?專題15　電學實驗
【方法指導】

一、實驗要注意的幾個要點
1.歐姆表的使用注意點
(1)若表頭指針偏轉過大，表示待測電阻較小，應當換低倍率的擋位；
(2)若表頭指針偏轉過小，表示待測電阻很大，應當換高倍率的擋位。
2.測定金屬的電阻率的實驗，實際上是先測出金屬絲的電阻，然后根據(jù)R＝ρ得出金屬絲的電阻率ρ＝R。
3.測定電源的電動勢和內(nèi)阻常用的方法
(1)伏安法——利用電壓表和電流表，閉合電路方程為
E＝U＋Ir。
①利用兩組數(shù)據(jù)，聯(lián)立方程求解E和r；
②可作出U－I圖象，圖線的縱截距表示電源的電動勢，斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻。
(2)伏阻法——利用電壓表和電阻箱，閉合電路方程為
E＝U。
①利用兩組數(shù)據(jù)，聯(lián)立方程求解E和r；
②將方程線性化，處理為＝·＋，或U＝－＋E，作－ 圖象或U－圖象，利用圖線的截距和斜率求E和r。
(3)安阻法——利用電流表和電阻箱，閉合電路方程為
E＝I(R＋r)。
①利用兩組數(shù)據(jù)，聯(lián)立方程求解E和r；
②將方程線性化，處理為＝·R＋，作－R圖象，利用圖線的截距和斜率求E和r。
二、保護電阻的應用技巧
為了保護電路，一般會在電路中加入一個保護電阻，例如在測電源電動勢和內(nèi)阻實驗方案一中可將保護電阻看成滑動變阻器的一部分；方案二中可將保護電阻看成電源內(nèi)阻的一部分，求解電源內(nèi)阻時一定要注意減去保護電阻的阻值。

命題點一：　基本儀器的使用及讀數(shù)

考向一　歐姆表的原理及使用
【典例1】某同學欲將內(nèi)阻為98.5 Ω、量程為100 μA的電流表改裝成歐姆表并進行刻度和校準，要求改裝后歐姆表的15 kΩ刻度正好對應電流表表盤的50 μA刻度?？蛇x用的器材還有：定值電阻R0(阻值14 kΩ)，滑動變阻器R1(最大阻值1 500 Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值500 Ω)，電阻箱(0～99 999.9 Ω)，干電池(E＝1.5 V，r＝1.5 Ω)，紅、黑表筆和導線若干。

圖1
(1)歐姆表設計
將圖1中的實物連線組成歐姆表。歐姆表改裝好后，滑動變阻器R接入電路的電阻應為________Ω；滑動變阻器選________(填“R1”或“R2”)。
(2)刻度歐姆表表盤
通過計算，對整個表盤進行電阻刻度，如圖2所示。表盤上a、b處的電流刻度分別為25和75，則a、b處的電阻刻度分別為________、________。

圖2
(3)校準
紅、黑表筆短接，調節(jié)滑動變阻器，使歐姆表指針指向________kΩ處；將紅、黑表筆與電阻箱連接，記錄多組電阻箱接入電路的電阻值及歐姆表上對應的測量值，完成校準數(shù)據(jù)測量。若校準某刻度時，電阻箱旋鈕位置如圖3所示，則電阻箱接入的阻值為________Ω。

圖3
【解析】　(1)歐姆表的中值刻度為歐姆表的內(nèi)阻，即r＋R0＋RA＋R＝15 kΩ，解得R＝900 Ω。由于滑動變阻器R2的最大阻值為500 Ω，所以滑動變阻器選R1。
(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律，得Ia＝和Ib＝，代入數(shù)據(jù)解得Ra＝45 kΩ，Rb＝5 kΩ。
(3)使用歐姆表測量電阻時，首先要進行電阻調零，此時應將紅、黑表筆短接，調整滑動變阻器，使歐姆表指針指在0 kΩ上。電阻箱的阻值為(0.1×0＋1×0＋10×0＋100×0＋1 000×5＋10 000×3) Ω＝35 000.0 Ω。
【答案】　(1)如圖所示　900　R1　(2)45　5　(3)0　35 000.0

考向二　用多用電表判斷電路故障
【典例2】 某照明電路出現(xiàn)故障，其電路如圖4甲所示，該電路用標稱值12 V的蓄電池作為電源，導線與接線柱接觸良好。維修人員使用已調好的多用電表直流50 V擋檢測故障。他將黑表筆接在c點，用紅表筆分別探測電路的a、b點。

圖4
(1)斷開開關，紅表筆接a點時多用表指示如圖乙所示，讀數(shù)為________ V，說明________正常(選填：蓄電池、保險絲、開關、小燈)。
(2)紅表筆接b點，斷開開關時，表針不偏轉，閉合開關后，多用表指示仍然和圖乙相同，可判定發(fā)生故障的器件是________(選填：蓄電池、保險絲、開關、小燈)。
【解析】　(1)由題圖可知，直流50 V擋的最小分度為1 V，故按“十分之一”估讀法可知讀數(shù)應為11.7 V左右。由于測得的電壓基本等于蓄電池電動勢的標稱值，說明a、c兩點與電源之間是通路，只能是此電路之外的保險絲、開關、小燈中出現(xiàn)了斷路故障，但故障的具體位置不能確定。(2)同理可知，兩表筆接c、b時測得結果仍等于電源電動勢，說明多用電表、開關、保險絲、蓄電池形成了一閉合回路，故只能是與多用表并聯(lián)的小燈發(fā)生了斷路故障。
【答案】　(1)11.7(11.6～11.9之間的值均可)　蓄電池　(2)小燈
【總結歸納】
電表的讀數(shù)方法
(1)讀數(shù)時應使視線垂直刻度盤表面。
(2)估讀問題：最小分度為“1”的儀器，測量誤差出現(xiàn)在最小分度值的下一位，在下一位按十分之一估讀；最小分度值為“2”“5”的儀器，測量誤差出現(xiàn)在最小分度的同一位，在同一位按二分之一、五分之一估讀?！　　　　　?br /> 【拓展練習】
1.某同學想通過一個多用電表的歐姆擋直接測量某電壓表(量程為10 V)的內(nèi)阻(大約為幾十千歐)，該多用電表刻度盤上電阻刻度的中間值為30。

圖5
(1)歐姆擋的選擇開關撥至________(選填“×1 k”或“×100”)擋，先將紅、黑表筆短接調零后，選用圖5甲中________(選填“A”或“B”)方式連接。
(2)如圖乙所示，某同學讀出歐姆表的讀數(shù)為________ Ω；如圖丙所示，電壓表的讀數(shù)為________ V，歐姆表電池的電動勢為________ V。
【解析】　(1)用多用電表測電阻時，應讓指針指在中間刻度附近，因而應選“×1 k”擋。多用電表測電阻時，需要用其內(nèi)部電源，黑表筆接內(nèi)部電源的正極，電壓表的兩接線柱中，“＋”接線柱應接高電勢端，因而A電路的連接方式正確。
(2)題圖乙中歐姆表的讀數(shù)為40×1 kΩ＝40 kΩ，題圖丙中電壓表的讀數(shù)為5.0 V。
由閉合電路歐姆定律知歐姆表中電池的電動勢E＝U＋Ir＝U＋r＝5.0 V＋×30×103 V＝8.75 V。
【答案】　(1)×1 k　A　(2)4×104　5.0　8.75
2.圖6a為某同學組裝完成的簡易多用電表的電路圖。圖中E是電池，R1、R2、R3、R4和R5是固定電阻，R6是可變電阻；表頭的滿偏電流為250 μA，內(nèi)阻為480 Ω。虛線方框內(nèi)為換擋開關，A端和B端分別與兩表筆相連。該多用電表有5個擋位，5個擋位為：直流電壓1 V擋和5 V擋，直流電流1 mA擋和2.5 mA 擋，歐姆×100 Ω擋。

