第22課時(shí)電學(xué)實(shí)驗(yàn)

第22課時(shí)電學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建高考題型一基本儀器的使用與讀數(shù)1.游標(biāo)卡尺測(cè)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(duì)齊的數(shù)值(mm)，不估讀。10分度游標(biāo)尺，精確度為0.1mm；20分度游標(biāo)尺，精確度為0.05mm；50分度游標(biāo)尺，精確度為0.02mm。2.螺旋測(cè)微器(千分尺)測(cè)量值＝固定刻度讀數(shù)(mm)＋可動(dòng)刻度讀數(shù)(帶估讀值)×0.01mm。注意要估讀到0.001mm。3.電流表和電壓表量程精確度讀數(shù)規(guī)則電流表0～3A0.1A與刻度尺一樣，讀數(shù)規(guī)則較簡(jiǎn)單，只需在精確值后加一估讀數(shù)即可電壓表0～3V0.1V電流表0～0.6A0.02A估讀位與最小刻度在同一位電壓表0～15V0.5V【例1】(1)下列各圖均是用游標(biāo)卡尺測(cè)量時(shí)的示意圖，圖1甲為50分度游標(biāo)卡尺，圖乙為20分度游標(biāo)卡尺，圖丙為10分度游標(biāo)卡尺，它們的讀數(shù)分別為_(kāi)_______、________、________。甲圖1(2)甲、乙、丙三個(gè)螺旋測(cè)微器的示數(shù)如圖2所示，其讀數(shù)分別為_(kāi)_______mm、____________mm、________mm。圖2(3)電流表和電壓表的刻度盤(pán)如圖3甲、乙所示。圖3①圖甲使用0.6A量程時(shí)，對(duì)應(yīng)刻度盤(pán)上每一小格代表________A，圖中表針的示數(shù)是________A；當(dāng)使用3A量程時(shí)，對(duì)應(yīng)刻度盤(pán)上每一小格代表________A，圖中表針示數(shù)為_(kāi)_______A。②圖乙使用較小量程時(shí)，每小格表示____________V，圖中表針的示數(shù)為_(kāi)_______V；若使用的是較大量程，則這時(shí)表盤(pán)刻度每小格表示______V，圖中表針示數(shù)為_(kāi)_____V。答案(1)42.16mm63.30mm29.8mm(2)6.8580.0070.658(3)①0.020.440.12.20②0.11.700.58.5解析(1)在題圖甲中，主尺讀數(shù)為42mm，游標(biāo)尺上第8條刻度線與主尺上的一條刻度線對(duì)齊，由于游標(biāo)尺是50分度的，所以讀數(shù)為42mm＋8×0.02mm＝42.16mm；在題圖乙中，主尺讀數(shù)為63mm，游標(biāo)尺上第6條刻度線與主尺上的一條刻度線對(duì)齊，由于游標(biāo)尺是20分度的，所以讀數(shù)為63mm＋6×0.05mm＝63.30mm；在題圖丙中，主尺讀數(shù)為29mm，游標(biāo)尺上第8條刻度線與主尺上的一條刻度線對(duì)齊，由于游標(biāo)尺是10分度的，所以讀數(shù)為29mm＋8×0.1mm＝29.8mm。(2)題圖甲：固定刻度讀數(shù)＋可動(dòng)刻度讀數(shù)＝6.5mm＋35.8×0.01mm＝6.858mm。題圖乙：固定刻度讀數(shù)＋可動(dòng)刻度讀數(shù)＝0＋0.7×0.01mm＝0.007mm。題圖丙：固定刻度讀數(shù)＋可動(dòng)刻度讀數(shù)＝0.5mm＋15.8×0.01mm＝0.658mm。 高考題型二以測(cè)電阻為核心的實(shí)驗(yàn)角度1伏安法測(cè)電阻1.電學(xué)儀器和電路的選擇原則——安全、準(zhǔn)確、方便(1)安全：實(shí)際操作電表不超過(guò)量程。(2)精確：電表的讀數(shù)不能太小，要超過(guò)量程三分之一為宜。(3)滑動(dòng)變阻器的選擇：若用分壓接法，滑動(dòng)變阻器選小量程。若用限流接法，滑動(dòng)變阻器選擇阻值跟電路對(duì)象差不多的。2.電流表內(nèi)接法與外接法的比較與選擇比較項(xiàng)目電流表內(nèi)接法電流表外接法電路誤差原因由于電流表內(nèi)阻的分壓作用，電壓表測(cè)量值偏大由于電壓表內(nèi)阻的分流作用，電流表測(cè)量值偏大測(cè)量結(jié)果R測(cè)＝eq\f(U,I)＝RA＋Rx>Rx，電阻的測(cè)量值大于真實(shí)值R測(cè)＝eq\f(U,I)＝eq\f(RVRx,RV＋Rx)<Rx，電阻的測(cè)量值小于真實(shí)值適用條件Rx?RA，大電阻Rx?RV，小電阻記憶口訣大內(nèi)大小外小3.滑動(dòng)變阻器的選擇在安全條件下，分壓電路選最大阻值較小、額定電流較大的滑動(dòng)變阻器，限流電路選最大阻值比待測(cè)電阻大的滑動(dòng)變阻器。(1)要求待測(cè)電壓或電流從0開(kāi)始變化時(shí)，必須選擇分壓電路。(2)要求測(cè)量精確度高(或多測(cè)量幾組數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)區(qū)分度大)時(shí)，應(yīng)選擇分壓電路。(3)雖然沒(méi)有明確的要求，但滑動(dòng)變阻器的總電阻比待測(cè)電阻阻值小很多時(shí)，應(yīng)選擇分壓電路。(4)其他情況優(yōu)先選擇限流電路(節(jié)能)?！纠?】(2021·海南高考)在伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中，提供以下實(shí)驗(yàn)器材：電源E(電動(dòng)勢(shì)約6V，內(nèi)阻約1Ω)，待測(cè)電阻Rx(阻值小于10Ω)，電壓表V(量程3V，內(nèi)阻約3kΩ)，電流表A(量程0.6A，內(nèi)阻約1Ω)，滑動(dòng)變阻器(最大阻值20Ω)，單刀開(kāi)關(guān)S1，單刀雙擲開(kāi)關(guān)S2，導(dǎo)線若干。某同學(xué)利用上述實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)如圖4所示的測(cè)量電路。圖4回答下列問(wèn)題：(1)閉合開(kāi)關(guān)S1前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)滑到________(填“a”或“b”)端；(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，為使待測(cè)電阻的測(cè)量值更接近真實(shí)值，應(yīng)將S2撥向________(填“c”或“d”)；在上述操作正確的情況下，引起實(shí)驗(yàn)誤差的主要原因是________(填正確選項(xiàng)前的標(biāo)號(hào))；A.電流表分壓B.電壓表分流C.電源內(nèi)阻分壓(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，若已知電流表的內(nèi)阻為1.2Ω，在此情況下，為使待測(cè)電阻的測(cè)量值更接近真實(shí)值，應(yīng)將S2撥向________(填“c”或“d”)，讀得電壓表的示數(shù)為2.37V，電流表的示數(shù)為0.33A，則Rx＝________Ω(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。答案(1)b(2)cB(3)d6.0解析(1)伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路滑動(dòng)變阻器為限流接法，閉合開(kāi)關(guān)S1前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)滑到接入電阻最大處，即b端。(2)由于待測(cè)電阻值小于10Ω，實(shí)驗(yàn)時(shí)，為使待測(cè)電阻的測(cè)量值更接近真實(shí)值，應(yīng)該采用電流表外接電路，即應(yīng)將S2撥向c。在上述操作正確的情況下，引起實(shí)驗(yàn)誤差的主要原因是電壓表分流，選項(xiàng)B正確。