2025 選考專題高考 物理 （川陜青寧蒙新晉豫）第15講　電學(xué)實驗含答案

2025選考專題高考物理（川陜青寧蒙新晉豫）第15講電學(xué)實驗含答案第15講電學(xué)實驗【網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建】【關(guān)鍵能力】掌握基礎(chǔ)電學(xué)實驗,電學(xué)實驗大都是以閉合或部分電路歐姆定律等基本電學(xué)理論為核心,主要掌握電表改裝、多用電表、各種方法測電阻值、伏安法測電動勢和內(nèi)阻等基于教材的實驗.高考對電學(xué)基本實驗的考查側(cè)重于電路設(shè)計、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等,并且向著拓展實驗、創(chuàng)新實驗的方向發(fā)展.新高考下的電學(xué)實驗可能會涉及磁場、電磁感應(yīng)等方面的知識,也會和傳感器等知識相結(jié)合,考查形式靈活多變.題型1以“測電阻”為核心的實驗電阻測量首先要根據(jù)實驗?zāi)康摹嶒炘怼嶒炂鞑牡牟煌`活選用伏安法及其變式、等效替代法、半偏法、電橋平衡法等測量電路,從供電方式上又可分為限流電路和分壓電路.伏安法及其變式“伏安法”有電壓表、電流表且電表量程恰當(dāng)時選擇“伏安法”“安安法”電壓表不能用或沒有電壓表的情形下,若知道電流表內(nèi)阻,可以將電流表當(dāng)作電壓表使用,即選擇“安安法”“伏伏法”電流表不能用或沒有電流表的情況下,若知道電壓表內(nèi)阻,可以將電壓表當(dāng)作電流表使用,即選擇“伏伏法”“伏安加R法”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、精確的要求,加保護電阻的方法就應(yīng)運而生,“伏安加R法”又叫“加保護電阻法”例1[2023·遼寧卷]導(dǎo)電漆是將金屬粉末添加于特定樹脂原料中制作而成的能導(dǎo)電的噴涂油漆.現(xiàn)有一根用導(dǎo)電漆制成的截面為正方形的細長樣品(固態(tài)),某同學(xué)欲測量其電阻率,設(shè)計了如圖(a)所示的電路圖,實驗步驟如下:a.測得樣品截面的邊長a=0.20cm;b.將平行排列的四根金屬探針甲、乙、丙、丁與樣品接觸,其中甲、乙、丁位置固定,丙可在乙、丁間左右移動;c.將丙調(diào)節(jié)至某位置,測量丙和某探針之間的距離L;d.閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值,使電流表示數(shù)I=0.40A,讀出相應(yīng)的電壓表示數(shù)U,斷開開關(guān)S;e.改變丙的位置,重復(fù)步驟c、d,測量多組L和U,作出U-L圖像如圖(b)所示,得到直線的斜率k.回答下列問題:(1)L是丙到(選填“甲”“乙”或“丁”)的距離;

(2)寫出電阻率的表達式ρ=(用k、a、I表示);

(3)根據(jù)圖像計算出該樣品的電阻率ρ=Ω·m(保留兩位有效數(shù)字).

等效替代法電流等效替代法電壓等效替代法或或?qū)嶒炘?測量某電阻(或電流表、電壓表的內(nèi)阻)時,用電阻箱替換待測電阻,若二者對電路所起的作用相同(如分流或分壓相等),則待測電阻(或電流表、電壓表的內(nèi)阻)的阻值與電阻箱接入電路的阻值相等.左一為例:電源輸出電壓不變,將S2閉合到2,調(diào)節(jié)電阻箱,示數(shù)為R1,使電流表的示數(shù)與S2閉合到1時的示數(shù)相等,則Rx=R1例2[2024·安徽合肥模擬]如圖甲所示的電路是2019年新教材中的一幅圖,某同學(xué)發(fā)現(xiàn)將一塊滿偏電流為50μA小量程電流表,改裝成0~1mA、0~10mA兩個量程的電流表,需用R1=4.22Ω和R2=37.89Ω的電阻.(1)由上述數(shù)據(jù),計算出小量程電流表的內(nèi)阻為Ω(計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字).

(2)該同學(xué)為驗證計算結(jié)果,設(shè)計了如圖乙所示的電路,測量小量程電流表的內(nèi)阻.A是標(biāo)準(zhǔn)電流表,R和R0分別是滑動變阻器和電阻箱,S是單刀開關(guān),S1是單刀雙擲開關(guān),E是電源.完成下列填空:①將S1撥向接點1,接通S,調(diào)節(jié)滑動變阻器R的滑片位置,使小量程電流表指針偏轉(zhuǎn)到適當(dāng)位置,記下此時的讀數(shù)I.

②然后將S2撥向接點2,保持①步驟中滑動變阻器R的滑片位置不變,調(diào)節(jié)電阻箱R0,使標(biāo)準(zhǔn)電流表的讀數(shù),記下此時R0的讀數(shù).

③多次重復(fù)上述過程,計算R0讀數(shù)的,即為待測小量程電流表的內(nèi)阻,在誤差允許的范圍內(nèi),發(fā)現(xiàn)小量程電流表的內(nèi)阻無誤.

④小量程電流表的內(nèi)阻R0的阻值的測量值與真實值可能不相等,若不考慮偶然誤差的因素,則可能的原因是.

半偏法測電表內(nèi)阻1.利用半偏法測電流表內(nèi)阻,如圖甲所示,電阻箱和電流表并聯(lián),然后與大電阻滑動變阻器串聯(lián),R測<R真.2.利用半偏法測電壓表內(nèi)阻,如圖乙所示,電阻箱和電壓表串聯(lián),然后與小電阻滑動變阻器并聯(lián),R測>R真.例3[2024·河北衡水模擬]用如圖甲所示的電路圖測量毫安表G的內(nèi)阻,并改裝成量程更大的電流表.已知G的量程為0~3mA,內(nèi)阻約為100Ω.電阻箱R0最大阻值為9999.9Ω,電源E電動勢約為6V,內(nèi)阻忽略不計.供選用的滑動變阻器有:A.最大阻值為1kΩ;B.最大阻值為3kΩ.完成以下實驗,并回答問題:(1)為完成實驗,滑動變阻器R1應(yīng)該選用(選填“A”或“B”).

(2)測量毫安表G的內(nèi)阻.正確連接電路后,進行如下操作:①斷開S1和S2,將R1接入電路的電阻調(diào)到最大值;②閉合S1,調(diào)節(jié)(選填“R1”或“R0”)使G滿偏;

③閉合S2,調(diào)節(jié)(選填“R1”或“R0”)使G半偏,記錄其此時接入電路的阻值為R測;

④根據(jù)測量原理,可認為毫安表G的內(nèi)阻Rg等于R測.R測與靈敏電流計內(nèi)阻真實值相比(選填“偏大”“偏小”或“相等”).

(3)將毫安表G改裝成量程為0~30mA的電流表.根據(jù)測得的毫安表G的內(nèi)阻R測,計算與毫安表G并聯(lián)的定值電阻R的阻值.完成改裝后,按照如圖乙所示電路進行校準(zhǔn),當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)毫安表的示數(shù)為16.0mA時,毫安表G指針位置如圖丙所示,說明改裝電表量程不是0~30mA,這是由于毫安表G的內(nèi)阻測量不準(zhǔn)確造成的.要讓改裝電表量程為0~30mA,不必重新測量G的內(nèi)阻,只需要將定值電阻R換成一個阻值為kR的電阻,其中k=.

