例 1 (1)如圖甲所示的電表使用0.6 A量程時,對應刻度盤上每一小格代表________ A,圖中表針示數(shù)為________ A;當使用3 A量程時,對應刻度盤中每一小格代表________ A,圖中表針示數(shù)為________ A.(2)如圖乙所示的電表使用較小量程時,每小格表示________ V,圖中表針的示數(shù)為______ V;若使用的是較大量程,則這時表盤刻度每小格表示________ V,圖中表針示數(shù)為________ V.
解析:(1)使用0.6 A量程時,刻度盤上的每一小格為0.02 A,表針示數(shù)為0.44 A;當使用3 A量程時,每一小格為0.1 A,表針示數(shù)為2.20 A.(2)電壓表使用3 V量程時,每小格表示0.1 V,表針示數(shù)為1.70 V;使用15 V量程時,每小格表示0.5 V,表針示數(shù)為8.5 V.
(3)旋鈕式電阻箱如圖丙所示,電流從接線柱A流入,從B流出,則接入電路的電阻為________ Ω.現(xiàn)欲將接入電路的電阻改為2 087 Ω,最簡單的操作方法是_____________________________________________.若用兩個這樣的電阻箱,則可得到的電阻值范圍是__________.
先將“×1 k”擋旋鈕調到2,再將“×100”擋旋鈕調到0
例 2 某實驗小組使用多用電表和螺旋測微器測量一長度為80.00 cm電阻絲的電阻率,該電阻絲的電阻值約為100~200 Ω,材料未知.實驗過程如下:
(1)用螺旋測微器測量該電阻絲的直徑,示數(shù)如圖(a)所示.該電阻絲的直徑為________ mm.(2)對多用電表進行機械調零.(3)將多用電表的選擇開關旋至倍率的電阻________擋(填“×1”“×10”“×100”或“×1k”).(4)將黑、紅表筆短接,調節(jié)歐姆調零旋鈕,使指針指在電阻擋零刻度線.(5)將黑、紅表筆并接在待測電阻絲兩端,多用電表的示數(shù)如圖(b)所示.該電阻絲的電阻值為________ Ω.(6)測量完成之后,將表筆從插孔拔出,并將選擇開關旋到“OFF”位置.(7)實驗測得的該電阻絲電阻率為__________ Ω·m(結果保留3位有效數(shù)字).
例 3 [2022·遼寧卷]某同學要將一小量程電流表(滿偏電流為250 μA,內阻為1.2 kΩ)改裝成有兩個量程的電流表,設計電路如圖(a)所示,其中定值電阻R1=40 Ω,R2=360 Ω.
(1)當開關S接A端時,該電流表的量程為0~________ mA;(2)當開關S接B端時,該電流表的量程比接A端時的________(填“大”或“小”);(3)該同學選用量程合適的電壓表(內阻未知)和此改裝電表測量未知電阻Rx的阻值,設計了圖(b)中的兩個電路.不考慮實驗操作中的偶然誤差,則利用________(填“甲”或“乙”)電路可修正由電表內阻引起的實驗誤差.
解析:(1)當開關S接A端時,定值電阻R1與定值電阻R2串聯(lián)后再與電流表并聯(lián),等效電路圖如圖1所示,由并聯(lián)電路的規(guī)律可知,電流表兩端的電壓和兩定值電阻兩端的總電壓相等,當電流表滿偏時,有IgRg=I1(R1+R2),代入數(shù)據解得I1=750μA,所以該電流表的量程為Im1=I1+Ig=1 000 μA=1 mA.(2)當開關S接B端時,電流表和定值電阻R2串聯(lián)后再與定值電阻R1并聯(lián),等效電路圖如圖2所示,同樣可得Ig(Rg+R2)=I2R1,代入數(shù)據解得I2=9 750 μA,該電流表的量程為Im2=I2+Ig=10 000 μA=10 mA,則接B端時電流表的量程比接A端時量程大.(3)改裝電流表能測量出通過它的電流及其兩端電壓,題圖(b)甲所示的電路能精確測量未知電阻Rx兩端的電壓,但是由于電壓表的分流作用,測得的電流偏大,存在系統(tǒng)誤差;題圖(b)乙所示的電路圖,改裝電流表能精確測量通過未知電阻Rx的電流,而未知電阻兩端的電壓為電壓表的示數(shù)與改裝電流表分得的電壓之差,既能測出Rx的精確電流又能測出精確電壓,故題圖(b)乙所示的電路能修正由電表內阻引起的實驗誤差.
