2020届高考二轮专题透析物理复习教师书微专题14 电学实验

14　电学实验 考点1 ▶　基本仪器的使用及读数　　1.游标卡尺、螺旋测微器的读数技巧记住两点:①所有读数一定以毫米为单位,并注意主尺刻度对应的毫米数,根据结果再变换单位;②以毫米为单位,螺旋测微器小数点后数字是3位,20分度和50分度游标卡尺小数点后数字是2位,10分度游标卡尺和毫米刻度尺小数点后数字是1位。2.电压表、电流表、多用电表的读数技巧(1)对电表读数,要先弄清楚电表的精确度,即每小格的数值,再确定是、还是估读,明确读数的小数位数。(2)多用电表的使用问题,在弄清其基本原理的基础上,会选择测量项目及量程、挡位,能区分机械调零和欧姆调零,掌握测量电阻的步骤,此外,会看多用电表表盘,最上排不均匀刻度为测电阻时读数刻度,读出表盘刻度后应乘以挡位倍率;中间刻度是均匀的,为测量电压和电流的读数刻度,下面三排数字为方便读数所标注;最下排刻度专为测量2.5V以下交流电压所用,一般较少使用。3.电表的“三用”如果知道电流表、电压表的内阻,那么电流表、电压表就既可以测电流,也可以测电压,还可以作为定值电阻来用,即“一表三用”。1.[2019年天津卷,T9(3)]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甲所示,其读数是　　　　mm。 甲(2)利用下列器材 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 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100Ω,画出实验电路图,并标明器材代号。电源E(电动势10V,内阻约为10Ω)电流表(量程0~250mA,内阻R1=5Ω)电流表(量程0~300mA,内阻约为5Ω)滑动变阻器R(最大阻值10Ω,额定电流2A)开关S及导线若干(3)某同学 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 正确,测量得到电流表的读数为I1,电流表的读数为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　　　　(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。 乙　　解析▶　(1)螺旋测微器的读数是0mm+20.0×0.01mm=0.200mm。(2)本题中要测量金属丝的电阻,因为无电压表,故用已知内阻的电流表充当电压表,由于电流表的额定电压UA1=ImR1=1.25V,比电源电动势小得多,故电路采用分压式接法,电路图如图乙所示。(3)当电流表、的读数分别为I1、I2时,通过Rx的电流为I=I2-I1,Rx两端的电压U=I1R1,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)如图乙所示　(3)　相等　　点评▶　解决本题的关键是掌握螺旋测微器的读数方法,即固定刻度读数加上可动刻度读数,在读可动刻度读数时需估读。1.某同学要测定某金属丝的电阻率。(1)如图甲所示,先用游标卡尺测其长度为　　　cm;如图乙所示,再用螺旋测微器测其直径为　　　　mm;如图丙所示,然后用多用电表“×1”挡粗测其电阻为　　　　Ω。 　　　　　　　甲　　　　　　　　　　　　　　乙丙(2)为了减小实验误差,需进一步测量电阻,除待测金属丝外,实验室还备有的实验器材如下:A.电压表(量程为3V,内阻约为15kΩ;量程为15V,内阻约为75kΩ);B.电流表(量程为0.6A,内阻约为1Ω;量程为3A,内阻约为0.2Ω);C.滑动变阻器R1(0~5Ω,允许通过的最大电流为0.6A);D.滑动变阻器R2(0~2000Ω,允许通过的最大电流为0.1A);E.1.5V的干电池两节,内阻不计;F.电阻箱;G.开关S,导线若干。为了得到多组实验数据,上述器材中的滑动变阻器应选用　　　　(选填“R1”或“R2”)。请在虚线框内设计最合理的电路图。 (3)用上面测得的金属导线长度l、直径d和电阻R,可根据电阻率的表达式ρ=　　　　算出所测金属的电阻率。 　　解析▶　(1)游标卡尺读数为主尺读数+游标尺读数×精度,此题读数为60mm+3×0.05mm=60.15mm=6.015cm,即金属丝的长度为6.015cm。螺旋测微器的读数为固定刻度读数+可动刻度读数+估读,此题的读数为1.5mm+27.3×0.01mm=1.773mm,即金属丝直径为1.773mm。多用电表的读数为电阻的粗测值,为6Ω。(2)待测电阻约为6Ω,用滑动变阻器R2(0~2000Ω,0.1A)调节非常不方便,所以应选用滑动变阻器R1(0~5Ω,0.6A)。两节干电池电动势为3V,所以电压表应选3V量程。