電橋平衡法在電阻的測量方法中,有一種很獨特的測量方法,那就是電橋法.其測量電路如圖所示,實驗中調(diào)節(jié)電阻箱R3,當(dāng)A、B兩點的電勢相等時,R1和R3兩端的電壓相等,設(shè)為U1.同時R2和Rx兩端的電壓也相等,設(shè)為U2.根據(jù)歐姆定律有U1R1=U2R2,U1R3=U2Rx.由以上兩式解得R1×R例4[2023·湖南卷]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,其電路如圖甲所示,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)如圖乙所示,對應(yīng)的讀數(shù)是Ω;

(2)適當(dāng)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0.5g的標(biāo)準(zhǔn)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:次數(shù)123456砝碼質(zhì)量m/g0.00.51.01.52.02.5電壓U/mV057115168220280根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖丙上描點,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200mV,則F0大小是N(重力加速度取9.8m/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200mV,則F1(選填“>”“=”或“<”)F0.

題型2以閉合電路歐姆定律為核心的實驗用多用電表測量電學(xué)中的物理量1.原理:閉合電路歐姆定律,I=ERx+R內(nèi)(其中R內(nèi)=Rg+R+r,2.中值電阻R中=Rg+R+r3.紅、黑表筆短接,歐姆調(diào)零,Ig=E4.電流方向:“紅進黑出”測量電源的電動勢和內(nèi)電阻伏安法1.原理:U=E-Ir2.誤差來源:電壓表的分流3.誤差分析:E測<E真,r測<r真r測=RV·伏安法1.原理:U=E-Ir2.誤差來源:電流表的分壓3.誤差分析:E測=E真,r測>r真(r測=r真+RA)測量電源的電動勢和內(nèi)電阻伏阻法1.原理:E=U+UR2.關(guān)系式:1U=rE·13.誤差分析:E測<E真,r測<r真r測=RV·安阻法1.原理:E=IR+Ir2.關(guān)系式:1I=1E·R+rE或R=E·3.誤差分析:E測=E真,r測>r真(r測=r真+RA)【題組演練】1.[2024·山東青島模擬]在測量某電源電動勢和內(nèi)阻時,因為電壓表和電流表的影響,不論使用何種接法,都會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差,為了消除電表內(nèi)阻造成的系統(tǒng)誤差,某實驗興趣小組設(shè)計了如圖甲所示的實驗電路進行測量.已知定值電阻R0=2Ω.(1)實驗中,定值電阻R0的作用有(填選項前的字母).

A.保護電源B.在電流變化時使電壓表示數(shù)變化明顯C.在電壓變化時使電流表示數(shù)變化明顯(2)實驗操作步驟如下:①將滑動變阻器滑片滑到最左端位置;②接法Ⅰ:單刀雙擲開關(guān)S與1接通,閉合開關(guān)S0,調(diào)節(jié)滑動變阻器R的滑片位置,記錄下若干組數(shù)據(jù)U-I的值,斷開開關(guān)S0;③將滑動變阻器滑到最左端位置;④接法Ⅱ:單刀雙擲開關(guān)S與2接通,閉合開關(guān)S0,調(diào)節(jié)滑動變阻器R的滑片位置,記錄下若干組數(shù)據(jù)U-I的值,斷開開關(guān)S0;⑤分別作出兩種情況所對應(yīng)的U-I圖像.(3)單刀雙擲開關(guān)接1時,某次讀取電表數(shù)據(jù)時,電壓表指針如圖乙所示,此時U=V.

(4)根據(jù)測得數(shù)據(jù),作出兩U-I圖像分別如圖丙、丁所示,根據(jù)圖像可知圖丙對應(yīng)的接法為(選填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”).

(5)綜合可求得電源電動勢E=V,內(nèi)阻r=Ω.(結(jié)果均保留兩位小數(shù))

2.[2024·湖北襄陽模擬]某人打算測量某一電源的電動勢和內(nèi)阻.(1)小李同學(xué)先用多用電表粗測該電源的電動勢.他先把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到直流電壓10V擋,正確操作測量時表盤指針如圖甲所示,其讀數(shù)為V.

(2)為了更準(zhǔn)確地測量電動勢和內(nèi)阻,他在實驗室中找到了電阻箱、電壓表、定值電阻等相關(guān)器材,組成如圖乙所示電路,并進行實驗.已知該電源允許通過的最大電流為40mA,圖中電阻箱R的阻值范圍為0~9999Ω.①電路中R0為保護電阻,實驗室中備有以下幾種規(guī)格的定值電阻,本實驗中應(yīng)選用(填選項前的字母).

A.20Ω,125mA B.150Ω,30mAC.200Ω,80mA D.500Ω,5mA②實驗中通過調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,記錄電阻箱的阻值R及相應(yīng)的電壓表示數(shù)U,根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù),作出1U-1R+R0圖線,如圖丙所示,圖線的縱軸截距為a,圖線的斜率為k,則電源的電動勢E=③若考慮到電壓表內(nèi)阻對實驗的影響,則電源電動勢的測量值比真實值(選填“偏大”“偏小”或“不變”).

3.[2024·遼寧卷]某探究小組要測量電池的電動勢和內(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,按照圖甲連接電路,金屬夾置于電阻絲的(選填“A”或“B”)端;

②閉合開關(guān)S,快速滑動金屬夾至適當(dāng)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,作出圖丙中圖線Ⅰ;④按照圖乙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,作出圖丙中圖線Ⅱ.(2)由圖線得出縱軸截距為b,則待測電池的電動勢E=.

(3)由圖線求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分別為k1、k2,若k2k1=n,則待測電池的內(nèi)阻r=(用n和R題型3其他電學(xué)實驗1.探究影響感應(yīng)電流方向的因素利用甲圖判斷電流方向與靈敏電流計中指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系;利用乙圖結(jié)合控制變量法,依次探究開關(guān)通斷、滑動變阻器的滑片的移動、線圈A從線圈B中插入與拔出等因素對感應(yīng)電流方向的影響.2.探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系原線圈通過電流時,鐵芯中產(chǎn)生磁場,由于交變電流的大小和方向都在不斷變化,鐵芯中的磁場也在不斷地變化,變化的磁場在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,副線圈中就存在交變電壓.本實驗通過改變原、副線圈的匝數(shù),探究原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系.3.傳感器的應(yīng)用【題組演練】1.[2024·海南卷]用如圖甲所示的電路觀察電容器的充放電現(xiàn)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(guān)S1、開關(guān)S2、導(dǎo)線若干.(1)閉合開關(guān)S2,將S1接1,電壓表示數(shù)增大,最后穩(wěn)定在12.3V.在此過程中,電流表的示數(shù)(填選項前的字母).

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)先后斷開開關(guān)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的電流方向為(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,如圖乙,t=2s時I=1.10mA,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).

2.[2024·浙江寧波模擬]如圖所示為“探究電磁感應(yīng)產(chǎn)生條件及其規(guī)律”的實驗裝置.(1)將圖中所缺的導(dǎo)線補接完整.(2)如果在閉合開關(guān)時發(fā)現(xiàn)靈敏電流表的指針向右偏了一下,那么合上開關(guān)后可能出現(xiàn)的情況有:①將原線圈迅速插入副線圈時,靈敏電流表指針將(選填“左偏”“右偏”或“不偏轉(zhuǎn)”).

