第一篇 专题六 第17讲 电学实验-【步步高·大二轮专题复习】2025年高考物理复习讲义课件（广东专用）（课件PPT+word教案）

第17讲　电学实验 目标要求　1.熟练掌握电学实验的基本原理和方法，并借助基本实验分析拓展创新实验。2.掌握传感器的性质，能利用传感器制作简单的自动控制装置。 考点一　以测电阻为核心的实验 1.伏安法测电阻　金属丝电阻率的测量 伏安法测电阻 R测==Rx+RA>Rx，适合测量大电阻 R测==<Rx，适合测量小电阻 金属丝电阻率的测量 1.测电阻Rx= 2.测电阻率ρ，Rx=ρ，而S=，Rx=，联立得ρ= 2.测量电阻创新方案对比 安安法 如果已知的内阻R1，则可测得的内阻R2= 串联一定值电阻R0后，同样可测得的内阻R2= 伏伏法 两电表的满偏电流接近时，若已知的内阻R1，则可测出的内阻R2=R1 并联一定值电阻R0后，同样可得的内阻R2= 替 代 法 单刀双掷开关分别与1、2相接，调节电阻箱R1，保证电流表两次读数相等，则R1的读数即等于待测电阻的阻值 半 偏 法 测量电流表内阻 闭合S1，断开S2，调节R1使A表满偏；再闭合S2，只调节R2，使A表半偏(R1≫RA)，则R2=R测，R测<R真 测量电压表内阻 使R2=0，闭合S，调节R1使V表满偏；只调节R2使V表半偏(RV≫R1)，则R2=R测，R测>R真 电 桥 法 调节电阻箱R3，灵敏电流计G的示数为0时，R1和R3两端的电压相等，设为U1，同时R2和Rx两端的电压也相等，设为U2，根据欧姆定律有：=，=。由以上两式解得：R1·Rx=R2·R3，这就是电桥平衡的条件，由该平衡条件可求出被测电阻Rx的阻值 3.传感器的应用 例1　(2024·山东卷·14)某学习小组对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量。实验器材如下： 学生电源(输出电压0~16 V) 滑动变阻器(最大阻值10 Ω，额定电流2 A)； 电压表V(量程3 V，内阻未知)； 电流表A(量程3 A，内阻未知)； 待测铅笔芯R(X型号、Y型号)； 游标卡尺，螺旋测微器，开关S，单刀双掷开关K，导线若干。 回答以下问题： (1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径，某次测量结果如图甲所示，该读数为　　　　　　 mm；  (2)把待测铅笔芯接入图乙所示电路，闭合开关S后，将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置，将单刀双掷开关K分别掷到1、2端，观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显，则测量铅笔芯电阻时应将K掷到　　　　　　(填“1”或“2”)端；  (3)正确连接电路，得到Y型号铅笔芯I-U图像如图丙所示，求得电阻RY=　　　　　　 Ω(保留3位有效数字)；采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70 Ω；  (4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68 mm、60.78 mm，使用螺旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相等，则X型号铅笔芯的电阻率　　　　　　(填“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的电阻率。  答案　(1)2.450　(2)1　(3)1.90　(4)大于 解析　(1)根据螺旋测微器的读数规则可知，其读数为 d=2 mm+0.01×45.0 mm=2.450 mm (2)由于电压表示数变化更明显，说明电流表分压较多，因此电流表应采用外接法，即测量铅笔芯电阻时应将K掷到1端； (3)根据题图丙的I-U图像，结合欧姆定律有RY==1.90 Ω (4)根据电阻定律R=ρ，可得ρ= 因两种材料的横截面积近似相等，分别代入数据可知ρX>ρY。 例2　(2022·广东卷·12)弹性导电绳逐步成为智能控制系统中部分传感器的敏感元件，某同学测量弹性导电绳的电阻与拉伸后绳长之间的关系，实验过程如下： (1)装置安装和电路连接 如图(a)所示，导电绳的一端固定，另一端作为拉伸端，两端分别用带有金属夹A、B的导线接入如图(b)所示的电路中。 (2)导电绳拉伸后的长度L及其电阻Rx的测量 ①将导电绳拉伸后，用刻度尺测量并记录A、B间的距离，即为导电绳拉伸后的长度L。 ②将滑动变阻器R的滑片滑到最右端。断开开关S2，闭合开关S1，调节R，使电压表和电流表的指针偏转到合适位置。记录两表的示数U和I1。 ③闭合S2，电压表的示数　　　　　　(选填“变大”或“变小”)。调节R使电压表的示数仍为U，记录电流表的示数I2，则此时导电绳的电阻Rx=　　　　　　(用I1、I2和U表示)。  ④断开S1，增大导电绳拉伸量，测量并记录A、B间的距离，重复步骤②和③。 (3)该电压表内阻对导电绳电阻的测量值　　　　　　(选填“有”或“无”)影响。  (4)图(c)是根据部分实验数据描绘的Rx-L图线。将该导电绳两端固定在某种机械臂上，当机械臂弯曲后，测得导电绳的电阻Rx为1.33 kΩ，则由图线可读出导电绳拉伸后的长度为　　　　 cm，即为机械臂弯曲后的长度。  答案　(2)③变小　　(3)无　(4)51.80 解析　(2)③闭合S2后，并联部分的电阻减小，根据闭合电路欧姆定律，电压表的示数变小。 加在导电绳两端的电压为U，流过导电绳的电流为I2-I1， 因此导电绳的电阻Rx=。 (3)在闭合S2之前，电流表I1的示数包括定值电阻的电流和电压表分得的电流，闭合S2之后，加在电压表两端的电压保持不变，因此流过电压表和定值电阻的总电流仍为I1，故流过导电绳的电流是I2-I1，与电压表内阻无关，电压表内阻对测量没有影响。 (4)由题图(c)可知，导电绳拉伸后的长度为51.80 cm。 例3　(九省联考·河南·23)学生小组用放电法测量电容器的电容，所用器材如下： 电池(电动势3 V，内阻不计)； 待测电容器(额定电压5 V，电容值未知)； 微安表(量程200 μA，内阻约为1 kΩ)； 滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)； 电阻箱R1、R2、R3、R4(最大阻值均为9 999.9 Ω)； 定值电阻R0(阻值为5.0 kΩ)； 单刀单掷开关S1、S2，单刀双掷开关S3； 计时器； 导线若干。 (1)小组先测量微安表内阻，按图(a)连接电路。 (2)为保护微安表，实验开始前S1、S2断开，滑动变阻器R的滑片应置于　　　　　(填“左”或“右”)端。将电阻箱R1、R2、R3的阻值均置于1 000.0 Ω，滑动变阻器R的滑片置于适当位置。保持R1、R3阻值不变，反复调节R2，使开关S2闭合前后微安表的示数不变，则P、Q两点的电势　　　　　(填“相等”或“不相等”)。记录此时R2的示数为1 230.0 Ω，则微安表的内阻为　　　　 Ω。  (3)按照图(b)所示连接电路，电阻箱R4阻值调至615.0 Ω，将开关S3掷于位置1，待电容器充电完成后，再将开关S3掷于位置2，记录微安表电流I随时间t的变化情况，得到如图(c)所示的图像。当微安表的示数为100 μA时，通过电阻R0的电流是　　　　　 μA。  (4)图(c)中每个最小方格面积所对应的电荷量为　　　　　 C(保留两位有效数字)。某同学数得曲线下包含150个这样的小方格，则电容器的电容为　　　　　 F(保留两位有效数字)。  答案　(2)左　相等　1 230.0　(3)300　(4)3.2×10-6　4.8×10-4 解析　(2)为保护微安表，实验开始前S1、S2断开，滑动变阻器R的滑片应置于左端。