提升訓練1.如圖所示為多用電表的刻度盤.若選用倍率為“×100”的歐姆擋測電阻時,表針如圖所示,則:
(1)所測電阻的阻值為________ Ω;如果要用此多用電表測量一個阻值約為2.0×104 Ω的電阻,為了使測量結果比較精確,應選用的歐姆擋是________(選填“×10”“×100”或“×1 k”).(2)用此多用電表進行測量,當選用量程為50 mA的電流擋測量電流時,表針指于圖示位置,則所測電流為________ mA;當選用量程為250 mA的電流擋測量電流時,表針指于圖示位置,則所測電流為________ mA.(3)當選用量程為10 V的電壓擋測量電壓時,表針也指于圖示位置,則所測電壓為______ V.
2.某興趣小組利用所學知識自制一個歐姆表,他們先利用如圖所示電路測量,一只量程為100 mA的電流表內阻,實驗步驟如下:①閉合S1,斷開S2,調節(jié)滑動變阻器R1,使電流表達到滿偏值I0=100 mA;②保持R1的滑片位置不變,閉合S2,調節(jié)電阻箱R2,使電流表的讀數(shù)如圖所示,然后讀出此時電阻箱R2的阻值為12.8 Ω;(可認為電路總電流保持不變)③計算出電流表內阻R0.
(1)步驟②中電流表示數(shù)為________ mA,步驟③中電流表內阻R0為________ Ω.(2)如圖為改裝后的歐姆表電路示意圖.電源電動勢為2 V、內阻很小可不計,S為單刀雙擲開關,a、b為制作的兩個擋位,其中一個是“×1”擋,另外一個是“×10”擋.可計算出定值電阻R3為________ Ω.(保留兩位有效數(shù)字)
(3)現(xiàn)使用該自制歐姆表測一未知定值電阻Rx的阻值,將開關S接到b處,完成歐姆調零后,在紅黑表筆間接入Rx時電流表指針在如圖所示位置,計算出Rx電阻為______ Ω.
命題點二 以測量電阻為核心的電學實驗1.電阻的測量電阻測量首先要根據實驗目的、實驗原理、實驗器材的不同而靈活選用“伏安法”(又分為內接法和外接法)“安安法”“伏伏法”“伏安加R法”等測量電路.從供電方式上又可分為限流電路和分壓電路.(1)有電壓表、電流表且量程恰當時選擇“伏安法”.(2)電壓表不能用或沒有電壓表等情形下,若精確知道電流表內阻,可以將電流表當作電壓表使用,即選擇“安安法”.(3)電流表不能用或沒有電流表等情況下,若精確知道電壓表內阻,可以將電壓表當作電流表使用,即選擇“伏伏法”.(4)在運用伏安法測電阻時,由于電壓表或電流表的量程太小或太大,為了滿足安全精確的原則,選擇“伏安加R法”,此法又叫“加保護電阻法”.
2.實驗器材的選擇(1)電源的選擇:一般根據待測電阻的額定電流或額定電壓選擇符合需要的直流電源.(2)電表的選擇:一般根據電源的電動勢或待測用電器的額定電壓選擇電壓表;根據待測電流的最大電流選擇電流表;電表的指針擺動的幅度較大,一般應使指針能達到半偏.
