資源簡介

微專題22　電學實驗(一)　觀察電容器的充、放電現象　導體電阻、電阻率的測量
一、觀察電容器的充、放電現象
變化過程 充電過程 放電過程
圖示 充電電流由電源的正極流向電容器的正極板，同時電流從電容器的負極板流向電源的負極。 放電電流由電容器正極板經過電流表和用電器流向電容器的負極板。
I-t圖像、U-t圖像 其中I-t圖像與t軸所圍的面積表示電容器所帶的電荷量。
極板電荷量 增大 減小
極板間電勢差 增大 減小
電流變化 充電電流逐漸減小到零 放電電流逐漸減小到零
二、測量金屬的電阻率
1.長度、橫截面積的測量
用毫米刻度尺測金屬絲的有效長度；用螺旋測微器測金屬絲的直徑，進而計算金屬絲的橫截面積。
2.電阻的測量
用伏安法測電壓、電流，作出U-I圖像，則圖線上某點的電阻等于該點與坐標原點連線的斜率。
3.注意事項
(1)由于金屬絲電阻較小，故采用電流表外接法。
(2)為防止金屬絲升溫導致電阻率發生變化，實驗時電流不宜過大，通電時間不要太長。
三、電阻測量的創新方案
安安法 Rx= RA2=
伏伏法 Rx=RV1 RV2=
替代法 電流表兩次讀數相等，R測=R1
半偏法 測量電流表內阻 閉合S1，斷開S2，調節R1使G表滿偏；閉合S2，只調節R2，使G表半偏(R1 RG)，則R2=R測，R測測量電壓表內阻 使R2=0，閉合S，調節R1使V表滿偏；只調節R2使V表半偏(RV R1)，則R2=R測，R測>R真
電橋法 閉合S，調節電阻箱R3，使G表示數為零，有=，=，得R1·Rx=R2·R3，可求出被測電阻Rx的阻值
1.(2024·山東卷·14)某學習小組對兩種型號鉛筆芯的電阻率進行測量。實驗器材如下：
學生電源(輸出電壓0~16 V)
滑動變阻器(最大阻值10 Ω，額定電流2 A)；
電壓表V(量程3 V，內阻未知)；
電流表A(量程3 A，內阻未知)；
待測鉛筆芯R(X型號、Y型號)；
游標卡尺，螺旋測微器，開關S，單刀雙擲開關K，導線若干。
回答以下問題：
(1)(2分)使用螺旋測微器測量鉛筆芯直徑，某次測量結果如圖甲所示，該讀數為　　　　 mm；
(2)(2分)把待測鉛筆芯接入圖乙所示電路，閉合開關S后，將滑動變阻器滑片由最右端向左調節到合適位置，將單刀雙擲開關K分別擲到1、2端，觀察到電壓表示數變化比電流表示數變化更明顯，則測量鉛筆芯電阻時應將K擲到　　　　　　(填“1”或“2”)端；
(3)(2分)正確連接電路，得到Y型號鉛筆芯I-U圖像如圖丙所示，求得電阻RY=　　　　　　 Ω(保留3位有效數字)；采用同樣方法得到X型號鉛筆芯的電阻為1.70 Ω；
(4)(2分)使用游標卡尺測得X、Y型號鉛筆芯的長度分別為40.68 mm、60.78 mm，使用螺旋測微器測得X、Y型號鉛筆芯直徑近似相等，則X型號鉛筆芯的電阻率　　　　　　(填“大于”或“小于”)Y型號鉛筆芯的電阻率。
2.(2024·海南卷·16)用如圖(a)所示的電路觀察電容器的充放電現象，實驗器材有電源E、電容器C、電壓表、電流表、電流傳感器、計算機、定值電阻R、單刀雙擲開關S1、開關S2、導線若干。
(1)(2分)閉合開關S2，將S1接1，電壓表示數增大，最后穩定在12.3 V。在此過程中，電流表的示數　　　　　　(填選項標號)。
A.一直穩定在某一數值
B.先增大，后逐漸減小為零
C.先增大，后穩定在某一非零數值
(2)(4分)先后斷開開關S2、S1，將電流表更換成電流傳感器，再將S1接2，此時通過定值電阻R的電流方向　　　　　　(選填“a→b”或“b→a”)，通過傳感器將電流信息傳入計算機，畫出電流隨時間變化的I-t圖像，如圖(b)，t=2 s時I=1.10 mA，圖中M、N區域面積比為8∶7，可求出R=　　　　　　 kΩ(保留2位有效數字)。
3.(2024·全國甲卷·23)電阻型氧氣傳感器的阻值會隨所處環境中的氧氣含量發生變化。在保持流過傳感器的電流(即工作電流)恒定的條件下，通過測量不同氧氣含量下傳感器兩端的電壓，建立電壓與氧氣含量之間的對應關系，這一過程稱為定標。一同學用圖(a)所示電路對他制作的一個氧氣傳感器定標。實驗器材有：裝在氣室內的氧氣傳感器(工作電流1 mA)、毫安表(內阻可忽略)、電壓表、電源、滑動變阻器、開關、導線若干、5個氣瓶(氧氣含量分別為1%、5%、10%、15%、20%)。