由题知，使开关S2闭合前后微安表的示数不变，则说明P、Q两点的电势相等。根据电桥平衡可知，此微安表的内阻为1 230.0 Ω。 (3)由于微安表与R4并联，则当微安表的示数为100 μA时，R4所在支路的电流为 I4== A=200 μA 则通过电阻R0的电流I总=I4+I=300 μA (4)题图(c)中每个最小方格面积所对应的电荷量为 q=8 μA × 0.4 s=3.2×10-6 C 150个这样的小方格的总电荷量为 Q=nq=150×3.2×10-6 C=4.8×10-4 C 且微安表改装后流过R0的电流是流过微安表的3倍，则根据电容的定义式可知电容器的电容为 C== F=4.8×10-4 F。 考点二　以闭合电路欧姆定律为核心的实验 用多用电表测量电学中的物理量 1.原理：闭合电路欧姆定律，I=(其中R内=Rg+R+r，I与Rx成一一对应关系) 2.中值电阻R中=Rg+R+r 3.红、黑表笔短接，欧姆调零，Ig= 4.电流方向：“红进黑出” 测量电源的电动势和内阻 伏安法 1.原理：U=E-Ir 2.误差来源：电压表的分流 3.误差分析：E测<E真，r测<r真　(r测=) 伏安法 1.原理：U=E-Ir 2.误差来源：电流表的分压 3.误差分析：E测=E真，r测>r真　(r测=r+RA) 伏阻法 1.原理：E=U+r 2.关系式：=·+ 3.误差分析：E测<E真，r测<r真　(r测=) 安阻法 1.原理：E=IR+Ir 2.关系式：=·R+或R=E·-r 3.误差分析：E测=E真，r测>r真　(r测=r+RA) 　　　　　　　　　　　　　　　　 例4　多用电表是一种多功能仪表，可测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻等物理量。 (1)指针式多用电表使用前应该调整　　　　　　　　　　　　(填“欧姆调零旋钮”“指针定位螺丝”或“选择开关”)，使指针指到零刻度。  (2)现用该多用电表测某定值电阻的阻值，把选择开关旋转到“×1k”位置，指针指到“m”处，由于误差较大，应选择合适倍率重新测量，选择合适倍率后，　　　　　　(填“要”或“不要”)重新进行欧姆调零。正确操作后，指针指到“n”处，则该电阻的阻值为　　　　　　 Ω。  (3)图乙是某同学设计的多用电表测电阻的欧姆调零原理图，电池的正极应接　　　　　　(填“红”或“黑”)表笔。图中G为表头，量程为100 μA，内阻Rg=4 kΩ，滑动变阻器的最大阻值RT=1 kΩ，两表笔短接，通过调节a、b间的触点，使G满偏。已知R2=2 kΩ，电池电动势为1.50 V(电池内阻可忽略)，触点在a端时G满偏，则R1=　　　　　　 Ω。  答案　(1)指针定位螺丝　(2)要　1 200　(3)黑　1 250 解析　(1)指针式多用电表使用前应该调整指针定位螺丝，使指针指到零刻度。 (2)用指针式多用电表测电阻每次选择合适倍率后，都要重新进行欧姆调零。 选择开关旋转到“×1k”位置，指针指到“m”处，说明电阻较小，应先将开关旋转到“×100”位置，指针指到“n”处，则该电阻的阻值为12×100 Ω=1 200 Ω (3)电阻表的红表笔与其内置电源的负极相连接，黑表笔与电阻表内置电源的正极相连接，则电池的正极应接多用电表的黑表笔。 触点在a端时G满偏，则RT与G串联，串联部分两端的电压为U1=Ig(RT+Rg)=0.50 V， 根据串并联电路的特点可知R2两端的电压为U2=E-U1=1.00 V，所以通过R2的电流为I==500 μA，则通过R1的电流为I1=I-Ig=400 μA，根据欧姆定律得R1==1 250 Ω。 变式1　(2024·广东深圳市二模)小张同学想探究电阻表的内置电源对测量结果的影响，设计了一个电阻表，其电路图如图甲所示。 (1)A接　　　　　　　表笔(选填“红”或“黑”)。  (2)已知图甲中电源的电动势为1.5 V，微安表的内阻约为1 200 Ω、量程250 μA，若在A、B间接电流传感器，调节Rx、R2使得微安表满偏，此时电流传感器读数为10.00 mA，则图甲中滑动变阻器Rx的规格应选　　　　。  A.最大电阻10 Ω，额定电流1 A B.最大电阻50 Ω，额定电流1 A C.最大电阻200 Ω，额定电流1 A (3)欧姆调零之后，使用该电阻表测量电阻箱的阻值，发现电阻表的读数与电阻箱阻值相同。为了探究电阻表的内置电源对测量结果的影响，把甲图中的电源换成其他型号的电源，重新欧姆调零后，测量电阻箱的阻值，发现电阻表的测量值总是偏大。该同学猜想出现上述现象的原因是更换后的电源电动势更小。 (4)为了验证上述猜想，用图甲的电路测量新电源的电动势和内阻：进行欧姆调零后，在表笔A、B间接入电流传感器和电阻箱(串联)，改变电阻箱的阻值，读出电阻箱阻值R和电流传感器读数I。分析数据后描绘出R-图像(如图乙所示)，则该新电源的电动势为　　　 V，电阻表总内阻为　　　 Ω，由此验证了小张同学的猜想。通过这种方法测得的电源电动势　　　它的真实值(选填“大于”“等于”或“小于”)。(以上计算结果保留三位有效数字，电流传感器电阻不计)  答案　(1)红　(2)B　(4)1.33　133　等于 解析　(1)由题图甲可知，图中的A端与电阻表内置电源负极相连，故A端应与红表笔连接。 (2)由并联电路电流关系可知Rx的电流为Ix=I-IA=9.75 mA，根据并联电路电阻与电流的关系可知=，解得Rx≈30.8 Ω，故为满足要求且方便调节，滑动变阻器Rx的规格应选最大电阻50 Ω的，故选B。 (4)根据闭合电路欧姆定律有R=-r 根据题图乙的斜率可知E= V≈1.33 V 由R=0时，=0.10 mA-1，代入可得电阻表总内阻为r==133 Ω 考虑电流传感器有内阻R'，则有I=，可得R=-(R'+r)，可知不影响R-图像的斜率，故通过这种方法测得的电源电动势等于它的真实值。 例5　(2024·广东湛江市二模)某实验小组对两节旧干电池进行了实验探究。 (1)用多用电表2.5 V挡直接接在其中一节干电池的两端，示数如图甲所示，则该示数为　　　 V，用同样方法测另一节干电池，两次示数也相差无几，小组成员猜测多用电表测量不准，需进一步精测。  (2)实验小组用如图乙所示的电路测量两节干电池的总电动势和总内阻(约为20 Ω)，除开关、导线外，现有如下器材可供选择： A.电流表A1(0~100 mA，内阻为5 Ω)； B.电流表A2(0~3 A，内阻为2 Ω)； C.电压表V(0~3 V，内阻约为3 kΩ)； D.定值电阻R0=5 Ω； E.滑动变阻器R1(0~20 Ω)； F.滑动变阻器R2(0~100 Ω)。 电流表应选　　　　　，滑动变阻器应选　　　　　(均填器材前的字母)。  (3)小组实验后测得多组U、I值如表所示，可得两节干电池的总电动势为　　　　 V，总内阻为　　　　 Ω(结果均保留一位小数)。  电压/V 2.03 1.90 1.60 1.35 1.00 电流/mA 16.7 20.0 27.5 33.8 42.5 答案　(1)1.40　(2)A　F　(3)2.7　17.5 解析　(1)根据电压表读数规则可知电压为1.40 V。 (2)两节旧干电池电压约为2.8 V，电阻约为20 Ω，电路中的最大电流约为140 mA，故电流表应该选A； 由数据可知，测量的最小电流为16.7 mA=0.016 7 A，此时电路的总电阻R== Ω=83.83 Ω，此时滑动变阻器的电阻R2=(83.83-20-2.5) Ω=61.33 Ω>20 Ω，滑动变阻器应选F。 (3)作出U-I图像如图，由闭合电路欧姆定律有 E=U+2I(r+)=U+I(2r+R0) 可得两节干电池的总电动势为E=2.7 V，总内阻为r=-5) Ω=17.5 Ω。 变式2　(2024·广东惠州市一模)某同学利用如图(a)所示的电路测量未知电阻R0的阻值与电源电动势E和内阻r，R为电阻箱，电流表可视为理想电流表。