耗(铜损)，造成误差。
(3)铁芯中有磁损耗，产生涡流，造成误差。
■新训练·等级考落实·
1．电流传感器可以像电流表一样测量电流，不同的是反应比较灵敏，且可以和计算机相连，能画出电流与时间的变化图象。图甲是用电流传感器观察充、放电过程的实验电路图，图中电源电压为6 V。
甲 乙
先使开关S与1接通，待充电完成后，把开关S再与2接通，电容器通过电阻放电，电流传感器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的It图象如图乙所示。根据图象估算出电容器全部放电过程中释放的电荷量为________C，该电容器电容为________μF。(均保留三位有效数字)
[解析] 根据题图乙的含义，因Q＝It，可知图形与时间轴围成的面积表示电荷量；根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电荷量为8×10－5 C，由大于半格算一个，小于半格舍去，因此图象所包含的格子个数为38，所以释放的电荷量为q＝8×10－5 C×38＝3.04×10－3 C。
根据电容器的电容C＝可知，C＝ F≈5.07×10－4 F＝507 μF。
[答案] 3.04×10－3 507
2．在“探究感应电流的方向与哪些因素有关”的实验中，请完成下列实验步骤：
(1)为弄清灵敏电流表指针摆动方向与电流方向的关系，可以使用一个已知正负极性的直流电源进行探究。某同学想到了多用电表内部某一挡，含有直流电源，他应选用多用电表的________(选填“欧姆”“直流电流”“直流电压”“交流电流”或“交流电压”)挡，对灵敏电流表进行测试，由实验可知当电流从正接线柱流入电流表时，指针向右摆动。
(2)该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流表的正接线柱，再将黑表笔________(选填“短暂”或“持续”)接灵敏电流表的负接线柱，若灵敏电流表的指针向左摆动如图，说明电流由电流表的________(选填“正”或“负”)接线柱流入灵敏电流表的。
(3)实验中该同学将磁铁某极向下从线圈上方插入线圈时，发现电流表的指针向右偏转，请在图中用箭头画出线圈电流方向并用字母N、S标出磁铁的极性。
[答案] (1)欧姆 (2)短暂 负 (3)如图所示
3．理想变压器是指在变压器变压的过程中，线圈和铁芯不损耗能量、磁场被束缚在铁芯内不外漏的变压器。现有一个理想变压器有一个原线圈(匝数为n1)和一个副线圈(匝数为n2)。甲、乙两位同学想探究这个理想变压器的原、副线圈两端的电压与线圈匝数的关系。
(1)甲同学的猜想是U1∶U2＝n1∶n2；乙同学的猜想是U1∶U2＝n2∶n1。你认为猜想合理的同学是________，你作出上述判断所依据的物理规律是________________。
(2)为了验证理论推导的正确性，可以通过实验来探究。为保证实验安全、有效地进行，应选用________电源。
(3)在实验时，若采用多用电表进行测量，应先将选择开关置于________挡，并选用________量程进行测试，大致确定被测数据后，再选用适当的量程进行测量。
[解析] (1)由变压器的工作原理可知，猜想合理的同学是甲同学。作出上述判断依据的物理规律是法拉第电磁感应定律。
(2)为了保证实验安全、有效地进行，应选用低压(一般低于12 V)交流电源。
(3)使用多用电表时，应先将选择开关置于交流电压挡，并选用较大(或最大)量程进行测试。
[答案] (1)甲 法拉第电磁感应定律
(2)低压(一般低于12 V)交流
(3)交流电压 较大(或最大)
考点4 电学实验的迁移与创新
■新依据·等级考预测·
1．(2019·全国卷Ⅱ·T23)某小组利用图(a)所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系，图中和为理想电压表；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Ut关系曲线。回答下列问题：
(a)
(b)
(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＝________×10－3V/℃(保留2位有效数字)。