(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，若已知電流表的內(nèi)阻為1.2Ω，在此情況下，為使待測(cè)電阻的測(cè)量值更接近真實(shí)值，應(yīng)該采用電流表內(nèi)接，應(yīng)將S2撥向d，讀得電壓表的示數(shù)為2.37V，電流表的示數(shù)為0.33A，則Rx＝eq\f(U,I)－RA＝6.0Ω。角度2測(cè)量金屬絲的電阻率【例3】(2022·湖北高考，13)某探究小組學(xué)習(xí)了多用電表的工作原理和使用方法后，為測(cè)量一種新型材料制成的圓柱形電阻的電阻率，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)探究。(1)該小組用螺旋測(cè)微器測(cè)量該圓柱形電阻的直徑D，示數(shù)如圖5甲所示，其讀數(shù)為_(kāi)_____mm。再用游標(biāo)卡尺測(cè)得其長(zhǎng)度L。(2)該小組用如圖乙所示的電路測(cè)量該圓柱形電阻Rx的阻值。圖中電流表量程為0.6A、內(nèi)阻為1.0Ω，定值電阻R0的阻值為20.0Ω，電阻箱R的最大阻值為999.9Ω。首先將S2置于位置1，閉合S1，多次改變電阻箱R的阻值，記下電流表的對(duì)應(yīng)讀數(shù)I，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。R/ΩI/Aeq\f(1,I)/A－15.00.4142.4210.00.3522.8415.00.3083.2520.00.2723.6825.00.2444.1030.00.2224.50根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖丙中繪制出eq\f(1,I)－R圖像。再將S2置于位置2，此時(shí)電流表讀數(shù)為0.400A。根據(jù)圖丙中的圖像可得Rx＝________Ω(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。最后可由表達(dá)式ρ＝________得到該材料的電阻率(用D、L、Rx表示)。丙圖5(3)該小組根據(jù)圖乙的電路和圖丙的eq\f(1,I)－R圖像，還可以求得電源電動(dòng)勢(shì)E＝______V，內(nèi)阻r＝________Ω(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)。(4)持續(xù)使用后，電源電動(dòng)勢(shì)降低、內(nèi)阻變大。若該小組再次將此圓柱形電阻連入此裝置，測(cè)得電路的電流，仍根據(jù)原來(lái)描繪的圖丙的圖像得到該電阻的測(cè)量值會(huì)______(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。答案(1)3.700(2)6.0eq\f(πD2Rx,4L)(3)123.0(4)偏小解析(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量該圓柱形電阻的直徑D，其讀數(shù)為3.5mm＋0.01mm×20.0＝3.700mm。(2)由電路可知，當(dāng)將S2置于位置1，閉合S1時(shí)E＝I(RA＋R0＋r＋R)即eq\f(1,I)＝eq\f(1,E)R＋eq\f(RA＋R0＋r,E)由圖像可知eq\f(1,E)＝eq\f(4.9－2.0,35)解得E＝12V，eq\f(RA＋R0＋r,E)＝2解得r＝3.0Ω再將S2置于位置2，此時(shí)電流表讀數(shù)為0.400A，則E＝I′(r＋R0＋RA＋Rx)解得Rx＝6.0Ω根據(jù)Rx＝ρeq\f(L,S)＝ρeq\f(L,\f(1,4)πD2)解得ρ＝eq\f(πD2Rx,4L)。(3)由(2)可知E＝12V，r＝3.0Ω。(4)根據(jù)表達(dá)式E＝I′(r＋R0＋RA＋Rx)因電源電動(dòng)勢(shì)變小，內(nèi)阻變大，則當(dāng)安培表有相同讀數(shù)時(shí)，得到的Rx的值偏小，即Rx測(cè)量值偏小。角度3用多用電表測(cè)量電學(xué)中的物理量1.電流表、電壓表的改裝改裝成電壓表改裝成電流表連接方式電阻與表頭串聯(lián)電阻與表頭并聯(lián)電阻大小的計(jì)算R＝eq\f(U－Ug,Ug)Rgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或R＝\f(U,Ig)－Rg))R＝eq\f(Ig,I－Ig)Rg2.歐姆表的改裝原理及使用方法歐姆表原理①如圖所示為歐姆表的原理圖。紅、黑表筆短接調(diào)零，即調(diào)節(jié)R，使表頭指針達(dá)到滿偏，此時(shí)有Ig＝eq\f(E,r＋Rg＋R)＝eq\f(E,R內(nèi))。②在兩表筆間接入待測(cè)電阻Rx時(shí)，有Ix＝eq\f(E,R內(nèi)＋Rx)，故Ix＝eq\f(R內(nèi),R內(nèi)＋Rx)Ig。③由②知，每一個(gè)Rx都對(duì)應(yīng)一個(gè)電流Ix，如果將電流刻度改為電阻刻度，就可直接讀出待測(cè)電阻的阻值。④當(dāng)Rx＝R內(nèi)時(shí)，Ix＝eq\f(1,2)Ig，指針指在表盤(pán)中央刻度，表盤(pán)中央刻度對(duì)應(yīng)的電阻值稱為中值電阻。歐姆表使用“三注意”①電流的流向：使用歐姆擋時(shí)，多用電表內(nèi)部電源的正極接黑表筆，負(fù)極接紅表筆，從多用電表看，電流從紅表筆流入，從黑表筆流出。②區(qū)分“機(jī)械調(diào)零”和“歐姆調(diào)零”：“機(jī)械調(diào)零”是調(diào)整表盤(pán)下邊中間的定位螺絲，使表針停在左端“0”位置；“歐姆調(diào)零”是調(diào)整歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指在表盤(pán)右端“0”刻度處。③倍率選擇：使用歐姆擋測(cè)電阻時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)大或過(guò)小均有較大誤差，指針偏轉(zhuǎn)角度在eq\f(1,3)滿偏刻度到eq\f(2,3)滿偏刻度之間讀數(shù)較準(zhǔn)確，如待測(cè)電阻約為2kΩ，應(yīng)選用“×100”擋。歐姆表讀數(shù)表盤(pán)讀數(shù)乘以相應(yīng)擋位的倍率?！纠?】(2022·遼寧高考，11)某同學(xué)要將一小量程電流表(滿偏電流為250μA，內(nèi)阻為1.2kΩ)改裝成有兩個(gè)量程的電流表，設(shè)計(jì)電路如圖6所示，其中定值電阻R1＝40Ω，R2＝360Ω。圖6(1)當(dāng)開(kāi)關(guān)S接A端時(shí)，該電流表的量程為0～________mA；(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S接B端時(shí)，該電流表的量程比接在A端時(shí)________(填“大”或“小”)；(3)該同學(xué)選用量程合適的電壓表(內(nèi)阻未知)和此改裝電流表測(cè)量未知電阻Rx的阻值，設(shè)計(jì)了圖7中兩個(gè)電路。不考慮實(shí)驗(yàn)操作中的偶然誤差，則使用________(填“甲”或“乙”)電路可修正由電表內(nèi)阻引起的實(shí)驗(yàn)誤差。圖7答案(1)1(2)大(3)乙解析(1)由圖可知當(dāng)S接A時(shí)，R1和R2串聯(lián)接入電路，和電流表并聯(lián)，滿偏時(shí)電流表兩端的電壓為Um＝Imr＝250×10－6×1.2×103V＝0.3V，此時(shí)R1和R2的電流為I＝eq\f(Um,R1＋R2)＝eq\f(0.3,40＋360)A＝0.75×10－3A＝0.75mA，所以總電流為I總＝Im＋I(xiàn)＝1mA，即量程為0～1mA。(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S接B端時(shí)，由圖可知R1和電流表串聯(lián)再和R2并聯(lián)，由于和電流表并聯(lián)的電阻變小，當(dāng)電流表滿偏時(shí)，流過(guò)R2的電流變大，干路電流變大，即量程變大，所以比接在A端時(shí)大。(3)圖甲是電流表的外接法，誤差是由于電壓表的分流引起的，圖乙是電流表的內(nèi)接法，誤差是由于電流表的分壓引起的，因?yàn)轭}目中電壓表電阻未知，故采用乙電路可以修正由電表內(nèi)阻引起的實(shí)驗(yàn)誤差。高考題型三以測(cè)電動(dòng)勢(shì)為核心的實(shí)驗(yàn)1.