操作步骤如下： (1)测量R0的阻值。先闭合开关S1和S2，调节电阻箱，当电阻箱的阻值R为11 Ω时，电流表示数为I；接着断开S2，调节电阻箱，当电阻箱的阻值R为5 Ω时，电流表示数仍为I，此时R0的阻值为　　　　　 Ω；若电流表为非理想电流表，则按照该方法实际测量得到的R0的阻值将　　　　　(选填“偏大”“偏小”或者“不变”)。  (2)保持S1闭合、S2断开，多次调节电阻箱的阻值，记录每次调节后的电阻箱的阻值R及电流表A的示数I。为了直观地得到I与R的关系，该同学以电阻箱的阻值R为纵轴，以x为横轴作出了如图(b)的图像，则横轴x为　　　　　，R=　　　　(用字母E、I、R0和r表示)。  (3)若图(b)中横轴x所表示的物理量的单位为国际单位，由图像可求得电源的电动势E=　　　　 V，内阻r=　　　　Ω(结果均保留2位有效数字)。  答案　(1)6　不变　(2)　-R0-r　(3)3.1　3.3 解析　(1)先闭合开关S1和S2，调节电阻箱，当电阻箱的阻值R为11 Ω时，电流表示数为I，根据闭合电路欧姆定律有I=，断开S2，调节电阻箱，当电阻箱的阻值R为5 Ω时，电流表示数仍为I，根据闭合电路欧姆定律有 I=，解得R0=R1-R2=6 Ω 根据上述结论可知，待测电阻的阻值与电流表的内阻无关，则若电流表为非理想电流表，则按照该方法实际测量得到的R0的阻值将不变。 (2)保持S1闭合、S2断开，多次调节电阻箱的阻值，根据闭合电路欧姆定律有I=，整理得R=-R0-r，则横轴x为。 (3)根据上述图像函数表达式可知，图像斜率表示电动势，则有E= V=3.1 V，根据图像纵截距有-R0-r=-9.3 Ω，解得r=3.3 Ω。 专题强化练 ［分值：60分］ 1.(10分)(2024·广西卷·12)某同学为探究电容器充、放电过程，设计了图甲实验电路。器材如下：电容器，电源E(电动势6 V，内阻不计)，电阻R1=400.0 Ω，电阻R2=200.0 Ω，电流传感器，开关S1、S2，导线若干。实验步骤如下： (1)(2分)断开S1、S2，将电流传感器正极与a节点相连，其数据采样频率为5 000 Hz，则采样周期为　　　　　　 s；  (2)(2分)闭合S1，电容器开始充电，直至充电结束，得到充电过程的I-t曲线如图乙，由图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为　　　　　　 mA(结果保留3位有效数字)；  (3)(2分)保持S1闭合，再闭合S2，电容器开始放电，直至放电结束，则放电结束后电容器两极板间电压为　　　　　　 V；  (4)(4分)实验得到放电过程的I-t曲线如图丙，I-t曲线与坐标轴所围面积对应电容器释放的电荷量为0.018 8 C，则电容器的电容C为　　　　　　 μF。图丙中I-t曲线与横坐标、直线t=1 s所围面积对应电容器释放的电荷量为0.003 8 C，则t=1 s时电容器两极板间电压为　　　　　　 V(结果保留2位有效数字)。  答案　(1)2×10-4　(2)15.0　(3)2 (4)4.7×103　5.2 解析　(1)采样周期为T==2×10-4 s (2)由题图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为15.0 mA； (3)放电结束后电容器两极板间电压等于R2两端电压， 根据闭合电路欧姆定律得电容器两极板间电压为UC=R2=2 V (4)充电结束后电容器两端电压为UC'=E=6 V， 故可得ΔQ=(UC'-UC) C=0.018 8 C 解得C=4.7×103 μF 设t=1 s时电容器两极板间电压为UC″， 得(UC'-UC″) C=0.003 8 C 代入数值解得UC″≈5.2 V。 2.(6分)(2024·浙江1月选考·16Ⅲ)在探究热敏电阻的特性及其应用的实验中，测得热敏电阻Rt在不同温度时的阻值如下表： 温度/x℃ 4.1 9.0 14.3 20.0 28.0 38.2 45.5 60.4 电阻/(×102 Ω) 220 160 100 60 45 30 25 15 同学利用上述热敏电阻Rt、电动势E=3 V(内阻不计)的电源、定值电阻R(阻值有3 kΩ、5 kΩ、12 kΩ三种可供选择)、控制开关和加热系统，设计了A、B、C三种电路。因环境温度低于20 ℃，现要求将室内温度控制在20~28 ℃范围，且1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加热，则应选择的电路是　　　　，定值电阻R的阻值应选　　　　 kΩ，1、2两端的电压小于　　　　 V时，自动关闭加热系统(不考虑控制开关对电路的影响)。  答案　C　3　1.8 解析　电路A，定值电阻和热敏电阻并联，电压不变，故不能实现电路的控制，故A错误；电路B，定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，定值电阻分到的电压越小，无法实现1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加热，故B错误；电路C，定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，热敏电阻分到的电压越大，可以实现1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加热，故C正确；由热敏电阻Rt在不同温度时的阻值表可知，20 ℃的阻值为60×100 Ω=6 kΩ，由题意可知U12=E=×3 V=2 V，解得R=3 kΩ；28 ℃时关闭加热系统，此时热敏电阻阻值为4.5 kΩ，此时1、2两端的电压U12'=×4.5×103 V=1.8 V，1、2两端的电压小于1.8 V时，自动关闭加热系统(不考虑控制开关对电路的影响)。 3.(8分)(2024·广东佛山市二模)碳纤维板是将碳素纤维使用树脂浸润硬化形成的碳纤维板材，具有强度高、重量轻、耐腐蚀等良好性能，它还具有较好的导电性，在一些高端器械上被广泛使用。小明为了探究碳纤维板的导电性能，找了一块长20 cm、宽2 cm、厚约为2 mm的碳纤维板来测量其电阻率。实验步骤如下： (1)(2分)先用游标卡尺测出板的厚度如图甲所示，其读数为d=　　　　 mm。  (2)(6分)再用图乙所示的电路测量碳纤维板的电阻，电路中定值电阻R0=20 Ω，电压表可视为理想电压表。闭合开关S，单刀双掷开关打到a时，电压表读数为2.0 V，单刀双掷开关打到b时，电压表读数为4.5 V。由此求得碳纤维板的电阻R=　　　　 Ω，碳纤维板的电阻率ρ=　　　　 Ω·m(结果均保留两位有效数字)。  答案　(1)1.4　(2)25　3.5×10-3 解析　(1)游标卡尺的主尺读数为1 mm，游标尺上第4个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺读数为4×0.1 mm=0.4 mm，所以最终读数为1 mm+0.4 mm=1.4 mm (2)闭合开关S，单刀双掷开关打到a时，电压表读数为2.0 V，则电路中电流I== A=0.1 A，单刀双掷开关打到b时，电压表读数为4.5 V，则碳纤维板两端电压U2=4.5 V-U1=2.5 V， 碳纤维板的电阻为R== Ω=25 Ω 由R=ρ，解得碳纤维板的电阻率ρ== Ω·m=3.5×10-3 Ω·m 4.(12分)(2024·广东揭阳市二模)为了测定某电池的电动势(约为10 V)和内阻(小于5 Ω)，一个量程为5 V的电压表与电阻箱串联，将其量程扩大为15 V，然后用伏安法测电池的电动势和内阻，电压表的内阻远大于滑动变阻器的最大电阻，该实验的操作过程如下： (1)(6分)扩大电压表的量程，实验电路如图甲所示。 ①把滑动变阻器的滑片移至　　　　　(填“a”或“b”)端，把电阻箱的阻值调到零，闭合开关。  ②移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为4.8 V，保持滑动变阻器滑片的位置不变，把电阻箱的阻值调到适当值，使电压表的示数为　　　　　 V，即可得到量程为15 V的电压表，若此时电阻箱的示数为R0，则改装后的电压表的内阻为　　　　　(结果用R0表示)。  (2)(6分)用该扩大了量程的电压表(电压表的表盘没变)测电池电动势E和内阻r，实验电路如图乙所示，记录多组电压表的示数U和电流表的示数I，并作出U-I图线如图丙所示，可知电池的电动势为　　　　　 V，内阻为　　　　　 Ω(结果均保留两位有效数字)。  答案　(1)b　1.6　1.5R0　(2)9.6　3.0 解析　(1)①把滑动变阻器的滑片移至b端，可以保证电路的安全。 ②根据电路分析，把量程5 V的电压表量程扩大到15 V，则电阻箱所分电压为10 V，其阻值为改装前电压表内阻的两倍，保持滑动变阻器滑片的位置不变，把电阻箱的阻值调到适当值，使电压表与电阻箱的电压之和为4.8 V，即电压表电压为1.6 V，电阻箱电压为3.2 V，即可得到量程为15 V的电压表。 若此时电阻箱的示数为R0，则改装后的电压表的内阻为RV=0.5R0+R0=1.5R0 (2)由闭合电路欧姆定律可得3U=E-Ir，整理可得U=-I+E，结合题图丙可得E=3.2 V，=|| Ω 解得E=9.6 V，r=3.0 Ω。 5.(10分)(2024·新课标卷·23)学生实验小组要测量量程为3 V的电压表V的内阻RV。可选用的器材有：多用电表，电源E(电动势5 V)，电压表V1(量程5 V，内阻约3 kΩ)，定值电阻R0(阻值为800 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5 kΩ)，开关S，导线若干。 完成下列填空： (1)(4分)利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应　　　　　(把下列实验步骤前的字母按正确操作顺序排列)；  A.将红、黑表笔短接 B.调节欧姆调零旋钮，使指针指向零欧姆 C.将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置 再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的　　　　　　(填“正极、负极”或“负极、正极”)相连，欧姆表的指针位置如图(a)中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差，应将选择开关旋转到欧姆挡　　　(填“×1”“×100”或“×1k”)位置，重新调节后，测量得到指针位置如图(a)中实线Ⅱ所示，则实验小组测得到的该电压表内阻为　　　　　 kΩ(结果保留1位小数)；  (2)(2分)为了提高测量精度，他们设计了如图(b)所示的电路，其中滑动变阻器应选　　　　　(填“R1”或“R2”)，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于　　　　　(填“a”或“b”)端；  (3)(2分)闭合开关S，滑动变阻器滑片滑到某一位置时，电压表V1、待测电压表的示数分别为U1、U，则待测电压表内阻RV=　　　　　(用U1、U和R0表示)；  (4)(2分)测量得到U1=4.20 V，U=2.78 V，则待测电压表内阻RV=　　　　　 kΩ(结果保留3位有效数字)。  答案　(1)CAB　负极、正极　×100　1.6 (2)R1　a　(3)　(4)1.57 解析　(1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应选择欧姆挡，将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置；接着将红、黑表笔短接；进行欧姆调零，使指针指向零欧姆。故操作顺序为CAB。 多用电表使用时电流应“红进黑出”，电压表电流应“+”接线柱进“-”接线柱出，故将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的负极、正极相连。 读数时欧姆表的指针位置如题图(a)中虚线Ⅰ所示，偏转角度较小即倍率选择过小，为了减少测量误差，应将选择开关旋转到欧姆挡倍率较大处，而根据表中数据可知选择“×1k”倍率又过大，故应选择欧姆挡“×100”位置； 测量得到指针位置如题图(a)中实线Ⅱ所示，则实验小组测得到的该电压表内阻为 R=16.0×100 Ω=1.6 kΩ (2)题图(b)所示的电路，滑动变阻器采用的是分压式接法，为了方便调节，应选最大阻值较小的滑动变阻器即R1；为保护电路，且测量电路部分电压从零开始调节，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于a端。 (3)通过待测电压表的电流大小与定值电阻电流相同，为I= 根据欧姆定律得待测电压表的内阻为 RV== (4)测量得到U1=4.20 V，U=2.78 V， 代入待测电压表的内阻表达式RV=， 则待测电压表内阻 RV= Ω≈1 566 Ω≈1.57 kΩ。 6.(14分)(2024·广东卷·12)某科技小组模仿太阳能发电中的太阳光自动跟踪系统，制作光源跟踪演示装置，实现太阳能电池板方向的调整，使电池板正对光源。图甲是光照方向检测电路。所用器材有：电源E(电动势3 V)；电压表(V1)和(V2)(量程均有3 V和15 V，内阻均可视为无穷大)；滑动变阻器R；两个相同的光敏电阻RG1和RG2；开关S；手电筒；导线若干。图乙是实物图。图中电池板上垂直安装有半透明隔板，隔板两侧装有光敏电阻，电池板固定在电动机转轴上。控制单元与检测电路的连接未画出。控制单元对光照方向检测电路无影响。请完成下列实验操作和判断。 (1)(4分)电路连接。图乙中已正确连接了部分电路，请完成虚线框中滑动变阻器R、电源E、开关S和电压表(V)间的实物图连线。 (2)(6分)光敏电阻阻值与光照强度关系测试。 ①将图甲中R的滑片置于　　　　　　端。用手电筒的光斜照射到RG1和RG2，使RG1表面的光照强度比RG2表面的小。  ②闭合S，将R的滑片缓慢滑到某一位置。(V1)的示数如图丙所示，读数U1为　　　 V，U2的示数为1.17 V。由此可知，表面光照强度较小的光敏电阻的阻值　　　(填“较大”或“较小”)。  ③断开S。 (3)(4分)光源跟踪测试。 ①将手电筒的光从电池板上方斜照射到RG1和RG2。 ②闭合S。并启动控制单元。控制单元检测并比较两光敏电阻的电压，控制电动机转动。此时两电压表的示数U1<U2，图乙中的电动机带动电池板　　　　　　(填“逆时针”或“顺时针”)转动，直至　　　　　　时停止转动，电池板正对手电筒发出的光。  答案　(1)见解析图　(2)①b　②1.60　较大　(3)②逆时针　U1=U2 解析　(1)电路连线如图 (2)①为了保护电路，将图甲中的R的滑片置于b端，使两个电压表的示数从0开始； ②电压表量程为3 V，最小刻度为0.1 V，则读数为1.60 V；由此可知表面光照强度较小的RG1两端电压较大，说明表面光照强度较小的光敏电阻的阻值较大； (3)②由于两电压表的示数U1<U2，可知RG1光照强度较大，因此电动机带动电池板逆时针转动，直至U1=U2时停止转动，电池板正对手电筒发出的光。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 实验 专题六 第17讲　电学实验 1.熟练掌握电学实验的基本原理和方法，并借助基本实验分析拓展创新实验。 2.掌握传感器的性质，能利用传感器制作简单的自动控制装置。 