为了得到多组实验数据,滑动变阻器应用分压接法,电路中的最大电流I==0.5A,所以电流表应选0.6A的量程。根据以上 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ,电路图如图丁所示。(3)由电阻定律R=ρ,有ρ==。　　答案▶　(1)6.015　1.773(1.772~1.774)　6(2)R1　电路图如图丁所示丁(3)2.(2019年皖江名校联盟大联考)某实验小组在练习使用多用电表,他们正确连接好电路,如图甲所示。闭合开关S后,发现无论如何调节电阻箱R0,灯泡都不亮,电流表无示数,他们判断电路可能出现故障。经小组讨论后,他们尝试用多用电表的欧姆挡来 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 电路。已知保护电阻R=15Ω,电流表量程为50mA。操作步骤如下:甲乙①将多用电表挡位调到电阻“×1”挡,再将红、黑表笔短接,进行欧姆调零。②断开图甲电路开关S,将多用电表两表笔分别接在a、c上,多用电表的指针不偏转。③将多用电表两表笔分别接在b、c上,多用电表的示数如图乙所示。④将多用电表两表笔分别接在c、e上,调节R0=20Ω时,多用电表示数如图丙所示,电流表的示数如图丁所示。丙丁回答下列问题:(1)图丙中的多用电表示数为　　　　Ω;图丁中的电流表示数为　　　　mA。 (2)操作步骤④中,多用电表红表笔应接　　　　(选填“c”或“e”)点。 (3)电路的故障可能是　　　　。 A.灯泡短路　　　　　　B.灯泡断路C.保护电阻R短路 D.保护电阻R断路(4)根据以上实验得出的数据,同学们还计算出多用电表内部电源的电动势E=　　　　V。(结果保留3位有效数字) 　　解析▶　(1)倍率采用“×1”挡,故读数为24×1Ω=24Ω;电流表量程为50mA,分度值为1mA,所以读数为38.0mA。(2)用多用电表测电阻时,电流方向为红进黑出,即电流从红表笔流进欧姆表,而电路中电流表在e端为负极,即电流经过电流表的方向为d→e,所以红表笔接e端。(3)因为多用电表欧姆挡的指针不偏转,说明指针指在无穷大的刻度处,所以a、c间断路,而b、c间正常,所以只有灯泡断路,B项正确。(4)根据操作③可知电表指针正好指在中间刻度,根据中值电阻规律可知欧姆挡电路内阻r=15Ω,根据操作④可知E=(24+15)×0.038V≈1.48V。　　答案▶　(1)24　38.0　(2)e　(3)B　(4)1.48 考点2 ▶　以测电阻为核心的电学实验　　电阻测量首先要根据实验目的、实验原理、实验器材的不同而灵活选用“伏安法”(又分为内接法和外接法)、“安安法”、“伏伏法”、“伏安加R法”等测量电路。从供电方式上又可分为限流电路和分压电路。(1)有电压表、电流表且量程恰当时选择“伏安法”。(2)电压表不能用或没有电压表等情形下,若精确知道电流表内阻,可以将电流表当作电压表使用,即选择“安安法”。(3)电流表不能用或没有电流表等情况下,若精确知道电压表内阻,可以将电压表当作电流表使用,即选择“伏伏法”。(4)在运用伏安法测电阻时,由于电压表或电流表的量程太小或太大,为了满足安全、精确的原则,选择“伏安加R法”,此法又叫“加保护电阻法”。2.(2019年江苏卷,T11)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)螺旋测微器如图甲所示。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。 甲(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)图乙中Rx为待测电阻丝。请用笔画线代替导线,将滑动变阻器接入图丙实物电路中的正确位置。乙丙(4)为测量Rx,利用图甲所示的电路,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关系图象如图丁所示。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。丁(5)由此,可求得电阻丝的电阻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法接入电路,注意线不能交叉,如图戊所示。(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,如图己所示。(5)由题意知:=Rx+RA+R0,由U1-I1图线的斜率可得=49.0Ω。=RA+R0,由作出的U2-I2图线的斜率可得=25.5Ω。故Rx=(49.0-25.5)Ω=23.5Ω。　　