圖6
(1)圖a中的A端與________(填“紅”或“黑”)色表筆相連接。
(2)關于R6的使用，下列說法正確的是________(填正確答案標號)。
A.在使用多用電表之前，調整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置
B.使用歐姆擋時，先將兩表筆短接，調整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置
C.使用電流擋時，調整R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置
(3)根據(jù)題給條件可得R1＋R2＝______________Ω，R4＝________Ω。
(4)某次測量時該多用電表指針位置如圖b所示。若此時B端是與“1”相連的，則多用電表讀數(shù)為__________；若此時B端是與“3”相連的，則讀數(shù)為________________；若此時B端是與“5”相連的，則讀數(shù)為____________。(結果均保留3位有效數(shù)字)
【解析】　(1)與歐姆表內(nèi)電源正極相連的是黑表筆。
(2)R6是可變電阻，它的作用就是歐姆表調零，也就是使用歐姆擋時，先將兩表筆短接，調整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置。
(3)換擋開關接2時，是量程較小的電流表，所以
R1＋R2＝＝160 Ω；
換擋開關接4時，是量程較小的電壓表，這時表頭與R1、R2并聯(lián)組成新表頭，新表頭的內(nèi)阻
r＝＝120 Ω，
新表頭的量程是1 mA，所以
R4＝－r＝ Ω－120 Ω＝880 Ω
(4)某次測量時該多用電表指針位置如圖(b)所示。若此時B端與“1”相連，則多用電表是量程為2.5 mA的電流表，則讀數(shù)為1.47 mA；若此時B端與“3”相連接，多用電表是歐姆×100 Ω擋，則讀數(shù)為11.0×100 Ω，即1.10×103 Ω；若此時B端與“5”相連接，多用電表是量程為5 V電壓表，則讀數(shù)為2.95 V。
【答案】　(1)黑 　(2)B　(3)160　880　(4)1.47 mA ，1.10×103 Ω，2.95 V

命題點二：　電容器的充電、放電現(xiàn)象的實驗
【典例】 電容器作為儲能器件，在生產(chǎn)生活中有廣泛的應用。對給定電容值為C的電容器充電，無論采用何種充電方式，其兩極間的電勢差u隨電荷量q的變化圖象都相同。

圖7
(1)請在圖7中畫出上述u－q圖象。類比直線運動中由v－t圖象求位移的方法，求兩極間電壓為U時電容器所儲存的電能Ep；
(2)在如圖8甲所示的充電電路中，R表示電阻，E表示電源(忽略內(nèi)阻)。通過改變電路中元件的參數(shù)對同一電容器進行兩次充電，對應的q－t曲線如圖乙中①②所示。
a.①②兩條曲線不同是________(選填E或R)的改變造成的；
b.電容器有時需要快速充電，有時需要均勻充電。依據(jù)a中的結論，說明實現(xiàn)這兩種充電方式的途徑；

圖8
(3)設想使用理想的“恒流源”替換(2)中電源對電容器充電，可實現(xiàn)電容器電荷量隨時間均勻增加。請思考使用“恒流源”和(2)中電源對電容器的充電過程，填寫下表(選填“增大”“減小”或“不變”)。

“恒流源”
(2)中電源
電源兩端電壓


通過電源的電流




【解析】　(1)u－q圖線如圖所示

電壓為U時，電容器帶電Q，圖線和橫軸圍成的面積表示所儲存的電能Ep
Ep＝QU，又Q＝CU
故Ep＝CU2
(2)a.由圖象知，電容器充完電后，①②兩次電荷量相等，說明兩次電源電動勢相等，Q＝CU＝CE。故①②兩條曲線不同不是E的改變造成的，只能是R的改變造成的。
b.剛開始充電瞬間，電容器兩端的電壓為零，電路的瞬時電流為I＝，故減小電阻R，剛開始充電瞬間電流I大，曲線上該點切線斜率大，即為曲線①。這樣能在較短時間內(nèi)，使電荷量達到最大，故可以實現(xiàn)對電容器快速充電。增大電阻R，剛開始充電瞬間電流I小，即為曲線②，該曲線接近線性，可以實現(xiàn)均勻充電。
(3)接(2)中電源時，由于忽略電源E的內(nèi)阻，故電源兩端電壓不變。通過電源的電流I＝，隨著電容器兩端電壓U不斷變大，通過電源的電流減小。
“恒流源”是指電源輸出的電流恒定不變。接“恒流源”時，隨著電容器兩端電壓的增大，“恒流源”兩端電壓增大。
【答案】　(1)u－q圖線如解析圖所示　Ep＝CU2
(2)a.R　b.減小電阻R，可以實現(xiàn)對電容器更快速充電；增大電阻R，可以實現(xiàn)更均勻充電。
(3)

“恒流源”
(2)中電源
電源兩端電壓
增大
不變
通過電源的電流
不變
減小

【拓展練習】用下列器材測量電容器的電容：一塊多用電表，一臺直流穩(wěn)壓電源，一個待測電容器(額定電壓16 V)，定值電阻R1＝100 Ω，定值電阻R2＝150 Ω，電流傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機，單刀雙擲開關S，導線若干。實驗過程如下：
實驗次數(shù)
實驗步驟
第1次
①將電阻R1等器材按照圖甲正確連接電路，將開關S與1端連接，電源向電容器充電。
②將開關S擲向2端，測得電流隨時間變化的i－t曲線如圖乙中的實線a所示。
第2次
③用電阻R2替換R1，重復上述實驗步驟①②，測得電流隨時間變化的it曲線如圖丙中的某條虛線所示。
說明：兩次實驗中電源輸出的直流電壓恒定且相同。

圖9
請完成下列問題：
(1)第1次實驗中，電阻R1兩端的最大電壓U＝________ V。利用計算機軟件測得i－t曲線和兩坐標軸所圍的面積為90 mA·s，已知電容器放電時其內(nèi)阻可以忽略不計，則電容器的電容為C＝________ F。
(2)第2次實驗中，電流隨時間變化的i－t曲線應該是圖丙中的虛線________(選填“b”“c”或“d”)，判斷依據(jù)是________________。
【解析】　(1)由題圖知，最大電流為Im＝90 mA＝0.09 A，因此最大電壓為Um＝ImR1＝9 V；曲線下圍的面積表示電容器的帶電荷量Q＝90 mA·s，根據(jù)電容器的定義式可得C＝1.00×10－2 F。
(2)根據(jù)im＝，因第2次實驗的最大放電電流小些，而曲線下圍的面積相等，因此不是b。故電流隨時間變化的曲線應該是虛線c。
【答案】　(1)9　1.00×10－2　(2)c　兩次放電電荷量相等，圖形與t軸圍成的面積相等，另由于R2>R1，開關擲向2瞬間放電電流較小


命題點三：　以測電阻為核心的實驗(含電表的改裝)
考向一　測量電阻的實驗
【典例1】 某同學用伏安法測定待測電阻Rx的阻值(約為10 kΩ)，除了Rx、開關S、導線外，還有下列器材供選用：
A.電壓表(量程0～1 V，內(nèi)阻約10 kΩ)
B.電壓表(量程0～10 V，內(nèi)阻約100 kΩ)
C.電流表(量程0～1 mA，內(nèi)阻約30 Ω)
D.電流表(量程0～0.6 A，內(nèi)阻約0.05 Ω)
E.電源(電動勢1.5 V，額定電流0.5 A，內(nèi)阻不計)
F.電源(電動勢12 V，額定電流2 A，內(nèi)阻不計)
G.滑動變阻器R0(阻值范圍0～10 Ω，額定電流2 A)
(1)為使測量盡量準確，電壓表選用________，電流表選用________，電源選用________。(均填器材的字母代號)
(2)畫出測量Rx阻值的實驗電路圖。
(3)該同學選擇器材、連接電路和操作均正確，從實驗原理上看，待測電阻測量值會________其真實值(填“大于”“小于”或“等于”)，原因是__________________________
___________________________________________________________________。
【解析】　(1)若選用電源1.5 V，由于被測電阻很大，電路中電流非常小，不利于實驗，即電源選用12 V的，即F；則電壓表就應該選取B；電路中的最大電流為I＝ A＝1.2 mA，故電流表應選用C。
(2)因為給的滑動變阻器的最大阻值只有10 Ω，若采用限流接法，則電路中電流和電壓變化不明顯，故應采用滑動變阻器的分壓接法，由于＜，所以采用電流表內(nèi)接法，電路圖如圖所示。