目标要求 内容索引 专题强化练 考点二　以闭合电路欧姆定律为核心的实验 考点一　以测电阻为核心的实验 以测电阻为核心的实验 考点一 1.伏安法测电阻　金属丝电阻率的测量 伏安法测电阻   R测==Rx+RA>Rx，适合测量大电阻   R测==<Rx，适合测量小电阻 金属丝电阻率的测量   1.测电阻Rx= 2.测电阻率ρ，Rx=ρ，而S=，Rx=，联立得ρ= 安安法   如果已知 　的内阻R1，则可测得 　的内阻R2=   串联一定值电阻R0后，同样可测得 　的内阻R2= 伏伏法   两电表的满偏电流接近时，若已知 　的内阻R1， 则可测出 　的内阻R2=R1   并联一定值电阻R0后，同样可得 　的内阻R2= 2.测量电阻创新方案对比 替 代 法   单刀双掷开关分别与1、2相接，调节电阻箱R1，保证电流表两次读数相等，则R1的读数即等于待测电阻的阻值 半 偏 法   测量电流表内阻 闭合S1，断开S2，调节R1使A表满偏；再闭合S2，只调节R2，使A表半偏(R1≫RA)，则R2=R测，R测<R真   测量电压表内阻 使R2=0，闭合S，调节R1使V表满偏；只调节R2使V表半偏(RV≫R1)，则R2=R测，R测>R真 电 桥 法   调节电阻箱R3，灵敏电流计G的示数为0时，R1和R3两端的电压相等，设为U1，同时R2和Rx两端的 电压也相等，设为U2，根据欧姆定律有：=，=。由以上两式解得：R1·Rx=R2·R3，这就是电 桥平衡的条件，由该平衡条件可求出被测电阻Rx的阻值 3.传感器的应用 　 (2024·山东卷·14)某学习小组对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量。实验器材如下： 学生电源(输出电压0~16 V) 滑动变阻器(最大阻值10 Ω，额定电流2 A)； 电压表V(量程3 V，内阻未知)； 电流表A(量程3 A，内阻未知)； 待测铅笔芯R(X型号、Y型号)； 游标卡尺，螺旋测微器，开关S，单刀双掷 开关K，导线若干。 例1 回答以下问题： (1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径，某次测量结果如图甲所示，该读数为　　　 mm；  2.450 根据螺旋测微器的读数规则可知，其读数为 d=2 mm+0.01×45.0 mm=2.450 mm (2)把待测铅笔芯接入图乙所示电路，闭合开关S后，将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置，将单刀双掷开关K分别掷到1、2端，观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显，则测量铅笔芯电阻时应将K掷到　　(填“1”或“2”)端；  1 由于电压表示数变化更明显，说明电流表分压较多，因此电流表应采用外接法，即测量铅笔芯电阻时应将K掷到1端； (3)正确连接电路，得到Y型号铅笔芯I-U图像如图丙所示，求得电阻RY=　 　Ω(保留3位有效数字)；采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70 Ω；  1.90 根据题图丙的I-U图像，结合欧姆定律有RY==1.90 Ω (4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68 mm、60.78 mm，使用螺旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相等，则X型号铅笔芯的电阻率　　　(填“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的电阻率。  大于 根据电阻定律R=ρ，可得ρ= 因两种材料的横截面积近似相等，分别代入数据可知ρX>ρY。 　(2022·广东卷·12)弹性导电绳逐步成为智能控制系统中部分传感器的敏感元件，某同学测量弹性导电绳的电阻与拉伸后绳长之间的关系，实验过程如下： (1)装置安装和电路连接 如图(a)所示，导电绳的一端固定，另一端作为拉伸端，两端分别用带有金属夹A、B的导线接入如图(b)所示的电路中。 例2 (2)导电绳拉伸后的长度L及其电阻Rx 的测量 ①将导电绳拉伸后，用刻度尺测量并 记录A、B间的距离，即为导电绳拉伸后的长度L。 ②将滑动变阻器R的滑片滑到最右端。断开开关S2，闭合开关S1，调节R，使电压表和电流表的指针偏转到合适位置。记录两表的示数U和I1。 ③闭合S2，电压表的示数　　　　(选填“变大”或“变小”)。调节R使电压表的示数仍为U，记录电流表的示数I2，则此时导电绳的电阻Rx= 　　 　(用I1、I2和U表示)。  变小 闭合S2后，并联部分的电阻减小，根据闭合电路欧姆定律，电压表的示数变小。 加在导电绳两端的电压为U，流过 导电绳的电流为I2-I1， 因此导电绳的电阻Rx=。 ④断开S1，增大导电绳拉伸量，测量并记录A、B间的距离，重复步骤②和③。 (3)该电压表内阻对导电绳电阻的测量值　 (选填“有”或“无”)影响。 无 在闭合S2之前，电流表I1的示数包括定值电阻的电流和电压表分得的电流，闭合S2之后，加在电压表两 端的电压保持不变，因此流过电压表和定值电阻的总电流仍为I1，故流过导电绳的电流是I2-I1，与电压表内阻无关，电压表内阻对测量没有影响。 (4)图(c)是根据部分实验数据描绘的Rx-L图线。将该导电绳两端固定在某种机械臂上，当机械臂弯曲后，测得导电绳的电阻Rx为1.33 kΩ，则由图线可读出导电绳拉伸后的长度为 　　　 cm，即为机械臂弯曲后的长度。  51.80 由题图(c)可知，导电绳拉伸后的长度为51.80 cm。 (九省联考·河南·23)学生小组用放电法测量电容器的电容，所用器材如下： 电池(电动势3 V，内阻不计)； 待测电容器(额定电压5 V，电容值未知)； 微安表(量程200 μA，内阻约为1 kΩ)； 滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)； 电阻箱R1、R2、R3、R4(最大阻值均为9 999.9 Ω)； 定值电阻R0(阻值为5.0 kΩ)； 单刀单掷开关S1、S2，单刀双掷开关S3； 计时器； 导线若干。 例3 (1)小组先测量微安表内阻，按图(a)连接电路。 (2)为保护微安表，实验开始前S1、S2断开，滑动变阻器R的滑片应置于　 　(填“左”或“右”)端。将电阻箱R1、R2、R3的阻值均置于1 000.0 Ω，滑动变 阻器R的滑片置于适当位置。保持R1、R3阻值不变，反复调节R2，使开关S2闭合前后微安表的示数不变，则P、Q两点的电势　　　 (填“相等”或“不相等”)。记录此时R2的示数为1 230.0 Ω，则微安表的内阻为 　　　　 Ω。  左 相等 1 230.0 为保护微安表，实验开始前S1、S2断开，滑动变阻器R的滑片应置于左端。由题知，使开关S2闭合前后微安表的示数不变，则说明P、Q两点的电势相等。根据电桥平衡可知，此微安表的内阻为1 230.0 Ω。 (3)按照图(b)所示连接电路，电阻箱R4阻值调至615.0 Ω，将开关S3掷于位置1，待电容器充电完成后，再将开关S3掷于位置2，记录微安表电流I随时间t的变化情况，得到如图(c)所示的图像。当微安表的示数为100 μA时，通过电阻R0的电流是 　　　 μA。  300 由于微安表与R4并联，则当微安表的示数为100 μA时，R4所在支路的电流为 I4== A=200 μA 则通过电阻R0的电流I总=I4+I=300 μA (4)图(c)中每个最小方格面积所对应的电荷量为 　　　　　 C(保留两位有效数字)。某同学数得曲线下包含150个这样的小方格，则电容器的电容为　　　　　 F(保留两位有效数字)。  