②原線圈插入副線圈后,將滑動變阻器滑片迅速向左滑動時,靈敏電流表指針將(選填“左偏”“右偏”或“不偏轉(zhuǎn)”).

③在做“探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”實驗時,如果副線圈兩端不接任何元件,則副線圈電路中將(填選項前的字母).

A.因電路不閉合,無電磁感應(yīng)現(xiàn)象B.有電磁感應(yīng)現(xiàn)象,但無感應(yīng)電流,只有感應(yīng)電動勢C.不能用楞次定律判斷感應(yīng)電動勢的方向D.可以用楞次定律判斷感應(yīng)電動勢的方向3.[2024·湖北黃石模擬]在“探究變壓器線圈兩端的電壓和匝數(shù)的關(guān)系”實驗中,可拆變壓器如圖甲所示.(1)觀察變壓器的鐵芯,它的結(jié)構(gòu)和材料是(填選項前的字母).

A.整塊硅鋼鐵芯B.整塊不銹鋼鐵芯C.絕緣的銅片疊成D.絕緣的硅鋼片疊成(2)觀察兩個線圈的導(dǎo)線,發(fā)現(xiàn)粗細不同,導(dǎo)線粗的線圈匝數(shù)(選填“多”或“少”).

(3)以下給出的器材中,本實驗需要用到的是(填選項前的字母).

A.干電池B.學(xué)生電源C.實驗室用電壓表D.多用電表(4)為了保證安全,低壓交流電源的電壓不要超過(填選項前的字母).

A.2V B.12V C.50V(5)在實際實驗中將電源接在原線圈的“0”和“800”兩個接線柱之間,用電表測得副線圈的“0”和“400”兩個接線柱之間的電壓為3.0V,則原線圈的輸入電壓可能為(填選項前的字母).

A.1.5V B.6.0V C.7.0V(6)等效法、理想模型法是重要的物理學(xué)方法,合理采用物理學(xué)方法會讓問題變得簡單,這體現(xiàn)了物理學(xué)科“化繁為簡”之美.理想變壓器是一種理想化模型.如圖乙所示,心電圖儀(將心肌收縮產(chǎn)生的脈動轉(zhuǎn)化為電壓脈沖的儀器,其輸出部分可以等效為左側(cè)虛線框內(nèi)的交流電源和定值電阻R0串聯(lián))與一理想變壓器的原線圈連接,一可變電阻R與該變壓器的副線圈連接,原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2(右側(cè)虛線框內(nèi)的電路也可以等效為一個電阻).在交流電源的電壓有效值U0不變的情況下,在調(diào)節(jié)可變電阻R的過程中,當(dāng)RR0=時,R題型4創(chuàng)新性實驗電學(xué)創(chuàng)新實驗主要包括實驗方案的創(chuàng)新、實驗器材的創(chuàng)新、數(shù)據(jù)處理方案的創(chuàng)新、實驗原理的遷移應(yīng)用等,解決這類題主要抓住兩點:一是選擇合適的實驗原理,求解電學(xué)設(shè)計型實驗考題的關(guān)鍵是在弄清原理的基礎(chǔ)上將基本方法靈活遷移,從方法遷移中尋找問題的突破口.二是設(shè)計合理的電路,應(yīng)先依據(jù)題意確定電流表、電壓表和滑動變阻器等儀器,然后確定電流表的接法,再選擇控制電路并畫出實驗電路圖.【題組演練】1.[2024·湖南岳陽模擬]某實驗小組利用壓敏電阻制作一臺電子秤,如圖甲所示,已知壓敏電阻阻值R隨壓力F變化的圖像如圖乙所示,其中R0=20Ω,圖像斜率k未知.圖丙為簡易電子秤(秤盤質(zhì)量不計)的電路圖,其中電源電動勢E=4.5V,內(nèi)阻r=2Ω,R1是保護電阻,R2是調(diào)零電阻(最大阻值為20Ω),電流表量程為30mA,內(nèi)阻為6Ω,R3=3Ω,g取10m/s2.實驗步驟如下:步驟a:秤盤上不放重物時,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電流表指針滿偏;步驟b:秤盤上放置已知質(zhì)量的重物G,保持滑動變阻器電阻接入電阻不變;讀出此時毫安表示數(shù)I;步驟c:換用不同已知質(zhì)量的重物,記錄每一個質(zhì)量值對應(yīng)的電流值;步驟d:將電流表刻度盤改裝為質(zhì)量刻度盤.(1)現(xiàn)有四個規(guī)格保護電阻,R1應(yīng)選(填選項前的字母).

A.1Ω B.10Ω C.30Ω D.100Ω(2)改裝后的質(zhì)量刻度盤的零刻線在電流表(選填“零刻度”或“滿刻度”)處;質(zhì)量刻度是(選填“均勻的”或“不均勻的”).

(3)將一個質(zhì)量為8kg的物體放在秤盤上,電流表示數(shù)為10mA,則圖甲中斜率為.

(4)電子秤用久了,電源電動勢減小為4.32V,內(nèi)阻變大,其他條件不變,用這臺電子秤稱重前,進行了步驟a操作,如稱得一物體的質(zhì)量為8kg,則待測重物的真實質(zhì)量為kg.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

(5)電池E使用時間較長,電池的電動勢變小、內(nèi)阻變大;重新調(diào)零后,實驗要求若被測物體質(zhì)量測量的相對誤差m測-m真m2.[2024·河北卷]某種花卉喜光,但陽光太強時易受損傷.某興趣小組決定制作簡易光強報警器,以便在光照過強時提醒花農(nóng).該實驗用到的主要器材如下:學(xué)生電源、多用電表、數(shù)字電壓表(0~20V)、數(shù)字電流表(0~20mA)、滑動變阻器R(最大阻值50Ω,1.5A)、白熾燈、可調(diào)電阻R1(0~50kΩ)、發(fā)光二極管LED、光敏電阻RG、NPN型三極管VT、開關(guān)和若干導(dǎo)線等.(1)判斷發(fā)光二極管的極性使用多用電表的“×10k”歐姆擋測量二極管的電阻.如圖甲所示,當(dāng)黑表筆與接線端M接觸、紅表筆與接線端N接觸時,多用電表指針位于表盤中a位置(見圖乙);對調(diào)紅、黑表筆后指針位于表盤中b位置(見圖乙).由此判斷M端為二極管的(選填“正極”或“負極”).

(2)研究光敏電阻在不同光照條件下的伏安特性①采用圖丙中的器材進行實驗,部分實物連接已完成.要求閉合開關(guān)后電壓表和電流表的讀數(shù)從0開始.導(dǎo)線L1、L2和L3的另一端應(yīng)分別連接滑動變阻器的、、接線柱.(以上三空選填接線柱標(biāo)號“A”“B”“C”或“D”)

②圖丁為不同光照強度下得到的光敏電阻伏安特性曲線,圖中曲線Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ對應(yīng)光敏電阻受到的光照由弱到強.由圖像可知,光敏電阻的阻值隨其表面受到光照的增強而(選填“增大”或“減小”).

(3)組裝光強報警器電路并測試其功能圖戊為利用光敏電阻、發(fā)光二極管、三極管(當(dāng)b、e間電壓達到一定程度后,三極管被導(dǎo)通)等元件設(shè)計的電路.組裝好光強報警器后,在測試過程中發(fā)現(xiàn),當(dāng)照射到光敏電阻表面的光強達到報警值時,發(fā)光二極管并不發(fā)光,為使報警器正常工作,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.