(1)(2分)將圖(a)中的實驗器材間的連線補充完整，使其能對傳感器定標；
(2)連接好實驗器材，把氧氣含量為1%的氣瓶接到氣體入口；
(3)(2分)把滑動變阻器的滑片滑到　　　　　端(填“a”或“b”)，閉合開關；
(4)緩慢調整滑動變阻器的滑片位置，使毫安表的示數為1 mA，記錄電壓表的示數U；
(5)斷開開關，更換氣瓶，重復步驟(3)和(4)；
(6)(4分)獲得的氧氣含量分別為1%、5%、10%和15%的數據已標在圖(b)中；氧氣含量為20%時電壓表的示數如圖(c)，該示數為　　　　 V(結果保留2位小數)。
現測量一瓶待測氧氣含量的氣體，將氣瓶接到氣體入口，調整滑動變阻器滑片位置使毫安表的示數為1 mA，此時電壓表的示數為1.50 V，則此瓶氣體的氧氣含量為　　　%(結果保留整數)。
4.(2024·新課標卷·23)學生實驗小組要測量量程為3 V的電壓表V的內阻RV。可選用的器材有：多用電表，電源E(電動勢5 V)，電壓表V1(量程5 V，內阻約3 kΩ)，定值電阻R0(阻值為800 Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值5 kΩ)，開關S，導線若干。
完成下列填空：
(1)(4分)利用多用電表粗測待測電壓表的內阻。首先應　　　　　(把下列實驗步驟前的字母按正確操作順序排列)；
A.將紅、黑表筆短接
B.調節歐姆調零旋鈕，使指針指向零歐姆
C.將多用電表選擇開關置于歐姆擋“×10”位置
再將多用電表的紅、黑表筆分別與待測電壓表的　　　　(填“正極、負極”或“負極、正極”)相連，歐姆表的指針位置如圖(a)中虛線Ⅰ所示。為了減少測量誤差，應將選擇開關旋轉到歐姆擋　　　(填“×1”“×100”或“×1k”)位置，重新調節后，測量得到指針位置如圖(a)中實線Ⅱ所示，則實驗小組測得到的該電壓表內阻為　　　　 kΩ(結果保留1位小數)；
(2)(2分)為了提高測量精度，他們設計了如圖(b)所示的電路，其中滑動變阻器應選　　　　　(填“R1”或“R2”)，閉合開關S前，滑動變阻器的滑片應置于　　　　　(填“a”或“b”)端；
(3)(2分)閉合開關S，滑動變阻器滑片滑到某一位置時，電壓表V1、待測電壓表的示數分別為U1、U，則待測電壓表內阻RV=　　　　　(用U1、U和R0表示)；
(4)(2分)測量得到U1=4.20 V，U=2.78 V，則待測電壓表內阻RV=　　　　　 kΩ(結果保留3位有效數字)。
1.(2023·福建卷·13)某同學用圖(a)所示的電路觀察矩形波頻率對電容器充放電的影響。所用器材有：電源、電壓傳感器、電解電容器C(4.7 μF，10 V)，定值電阻R(阻值2.0 kΩ)、開關S、導線若干。
(1)(1分)電解電容器有正、負電極的區別。根據圖(a)，將圖(b)中的實物連線補充完整；
(2)(1分)設置電源，讓電源輸出圖(c)所示的矩形波，該矩形波的頻率為　　　　 Hz；
(3)(2分)閉合開關S，一段時間后，通過電壓傳感器可觀測到電容器兩端的電壓UC隨時間周期性變化，結果如圖(d)所示，A、B為實驗圖線上的兩個點。在B點時，電容器處于　　　　狀態(填“充電”或“放電”)。在　　　　點時(填“A”或“B”)，通過電阻R的電流更大；
(4)(2分)保持矩形波的峰值電壓不變，調節其頻率，測得不同頻率下電容器兩端的電壓隨時間變化的情況，并在坐標紙上作出電容器上最大電壓Um與頻率f關系圖像，如圖(e)所示。當f=45 Hz時電容器所帶電荷量的最大值Qm=　　　　 C(結果保留兩位有效數字)；
(5)根據實驗結果可知，電容器在充放電過程中，其所帶的最大電荷量在頻率較低時基本不變，而后隨著頻率的增大逐漸減小。
2.(2024·湖南卷·11)某實驗小組要探究一金屬絲的阻值隨氣壓變化的規律，搭建了如圖(a)所示的裝置。電阻測量原理如圖(b)所示，E是電源，V為電壓表，A為電流表。