例 1 [2023·天津卷(節(jié)選)](2)某實驗小組的同學們?yōu)榱藴y量一未知電阻R的阻值,做了以下實驗。①同學們首先用多用電表歐姆“×1”擋位大致測出電阻R的阻值大小,如圖丙所示,則其讀數(shù)為________Ω;同學們繼續(xù)使用學生電源(4 V)組裝圖丁電路進行實驗,其中電表可以從如下器材中進行選擇:A.電壓表V1(0~15 V)B.電壓表V2(0~3 V)C.電流表A1(0~3 A)D.電流表A2(0~0.6 A)
解析:①由多用電表歐姆擋下的讀數(shù)規(guī)則可知,該電阻的大小應為表盤的讀數(shù)與所選擋位的乘積,即該讀數(shù)為7×1 Ω=7 Ω;
②電壓表應選擇________,電流表應選擇________;(填器材前字母序號)③下列說法正確的是________。A.電壓表分流屬于系統(tǒng)誤差B.閉合開關前滑動變阻器滑片應該調到b端C.可以通過調節(jié)滑片使電壓表示數(shù)為0D.多次實驗可以減小系統(tǒng)誤差
例 2 [2023·全國乙卷]一學生小組測量某金屬絲(阻值約十幾歐姆)的電阻率.現(xiàn)有實驗器材:螺旋測微器、米尺、電源E、電壓表(內阻非常大)、定值電阻R0(阻值10.0 Ω)、滑動變阻器R、待測金屬絲、單刀雙擲開關K、開關S、導線若干.圖(a)是學生設計的實驗電路原理圖.完成下列填空:
(1)實驗時,先將滑動變阻器R接入電路的電阻調至最大,閉合S(2)將K與1端相連,適當減小滑動變阻器R接入電路的電阻,此時電壓表讀數(shù)記為U1,然后將K與2端相連,此時電壓表讀數(shù)記為U2.由此得到流過待測金屬絲的電流I=________,金屬絲的電阻r=________.(結果均用R0、U1、U2表示)(3)繼續(xù)微調R,重復(2)的測量過程,得到多組測量數(shù)據,如下表所示:
(4)利用上述數(shù)據,得到金屬絲的電阻r=14.2 Ω.(5)用米尺測得金屬絲長度L=50.00 cm.用螺旋測微器測量金屬絲不同位置的直徑,某次測量的示數(shù)如圖(b)所示,該讀數(shù)為d=________ mm.多次測量后,得到直徑的平均值恰與d相等.(6)由以上數(shù)據可得,待測金屬絲所用材料的電阻率ρ=________×10-7 Ω·m.(保留2位有效數(shù)字)
提升訓練1.[2023·北京卷]采用圖1所示的電路圖來測量金屬絲Rx的電阻率.(1)實驗時,閉合開關S前,滑動變阻器的滑片P應處在________(填“M”或“N”)端.
解析:(1)實驗時,閉合開關S前,為保護電路,滑動變阻器滑片P應處在最大阻值處,滑動變阻器的滑片P應處在M端.
(2)按照圖1連接實物圖,如圖2所示.閉合開關前檢查電路時,發(fā)現(xiàn)有一根導線接錯,該導線為________(填“a”“b”或“c”).若閉合開關,該錯誤連接會帶來的問題有_________________________________.
移動滑片時,電壓表和電流表的示數(shù)不變
解析:滑動變阻器采用分壓式接法,滑動變阻器下端兩接線柱與電源相連,故b導線接錯;該錯誤帶來的問題是移動滑片的過程中電壓表和電流表的示數(shù)不變.
2.[2023·海南卷]用如圖甲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________;(2)根據電路圖甲,請把實物圖乙連線補充完整;
解析:(1)根據半偏法的測量原理可知,當閉合開關S2之后,通過RN的電流應基本不變,就需要RN較大,對下方分壓電路影響甚微,故RM應選R1,RN應選R2.(2)按實驗原理圖依次連接實物電路,如答圖所示.