第15講電學(xué)實驗題型1例1(1)乙(2)ka2I(3)6[解析](1)由圖像可知電壓表測得的電壓U與距離L成正比,由于電壓表測量的是乙、丙之間的電壓,則L是丙到乙的距離.(2)根據(jù)電阻定律有R=ρLa2,再根據(jù)歐姆定律有R=UI,聯(lián)立有U=ρIa2L,U-L圖像的斜率k=ρI(3)根據(jù)圖像可知k=6.5V/m,則根據(jù)(2)代入數(shù)據(jù)有ρ=6.5×10-5Ω·m.例2(1)800(2)①標(biāo)準(zhǔn)電流表A②仍為I(或“不變”)③平均值④電阻箱R0的阻值不連續(xù)[解析](1)根據(jù)電流表改裝原理IgRgR1+R2+Ig(2)①②本實驗采用等效替代的思想,通過電阻箱等效替代待測電流表的阻值,使標(biāo)準(zhǔn)電流表A讀數(shù)不變.③為降低測量的偶然誤差,需多次重復(fù)上述過程,計算R0讀數(shù)的平均值.④由于電阻箱R0的阻值不連續(xù),因而可能導(dǎo)致電阻箱R0的阻值與小量程電流表的內(nèi)阻的阻值并不完全相等.例3(1)B(2)R1R0偏小(3)29[解析](1)根據(jù)半偏法測量電表電阻的原理可知,當(dāng)S2閉合后,干路電流恒定,由閉合電路歐姆定律可知I=ER+R并,需要保證R?R并時,才能盡量減小(2)根據(jù)半偏法測量電表的電阻實驗步驟可知,先閉合S1后,應(yīng)調(diào)節(jié)R1使毫安表滿偏;保持S1閉合,再閉合S2后,調(diào)節(jié)R0使毫安表半偏;當(dāng)閉合S2后,R0并入電路后,電路中的總電阻減小,干路電路增大,當(dāng)毫安表的電流等于Ig2時,則通過R0的電流大于Ig2,所以R0<(3)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)毫安表的示數(shù)為16.0mA時,由圖丙可知改裝表的示數(shù)為15.0mA,則當(dāng)改裝表滿偏時,對應(yīng)的實際電流為32.0mA,即毫安表改裝后的量程為0~32mA,量程擴大了323倍,則并聯(lián)電阻為R=Rg323-1=329Rg,若把毫安表改裝成0~30mA的電流表時,則量程擴大了10倍,則并聯(lián)的電阻為R'=110?1Rg,由題意可知,則kR例4(1)1000(2)R1R3R2(3)如圖所示(4)1[解析](1)歐姆表讀數(shù)為10×100Ω=1000Ω.(2)當(dāng)電壓傳感器讀數(shù)為零時,C、D兩點電勢相等,即UCB=UDB,即UABR1+RFRF=UABR(3)繪出U-m圖像如圖.(4)由圖像可知,當(dāng)電壓傳感器的讀數(shù)為200mV時,所放物體質(zhì)量為1.78g,則F0=mg=1.78×10-3×9.8N=1.7×10-2N.(5)可將CD以外的電路等效為新的電源,C、D兩點電壓看作路端電壓,換用非理想電壓傳感器后當(dāng)讀數(shù)為200mV時,實際C、D間斷路(接理想電壓傳感器)時的電壓大于200mV,則此時壓力傳感器的讀數(shù)F1>F0.題型2【題組演練】1.(1)AB(3)1.50(4)接法Ⅰ(5)1.800.25[解析](1)定值電阻R0有保護電源的作用,且由于電源內(nèi)阻很小,則根據(jù)閉合電路的歐姆定律有U=E-I(r+R0),可知加了定值電阻后可以達到電流變化時使電壓表的示數(shù)變化明顯的效果,故A、B正確,C錯誤.(3)根據(jù)(4)中所做圖像可知,電壓表量程應(yīng)為0~3V,其分度值為0.1V,需估讀到分度值的下一位,由圖乙可知電壓表的讀數(shù)為1.50V.(4)兩種方法中接法Ⅰ采用了電流表的內(nèi)接法,接法Ⅱ采用了電流表的外接法,比較圖丙和圖丁可知,圖丙所示圖像的斜率更大,而圖像斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻,分析可知接法Ⅰ,即電流表的內(nèi)接法,所測電源內(nèi)阻偏大,所測內(nèi)阻應(yīng)為電源實際內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻之和,由此可知圖丙對應(yīng)的接法為接法Ⅰ.(5)當(dāng)單刀雙擲開關(guān)接1,且電流表示數(shù)為0時,電壓表測量準(zhǔn)確,此時電壓表所測電壓即為電源的電動勢,因此電源電動勢為圖丙的縱軸截距,可得E=1.80V,當(dāng)單刀雙擲開關(guān)接2,且電壓表示數(shù)為0時,電流表測量準(zhǔn)確,由圖丁圖像可知,此時電路電流為I=0.80A,則根據(jù)閉合電路的歐姆定律有I=ER0+r,解得r=EI-R0=2.(1)8.8(2)①C②1ak③偏小[解析](1)由圖可知,量程為0~10V,分度值為0.2V,所以讀數(shù)為4×2V+4×0.2V=8.8V.(2)①該電源允許通過的最大電流為40mA,所以排除B、D選項,根據(jù)歐姆定律有R總=EImax=8.8②由閉合電路歐姆定律知E=U+UR+R0r,化簡可得1U=1E+rE·1R0+R,所以a=1E、③可用“等效電源法”分析誤差大小:可以把電源與電壓表看作一等效電源,則電動勢測量值等于外電路斷開時“等效電源”兩極間的電壓,由于電壓表不是理想電表,所以有電流通過“電源”,因而路端電壓要小于電動勢,所以電動勢測量值小于真實值,即電源電動勢的測量值比真實值偏小.3.(1)A(2)1b(3)[解析](1)為了保護電路,避免通過電源的電流過大,閉合開關(guān)前,金屬夾應(yīng)置于使電阻絲接入電路的阻值最大處,即應(yīng)該置于A端.(2)對于圖甲電路,根據(jù)閉合電路歐姆定律有U=E-Ir,設(shè)金屬絲的電阻率為ρ,橫截面積為S,根據(jù)歐姆定律和電阻定律有I=UR,R=ρLS,聯(lián)立可得U=E-USρLr,整理可得1U=1E+SrEρ·1L,對于圖乙電路,根據(jù)閉合電路歐姆定律有U=E-I(r+R0),根據(jù)歐姆定律和電阻定律有I=UR,R=ρLS,聯(lián)立并整理可得1U=1E+S(3)由題意可知k1=SrEρ,k2=S(r+R0)Eρ,又題型3【題組演練】1.(1)B(2)a→b5.2[解析](1)電容器充電過程中,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,此時電路相當(dāng)于斷路,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,此時通過定值電阻R的電流方向為a→b;t=2s時,I=1.10mA,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12.3V,根據(jù)I-t圖像與橫軸圍成的面積表示放電荷量可得,0~2s的放電荷量為Q1=ΔU·C=(12.3-1.10×10-3·R)C,2s后到放電結(jié)束放電荷量為Q2=ΔU'·C=1.10×10-3·RC,根據(jù)題意Q1Q2=87,解得R2.