(1)(4分)保持玻璃管內壓強為1個標準大氣壓，電流表示數為100 mA，電壓表量程為3 V，表盤如圖(c)所示，示數為　　　　　 V，此時金屬絲阻值的測量值R為　　　　　 Ω(保留3位有效數字)；
(2)打開抽氣泵，降低玻璃管內氣壓p，保持電流I不變，讀出電壓表示數U，計算出對應的金屬絲阻值；
(3)根據測量數據繪制R-p關系圖線，如圖(d)所示；
(4)(2分)如果玻璃管內氣壓是0.5個標準大氣壓，保持電流為100 mA，電壓表指針應該在圖(c)指針位置的　　　　　　側(填“左”或“右”)；
(5)(2分)若電壓表是非理想電壓表，則金屬絲電阻的測量值　　　　　　真實值(填“大于”“小于”或“等于”)。
3.(2023·海南卷·15)用如圖所示的電路測量一個量程為100 μA，內阻約為2 000 Ω的微安表頭的內阻，所用電源的電動勢約為12 V，有兩個電阻箱可選，R1(0 ~ 9 999.9 Ω)，R2(0 ~ 99 999.9 Ω)
(1)(2分)RM應選　　　　，RN應選　　　　；
(2)(1分)根據電路圖，請把實物連線補充完整；
(3)(1分)下列操作順序合理排列是　　　　；
①將變阻器滑動頭P移至最左端，將RN調至最大值；
②閉合開關S2，調節RM，使微安表半偏，并讀出RM阻值；
③斷開S2，閉合S1，調節滑動頭P至某位置再調節RN使表頭滿偏；
④斷開S1、S2，拆除導線，整理好器材
(4)(2分)如圖是RM調節后面板，則待測表頭的內阻為　　　　，該測量值　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)真實值。
(5)(2分)將該微安表改裝成量程為2 V的電壓表后，某次測量指針指在圖示位置，則待測電壓為　　　　 V(保留3位有效數字)。
(6)(2分)某次半偏法測量表頭內阻的實驗中，S2斷開，電表滿偏時讀出RN值，在滑動頭P不變，S2閉合后調節電阻箱RM，使電表半偏時讀出RM，若認為OP間電壓不變，則微安表內阻為　　　　　　　(用RM、RN表示)。
答案精析
高頻考點練
1.(1)2.450　(2)1　(3)1.90(1.89、1.91均可)　(4)大于
解析　(1)根據螺旋測微器的讀數規則可知，其讀數為
d=2 mm+0.01×45.0 mm=2.450 mm
(2)由于電壓表示數變化更明顯，說明電流表分壓較多，因此電流表應采用外接法，即測量鉛筆芯電阻時應將K擲到1端；
(3)根據題圖丙的I-U圖像，結合歐姆定律有RY==1.90 Ω
(4)根據電阻定律R=ρ
可得ρ=
因兩種材料的橫截面積近似相等，分別代入數據可知ρX>ρY。
2.(1)B　(2)a→b　5.2
解析　(1)電容器充電過程中，當電路剛接通后，電流表示數從0增大到某一最大值，后隨著電容器的不斷充電，電路中的充電電流在減小，當充電結束電路穩定后，此時電路相當于開路，電流為0。故選B。
(2)根據電路圖可知充電結束后電容器上極板帶正電，將S1接2，電容器放電，此時通過定值電阻R的電流方向a→b；
t=2 s時I=1.10 mA，可知此時電容器兩端的電壓為U2=IR，電容器開始放電前兩端電壓為12.3 V，根據I-t圖像與橫軸圍成的面積表示放電量可得0~2 s間的放電量為
Q1=ΔU·C=(12.3 V-1.10×10-3 A×R)C
2 s后到放電結束間放電量為
Q2=ΔU'·C=1.10×10-3 A·RC
根據題意=解得R≈5.2 kΩ。
3.(1)見解析圖　(3)a　(6)1.40　17
解析　(1)為了保持流過傳感器的電流恒定，電阻型氧氣傳感器兩端的電壓調節范圍較大，所以滑動變阻器采用分壓式接法，由于毫安表內阻可忽略，所以毫安表采用內接法，實物連接圖如圖所示
(3)為了保護電路，閉合開關前，需要電阻型氧氣傳感器兩端的電壓為零，故滑動變阻器的滑片滑到a端；
(6)由題圖(c)可知，電壓表的分度值為0.1 V，需要估讀到分度值下一位，其讀數為1.40 V；
當氣瓶的氧氣含量為20%時，電壓表的示數為1.40 V，在題圖(b)中描出該點，用平滑的曲線將各點連接起來，如圖所示
可知電壓表的示數為1.50 V時，此瓶氣體的氧氣含量為17%。
4.(1)CAB　負極、正極　×100　1.6