[解析] (1)实验中硅二极管与定值电阻R0串联，由欧姆定律可知，定值电阻两端电压U1＝IR0＝50.0 μA×100 Ω＝5.00 mV；由图(b)可知，当控温炉内温度升高时，硅二极管两端电压减小，又图(b)对应的电流恒为50.0 μA，可知硅二极管的正向电阻变小，由“串反”规律可知，定值电阻R0两端电压增大，即电压表示数增大，应增大滑动变阻器接入电路的阻值以减小电路中的电流，从而使电压表示数保持不变，故应将R的滑片向B端移动。(2)由图(b)可知＝ V/℃＝2.8×10－3 V/℃。
[答案] (1)5.00 变小 增大 B (2)2.8
2. (2016·全国卷Ⅲ·T22)某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁(未画出)的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。
(1)在图中画出连线，完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向移动。
(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：
A．适当增加两导轨间的距离
B．换一根更长的金属棒
C．适当增大金属棒中的电流
其中正确的是________(填入正确选项前的标号)。
[解析] (1)如图所示，注意滑动变阻器的接法是限流接法。
(2)根据公式F＝BIL可得适当增加导轨间的距离或者增大电流，可增大金属棒受到的安培力，根据动能定理Fs－fs＝mv2可知金属棒离开导轨时的动能变大，即离开导轨时的速度较大，A、C正确；若换用一根更长的金属棒，但金属棒切割磁感线的有效长度即导轨间的宽度不变，所以最后的速度不会增大，B错误。
[答案] (1)见解析图 (2)AC
3．(2016·全国卷Ⅰ·T23)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。
(2)电路中应选用滑动变阻器________(选填“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________(选填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是
_____________________________________________________。
②将开关向________(选填“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)电路图连接如图。
(2)报警器开始报警时，对整个回路有
U＝Ic(R滑＋R热)
代入数据可得R滑＝1 150.0 Ω，因此滑动变阻器应选择R2。
(3)①在调节过程中，电阻箱起到等效替代热敏电阻的作用，电阻箱的阻值应为报警器报警时热敏电阻的阻值，即为650.0 Ω。滑动变阻器在电路中为限流接法，滑片应置于b端附近，若置于另一端a时，闭合开关，则电路中的电流I＝ A≈27.7 mA，超过报警器最大电流20 mA，报警器可能损坏。②开关应先向c端闭合，移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警为止。
[答案] (1)连线如解析图 (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
■新储备·等级考提能·
1．创新性实验的基本思路
→→→→→得出结论
2．解决电学设计型实验常用的方法
(1)转换法：将不易测量的物理量转换成易于测量的物理量进行测量，然后再求待测物理量的值，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，然后再计算出它的电阻率。
(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，要使其中的一个或几个物理量不变，分别研究这个物理量与其他各物理量的关系，然后再归纳总结，如探究电阻的决定因素实验。
■新训练·等级考落实·
1．(2019·辽宁大连二模)实验室有一段长度为15.0 m的锰铜导线，某同学想通过实验测定它的横截面积，经查阅资料知锰铜的电阻率为4.4×10－7 Ω·m。
(1)该同学用多用电表粗测这一段锰铜导线的电阻，选择电阻“×1”挡，用正确的操作步骤测量，发现指针偏转如图甲所示，则多用电表的读数为________Ω。
(2)为了准确地进行测量，可供使用的器材有：
蓄电池E(电动势9 V，内阻不计)；
电压表V(量程0～3 V，内阻约10 kΩ)；
电流表A(量程0～60 mA，内阻约5 Ω)；
滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω，允许通过的最大电流为2.0 A)；
定值电阻：R0＝30.0 Ω；
开关S，导线若干。
请在虚线框内根据已提供的器材设计实验电路图，要求电压表、电流表指针偏转均能超过量程的三分之二。
(3)调节滑动变阻器，当电流表的读数为53.2 mA时，电压表示数如图乙所示，读数为________V；锰铜导线的电阻为________Ω(保留3位有效数字)。
(4)该锰铜导线的横截面积为________mm2(保留2位有效数字)。
[解析] (1)多用电表的读数为14 Ω。(2)要求电压表、电流表指针偏转超过量程的三分之二，＝50 Ω，导线必须串联定值电阻R0,30 Ω＋14 Ω＝44 Ω接近50 Ω，才能同时满足电压表、电流表指针偏转超过量程的三分之二的要求；待测电阻同电流表内阻相差不大，电流表要外接；由于滑动变阻器阻值范围较小，只有使用分压式接法才能满足题目要求。(3)电压表示数要估读到0.01 V，故读数为2.30 V；串联电阻R＝＝43.2 Ω，所以该导线的电阻Rx＝R－R0＝13.2 Ω。(4)根据Rx＝ρ得S＝＝0.50 mm2。
[答案] (1)14 (2)如图所示
(3)2.30 13.2 (4)0.50
2．(2019·北京海淀区二模)如图甲所示为一黑箱装置，盒内有电源、电阻等元件，a、b为黑箱的两个输出端。
(1)为了探测黑箱，某同学进行了以下几步测量：
①用多用电表的电阻挡测量a、b间的电阻；
②用多用电表的电压挡测量a、b间的输出电压；
③用多用电表的电流挡测量a、b间的输出电流。
你认为以上测量中不妥的有：________(填序号)。
(2)含有电源的黑箱相当于一个“等效电源”，a、b是等效电源的两极。为了测定这个等效电源的电动势和内阻，该同学设计了如图乙所示的电路，调节变阻器的阻值，记录下电压表和电流表的示数，并在方格纸上建立了UI坐标，根据实验数据画出了坐标点，如图丙所示。请你完成UI图线，并由图线求出等效电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。
(3)由于电压表和电流表内阻的影响不可忽略，则采用此测量电路所测得的电动势与实际值相比________，测得的内阻与实际值相比________(选填“偏大”“偏小”或“相同”)。
[解析] (1)因黑箱中可能有电源，所以不能直接用多用电表的电阻挡测量a、b间的电阻，①不妥；当用电流表直接测a、b间的电流时，电流表有可能将内部电源短接而造成损坏，所以③不妥；用电压挡可以测a、b间的输出电压。
(2)连线时应使尽可能多的点在线上，不在线上的点应均匀分布在图线两侧，连线如图所示。
根据闭合电路欧姆定律可得U＝E－Ir，结合图象可得电源电动势E＝1.45 V，内阻r＝ Ω＝0.75 Ω。
(3)由于电压表有一定电阻，所以当电流表的读数为零时，电压表的读数小于电源电动势，图线的纵截距小于电源电动势，即测得的电动势偏小；当外电阻为零时，短路电流为图线的横截距(纵轴坐标从0开始)，所以图象的斜率绝对值小于电源内阻值，即测得的电源内阻偏小。
[答案] (1)①③ (2)图见解析 1.45(±0.02) 0.75(±0.02) (3)偏小 偏小
3．(原创题)小李同学尝试用电压表量度弹簧的拉力。他设计了如图甲所示的实验装置，其中MN是一条长20 cm、电阻为20 Ω的均匀电阻丝。电阻不计的金属弹簧下端与滑动接触头P相连，上端连有接线柱。将电阻丝固定在竖直位置，当弹簧被拉长时，P可沿MN自由的滑动。直流电源的电动势为4.5 V，内阻可忽略。将电阻箱的阻值设定为40 Ω，当拉力为零时，P刚好触及电阻丝的端点M，此时让接入的电压表读数为零。
甲
乙
(1)为达到实验目的，请你帮他完成实物连线图(导线要接在接线柱上)；
(2)当P触及端点N时，电压表的读数为__________V；
(3)已知该弹簧的伸长量x与拉力F关系图线如图乙所示，则弹簧拉力F与电压表读数U的关系式为__________。
[解析] (1)直流电源的电动势为4.5 V，所以电压表选3 V挡，电路如图所示：
(2)当P触及端点N时，电压表测MN两端的电压，电压表的读数为：
UR1＝IR1＝R1＝×20 V＝1.50 V。
(3)由图可知：F＝200x，电压为：
U＝R1＝×20× V，
联立可得：U＝F，则F＝U。
[答案] (1)见解析图 (2)1.50(1.5也对) (3)F＝U
相关资料
更多
