1.熟練掌握電學(xué)實驗的基本原理和方法,并借助基本實驗分析拓展創(chuàng)新實驗。2.掌握傳感器的性質(zhì),能利用傳感器制作簡單的自動控制裝置。
考點二 以閉合電路歐姆定律為核心的實驗
考點一 以測電阻為核心的實驗
1.伏安法測電阻 金屬絲電阻率的測量
2.測量電阻創(chuàng)新方案對比
  (2024·山東卷·14)某學(xué)習(xí)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(xué)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(nèi)阻未知);電流表A(量程3 A,內(nèi)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(guān)S,單刀雙擲開關(guān)K,導(dǎo)線若干。
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(jié)果如圖甲所示,該讀數(shù)為     mm;?
(2)把待測鉛筆芯接入圖乙所示電路,閉合開關(guān)S后,將滑動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,則測量鉛筆
芯電阻時應(yīng)將K擲到  (填“1”或“2”)端;?
(3)正確連接電路,得到Y(jié)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(shù)字);采用同樣方法得到X型號鉛筆芯的電阻為1.70 Ω;?
(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。?
  (2024·四川雅安市三模)某實驗小組為了測量某電壓表V的內(nèi)阻,他們找到如下實驗器材:學(xué)生直流電源E電阻箱R(最大阻值9 999 Ω)標準電壓表V0滑動變阻器R1(最大阻值50 Ω)滑動變阻器R2(最大阻值500 Ω)開關(guān)、導(dǎo)線若干
(1)他們設(shè)計了如圖甲所示實驗電路圖,滑動變阻器應(yīng)選擇   (填“R1”或“R2”)。?
(2)正確連接電路后,調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片至最  端(填“左”或“右”),電阻箱阻值調(diào)為  (填“零”或“最大值”);閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表滿偏;保持滑動變阻器滑片位置不動,調(diào)節(jié)電阻箱阻值,使電
壓表半偏,此時電阻箱示數(shù)如圖乙所示,則可認為電壓表內(nèi)阻為   Ω。
(3)該實驗存在系統(tǒng)誤差,電壓表實際內(nèi)阻應(yīng)   此時電阻箱阻值(填“大于”“小于”或“等于”);為了得到更準確的內(nèi)阻值,他們設(shè)計了如圖丙所示電路,正確連接電路后,調(diào)節(jié)電阻箱阻值為某一固定值R0,當待測電
壓表V的示數(shù)為U時,標準電壓表V0示數(shù)為U0,調(diào)節(jié)滑動變阻器,測得多組U、U0的數(shù)值,以U0為縱坐標,U為橫坐標,畫出U0-U圖像是斜率為k的直線,則待測電壓表的內(nèi)阻為    (用k、R0表示)。?
  (九省聯(lián)考·河南·23)學(xué)生小組用放電法測量電容器的電容,所用器材如下:電池(電動勢3 V,內(nèi)阻不計);待測電容器(額定電壓5 V,電容值未知);微安表(量程200 μA,內(nèi)阻約為1 kΩ);滑動變阻器R(最大阻值為20 Ω);
電阻箱R1、R2、R3、R4(最大阻值均為9 999.9 Ω);定值電阻R0(阻值為5.0 kΩ);單刀單擲開關(guān)S1、S2,單刀雙擲開關(guān)S3;計時器;導(dǎo)線若干。(1)小組先測量微安表內(nèi)阻,按圖(a)連接電路。
(2)為保護微安表,實驗開始前S1、S2斷開,滑動變阻器R的滑片應(yīng)置于  (填“左”或“右”)端。將電阻箱R1、R2、R3的阻值均置于1 000.0 Ω,滑動變阻器R的滑片置于適當位置。保持R1、R3阻值不變,
反復(fù)調(diào)節(jié)R2,使開關(guān)S2閉合前后微安表的示數(shù)不變,則P、Q兩點的電勢______(填“相等”或“不相等”)。記錄此時R2的示數(shù)為1 230.0 Ω,則微安表的內(nèi)阻為     Ω。?