(2)R1　a　(3)　(4)1.57
解析　(1)利用多用電表粗測待測電壓表的內阻。首先應選擇歐姆擋，將多用電表選擇開關置于歐姆擋“×10”位置；接著將紅、黑表筆短接；進行歐姆調零，使指針指向零歐姆。故操作順序為CAB。
多用電表使用時電流應“紅進黑出”，電壓表電流應“+”接線柱進“-”接線柱出，故將多用電表的紅、黑表筆分別與待測電壓表的負極、正極相連。
讀數時歐姆表的指針位置如題圖(a)中虛線Ⅰ所示，偏轉角度較小即倍率選擇過小，為了減少測量誤差，應將選擇開關旋轉到歐姆擋倍率較大處，而根據表中數據可知選擇“×1k”倍率又過大，故應選擇歐姆擋“×100”位置；
測量得到指針位置如題圖(a)中實線Ⅱ所示，則實驗小組測得到的該電壓表內阻為R=16.0×100 Ω=1.6 kΩ
(2)題圖(b)所示的電路，滑動變阻器采用的是分壓式接法，為了方便調節，應選最大阻值較小的滑動變阻器即R1；為保護電路，且測量電路部分電壓從零開始調節，閉合開關S前，滑動變阻器的滑片應置于a端。
(3)通過待測電壓表的電流大小與定值電阻電流相同，為I=
根據歐姆定律得待測電壓表的內阻為
RV==
(4)測量得到U1=4.20 V，U=2.78 V，
代入待測電壓表的內阻表達式
RV=
則待測電壓表內阻RV= Ω
≈1 566 Ω≈1.57 kΩ。
補償強化練
1.(1)見解析圖　(2)40　(3)充電　B
(4)1.8×10-5
解析　(1)根據電路圖連接實物圖，如圖所示
(2)由題圖(c)可知周期T=25×10-3 s，
所以該矩形波的頻率為f==40 Hz
(3)由題圖(d)可知，B點前后電容器兩端的電壓在慢慢增大，即電容器處于充電狀態；從圖中可得出，A點為放電快結束階段，B點為充電開始階段，所以在B點時通過電阻R的電流更大。
(4)由題圖(e)可知，當f=45 Hz時，電容器此時兩端的電壓最大值約為Um=3.77 V
根據電容的定義式C=得此時電容器所帶電荷量的最大值為Qm=CUm=4.7×10-6×3.77 C≈1.8×10-5 C。
2.(1)1.23(1.22、1.24、1.25、1.26均可)
12.3(12.2、12.4、12.5、12.6均可)　(4)右　(5)小于
解析　(1)電壓表量程為3 V，分度值為0.1 V，電壓表讀數需估讀一位，則讀數為1.23 V，
根據歐姆定律可知，金屬絲的測量值
R==12.3 Ω
(4)根據題圖(d)可知氣壓越小電阻越大，再根據U=IR，可知壓強p減小時，電壓增大，電壓表的指針位置應該在題圖(c)中指針位置的右側。
(5)電流表采用外接法會導致電壓表分流，
使得電流測量值I測偏大
由R測=可知，電阻測量值偏小。
3.(1)R1　R2　(2)見解析圖
(3) ①③②④　(4)1 998.0 Ω　小于
(5)1.28　(6)
解析　(1)根據半偏法的測量原理可知，RM與RA相當，當閉合S2之后，滑動變阻器上方的電流應基本不變，就需要RN較大。故RM應選R1，RN應選R2。
(2)根據電路圖連接實物圖有
(3)半偏法的實驗步驟應為：
①將變阻器滑動頭P移至最左端，將RN調至最大值；
③斷開S2，閉合S1，調節滑動頭P至某位置再調節RN使表頭滿偏；
②閉合開關S2，調節RM，使微安表半偏，并讀出RM阻值；
④斷開S1、S2，拆除導線，整理好器材。
(4)RM調節后面板讀數為1 998.0 Ω，即待測表頭的內阻為1 998.0 Ω。
閉合S2后，RM與RA的并聯阻值小于RA的阻值，則流過RN的電流大于原來的電流，則流過RM的電流大于故待測表頭的內阻的測量值小于真實值。
(5)將該微安表改裝成量程為2 V的電壓表，則需要串聯一個電阻R0，則有滿偏電壓U = Ig(Rg+R0)
改裝的電壓表讀數U' = I'(Rg+R0)
其中U = 2 V，Ig=100 μA，I' = 64 μA
聯立解得U' = 1.28 V
(6)根據題意OP間電壓不變，
可得I(RA+RN)=(+)RN+·RA
解得RA=。(共53張PPT)
微專題22
電學實驗(一)　觀察電容器的充、放電現象　導體電阻、電阻率的測量
專題六　實驗
高頻考點練
內容索引
核心精講
