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　專(zhuān)題　第17講
A組·基礎(chǔ)練
1.(多選)(2024·北京卷)用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究影響感應(yīng)電流方向的因素。如圖2所示，分別把條形磁體的N極或S極插入、拔出螺線管，觀察并標(biāo)記感應(yīng)電流的方向。
關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是________(填選項(xiàng)前的字母)。
A．需要記錄感應(yīng)電流的大小
B．通過(guò)觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向確定感應(yīng)電流的方向
C．圖2中甲和乙表明，感應(yīng)電流的方向與條形磁體的插入端是N極還是S極有關(guān)
【答案】　BC
【解析】　本實(shí)驗(yàn)探究影響感應(yīng)電流方向的因素，故不需要記錄感應(yīng)電流的大小，故A錯(cuò)誤；本實(shí)驗(yàn)通過(guò)電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向確定感應(yīng)電流的方向，故B正確；由題圖2甲和乙知，條形磁體插入N極和S極時(shí)，電流方向不同，故感應(yīng)電流的方向與條形磁體的插入端是N極還是S極有關(guān)，故C正確。故選BC。
2.(2024·海南卷)用如圖a所示的電路觀察電容器的充放電現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)器材有電源E、電容器C、電壓表、電流表、電流傳感器、計(jì)算機(jī)、定值電阻R、單刀雙擲開(kāi)關(guān)S1、開(kāi)關(guān)S2、導(dǎo)線若干。
(1)閉合開(kāi)關(guān)S2，將S1接1，電壓表示數(shù)增大，最后穩(wěn)定在12.3 V。在此過(guò)程中，電流表的示數(shù)________(填選項(xiàng)標(biāo)號(hào))
A．一直穩(wěn)定在某一數(shù)值
B．先增大，后逐漸減小為零
C．先增大，后穩(wěn)定在某一非零數(shù)值
(2)先后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2、S1，將電流表更換成電流傳感器，再將S1接2，此時(shí)通過(guò)定值電阻R的電流方向________(選填“a→b”或“b→a”)，通過(guò)傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī)，畫(huà)出電流隨時(shí)間變化的I－t圖像，如圖b，t＝2 s時(shí)I＝1.10 mA，圖中M、N區(qū)域面積比為8∶7，可求出R＝________kΩ(保留2位有效數(shù)字)。
【答案】　(1)B　(2)a→b　5.2
【解析】　(1)電容器充電過(guò)程中，當(dāng)電路剛接通后，電流表示數(shù)從0增大至某一最大值，后隨著電容器的不斷充電，電路中的充電電流在減小，當(dāng)充電結(jié)束電路穩(wěn)定后，此時(shí)電路相當(dāng)于開(kāi)路，電流為0。故選B。
(2)根據(jù)電路圖可知充電結(jié)束后電容器上極板帶正電，將S1接2，電容器放電，此時(shí)通過(guò)定值電阻R的電流方向a→b；t＝2 s時(shí)I＝1.10 mA可知此時(shí)電容器兩端的電壓為U2＝IR，電容器開(kāi)始放電前兩端電壓為12.3 V，根據(jù)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＝(12.3－1.10×10－3×R)C,2 s后到放電結(jié)束期間放電量為Q2＝ΔU′·C＝1.10×10－3·RC，根據(jù)題意＝，解得R＝5.2 kΩ。
B組·綜合練
3.(2024·浙江6月選考)在測(cè)繪發(fā)光二極管在導(dǎo)通狀態(tài)下的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)中，
(1)用多用電表歐姆擋判斷發(fā)光二極管的正負(fù)極選用×100擋時(shí)，變換表筆與二極管兩極的連接方式，發(fā)現(xiàn)電表指針均不偏轉(zhuǎn)。選用________擋(選填“×10”或“×1 k”)重新測(cè)試，指針仍不偏轉(zhuǎn)，更換二極管極性后，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)，此時(shí)與多用電表紅色表筆相連的是二極管________(選填“正極”或“負(fù)極”)。
(2)圖(A)是已完成部分連線的實(shí)物圖，為實(shí)現(xiàn)電壓可從零開(kāi)始調(diào)節(jié)，并完成實(shí)驗(yàn)，P應(yīng)連接________接線柱(選填“a”“b”“c”或“d”)，Q應(yīng)連接________接線柱(選填“a”“b”“c”或“d”)。某次選用多用電表量程為50 mA擋測(cè)量，指針如圖(B)所示，則電流I＝________mA。
(3)根據(jù)測(cè)得數(shù)據(jù)，繪出伏安特性曲線如圖(C)所示，說(shuō)明該二極管是________元件(選填“線性”或“非線性”)，正常發(fā)光時(shí)電壓在________V范圍。