(3)按照圖(b)所示連接電路,電阻箱R4阻值調(diào)至615.0 Ω,將開關(guān)S3擲于位置1,待電容器充電完成后,再將開關(guān)S3擲于位置2,
記錄微安表電流I隨時間t的變化情況,得到如圖(c)所示的圖像。當微安表的示數(shù)為100 μA時,通過電阻R0的電流是    μA。?
(4)圖(c)中每個最小方格面積所對應(yīng)的電荷量為      _________C(保留兩位有效數(shù)字)。某同學(xué)數(shù)得曲線下包含150個這樣的小方格,則電容器的電容為      F(保留兩位有效數(shù)字)。?
以閉合電路歐姆定律為核心的實驗
  (2024·貴州安順市二模)多用電表是一種多功能儀表,可測量直流電流、直流電壓、交流電壓、電阻等物理量。(1)指針式多用電表使用前應(yīng)該調(diào)整      (填“歐姆調(diào)零旋鈕”“指針定位螺絲”或“選擇開關(guān)”),使指針指到零刻度。?
(2)現(xiàn)用該多用電表測某定值電阻的阻值,把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×1k”位置,指針指到“m”處,由于誤差較大,應(yīng)選擇合適倍率重新測量,選擇合適倍率后,   (填“要”或“不要”)
重新進行歐姆調(diào)零。正確操作后,指針指到“n”處,則該電阻的阻值為_______Ω。?
(3)圖乙是某同學(xué)設(shè)計的多用電表測電阻的歐姆調(diào)零原理圖,電池的正極應(yīng)接  (填“紅”或“黑”)表筆。圖中G為表頭,量程為100 μA,內(nèi)阻Rg=4 kΩ,滑動變阻器的最大阻值RT=1 kΩ,兩表筆短接,通過調(diào)節(jié)a、b間的觸點,使G滿偏。已知R2=2 kΩ,電池電動勢為1.50 V(電池內(nèi)阻可忽略),觸點在a端時G滿偏,則R1=    Ω。?
  (2023·湖北卷·12)某實驗小組為測量干電池的電動勢和內(nèi)阻,設(shè)計了如圖(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)、開關(guān)一個和導(dǎo)線若干。(1)根據(jù)圖(a),完成圖(b)中的實物圖連線。
(2)調(diào)節(jié)電阻箱到最大阻值,閉合開關(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,則干電池的電動勢為     V(保留3位有效數(shù)字)、內(nèi)阻為    Ω(保留2位有效數(shù)字)。?
(4)由于電壓表內(nèi)阻不是無窮大,本實驗干電池內(nèi)阻的測量值    (填“偏大”或“偏小”)。?
(3)同學(xué)們對實驗結(jié)果進行了誤差分析,發(fā)現(xiàn)將兩個圖像綜合利用,就可以避免由于電壓表分流和電流表分壓帶來的系統(tǒng)誤差。已知圖像乙和丙的縱軸截距分別為b1、b2,斜率
分別為k1、k2,則利用丙圖可求得電源的電動勢E=   ,再結(jié)合乙圖可求內(nèi)阻r。?
(1)2×10-4 (2)15.0 (3)2 (4)4.7×103 5.2
1.(2024·廣西卷·12)某同學(xué)為探究電容器充、放電過程,設(shè)計了圖甲實驗電路。器材如下:電容器,電源E(電動勢6 V,內(nèi)阻不計),電阻R1=400.0 Ω,電阻R2=200.0 Ω,電流傳感器,開關(guān)S1、S2,導(dǎo)線若干。實驗步驟如下:
(1)斷開S1、S2,將電流傳感器正極與a節(jié)點相連,其數(shù)據(jù)采樣頻率為 5 000 Hz,則采樣周期為     s;?
(2)閉合S1,電容器開始充電,直至充電結(jié)束,得到充電過程的I-t曲線如圖乙,由圖乙可知開關(guān)S1閉合瞬間流經(jīng)電阻R1的電流為    mA(結(jié)果保留3位有效數(shù)字);?
(3)保持S1閉合,再閉合S2,電容器開始放電,直至放電結(jié)束,則放電結(jié)束后電容器兩極板間電壓為_____V;?