補償強化練
一、觀察電容器的充、放電現象
核心精講
PART ONE
變化過程 充電過程 放電過程
圖示 充電電流由電源的正極流向電容器的正極板，同時電流從電容器的負極板流向電源的負極。
放電電流由電容器正極板經過電流表和用電器流向電容器的負極板。
變化過程 充電過程 放電過程
I-t圖像、U-t圖像 其中I-t圖像與t軸所圍的面積表示電容器所帶的電荷量。
極板電荷量 增大 減小
極板間電勢差 增大 減小
電流變化 充電電流逐漸減小到零 放電電流逐漸減小到零
二、測量金屬的電阻率
1.長度、橫截面積的測量
用毫米刻度尺測金屬絲的有效長度；用螺旋測微器測金屬絲的直徑，進而計算金屬絲的橫截面積。
2.電阻的測量
用伏安法測電壓、電流，作出U-I圖像，則圖線上某點的電阻等于該點與坐標原點連線的斜率。
3.注意事項
(1)由于金屬絲電阻較小，故采用電流表外接法。
(2)為防止金屬絲升溫導致電阻率發生變化，實驗時電流不宜過大，通電時間不要太長。
三、電阻測量的創新方案
安安法 Rx=
RA2=
伏伏法 Rx=RV1
RV2=
替代法 電流表兩次讀數相等，R測=R1
半偏法 測量電流表內阻 閉合S1，斷開S2，調節R1使G表滿偏；閉合S2，只調節R2，使G表半偏(R1 RG)，則R2=R測，R測半偏法 測量電壓表內阻 使R2=0，閉合S，調節R1使V表滿偏；只調節R2使V表半偏(RV R1)，則R2=R測，R測>R真
電橋法 閉合S，調節電阻箱R3，使G表示數為零，有=，=，得R1·Rx=R2·R3，可求出被測電阻Rx的阻值
1
2
3
4
高頻考點練
PART TWO
1.(2024·山東卷·14)某學習小組對兩種型號鉛筆芯的電阻率進行測量。實驗器材如下：
學生電源(輸出電壓0~16 V)
滑動變阻器(最大阻值10 Ω，額定電流2 A)；
電壓表V(量程3 V，內阻未知)；
電流表A(量程3 A，內阻未知)；
待測鉛筆芯R(X型號、Y型號)；
游標卡尺，螺旋測微器，開關S，單刀雙擲開關K，導線若干。
1
2
3
4
回答以下問題：
(1)使用螺旋測微器測量鉛筆芯直徑，某次測量結果如圖甲所示，該讀數為　　　　 mm；
2.450
根據螺旋測微器的讀數規則可知，其讀數為
d=2 mm+0.01×45.0 mm=2.450 mm
1
2
3
4
(2)把待測鉛筆芯接入圖乙所示電路，閉合開關S后，將滑動變阻器滑片由最右端向左調節到合適位置，將單刀雙擲開關K分別擲到1、2端，觀察到電壓表示數變化比電流表示數變化更明顯，則測量鉛筆芯電阻時應將K擲到　　　(填“1”或“2”)端；
1
由于電壓表示數變化更明顯，說明電流表分壓較多，因此電流表應采用外接法，即測量鉛筆芯電阻時應將K擲到1端；
1
2
3
4
(3)正確連接電路，得到Y型號鉛筆芯I-U圖像如圖丙所示，求得電阻RY= ____________________Ω(保留3位有效數字)；采用同樣方法得到X型號鉛筆芯的電阻為1.70 Ω；
1.90(1.89、1.91均可)
根據題圖丙的I-U圖像，結合歐姆定律有RY==1.90 Ω
1
2
3
4
(4)使用游標卡尺測得X、Y型號鉛筆芯的長度分別為40.68 mm、60.78 mm，使用螺旋測微器測得X、Y型號鉛筆芯直徑近似相等，則X型號鉛筆芯的電阻率　　　(填“大于”或“小于”)Y型號鉛筆芯的電阻率。
大于
根據電阻定律R=ρ
可得ρ=
因兩種材料的橫截面積近似相等，分別代入數據可知ρX>ρY。
1
2
3
4
2.(2024·海南卷·16)用如圖(a)所示的電路觀察電容器的充放電現象，實驗器材有電源E、電容器C、電壓表、電流表、電流傳感器、計算機、定值電阻R、單刀雙擲開關S1、開關S2、導線若干。
1
2
3
4
(1)閉合開關S2，將S1接1，電壓表示數增大，最后穩定在12.3 V。在此過程中，電流表的示數　　　(填選項標號)。
A.一直穩定在某一數值
B.先增大，后逐漸減小為零
C.先增大，后穩定在某一非零數值
B
電容器充電過程中，當電路剛接通后，電流表示數從0增大到某一最大值，后隨著電容器的不斷充電，電路中的充電電流在減小，當充電結束電路穩定后，此時電路相當于開路，電流為0。故選B。