答案▶　(1)C　(2)不同　(3)如图戊所示(4)如图己所示　(5)23.5(23.0~24.0都算对)戊己　　点评▶　在复习时要掌握测定电阻的常用方法: 名称 电路 测量原理 伏安法 Rx= 伏安法消除系统误差 Rx=-(续表) 名称 电路 测量原理 等效替代法 电源输出电压不变,将S合到2,调节R1,使电表的示数与S合到1时的示数相等,则Rx=R1 忽略电源内阻法 闭合S,调节R1,同时记录电表的示数,在忽略电源内阻的情况下,可由闭合电路的欧姆定律求出Rx 活用电表法 串联分压法 内阻已知时,RV1= 并联分流法 内阻已知时,RA1=RA2 半偏法 闭合S1,断开S2,调节R1使表满偏;闭合S2,只调节R2使表半偏(R1≫Rg),则Rg=R2 调节R2=0,闭合S,调节R1使表满偏;只调节R2使表半偏(R1≪RV),则RV=R2 欧姆表法 电路略,注意:①要在指针靠近中央时读数;②换挡要调零;③欧姆表刻度左密右疏3.(2019年江西十校联考)某实验小组用如下器材来测量电压表的内阻。A.待测电压表(量程为3V,内阻为几千欧)B.电流表(量程为0.6A,内阻约为0.1Ω)C.电池组(电动势约为3V,内阻可忽略)D.滑动变阻器R0E.变阻箱R(0~9999Ω)F.开关和导线若干甲　　　　　　　　　乙丙(1)图甲是某同学设计的电路,大家讨论后一致认为此电路不可行,你认为原因是　　　　。 A.R0阻值较小B.电流表存在内阻C.电压表无法准确读数D.电流表无法准确读数(2)同学们改用图乙电路进行测量,设电阻箱的阻值为R,电压表的示数为U,为了根据图象求得电压表的内阻,应该作　　　　(选填“-R”“U-R”或“U-”)图线。 (3)请根据你选择的坐标轴和下表的数据,在图丙中标上合适的标度作出相应图线。 R/kΩ 0.6 1.5 2 3 4 5 U/V 2.5 2 1.8 1.5 1.3 1.13 /kΩ-1 1.67 0.67 0.5 0.33 0.25 0.20 /V-1 0.40 0.50 0.56 0.67 0.78 0.88(4)根据你所画出的图线,求出电源的电动势E=　　　　V,电压表内阻RV=　　　　kΩ。(结果保留2位有效数字) 　　解析▶　(1)运用图甲测量电压表的内阻,即电压表的示数除以电流表的示数为电压表的内阻,由于电池组电动势约为3V,电压表的内阻为几千欧,则电流表的示数非常非常小,无法准确读数,故选D。(2)根据闭合电路欧姆定律得E=U+R,整理得=+,作-R图线,图线的纵轴截距等于电动势的倒数,根据图线的斜率可以求出电压表的内阻。(3)-R图线如图丁所示。(4)由-R图象可知,当R=0时,=0.34,则E=V≈2.9V,图线的斜率k==,RV=3.1×103Ω=3.1kΩ。丁　　答案▶　(1)D　(2)-R　(3)如图丁所示(4)2.9(2.7~3.1均可)　3.1(2.9~3.3均可)。 考点3 ▶　以测电源电动势为核心的电学实验　　测量电源的电动势和内阻的基本原理是闭合电路欧姆定律,数据处理的主要思想方法是“化曲为直”,常用的方法有三种:1.伏安法——利用电压表和电流表。由实验原理得E=U+Ir,利用两组数据,联立方程求解E和r;也可作出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。由实验原理得E=U。利用两组数据联立方程求解或将方程线性化,处理为=·+或U=-r+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。由实验原理得E=I(R+r),利用两组数据联立方程求解或将方程线性化,处理为=·R+,作-R图象,利用图线的截距和斜率求E和r。3.(2019年全国卷Ⅱ,T23)甲某小组利用图甲所示的电路,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100Ω);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。图乙是该小组在恒定电流为50.0μA时得到的某硅二极管U-t关系曲线。回答下列问题:乙(1)实验中,为保证流过二极管的电流为50.0μA,应调节滑动变阻器R,使电压表的示数为U1=　　　　mV;根据图乙可知,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)由图乙可以看出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)由电路图可知,硅二极管与定值电阻R0串联,由欧姆定律有U1=I1R0=5.00mV;由硅二极管的U-t关系曲线可知,当温度升高时,硅二极管两端电压均匀减小,故其正向电阻变小,通过的电流增大,电压表的示数增大,此时要使电流仍为原来的电流,电路中的总电阻应增大,故应增大滑动变阻器接入电路的阻值,即应将R的滑片向B端移动,才能使的示数仍为U1。(2)=V/℃=2.8×10-3V/℃。　　