【答案】　(1)×1 k　負(fù)極　(2)a　d　45.0
(3)非線性　1.9～2.5
【解析】　(1)指針未偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明可能電阻過(guò)大，應(yīng)換用×1 k擋繼續(xù)實(shí)驗(yàn)；根據(jù)“紅進(jìn)黑出”原則及二極管單向?qū)щ娦钥芍t色表筆相連的是二極管負(fù)極。
(2)實(shí)現(xiàn)電壓可從零開(kāi)始調(diào)節(jié)，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，P應(yīng)連接a；根據(jù)圖C可知電壓表選取0～3 V量程，故Q接d；多用電表量程為50 mA，分度值為1 mA，需要估讀到0.1 mA，故電表的讀數(shù)為4×10 mA＋5×1 mA＋0×0.1 mA＝45.0 mA。
(3)根據(jù)圖像可知I隨U非線性變化，故說(shuō)明該二極管是非線性元件，根據(jù)圖像可知正常發(fā)光時(shí)即有電流通過(guò)時(shí)電壓在1.9～2.5 V范圍。
4.(2024·甘肅卷)精確測(cè)量干電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻需要考慮電表內(nèi)阻的影響。可用器材有：電壓表(量程1.5 V，內(nèi)阻約為1.5 kΩ)、電流表(量程0.6 A)、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、干電池和導(dǎo)線若干。某小組開(kāi)展了以下實(shí)驗(yàn)。
(1)考慮電流表內(nèi)阻影響
①用圖1所示電路測(cè)量電流表的內(nèi)阻。從圖2電壓表和電流表讀數(shù)可得電流表內(nèi)阻RA＝________Ω(保留2位有效數(shù)字)；
②用圖3所示電路測(cè)量干電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。電壓表讀數(shù)、電流表讀數(shù)、干電池內(nèi)阻和電流表內(nèi)阻分別用U、I、r和RA表示。則干電池電動(dòng)勢(shì)E＝U＋________(用I、r和RA表示)；
③調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器測(cè)得多組電表讀數(shù)，作出圖4所示的U－I圖像。則待測(cè)干電池電動(dòng)勢(shì)E＝________V(保留3位有效數(shù)字)、內(nèi)阻r＝________Ω(保留1位小數(shù))。
(2)考慮電壓表內(nèi)阻影響
該小組也嘗試用圖5所示電路測(cè)量電壓表內(nèi)阻，但發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)無(wú)法完成。原因是________(單選，填正確答案標(biāo)號(hào))。
A．電路設(shè)計(jì)會(huì)損壞儀器
B．滑動(dòng)變阻器接法錯(cuò)誤
C．電壓太大無(wú)法讀數(shù)
D．電流太小無(wú)法讀數(shù)
【答案】　(1)1.0　I(r＋RA)　1.40　1.0　(2)D
【解析】　(1)由圖2可知，電壓表讀數(shù)為U＝0.60 V
電流表讀數(shù)為I＝0.58 A
根據(jù)歐姆定律可得電流表內(nèi)阻為RA＝＝ Ω≈1.0 Ω
由閉合電路的歐姆定律可知，干電池電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為E＝U＋I(xiàn)(r＋RA)
將E＝U＋I(xiàn)(r＋RA)變形為U＝－(r＋RA)I＋E
根據(jù)圖像可知，縱截距
b＝E＝1.40 V
斜率的絕對(duì)值
|k|＝r＋RA＝ Ω＝2.0 Ω
所以待測(cè)干電池電動(dòng)勢(shì)為E＝1.40 V
電源內(nèi)阻為r＝1.0 Ω。
(2)由于將電壓表串聯(lián)接在電路中，電壓表內(nèi)阻很大，電路中電流太小，故無(wú)法完成實(shí)驗(yàn)的原因可能是電流太小無(wú)法讀數(shù)。故選D。
5.(2024·新課標(biāo)全國(guó)卷)學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組要測(cè)量量程為3 V的電壓表V的內(nèi)阻RV。可選用的器材有：多用電表，電源E(電動(dòng)勢(shì)5 V)，電壓表V1(量程5 V，內(nèi)阻約3 kΩ)，定值電阻R0(阻值為800 Ω)，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值5 kΩ)，開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干。
完成下列填空：
(1)利用多用電表粗測(cè)待測(cè)電壓表的內(nèi)阻。首先應(yīng)________(把下列實(shí)驗(yàn)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(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指向零歐姆
C．將多用電表選擇開(kāi)關(guān)置于歐姆擋“×10”位置