(3)下列操作順序合理排列是:________;①將滑動變阻器滑片P移至最左端,將RN調至最大值;②閉合開關S2,調節(jié)RM,使微安表半偏,并讀出RM的阻值;③斷開S2,閉合S1,調節(jié)滑片P至某位置再調節(jié)RN使表頭滿偏;④斷開S1、S2,拆除導線,整理好器材
解析:(3)閉合開關前,需要調節(jié)滑動變阻器滑片,使測量電路短路,即滑片P移至最左端,然后斷開S2、閉合S1,使微安表達到滿偏,接著閉合S2,保證滑片P不動,調節(jié)RM,使微安表半偏,最后斷開所有開關,拆除導線,整理器材.故正確的操作順序是①③②④.
(4)如圖丙是RM調節(jié)后的面板,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)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丁所示位置,則待測電壓為________ V.(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的值,在滑片P不變的情況下,S2閉合后調節(jié)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).
命題點三 以測量電源電動勢為核心的電學實驗1.常見測量電源電動勢和內阻的三種方法根據閉合電路歐姆定律E=U+Ir,而最關鍵的是看電路中如何測量出路端電壓U和電路中的總電流I.2.在數(shù)據處理問題中,利用圖像得出電動勢和內阻是常用的方法——注意“化曲為直”.
例 1 [2023·浙江6月]在“測量干電池的電動勢和內阻”實驗中(1)部分連線如圖1所示,導線a端應連接到________(選填“A”“B”“C”或“D”)接線柱上.正確連接后,某次測量中電壓表指針位置如圖2所示,其示數(shù)為________ V.(2)測得的7組數(shù)據已標在如圖3所示U-I坐標系上,用作圖法求干電池的電動勢E=________ V和內阻r=________ Ω.(計算結果均保留兩位小數(shù))
例 2 [2023·湖北卷]某實驗小組為測量干電池的電動勢和內阻,設計了如圖(a)所示電路,所用器材如下:電壓表(量程0~3 V,內阻很大);電流表(量程0~0.6 A);電阻箱(阻值0~999.9 Ω);干電池一節(jié)、開關一個和導線若干.
(1)根據圖(a),完成圖(b)中的實物圖連線.(2)調節(jié)電阻箱到最大阻值,閉合開關.逐次改變電阻箱的電阻,記錄其阻值R、相應的電流表示數(shù)I和電壓表示數(shù)U.根據記錄數(shù)據作出的U -I圖像如圖(c)所示,則干電池的電動勢為________V(保留3位有效數(shù)字)、內阻為________Ω(保留2位有效數(shù)字).
提升訓練1.某實驗興趣小組利用如圖甲所示的電路測量某電源的電動勢E和內阻r.實驗所用器材如下:待測電源(電動勢約為3 V,內阻約為1 Ω);電流表(量程為0.6 A,內阻RA為1 Ω);定值電阻R0(阻值為5 Ω);電阻箱R(最大阻值為99.9 Ω);開關及導線若干.回答下列問題:
(1)按圖甲所示的電路圖連接圖乙所示的實物.(2)閉合開關S前,電阻箱調到阻值最大處.然后緩慢多次改變電阻箱的阻值R,分別讀出多組電流表和電阻箱的示數(shù)I、R.某一次測量中,電流表的示數(shù)如圖丙所示,則示數(shù)為________ A.
解析:(1)實物連接如圖所示.(2)電流表的量程為0.6 A,所以讀數(shù)為0.44 A.
2.某實驗小組計劃用一個實驗方案完成對一個電流表內阻的測量和電源電動勢及內阻的測量.實驗器材有:待測電源E,待測內阻的電流表A,電壓表V(量程為3.0 V,內阻很大),電阻箱R(0~99.99 Ω),單刀開關S1,單刀雙擲開關S2,導線若干.設計的電路圖如圖所示,進行了如下操作:
Ⅰ.將S2接到a,閉合S1,撥動電阻箱旋鈕,使各旋鈕盤的刻度處于如圖甲所示的位置,記錄下此時的電壓表示數(shù)為2.00 V,然后斷開S1;Ⅱ.保持電阻箱示數(shù)不變,將S2切換到b,閉合S1,記錄此時電壓表的讀數(shù)(如圖乙所示),然后斷開S1.