(3)由于電流表的分壓，導致電壓測量值偏大，而電流準確，根據(jù)Rx＝可知測量值偏大。
【答案】　(1)B　C　F　(2)見解析圖
(3)大于　電壓表的讀數(shù)大于待測電阻兩端實際電壓(其他正確表述也可)

【典例2】 一課外實驗小組用如圖10所示的電路測量某待測電阻Rx的阻值，圖中R0為標準定值電阻(R0＝20.0 Ω)；可視為理想電壓表；S1為單刀開關，S2為單刀雙擲開關；E為電源；R為滑動變阻器。采用如下步驟完成實驗：
(1)按照實驗原理線路圖甲，將圖乙中實物連線。

圖10
(2)將滑動變阻器滑動端置于適當?shù)奈恢?，閉合S1。
(3)將開關S2擲于1端，改變滑動變阻器滑動端的位置，記下此時電壓表的示數(shù)U1；然后將S2擲于2端，記下此時電壓表的示數(shù)U2。
(4)待測電阻阻值的表達式Rx＝________(用R0、U1、U2表示)。
(5)重復步驟(3)，得到如下數(shù)據(jù)：

1
2
3
4
5
U1/V
0.25
0.30
0.36
0.40
0.44
U2/V
0.86
1.03
1.22
1.36
1.49

3.44
3.43
3.39
3.40
3.39
(6)利用上述5次測量所得的平均值，求得Rx＝________Ω。(保留1位小數(shù))
【解析】　(1)依電路圖連接實物圖如圖

(4)由于電壓表可視為理想電壓表且滑動變阻器滑動端的位置不變時，通過R0和Rx電流不變，因此有＝，待測電阻阻值的表達式Rx＝R0
(6)將數(shù)據(jù)代入Rx＝R0，求平均值得Rx＝48.2 Ω
【答案】　(1)見解析圖　(4)R0　(6)48.2
考向二　測量電阻實驗的拓展
【典例3】 某同學要將一量程為250 μA的微安表改裝為量程為20 mA的電流表。該同學測得微安表內(nèi)阻為1 200 Ω，經(jīng)計算后將一阻值為R的電阻與該微安表連接，進行改裝。然后利用一標準毫安表，根據(jù)圖11(a)所示電路對改裝后的電表進行檢測(虛線框內(nèi)是改裝后的電表)。

圖11
(1)根據(jù)圖(a)和題給條件，將圖(b)中的實物連線。
(2)當標準毫安表的示數(shù)為16.0 mA時，微安表的指針位置如圖12所示。由此可以推測出所改裝的電表量程不是預期值，而是________。(填正確答案標號)

圖12
A.18 mA B.21 mA
C.25 mA D.28 mA
(3)產(chǎn)生上述問題的原因可能是________。(填正確答案標號)
A.微安表內(nèi)阻測量錯誤，實際內(nèi)阻大于1 200 Ω
B.微安表內(nèi)阻測量錯誤，實際內(nèi)阻小于1 200 Ω
C.R值計算錯誤，接入的電阻偏小
D.R值計算錯誤，接入的電阻偏大
(4)要達到預期目的，無論測得的內(nèi)阻值是否正確，都不必重新測量，只需要將阻值為R的電阻換為一個阻值為kR的電阻即可，其中k＝________。
【解析】　(1)實物連線如圖所示。

(2)串聯(lián)電路中電流處處相等，根據(jù)比例關系得，毫安表示數(shù)為16.0 mA時，對應微安表的刻度為160 μA說明量程擴大了100倍，所以當微安表指針到滿量程250 μA時，毫安表的示數(shù)應為25 mA，即為改裝后電表的量程，選項C正確。
(3)根據(jù)IgRg＝(I－Ig)R得I＝＋Ig。出現(xiàn)該情況可能是微安表內(nèi)阻測量錯誤，實際電阻大于1 200 Ω，或者并聯(lián)的電阻R計算錯誤，接入的電阻偏小。選項A、C正確。
(4)若微安表的滿偏電壓為U，則對并聯(lián)的電阻R有
U＝(25－0.25)×10－3R
U＝(20－0.25)×10－3kR
解得k＝
【答案】　(1)見解析圖　(2)C　(3)AC　(4)
【典例4】某同學測量一段長度已知的電阻絲的電阻率。實驗操作如下：
(1)螺旋測微器如圖13所示。在測量電阻絲的直徑時，先將電阻絲輕輕地夾在測砧與測微螺桿之間，再旋動________(選填“A”“B”或“C”)，直到聽到“喀喀”的聲音，以保證壓力適當，同時防止螺旋測微器的損壞。

圖13
(2)選擇電阻絲的________(選填“同一”或“不同”)位置進行多次測量，取其平均值作為電阻絲的直徑。
(3)圖14甲中Rx為待測電阻絲。請用筆畫線代替導線，將滑動變阻器接入乙圖實物電路中的正確位置。

甲

乙
圖14
(4)為測量Rx，利用甲圖所示的電路，調節(jié)滑動變阻器測得5組電壓U1和電流I1的值，作出的U1－I1關系圖象如圖15所示。接著，將電壓表改接在a、b兩端，測得5組電壓U2和電流I2的值，數(shù)據(jù)見下表：
U2/V
0.50
1.02
1.54
2.05
2.55
I2/mA
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在方格紙上作出U2－I2圖象。

圖15
(5)由此，可求得電阻絲的Rx＝________Ω。根據(jù)電阻定律可得到電阻絲的電阻率。
【解析】　(1)旋轉微調旋鈕C。
(2)電阻絲的粗細不一定均勻，為保證測量結果準確，應在不同位置測直徑，然后取平均值作為測量值。
(3)滑動變阻器采用分壓式接入電路，注意線不能交叉，如圖甲所示。
(4)將所給的5組數(shù)據(jù)標注在U－I圖象中，用過原點的直線把它們連在一起，讓盡可能多的點在直線上。
(5)由題意知：
＝Rx＋RA＋R0，由U1－I1圖線的斜率可得＝49.0 Ω。
＝RA＋R0，由作出的U2－I2圖線的斜率可得＝25.5 Ω。
故Rx＝(49.0－25.5) Ω＝23.5 Ω。
【答案】　(1)C　(2)不同　(3)見圖甲　(4)見圖乙
(5)23.5(23.0～24.0都算對)

甲

乙
【拓展練習】
1.某同學組裝一個多用電表?？蛇x用的器材有：微安表頭(量程100 μA，內(nèi)阻900 Ω)；電阻箱R1(阻值范圍0～999.9 Ω)；電阻箱R2(阻值范圍0～99 999.9 Ω)；導線若干。
要求利用所給器材先組裝一個量程為1 mA的直流電流表，在此基礎上再將它改裝成量程為3 V的直流電壓表。組裝好的多用電表有電流1 mA和電壓3 V兩擋。
回答下列問題：
(1)在虛線框內(nèi)畫出電路圖并標出R1和R2，其中*為公共接線柱，a和b分別是電流擋和電壓擋的接線柱。

圖16
(2)電阻箱的阻值應取R1＝______ Ω，R2＝________ Ω。(保留到個位)
【解析】　(1)微安表頭改裝成電流表需要并聯(lián)一個小電阻，電流表改裝成一個電壓表需要串聯(lián)一個大電阻，所以并聯(lián)的電阻箱應為R1，串聯(lián)的電阻箱應為R2，電路如圖所示。