1
2
3
4
(2)先后斷開開關S2、S1，將電流表更換成電流傳感器，再將S1接2，此時通過定值電阻R的電流方向　　　　(選填“a→b”或“b→a”)，通過傳感器將電流信息傳入計算機，畫出電流隨時間變化的I-t圖像，如圖(b)，t=2 s時I=1.10 mA，圖中M、N區域面積比為8∶7，可求出R=______kΩ(保留2位有效數字)。
a→b
5.2
1
2
3
4
根據電路圖可知充電結束后電容器上極板帶正電，將S1接2，電容器放電，此時通過定值電阻R的電流方向a→b；
t=2 s時I=1.10 mA，可知此時電容器兩端的電壓為U2=IR，電容器開始放電前兩端電壓為12.3 V，根據I-t圖像與橫軸圍成的面積表示放電量可得0~2 s間的放電量為
Q1=ΔU·C=(12.3 V-1.10×10-3 A×R)C
2 s后到放電結束間放電量為
Q2=ΔU'·C=1.10×10-3 A·RC
根據題意=，解得R≈5.2 kΩ。
1
2
3
4
3.(2024·全國甲卷·23)電阻型氧氣傳感器的阻值會隨所處環境中的氧氣含量發生變化。在保持流過傳感器的電流(即工作電流)恒定的條件下，通過測量不同氧氣含量下傳感器兩端的電壓，建立電壓與氧氣含量之間的對應關系，這一過程稱為定標。一同學用圖(a)所示電路對他制作的一個氧
氣傳感器定標。實驗器材有：裝在氣室內的氧氣傳感器(工作電流1 mA)、毫安表(內阻可忽略)、電壓表、電源、滑動變阻器、開關、導線若干、5個氣瓶(氧氣含量分別為1%、5%、10%、15%、20%)。
1
2
3
4
(1)將圖(a)中的實驗器材間的連線補充完整，使其能對傳感器定標；
答案　見解析圖
1
2
3
4
為了保持流過傳感器的電流恒定，電阻型氧氣傳感器兩端的電壓調節范圍較大，所以滑動變阻器采用分壓式接法，由于毫安表內阻可忽略，所以毫安表采用內接法，實物連接圖如圖所示
1
2
3
4
(2)連接好實驗器材，把氧氣含量為1%的氣瓶接到氣體入口；
(3)把滑動變阻器的滑片滑到____端(填“a”或“b”)，閉合開關；
a
為了保護電路，閉合開關前，需要電阻型氧氣傳感器兩端的電壓為零，故滑動變阻器的滑片滑到a端；
1
2
3
4
(4)緩慢調整滑動變阻器的滑片位置，使毫安表的示數為1 mA，記錄電壓表的示數U；
(5)斷開開關，更換氣瓶，重復步驟(3)和(4)；
1
2
3
4
(6)獲得的氧氣含量分別為1%、5%、10%和15%的數據已標在圖(b)中；氧氣含量為20%時電壓表的示數如圖(c)，該示數為　　　 V(結果保留2位小數)。
現測量一瓶待測氧氣含量的氣體，將氣瓶接到氣體入口，調整滑動變阻器滑片位置使毫安表的示數為1 mA，此時電壓表的示數為1.50 V，則此瓶氣體的氧氣含量為　　 %(結果保留整數)。
1.40
17
1
2
3
4
由題圖(c)可知，電壓表的分度值為0.1 V，需要估讀到分度值下一位，其讀數為1.40 V；
當氣瓶的氧氣含量為20%時，電壓表的示數為1.40 V，在題圖(b)中描出該點，用平滑的曲線將各點連接起來，如圖所示
可知電壓表的示數為1.50 V時，此瓶氣體的氧氣含量為17%。
1
2
3
4
4.(2024·新課標卷·23)學生實驗小組要測量量程為3 V的電壓表V的內阻RV。可選用的器材有：多用電表，電源E(電動勢5 V)，電壓表V1(量程5 V，內阻約3 kΩ)，定值電阻R0(阻值為800 Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值5 kΩ)，開關S，導線若干。
1
2
3
4
完成下列填空：
(1)利用多用電表粗測待測電壓表的內阻。首先應　　　　(把下列實驗步驟前的字母按正確操作順序排列)；
A.將紅、黑表筆短接
B.調節歐姆調零旋鈕，使指針指向零歐姆
C.將多用電表選擇開關置于歐姆擋“×10”位置
CAB
1
2
3
4
再將多用電表的紅、黑表筆分別與待測電壓表的____________(填“正極、負極”或“負極、正極”)相連，歐姆表的指針位置如圖(a)中虛線Ⅰ所示。為了減少測量誤差，應將選擇開關旋轉到歐姆擋_______(填“×1”“×100”或“×1k”)位置，重新調節后，測量得到指針位置如圖(a)中實線Ⅱ所示，則實驗小組測得到的該電壓表內阻為　　　 kΩ(結果保留1位小數)；