伏安法原理根據(jù)E＝U＋I(xiàn)r，最少測(cè)出兩組數(shù)據(jù)，列出兩個(gè)方程：E＝U1＋I(xiàn)1r，E＝U2＋I(xiàn)2r，可解出E＝eq\f(I1U2－I2U1,I1－I2)，r＝eq\f(U2－U1,I1－I2)電路圖圖像和誤差分析U準(zhǔn)確，I偏小，是因?yàn)殡妷罕淼姆至髟斐傻腅真>E測(cè)，r測(cè)>r真eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(r測(cè)＝\f(RVr,RV＋r)))I準(zhǔn)確，U偏小，是因?yàn)殡娏鞅淼姆謮涸斐傻腅測(cè)＝E真，r測(cè)>r真(r測(cè)＝r＋RA)2.伏阻法與安阻法方案伏阻法安阻法原理E＝U＋eq\f(U,R)rE＝IR＋I(xiàn)r電路圖關(guān)系式eq\f(1,U)＝eq\f(r,E)·eq\f(1,R)＋eq\f(1,E)eq\f(1,I)＝eq\f(1,E)R＋eq\f(r,E)圖像誤差分析E測(cè)<E真，r測(cè)<r真eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(r真＝\f(RVr,RV＋r)))E測(cè)＝E真，r測(cè)>r真(r測(cè)＝r＋RA)【例5】(2021·1月浙江選考，18)在“測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)中，(1)用如圖8甲所示的電路圖測(cè)量，得到的一條實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合線如圖乙所示，則該電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________V(保留3位有效數(shù)字)；內(nèi)阻r＝________Ω(保留2位有效數(shù)字)。圖8(2)現(xiàn)有如圖9所示的實(shí)驗(yàn)器材，照片中電阻箱阻值可調(diào)范圍為0～9999Ω，滑動(dòng)變阻器阻值變化范圍為0～10Ω，電流表G的量程為0～3mA、內(nèi)阻為200Ω，電壓表的量程有0～3V和0～15V。請(qǐng)?jiān)趫D11中選擇合適的器材，在方框中畫(huà)出兩種測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的電路圖。圖9答案(1)1.46(1.45～1.47)0.65(0.63～0.67)(2)如圖所示解析(1)由閉合電路歐姆定律，E＝U＋I(xiàn)r，與圖乙中圖像相符的關(guān)系式U＝E－Ir，則該電池的電動(dòng)勢(shì)E＝1.46V，內(nèi)阻r＝0.65Ω。(2)題圖中的實(shí)驗(yàn)器材有電壓表、電流表、電阻箱、滑動(dòng)變阻器等，可以利用電壓表和電阻箱并聯(lián)連接在電池和開(kāi)關(guān)兩端，組成測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量電路；由于電流表內(nèi)阻為200Ω，不能采用電流表和電阻箱串聯(lián)連接在電池和開(kāi)關(guān)兩端，組成測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量電路；可以將電流表和電阻箱并聯(lián)擴(kuò)大電流表量程，與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)后再與電壓表并聯(lián)，連接在電池和開(kāi)關(guān)兩端，組成測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量電路。高考題型四電學(xué)其他實(shí)驗(yàn)角度1觀察電容器的充放電現(xiàn)象裝置圖：1.開(kāi)關(guān)撥到1時(shí)，電容器充電，電容器的兩端電壓逐漸增大，電荷量逐漸增加，電路中的電流逐漸減小，最后充滿電時(shí)，電流為零。2.開(kāi)關(guān)撥到2時(shí)，電容器放電，電流剛開(kāi)始最大，因?yàn)殡娙萜鞯碾妷鹤畲?，隨著放電的進(jìn)行，電容器的電荷量減少，則它的兩端電壓減少，電路中的電流也減少?！纠?】(2022·北京房山期末)電流傳感器可以像電流表一樣測(cè)量電流。不同的是它的反應(yīng)非常快，可以捕捉到瞬間的電流變化。此外，由于它與計(jì)算機(jī)相連，還能顯示出電流隨時(shí)間變化的I－t圖像。如圖10甲所示連接電路。直流電源電動(dòng)勢(shì)8V，內(nèi)阻可忽略，電容器可選幾十微法的電解電容器。先使開(kāi)關(guān)S與1端相連，電源向電容器充電，這個(gè)過(guò)程可在短時(shí)間內(nèi)完成。然后把開(kāi)關(guān)S擲向2端，電容器通過(guò)電阻R放電，傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī)，屏幕上顯示出電流隨時(shí)間變化的I－t圖像，一位同學(xué)得到的I－t圖像如圖乙所示。甲乙圖10(1)在圖乙I－t圖中用陰影標(biāo)記了一個(gè)豎立的狹長(zhǎng)矩形(在圖的1s附近)，這個(gè)陰影面積的物理意義是________________________________________________。(2)根據(jù)I－t圖像可估算電容器在全部放電過(guò)程中釋放的電荷量為_(kāi)_______。(3)如果不改變電路其他參數(shù)，只增大電阻R，充電時(shí)I－t曲線與橫軸所圍成的面積將________(填“增大”“不變”或“變小”)；充電時(shí)間將______(填“變長(zhǎng)”“不變”或“變短”)。答案(1)通電0.2s充入電容器(流過(guò)電阻R)的電荷量(2)(1.4～1.8)×10－3C(3)不變變長(zhǎng)解析(1)由于橫軸一個(gè)格是0.2s，根據(jù)微元法可知，一個(gè)豎立的狹長(zhǎng)矩形陰影面積的物理意義是通電0.2s充入電容器(流過(guò)電阻R)的電荷量。(2)先數(shù)出圖乙中放電圖線(即時(shí)間軸下面)與時(shí)間軸圍成的面積約是38個(gè)格，而一個(gè)格的電荷量是q＝0.2×10－3A×0.2s＝4×10－5C，故放電過(guò)程中釋放的電荷量為Q＝38q＝38×4×10－5C＝1.52×10－3C。(3)只增大R，則充電的電流將減小，但是還需要把電容器充滿，即圍成的面積是不變的，但充電時(shí)間將變長(zhǎng)。角度2探究影響感應(yīng)電流方向的因素裝置圖：開(kāi)關(guān)和變阻器的狀態(tài)線圈B中是否有電流開(kāi)關(guān)閉合的瞬間有開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間有開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，滑動(dòng)變阻器不動(dòng)無(wú)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，迅速移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片有開(kāi)關(guān)閉合，滑片不動(dòng)，把A向上拔出或向下插入B有結(jié)論：當(dāng)穿過(guò)閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，閉合導(dǎo)體回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電流?！纠?】(2022·河北宋家莊模擬)某小組的同學(xué)做“探究影響感應(yīng)電流方向的因素”實(shí)驗(yàn)。(1)首先按圖11甲所示方式連接電路，閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)；再按圖乙所示方式連接電路，閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)。進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)的目的是________。A.檢查電流計(jì)測(cè)量電路的電流是否準(zhǔn)確B.檢查干電池是否為新電池C.