(2)微安表頭改裝成電流表需要并聯(lián)一個小電阻R1＝＝100 Ω，電流表改裝成一個電壓表應串聯(lián)一個大電阻R2＝＝2 910 Ω。
【答案】　(1)如【解析】圖所示　(2)100　2 910
2.某同學利用如圖17所示的電路測量一微安表(量程為
100 μA，內(nèi)阻大約為2 500 Ω)的內(nèi)阻。可使用的器材有：兩個滑動變阻器R1、R2(其中一個阻值為20 Ω，另一個阻值為2 000 Ω)；電阻箱Rz(最大阻值為99 999.9 Ω)；電源E(電動勢約為1.5 V)；單刀開關S1和S2。C、D分別為兩個滑動變阻器的滑片。
(1)按原理圖17將圖18中的實物連線。

(2)完成下列填空：
①R1的阻值為________ Ω(填“20”或“2 000”)。
②為了保護微安表，開始時將R1的滑片C滑到接近圖17中滑動變阻器的________端(填“左”或“右”)對應的位置；將R2的滑片D置于中間位置附近。
③將電阻箱Rz的阻值置于2 500.0 Ω，接通S1。將R1的滑片置于適當位置，再反復調節(jié)R2的滑片D的位置，最終使得接通S2前后，微安表的示數(shù)保持不變，這說明S2接通前B與D所在位置的電勢________(填“相等”或“不相等”)
④將電阻箱Rz和微安表位置對調，其他條件保持不變，發(fā)現(xiàn)將Rz的阻值置于2 601.0 Ω時，在接通S2前后，微安表的示數(shù)也保持不變。待測微安表的內(nèi)阻為______Ω(結果保留到個位)。
(3)寫出一條提高測量微安表內(nèi)阻精度的建議：_________________________________
_________________________________________________________________。
【解析】　(1)實物連線如圖所示。

(2)R1起分壓作用，應選用阻值較小的滑動變阻器，即R1的電阻為20 Ω；為了保護微安表，閉合開關前，滑動變阻器R1的滑片C應移到左端，確保微安表兩端電壓為零；反復調節(jié)D的位置，使閉合S2前后微安表的示數(shù)不變，說明閉合后S2中沒有電流通過，B、D兩點電勢相等；將電阻箱Rz和微安表位置對調，其他條件保持不變，發(fā)現(xiàn)將Rz的阻值置于2 601.0 Ω時，在接通S2前后，微安表的示數(shù)也保持不變。說明＝，則解得RμA＝2 550 Ω。
(3)要提高測量微安表內(nèi)阻的精度，可調節(jié)R1上的分壓，盡可能使微安表接近滿量程。
【答案】　(1)見解析圖　(2)①20?、谧蟆、巯嗟取、? 550
(3)調節(jié)R1上的分壓，盡可能使微安表接近滿量程
3.某同學想將一量程為1 mA的靈敏電流計G改裝為多用電表，他的部分實驗步驟如下：
(1)他用如圖19甲所示的電路測量靈敏電流計G的內(nèi)阻
①請在乙圖中將實物連線補充完整；
②閉合開關S1后，將單刀雙擲開關S2置于位置1，調節(jié)滑動變阻器R1的阻值，使電流表G0有適當示數(shù)I0；然后保持R1的阻值不變，將開關S2置于位置2，調節(jié)電阻箱R2，使電流表G0示數(shù)仍為I0。若此時電阻箱阻值R2＝200 Ω，則靈敏電流計G的內(nèi)阻Rg＝________ Ω。

圖19
(2)他將該靈敏電流計G按圖20所示電路改裝成量程為3 mA、30 mA及倍率為“×1”“×10”的多用電表。若選擇電流30 mA量程時，應將選擇開關S置于________(選填“a”或“b”或“c”或“d”)，根據(jù)題給條件可得電阻R1＝________ Ω，R2＝________ Ω。

圖20
(3)已知電路中兩個電源的電動勢均為3 V，將選擇開關置于a測量某電阻的阻值，若通過靈敏電流計G的電流為0.40 mA，則所測電阻阻值為________ Ω。
【解析】　(1)此題采用等效法測量電流表內(nèi)阻。根據(jù)圖甲的原理電路圖將實物連線補充完整。兩次操作，電流表G0示數(shù)相同，說明電路中電阻相等，電流表G的內(nèi)阻等于電阻箱R2的電阻值200 Ω。
(2)若選擇量程30 mA時，與電流表并聯(lián)的電阻較小，所以應將選擇開關S置于b的位置。由1×10－3×(200＋R2)＝(30－1)×10－3×R1，1×10－3×200＝(3－1)×10－3×(R1＋R2)，聯(lián)立解得R1＝10 Ω，R2＝90 Ω。
(3)將選擇開關置于a測量某電阻的阻值，包括電流表的并聯(lián)部分電路電阻R＝＝ Ω，當電流表滿偏(電流1×10－3A)時，電池輸出電流為電流表滿偏電流的30倍。調零時，30×1×10－3 A＝；若通過靈敏電流計G的電流IG＝0.40 mA，由閉合電路歐姆定律，30×0.40×10－3 A＝，聯(lián)立解得Rx＝150 Ω。
【答案】　(1)①連線如圖所示?、?00　(2)b　10　90 (3)150

命題點四：　以測電源的電動勢和內(nèi)阻為核心的實驗
【典例】 一同學測量某干電池的電動勢和內(nèi)阻。
(1)圖21所示是該同學正準備接入最后一根導線(圖中虛線所示)時的實驗電路。請指出圖中在器材操作上存在的兩個不妥之處。

圖21
(2)實驗測得的電阻箱阻值R和電流表示數(shù)I，以及計算的數(shù)據(jù)見下表：
R/Ω
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
I/A
0.15
0.17
0.19
0.22
0.26
/A－1
6.7
5.9
5.3
4.5
3.8
根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在方格紙上作出R－ 關系圖象。由圖象可計算出該干電池的電動勢為________ V；內(nèi)阻為________ Ω。

(3)為了得到更準確的測量結果，在測出上述數(shù)據(jù)后，該同學將一只量程為100 mV的電壓表并聯(lián)在電流表的兩端。調節(jié)電阻箱，當電流表的示數(shù)為0.33 A時，電壓表的指針位置如圖22所示，則該干電池的電動勢應為________ V，內(nèi)阻應為________ Ω。

圖22
【解析】　(1)①開關不應該閉合，應該保持斷開狀態(tài)。②電阻箱要以最大阻值接入，然后再調小。
(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點連線如圖所示。

由閉合電路歐姆定律， E＝IR＋Ir得R＝E·－r，類似于一次函數(shù)y＝kx＋b的形式，R－圖象的斜率表示電動勢E，縱截距絕對值為內(nèi)阻r。讀圖可知，E＝1.4 V，r＝1.2 Ω。
(3)因為電動勢是一個常數(shù)1.4 V，電流表的內(nèi)阻RA＝＝0.2 Ω，內(nèi)阻為1.2 Ω－0.2 Ω＝1.0 Ω。
【答案】　(1)①開關未斷開?、陔娮柘渥柚禐榱?br /> (2)見解析圖　1.4(1.30～1.44都算對)　1.2(1.0～1.4都算對)
(3)1.4[結果與(2)問第一個空格一致]　1.0[結果比(2)問第二個空格小0.2]
【拓展練習】
1.某實驗小組要測量干電池組(兩節(jié))的電動勢和內(nèi)阻，實驗室有下列器材：
A.靈敏電流計G(量程為0～10 mA，內(nèi)阻約為100 Ω)
B.電壓表V(量程為0～3 V，內(nèi)阻約為10 kΩ)
C.電阻箱R1(0～999.9 Ω)
D.滑動變阻器R2(0～10 Ω，額定電流為1 A)
E.舊電池2節(jié)
F.開關、導線若干
(1)由于靈敏電流計的量程太小，需擴大靈敏電流計的量程。測量靈敏電流計內(nèi)阻的電路如圖23甲所示，調節(jié)R2和電阻箱，使得電壓表示數(shù)為2.00 V，靈敏電流計示數(shù)為4.00 mA，此時電阻箱接入電路的電阻為398.3 Ω，則靈敏電流計內(nèi)阻為________ Ω(保留1位小數(shù))。
(2)為將靈敏電流計的量程擴大為100 mA，該實驗小組將電阻箱與靈敏電流計并聯(lián)，則應將電阻箱R1的阻值調為________ Ω(保留3位有效數(shù)字)。
(3)把擴大量程后的電流表接入如圖乙所示的電路，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出U－IG(U為電壓表的示數(shù)，IG為靈敏電流計的示數(shù))圖象如圖丙所示，則該干電池組的電動勢E＝________ V，內(nèi)阻r＝________ Ω(保留3位有效數(shù)字)。