答案▶　(1)5.00　变小　增大　B　(2)2.8　　点评▶　研究二极管在恒定电流条件下的U-t图象关系,属于热点问题考查,也可以看作2018年全国卷Ⅰ传感器实验的改编题,而且全国卷Ⅱ从未考查过此类问题,意义重大。本题实际借助曲线和电路图考查电路的动态分析;第(2)小问也是测量电动势和内阻图象问题的迁移考查,还有考查有效数字的含义。电学实验从2017年后难度降低,2018年考查了电表改装的设计型实验,2019年延续了这一风格。4.某研究性学习小组利用图甲所示电路测量某电池的电动势E和内阻r。由于该电池的内阻r较小,因此在电路中接入了一阻值为2.00Ω的定值电阻R0。闭合开关S,调节电阻箱的阻值R,读出电压表相应的示数U,得到了如下数据(R和U分别表示电阻箱的读数和电压表的示数)。 R/Ω 40.00 20.00 12.00 8.00 6.00 5.00 U/V 1.89 1.78 1.66 1.57 1.43 1.35为了比较准确地得出实验结论,该小组的同学准备用图象来处理实验数据,图象的纵坐标表示电压表示数U,则图象的横坐标表示的物理量应该是　　　　　　。在图乙中根据给定的坐标点作图,利用所得图象得到E=　　　V,r=　　　Ω。电动势的测量值　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。(计算结果小数点后保留2位数字) 甲乙　　解析▶　测电源电动势与内阻的实验中,应用图象法处理实验数据时,纵轴表示路端电压,横轴表示电路电流I=,根据实验所测量的量,横轴是电压U与电阻R的比值(或电流I);根据上表所示实验数据,在坐标系中描出对应的点,然后根据坐标系中的点作直线,作出电源的路端电压与电流关系图象,如图丙所示;图线与纵轴的交点表示电源的电动势,由图象可知,电源电动势E=2.00V;图线斜率绝对值等于电源内阻与保护电阻阻值之和,则k=r+R0==2.40Ω,电源的内阻r=k-R0=2.40Ω-2.00Ω=0.40Ω;该接法中电压表的分流导致干路电流示数偏小,但电压表是准确的,故真实图线要再向上偏一点,同时,当电路短路时,电压表的分流是可以忽略的,故短路电流是准确的,即图象与横轴的交点不变,电动势的测量值小于真实值。丙　　答案▶　电压U与电阻R的比值(或电流I)　2.00　0.40　小于 考点4 ▶　电学创新实验　　创新性实验设计的基本思路4.(2019年全国卷Ⅲ,T23)某同学欲将内阻为98.5Ω、量程为100μA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15kΩ刻度正好对应电流表表盘的50μA刻度。可选用的器材还有:定值电阻R0(阻值14kΩ),滑动变阻器R1(最大阻值1500Ω),滑动变阻器R2(最大阻值500Ω),电阻箱(0~99999.9Ω),干电池(E=1.5V,r=1.5Ω),红、黑表笔和导线若干。甲乙丙(1)欧姆表设计将图甲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　　　　(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,如图乙所示。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　　　　、　　　　。 (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丙所示,则电阻箱接入的阻值为　　　　Ω。 　　解析▶　(1)实物连线如图丁所示。欧姆表的内阻等于其中值电阻,即R内=15000Ω=R0+r+rA+R=14000Ω+1.5Ω+98.5Ω+R,解得R=900Ω,所以滑动变阻器应该选R1。(2)根据闭合电路的欧姆定律有=I,=Ia=25μA=25×10-6A,解得Ra=45kΩ,=Ib=75μA=75×10-6A,解得Rb=5kΩ。(3)红、黑表笔短接时,外电阻为0,欧姆表应指到0刻度;电阻箱的最小分度是0.1Ω,所以示数为35000.0Ω。　　答案▶　(1)如图丁所示　900　R1丁　　(2)45　5(3)0　35000.0　　点评▶　根据欧姆表的改装原理,由短接时的欧姆定律和中值电阻的意义可算出R=900Ω,为了滑动变阻器的安全,选择R1。正确进行实物连线是后续解答的前提。根据实物连线图可知I=,利用这个表达式就可轻松解答本题的前四空;电阻箱的读数的关键是要根据图丙判断出估读数字在第一位小数上。另外,需深刻理解欧姆表表盘的刻度原理和校准 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。5.某探究小组为了研究用“半偏法”测电阻和改装电表,先用“半偏法”测量程为100μA的电流表的电阻,后将电流表改装成电压表。