3.2×10-6 4.8×10-4 题图(c)中每个最小方格面积所对应的电荷量为 q=8 μA × 0.4 s=3.2×10-6 C 150个这样的小方格的总电荷量为 Q=nq=150×3.2×10-6 C=4.8×10-4 C 且微安表改装后流过R0的电流是流过微安表的3倍，则根据电容的定义式可知电容器的电容为 C== F=4.8×10-4 F。 以闭合电路欧姆定律为核心的实验 考点二 用多用电表测量电学中的物理量   1.原理：闭合电路欧姆定律，I= (其中R内=Rg+R+r，I与Rx成一一对应关系) 2.中值电阻R中=Rg+R+r 3.红、黑表笔短接，欧姆调零， Ig= 4.电流方向：“红进黑出” 测量电源的电动势和内阻   伏安法 1.原理：U=E-Ir 2.误差来源：电压表的分流 3.误差分析：E测<E真，r测<r真　(r测=)   伏安法 1.原理：U=E-Ir 2.误差来源：电流表的分压 3.误差分析：E测=E真，r测>r真　(r测=r+RA) 测量电源的电动势和内阻   伏阻法 1.原理：E=U+r 2.关系式：=·+ 3.误差分析：E测<E真，r测<r真　(r测=)   安阻法 1.原理：E=IR+Ir 2.关系式：=·R+或R=E·-r 3.误差分析：E测=E真，r测>r真　(r测=r+RA) 　多用电表是一种多功能仪表，可测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻等物理量。 (1)指针式多用电表使用前应该调整________ _______(填“欧姆调零旋钮”“指针定位螺丝”或“选择开关”)，使指针指到零刻度。 例4 指针定 位螺丝 指针式多用电表使用前应该调整指针定位螺丝，使指针指到零刻度。 (2)现用该多用电表测某定值电阻的阻值，把选择开关旋转到“×1k”位置，指针指到“m”处，由于误差较大，应选择合适倍率重新测量，选择合适倍率后，　　(填“要”或“不要”)重新进行欧姆调零。正确操作后，指针指到“n”处，则该电阻的阻值为　　　 Ω。  要 1 200 用指针式多用电表测电阻每次选择合适倍率后，都要重新进行欧姆调零。 选择开关旋转到“×1k”位置，指针指到“m”处，说明电阻较小，应先将开关旋转到“×100”位置，指针指到“n”处，则该电阻的阻值为12×100 Ω=1 200 Ω (3)图乙是某同学设计的多用电表测电阻的欧姆调零原理图，电池的正极应接　　(填“红”或“黑”)表笔。图中G为表头，量程为100 μA，内阻Rg=4 kΩ，滑动变阻器的最大阻值RT=1 kΩ，两表笔短接，通过调节a、b间的触点，使G满偏。已知R2=2 kΩ，电池电动势为1.50 V(电池内阻可忽略)，触点在a端时G满偏，则R1=　　　　 Ω。  黑 1 250 电阻表的红表笔与其内置电源的负极相连接，黑表笔与电阻表内置电源的正极相连接，则电池的正极应接多用电表的黑表笔。 触点在a端时G满偏，则RT与G串联，串联部分两端的电压为U1=Ig(RT+Rg)=0.50 V， 根据串并联电路的特点可知R2两端的电压为U2=E-U1= 1.00 V，所以通过R2的电流为I==500 μA，则通过R1的 电流为I1=I-Ig=400 μA，根据欧姆定律得R1==1 250 Ω。 (2024·广东深圳市二模)小张同学想探究电阻表的内置电源对测量结果的影响，设计了一个电阻表，其电路图如图甲所示。 (1)A接　　　表笔(选填“红”或“黑”)。  变式1 红 由题图甲可知，图中的A端与电阻表内置电源负极相连，故A端应与红表笔连接。 (2)已知图甲中电源的电动势为1.5 V，微安表的内阻约为1 200 Ω、量程250 μA，若在A、B间接电流传感器，调节Rx、R2使得微安表满偏，此时电流传感器读数为10.00 mA，则图甲中滑动变阻器Rx的规格应选　　。  A.最大电阻10 Ω，额定电流1 A B.最大电阻50 Ω，额定电流1 A C.最大电阻200 Ω，额定电流1 A B 由并联电路电流关系可知Rx的电流为Ix=I-IA=9.75 mA，根据并联电路电阻与电流的关系可知=，解得Rx≈30.8 Ω，故为满足要求且方便调节，滑动变阻器Rx的规格应选最大电阻50 Ω的，故选B。 (3)欧姆调零之后，使用该电阻表测量电阻箱的阻值，发现电阻表的读数与电阻箱阻值相同。为了探究电阻表的内置电源对测量结果的影响，把甲图中的电源换成其他型号的电源，重新欧姆调零后，测量电 阻箱的阻值，发现电阻表的测量值总是偏大。该同学猜想出现上述现象的原因是更换后的电源电动势更小。 (4)为了验证上述猜想，用图甲的电路测量新电源的电动势和内阻：进行欧姆调零后，在表笔A、B间接入电流传感器和电阻箱(串联)，改变电阻箱的阻值，读出电阻箱阻值R和电流传感器读数I。分析数据后描绘出R-图像(如图乙所示)，则该新 电源的电动势为　　　 V，电阻表总内阻为　　　 Ω，由此验证了小张同学的猜想。通过这种方法测得的电源电动势　　　它的真实值(选填“大于”“等于”或“小于”)。(以上计算结果保留三位有效数字，电流传感器电阻不计)  1.33 133 等于 根据闭合电路欧姆定律有R=-r 根据题图乙的斜率可知E= V≈ 1.33 V 由R=0时，=0.10 mA-1，代入可得电阻表总内 阻为r==133 Ω 考虑电流传感器有内阻R'，则有I=，可得R=-(R'+r)，可知不影响R-图像的斜率，故通过这种方法测得的电源电动势等于它的真实值。 　 (2024·广东湛江市二模)某实验小组对两节旧干电池进行了实验探究。 例5 (1)用多用电表2.5 V挡直接接在其中一节干电池的两端，示数如图甲所示，则该示数为　　　 V，用同样方法测另一节干电池，两次示数也相差无几，小组成员猜测多用电表测量不准，需进一步精测。  1.40 根据电压表读数规则可知电压为1.40 V。 (2)实验小组用如图乙所示的电路测量两节干电池的总电动势和总内阻(约为20 Ω)，除开关、导线外，现有如下器材可供选择： A.电流表A1(0~100 mA，内阻为5 Ω)； B.电流表A2(0~3 A，内阻为2 Ω)； C.电压表V(0~3 V，内阻约为3 kΩ)； D.定值电阻R0=5 Ω； E.滑动变阻器R1(0~20 Ω)； F.滑动变阻器R2(0~100 Ω)。 电流表应选　　，滑动变阻器应选　　(均填器材前的字母)。  A F 两节旧干电池电压约为2.8 V，电阻约为20 Ω， 电路中的最大电流约为140 mA，故电流表应 该选A； 由数据可知，测量的最小电流为16.7 mA= 0.016 7 A，此时电路的总电阻R== Ω=83.83 Ω，此时滑动变阻器的电阻R2=(83.83-20-2.5) Ω=61.33 Ω>20 Ω，滑动变阻器应选F。 (3)小组实验后测得多组U、I值如表所示，可得两节干电池的总电动势为 　　　 V，总内阻为　　　 Ω(结果均保留一位小数)。  电压/V 2.03 1.90 1.60 1.35 1.00 电流/mA 16.7 20.0 27.5 33.8 42.5 2.7 17.5 作出U-I图像如图，由闭合电路欧姆定律有 E=U+2I(r+)=U+I(2r+R0) 可得两节干电池的总电动势为E=2.7 V， 总内阻为r=-5) Ω=17.5 Ω。 (2024·广东惠州市一模)某同学利用如图(a)所示的电路测量未知电阻R0的阻值与电源电动势E和内阻r，R为电阻箱，电流表可视为理想电流表。操作步骤如下： 变式2 (1)测量R0的阻值。先闭合开关S1和S2，调节电阻箱，当电阻箱的阻值R为11 Ω时，电流表示数为I；接着断开S2，调节电阻箱，当电阻箱的阻值R为5 Ω时，电流表示数仍为I，此时R0的阻值为　　 Ω；若电流表为非理想电流表，则按照该方法实际测量得到的R0的阻值将　　　(选填“偏大”“偏小”或者“不变”)。  