圖23
【解析】　(1)靈敏電流計內(nèi)阻Rg＝－R1＝－398.3 Ω＝101.7 Ω。
(2)靈敏電流計滿偏電流為10 mA，把它改裝成100 mA的電流表，電流表量程擴大了10倍，并聯(lián)電阻分流為90 mA，為電流計的9倍，由并聯(lián)電路特點可知，并聯(lián)電阻阻值R并＝＝ Ω＝11.3 Ω。
(3)干路電流I＝10IG，由圖示電路圖可知，電源電動勢E＝U＋Ir＝U＋10IGr，整理得U＝E－(10r)IG，由圖示U－IG圖象可知，電源電動勢E＝2.91 V，圖象斜率k＝10r＝＝＝91，電源內(nèi)阻r＝9.10 Ω。
【答案】　(1)101.7　(2)11.3　(3)2.91(2.88～2.92均可)
(4)9.10(8.80～9.20均可)
2.某同學測定電源電動勢和內(nèi)阻，所使用的器材有：待測干電池一節(jié)(內(nèi)阻很小)、電流表A(量程0.6 A，內(nèi)阻RA小于1 Ω)、電流表A1(量程0.6 A，內(nèi)阻未知)、電阻箱R1(0～99.99 Ω)、滑動變阻器R2(0～10 Ω)、單刀雙擲開關S、單刀單擲開關K各一個，導線若干。

圖24
(1)該同學按圖24甲所示電路連接進行實驗操作。請在虛線框內(nèi)補全與圖甲對應的電路圖。
(2)測電流表A的內(nèi)阻
閉合開關K，將開關S與C接通，通過調節(jié)電阻箱R1和滑動變阻器R2，讀取電流表A的示數(shù)為0.20 A、電流表A1的示數(shù)為0.60 A、電阻箱R1的示數(shù)為0.10 Ω，則電流表A的內(nèi)阻RA＝________ Ω。

(3)測電源的電動勢和內(nèi)阻
斷開開關K，調節(jié)電阻箱R1，將開關S接________(填“C”或“D”)，記錄電阻箱R1的阻值和電流表A的示數(shù)；斷開開關K，開關S所接位置不變，多次調節(jié)電阻箱R1重新實驗，并記錄多組電阻箱R1的阻值R和電流表A的示數(shù)I。
(4)數(shù)據(jù)處理
圖乙是由實驗數(shù)據(jù)繪出的－R圖象，由此求出干電池的電動勢E＝________ V、內(nèi)阻r＝________ Ω。(計算結果保留2位有效數(shù)字)
(5)如果電流表A的電阻未知，本實驗________(填“能”或“不能”)測出該電源的電動勢。
【解析】　(1)電路圖如圖所示

(2)根據(jù)串并聯(lián)電路的規(guī)律可知，流過電阻箱R1的電流I＝(0.60－0.20) A＝0.40 A；電壓U＝0.10×0.40 V＝0.040 V，則電流表A的內(nèi)阻RA＝ Ω＝0.20 Ω。
(3)S接D。
(4)根據(jù)(3)中步驟和閉合電路歐姆定律可知
E＝I(R＋RA＋r)，變形可得為＝＋　①
根據(jù)圖象可知＝，＝0.34
解得E＝1.5 V，r＝0.31 Ω。
(5)由①式可知：當電流表內(nèi)阻未知時，能測出電動勢，但不能測出內(nèi)電阻。
【答案】　(1)見解析圖　(2)0.20　(3)D　(4)1.5　0.31　(5)能
命題點五：　電學創(chuàng)新類實驗
考向一　基于教材中的電學實驗在實驗原理上變換的創(chuàng)新類
【典例1】 某小組利用圖25(a)所示的電路，研究硅二極管在恒定電流條件下的正向電壓U與溫度t的關系，圖中和為理想電壓表；R為滑動變阻器，R0為定值電阻(阻值100 Ω)；S為開關，E為電源。實驗中二極管置于控溫爐內(nèi)，控溫爐內(nèi)的溫度t由溫度計(圖中未畫出)測出。圖(b)是該小組在恒定電流為50.0 μA時得到的某硅二極管U－t關系曲線?；卮鹣铝袉栴}：

圖25
(1)實驗中，為保證流過二極管的電流為50.0 μA，應調節(jié)滑動變阻器R，使電壓表的示數(shù)為U1＝________mV；根據(jù)圖(b)可知，當控溫爐內(nèi)的溫度t升高時，硅二極管正向電阻________(填“變大”或“變小”)，電壓表示數(shù)________(填“增大”或“減小”)，此時應將R的滑片向________(填“A”或“B”)端移動，以使示數(shù)仍為U1。
(2)由圖(b)可以看出U與t成線性關系。硅二極管可以作為測溫傳感器，該硅二極管的測溫靈敏度為＝________×10－3 V/℃(保留2位有效數(shù)字)。
【解析】　(1)、是理想電壓表，則R0與硅二極管串聯(lián)，電流相等，R0兩端電壓U1＝IR0＝50.0×10－6×100 V＝5.00×10－3 V＝5.00 mV。
由U－t圖象知：控溫爐內(nèi)溫度升高，硅二極管兩端電壓U2變小，又I＝50.0 μA不變，故硅二極管正向電阻變小；當控溫爐內(nèi)溫度升高時，硅二極管電阻變小，反過來影響電路中電流，由閉合電路歐姆定律知，電路中電流增大，示數(shù)增大；要保持示數(shù)不變，需增大滑動變阻器的阻值，即滑片向B端移動。
(2)由U－t圖象的斜率可知
＝ V/℃＝2.8×10－3 V/℃。
【答案】　(1)5.00　變小　增大　B　(2)2.8
考向二　在實驗數(shù)據(jù)分析、處理方法上變化的創(chuàng)新類
【典例2】 如圖26甲所示，該電路在測量電源電動勢和內(nèi)阻的同時也能完成對未知電阻Rx的測量。實驗室提供的器材如下：
A.待測電阻Rx(約9 Ω)
B.待測電源
C.電阻箱(0～99.9 Ω)
D.電壓表V1(量程6 V，可以視為理想電表)
E.電壓表V2(量程3 V，內(nèi)阻約4 kΩ)