命題點四 四個其他觀察、探究、制作類實驗1.“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”(1)先使開關S與1接通,待充電完成后,把開關S再與2接通,電容器通過電阻放電.(2)利用計算機的自動繪圖功能繪制“電流-時間”圖線;(3)對“電流-時間”圖線的面積進行積分,得到電容器的電荷量Q.
2.“探究影響感應電流方向的因素”注意事項(1)選用零刻度在中間的靈敏電流計.(2)要明確線圈的繞線方向,確定電流方向與電流表指針偏轉方向的關系.(3)按照控制變量的思想進行實驗.3.“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關系”誤差分析(1)鐵芯:鐵芯中有渦流,有磁損耗(漏磁),即通過原、副線圈的磁通量不相等.(2)線圈:原、副線圈有電阻,產生焦耳熱的損耗.
4.“利用傳感器制作簡單的自動控制裝置”注意事項(1)在做“熱敏特性實驗”時,加開水后要等一會兒再測量其阻值,使電阻溫度與水的溫度相同,同時讀出水溫.(2)若“光敏特性實驗”現(xiàn)象不明顯,可制造密閉箱體,將光敏電阻置于其中,通過改變箱體的透光程度達到實驗目的.
例 1 [2023·新課標卷]在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實驗中,所用器材如下:電池、電容器、電阻箱、定值電阻、小燈泡、多用電表、電流表、秒表、單刀雙擲開關以及導線若干.
(1)用多用電表的電壓擋檢測電池的電壓.檢測時,紅表筆應該與電池的________(填“正極”或“負極”)接觸.(2)某同學設計的實驗電路如圖(a)所示.先將電阻箱的阻值調為R1,將單刀雙擲開關S與“1”端相接,記錄電流隨時間的變化.電容器充電完成后,開關S再與“2”端相接,相接后小燈泡亮度變化情況可能是________.(填正確答案標號)A.迅速變亮,然后亮度趨于穩(wěn)定B.亮度逐漸增大,然后趨于穩(wěn)定C.迅速變亮,然后亮度逐漸減小至熄滅
解析:(1)多用電表紅表筆流入電流,黑表筆流出電流,故電流表紅表筆應該與電池的正極接觸;(2)電容器充電完成后,開始時兩極板電量較多,電勢差較大,當閉合“2”接入小燈泡,回路立即形成電流,燈泡迅速變亮;隨著時間的積累,兩極板電量變少,電勢差變小,流過燈泡的電流減小,直至兩極板電荷量為零不帶電,則無電流流過,小燈泡熄滅,故選C.
(3)將電阻箱的阻值調為R2(R2>R1),再次將開關S與“1”端相接,再次記錄電流隨時間的變化情況.兩次得到的電流I隨時間t變化如圖(b)中曲線所示,其中實線是電阻箱阻值為________(填“R1”或“R2”)時的結果,曲線與坐標軸所圍面積等于該次充電完成后電容器上的________(填“電壓”或“電荷量”).
解析:開始充電時兩極板不帶電,兩極板電勢差為零,設電源內阻為r,則開始充電時有E=I(R+r)由圖像可知開始充電時實線的電流較小,故電路中的電阻較大,因此電阻箱阻值為R2;圖像的物理意義為充電過程中電流隨時間的變化圖線,故曲線與坐標軸所圍面積等于該次充電完成后電容器上的電荷量.
例 2 [2023·山東卷]電容儲能已經在電動汽車,風、光發(fā)電、脈沖電源等方面得到廣泛應用.某同學設計圖甲所示電路,探究不同電壓下電容器的充、放電過程,器材如下:電容器C(額定電壓10 V,電容標識不清);電源E(電動勢12 V,內阻不計);電阻箱R1(阻值0~99 999.9 Ω);滑動變阻器R2(最大阻值20 Ω,額定電流2 A);電壓表V(量程15 V,內阻很大);發(fā)光二極管D1、D2,開關S1、S2,電流傳感器,計算機,導線若干.