推斷電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系(2)接下來(lái)用圖丙所示的裝置做實(shí)驗(yàn)，圖中螺線管上的粗線標(biāo)示的是導(dǎo)線的繞行方向。某次實(shí)驗(yàn)中在條形磁鐵插入螺線管的過(guò)程中，觀察到電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明螺線管中的電流方向(從上往下看)是沿______(選填“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”)方向。丙圖11(3)下表是該小組的同學(xué)設(shè)計(jì)的記錄表格的一部分，表中完成了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的記錄，還有一項(xiàng)需要推斷的實(shí)驗(yàn)結(jié)果未完成，請(qǐng)幫助該小組的同學(xué)完成(選填“垂直紙面向外”或“垂直紙面向里”)。實(shí)驗(yàn)記錄表(部分)操作N極朝下插入螺線管從上往下看的平面圖(B0表示原磁場(chǎng)，即磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng))原磁場(chǎng)通過(guò)螺線管磁通量的增減增加感應(yīng)電流方向沿逆時(shí)針?lè)较蚋袘?yīng)電流的磁場(chǎng)B′的方向(4)該小組同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，對(duì)楞次定律有了比較深刻的認(rèn)識(shí)。結(jié)合以上實(shí)驗(yàn)，有同學(xué)認(rèn)為，理解楞次定律，關(guān)鍵在于抓住________(選填“B0”或“B′”)總是要阻礙______(選填“B0”或“B′”)磁通量的變化。答案(1)C(2)順時(shí)針(3)垂直紙面向外(4)B′B0解析(1)從電路來(lái)看，這兩個(gè)電路有一點(diǎn)是不同的，在圖甲中，接電池正極的是電流表的正接線柱，而圖乙中，接電池正極的是電流表的負(fù)接線柱，故它們的指針偏轉(zhuǎn)方向不相同，說(shuō)明這一步是在判斷電流方向與指針的偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系，即選項(xiàng)C正確。(2)由于電流表的指針是向右偏轉(zhuǎn)的，說(shuō)明電流是從電流表的正接線柱流入的，也就是在螺線管中，電流方向是沿我們看到的線斜向上的，如果從上往下看，則是沿順時(shí)針?lè)较颉?3)由于表格中已經(jīng)判斷出感應(yīng)電流的方向是沿逆時(shí)針?lè)较虻?，故由右入定則可判斷出感應(yīng)電流的磁場(chǎng)B′的方向是垂直紙面向外的。(4)對(duì)楞次定律的理解時(shí)，是感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁場(chǎng)的磁通量的變化，故第一個(gè)空應(yīng)該填B′，第二個(gè)空應(yīng)該填B0。角度3探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系【例8】(2022·廣西桂林模擬)某班物理實(shí)驗(yàn)課上，同學(xué)們用可拆變壓器探究“變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”?？刹鹱儔浩魅鐖D12甲、乙所示。(1)下列說(shuō)法正確的是________。A.為確保實(shí)驗(yàn)安全，實(shí)驗(yàn)中要求原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù)B.變壓器的原線圈接低壓交流電，測(cè)量副線圈電壓時(shí)應(yīng)當(dāng)用多用電表的“直流電壓擋”C.可以先保持原線圈電壓、匝數(shù)不變，改變副線圈的匝數(shù)，研究副線圈匝數(shù)對(duì)副線圈電壓的影響D.測(cè)量副線圈電壓時(shí)，先用最大量程試測(cè)，大致確定電壓后再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量E.變壓器開(kāi)始正常工作后，鐵芯導(dǎo)電，把電能由原線圈輸送到副線圈F.變壓器開(kāi)始正常工作后，若不計(jì)各種損耗，在原線圈上將電能轉(zhuǎn)化成磁場(chǎng)能，在副線圈上將磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化成電能，鐵芯起到“傳遞”磁場(chǎng)能的作用(2)如圖丙所示，某同學(xué)自己繞制了兩個(gè)線圈套在可拆變壓器的鐵芯上。原線圈接學(xué)生電源的交流輸出端，副線圈接小燈泡。下列說(shuō)法正確的是__________。丙圖12A.與變壓器未通電時(shí)相比較，此時(shí)若將可拆變壓器上端的橫條鐵芯取下將更費(fèi)力B.若僅增加原線圈繞制的圈數(shù)，小燈泡的亮度將保持不變C.若僅增加副線圈繞制的圈數(shù)，學(xué)生電源的過(guò)載指示燈可能會(huì)亮起(3)理想變壓器是一種理想化模型。請(qǐng)分析說(shuō)明該模型應(yīng)忽略哪些次要因素；并證明：理想變壓器原、副線圈的電壓之比，等于兩個(gè)線圈的匝數(shù)之比，即eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)。答案(1)CDF(2)AC(3)見(jiàn)解析解析(1)如果原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù)，則副線圈的電壓會(huì)大于原線圈的電壓，電壓升高，容易有危險(xiǎn)存在，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；變壓器的原線圈接低壓交流電，測(cè)量副線圈電壓時(shí)應(yīng)當(dāng)用多用電表的“交流電壓擋”，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；可以先保持原線圈電壓、匝數(shù)不變，改變副線圈的匝數(shù)，研究副線圈匝數(shù)對(duì)副線圈電壓的影響，選項(xiàng)C正確；測(cè)量副線圈電壓時(shí)，先用最大量程試測(cè)，大致確定電壓后再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量，選項(xiàng)D正確；變壓器開(kāi)始正常工作后，鐵芯能把磁場(chǎng)的變化傳給副線圈，故能量也由原線圈輸送到副線圈，選項(xiàng)E錯(cuò)誤；變壓器開(kāi)始正常工作后，若不計(jì)各種損耗，在原線圈上將電能轉(zhuǎn)化成磁場(chǎng)能，在副線圈上將磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化成電能，鐵芯起到“傳遞”磁場(chǎng)能的作用，選項(xiàng)F正確。(2)線圈通電后，會(huì)產(chǎn)生磁性，對(duì)鐵芯有吸引力，所以與變壓器未通電時(shí)相比較，此時(shí)若將可拆變壓器上端的橫條鐵芯取下將更費(fèi)力，選項(xiàng)A正確；若僅增加原線圈繞制的圈數(shù)，則副線圈的電壓會(huì)變小，故小燈泡的亮度將變暗，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若僅增加副線圈繞制的圈數(shù)，則副線圈的電壓會(huì)增大，通過(guò)燈泡的電流會(huì)較大，從而引起原線圈的電流也增大而使電源過(guò)載，所以學(xué)生電源的過(guò)載指示燈可能會(huì)亮起，選項(xiàng)C正確。(3)理想變壓器模型應(yīng)忽略的次要因素如下：①不計(jì)漏磁，即通過(guò)原、副線圈每匝線圈的磁通量都相等，因而不計(jì)磁場(chǎng)能損失；②不計(jì)原、副線圈的電阻，因而不計(jì)線圈的熱能損失；③不計(jì)鐵芯中產(chǎn)生的渦流，因而不計(jì)鐵芯的熱能損失。綜上，理想變壓器在傳輸能量時(shí)沒(méi)有能量損失。