圖26
(1)如果縱坐標表示兩個電壓表讀數(shù)之比，橫坐標表示電阻箱的阻值R，實驗結果的圖象如圖乙所示。則待測電阻Rx＝________ Ω(保留2位有效數(shù)字)。
(2)在(1)問中，由于電壓表V2的分流，待測電阻Rx的測量值比真實值________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。
(3)如果縱坐標表示某電壓表讀數(shù)U，橫坐標表示兩個電壓表讀數(shù)之差與電阻箱阻值的比值，實驗結果的圖象如圖丙所示。其中能讀出電源電動勢和內(nèi)電阻的是________(選填“A圖線”或“B圖線”)。兩圖線交點的橫坐標為________ A，縱坐標為________ V(結果均保留2位有效數(shù)字)。
【解析】　(1)根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理可知＝，故＝＝1＋，所以縱軸截距為1.0，根據(jù)圖象斜率k＝＝＝，解得Rx＝8.0 Ω。
(2)由于電壓表V2的分流，待測電阻Rx測量值比真實值偏小。
(3)A圖線反映的是電源的特性，可知電動勢為6.0 V，內(nèi)電阻r＝ Ω＝6.0 Ω，B圖線反應的是阻值為8.0 Ω的定值電阻的U－I關系，兩圖線交點反映的是電源與定值電阻直接串聯(lián)時的情況，交點的橫坐標I＝＝ A≈0.43 A，縱坐標U＝E－Ir＝6.0 V－0.43×6 V≈3.4 V。
【答案】　(1)8.0　(2)偏小　(3)A圖線　0.43　3.4
考向三　相關傳感器的創(chuàng)新類
【典例3】現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng)，要求當熱敏電阻的溫度達到或超過60 ℃時，系統(tǒng)報警。提供的器材有：熱敏電阻，報警器(內(nèi)阻很小，流過的電流超過Ic時就會報警)，電阻箱(最大阻值為999.9 Ω)，直流電源(輸出電壓為U，內(nèi)阻不計)，滑動變阻器R1(最大阻值為1 000 Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值為2 000 Ω)，單刀雙擲開關一個，導線若干。在室溫下對系統(tǒng)進行調節(jié)，已知U約為18 V，Ic約為10 mA；流過報警器的電流超過20 mA時，報警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，在60 ℃時阻值為650.0 Ω。
(1)完成待調節(jié)的報警系統(tǒng)原理電路圖的連線。

圖27
(2)電路中應選用滑動變阻器________(填“R1”或“R2”)。
(3)按照下列步驟調節(jié)此報警系統(tǒng)：
①電路接通前，需將電阻箱調到一固定的阻值，根據(jù)實驗要求，這一阻值為________Ω；滑動變阻器的滑片應置于________(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是__________________________________________________。
②將開關向________(填“c”或“d”)端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至_______________________________________________________________。
(4)保持滑動變阻器滑片的位置不變，將開關向另一端閉合，報警系統(tǒng)即可正常使用。
【解析】　(1)熱敏電阻工作溫度達到60 ℃時，報警器報警，故需通過調節(jié)電阻箱使其電阻為60 ℃時的熱敏電阻的阻值，即調節(jié)到阻值650.0 Ω，使報警器能正常報警，電路圖如【答案】圖。
(2)U＝18 V，當通過報警器的電流10 mA≤Ic≤20 mA，故電路中總電阻R＝，即900 Ω≤R≤1 800 Ω，故滑動變阻器選R2。
(3)熱敏電阻為650.0 Ω時，報警器開始報警，電阻箱的阻值也應為650.0 Ω，實驗調試時，將開關置于c端，緩慢調節(jié)滑動變阻器，直到報警器開始報警。為防止通過報警器電流過大，造成報警器燒壞，應使滑動變阻器的滑片置于b端。
【答案】　(1)如圖所示

(2)R2　(3)①650.0　b　接通電源后，流過報警器的電流會超過20 mA，報警器可能損壞 ②c　報警器開始報警
【拓展練習】
1.國標(GB/T)規(guī)定自來水在15 ℃時電阻率應大于13 Ω·m。某同學利用如圖28所示電路測量15 ℃自來水的電阻率，其中內(nèi)徑均勻的圓柱形玻璃管側壁連接一細管，細管上加有閥門K，以控制管內(nèi)自來水的水量，玻璃管兩端接有導電活塞(活塞電阻可忽略)，右活塞固定，左活塞可自由移動。實驗器材還有：電源(電動勢約為3 V，內(nèi)阻可忽略)，電壓表V1(量程為3 V，內(nèi)阻很大)，電壓表V2(量程為3 V，內(nèi)阻很大)，定值電阻R1(阻值4 kΩ)，定值電阻R2(阻值2 kΩ)，電阻箱R(最大阻值9 999 Ω)，單刀雙擲開關S，導線若干，游標卡尺，刻度尺。

圖28
實驗步驟如下：
A.用游標卡尺測量玻璃管的內(nèi)徑d；
B.向玻璃管內(nèi)注滿自來水，并用刻度尺測量水柱長度L；
C.把S撥到1位置，記錄電壓表V1示數(shù)；
D.把S撥到2位置，調整電阻箱阻值，使電壓表V2示數(shù)與電壓表V1示數(shù)相同，記錄電阻箱的阻值R；
E.改變玻璃管內(nèi)水柱長度，重復實驗步驟C、D，記錄每一次水柱長度L和電阻箱阻值R；
F.斷開S，整理好器材。

圖29
(1)測玻璃管內(nèi)徑d時游標卡尺示數(shù)如圖29甲所示，則d＝________ mm。
(2)玻璃管內(nèi)水柱的電阻Rx的表達式為Rx＝________。(用R1、R2、R表示)
(3)利用記錄的多組水柱長度L和對應的電阻箱阻值R的數(shù)據(jù)，繪制出如圖乙所示的R－ 關系圖象。自來水的電阻率ρ＝________ Ω·m。(保留2位有效數(shù)字)
(4)本實驗中若電壓表V1內(nèi)阻不是很大，則自來水電阻率測量結果將________。(填“偏大”“不變”或“偏小”)
【解析】　(1)根據(jù)游標卡尺的讀數(shù)規(guī)則，玻璃管內(nèi)徑
d＝30 mm＋0×0.05 mm＝30.00 mm。
(2)把S撥到1位置，記錄電壓表V1示數(shù)，得到通過水柱的電流I1＝。由閉合電路歐姆定律E＝U＋Rx；把S撥到2位置，調整電阻箱阻值，使電壓表V2示數(shù)與電壓表V1示數(shù)相同，記錄電阻箱的阻值R，得到該支路的電流I2＝。由閉合電路歐姆定律E＝U＋R2，聯(lián)立解得Rx＝。
(3)由電阻定律Rx＝，Rx＝，聯(lián)立解得R＝·。
R－ 關系圖象斜率k＝400 Ω·m，又k＝，S＝，解得ρ＝＝14 Ω·m。
(4)本實驗中若電壓表V1內(nèi)阻不是很大，則通過水柱的電流I1大于測量值，則Rx＜R2，得到Rx＜，即自來水電阻測量值偏大，則自來水電阻率測量結果將偏大。
【答案】　(1)30.00　(2)　(3)14　(4)偏大
2.用如圖30(a)所示的電路測量鉑熱敏電阻的阻值與溫度的關系。
(1)開關閉合前，滑動變阻器的滑片應移至________端(填“A”或“B”)。
(2)實驗測得不同溫度下的阻值，并繪得如圖(b)的Rt－ t關系圖線，根據(jù)圖線寫出該熱敏電阻的Rt－ t關系式：Rt＝________(Ω)。

圖30
(3)鉑的電阻對溫度變化很靈敏，可以制成電阻溫度計。請利用開關、導線、鉑熱敏電阻、圖30(a)中某一電表和圖31(a)所示的恒流源(調節(jié)旋鈕時可以選擇不同的輸出電流，且輸出電流不隨外部條件的變化而變化)，設計一個簡易電阻溫度計并在圖31(b)的虛線框內(nèi)畫出電路原理圖。

圖31
(4)結合圖30(b)的關系圖線，選擇恒流源的輸出電流為0.15 A，當選用的電表達到滿偏時，電阻溫度計所測溫度為________℃。如果要提高該溫度計所能測量的最高溫度值，請?zhí)岢鲆环N可行的方法：_____________________________________。
【解析】　(1)由于實驗電路采用滑動變阻器限流接法，開關閉合前，滑動變阻器的滑片應移至接入電阻最大處，即滑動變阻器的滑片應移至B端。
(2)根據(jù)繪得如圖(b)的Rt－ t關系圖線，其在縱軸上截距為50，圖線斜率為1，利用斜率和截距可以寫出該熱敏電阻的Rt－ t關系式Rt＝50＋t(Ω)。
(3)由于鉑熱敏電阻的阻值與溫度的關系為線性關系，而電源為恒流源，根據(jù)歐姆定律U＝IR，所以選擇電壓表并聯(lián)在鉑熱敏電阻兩端的電路。
(4)選擇恒流源的輸出電流為0.15 A，當選用的電壓表達到滿偏時電壓為15 V，由歐姆定律U＝IR，可得鉑熱敏電阻的阻值為100 Ω，結合圖(b)的關系圖線，可知對應的電阻溫度為50 ℃。要提高該溫度計所能測量的最高溫度值，對應的鉑熱敏電阻的阻值需要提高，由歐姆定律U＝IR可知，需要將恒流源的輸出電流I調小。
【答案】　(1)B　(2)50＋t　(3)如下圖所示　(4)50　將恒流源的輸出電流調小……(其他合理的均可)