(1)如圖所示(2)①右偏②左偏③BD[解析](2)①閉合開關(guān)時發(fā)現(xiàn)靈敏電流表的指針向右偏了一下,說明穿過副線圈的磁通量增大時,電流表指針向右偏,將原線圈迅速插入副線圈時,穿過副線圈的磁通量增大,所以指針右偏;②將滑動變阻器滑片迅速向左滑動時,電路電流減小,穿過副線圈的磁通量減小,指針左偏;③感應(yīng)電流的產(chǎn)生需要有閉合回路,感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生不需要,且可以通過楞次定律判斷方向,故選B、D.3.(1)D(2)少(3)BD(4)B(5)C(6)n[解析](1)觀察變壓器的鐵芯,它的結(jié)構(gòu)和材料是絕緣的硅鋼片疊成,故選D.(2)觀察兩個線圈的導(dǎo)線,發(fā)現(xiàn)粗細不同,根據(jù)I1I2=(3)實驗中需要交流電源和多用電表,不需要干電池和直流電壓表,故選B、D.(4)為了人體安全,低壓交流電源的電壓不要超過12V,故選B.(5)若為理想變壓器,則變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系為U1U2=n1n2,根據(jù)題意,已知副線圈的電壓為3.0V,則原線圈的電壓為U1(6)把變壓器和R等效為一個電阻R1,R0當(dāng)作電源內(nèi)阻,當(dāng)內(nèi)外電阻相等,即R0=R1,此時輸出功率最大,根據(jù)U1U2=n1n2,得I1R1I2R=n1n2,代入I1n1=I2n題型4【題組演練】1.(1)B(2)滿刻度不均勻的(3)1.25(4)7.68(5)4.28[解析](1)秤盤上不放重物時,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電流表指針滿偏,根據(jù)閉合電路歐姆定律可得IA=ERA+R0+R1+R2+r、IA=IG+I(2)由于壓敏電阻阻值R隨壓力增大而增大,則電流表隨壓力的增大而減小,所以改裝后的刻度盤,其零刻度線在電流表的滿刻度處,且有電流表的讀數(shù)為I=13·ER(3)將一個質(zhì)量為8kg的物體放在秤盤上,電流表示數(shù)為10mA,解得k=1.25Ω/N.(4)若電子秤用久了,電源電動勢減小為4.32V,內(nèi)阻變大,其他條件不變,用這臺電子秤稱重前,進行了步驟a操作,則IA=E'RA+R0+R1+R2(5)當(dāng)電源電動勢減小,內(nèi)阻增大時,仍要使得電流表滿偏,則電源內(nèi)阻與滑動變阻器接入電路的阻值之和會減小,當(dāng)放置重物時,導(dǎo)致電流表示數(shù)偏小,則測量結(jié)果偏大,即m測>m真,所以m測-m真m真×100%=m測m真-1×100%≤5%,又IA=E″RA+R0+R1+2.(1)負極(2)①AAC(或D)[或者三空分別為:C(或D)AB]②減小(3)增大[解析](1)使用多用電表歐姆擋測二極管電阻時,電流也是“紅進黑出”,即表內(nèi)電源正極與黑表筆相連,電源負極與紅表筆相連,且測二極管正向電阻時阻值很小,測二極管反向電阻時阻值無窮大.當(dāng)黑表筆與接線柱M接觸、紅表筆與接線柱N接觸時,多用電表指針位于表盤中a位置(電阻無窮大),而對調(diào)紅、黑表筆后指針位于表盤中b位置(電阻很小),說明黑表筆(連接電源正極)與接線柱N接觸時測的是二極管正向電阻,即N端為二極管的正極.(2)①要求閉合開關(guān)后電壓表和電流表的讀數(shù)從0開始,所以滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法,導(dǎo)線L2應(yīng)連接A接線柱,導(dǎo)線L1和導(dǎo)線L3應(yīng)“一上一下”連接滑動變阻器的接線柱,可以導(dǎo)線L1連接A接線柱,導(dǎo)線L3連接C或D接線柱,或者導(dǎo)線L3連接B接線柱,導(dǎo)線L1連接C或D接線柱.②伏安特性曲線上的點與原點連線的斜率的倒數(shù)表示電阻,由所給伏安特性曲線圖可知,曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ對應(yīng)的電阻在減小,說明隨著光照由弱到強,光敏電阻的阻值減小.(3)在測試過程中發(fā)現(xiàn),當(dāng)照射在光敏電阻表面的光強達到報警值時,發(fā)光二極管并不發(fā)光,說明三極管未被導(dǎo)通,這是因為b、e間電壓較小,未達到三極管導(dǎo)通的值,為使報警器正常工作,應(yīng)調(diào)大R1兩端分得的電壓直至發(fā)光二極管發(fā)光,由于R1與RG串聯(lián)后總電壓一定,所以要調(diào)大R1的阻值.第15講電學(xué)實驗題型1例1(1)乙(2)ka2I(3)6[解析](1)由圖像可知電壓表測得的電壓U與距離L成正比,由于電壓表測量的是乙、丙之間的電壓,則L是丙到乙的距離.(2)根據(jù)電阻定律有R=ρLa2,再根據(jù)歐姆定律有R=UI,聯(lián)立有U=ρIa2L,U-L圖像的斜率k=ρI(3)根據(jù)圖像可知k=6.5V/m,則根據(jù)(2)代入數(shù)據(jù)有ρ=6.5×10-5Ω·m.例2(1)800(2)①標(biāo)準(zhǔn)電流表A②仍為I(或“不變”)③平均值④電阻箱R0的阻值不連續(xù)[解析](1)根據(jù)電流表改裝原理IgRgR1+R2+Ig(2)①②本實驗采用等效替代的思想,通過電阻箱等效替代待測電流表的阻值,使標(biāo)準(zhǔn)電流表A讀數(shù)不變.③為降低測量的偶然誤差,需多次重復(fù)上述過程,計算R0讀數(shù)的平均值.④由于電阻箱R0的阻值不連續(xù),因而可能導(dǎo)致電阻箱R0的阻值與小量程電流表的內(nèi)阻的阻值并不完全相等.例3(1)B(2)R1R0偏小(3)29[解析](1)根據(jù)半偏法測量電表電阻的原理可知,當(dāng)S2閉合后,干路電流恒定,由閉合電路歐姆定律可知I=ER+R并,需要保證R?R并時,才能盡量減小(2)根據(jù)半偏法測量電表的電阻實驗步驟可知,先閉合S1后,應(yīng)調(diào)節(jié)R1使毫安表滿偏;保持S1閉合,再閉合S2后,調(diào)節(jié)R0使毫安表半偏;當(dāng)閉合S2后,R0并入電路后,電路中的總電阻減小,干路電路增大,當(dāng)毫安表的電流等于Ig2時,則通過R0的電流大于Ig2,所以R0<(3)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)毫安表的示數(shù)為16.0mA時,由圖丙可知改裝表的示數(shù)為15.0mA,則當(dāng)改裝表滿偏時,對應(yīng)的實際電流為32.0mA,即毫安表改裝后的量程為0~32mA,量程擴大了323倍,則并聯(lián)電阻為R=Rg323-1=329Rg,若把毫安表改裝成0~30mA的電流表時,則量程擴大了10倍,則并聯(lián)的電阻為R'=110?1Rg,由題意可知,則kR例4(1)1000(2)R1R3R2(3)如圖所示(4)1[解析](1)歐姆表讀數(shù)為10×100Ω=1000Ω.(2)當(dāng)電壓傳感器讀數(shù)為零時,C、D兩點電勢相等,即UCB=UDB,即UABR1+RFRF=UABR(3)繪出U-m圖像如圖.