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，原、副線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別為E1＝n1eq\f(ΔΦ,Δt)、E2＝n2eq\f(ΔΦ,Δt)；因理想變壓器不計(jì)原、副線圈的電阻，則線圈兩端的電壓等于它產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即U1＝E1，U2＝E2，聯(lián)立以上各式可得eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)。角度4利用傳感器制作簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制裝置元件電阻及其大小的變化物理量的轉(zhuǎn)換光敏電阻有光時(shí)電阻小，無(wú)光時(shí)電阻大光→電熱敏電阻溫度升高時(shí)電阻小，溫度降低時(shí)電阻大溫度→電電阻應(yīng)變片受到拉力時(shí)，電阻變大，受到壓力時(shí)電阻變小力→電電容式傳感器當(dāng)電容器的正對(duì)面積S、極板間距離d、極板間介質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)測(cè)定電容的大小就可以確定這個(gè)物理量的變化面積→電位移→電霍爾元件霍爾電壓UH與磁感應(yīng)強(qiáng)度B有線性關(guān)系磁→電【例9】(2022·河北高考，12)某物理興趣小組利用廢棄電飯煲的部分器材自制簡(jiǎn)易電飯煲，設(shè)計(jì)電路如圖13甲所示。選用的器材有：限溫開(kāi)關(guān)S1(手動(dòng)將其按下，開(kāi)始持續(xù)加熱煮飯，當(dāng)鍋內(nèi)溫度高于103℃時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)，之后不能自動(dòng)閉合)；保溫開(kāi)關(guān)S2(當(dāng)鍋內(nèi)溫度高于80℃時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)，溫度低于70℃時(shí)自動(dòng)閉合)；電飯煲的框架(結(jié)構(gòu)如圖乙所示)。自備元件有：加熱電阻絲R(阻值為60Ω，用于加熱煮飯)；限流電阻R1和R2(阻值均為1kΩ)；指示燈L1和L2(2.5V，0.6W，當(dāng)電流低于30mA時(shí)可視為熄滅)；保險(xiǎn)絲T。圖13(1)按照興趣小組設(shè)計(jì)的電路，下列說(shuō)法正確的是________(多選)。A.按下S1，L1和L2均發(fā)光B.當(dāng)鍋內(nèi)溫度高于103℃時(shí)，S1自動(dòng)斷開(kāi)，L1和L2均發(fā)光C.保溫過(guò)程中，S2自動(dòng)在閉合、斷開(kāi)狀態(tài)之間交替切換D.當(dāng)鍋內(nèi)溫度低于70℃時(shí)，S2自動(dòng)閉合，L1發(fā)光，L2熄滅(2)簡(jiǎn)易電飯煲制作完成后，試用時(shí)L1始終不亮，但加熱和保溫功能均正常。在不增加元件的前提下，斷開(kāi)電源，使用多用電表判斷發(fā)生故障的元件。下列操作步驟的正確順序是________(填寫(xiě)各步驟前的字母)。A.將選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×100”位置B.將兩支表筆直接接觸，調(diào)節(jié)“歐姆調(diào)零旋鈕”，使指針指向歐姆零點(diǎn)C.調(diào)整“指針定位螺絲”，使指針指到零刻度D.測(cè)量指示燈L1兩端的阻值E.將選擇開(kāi)關(guān)置于OFF位置或交流電壓最高擋圖14操作時(shí)，將多用電表兩表筆與L1兩端接觸，若指針如圖14甲所示，可判斷是________斷路損壞；若指針如圖乙所示，可判斷是____________斷路損壞(用電路中的元件符號(hào)表示)。答案(1)CD(2)CABDEL1R1解析(1)按下S1后L2支路被短路，則L2不會(huì)發(fā)光，A錯(cuò)誤；當(dāng)鍋內(nèi)溫度高于103℃時(shí)，S1斷開(kāi)，而要溫度降到70℃以下時(shí)S2才會(huì)閉合，則此時(shí)L2可能發(fā)光，此時(shí)電路中R與R1和L1的串聯(lián)部分并聯(lián)，并聯(lián)的整體再和L2、R2串聯(lián)，則回路中并聯(lián)的整體電阻RL＝10.42Ω，R并＝56.64Ω，則回路總電阻R總＝1067.06Ω，則回路總電流I總＝eq\f(E,R總)＝0.21A，則L2一定發(fā)光，此時(shí)并聯(lián)的整體的電壓為U并＝I總R并＝11.89V，則流過(guò)L1的電流為IL1＝eq\f(U并,RL1＋R1)＝eq\f(11.89,1000＋10.42)A＝0.012A，流過(guò)L1的電流小于30mA，則L1熄滅，B錯(cuò)誤；由題知，S2在鍋內(nèi)溫度高于80℃時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)，鍋內(nèi)溫度降到70℃以下時(shí)S2自動(dòng)閉合，C正確；當(dāng)鍋內(nèi)溫度低于70℃時(shí)，S2自動(dòng)閉合，L2支路被短路，則L2不會(huì)發(fā)光，此時(shí)電路中R與R1和L1的串聯(lián)部分并聯(lián)，則此時(shí)流過(guò)L1的電流為IL1′＝eq\f(E,RL1＋R1)＝eq\f(220,1000＋10.42)A＝0.218A，則此時(shí)流過(guò)L1的電流大于30mA，則L1發(fā)光，D正確。(2)多用電表的操作步驟為：調(diào)整“指針定位螺絲”，使指針指到零刻度——機(jī)械調(diào)零；將選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×100”位置——選擋；將兩支表筆直接接觸，調(diào)節(jié)“歐姆調(diào)零旋鈕”，使指計(jì)指向歐姆零點(diǎn)——?dú)W姆調(diào)零；測(cè)量指示燈L1兩端的阻值——測(cè)量；將選擇開(kāi)關(guān)置于OFF位置或交流電壓最高擋——關(guān)閉多用電表。故正確順序?yàn)镃ABDE。由于使用時(shí)L1始終不亮，但加熱和保溫功能均正常，則說(shuō)明R、L2、R2、T均正常，如圖甲可看出L1兩端有1090Ω左右的電阻，則說(shuō)明L1始終不亮的原因是L1斷路損壞。由于使用時(shí)L1始終不亮，但加熱和保溫功能均正常，則說(shuō)明R、L2、R2、T均正常，如圖乙可看出歐姆表的示數(shù)幾乎為零，但由于RL＝10.42Ω此時(shí)選用的是“×100”擋則說(shuō)明燈泡L1正常，則說(shuō)明L1始終不亮的原因是R1斷路損壞。高考題型五電學(xué)實(shí)驗(yàn)的遷移與創(chuàng)新角度1實(shí)驗(yàn)原理的變化測(cè)電阻可以是測(cè)量導(dǎo)體的電阻，也可以是測(cè)量電表的內(nèi)阻，還可以是測(cè)量電源的內(nèi)阻。不管哪種，理論依據(jù)都是歐姆定律或者閉合電路的歐姆定律。下面以測(cè)量電阻為例，分析實(shí)驗(yàn)原理的變化創(chuàng)新，注意與伏安法測(cè)電阻進(jìn)行對(duì)比。安安法如果已知的內(nèi)阻R1，則可測(cè)得的內(nèi)阻R2＝eq\f(I1R1,I2)串聯(lián)一定值電阻R0后，同樣可測(cè)得的內(nèi)阻R2＝eq\f(I1（R1＋R0）,I2)伏伏法兩電表的滿偏電流接近時(shí)，若已知的內(nèi)阻R1，則可測(cè)出的內(nèi)阻R2＝eq\f(U2,U1)R1并聯(lián)一定值電阻R0后，同樣可得的內(nèi)阻R2＝eq\f(U2,\f(U1,R1)＋\f(U1,R0))替代法單刀雙擲開(kāi)關(guān)分別與1、2相接，調(diào)節(jié)電阻箱R1保證電流表兩次讀數(shù)相等，則R1的讀數(shù)等于待測(cè)電阻的阻值比較法測(cè)得電阻箱R1的阻值及表、表的示數(shù)I1、I2，可得Rx＝eq\f(I2R1,I1)(電表阻值不計(jì))半偏法斷開(kāi)S2，閉合S1，調(diào)節(jié)R0，使表滿偏為I0，保持R0不變，閉合S2，調(diào)節(jié)R，使表讀數(shù)為eq\f(I0,2)，則RA＝R(電壓半偏法同學(xué)們自行思考)【例10】(2022·全國(guó)甲卷，22)某同學(xué)要測(cè)量微安表內(nèi)阻，可利用的實(shí)驗(yàn)器材有：電源E(電動(dòng)勢(shì)1.5V，內(nèi)阻很小)，電流表(量程10mA，內(nèi)阻約10Ω)，微安表(量程100μA，內(nèi)阻Rg待測(cè)，約1kΩ)，滑動(dòng)變阻器R(最大阻值10Ω)，定值電阻R0(阻值10Ω)，開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干。