再將多用電表的紅、黑表筆分別與待測(cè)電壓表的________(填“正極、負(fù)極”或“負(fù)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(cè)量誤差，應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到歐姆擋________(填“×1”“×100”或“×1 k”)位置，重新調(diào)節(jié)后，測(cè)量得到指針位置如圖(a)中實(shí)線Ⅱ所示，則組測(cè)得到的該電壓表內(nèi)阻為_(kāi)_______kΩ(結(jié)果保留1位小數(shù))。
(2)為了提高測(cè)量精度，他們?cè)O(shè)計(jì)了如圖(b)所示的電路，其中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________(填“R1”或“R2”)，閉合開(kāi)關(guān)S前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于________(填“a”或“b”)端；
(3)閉合開(kāi)關(guān)S，滑動(dòng)變阻器滑片滑到某一位置時(shí)，電壓表V1，待測(cè)電壓表的示數(shù)分別為U1、U，則待測(cè)電壓表內(nèi)阻RV＝________(用U1、U和R0表示)；
(4)測(cè)量得到U1＝4.20 V，U＝2.78 V，則待測(cè)電壓表內(nèi)阻RV＝________kΩ(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。
【答案】　(1)CAB　負(fù)極、正極　×100　1.6　(2)R1　a　(3)　(4)1.57
【解析】　(1)利用多用電表粗測(cè)待測(cè)電壓表的內(nèi)阻。首先應(yīng)選擇歐姆擋即C選項(xiàng)：將多用電表選擇開(kāi)關(guān)置于歐姆擋“×10”位置；接著將紅、黑表筆短接即A選項(xiàng)；進(jìn)行歐姆調(diào)零即B選項(xiàng)：調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指向零歐姆。故首先操作順序?yàn)镃AB。由多用電表使用時(shí)電流“紅進(jìn)黑出”的規(guī)則可知：測(cè)量電阻時(shí)電源在多用電表表內(nèi)，故將多用電表的紅、黑表筆分別與待測(cè)電壓表的“負(fù)極、正極”相連；讀數(shù)時(shí)歐姆表的指針位置如圖(a)中虛線Ⅰ所示，偏轉(zhuǎn)角度較小即倍率選擇過(guò)小，為了減少測(cè)量誤差，應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到歐姆擋倍率較大處，而根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知選擇“×1 k”倍率又過(guò)大，故應(yīng)選擇歐姆擋“×100”的位置；測(cè)量得到指針位置如圖(a)中實(shí)線Ⅱ所示，則組測(cè)得到的該電壓表內(nèi)阻為R＝16.0×100 Ω＝1.6 kΩ。
(2)圖(b)所示的電路，滑動(dòng)變阻器采用的是分壓式連接，為了方便調(diào)節(jié)，應(yīng)選最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器即R1；
為保護(hù)電路，且測(cè)量電路部分電壓從零開(kāi)始調(diào)節(jié)，閉合開(kāi)關(guān)S前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于a端。
(3)通過(guò)待測(cè)電壓表的電流大小與定值電阻電流相同為I＝
根據(jù)歐姆定律得待測(cè)電壓表的阻值為RV＝＝。
(4)測(cè)量得到U1＝4.20 V，U＝2.78 V，帶入待測(cè)電壓表的阻值表達(dá)式RV＝則待測(cè)電壓表內(nèi)阻
RV＝ Ω≈1 566 Ω≈1.57 kΩ。
6. (2024·廣東卷)某科技小組模仿太陽(yáng)能發(fā)電中的太陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，制作光源跟蹤演示裝置，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池板方向的調(diào)整，使電池板正對(duì)光源。圖甲是光照方向檢測(cè)電路。所用器材有：電源E(電動(dòng)勢(shì)3 V)、電壓表(V1)和(V2)(量程均有3 V和15 V，內(nèi)阻均可視為無(wú)窮大)；滑動(dòng)變阻器R；兩個(gè)相同的光敏電阻RG1和RG2；開(kāi)關(guān)S；手電筒；導(dǎo)線若干。圖乙是實(shí)物圖。圖中電池板上垂直安裝有半透明隔板，隔板兩側(cè)裝有光敏電阻，電池板固定在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上。控制單元與檢測(cè)電路的連接未畫(huà)出。控制單元對(duì)光照方向檢測(cè)電路無(wú)影響。請(qǐng)完成下列實(shí)驗(yàn)操作和判斷。
(1)電路連接。
圖乙中已正確連接了部分電路，請(qǐng)完成虛線框中滑動(dòng)變阻器R、電源E、開(kāi)關(guān)S和電壓表(V)間的實(shí)物圖連線。
(2)光敏電阻阻值與光照強(qiáng)度關(guān)系測(cè)試。
①將圖甲中R的滑片置于________端。用手電筒的光斜照射到RG1和RG2，使RG1表面的光照強(qiáng)度比RG2表面的小；