回答以下問題:(1)按照圖甲連接電路,閉合開關S1,若要升高電容器充電電壓,滑動變阻器滑片應向______端滑動(填“a”或“b”).(2)調節(jié)滑動變阻器滑片位置,電壓表表盤如圖乙所示,示數(shù)為________ V(保留1位小數(shù)).(3)繼續(xù)調節(jié)滑動變阻器滑片位置,電壓表示數(shù)為8.0 V時,開關S2擲向1,得到電容器充電過程的I--t圖像,如圖丙所示.借鑒“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中估算油膜面積的方法,根據圖像可估算出充電結束后,電容器存儲的電荷量為________ C(結果保留2位有效數(shù)字).
(4)本電路中所使用電容器的電容約為________ F(結果保留2位有效數(shù)字).(5)電容器充電后,將開關S2擲向2,發(fā)光二極管________(填“D1”或“D2”)閃光.
提升訓練1.[2023·福建廈門期末]在“探究影響感應電流方向的因素”的實驗中:(1)為明確靈敏電流計指針的偏轉方向與通過電流計的電流方向的關系,除靈敏電流計、導線、定值電阻和開關這些器材之外,還需要________(選填“A”“B”或“C”);
 A     B       C
解析:為明確靈敏電流計指針的偏轉方向與通過電流計的電流方向的關系,除題中器材外,還需要直流電源確定電流的方向,故選C.
(2)實驗得出,電流由“+”接線柱流入時靈敏電流計指針向右偏轉,電流由“-”接線柱流入時指針向左偏轉;如圖甲所示,該同學將條形磁鐵的N極從螺線管拔出的過程中,發(fā)現(xiàn)指針________(選填“向左”“向右”或“不”)偏轉;
解析:(2)將條形磁鐵的N極從螺線管拔出時,由楞次定律可知,螺線管中感應電流沿順時針方向,即電流由“+”接線柱流入靈敏電流計,則指針向右偏轉.
(3)如圖乙所示,將第(2)問中的螺線管置于電子秤上,在條形磁鐵的N極從螺線管拔出的過程中,電子秤的示數(shù)會________(選填“變大”“變小”或“不變”).
解析:根據楞次定律“來拒去留”的結論可知,電子秤的示數(shù)會變?。?br/>2.[2023·福建漳州三模]某物理小組欲探究變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)關系,提供的實驗器材有:學生電源、可拆變壓器、交流電壓表、若干導線.
圖甲為實驗原理圖,在原線圈A、B兩端加上電壓,用電壓表分別測量原、副線圈兩端的電壓,測量數(shù)據如表:
請回答下列問題:(1)在圖乙中,應將A、B分別與________(填“a、b”或“c、d”)連接.
解析:在探究變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)關系的實驗中,原線圈兩端應接入交流電,故應將A、B分別與c,d連接;
(2)根據上表數(shù)據得出的實驗結論是:在實驗誤差允許范圍內,變壓器原、副線圈的電壓之比等于_________________.(3)在實驗序號為2的測量中,若把圖乙中的可動鐵芯取走,副線圈匝數(shù)n2=200,則副線圈兩端電壓________(填正確答案標號).A.一定小于4.0 V B.一定等于4.0 V C.一定大于4.0 V
3.某物理興趣小組利用廢棄電飯煲的部分器材自制簡易電飯煲,設計電路如圖1所示,選用的器材有:限溫開關S1(手動將其按下,開始持續(xù)加熱煮飯,當鍋內溫度高于103 ℃時自動斷開,之后不能自動閉合);保溫開關S2(當鍋內溫度高于80 ℃時自動斷開,溫度低于70 ℃時自動閉合);電飯煲的框架(結構如圖2所示).自備元件有:加熱電阻絲R(阻值為60 Ω,用于加熱煮飯);限流電阻R1和R2(阻值均為1 kΩ);指示燈L1和L2(2.5 V,0.6 W,當電流低于30 mA時可視為熄滅);保險絲T.