6 不变 先闭合开关S1和S2，调节电阻箱，当电阻箱的阻值R为11 Ω时，电流 表示数为I，根据闭合电路欧姆定律有I=，断开S2，调节电阻箱， 当电阻箱的阻值R为5 Ω时，电流表示数仍为I，根据闭合电路欧姆定律有 I=，解得R0=R1-R2=6 Ω 根据上述结论可知，待测电阻的 阻值与电流表的内阻无关，则若电流表为非理想电流表，则按照该方法实际测量得到的R0的阻值将不变。 (2)保持S1闭合、S2断开，多次调节电阻箱的阻值，记录每次调节后的电阻箱的阻值R及电流表A的示数I。为了直观地得到I与R的关系，该同学以电阻箱的阻值R为纵 轴，以x为横轴作出了如图(b)的图像，则横轴x为　　 ， R=　　　　(用字母E、I、R0和r表示)。  -R0-r 保持S1闭合、S2断开，多次调节电阻箱的阻值，根据闭合电路欧姆定 律有I=，整理得R=-R0-r，则横轴x为。 (3)若图(b)中横轴x所表示的物理量的单位为国际单位，由图像可求得电源的电动势E=　 　 V，内阻r=　　 Ω (结果均保留2位有效数字)。  3.1 3.3 根据上述图像函数表达式可知，图像斜率表示电动势，则有E= V= 3.1 V，根据图像纵截距有-R0-r=-9.3 Ω，解得r=3.3 Ω。 专题强化练 对一对 1 2 3 4 5 6 答案 题号 1 2 3 答案 (1)2×10-4　(2)15.0　(3)2　(4)4.7×103　5.2 C　3　1.8 (1)1.4　(2)25　3.5×10-3 题号 4 5 6 答案 (1)b　1.6　1.5R0　(2)9.6　3.0 (1)CAB　负极、正极　×100　1.6 (2)R1　a　(3)　(4)1.57 (1)见解析图 (2)①b　②1.60　较大　 (3)③逆时针　U1=U2 1.(2024·广西卷·12)某同学为探究电容器充、放电过程，设计了图甲实验电路。器材如下：电容器，电源E(电动势6 V，内阻不计)，电阻R1=400.0 Ω，电阻R2=200.0 Ω，电流传感器，开关S1、S2，导线若干。实验步骤如下： 1 2 3 4 5 6 答案 (1)断开S1、S2，将电流传感器正极与a节点相连，其数据采样频率为 5 000 Hz，则采样周期为　　　　　 s；  2×10-4 采样周期为T==2×10-4 s (2)闭合S1，电容器开始充电，直至充电结束，得到充电过程的I-t曲线如图乙，由图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为　　　 mA(结果保留3位有效数字)；  1 2 3 4 5 6 答案 15.0 由题图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为15.0 mA； (3)保持S1闭合，再闭合S2，电容器开始放电，直至放电结束，则放电结束后电容器两极板间电压为　　 V；  1 2 3 4 5 6 答案 2 放电结束后电容器两极板间电压等于R2两端电压， 根据闭合电路欧姆定律得电容器两极板间电压为UC=R2=2 V (4)实验得到放电过程的I-t曲线如图丙，I-t曲线与坐标轴所围面积对应电容器释放的电荷量为0.018 8 C，则电容器的电容C为　　　　　 μF。图丙中I-t曲线与横坐标、直线t=1 s所围面积对应电容器释放的电荷量为0.003 8 C，则t=1 s时电容器两极板间电压为 　　 V (结果保留2位有效数字)。  1 2 3 4 5 6 答案 4.7×103 5.2 1 2 3 4 5 6 充电结束后电容器两端电压为UC'=E=6 V， 故可得ΔQ=(UC'-UC) C=0.018 8 C 解得C=4.7×103 μF 设t=1 s时电容器两极板间电压为UC″， 得(UC'-UC″) C=0.003 8 C 代入数值解得UC″≈5.2 V。 答案 2.(2024·浙江1月选考·16Ⅲ)在探究热敏电阻的特性及其应用的实验中，测得热敏电阻Rt在不同温度时的阻值如下表： 1 2 3 4 5 6 答案 温度/x℃ 4.1 9.0 14.3 20.0 28.0 38.2 45.5 60.4 电阻/(×102 Ω) 220 160 100 60 45 30 25 15 同学利用上述热敏电阻Rt、电动势E=3 V(内阻不计)的电源、定值电阻R(阻值有3 kΩ、5 kΩ、12 kΩ三种可供选择)、控制开关和加热系统，设计了A、B、C三种电路。因环境温度低于20 ℃，现要求将室内温度控制在20~28 ℃范围，且1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加热，则应选择的电路是　　，定值电阻R的阻值应选　　 kΩ，1、2两端的电压小于　　 V时，自动关闭加热系统(不考虑控制开关对电路的影响)。  1 2 3 4 5 6 答案 C 3 1.8 1 2 3 4 5 6 电路A，定值电阻和热敏电阻并联，电压不变，故不能实现电路的控制，故A错误； 答案 电路B，定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，定值电阻分到的电压越小，无法实现1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加热，故B错误； 电路C，定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，热敏电阻分到的电压越大，可以实现1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加热，故C正确； 1 2 3 4 5 6 由热敏电阻Rt在不同温度时的阻值表可知，20 ℃的阻值为60×100 Ω= 6 kΩ，由题意可知U12=E= 答案 ×3 V=2 V，解得R=3 kΩ；28 ℃时关闭加热系统，此时热敏电阻阻值为4.5 kΩ，此时1、2两端的电压U12'=×4.5×103 V=1.8 V，1、2两端的电压小于1.8 V时，自动关闭加热系统(不考虑控制开关对电路的影响)。 3.(2024·广东佛山市二模)碳纤维板是将碳素纤维使用树脂浸润硬化形成的碳纤维板材，具有强度高、重量轻、耐腐蚀等良好性能，它还具有较好的导电性，在一些高端器械上被广泛使用。小明为了探究碳纤维板的导电性能，找了一块长20 cm、宽2 cm、厚约为2 mm的碳纤维板来测量其电阻率。实验步骤如下： 1 2 3 4 5 6 答案 (1)先用游标卡尺测出板的厚度如图甲所示，其读数为d=　　　 mm。  1.4 1 2 3 4 5 6 游标卡尺的主尺读数为1 mm，游标尺上第4个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺读数为4×0.1 mm =0.4 mm，所以最终读数为1 mm+0.4 mm=1.4 mm 答案 (2)再用图乙所示的电路测量碳纤维板的电阻，电路中定值电阻R0=20 Ω，电压表可视为理想电压表。闭合开关S，单刀双掷开关打到a时，电压表读数为2.0 V，单 1 2 3 4 5 6 答案 刀双掷开关打到b时，电压表读数为4.5 V。由此求得碳纤维板的电阻R= 　　 Ω，碳纤维板的电阻率ρ=　 　　　 Ω·m(结果均保留两位有效数字)。  25 3.5×10-3 1 2 3 4 5 6 闭合开关S，单刀双掷开关打到a时，电压表读数为2.0 V，则电路中电流I== A=0.1 A，单刀双掷开关打到b时，电压表读数为4.5 V，则碳纤维板两端电压U2=4.5 V-U1=2.5 V， 碳纤维板的电阻为R== Ω=25 Ω 由R=ρ，解得碳纤维板的电阻率ρ== Ω·m=3.5× 10-3 Ω·m 答案 4.(2024·广东揭阳市二模)为了测定某电池的电动势(约为10 V)和内阻(小于5 Ω)，一个量程为5 V的电压表与电阻箱串联，将其量程扩大为15 V，然后用伏安法测电池的电动势和内阻，电压表的内阻远大于滑动变阻器的最大电阻，该实验的操作过程如下： (1)扩大电压表的量程，实验电路如图甲所示。 