(4)由圖像可知,當(dāng)電壓傳感器的讀數(shù)為200mV時,所放物體質(zhì)量為1.78g,則F0=mg=1.78×10-3×9.8N=1.7×10-2N.(5)可將CD以外的電路等效為新的電源,C、D兩點電壓看作路端電壓,換用非理想電壓傳感器后當(dāng)讀數(shù)為200mV時,實際C、D間斷路(接理想電壓傳感器)時的電壓大于200mV,則此時壓力傳感器的讀數(shù)F1>F0.題型2【題組演練】1.(1)AB(3)1.50(4)接法Ⅰ(5)1.800.25[解析](1)定值電阻R0有保護電源的作用,且由于電源內(nèi)阻很小,則根據(jù)閉合電路的歐姆定律有U=E-I(r+R0),可知加了定值電阻后可以達到電流變化時使電壓表的示數(shù)變化明顯的效果,故A、B正確,C錯誤.(3)根據(jù)(4)中所做圖像可知,電壓表量程應(yīng)為0~3V,其分度值為0.1V,需估讀到分度值的下一位,由圖乙可知電壓表的讀數(shù)為1.50V.(4)兩種方法中接法Ⅰ采用了電流表的內(nèi)接法,接法Ⅱ采用了電流表的外接法,比較圖丙和圖丁可知,圖丙所示圖像的斜率更大,而圖像斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻,分析可知接法Ⅰ,即電流表的內(nèi)接法,所測電源內(nèi)阻偏大,所測內(nèi)阻應(yīng)為電源實際內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻之和,由此可知圖丙對應(yīng)的接法為接法Ⅰ.(5)當(dāng)單刀雙擲開關(guān)接1,且電流表示數(shù)為0時,電壓表測量準(zhǔn)確,此時電壓表所測電壓即為電源的電動勢,因此電源電動勢為圖丙的縱軸截距,可得E=1.80V,當(dāng)單刀雙擲開關(guān)接2,且電壓表示數(shù)為0時,電流表測量準(zhǔn)確,由圖丁圖像可知,此時電路電流為I=0.80A,則根據(jù)閉合電路的歐姆定律有I=ER0+r,解得r=EI-R0=2.(1)8.8(2)①C②1ak③偏小[解析](1)由圖可知,量程為0~10V,分度值為0.2V,所以讀數(shù)為4×2V+4×0.2V=8.8V.(2)①該電源允許通過的最大電流為40mA,所以排除B、D選項,根據(jù)歐姆定律有R總=EImax=8.8②由閉合電路歐姆定律知E=U+UR+R0r,化簡可得1U=1E+rE·1R0+R,所以a=1E、③可用“等效電源法”分析誤差大小:可以把電源與電壓表看作一等效電源,則電動勢測量值等于外電路斷開時“等效電源”兩極間的電壓,由于電壓表不是理想電表,所以有電流通過“電源”,因而路端電壓要小于電動勢,所以電動勢測量值小于真實值,即電源電動勢的測量值比真實值偏小.3.(1)A(2)1b(3)[解析](1)為了保護電路,避免通過電源的電流過大,閉合開關(guān)前,金屬夾應(yīng)置于使電阻絲接入電路的阻值最大處,即應(yīng)該置于A端.(2)對于圖甲電路,根據(jù)閉合電路歐姆定律有U=E-Ir,設(shè)金屬絲的電阻率為ρ,橫截面積為S,根據(jù)歐姆定律和電阻定律有I=UR,R=ρLS,聯(lián)立可得U=E-USρLr,整理可得1U=1E+SrEρ·1L,對于圖乙電路,根據(jù)閉合電路歐姆定律有U=E-I(r+R0),根據(jù)歐姆定律和電阻定律有I=UR,R=ρLS,聯(lián)立并整理可得1U=1E+S(3)由題意可知k1=SrEρ,k2=S(r+R0)Eρ,又題型3【題組演練】1.(1)B(2)a→b5.2[解析](1)電容器充電過程中,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,此時電路相當(dāng)于斷路,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,此時通過定值電阻R的電流方向為a→b;t=2s時,I=1.10mA,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12.3V,根據(jù)I-t圖像與橫軸圍成的面積表示放電荷量可得,0~2s的放電荷量為Q1=ΔU·C=(12.3-1.10×10-3·R)C,2s后到放電結(jié)束放電荷量為Q2=ΔU'·C=1.10×10-3·RC,根據(jù)題意Q1Q2=87,解得R2.(1)如圖所示(2)①右偏②左偏③BD[解析](2)①閉合開關(guān)時發(fā)現(xiàn)靈敏電流表的指針向右偏了一下,說明穿過副線圈的磁通量增大時,電流表指針向右偏,將原線圈迅速插入副線圈時,穿過副線圈的磁通量增大,所以指針右偏;②將滑動變阻器滑片迅速向左滑動時,電路電流減小,穿過副線圈的磁通量減小,指針左偏;③感應(yīng)電流的產(chǎn)生需要有閉合回路,感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生不需要,且可以通過楞次定律判斷方向,故選B、D.3.(1)D(2)少(3)BD(4)B(5)C(6)n[解析](1)觀察變壓器的鐵芯,它的結(jié)構(gòu)和材料是絕緣的硅鋼片疊成,故選D.(2)觀察兩個線圈的導(dǎo)線,發(fā)現(xiàn)粗細不同,根據(jù)I1I2=(3)實驗中需要交流電源和多用電表,不需要干電池和直流電壓表,故選B、D.(4)為了人體安全,低壓交流電源的電壓不要超過12V,故選B.(5)若為理想變壓器,則變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系為U1U2=n1n2,根據(jù)題意,已知副線圈的電壓為3.0V,則原線圈的電壓為U1(6)把變壓器和R等效為一個電阻R1,R0當(dāng)作電源內(nèi)阻,當(dāng)內(nèi)外電阻相等,即R0=R1,此時輸出功率最大,根據(jù)U1U2=n1n2,得I1R1I2R=n1n2,代入I1n1=I2n題型4【題組演練】1.(1)B(2)滿刻度不均勻的(3)1.25(4)7.68(5)4.28[解析](1)秤盤上不放重物時,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電流表指針滿偏,根據(jù)閉合電路歐姆定律可得IA=ERA+R0+R1+R2+r、IA=IG+I(2)由于壓敏電阻阻值R隨壓力增大而增大,則電流表隨壓力的增大而減小,所以改裝后的刻度盤,其零刻度線在電流表的滿刻度處,且有電流表的讀數(shù)為I=13·ER(3)將一個質(zhì)量為8kg的物體放在秤盤上,電流表示數(shù)為10mA,解得k=1.25Ω/N.(4)若電子秤用久了,電源電動勢減小為4.32V,內(nèi)阻變大,其他條件不變,用這臺電子秤稱重前,進行了步驟a操作,則IA=E'RA+R0+R1+R2(5)當(dāng)電源電動勢減小,內(nèi)阻增大時,仍要使得電流表滿偏,則電源內(nèi)阻與滑動變阻器接入電路的阻值之和會減小,當(dāng)放置重物時,導(dǎo)致電流表示數(shù)偏小,則測量結(jié)果偏大,即m測>m真,所以m測-m真m真×100%=m測m真-1×100%≤5%,又IA=E″RA+R0+R1+2.