(1)按照興趣小組設計的電路,下列說法正確的是________(多選).A.按下S1,L1和L2均發(fā)光B.當鍋內溫度高于103 ℃時,S1自動斷開,L1和L2均發(fā)光C.保溫過程中,S2自動在閉合、斷開狀態(tài)之間交替切換D.當鍋內溫度低于70 ℃時,S2自動閉合,L1發(fā)光,L2熄滅
(2)簡易電飯煲制作完成后,試用時L1始終不亮,但加熱和保溫功能均正常.在不增加元件的前提下,斷開電源,使用多用電表判斷發(fā)生故障的元件.下列操作步驟的正確順序是________(填寫各步驟前的字母).A.將選擇開關旋轉到“×100”位置B.將兩支表筆直接接觸,調節(jié)“歐姆調零旋鈕”,使指針指向歐姆零點C.調整“指針定位螺絲”,使指針指到零刻度D.測量指示燈L1兩端的阻值E.將選擇開關置于OFF位置或交流電壓最高擋
解析:在使用多用電表前,要進行機械調零,使用多用電表測量電阻時,先選擋位后歐姆調零,再進行測量,測量完成后,將選擇開關置于OFF位置或交流電壓最高擋,故正確順序為CABDE.
操作時,將多用電表兩表筆與L1兩端接觸,若指針如圖3所示,可判斷是________斷路損壞;若指針如圖4所示,可判斷是________斷路損壞.(用電路中的元件符號表示)
解析:由題知,加熱和保溫功能正常,L1始終不亮,則S1、S2、L2、R2、R和T均連接正常.測量L1兩端電阻時,多用電表兩表筆間有兩條支路,一條支路中只有L1,另一條支路中有R1和R.若指針如圖3,測量電阻約為1 100 Ω,可知R1和R完好,L1斷路損壞;若指針如圖4,測量電阻接近0 Ω,可知L1完好,R1斷路損壞.
命題點五 電學創(chuàng)新實驗例 1 [2023·湖南卷]某探究小組利用半導體薄膜壓力傳感器等元件設計了一個測量微小壓力的裝置,其電路如圖(a)所示,R1、R2、R3為電阻箱,RF為半導體薄膜壓力傳感器,C、D間連接電壓傳感器(內阻無窮大).
(1)先用歐姆表“×100”擋粗測RF的阻值,示數(shù)如圖(b)所示,對應的讀數(shù)是________ Ω;(2)適當調節(jié)R1、R2、R3,使電壓傳感器示數(shù)為0,此時,RF的阻值為________(用R1、R2、R3表示);
(3)依次將0.5 g的標準砝碼加載到壓力傳感器上(壓力傳感器上所受壓力大小等于砝碼重力大小),讀出電壓傳感器示數(shù)U,所測數(shù)據如下表所示:根據表中數(shù)據在圖(c)上描點,繪制U--m關系圖線;
(4)完成前面三步的實驗工作后,該測量微小壓力的裝置即可投入使用.在半導體薄膜壓力傳感器上施加微小壓力F0,電壓傳感器示數(shù)為200 mV,則F0大小是________ N(重力加速度取9.8 m/s2,保留2位有效數(shù)字);(5)若在步驟(4)中換用非理想毫伏表測量C、D間電壓,在半導體薄膜壓力傳感器上施加微小壓力F1,此時非理想毫伏表讀數(shù)為200 mV,則F1________F0(填“>”“=”或“F0.
例 2 [2023·全國甲卷]某同學用伏安法測繪一額定電壓為6 V、額定功率為3 W的小燈泡的伏安特性曲線,實驗所用電壓表內阻約為6 kΩ,電流表內阻約為1.5 Ω.實驗中有圖(a)和(b)兩個電路圖供選擇.