圖15(1)將圖15中所示的器材符號(hào)連線，畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖；(2)某次測(cè)量中，微安表的示數(shù)為90.0μA，電流表的示數(shù)為9.00mA，由此計(jì)算出微安表內(nèi)阻Rg＝________Ω。答案(1)見(jiàn)解析圖(2)990解析(1)為了準(zhǔn)確測(cè)出微安表兩端的電壓，可以讓微安表與定值電阻R0并聯(lián)，再與電流表串聯(lián)，通過(guò)電流表的電流與微安表的電流之差，即為流過(guò)定值電阻R0的電流，從而求出微安表兩端的電壓，進(jìn)而求出微安表的內(nèi)阻。由于電源電壓過(guò)大，并且為了測(cè)量多組數(shù)據(jù)，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，實(shí)驗(yàn)電路原理圖如圖所示。(2)流過(guò)定值電阻R0的電流I＝IA－IG＝9.00mA－0.09mA＝8.91mA加在微安表兩端的電壓U＝IR0＝8.91×10－2V微安表的內(nèi)阻Rg＝eq\f(U,IG)＝eq\f(8.91×10－2,90.0×10－6)Ω＝990Ω。1.(2021·福建高考，11)某實(shí)驗(yàn)小組使用多用電表和螺旋測(cè)微器測(cè)量一長(zhǎng)度為80.00cm電阻絲的電阻率，該電阻絲的電阻值約為100～200Ω，材料未知，實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：圖16(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量該電阻絲的直徑，示數(shù)如圖16(a)所示，該電阻絲的直徑為_(kāi)_____mm。(2)對(duì)多用電表進(jìn)行機(jī)械調(diào)零。(3)將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)旋至______倍率的電阻擋(選填“×1”“×10”“×100”或“×1k”)。(4)將黑、紅表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指在電阻擋零刻度線。(5)將黑、紅表筆并接在待測(cè)電阻絲兩端，多用電表的示數(shù)如圖(b)所示。該電阻絲的電阻值為_(kāi)_______Ω。(6)測(cè)量完成之后，將表筆從插孔拔出，并將選擇開(kāi)關(guān)旋到“OFF”位置。(7)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的該電阻絲的電阻率為_(kāi)_______Ω·m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。答案(1)1.414(1.413～1.416都對(duì))(3)×10(5)160(7)3.14×10－4解析(1)根據(jù)螺旋測(cè)微器讀數(shù)規(guī)則，該電阻絲的直徑為d＝1mm＋0.414mm＝1.414mm。(3)根據(jù)中值電阻為“15”，測(cè)量電阻值約為100～200Ω，要使指針指在中值電阻附近，應(yīng)該將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)旋至×10倍率的電阻擋。(5)根據(jù)多用電表歐姆擋讀數(shù)規(guī)則，該電阻絲的電阻值為16×10Ω＝160Ω。(7)電阻絲長(zhǎng)度L＝80.00cm＝0.8000m，橫截面積S＝eq\f(πd2,4)＝1.57×10－6m2由電阻定律R＝eq\f(ρL,S)，解得實(shí)驗(yàn)測(cè)得的該電阻絲電阻率為3.14×10－4Ω·m。2.(2022·山東高考，14)某同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有器材，設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量電阻阻值的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)器材：干電池E(電動(dòng)勢(shì)1.5V，內(nèi)阻未知)；電流表A1(量程10mA，內(nèi)阻為90Ω)；電流表A2(量程30mA，內(nèi)阻為30Ω)；定值電阻R0(阻值為150Ω)；滑動(dòng)變阻器R(最大阻值為100Ω)；待測(cè)電阻Rx；開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干。測(cè)量電路如圖17所示。圖17(1)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，連接電路，將滑動(dòng)變阻器R的滑片調(diào)到阻值最大一端。將定值電阻R0接入電路；閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑片位置。使電流表指針指在滿刻度的eq\f(1,2)處。該同學(xué)選用的電流表為_(kāi)_______(選填“A1”或“A2”)；若不考慮電池內(nèi)阻。此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻值應(yīng)為_(kāi)_______Ω。(2)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，保持滑片的位置不變。用Rx替換R0，閉合開(kāi)關(guān)后，電流表指針指在滿刻度的eq\f(3,5)處，則Rx的測(cè)量值為_(kāi)_______Ω。(3)本實(shí)驗(yàn)中未考慮電池內(nèi)阻，對(duì)Rx的測(cè)量值________(選填“有”或“無(wú)”)影響。答案(1)A160(2)100(3)無(wú)解析(1)若不考慮電池內(nèi)阻，且在電池兩端只接R0時(shí)，電路中的電流約為I＝eq\f(E,R0)＝eq\f(1.5,150)A＝10mA，因I<eq\f(30,2)mA，所以閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑片位置，要使電流表指針指在滿刻度的eq\f(1,2)處，則該同學(xué)選用的電流表應(yīng)為A1；若不考慮電池內(nèi)阻，根據(jù)閉合電路的歐姆定律有E＝eq\f(Im,2)(R＋R0＋RA1)，計(jì)算出R＝60Ω。(2)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，保持滑片的位置不變，用Rx替換R0，閉合開(kāi)關(guān)后，有E＝eq\f(3Im,5)(R＋Rx＋RA1)代入數(shù)據(jù)有Rx＝100Ω。(3)若考慮電池內(nèi)阻，根據(jù)閉合電路的歐姆定律有E＝eq\f(Im,2)[(R＋r)＋R0＋RA1]E＝eq\f(3Im,5)[(R＋r)＋Rx＋RA1]聯(lián)立計(jì)算出的Rx不受電池內(nèi)阻r的影響。3.(2022·廣東高考，12)彈性導(dǎo)電繩逐步成為智能控制系統(tǒng)中部分傳感器的敏感元件，某同學(xué)測(cè)量彈性導(dǎo)電繩的電阻與拉伸后繩長(zhǎng)之間的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：(1)裝置安裝和電路連接如圖18(a)所示，導(dǎo)電繩的一端固定，另一端作為拉伸端，兩端分別用帶有金屬夾A、B的導(dǎo)線接入如圖(b)所示的電路中。(2)導(dǎo)電繩拉伸后的長(zhǎng)度L及其電阻Rx的測(cè)量①將導(dǎo)電繩拉伸后，用刻度尺測(cè)量并記錄A、B間的距離，即為導(dǎo)電繩拉伸后的長(zhǎng)度L。②將滑動(dòng)變阻器R的滑片滑到最右端。斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2，閉合開(kāi)關(guān)S1，調(diào)節(jié)R，使電壓表和電流表的指針偏轉(zhuǎn)到合適位置。記錄兩表的示數(shù)U和I1。③閉合S2，電壓表的示數(shù)____________(選填“變大”或“變小”)。調(diào)節(jié)R使電壓表的示數(shù)仍為U，記錄電流表的示數(shù)I2，則此時(shí)導(dǎo)電繩的電阻Rx＝____________(用I1、I2和U表示)。④斷開(kāi)S1，增大導(dǎo)電繩拉伸量，測(cè)量并記錄A、B間的距離，重復(fù)步驟②和③。(3)該電壓表內(nèi)阻對(duì)導(dǎo)電繩電阻的測(cè)量值____________(選填“有”或“無(wú)”)影響。(4)圖(c)是根據(jù)部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪的Rx－L圖線。將該導(dǎo)電繩兩端固定在某種機(jī)械臂上，當(dāng)機(jī)械臂彎曲后，測(cè)得導(dǎo)電繩的電阻Rx為1.33kΩ，則由圖線可讀出導(dǎo)電繩拉伸后的長(zhǎng)度為_(kāi)_______cm，即為機(jī)械臂彎曲后的長(zhǎng)度。圖18答案(2)③變小eq\f(U,I2－I1)(3)無(wú)(4)51.80解析(2)閉合S2后，并聯(lián)部分的電阻減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律，電壓表的示數(shù)變小。導(dǎo)電繩兩端的電壓為U，流過(guò)導(dǎo)電繩的電流為I2－I1，導(dǎo)電繩的電阻Rx＝eq\f(U,I2－I1)。(3)在閉合S2之前，電流表I1的示數(shù)包括定值電阻的電流和電壓表分得的電流，閉合S2之后，加在電壓表兩端的電壓保持不變，因此流過(guò)電壓表和定值電阻的總電流仍為I1，故流過(guò)導(dǎo)電繩的電流是I2－I1，與電壓表內(nèi)阻無(wú)關(guān)，電壓表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量沒(méi)有影響。(4)由題圖(c)可知，導(dǎo)電繩拉伸后的長(zhǎng)度為51.80cm。4.(2021·湖南高考，12)某實(shí)驗(yàn)小組需測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，器材有：一節(jié)待測(cè)電池、一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)、一個(gè)定值電阻(阻值為R0)、一個(gè)電流表(內(nèi)阻為RA)、一根均勻電阻絲(電阻絲總阻值大于R0，并配有可在電阻絲上移動(dòng)的金屬夾)、導(dǎo)線若干。由于缺少刻度尺，無(wú)法測(cè)量電阻絲長(zhǎng)度，但發(fā)現(xiàn)桌上有一個(gè)圓形時(shí)鐘表盤(pán)。某同學(xué)提出將電阻絲繞在該表盤(pán)上，利用圓心角來(lái)表示接入電路的電阻絲長(zhǎng)度。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)將器材如圖19(a)連接；(c)圖19(2)開(kāi)關(guān)閉合前，金屬夾應(yīng)夾在電阻絲的________端(填“a”或“b”)；(3)改變金屬夾的位置，閉合開(kāi)關(guān)，記錄每次接入電路的電阻絲對(duì)應(yīng)的圓心角θ和電流表示數(shù)I，得到多組數(shù)據(jù)；(4)整理數(shù)據(jù)并在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)繪圖，所得圖像如圖(b)所示，圖線斜率為k，與縱軸截距為d，設(shè)單位角度對(duì)應(yīng)電阻絲的阻值為r0，該電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻可表示為E＝________，r＝________(用R0、RA、k、d、r0表示)；(5)為進(jìn)一步確定結(jié)果，還需要測(cè)量單位角度對(duì)應(yīng)電阻絲的阻值r0，利用現(xiàn)有器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在圖(c)方框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖(電阻絲用滑動(dòng)變阻器符號(hào)表示)；(6)利用測(cè)出的r0，可得該電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。答案(2)b(4)eq\f(r0,k)eq\f(dr0,k)－RA－R0(5)見(jiàn)解析圖解析(2)為了保護(hù)電流表，閉合開(kāi)關(guān)前應(yīng)使電路中的電阻最大，故金屬夾應(yīng)夾在電阻絲的b端。(4)由閉合電路的歐姆定律得E＝I(r＋RA＋R0＋θr0)，整理得eq\f(1,I)＝eq\f(1,E)(r＋RA＋R0)＋eq\f(r0,E)θ，結(jié)合題圖(b)可得k＝eq\f(r0,E)，d＝eq\f(1,E)(r＋RA＋R0)，解得E＝eq\f(r0,k)，r＝eq\f(dr0,k)－RA－R0。(5)實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示，先將單刀雙擲開(kāi)關(guān)S接1，記下電流表的示數(shù)I0，然后將單刀雙擲開(kāi)關(guān)S接2，移動(dòng)金屬夾的位置，直到電流表的示數(shù)為I0，記下此時(shí)接入電路的電阻絲對(duì)應(yīng)的圓心角θ0，則r0＝eq\f(R0,θ0)。1.(2021·廣東高考，12)某小組研究熱敏電阻阻值隨溫度的變化規(guī)律。根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要已選用了規(guī)格和量程合適的器材。(1)先用多用電表預(yù)判熱敏電阻阻值隨溫度的變化趨勢(shì)。選擇適當(dāng)倍率的歐姆擋，將兩表筆________，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指向右邊“0Ω”處。測(cè)量時(shí)觀察到熱敏電阻溫度越高，相同倍率下多用電表指針向右偏轉(zhuǎn)角度越大，由此可判斷熱敏電阻阻值隨溫度的升高而________。(2)再按圖1所示連接好電路進(jìn)行測(cè)量。圖1①閉合開(kāi)關(guān)S前，將滑動(dòng)變阻器R1的滑片滑到________端(填“a”或“b”)。將溫控室的溫度設(shè)置為T(mén)，電阻箱R0調(diào)為某一阻值R01。閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1，使電壓表和電流表的指針偏轉(zhuǎn)到某一位置。記錄此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)、T和R01。斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S。再將電壓表與熱敏電阻C端間的導(dǎo)線改接到D端，閉合開(kāi)關(guān)S。反復(fù)調(diào)節(jié)R0和R1，使電壓表和電流表的示數(shù)與上述記錄的示數(shù)相同。記錄此時(shí)電阻箱的阻值R02。斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S。②實(shí)驗(yàn)中記錄的阻值R01________R02(填“大于”“小于”或“等于”)。此時(shí)熱敏電阻阻值RT＝________。(3)改變溫控室的溫度，測(cè)量不同溫度時(shí)的熱敏電阻阻值，可以得到熱敏電阻阻值隨溫度的變化規(guī)律。答案(1)短接減小(2)①b②大于R01－R02解析(1)使用多用電表的歐姆擋前應(yīng)先歐姆調(diào)零，即將兩表筆短接。溫度越高，相同倍率下多用電表的指針向右偏轉(zhuǎn)的角度越大，則電阻阻值越小，故熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小。(2)①閉合開(kāi)關(guān)前，為了保護(hù)電路，應(yīng)該將滑動(dòng)變阻器的滑片移到b端。