②閉合S，將R的滑片緩慢滑到某一位置。(V)的示數(shù)如圖丙所示，讀數(shù)U1為_(kāi)_______V，U2的示數(shù)為1.17 V。由此可知，表面光照強(qiáng)度較小的光敏電阻的阻值________(填“較大”或“較小”)；
③斷開(kāi)S。
(3)光源跟蹤測(cè)試。
①將手電筒的光從電池板上方斜照射到RG1和RG2；②閉合S。并啟動(dòng)控制單元。控制單元檢測(cè)并比較兩光敏電阻的電壓，控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)兩電壓表的示數(shù)U1【答案】　(1)見(jiàn)解析圖　(2)①b　②1.60　較大　(3)逆時(shí)針　U1＝U2
【解析】　(1)電路連線如圖。
(2)①為了保證電路的安全，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前要將R的滑片置于阻值最大處，即置于b端；
②電壓表U1量程為3 V，最小刻度為0.1 V，則讀數(shù)為1.60 V；電壓表U1比電壓表U2的示數(shù)大，說(shuō)明RG1＞RG2，由此可知表面光照強(qiáng)度較小的光敏電阻的阻值較大。
(3)電壓表的示數(shù)U1＜U2，說(shuō)明RG1表面的光照強(qiáng)度比RG2表面的大，因此電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)電池板逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，直至U1＝U2時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，電池板正對(duì)手電筒發(fā)出的光。
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專(zhuān)題七　物理實(shí)驗(yàn)
第17講　電學(xué)實(shí)驗(yàn)
一、重要實(shí)驗(yàn)的注意點(diǎn)
1.歐姆表的使用注意點(diǎn)
3.測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的三種常用方法
二、定值電阻的應(yīng)用技巧
１
多用電表的使用與讀數(shù)
多用電表的原理及使用
(1)多用電表的讀數(shù)
電流表、電壓表的刻度是均勻的，讀數(shù)時(shí)應(yīng)注意量程；歐姆表的刻度是不均勻的，讀數(shù)時(shí)應(yīng)乘以倍率。
(2)多用電表使用的幾個(gè)注意事項(xiàng)
①電流的流向：使用多用電表時(shí)不管測(cè)量電阻還是測(cè)量電流或電壓，多用電表的紅表筆都連內(nèi)部電流表的正接線柱，黑表筆連負(fù)接線柱，電流都是從紅表筆進(jìn)黑表筆出。
②要區(qū)分“機(jī)械零點(diǎn)”與“歐姆零點(diǎn)”：“機(jī)械零點(diǎn)”在表盤(pán)刻度左側(cè)“0”位置，用表盤(pán)下邊中間的指針定位螺絲調(diào)整；“歐姆零點(diǎn)”在表盤(pán)右側(cè)電阻刻度“0”位置，用歐姆調(diào)零旋鈕調(diào)整。
③測(cè)電阻時(shí)每變換一次擋位，都要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零。
④選倍率：測(cè)量前應(yīng)根據(jù)估計(jì)阻值選用適當(dāng)?shù)膿跷弧Ｓ捎跉W姆擋的刻度不均勻，使用歐姆擋測(cè)電阻時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)過(guò)大或過(guò)小都有較大誤差，通常只使用表盤(pán)中間的一段刻度范圍。
如果指針偏轉(zhuǎn)角度太小(即指針?biāo)傅臍W姆刻度值太大)，應(yīng)該適當(dāng)增大倍率重新歐姆調(diào)零后再測(cè)量；如果指針偏轉(zhuǎn)角度太大(即指針?biāo)傅臍W姆刻度值太小)，應(yīng)該適當(dāng)減小倍率重新歐姆調(diào)零后再測(cè)量。
⑤測(cè)電阻時(shí)要將電阻與其他元件斷開(kāi)。測(cè)電阻時(shí)不要用手接觸多用電表的表筆。
⑥多用電表使用完畢應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)旋至“OFF”擋或交流電壓最高擋。
(3)歐姆表刻度不均勻的原因
考法一
歐姆表的原理及使用
(2024·廣東廣州一模)某同學(xué)為了制作一個(gè)簡(jiǎn)易臺(tái)燈：先將電源、開(kāi)關(guān)、小燈泡和滑動(dòng)變阻器連成圖甲所示的電路，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使小燈泡達(dá)到合適亮度；然后用圖乙所示的多用電表測(cè)量滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，以便用定值電阻代替滑動(dòng)變阻器完成制作。
請(qǐng)完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)步驟(多用電表已機(jī)械調(diào)零，小燈泡仍在發(fā)光)：
(1)預(yù)估：根據(jù)滑動(dòng)變阻器的最大阻值及滑片位置，估計(jì)接入電路的阻值約20 Ω。
(2)選擋：將________(選填“K”“S”或“T”)旋轉(zhuǎn)到________位置。
(3)調(diào)零：將紅、黑表筆分別插入“＋”“－”插孔，短接紅黑表筆，旋轉(zhuǎn)________(選填“K”“S”或“T”)，使指針________________。