(4)實驗得到放電過程的I-t曲線如圖丙,I-t曲線與坐標軸所圍面積對應(yīng)電容器釋放的電荷量為0.018 8 C,則電容器的電容C為     μF。圖丙中I-t曲線與橫坐標、直線t=1 s所圍面積對應(yīng)電容器釋放的電荷量為0.003 8 C,則t=1 s時電容器兩極板間電壓為____V(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。?
2.(2024·浙江1月選考·16Ⅲ)在探究熱敏電阻的特性及其應(yīng)用的實驗中,測得熱敏電阻Rt在不同溫度時的阻值如下表:
某同學(xué)利用上述熱敏電阻Rt、電動勢E=3 V(內(nèi)阻不計)的電源、定值電阻R(阻值有3 kΩ、5 kΩ、12 kΩ三種可供選擇)、控制開關(guān)和加熱系統(tǒng),設(shè)計了A、B、C三種電路。因環(huán)境溫度低于20 ℃,現(xiàn)要求將室內(nèi)溫度控制在20~28 ℃范圍,且1、2兩端電壓大于2 V,控制開關(guān)開啟加熱系統(tǒng)加熱,則應(yīng)選擇的電路是  ,定值電阻R的阻值應(yīng)選   kΩ,1、2兩端的電壓小于    V時,自動關(guān)閉加熱系統(tǒng)(不考慮控制開關(guān)對電路的影響)。?
3.(2023·全國乙卷·23)一學(xué)生小組測量某金屬絲(阻值約十幾歐姆)的電阻率?,F(xiàn)有實驗器材:螺旋測微器、米尺、電源E、電壓表(內(nèi)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(guān)K、開關(guān)S、導(dǎo)線若干。圖(a)是學(xué)生設(shè)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(diào)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(jié)果均用R0、U1、U2表示)?
(3)繼續(xù)微調(diào)R,重復(fù)(2)的測量過程,得到多組測量數(shù)據(jù),如下表所示:
(4)利用上述數(shù)據(jù),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好與d相等。?
(6)由以上數(shù)據(jù)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)?
4.(2024·新課標卷·23)學(xué)生實驗小組要測量量程為3 V的電壓表V的內(nèi)阻RV??蛇x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(nèi)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(guān)S,導(dǎo)線若干。完成下列填空:(1)利用多用電表粗測待測電壓表的內(nèi)阻。首先應(yīng)   (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(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(yīng)將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到歐姆擋______(填“×1”“×100”或“×1k”)位置,重
新調(diào)節(jié)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(nèi)阻為   kΩ(結(jié)果保留1位小數(shù));?
(2)為了提高測量精度,他們設(shè)計了如圖(b)所示的電路,其中滑動變阻器應(yīng)選   (填“R1”或“R2”),閉合開關(guān)S前,滑動變阻器的滑片應(yīng)置于   (填“a”或“b”)端;?
(3)閉合開關(guān)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(shù)分別為U1、U,則待測電壓表內(nèi)阻RV=    (用U1、U和R0表示);?
(4)測量得到U1=4.20 V,U=2.78 V,則待測電壓表內(nèi)阻RV=    kΩ(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。?
5.(2024·黑吉遼·11)某探究小組要測量電池的電動勢和內(nèi)阻??衫玫钠鞑挠校弘妷罕?、電阻絲、定值電阻(阻值為R0)、金屬夾、刻度尺、開關(guān)S、導(dǎo)線若干。他們設(shè)計了如圖所示的實驗電路原理圖。
(1)實驗步驟如下:①將電阻絲拉直固定,按照圖(a)連接電路,金屬夾置于電阻絲的  (填“A”或“B”)端;?②閉合開關(guān)S,快速滑動金屬夾至適當位置并記錄電壓表示數(shù)U,斷開開關(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按照圖(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,則待測電池的電動勢E=  。?
6.(2023·湖南卷·12)某探究小組利用半導(dǎo)體薄膜壓力傳感器等元件設(shè)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(dǎo)體薄膜壓力傳
感器,C、D間連接電壓傳感器(內(nèi)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(yīng)的讀數(shù)是     Ω;?
(2)適當調(diào)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(jù)如下表所示:
根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖(c)上描點,繪制U-m關(guān)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(dǎo)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(dǎo)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“

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