②將電壓表與熱敏電阻C端間的導(dǎo)線改接到D，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器和電阻箱，使電壓表和電流表的示數(shù)與改接前一致，則R01＝R02＋RT，所以R01＞R02，RT＝R01－R02。2.(2022·北京延慶區(qū)一模)多用電表是物理實(shí)驗(yàn)室常用的儀表之一，在練習(xí)使用多用電表的實(shí)驗(yàn)中(1)小敏同學(xué)測(cè)量20V左右的交流電壓①下列操作不合理的是________。A.先調(diào)節(jié)圖2乙中的T旋鈕，使指針指向左側(cè)零刻度B.將擋位K調(diào)至50VC.測(cè)量并讀數(shù)②指針位置如圖2甲所示，則此交變電流的電壓為_(kāi)_______V。圖2(2)小白同學(xué)用多用電表的歐姆擋粗略測(cè)量一定值電阻的阻值Rx，先把選擇開(kāi)關(guān)旋到“×100”擋位，測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)過(guò)小。①應(yīng)適當(dāng)使流過(guò)歐姆表表頭的電流變______________。②接下來(lái)的操作順序是________。a.將兩表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆擋調(diào)零旋鈕，使指針對(duì)準(zhǔn)刻度盤(pán)上歐姆擋的零刻度，然后斷開(kāi)兩表筆b.旋轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān)至交流電壓最大量程處(或“OFF”擋)，并拔出兩表筆c.將選擇開(kāi)關(guān)旋到“×10”擋d.將選擇開(kāi)關(guān)旋到“×1k”擋e.將兩表筆分別連接到被測(cè)電阻的兩端，讀出阻值Rx，斷開(kāi)兩表筆答案(1)①A②22.0(2)①大②daeb解析(1)①先調(diào)節(jié)圖乙中的機(jī)械調(diào)零旋鈕S，使指針指向左側(cè)零刻度，故A錯(cuò)誤；將擋位K調(diào)至50V，指針指在讀數(shù)20左右，測(cè)量并讀出數(shù)值，故B、C正確。②指針指在刻度22，則此交變電流的電壓為22.0V。(2)①指針偏轉(zhuǎn)過(guò)小，即流過(guò)歐姆表表頭的電流太小，應(yīng)適當(dāng)使流過(guò)歐姆表表頭的電流變大。②應(yīng)選擇更大的擋位，將選擇開(kāi)關(guān)旋到“×1k”擋；然后將兩表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆擋調(diào)零旋鈕，使指針對(duì)準(zhǔn)刻度盤(pán)上歐姆擋的零刻度，然后斷開(kāi)兩表筆；將兩表筆分別連接到被測(cè)電阻的兩端，讀出阻值Rx，斷開(kāi)兩表筆；最后旋轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān)至交流電壓最大量程處(或“OFF”擋)，并拔出兩表筆，所以操作順序是daeb。3.(2022·廣東廣州一模)利用輸出電壓為3V的恒壓電源、量程為0～0.6A的電流表(內(nèi)阻不計(jì))、定值電阻、阻值隨長(zhǎng)度均勻變化的電阻絲(長(zhǎng)度為0.05m，總阻值為25Ω)、彈簧(電阻不計(jì))、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線，改裝成如圖3甲的測(cè)力計(jì)。圖3(1)圖3甲的電路中，定值電阻的作用是___________________________，阻值至少為_(kāi)_______Ω；(2)彈簧所受拉力F與其伸長(zhǎng)量ΔL的關(guān)系如圖乙所示。若定值電阻為10Ω，則電流表的示數(shù)I與彈簧所受拉力F的關(guān)系式I＝______(A)，可知由電流表改裝的測(cè)力計(jì)刻度______(選填“均勻”“不均勻”)，當(dāng)電流表的示數(shù)為0.3A，對(duì)應(yīng)標(biāo)示的力為_(kāi)_____N。答案(1)保護(hù)電流表5(2)eq\f(60,700－F)不均勻500解析(1)電路中接入定值電阻的目的是對(duì)電流表起保護(hù)作用，防止當(dāng)P移動(dòng)到電阻絲的最右端時(shí)電流表被燒壞；當(dāng)電路中電流達(dá)到最大時(shí)，電路中的總電阻最小值為R＝eq\f(E,I)＝eq\f(3,0.6)Ω＝5Ω，所以定值電阻至少為5Ω。(2)由圖乙可知F＝kΔL，k＝1×104N/m設(shè)定值電阻為R，電阻絲總電阻為RL，移動(dòng)距離為x＝ΔL，由閉合電路歐姆定律有I＝eq\f(E,R＋Rx)，又Rx＝RL－eq\f(ΔL,L)RL聯(lián)立可得I＝eq\f(E,R＋RL－\f(F,kL)·RL)＝eq\f(60,700－F)由上式可得：拉力F與I是非線性關(guān)系，所以由電流表改裝的測(cè)力計(jì)刻度不均勻；當(dāng)電流表的示數(shù)為0.3A，代入I＝eq\f(60,700－F)可得F＝500N，所以對(duì)應(yīng)標(biāo)示的力為500N。4.(2022·湖南高考，12)小夢(mèng)同學(xué)自制了一個(gè)兩擋位(“×1”“×10”)的歐姆表，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示，R0為調(diào)零電阻(最大阻值為R0m)，Rs、Rm、Rn為定值電阻(Rs＋R0m<Rm<Rn)，電流計(jì)G的內(nèi)阻為RG(Rs?RG)。用此歐姆表測(cè)量一待測(cè)電阻的阻值，回答下列問(wèn)題：圖4(1)短接①②，將單刀雙擲開(kāi)關(guān)S與m接通，電流計(jì)G示數(shù)為Im；保持電阻R0滑片位置不變，將單刀雙擲開(kāi)關(guān)S與n接通，電流計(jì)G示數(shù)變?yōu)镮n，則Im________In(選填“大于”或“小于”)；(2)將單刀雙擲開(kāi)關(guān)S與n接通，此時(shí)歐姆表的擋位為_(kāi)_______(選填“×1”或“×10”)；(3)若從“×1”擋位換成“×10”擋位，調(diào)整歐姆零點(diǎn)(歐姆零點(diǎn)在電流計(jì)G滿偏刻度處)時(shí)，調(diào)零電阻R0的滑片應(yīng)該________調(diào)節(jié)(選填“向上”或“向下”)；(4)在“×10”擋位調(diào)整歐姆零點(diǎn)后，在①②間接入阻值為100Ω的定值電阻R1，穩(wěn)定后電流計(jì)G的指針偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度的eq\f(2,3)；取走R1，在①②間接入待測(cè)電阻Rx，穩(wěn)定后電流計(jì)G的指針偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度的eq\f(1,3)，則Rx＝________Ω。答案(1)大于(2)×10(3)向上(4)400解析(1)根據(jù)題意可知Rm<Rn，所以開(kāi)關(guān)撥向m時(shí)電路的總電阻小于開(kāi)關(guān)撥向n時(shí)電路的總電阻，電源電動(dòng)勢(shì)E不變，根據(jù)I＝eq\f(E,R總)可知Im>In；(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S撥向n時(shí)，全電路的總電阻較大，中值電阻較大，能夠接入待測(cè)電阻的阻值更大，所以開(kāi)關(guān)S撥向n時(shí)對(duì)應(yīng)歐姆表的擋位倍率較大，即×10；(3)從“×1”擋位換成“×10”擋位，即開(kāi)關(guān)S從m撥向n，全電路電阻增大，干路電流減小，①②短接時(shí)，為了使電流表滿偏，則需要增大通過(guò)電流計(jì)G所在支路的電流，所以需要將R0的滑片向上調(diào)節(jié)；(4)設(shè)歐姆表內(nèi)部等效電阻為R，根據(jù)閉合電路歐姆定律有eq\f(2,3)Ig＝eq\f(E,R＋R1)，eq\f(1,3)Ig＝eq\f(E,R＋Rx)，Ig＝eq\f(E,R)，聯(lián)立解得Rx＝400Ω。5.(2022·全國(guó)乙卷，23)一同學(xué)探究阻值約為550Ω的待測(cè)電阻Rx在0～5mA范圍內(nèi)的伏安特性?？捎闷鞑挠?/p>