(4)測(cè)量：①__________________________；②將黑表筆與滑動(dòng)變阻器金屬桿上的接線柱接觸，紅表筆與滑動(dòng)變阻器的接線柱________(選填“a”“b”“c”或“d”)接觸。多用電表的指針位置如圖丙，其讀數(shù)為_(kāi)____Ω。
【答案】　(2)K　×1　(3)T　對(duì)準(zhǔn)歐姆“0”(零)刻度線　(4)①斷開(kāi)電路開(kāi)關(guān)(或?qū)⒒瑒?dòng)變阻器從電路中拆離)　a　18.0(17.8～18.2均可)
【解析】　(2)選擋：因電阻約為20 Ω，則將調(diào)零旋鈕K旋轉(zhuǎn)到×1位置。
(3)調(diào)零：將紅、黑表筆分別插入“＋”“－”插孔，短接紅黑表筆，旋轉(zhuǎn)T，使指針對(duì)準(zhǔn)歐姆“0”(零)刻度線。
(4)測(cè)量：①斷開(kāi)電路開(kāi)關(guān)(或?qū)⒒瑒?dòng)變阻器從電路中拆離)；②將黑表筆與滑動(dòng)變阻器金屬桿上的接線柱接觸，紅表筆與滑動(dòng)變阻器的接線柱a接觸；多用電表的指針位置如圖丙，其讀數(shù)為18.0 Ω。
考法二
多用電表的原理及使用
(2022·湖南卷，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)如圖所示，R0為調(diào)零電阻(最大阻值為R0m)，Rs、Rm、Rn為定值電阻(Rs＋R0(1)短接①②，將單刀雙擲開(kāi)關(guān)S與m接通，電流表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，電流表G示數(shù)變?yōu)镮n，則Im________(選填“大于”或“小于”)In。
(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)在電流表G滿(mǎn)偏刻度處)時(shí)，調(diào)零電阻R0的滑片應(yīng)該________(選填“向上”或“向下”)調(diào)節(jié)。
【答案】　(1)大于　(2)×10　(3)向上　(4)400
2
以測(cè)電阻為核心的電學(xué)實(shí)驗(yàn)
測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)時(shí)儀表的選擇及接法
(1)儀表選擇的三個(gè)主要原則：安全性(量程不能太小)、準(zhǔn)確性(量程不能太大)、方便性(滑動(dòng)變阻器要方便調(diào)節(jié))。
(3)選擇滑動(dòng)變阻器接法的口訣：以小控大用分壓，相差無(wú)幾用限流。即當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值較小時(shí)，常采用分壓電路；當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值與負(fù)載相差不大時(shí)，常采用限流電路。
另外，必須采用分壓電路的情況有三種：①要求電壓從零開(kāi)始變化；②滑動(dòng)變阻器太小，不能起到限流的作用；③限流電路不能獲取有區(qū)分度的多組數(shù)據(jù)。若兩種電路均可，則采用限流式，因?yàn)橄蘖魇綋p耗功率小。
(4)電表有時(shí)可反常規(guī)使用：已知內(nèi)阻的電壓表可當(dāng)電流表使用，已知內(nèi)阻的電流表可當(dāng)電壓表使用。
(5)定值電阻的常見(jiàn)用途：保護(hù)電路、改裝電壓表或電流表。
(6)電壓表量程的選擇：比電源電動(dòng)勢(shì)略大或相差不多。
(7)電流表量程的選擇：和電壓表量程與被測(cè)電阻的比值相差不多。
考法一
測(cè)量電阻的實(shí)驗(yàn)
(2024·山東卷)某學(xué)習(xí)小組對(duì)兩種型號(hào)鉛筆芯的電阻率進(jìn)行測(cè)量。實(shí)驗(yàn)器材如下：
學(xué)生電源(輸出電壓0～16 V)
滑動(dòng)變阻器(最大阻值10 Ω，額定
電流2 A)；
電壓表V(量程3 V，內(nèi)阻未知)；
電流表A(量程3 A，內(nèi)阻未知)；
待測(cè)鉛筆芯R(X型號(hào)、Y型號(hào))；
游標(biāo)卡尺，螺旋測(cè)微器，開(kāi)關(guān)S，單刀雙擲開(kāi)關(guān)K，導(dǎo)線若干。
回答以下問(wèn)題：
(1)使用螺旋測(cè)微器測(cè)量鉛筆芯直徑，某次測(cè)量結(jié)果如圖甲所示，該讀數(shù)為_(kāi)_______mm。
(2)把待測(cè)鉛筆芯接入圖乙所示電路，閉合開(kāi)關(guān)S后，將滑動(dòng)變阻器滑片由最右端向左調(diào)節(jié)到合適位置，將單刀雙擲開(kāi)關(guān)K分別擲到1、2端，觀察到電壓表示數(shù)變化比電流表示數(shù)變化
更明顯，則測(cè)量鉛筆芯電阻時(shí)應(yīng)將K擲到_____
(填“1”或“2”)端。
(3)正確連接電路，得到Y(jié)型號(hào)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(shù)字)；采用同樣方法得到X型號(hào)鉛筆芯的電阻為1.70 Ω。
(4)使用游標(biāo)卡尺測(cè)得X、Y型號(hào)鉛筆芯的長(zhǎng)度分別為40.68 mm、60.78 mm，使用螺旋測(cè)微器測(cè)得X、Y型號(hào)鉛筆芯直徑近似相等，則X型號(hào)鉛筆芯的電阻率________(填“大于”或“小于”)Y型號(hào)鉛筆芯的電阻率。