甲　　　　　　　乙(1)首先采用图甲所示的实验电路测量该电流表的内阻Rg,图中R1、R2为电阻箱。他按电路图连接好电路,将R1的阻值调到最大,闭合开关S1后,他应该正确操作的步骤是　　　　　。(选出下列必要的步骤,并将其序号排序) A.记下R2的阻值B.调节R1的阻值,使电流表的指针偏转到满刻度C.闭合S2,调节R1和R2的阻值,使电流表的指针偏转到满刻度的一半D.闭合S2,保持R1不变,调节R2的阻值,使电流表的指针偏转到满刻度的一半(2)如果按正确操作步骤测得R2的阻值为100Ω,则Rg的阻值大小为　　　　Ω;与电流表内阻的真实值Rg'相比,Rg　　　　(选填“>”“=”或“<”)Rg'。 (3)给量程为100μA、阻值为100Ω的电流表串联一个29900Ω的电阻,将它改装成电压表,则该电压表的量程是　　　　V。用它来测量电压时,表盘指针位置如图乙所示,此时电压表的示数大小为　　　　V。 　　解析▶　(1)本题使用半偏法测电流表的内阻,故应先闭合S1,断开S2,调节R1的阻值,使电流表的指针偏转到满刻度,再闭合S2,保持R1不变,调节R2的阻值,使电流表的指针偏转到满刻度的一半,故操作顺序为BDA。(2)此时R2的阻值与Rg的阻值相等,故Rg的阻值也为100Ω。随着S2的闭合,整个电路中的电流将会变大,但实际上我们仍然按照电流不变时的电流来计算,因此通过变阻器R2的电流将比通过的电流要大,又因为R2与并联,电压一样,所以实际的电阻箱R2的读数R将小于灵敏电流表的电阻(内阻)。所以,半偏法测电阻测出的电阻要小于实际电阻。(3)电流表与一较大的电阻串联即可改装成电压表。U=IgR+IgRg=10-4×(100+29900)V=3V,此时指针所指示的电压为2.4V。　　答案▶　(1)BDA　(2)100　<　(3)3　2.46.(2019年山东济南期末)图甲为某磁敏电阻在室温下的电阻—磁感应强度特性曲线,其中RB表示有磁场时磁敏电阻的阻值,R0表示无磁场时磁敏电阻的阻值。为测量某磁场的磁感应强度B,需先测量磁敏电阻处于磁场中的阻值。甲乙丙(1)某同学首先测量待测磁场中磁敏电阻的阻值,利用下面提供的器材,请将图乙中的导线补充完整。提供的器材如下:A.磁敏电阻,无磁场时阻值R0=150ΩB.滑动变阻器R,全电阻约为20ΩC.电流表,量程为2.5mA,内阻RA=100ΩD.电压表,量程为3V,内阻约为3kΩE.直流电源E,电动势为3V,内阻不计F.开关S,导线若干(2)正确接线后。测量数据如表,请利用表格数据在图丙中描点作图。 1 2 3 4 5 6 U/V 0.00 0.45 0.91 1.50 1.79 2.71 I/mA 0.00 0.30 0.60 1.00 1.20 1.80(3)根据U-I图象尽可能准确地求出磁敏电阻的阻值RB=　　Ω,结合图甲可知待测磁场的磁感应强度B=　　T。(结果均保留2位有效数字) 　　解析▶　(1)从表中可以看出,要求电压从0开始调节,所以滑动变阻器采用分压接法,由于磁敏电阻的阻值远大于电流表的内阻,则电流表采用内接法。按此思路连接实物图如图丁所示。　　(2)如图戊所示。(3)根据直线的斜率求出此时磁敏电阻的阻值RB=Ω=1.5×103Ω,此时==10,由图甲查得B=1.2T。丁戊　　答案▶　(1)如图丁所示　(2)如图戊所示(3)1.5×103　1.21.(原创)传感器担负着信息采集的任务,在自动控制中发挥着重要作用,传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量),某研究小组做传感器的简单使用实验。(1)A同学用电流传感器做实验:把一个电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。先将开关S与1端相连,电源向电容器充电;然后将开关S掷向2端,电容器放电。与电流传感器相连接的计算机所记录的这一过程中电流随时间变化的I-t曲线如图乙所示。①在形成电流曲线1的过程中,电容器两极板间电压　　　　;在形成电流曲线2的过程中,电容器的电容　　　　。(均选填“增大”“不变”或“减小”) ②曲线1与横轴所围面积　　　　曲线2与横轴所围面积;S接1端,只要时间足够长,电容器两极板间的电压就能　　　　电源电动势E。(均选填“大于”“等于”或“小于”) 甲　　　　　　　　　　　　　　乙(2)B同学用热传感器做实验:热传感器主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻,热敏电阻阻值随温度变化的图线如图丙所示,图丁是用热敏电阻RT作为传感器制作的简单自动报警器原理图。丙　　　　　　　　　　　　　　丁①为了使温度过高时报警器铃响,开关应接在　　　　(选填“a”或“b”)端。 ②若使启动报警的温度提高些,应将滑动变阻器的滑片P向　　　　(选填“左”或“右”)移动。 　　