負極、正極
×100
1.6
1
2
3
4
利用多用電表粗測待測電壓表的內阻。首先應選擇歐姆擋，將多用電表選擇開關置于歐姆擋“×10”位置；接著將紅、黑表筆短接；進行歐姆調零，使指針指向零歐姆。故操作順序為CAB。
多用電表使用時電流應“紅進黑出”，電壓表電流應“+”接線柱進“-”接線柱出，故將多用電表的紅、黑表筆分別與待測電壓表的負極、正極相連。
1
2
3
4
讀數時歐姆表的指針位置如題圖(a)中虛線Ⅰ所示，偏轉角度較小即倍率選擇過小，為了減少測量誤差，應將選擇開關旋轉到歐姆擋倍率較大處，而根據表中數據可知選擇“×1k”倍率又過大，故應選擇歐姆擋“×100”位置；
測量得到指針位置如題圖(a)中實線Ⅱ所示，則實驗小組測得到的該電壓表內阻為
R=16.0×100 Ω=1.6 kΩ
1
2
3
4
(2)為了提高測量精度，他們設計了如圖(b)所示的電路，其中滑動變阻器應選　　　(填“R1”或“R2”)，閉合開關S前，滑動變阻器的滑片應置于　　　(填“a”或“b”)端；
R1
a
題圖(b)所示的電路，滑動變阻器采用的是分壓式接法，為了方便調節，應選最大阻值較小的滑動變阻器即R1；為保護電路，且測量電路部分電壓從零開始調節，閉合開關S前，滑動變阻器的滑片應置于a端。
1
2
3
4
(3)閉合開關S，滑動變阻器滑片滑到某一位置時，電壓表V1、待測電壓表的示數分別為U1、U，則待測電壓表
內阻RV=　　　　(用U1、U和R0表示)；
通過待測電壓表的電流大小與定值電阻電流相同，為I=
根據歐姆定律得待測電壓表的內阻為RV==
1
2
3
4
(4)測量得到U1=4.20 V，U=2.78 V，則待測電壓表內阻RV=______kΩ(結果保留3位有效數字)。
1.57
測量得到U1=4.20 V，U=2.78 V，
代入待測電壓表的內阻表達式RV=，
則待測電壓表內阻
RV= Ω≈1 566 Ω≈1.57 kΩ。
1
2
3
補償強化練
PART THREE
1.(2023·福建卷·13)某同學用圖(a)所示的電路觀察矩形波頻率對電容器充放電的影響。所用器材有：電源、電壓傳感器、電解電容器C(4.7 μF，
10 V)，定值電阻R(阻值2.0 kΩ)、開關S、導線若干。
(1)電解電容器有正、負電極的區別。根據圖(a)，將圖(b)中的實物連線補充完整；
答案　見解析圖
1
2
3
根據電路圖連接實物圖，如圖所示
1
2
3
(2)設置電源，讓電源輸出圖(c)所示的矩形波，該矩形波的頻率為_____ Hz；
40
由題圖(c)可知周期T=25×10-3 s，
所以該矩形波的頻率為f==40 Hz
1
2
3
(3)閉合開關S，一段時間后，通過電壓傳感器可觀測到電容器兩端的電壓UC隨時間周期性變化，結果如圖(d)所示，A、B為實驗圖線上的兩個點。在B點時，電容器處于　　　狀態(填“充電”或“放電”)。在____點時(填“A”或“B”)，通過電阻R的電流更大；
充電
B
1
2
3
由題圖(d)可知，B點前后電容器兩端的電壓在慢慢增大，即電容器處于充電狀態；從圖中可得出，A點為放電快結束階段，B點為充電開始階段，所以在B點時通過電阻R的電流更大。
1
2
3
(4)保持矩形波的峰值電壓不變，調節其頻率，測得不同頻率下電容器兩端的電壓隨時間變化的情況，并在坐標紙上作出電容器上最大電壓Um與頻率f關系圖像，如圖(e)所示。當f=45 Hz時電容器所帶電荷量的最大值Qm=　　　　 C(結果保留兩位有效數字)；
1.8×10-5
1
2
3
由題圖(e)可知，當f=45 Hz時，電容器此時兩端的電壓最大值約為Um=3.77 V
根據電容的定義式C=得此時電容器所帶電荷量的最大值為Qm=CUm=4.7×10-6× 3.77 C≈1.8×10-5 C。
1
2
3
(5)根據實驗結果可知，電容器在充放電過程中，其所帶的最大電荷量在頻率較低時基本不變，而后隨著頻率的增大逐漸減小。
1
2
3