【答案】　(1)2.450　(2)1　(3)1.91　(4)大于
【解析】　(1)根據(jù)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)規(guī)則可知，其讀數(shù)為d＝2 mm＋0.01×45.0 mm＝2.450 mm。
(2)由于電壓表示數(shù)變化更明顯，說(shuō)明電流表分壓較多，因此電流表應(yīng)采用外接法，即測(cè)量鉛筆芯電阻時(shí)應(yīng)將K擲到1端。
考法二
電表內(nèi)阻的測(cè)量
(2024·黑吉遼卷)某探究小組要測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。可利用的器材有：電壓表、電阻絲、定值電阻(阻值為R0)、金屬夾、刻度尺、開(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線若干。他們?cè)O(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路原理圖。
(1)實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①將電阻絲拉直固定，按照?qǐng)D(a)連接電路，金屬
夾置于電阻絲的________。(填“A”或“B”)端；
②閉合開(kāi)關(guān)S，快速滑動(dòng)金屬夾至適當(dāng)位置并記錄
電壓表示數(shù)U，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，記錄金屬夾與B端的距離L；
③多次重復(fù)步驟②，根據(jù)記錄的若干組U、L的值，作出圖(c)中圖線Ⅰ；
④按照?qǐng)D(b)將定值電阻接入電路，多次重復(fù)步驟②，再根據(jù)記錄的若干組U、L的值，作出圖(c)中圖線Ⅱ。
(2)由圖線得出縱軸截距為b，則待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________。
【解析】　(1)為了保護(hù)電路，閉合開(kāi)關(guān)前，金屬夾置于電阻絲的最大阻值處，由圖可知，應(yīng)該置于A端。
(2024·江西卷)某小組欲設(shè)計(jì)一種電熱水器防觸電裝置，其原理是：當(dāng)電熱管漏電時(shí)，利用自來(lái)水自身的電阻，可使漏電電流降至人體安全電流以下。為此，需先測(cè)量水的電阻率，再進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。
(1)如圖(a)所示，在絕緣長(zhǎng)方體容器左右兩側(cè)安裝可移動(dòng)的薄金屬板電極，將自來(lái)水倒入其中，測(cè)得水的截面寬d＝0.07 m和高h(yuǎn)＝0.03 m。
(2)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材：電流表(量程300 μA，內(nèi)阻RA＝2 500 Ω)、電壓表(量程3 V或15 V，內(nèi)阻未知)、直流電源(3 V)、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線。請(qǐng)?jiān)趫D(a)中畫(huà)線完成電路實(shí)物連接。
(3)連接好電路，測(cè)量26 ℃的水在不同長(zhǎng)度l時(shí)的電阻值Rx。將水溫升到65 ℃，重復(fù)測(cè)量。繪出26 ℃和65 ℃水的Rx－l圖，分別如圖(b)中甲、乙所示。
(4)若Rx－l圖線的斜率為k，則水的電阻率表達(dá)ρ＝________(用k、d、h表示)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，溫度________(填“高”或“低”)的水更容易導(dǎo)電。
(5)測(cè)出電阻率后，擬將一段塑料水管安裝于熱水器出水口作為防觸電裝置。為保證出水量不變，選用內(nèi)直徑為8.0×10－3 m的水管。若人體的安全電流為1.0×10－3 A，熱水器出水溫度最高為65 ℃，忽略其他電阻的影響(相當(dāng)于熱水器220 V的工作電壓直接加在水管兩端)，則該水管的長(zhǎng)度至少應(yīng)設(shè)計(jì)為_(kāi)_______m。(保留兩位有效數(shù)字)
【答案】　(2)見(jiàn)解析圖　(4)kdh　高　(5)0.46
【解析】　(2)電源電動(dòng)勢(shì)為3 V，故電壓表量程選擇3 V；由于電流表的內(nèi)阻已知，故采用電流表內(nèi)接時(shí)，可以消除系統(tǒng)誤差，故電流表采用內(nèi)接法，實(shí)物圖如下。
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以測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)為核心的電學(xué)實(shí)驗(yàn)
(2023·湖北高考卷)某實(shí)驗(yàn)小組為
測(cè)量干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，設(shè)計(jì)了
如圖(a)所示電路，所用器材如下：
電壓表(量程0～3 V，內(nèi)阻很大)；
電流表(量程0～0.6 A)；
電阻箱(阻值0～999.9 Ω)；
干電池一節(jié)、開(kāi)關(guān)一個(gè)和導(dǎo)線若干。
(1)根據(jù)圖(a)，完成圖(b)中的實(shí)物圖連線。