【專題訓練】
1.現(xiàn)測定長金屬絲的電阻率。
(1)某次用螺旋測微器測量金屬絲直徑的結果如圖1所示，其讀數(shù)是________mm。

圖1
(2)利用下列器材設計一個電路，盡量準確地測量一段金屬絲的電阻。這段金屬絲的電阻Rx約為100 Ω，畫出實驗電路圖，并標明器材代號。
電源E　　　(電動勢10 V，內(nèi)阻約為10 Ω)
電流表A1 (量程0～250 mA，內(nèi)阻R1＝5 Ω)
電流表A2 (量程0～300 mA，內(nèi)阻約為5 Ω)
滑動變阻器R (最大阻值10 Ω，額定電流2 A)
開關S及導線若干
(3)某同學設計方案正確，測量得到電流表A1的讀數(shù)為I1，電流表A2的讀數(shù)為I2，則這段金屬絲電阻的計算式Rx＝________。從設計原理看，其測量值與真實值相比________(填“偏大”“偏小”或“相等”)。
【解析】　(1)d＝20.0×0.01 mm＝0.200 mm。
(2)本題中測量金屬絲的電阻，無電壓表，故用已知內(nèi)阻的電流表A1充當電壓表，由于電流表A1的額定電壓UA1＝ImR1＝1.25 V，比電源電動勢小得多，故電路采用分壓式接法，電路圖如圖所示。

(3)當電流表A1、A2讀數(shù)分別為I1、I2時，通過Rx的電流為I＝I2－I1，Rx兩端電壓U＝I1·R1，故Rx＝＝，不考慮讀數(shù)誤差，從設計原理看測量值等于真實值。
【答案】　(1)0.200(0.196～0.204均可)　(2)如【解析】圖 (3)　相等
2.在“探究電磁感應的產(chǎn)生條件”實驗中，實物連線后如圖2甲所示。感應線圈組的內(nèi)外線圈的繞線方向如圖乙粗線所示。

甲

乙
圖2
(1)接通電源，閉合開關，G表指針會有大的偏轉，幾秒后G表指針停在中間不動。將滑動變阻器的觸頭迅速向右滑動時，G表指針________(填“不動”“右偏”“左偏”或“不停振動”)；迅速抽出鐵芯時，G表指針________(填“不動”“右偏”“左偏”或“不停振動”)。
(2)斷開開關和電源，將鐵芯重新插入內(nèi)線圈中，把直流輸出改為交流輸出，其他均不變。接通電源，閉合開關，G表指針________(填“不動”“右偏”“左偏”或“不停振動”)。
(3)僅用一根導線，如何判斷G表內(nèi)部線圈是否斷了？
__________________________________________________________________
【解析】　(1)滑動變阻器觸頭向右滑動時，接入電路的電阻減小，電流增大，內(nèi)線圈的磁通量方向向下，且大小增大，根據(jù)楞次定律可判斷外線圈內(nèi)的感應電流使G表指針向左偏。抽出鐵芯時，磁通量減小，G表指針向右偏。
(2)把直流輸出改為交流輸出后，外線圈中的電流方向不斷發(fā)生變化，故G表指針不停振動。
(3)若G表未損壞，短接G表，并搖晃G表，由于電磁阻尼作用，指針的偏轉幅度要比不短接G表搖晃時的幅度小，若G表內(nèi)部線圈斷了，短接時回路不閉合，無上述現(xiàn)象。
【答案】　(1)左偏　右偏　(2)不停振動　(3)短接G表前后各搖動G表一次，比較指針偏轉，有明顯變化，則線圈未斷；反之則斷了
3.某型號多用電表歐姆擋的電路原理圖如圖3甲所示。微安表是歐姆表表頭，其滿偏電流Ig＝500 μA，內(nèi)阻Rg＝950 Ω。電源電動勢E＝1.5 V，內(nèi)阻r＝1 Ω。電阻箱R1和電阻箱R2的阻值調節(jié)范圍均為0～9 999 Ω。

圖3
(1)甲圖中的a端應與________(紅或黑)表筆連接。
(2)某同學將圖甲中的a、b端短接，為使微安表滿偏，則應調節(jié)R1＝________ Ω；然后在a、b端之間接入一電阻Rx后發(fā)現(xiàn)微安表半偏，則接入的電阻阻值為Rx＝________ Ω。
(3)如圖乙所示，該同學將微安表與電阻箱R2并聯(lián)，利用該電路圖組裝一個“×100倍率”的歐姆表，要求歐姆表的表盤刻度示意圖如圖丙所示，其中央刻度標“15”，則該同學應調節(jié)R2＝________ Ω；用此歐姆表測量一個阻值約2 000 Ω的電阻，測量前應調節(jié)R3＝________ Ω。
【解析】　(1)由圖甲所示可知，圖中的a端與歐姆表內(nèi)置電源負極相連，a端應與紅表筆連接。
(2)由閉合電路歐姆定律可知
R1＝－Rg－r＝ Ω－950 Ω－1 Ω＝2 049 Ω，
當微安表半偏時，所測電阻阻值
Rx＝－R1－Rg－r＝ Ω－2 049 Ω－950 Ω－1 Ω＝3 000 Ω。
(3)組裝一個“×100倍率”的歐姆表，其中央刻度標15，則歐姆表內(nèi)阻為1 500 Ω，
電流表的滿偏電流
I′＝＝ A＝0.001 A＝1 mA＝1 000 μA＝2Ig，
由并聯(lián)電路特點可知R2＝Rg＝950 Ω，
歐姆調零時R3＝－R并－r＝ Ω＝1 024 Ω。
【答案】　(1)紅　(2)2 049　3 000　(3)950　1 024
4.如圖4是用高電阻放電法測電容的實驗電路圖。其原理是測出電容器在充電電壓為U時所帶的電荷量Q，從而求出其電容C。該實驗的操作步驟如下：

圖4
(1)按電路圖接好實驗電路；
(2)接通開關S，調節(jié)電阻箱R的阻值，使微安表的指針接近滿刻度。記下這時的電壓表讀數(shù)U0＝6.2 V和微安表讀數(shù)I0＝490 μA；
(3)斷開開關S并同時開始計時，每隔5 s或10 s讀一次微安表的讀數(shù)i，將讀數(shù)記錄在預先設計的表格中；
(4)根據(jù)表格中的12組數(shù)據(jù)，以t為橫坐標，i為縱坐標，在坐標紙上描點(圖中用“×”表示)。
根據(jù)以上實驗結果和圖象，可以估算出當電容器兩端電壓為U0時該電容器所帶的電荷量Q0約為________ C，從而算出該電容器的電容約為________ F。

【解析】　按照圖中的點，用光滑曲線把它們依次連接起來，得到i－t圖線，圖線和橫軸所圍的面積就是放電荷量，即電容器所帶的電荷量。每小格相當于2.5×10－4 C，用四舍五入法數(shù)得小方格有32個，所以Q0＝8×10－3 C。再由C＝，得C＝1.3×10－3 F。
【答案】　8×10－3　1.3×10－3
5.(1)為完成“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關系”的實驗，必須要選用的是______(多選)。
A.有閉合鐵芯的原、副線圈；
B.無鐵芯的原、副線圈；
C.交流電源；
D.直流電源；
E.多用電表(交流電壓擋)；
F.多用電表(交流電流擋)。
用匝數(shù)na＝60匝和nb＝120匝的變壓器，實驗測量數(shù)據(jù)如下表：
Ua/V
1.80
2.80
3.80
4.90
Ub/V
4.00
6.01
8.02
9.98
根據(jù)測量數(shù)據(jù)可判斷連接電源的線圈是________(填na或nb)。
(2)用如圖5所示的裝置做“探究感應電流方向的規(guī)律”實驗，磁體從靠近線圈的上方靜止下落。當磁體運動到如圖所示的位置時，流過線圈的感應電流方向從________(填“a到b”或“b到a”)。在磁體穿過整個線圈的過程中，傳感器顯示的電流i隨時間t的圖象應該是________。