2.(2024·湖南卷·11)某實驗小組要探究一金屬絲的阻值隨氣壓變化的規律，搭建了如圖(a)所示的裝置。電阻測量原理如圖(b)所示，E是電源，V為電壓表，A為電流表。
(1)保持玻璃管內壓強為1個標準大氣壓，電流表示數為100 mA，電壓表量程為3 V，表盤如圖(c)所示，示數為
　　　　　 V，此時金屬絲阻值的測量值R為　　　　　 Ω(保留3位有效數字)；
1.23(1.22、1.24、1.25、1.26均可)
12.3(12.2、12.4、12.5、12.6均可)
1
2
3
電壓表量程為3 V，分度值為0.1 V，電壓表讀數需估讀一位，則讀數為1.23 V，
根據歐姆定律可知，金屬絲的測量值
R==12.3 Ω
1
2
3
(2)打開抽氣泵，降低玻璃管內氣壓p，保持電流I不變，讀出電壓表示數U，計算出對應的金屬絲阻值；
(3)根據測量數據繪制R-p關系圖線，如圖(d)所示；
(4)如果玻璃管內氣壓是0.5個標準大氣壓，保持電流為100 mA，電壓表指針應該在圖(c)指針位置的_____側(填“左”或“右”)；
右
1
2
3
根據題圖(d)可知氣壓越小電阻越大，再根據U=IR，可知壓強p減小時，電壓增大，電壓表的指針位置應該在題圖(c)中指針位置的右側。
1
2
3
(5)若電壓表是非理想電壓表，則金屬絲電阻的測量值　　　真實值(填“大于”“小于”或“等于”)。
小于
電流表采用外接法會導致電壓表分流，
使得電流測量值I測偏大
由R測=可知，電阻測量值偏小。
1
2
3
3.(2023·海南卷·15)用如圖所示的電路測量一個量程為100 μA，內阻約為2 000 Ω的微安表頭的內阻，所用電源的電動勢約為12 V，有兩個電阻箱可選，R1(0 ~ 9 999.9 Ω)，R2(0 ~ 99 999.9 Ω)
(1)RM應選　　 ，RN應選　 　；
R1
R2
根據半偏法的測量原理可知，RM與RA相當，當閉合S2之后，滑動變阻器上方的電流應基本不變，就需要RN較大。故RM應選R1，RN應選R2。
1
2
3
(2)根據電路圖，請把實物連線補充完整；
答案　見解析圖
1
2
3
根據電路圖連接實物圖有
1
2
3
(3)下列操作順序合理排列是　　　　 ；
①將變阻器滑動頭P移至最左端，將RN調至最大值；
②閉合開關S2，調節RM，使微安表半偏，并讀出RM
阻值；
③斷開S2，閉合S1，調節滑動頭P至某位置再調節RN使表頭滿偏；
④斷開S1、S2，拆除導線，整理好器材
①③②④
1
2
3
半偏法的實驗步驟應為：
①將變阻器滑動頭P移至最左端，將RN調至最
大值；
③斷開S2，閉合S1，調節滑動頭P至某位置再
調節RN使表頭滿偏；
②閉合開關S2，調節RM，使微安表半偏，并讀出RM阻值；
④斷開S1、S2，拆除導線，整理好器材。
1
2
3
(4)如圖是RM調節后面板，則待測表頭的內阻為　　　　，該測量值　　　(填“大于”“小于”或“等于”)真實值。
1 998.0 Ω
小于
RM調節后面板讀數為1 998.0 Ω，即待測表頭的內阻為
1 998.0 Ω。
閉合S2后，RM與RA的并聯阻值小于RA的阻值，則流過
RN的電流大于原來的電流，則流過RM的電流大于，
故待測表頭的內阻的測量值小于真實值。
1
2
3
(5)將該微安表改裝成量程為2 V的電壓表后，某次測量指針指在圖示位置，則待測電壓為　　　　 V(保留3位有效數字)。
1.28
將該微安表改裝成量程為2 V的電壓表，則需要串聯一個電阻R0，則有
滿偏電壓U = Ig(Rg+R0)
改裝的電壓表讀數U' = I'(Rg+R0)
其中U = 2 V，Ig=100 μA，I' = 64 μA
聯立解得U' = 1.28 V
1
2
3
(6)某次半偏法測量表頭內阻的實驗中，S2斷開，電表滿偏時讀出RN值，在滑動頭P不變，S2閉合后調節電阻箱RM，使電表半偏時讀出RM，若認為OP間電壓
不變，則微安表內阻為　　　　(用RM、RN表示)。
根據題意OP間電壓不變，
可得I(RA+RN)=(+)RN+·RA
解得RA=。

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