(2)調(diào)節(jié)電阻箱到最大阻值，閉合開(kāi)關(guān)。逐次改變電阻箱的電阻，記錄其阻值R、相應(yīng)的電流表示數(shù)I和電壓表示數(shù)U。根據(jù)記錄數(shù)據(jù)作出的U－I圖像如圖(c)所示，則干電池的電動(dòng)勢(shì)為_(kāi)_______V(保留3位有效數(shù)字)、內(nèi)阻為_(kāi)_______Ω(保留2位有效數(shù)字)。
(4)由于電壓表內(nèi)阻不是無(wú)窮大，本實(shí)驗(yàn)干電池內(nèi)阻的測(cè)量值______
(填“偏大”或“偏小”)。
【答案】　(1)見(jiàn)解析圖　(2)1.58　0.64　(3)2.5　(4)偏小
【解析】　(1)實(shí)物連線如圖。
(2)由電路結(jié)合閉合電路的歐姆定律可得U＝E－Ir
由圖像可知E＝1.58 V
(4)由于電壓表內(nèi)阻不是無(wú)窮大，則實(shí)驗(yàn)測(cè)得的是電壓表內(nèi)阻與電源內(nèi)阻的并聯(lián)值，即實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的電池內(nèi)阻偏小。
(2024·北京卷)某興趣小組利用銅片、鋅片和橘子制作了水果電池，并用數(shù)字電壓表(可視為理想電壓表)和電阻箱測(cè)量水果電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，實(shí)驗(yàn)電路如圖1所示。連接電路后，閉合開(kāi)關(guān)S，多次調(diào)節(jié)電阻箱的阻值R，記錄電壓表的讀數(shù)U，繪出圖像，如圖2所示，可得：該電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________kΩ。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
【答案】　1.0　3.3
(2024·河北卷)某種花卉喜光，但陽(yáng)光太強(qiáng)時(shí)易受損傷。某興趣小組決定制作簡(jiǎn)易光強(qiáng)報(bào)警器，以便在光照過(guò)強(qiáng)時(shí)提醒花農(nóng)。該實(shí)驗(yàn)用到的主要器材如下：學(xué)生電源、多用電表、數(shù)字電壓表(0～20 V)、數(shù)字電流表(0～20 mA)、滑動(dòng)變阻器R(最大阻值50 Ω，1.5 A)、白熾燈、可調(diào)電阻R1(0～50 kΩ)、發(fā)光二極管LED、光敏電阻RG、NPN型三極管VT、開(kāi)關(guān)和若干導(dǎo)線等。
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電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)
(1)判斷發(fā)光二極管的極性使用多用電表的“×10 k”歐姆擋測(cè)量二極管的電阻。如圖1所示，當(dāng)黑表筆與接線端M接觸、紅表筆與接線端N接觸時(shí)，多用電表指針位于表盤(pán)中a位置(見(jiàn)圖2)；對(duì)調(diào)紅、黑表筆后指針位于表盤(pán)中b位置(見(jiàn)圖2)，由此判斷M端為二極管的________(填“正極”或“負(fù)極”)。
(2)研究光敏電阻在不同光照條件下的伏安特性
①采用圖3中的器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)物連接已完成。要求閉合開(kāi)關(guān)后電壓表和電流表的讀數(shù)從0開(kāi)始。導(dǎo)線L1、L2和L3的另一端應(yīng)分別連接滑動(dòng)變阻器的__________、____________、____________接線柱(以上三空選填接線柱標(biāo)號(hào)“A”“B”“C”或“D”)；
②圖4為不同光照強(qiáng)度下得到的光敏電阻伏安特性圖3曲線，圖中曲線Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ對(duì)應(yīng)光敏電阻受到的光照由弱到強(qiáng)。由圖像可知，光敏電阻的阻值隨其表面受到光照的增強(qiáng)而____________(選填“增大”或“減小”)。
(3)組裝光強(qiáng)報(bào)警器電路并測(cè)試其功能，圖5為利用光敏電阻、發(fā)光二極管、三極管(當(dāng)b、e間電壓達(dá)到一定程度后，三極管被導(dǎo)通)等元件設(shè)計(jì)的電路。組裝好光強(qiáng)報(bào)警器后，在測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)照射到光敏電阻表面的光強(qiáng)達(dá)到報(bào)警值時(shí)，發(fā)光二極管并不發(fā)光，為使報(bào)警器正常工作，應(yīng)____________(選填“增大”或“減小”)可調(diào)電阻R1的阻值，直至發(fā)光二極管發(fā)光。
【答案】　(1)負(fù)極　(2)①A　A　D/C　②減小　(3)增大
【解析】　(1)根據(jù)歐姆表結(jié)構(gòu)，使用時(shí)歐姆表黑表筆接內(nèi)部電源正極，故當(dāng)黑表筆接M端，電阻無(wú)窮大，說(shuō)明二極管反向截止即M端為負(fù)極。