解析▶　(1)①在形成电流曲线1的过程中,开关S与1端相连,电容器在充电,所带电荷量增大,电容不变,由电容的定义式C=分析可知极板间电压增大;在形成电流曲线2的过程中,开关S与2端相连,电容器在放电,在放电的过程中,电容器所带的电荷量减小,但电容反映电容器本身的特性,与电压和电荷量无关,保持不变。②I-t图线与时间轴围成的面积表示电荷量。因为电容器充电和放电的电荷量相等,所以曲线1与横轴所围面积等于曲线2与横轴所围面积;S接1端,只要时间足够长,电容器充电完毕,电路中没有电流,电源的内电压为零,电容器极板间的电压等于电源的电动势E。(2)①温度升高时,热敏电阻阻值减小,图丁中通电螺线管的磁性增强,将与弹簧相连的金属导体向左吸引,要使报警器所在电路接通并报警,开关应接a端。②要实现温度更高时,即热敏电阻阻值更小时才将报警器电路接通,应该将滑动变阻器连入电路的阻值调大,即P向左移动。　　答案▶　(1)①增大　不变　②等于　等于(2)①a　②左2.(改编)某探究小组在做“练习使用多用电表”的实验。(1)多用电表表盘指针位置如图甲中a所示,如果选用的是直流50mA挡,则读数为　　　mA;如果选用的是直流2.5V挡,则读数为　　　V;多用电表表盘指针位置如图甲中b所示,如果选用的是“×100”挡,则读数为　　　Ω。 甲乙　　　　　　　　　　丙(2)如图乙所示,闭合开关后发现小灯泡不亮,欲用多用电表检查该电路某处是否发生断路,在保持电路完整的情况下,应使用多用电表的　　　　进行测量。(选填字母代号即可) A.欧姆挡　　　　　　B.电流挡　　C.交流电压挡 D.直流电压挡(3)将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔,将一个二极管的两极分别记作a和b,红表笔接a端、黑表笔接b端时,表针几乎不转;红表笔接b端、黑表笔接a端时,表针偏转角很大。则该二极管的正极是　　　　(选填“a”或“b”)端。 (4)图丙所示是一个多量程多用电表的简化电路图,测量电流、电压和电阻各有两个量程。当转换开关S旋到位置3时,可用来测量　　　　;当S旋到位置1、2时,可用来测量　　　,其中S旋到位置1时量程较大。 　　解析▶　(1)如果用直流50mA挡测电流,则应读表盘第二排刻度,再按比例读数为32.0mA;如果是用直流2.5V挡测量电压,则应读表盘第二排刻度,再按比例读出示数为1.60V;如果是用倍率“×100”挡测量电阻,则应读表盘第一排刻度,则读数为30Ω×100=3000Ω。(2)若发生断路,则电路中没有电流,所以无法用电流挡测量,B项错误。而电路完整的情况下,电源的存在无法用欧姆挡,因为欧姆挡同样会有内部电源,A项错误。由上可知,只能选择电压挡测量,断路处电压等于电源电动势,而电源为直流电源,所以选择直流电压挡,C项错误,D项正确。(3)二极管的正向电阻很小,反向电阻无穷大,红表笔接b端、黑表笔接a端时,电流从a端流入b端流出,指针偏转角很大说明电阻很小,故二极管的正极是a端。(4)当转换开关S旋到位置3时,可用来测量电阻;当S旋到位置1、2时,相当于给电流表加了一个分流电阻,可用来测量电流,其中S旋到位置1时量程较大。　　答案▶　(1)32.0　1.60　3000　(2)D　(3)a(4)电阻　电流3.某同学设计了如图甲所示的实物电路来测电源的电动势和内阻。(1)请在方框内画出实验电路图。(2)该同学在闭合开关后,发现电压表无示数,电流表有示数,在选用器材时,除了导线外,其他器材经检测都是完好的,则出现故障的原因是　　　　　　　　(请用接线柱处的字母表示)。 (3)实验前,有“新干电池”“旧干电池”两种待测电源供选择,为了使实验效果明显,应该选择的是　　　　。 (4)该同学测量时记录了5组数据,并根据这些数据画出了U-I图线,如图乙中直线AB所示,则测得电源的电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　Ω。 (5)本实验中测得的电池内阻比真实值　　　　 (选填“偏大”“偏小”或“相等”),从两表的内阻考虑,引起该实验系统误差的主要原因是　　　　。 甲乙　　解析▶　(1)实验电路图如图丙所示。丙(2)jd部分断路。(3)旧干电池与新干电池相比,内阻比较大,路端电压变化明显,所以选旧干电池。(4)根据U-I图象求出截距和斜率即可求解,电源的电动势E=1.45V,内阻r=0.90Ω。(5)电压表直接与干电池并联,测得的电池内阻(等于电池与电压表并联之后的总阻值)比真实值小。电路中,从电源流出的电流,分别流向电流表支路和电压表支路,故流经电流表支路的电流不是通过电源的全部电流。　　答案▶　(1)如图丙所示　(2)jd部分断路(3)旧干电池　(4)1.45　0.90　(5)偏小　电压表的分流4.(2019年湖北荆州中学、宜昌一中等七校2月联考)某型号多用电表欧姆挡的电路原理图如图甲所示。