(1)負極(2)①AAC(或D)[或者三空分別為:C(或D)AB]②減小(3)增大[解析](1)使用多用電表歐姆擋測二極管電阻時,電流也是“紅進黑出”,即表內(nèi)電源正極與黑表筆相連,電源負極與紅表筆相連,且測二極管正向電阻時阻值很小,測二極管反向電阻時阻值無窮大.當(dāng)黑表筆與接線柱M接觸、紅表筆與接線柱N接觸時,多用電表指針位于表盤中a位置(電阻無窮大),而對調(diào)紅、黑表筆后指針位于表盤中b位置(電阻很小),說明黑表筆(連接電源正極)與接線柱N接觸時測的是二極管正向電阻,即N端為二極管的正極.(2)①要求閉合開關(guān)后電壓表和電流表的讀數(shù)從0開始,所以滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法,導(dǎo)線L2應(yīng)連接A接線柱,導(dǎo)線L1和導(dǎo)線L3應(yīng)“一上一下”連接滑動變阻器的接線柱,可以導(dǎo)線L1連接A接線柱,導(dǎo)線L3連接C或D接線柱,或者導(dǎo)線L3連接B接線柱,導(dǎo)線L1連接C或D接線柱.②伏安特性曲線上的點與原點連線的斜率的倒數(shù)表示電阻,由所給伏安特性曲線圖可知,曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ對應(yīng)的電阻在減小,說明隨著光照由弱到強,光敏電阻的阻值減小.(3)在測試過程中發(fā)現(xiàn),當(dāng)照射在光敏電阻表面的光強達到報警值時,發(fā)光二極管并不發(fā)光,說明三極管未被導(dǎo)通,這是因為b、e間電壓較小,未達到三極管導(dǎo)通的值,為使報警器正常工作,應(yīng)調(diào)大R1兩端分得的電壓直至發(fā)光二極管發(fā)光,由于R1與RG串聯(lián)后總電壓一定,所以要調(diào)大R1的阻值.第15講電學(xué)實驗題型1例1(1)乙(2)ka2I(3)6[解析](1)由圖像可知電壓表測得的電壓U與距離L成正比,由于電壓表測量的是乙、丙之間的電壓,則L是丙到乙的距離.(2)根據(jù)電阻定律有R=ρLa2,再根據(jù)歐姆定律有R=UI,聯(lián)立有U=ρIa2L,U-L圖像的斜率k=ρI(3)根據(jù)圖像可知k=6.5V/m,則根據(jù)(2)代入數(shù)據(jù)有ρ=6.5×10-5Ω·m.例2(1)800(2)①標(biāo)準(zhǔn)電流表A②仍為I(或“不變”)③平均值④電阻箱R0的阻值不連續(xù)[解析](1)根據(jù)電流表改裝原理IgRgR1+R2+Ig(2)①②本實驗采用等效替代的思想,通過電阻箱等效替代待測電流表的阻值,使標(biāo)準(zhǔn)電流表A讀數(shù)不變.③為降低測量的偶然誤差,需多次重復(fù)上述過程,計算R0讀數(shù)的平均值.④由于電阻箱R0的阻值不連續(xù),因而可能導(dǎo)致電阻箱R0的阻值與小量程電流表的內(nèi)阻的阻值并不完全相等.例3(1)B(2)R1R0偏小(3)29[解析](1)根據(jù)半偏法測量電表電阻的原理可知,當(dāng)S2閉合后,干路電流恒定,由閉合電路歐姆定律可知I=ER+R并,需要保證R?R并時,才能盡量減小(2)根據(jù)半偏法測量電表的電阻實驗步驟可知,先閉合S1后,應(yīng)調(diào)節(jié)R1使毫安表滿偏;保持S1閉合,再閉合S2后,調(diào)節(jié)R0使毫安表半偏;當(dāng)閉合S2后,R0并入電路后,電路中的總電阻減小,干路電路增大,當(dāng)毫安表的電流等于Ig2時,則通過R0的電流大于Ig2,所以R0<(3)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)毫安表的示數(shù)為16.0mA時,由圖丙可知改裝表的示數(shù)為15.0mA,則當(dāng)改裝表滿偏時,對應(yīng)的實際電流為32.0mA,即毫安表改裝后的量程為0~32mA,量程擴大了323倍,則并聯(lián)電阻為R=Rg323-1=329Rg,若把毫安表改裝成0~30mA的電流表時,則量程擴大了10倍,則并聯(lián)的電阻為R'=110?1Rg,由題意可知,則kR例4(1)1000(2)R1R3R2(3)如圖所示(4)1[解析](1)歐姆表讀數(shù)為10×100Ω=1000Ω.(2)當(dāng)電壓傳感器讀數(shù)為零時,C、D兩點電勢相等,即UCB=UDB,即UABR1+RFRF=UABR(3)繪出U-m圖像如圖.(4)由圖像可知,當(dāng)電壓傳感器的讀數(shù)為200mV時,所放物體質(zhì)量為1.78g,則F0=mg=1.78×10-3×9.8N=1.7×10-2N.(5)可將CD以外的電路等效為新的電源,C、D兩點電壓看作路端電壓,換用非理想電壓傳感器后當(dāng)讀數(shù)為200mV時,實際C、D間斷路(接理想電壓傳感器)時的電壓大于200mV,則此時壓力傳感器的讀數(shù)F1>F0.題型2【題組演練】1.(1)AB(3)1.50(4)接法Ⅰ(5)1.800.25[解析](1)定值電阻R0有保護電源的作用,且由于電源內(nèi)阻很小,則根據(jù)閉合電路的歐姆定律有U=E-I(r+R0),可知加了定值電阻后可以達到電流變化時使電壓表的示數(shù)變化明顯的效果,故A、B正確,C錯誤.(3)根據(jù)(4)中所做圖像可知,電壓表量程應(yīng)為0~3V,其分度值為0.1V,需估讀到分度值的下一位,由圖乙可知電壓表的讀數(shù)為1.50V.(4)兩種方法中接法Ⅰ采用了電流表的內(nèi)接法,接法Ⅱ采用了電流表的外接法,比較圖丙和圖丁可知,圖丙所示圖像的斜率更大,而圖像斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻,分析可知接法Ⅰ,即電流表的內(nèi)接法,所測電源內(nèi)阻偏大,所測內(nèi)阻應(yīng)為電源實際內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻之和,由此可知圖丙對應(yīng)的接法為接法Ⅰ.(5)當(dāng)單刀雙擲開關(guān)接1,且電流表示數(shù)為0時,電壓表測量準(zhǔn)確,此時電壓表所測電壓即為電源的電動勢,因此電源電動勢為圖丙的縱軸截距,可得E=1.80V,當(dāng)單刀雙擲開關(guān)接2,且電壓表示數(shù)為0時,電流表測量準(zhǔn)確,由圖丁圖像可知,此時電路電流為I=0.80A,則根據(jù)閉合電路的歐姆定律有I=ER0+r,解得r=EI-R0=2.(1)8.8(2)①C②1ak③偏小[解析](1)由圖可知,量程為0~10V,分度值為0.2V,所以讀數(shù)為4×2V+4×0.2V=8.8V.(2)①該電源允許通過的最大電流為40mA,所以排除B、D選項,根據(jù)歐姆定律有R總=EImax=8.8②由閉合電路歐姆定律知E=U+UR+R0r,化簡可得1U=1E+rE·1R0+R,所以a=1E、③可用“等效電源法”分析誤差大小:可以把電源與電壓表看作一等效電源,則電動勢測量值等于外電路斷開時“等效電源”兩極間的電壓,由于電壓表不是理想電表,所以有電流通過“電源”,因而路端電壓要小于電動勢,所以電動勢測量值小于真實值,即電源電動勢的測量值比真實值偏小.3.