1 2 3 4 5 6 答案 ①把滑动变阻器的滑片移至　　　(填“a”或“b”)端，把电阻箱的阻值调到零，闭合开关。  b 把滑动变阻器的滑片移至b端，可以保证电路的安全。 1 2 3 4 5 6 答案 ②移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为4.8 V，保持滑动变阻器滑片的位置不变，把电阻箱的阻值调到适当值，使电压表的示数为　　　 V，即可得到量程为15 V的电压表，若此时电阻箱的示数为R0，则改装后的电压表的内阻为　　　　(结果用R0表示)。  1.6 1.5R0 1 2 3 4 5 6 答案 根据电路分析，把量程5 V的电压表量程扩大到15 V，则电阻箱所分电压为10 V，其阻值为改装前电压表内阻的两倍，保持滑动变阻器滑片的位置不变，把电阻箱的阻值调到适当值，使电压表与电阻箱的电压之和为4.8 V，即电压表电压为1.6 V，电阻箱电压为3.2 V，即可得到量程为15 V的电压表。 若此时电阻箱的示数为R0，则改装后的电压表的内阻为RV=0.5R0+R0=1.5R0 1 2 3 4 5 6 答案 (2)用该扩大了量程的电压表(电压表的表盘没变)测电池电动势E和内阻r，实验电路如图乙所示，记录多组电压表的示数U和电流 表的示数I，并作出U-I图线如图丙所示，可知电池的电动势为　　　 V，内阻为　 　 Ω(结果均保留两位有效数字)。  9.6 3.0 由闭合电路欧姆定律可得3U=E-Ir，整理可得U=-I+E，结合题图丙可得E=3.2 V，=|| Ω 解得E=9.6 V，r=3.0 Ω。 5.(2024·新课标卷·23)学生实验小组要测量量程为3 V的电压表V的内阻RV。可选用的器材有：多用电表，电源E(电动势5 V)，电压表V1(量程5 V，内阻约3 kΩ)，定值电阻R0(阻值为800 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5 kΩ)，开关S，导线若干。 1 2 3 4 5 6 答案 完成下列填空： (1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应______ (把下列实验步骤前的字母按正确操作顺序排列)；  A.将红、黑表笔短接 B.调节欧姆调零旋钮，使指针指向零欧姆 C.将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置 再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的　　　　　　(填“正极、负极”或“负极、正极”)相连，欧姆表的指针位置如图(a)中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差，应将选择开关旋转到欧姆挡　　　(填“×1”“×100”或“×1k”)位置，重新调节后，测量得到指针位置如图(a)中实线Ⅱ所示，则实验小组测得到的该电压表内阻为　　 kΩ(结果保留1位小数)；  1 2 3 4 5 6 答案 CAB 负极、正极 ×100 1.6 1 2 3 4 5 6 利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应选择欧姆挡，将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置；接着将红、黑表笔短接；进行欧姆调零，使指针指向零欧姆。故操作顺序为CAB。 答案 多用电表使用时电流应“红进黑出”，电压表电流应“+”接线柱进“-”接线柱出，故将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的负极、正极相连。 1 2 3 4 5 6 读数时欧姆表的指针位置如题图(a)中虚线Ⅰ所示，偏转角度较小即倍率选择过小，为了减少测量误差，应将选择开关旋转到欧姆挡倍率较大处，而根据表中数据可知选择“×1k”倍率又过大，故应选择欧姆 答案 挡“×100”位置； 测量得到指针位置如题图(a)中实线Ⅱ所示，则实验小组测得到的该电压表内阻为 R=16.0×100 Ω=1.6 kΩ (2)为了提高测量精度，他们设计了如图(b)所示的电路，其中滑动变阻器应选　　 (填“R1”或“R2”)，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于 　(填“a”或“b”)端；  1 2 3 4 5 6 答案 R1 a 题图(b)所示的电路，滑动变阻器采用的是分压式接法，为了方便调节，应选最大阻值较小的滑动变阻器即R1；为保护电路，且测量电路部分电压从零开始调节，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于a端。 (3)闭合开关S，滑动变阻器滑片滑到某一位置时，电压表V1、待测电压表的示数分别为U1、U，则待测电压表 内阻RV=　　　　(用U1、U和R0表示)；  1 2 3 4 5 6 答案 通过待测电压表的电流大小与定值电阻电流相同，为I= 根据欧姆定律得待测电压表的内阻为 RV== (4)测量得到U1=4.20 V，U=2.78 V，则待测电压表内阻RV=　　　 kΩ(结果保留3位有效数字)。  1 2 3 4 5 6 答案 1.57 测量得到U1=4.20 V，U=2.78 V， 代入待测电压表的内阻表达式RV=， 则待测电压表内阻 RV= Ω≈1 566 Ω≈1.57 kΩ。 6.(2024·广东卷·12)某科技小组模仿太阳能发电中的太阳光自动跟踪系统，制作光源跟踪演示装置，实现太阳能电池板方向的调整，使电池板正对光源。图甲是光照方向检测电路。所用器材有：电源E(电动势3 V)；电压表(V1)和(V2)(量程均有3 V和15 V，内阻均可视为无穷大)；滑动变阻器R；两个相同的光敏电阻RG1和RG2；开关S；手电筒；导线若干。图乙是实物图。图中电池板 1 2 3 4 5 6 答案 上垂直安装有半透明隔板，隔板两侧装有光敏电阻，电池板固定在电动机转轴上。控制单元与检测电路的连接未画出。控制单元对光照方向检测电路无影响。请完成下列实验操作和判断。 1 2 3 4 5 6 答案 (1)电路连接。图乙中已正确连接了部分电路，请完成虚线框中滑动变阻器R、电源E、开关S和电压表(V)间的实物图连线。 答案　见解析图 电路连线如图 1 2 3 4 5 6 答案 (2)光敏电阻阻值与光照强度关系测试。 ①将图甲中R的滑片置于　　端。用手电筒的光斜照射到RG1和RG2，使RG1表面的光照强度比RG2表面的小。  b 为了保护电路，将图甲中的R的滑片置于b端，使两个电压表的示数从0开始； 1 2 3 4 5 6 答案 ②闭合S，将R的滑片缓慢滑到某一位置。(V1)的示数如图丙所示，读数U1为　　 V，U2的示数为1.17 V。由此可知，表面光照强度较小的光敏电阻的阻值_____ (填“较大”或“较小”)。  ③断开S。 1.60 较大 电压表量程为3 V，最小刻度为0.1 V，则读数为1.60 V；由此可知表面光照强度较小的RG1两端电压较大，说明表面光照强度较小的光敏电阻的阻值较大； 1 2 3 4 5 6 答案 (3)光源跟踪测试。 ①将手电筒的光从电池板上方斜照射到RG1和RG2。 ②闭合S。并启动控制单元。控制单元检测并比较两光敏电阻的电压，控制电动机转动。此时两电 压表的示数U1<U2，图乙中的电动机带动电池板　　 　(填“逆时针”或“顺时针”)转动，直至　　　　时停止转动，电池板正对手电筒发出的光。  逆时针 U1=U2 1 2 3 4 5 6 答案 由于两电压表的示数U1<U2，可知RG1光照强度较大，因此电动机带动电池板逆时针转动，直至U1=U2时停止转动，电池板正对手电筒发出的光。 本课结束 THANKS $$