微安表是欧姆表表头,其满偏电流Ig=500μA,内阻Rg=950Ω。电源电动势E=1.5V,内阻r=1Ω。电阻箱R1和电阻箱R2的阻值调节范围均为0~9999Ω。(1)图甲中的a端应与　　　　　(选填“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;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Rx为　　　　Ω。 甲(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为2000Ω的电阻,测量前应调节R1=　　　　Ω。 乙　　　　　　　　　　　丙　　解析▶　(1)根据多用电表电流的流向和偏转规律可知电流从红表笔进黑表笔出,向右偏,则a端接红表笔。(2)欧姆调零时,根据闭合电路的欧姆定律Ig=,解得R1=-(Rg+r)=2049Ω;接入Rx后,电流为满偏的一半,则=,可得Rx=Rg+r+R1=3000Ω。(3)因欧姆表的中央刻度为15,倍率为“×100”,则欧姆表的内阻RΩ=15×100Ω=1500Ω,故调零时的满偏电流I==1×10-3A,表头和R2并联改装为电流表,由并联分流、电压相等得IgRg=(I-Ig)R2,解得R2=950Ω;改装后的欧姆表需要进行欧姆调零,则RΩ=1500Ω=+R1+r,解得R1=1024Ω。　　答案▶　(1)红　(2)2049　3000　(3)950　10245.某研究性学习小组做“用传感器观察电容器的充电和放电”实验,电路图如图甲所示。一位同学使用的电源电动势为8.0V,测得放电的I-t图象如图乙所示。甲乙(1)关于电容器的充放电,下列说法中正确的是　　　　。 A.充、放电过程中外,电路有瞬间电流B.充、放电过程中外,电路有恒定电流C.充电过程中,电源提供的电能全部转化为内能D.放电过程中,电容器中的电场能逐渐减少(2)图乙最左边竖立的狭长矩形“面积”的物理意义是在0.1s内,　。 (3)若按四舍五入法数得I-t图线与两坐标轴包围面积为42个小方格,则电容器全部放电过程的放电荷量为　　　　　C。(计算结果保留2位有效数字) (4)根据以上数据估算电容器的电容为　　　　F。(计算结果保留2位有效数字) 　　解析▶　(1)电容器充、放电过程中,电路中有短暂的电流,且电流是逐渐减小的,A项正确,B项错误。充电过程中电源提供的电能有一部分贮存到电容器两板间的电场中,C项错误。放电过程中,随着电容器两板间所带电荷量逐渐减小,电场强度也逐渐减小,电场能也逐渐减小,D项正确。(2)根据图象的含义,因Q=It,所以竖直狭长矩形面积表示在0.1s内电容器的放电荷量。(3)根据横轴与纵轴的数据可知,一个格子的电荷量为0.08×10-3C,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42,所以释放的电荷量Q=0.08×10-3C×42=3.4×10-3C。(4)根据电容器的电容C=,代入数据解得C=4.3×10-4F。　　答案▶　(1)AD　(2)电容器的放电荷量(3)3.4×10-3　(4)4.3×10-46.实际电压表内阻并不是无限大,可等效为理想电压表与较大的电阻串联,测量一只量程已知的电压表的内阻,器材如下:A.待测电压表(量程为3V,内阻约为1kΩ)B.电流表(量程为3mA,内阻约为10Ω)C.电池组(电动势约为3V,内阻不可忽略)D.滑动变阻器(0~50Ω)E.滑动变阻器(0~2000Ω)F.变阻箱(可以读出电阻值,0~9999Ω)G.变阻箱(可以读出电阻值,0~99Ω)H.开关和导线若干某同学利用上面所给器材,进行如下实验操作:(1)该同学设计了如图甲、乙两个实验电路。为了更准确地测出该电压表内阻的大小,你认为其中相对比较合理的是　　　　(选填“甲”或“乙”)电路。 甲　　　　　　　　乙(2)可变电阻应选用　　　　　。(填写仪器前面的字母) (3)用你选择的合理电路进行实验时,闭合开关S,改变阻值,记录需要直接测量的物理量:电压表的示数U和　　　　(填上文字和符号)。 (4)用合理电路进行实验过程中,选择下面哪个作为坐标轴,能作出相应的直线图线?　　　　。 A.U-I　　　　　　B.U-C.-R D.U-R(5)设直线图象的斜率为k,截距为b,则该待测电压表的内阻RV=　　　　。 　　解析▶　(1)图甲所示电路中滑动变阻器与电压表串联接入电路,电源电动势为3V,电压表内阻约为1kΩ,电路电流接近3mA,可以用电流表测量电流,因此甲电路合理;乙电路由于电源内阻不可忽略,无法求出电压表内阻。故选甲电路。(2)由于电压表内阻约为1kΩ,若滑动变阻器阻值太小,则改变滑动变阻器阻值时,电压表示数无明显变化,无法起到调节电压的作用,故选用总电阻较大的E。