圖5

【解析】　(1)為了完成變壓器的實驗探究，需要使用交流電源、多用電表(交流電壓擋)。為了讓變壓效果明顯需要含有閉合鐵芯的原、副線圈，因此正確答案為A、C、E。
由于有漏磁，所以副線圈測量電壓應該小于理論變壓值，即nb為輸入端，na為輸出端。
(2)根據(jù)楞次定律可知，進入電流方向與離開時電流方向相反，選項C錯誤；由于離開時速度比進入速度快，即切割磁感線的感應電流要大，選項A正確，B、D錯誤。
【答案】　(1)ACE　nb　(2)b到a　A
6.太陽能電池板在有光照時，可以將光能轉化為電能，在沒有光照時，可以視為一個電學器件。某實驗小組根據(jù)測繪小燈泡伏安特性曲線的實驗方法，探究一個太陽能電池板在沒有光照時(沒有儲存電能)的I－U特性。所有的器材包括：太陽能電池板，電源E，電流表A，電壓表V，滑動變阻器R，開關S及導線若干。
(1)為了達到上述目的，實驗電路應選用圖6甲中的圖________(填“a”或“b”)。

圖6
(2)該實驗小組根據(jù)實驗得到的數(shù)據(jù)，描點繪出了如圖乙的I－U圖象。由圖可知，當電壓小于2.00 V時，太陽能電池板的電阻________(填“很大”或“很小”)；當電壓為2.80 V時，太陽能電池板的電阻為________。
(3)當有光照射時，太陽能電池板作為電源，其路端電壓與總電流的關系如圖7所示，分析該曲線可知，該電池板作為電源時的電動勢為________ V。若把它與阻值為1 kΩ的電阻連接構成一個閉合電路，在有光照射情況下，該電池板的效率是________%(結果保留3位有效數(shù)字)。

圖7
【解析】　(1)用a圖可以在電池板上得到從零開始的電壓，故應選a圖。
(2)由圖可知，當電壓小于2.00 V時，通過太陽能電池板的電流為零，故太陽能電池板的電阻很大；當電壓為2.80 V時，電流為2.8 mA，則可知太陽能電池板的電阻為R＝＝ Ω＝1.0×103 Ω。
(3)由U－I圖線可知，電池板作為電源時的電動勢為2.80 V；若把它與阻值為1 kΩ的電阻連接構成一個閉合電路，則畫出此電阻的U－I圖線與電池板的U－I圖線交于一點，讀出U＝1.8 V，I＝1.8 mA，該電池板的效率是
η＝＝×100%＝64.3%。
【答案】　(1)a　(2)很大　1.0×103 Ω　(3)2.80　64.3
7.(1)小明準備將電流表G改裝成電壓表，需要測量電流表的內(nèi)阻，他采用如圖8(a)所示的電路，實驗步驟如下：
①連接好電路，閉合開關S1前，滑動變阻器R1的滑片應置于________(填“a”或“b”)端附近。
②閉合S1，斷開S2，調節(jié)R1使電流表G滿偏。
③閉合S2，保持R1阻值不變，調節(jié)電阻箱R2的阻值，使電流表G的指針指到滿刻度的，讀出電阻箱示數(shù)R2＝104.0 Ω，則測得電流表G的內(nèi)阻Rg＝________ Ω。

圖8
(2)查閱說明書后，知電流表G的內(nèi)阻Rg＝53.0 Ω，量程Ig＝1 mA，其改裝成量程為15 V的電壓表，串聯(lián)的電阻箱R2的阻值應調到________ Ω。
(3)將電壓表改裝好后，用如圖(b)所示的電路測量電源的電動勢和內(nèi)阻，已知定值電阻R0＝5 Ω，根據(jù)實驗測得數(shù)據(jù)作出電壓表讀數(shù)U與電流表A讀數(shù)I的關系圖象如圖(c)所示，則電源電動勢E＝________ V，內(nèi)阻r＝________ Ω(結果保留到小數(shù)點后2位)。
【解析】　(1)①為保護電路，連接電路時，滑動變阻器滑片應該移到阻值最大處，所以滑片應滑至a端。
③電流表G的指針到滿刻度的，則電阻箱的電流為電流表滿偏的，根據(jù)并聯(lián)電路反比分流，電流表的內(nèi)阻為電阻箱阻值的一半，為52.0 Ω。
(2)根據(jù)電表的改裝原理可知，應串聯(lián)的電阻為
R＝ Ω＝14 947.0 Ω。
(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律可知U＝E－Ir′，故圖象與縱軸的交點表示電源的電動勢，故有E＝12.10 V
r＝ Ω＝1.05 Ω。
【答案】　(1)①a?、?2.0　(2)14 947.0　(3)12.10　1.05
8.某實驗小組利用如圖9所示的電路探究在25 ℃～80 ℃范圍內(nèi)某熱敏電阻的溫度特性。所用器材有：置于溫控室(圖中虛線區(qū)域)中的熱敏電阻RT，其標稱值(25 ℃時的阻值)為900.0 Ω；電源E(6 V，內(nèi)阻可忽略)；電壓表(量程150 mV)；定值電阻R0(阻值20.0 Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值為1 000 Ω)；電阻箱R2(阻值范圍0～999.9 Ω)；單刀開關S1，單刀雙擲開關S2。
實驗時，先按圖9連接好電路，再將溫控室的溫度t升至80.0 ℃。將S2與1端接通，閉合S1，調節(jié)R1的滑片位置，使電壓表讀數(shù)為某一值U0；保持R1的滑片位置不變，將R2置于最大值，將S2與2端接通，調節(jié)R2，使電壓表讀數(shù)仍為U0；斷開S1，記下此時R2的讀數(shù)。逐步降低溫控室的溫度t，得到相應溫度下R2的阻值，直至溫度降到25.0 ℃。實驗得到的R2－t數(shù)據(jù)見下表。
t/℃
25.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
R2/Ω
900.0
680.0
500.0
390.0
320.0
270.0
240.0


圖9
回答下列問題：
(1)在閉合S1前，圖9中R1的滑片應移動到________(填“a”或“b ”)端；
(2)在圖10的坐標紙上補齊數(shù)據(jù)表中所給數(shù)據(jù)點，并做出R2－t曲線；

(3)由圖10可得到RT在25 ℃～80 ℃范圍內(nèi)的溫度特性曲線。當t＝44.0 ℃時，可得RT＝________ Ω；
(4)將RT握于手心，手心溫度下R2的相應讀數(shù)如圖11所示，該讀數(shù)為________ Ω，則手心溫度為________ ℃。
【解析】　(1)題圖的電路滑動變阻器采用限流接法，在閉合S1前，R1應該調節(jié)到接入電路部分的阻值最大，使電路中電流最小，即題圖中R1的滑片應移到b端。
(2)將t＝60 ℃和t＝70 ℃對應的兩組數(shù)據(jù)畫在坐標圖上，然后用平滑曲線過盡可能多的數(shù)據(jù)點畫出R2－t曲線。
(3)根據(jù)題述實驗過程可知，測量的R2的數(shù)據(jù)等于對應的熱敏電阻RT的阻值。由畫出的R2－t曲線可知，當t＝44.0 ℃ 時，對應的RT＝450 Ω。
(4)由題圖知R2＝620.0 Ω，由畫出的R2－t曲線可知，當R2＝620.0 Ω時，手心溫度t＝33.0 ℃。
【答案】　(1)b　(2)如圖　(3)450　(4)620.0　33.0


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