(1)實驗中得到的電流I和電壓U的關系曲線如圖(c)所示,該同學選擇的電路圖是圖________(填“a”或“b”)(2)若選擇另一個電路圖進行實驗,用實線畫出實驗中應得到的I--U關系曲線的示意圖.
提升訓練1.[2023·廣東茂名二模]智能手機中都配有氣壓傳感器,傳感器的電阻會隨所處環(huán)境氣壓變化而變化.某實驗小組在室溫下用以下可供選擇的器材探究:氣壓傳感器的電阻值Rx隨氣壓變化規(guī)律:A.阻值隨氣壓而變化的氣壓傳感器一個(阻值變化范圍從幾十歐到幾百歐);B.直流電源,電動勢6 V,內阻不計;C.電壓表V1,量程為0~3 V,內阻為3 kΩ;D.電壓表V2,量程為0~15 V,內阻為15 kΩ;E.電流表A1,量程為0~0.6 A,內阻忽略不計;F.電流表A2,量程為0~60 mA,內阻忽略不計;G.定值電阻R1=3 kΩ;H.定值電阻R2=12 kΩ;I.滑動變阻器R,最大電阻值約為50 Ω;J.開關與導線若干
(1)小明設計了如圖甲所示的實驗電路原理圖,其中電壓表應選擇________,電流表應選擇_______,定值電阻應選擇_______.(選填實驗器材代號).(2)請在圖乙中將實物連線補充完整.
解析:(1)電源電動勢為6 V,電壓表讀數(shù)時要在表盤中間三分之一更準確,而且串聯(lián)定值電阻可以擴大量程,故電壓表選C;氣壓傳感器阻值變化范圍從幾十歐到幾百歐,流經電流表的電流大概在幾十毫安,故電流表選F;串聯(lián)定值電阻,相當于擴大電壓表量程,擴大到6 V即可,電壓表內阻為3 kΩ,定值電阻選G.(2) 如下圖所示
(3)當氣壓傳感器所處環(huán)境壓強為p時,閉合開關S,測得兩個電表的讀數(shù)分別為U=2.30 V和I=23.0 mA,則氣壓傳感器阻值Rx=________.(計算結果保留3位有效數(shù)字)(4)當環(huán)境壓強p改變時,測得不同的Rx值,繪成圖像如圖丙所示,由圖可得Rx和壓強p的關系表達式為Rx=________________Ω.
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2.[2023·福建福州4月檢測]酒駕嚴重危害交通安全,喝酒不開車已經成為準則.某款酒精檢測儀如圖甲所示,核心部件為酒精氣體傳感器,其電阻R與酒精氣體濃度c的關系如圖乙所示.某同學想利用該酒精氣體傳感器設計一款酒精測量儀,除酒精氣體傳感器外,在實驗室中找到了如下器材:A.干電池組(電動勢E=3.0 V,內阻r=1.2 Ω)B.表頭G(滿偏電流6.0 mA,內阻Rg=42 Ω)C.電阻箱R1(最大阻值9 999.9 Ω)D.電阻箱R2(最大阻值9 999.9 Ω)E.開關及導線若干
(1)該同學設計的測量電路如圖丙所示,他首先將表頭G量程擴大為90 mA,則應將電阻箱R1的阻值調為________ Ω;(2)如圖丁所示,該同學想將酒精氣體濃度為零的位置標注在表頭上2 mA處,則應將電阻箱R2的阻值調為________ Ω;(3)完成步驟(2)后,某次在實驗室中試測酒精濃度時,表頭指針如圖丁所示.已知酒精濃度在0.2~0.8 mg/mL之間屬于飲酒駕駛;酒精含量達到或超過0.8 mg/mL屬于醉酒駕駛,則該次測試的酒精濃度屬于________范圍(選填“酒駕”或“醉駕”);(4)使用較長時間后,干電池組電動勢降低,內阻增大,則此時所測的酒精氣體濃度與真實值相比________(選填“偏大”“偏小”或“不變”).

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