(3)选用图甲所示实验电路,闭合开关S,改变阻值,记录需要直接测量的物理量:电压表的示数U和电流表的示数I。(4)根据欧姆定律,U=IRV,电压表内阻不变,电压和电流成正比,所以应选择电压和电流作为坐标轴,作出相应的U-I图线。(5)U-I图线的斜率k=,根据欧姆定律知RV==k。　　答案▶　(1)甲　(2)E　(3)电流表的示数I(4)A　(5)k7.(2019年广州测试)“测定铜导线的电阻率”实验中可供使用的器材有:A.横截面积为1.0mm2、长度为100m的一捆铜导线(电阻Rx约为2Ω)B.电流表:内阻Rg=100Ω,满偏电流Ig=3mAC.电流表:量程为0.6A,内阻约为1ΩD.滑动变阻器R:最大阻值为5ΩE.定值电阻:R0=3Ω,R1=900Ω,R2=1000ΩF.电源:电动势为6V,内阻不计G.开关、导线若干请完成下列实验内容:(1)把电流表与定值电阻串联改装成量程为3V的电压表,则定值电阻应选　　　　(选填“R1”或“R2”)。 (2)为了尽可能获取多组数据,实验电路图应选下列四幅中的　　　　,电路中R0的作用是　　　　　　　　　。 (3)根据正确的电路图,在图甲中完成实物图的连接(已正确连接了部分导线)。甲(4)某次测量中,电流表的示数为2.40mA时,电流表的示数为0.50A,由此求得铜导线的电阻率为　　　　Ω·m。(结果保留2位有效数字) 　　解析▶　(1)需要串联的定值电阻阻值R'=-Rg=900Ω,所以应选R1。(2)由于电流表的内阻约为1Ω,比较接近待测电阻,故电流表应采用外接法;为了尽可能获取多组数据,应采用分压电路,故选A电路。R0的作用是增大通过电流表的电流以减小读数误差。(3)根据电路图,实物连接如图乙所示。(4)电流表的示数为2.40mA时,电流表的示数为0.50A,根据欧姆定律得Rx=-R0≈1.8Ω;根据电阻定律有Rx=ρ,解得ρ=1.8×10-8Ω·m。　　答案▶　(1)R1(2)A　增大电流表的读数以减小误差(3)连线如图乙所示乙　　(4)1.8×10-88.(2019年湖南衡阳二模)某研究性学习小组的同学欲做“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验。已知所用小电珠的额定电压和额定功率分别为2.5V、1.2W,实验使用的直流电源的电动势为3.0V,内阻忽略不计,实验可供选择的器材规格如下:A.电流表(量程为0~0.6A,内阻约为5Ω)B.电流表(量程为0~3A,内阻约为0.1Ω)C.电压表(量程为0~3V,内阻约为3kΩ)D.电压表(量程为0~15V,内阻约为2000Ω)E.滑动变阻器R1(阻值范围为0~10Ω,允许通过的最大电流为1A)F.滑动变阻器R2(阻值范围为0~5000Ω,允许通过的最大电流为500mA)请回答下列问题:(1)为了完成实验且尽可能减小实验误差,电流表应选择　　　,电压表应选择　　　,滑动变阻器应选择　　　。(填写实验器材前的序号) (2)根据所选的实验器材,请设计合理的电路原理图来完成该实验,将电路原理图画在虚线框中。(3)该研究性学习小组的同学用设计好的电路测得了该小电珠两端的电压U和通过该小电珠的电流,由欧姆定律计算得到的小电珠的电阻值　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。 (4)该研究性学习小组的同学通过设计好的电路得到了多组实验数据,并根据得到的多组数据在坐标系中描点画图,如图甲所示,该图线向下弯曲,其原因是　。 甲(5)如果取两个这样的小电珠并联以后再与一阻值为2.0Ω的定值电阻串联,并接在电动势为3.0V、内阻忽略不计的直流电源两端,则每个小电珠消耗的实际功率应为　　　W。(结果保留2位小数) 　　解析▶　(1)灯泡额定电压是2.5V,电压表应选C;由题干中数据可知,最大电流为A=0.48A,电流表选A;为方便实验操作,滑动变阻器应选E。乙(2)描绘小电珠伏安特性曲线,电压与电流要从零开始变化,控制电路应采用滑动变阻器的分压式接法;由题意知,灯泡电阻约为5.2Ω,电压表内阻约为3kΩ,灯泡电阻远小于电压表内阻,测量电路应采用电流表外接法,电路图如图乙所示。(3)由于电压表的分流作用,所以电流表的示数比流经灯泡的电流大,故根据欧姆定律R=可知,测量电阻偏小,即计算得到的小电珠的阻值小于真实值。(4)I-U图象的斜率表示电阻的倒数,由图象可知,电阻随着电压的增大而增大,其原因是小电珠的电阻随温度的升高而增大。丙(5)将定值电阻与电源等效为内阻为2.0Ω、电动势为3.0V的电源,由闭合电路欧姆定律得U=3.0-2.0I,将路端电压与电流的关系图线画入图象中,如图丙所示。由图可知U=1.28V,I=0.43A,所以小电珠的实际功率P=UI=0.55W。　　答案▶　(1)A　C　E　(2)如图乙所示(3)小于　(4)小电珠的电阻随温度升高而增大(5)0.55