(2)題干要求電壓表、電流表讀數(shù)從零開(kāi)始，所以滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法連接電路，故L1、L2接滑動(dòng)變阻器A接線柱，L3必須接在金屬桿兩端接線柱任意一個(gè)，即C或D。由圖像可知，隨光照強(qiáng)度增加，I－U圖像斜率增大，所以電阻減小。
(3)三極管未導(dǎo)通時(shí)，RG與R1串聯(lián)。隨著光強(qiáng)增強(qiáng)，RG電阻減小，此時(shí)三極管仍未導(dǎo)通，說(shuō)明R1分壓小，故需要增大R1。
1. (2024·全國(guó)甲卷)電阻型氧氣傳感器的阻值會(huì)隨所處環(huán)境中的氧氣含量發(fā)生變化。在保持流過(guò)傳感器的電流(即工作電流)恒定的條件下，通過(guò)測(cè)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(duì)應(yīng)關(guān)系，這一過(guò)程稱(chēng)為定標(biāo)。一同學(xué)用圖(a)所示電路對(duì)他制作的一個(gè)氧氣傳感器定標(biāo)。實(shí)驗(yàn)器材有：裝在氣室內(nèi)的氧氣傳感器(工作電流1 mA)、毫安表(內(nèi)阻可忽略)、電壓表、電源、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干、5個(gè)氣瓶(氧氣含量分別為1%、5%、10%、15%、20%)。
(1)將圖(a)中的實(shí)驗(yàn)器材間的連線補(bǔ)充完整，使其能對(duì)傳感器定標(biāo)。
(2)連接好實(shí)驗(yàn)器材，把氧氣含量為1%的氣瓶接到氣體入口。
(3)把滑動(dòng)變阻器的滑片滑到________端(選填“a”或“b”)，閉合開(kāi)關(guān)。
(4)緩慢調(diào)整滑動(dòng)變阻器的滑片位置，使毫安表的示數(shù)為1 mA，記錄電壓表的示數(shù)U。
(5)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，更換氣瓶，重復(fù)步驟(3)和(4)。
(6)獲得的氧氣含量分別為1%、5%、10%和15%的數(shù)據(jù)已標(biāo)在圖(b)中；氧氣含量為20%時(shí)電壓表的示數(shù)如圖(c)，該示數(shù)為_(kāi)_______V(結(jié)果保留2位小數(shù))。
現(xiàn)測(cè)量一瓶待測(cè)氧氣含量的氣體，將氣瓶接到氣體入口，調(diào)整滑動(dòng)變阻器滑片位置使毫安表的示數(shù)為1 mA，此時(shí)電壓表的示數(shù)為1.50 V，則此瓶氣體的氧氣含量為_(kāi)_______%(結(jié)果保留整數(shù))。
【答案】　(1)見(jiàn)解析圖　(3)a　(6)1.40　17
【解析】　(1)為了保持流過(guò)傳感器的電流恒定，電阻型氧氣傳感器兩端的電壓調(diào)節(jié)范圍較大，所以滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，由于毫安表內(nèi)阻可忽略，所以電流表采用內(nèi)接法，實(shí)物連接圖如圖(1)所示。
(3)為了保護(hù)電路，閉合開(kāi)關(guān)前，需要電阻型氧氣傳感器兩端的電壓為零，故滑動(dòng)變阻器的滑片滑到a端口。
(6)由圖可知，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(shù)為1.40 V；
當(dāng)瓶氣體的氧氣含量為20%時(shí)，電壓為1.40 V，在圖(b)中描出該點(diǎn)，用平滑的曲線將各點(diǎn)連接起來(lái)，如圖(2)所示
可知電壓表的示數(shù)為1.50 V時(shí)，此瓶氣體的氧氣含量為17%。
2. (2024·湖南卷)某實(shí)驗(yàn)小組要探究一金屬絲的阻值隨氣壓變化的規(guī)律，搭建了如圖(a)所示的裝置。電阻測(cè)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(nèi)壓強(qiáng)為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，電流表示數(shù)為100 mA，電壓表量程為3 V，表盤(pán)如圖(c)所示，示數(shù)為_(kāi)_______V，此時(shí)金屬絲阻值的測(cè)量值R為_(kāi)_______Ω(保留3位有效數(shù)字)。
(2)打開(kāi)抽氣泵，降低玻璃管內(nèi)氣壓p，保持電流I不變，讀出電壓表示數(shù)U，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的金屬絲阻值。
(3)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)繪制R－p關(guān)系圖線，如圖(d)所示。
(4)如果玻璃管內(nèi)氣壓是0.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，保持電流為100 mA，電壓表指針應(yīng)該在圖(c)指針位置的________側(cè)(填“左”或“右”)。
(5)若電壓表是非理想電壓表，則金屬絲電阻的測(cè)量值________真實(shí)值(選填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】　(1)1.25　12.5　(4)右側(cè)　(5)小于

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