(1)A(2)1b(3)[解析](1)為了保護電路,避免通過電源的電流過大,閉合開關(guān)前,金屬夾應(yīng)置于使電阻絲接入電路的阻值最大處,即應(yīng)該置于A端.(2)對于圖甲電路,根據(jù)閉合電路歐姆定律有U=E-Ir,設(shè)金屬絲的電阻率為ρ,橫截面積為S,根據(jù)歐姆定律和電阻定律有I=UR,R=ρLS,聯(lián)立可得U=E-USρLr,整理可得1U=1E+SrEρ·1L,對于圖乙電路,根據(jù)閉合電路歐姆定律有U=E-I(r+R0),根據(jù)歐姆定律和電阻定律有I=UR,R=ρLS,聯(lián)立并整理可得1U=1E+S(3)由題意可知k1=SrEρ,k2=S(r+R0)Eρ,又題型3【題組演練】1.(1)B(2)a→b5.2[解析](1)電容器充電過程中,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,此時電路相當(dāng)于斷路,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,此時通過定值電阻R的電流方向為a→b;t=2s時,I=1.10mA,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12.3V,根據(jù)I-t圖像與橫軸圍成的面積表示放電荷量可得,0~2s的放電荷量為Q1=ΔU·C=(12.3-1.10×10-3·R)C,2s后到放電結(jié)束放電荷量為Q2=ΔU'·C=1.10×10-3·RC,根據(jù)題意Q1Q2=87,解得R2.(1)如圖所示(2)①右偏②左偏③BD[解析](2)①閉合開關(guān)時發(fā)現(xiàn)靈敏電流表的指針向右偏了一下,說明穿過副線圈的磁通量增大時,電流表指針向右偏,將原線圈迅速插入副線圈時,穿過副線圈的磁通量增大,所以指針右偏;②將滑動變阻器滑片迅速向左滑動時,電路電流減小,穿過副線圈的磁通量減小,指針左偏;③感應(yīng)電流的產(chǎn)生需要有閉合回路,感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生不需要,且可以通過楞次定律判斷方向,故選B、D.3.(1)D(2)少(3)BD(4)B(5)C(6)n[解析](1)觀察變壓器的鐵芯,它的結(jié)構(gòu)和材料是絕緣的硅鋼片疊成,故選D.(2)觀察兩個線圈的導(dǎo)線,發(fā)現(xiàn)粗細不同,根據(jù)I1I2=(3)實驗中需要交流電源和多用電表,不需要干電池和直流電壓表,故選B、D.(4)為了人體安全,低壓交流電源的電壓不要超過12V,故選B.(5)若為理想變壓器,則變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系為U1U2=n1n2,根據(jù)題意,已知副線圈的電壓為3.0V,則原線圈的電壓為U1(6)把變壓器和R等效為一個電阻R1,R0當(dāng)作電源內(nèi)阻,當(dāng)內(nèi)外電阻相等,即R0=R1,此時輸出功率最大,根據(jù)U1U2=n1n2,得I1R1I2R=n1n2,代入I1n1=I2n題型4【題組演練】1.(1)B(2)滿刻度不均勻的(3)1.25(4)7.68(5)4.28[解析](1)秤盤上不放重物時,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電流表指針滿偏,根據(jù)閉合電路歐姆定律可得IA=ERA+R0+R1+R2+r、IA=IG+I(2)由于壓敏電阻阻值R隨壓力增大而增大,則電流表隨壓力的增大而減小,所以改裝后的刻度盤,其零刻度線在電流表的滿刻度處,且有電流表的讀數(shù)為I=13·ER(3)將一個質(zhì)量為8kg的物體放在秤盤上,電流表示數(shù)為10mA,解得k=1.25Ω/N.(4)若電子秤用久了,電源電動勢減小為4.32V,內(nèi)阻變大,其他條件不變,用這臺電子秤稱重前,進行了步驟a操作,則IA=E'RA+R0+R1+R2(5)當(dāng)電源電動勢減小,內(nèi)阻增大時,仍要使得電流表滿偏,則電源內(nèi)阻與滑動變阻器接入電路的阻值之和會減小,當(dāng)放置重物時,導(dǎo)致電流表示數(shù)偏小,則測量結(jié)果偏大,即m測>m真,所以m測-m真m真×100%=m測m真-1×100%≤5%,又IA=E″RA+R0+R1+2.(1)負極(2)①AAC(或D)[或者三空分別為:C(或D)AB]②減小(3)增大[解析](1)使用多用電表歐姆擋測二極管電阻時,電流也是“紅進黑出”,即表內(nèi)電源正極與黑表筆相連,電源負極與紅表筆相連,且測二極管正向電阻時阻值很小,測二極管反向電阻時阻值無窮大.當(dāng)黑表筆與接線柱M接觸、紅表筆與接線柱N接觸時,多用電表指針位于表盤中a位置(電阻無窮大),而對調(diào)紅、黑表筆后指針位于表盤中b位置(電阻很小),說明黑表筆(連接電源正極)與接線柱N接觸時測的是二極管正向電阻,即N端為二極管的正極.(2)①要求閉合開關(guān)后電壓表和電流表的讀數(shù)從0開始,所以滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法,導(dǎo)線L2應(yīng)連接A接線柱,導(dǎo)線L1和導(dǎo)線L3應(yīng)“一上一下”連接滑動變阻器的接線柱,可以導(dǎo)線L1連接A接線柱,導(dǎo)線L3連接C或D接線柱,或者導(dǎo)線L3連接B接線柱,導(dǎo)線L1連接C或D接線柱.②伏安特性曲線上的點與原點連線的斜率的倒數(shù)表示電阻,由所給伏安特性曲線圖可知,曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ對應(yīng)的電阻在減小,說明隨著光照由弱到強,光敏電阻的阻值減小.(3)在測試過程中發(fā)現(xiàn),當(dāng)照射在光敏電阻表面的光強達到報警值時,發(fā)光二極管并不發(fā)光,說明三極管未被導(dǎo)通,這是因為b、e間電壓較小,未達到三極管導(dǎo)通的值,為使報警器正常工作,應(yīng)調(diào)大R1兩端分得的電壓直至發(fā)光二極管發(fā)光,由于R1與RG串聯(lián)后總電壓一定,所以要調(diào)大R1的阻值.第15講電學(xué)實驗時間|60min1.[2023·新課標(biāo)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(guān)以及導(dǎo)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(yīng)該與電池的(選填“正極”或“負極”)接觸.

(2)某同學(xué)設(shè)計的實驗電路如圖甲所示.先將電阻箱的阻值調(diào)為R1,將單刀雙擲開關(guān)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(guān)S再與“2”端相接,相接后小燈泡亮度變化情況可能是(填選項前的字母).

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(3)將電阻箱的阻值調(diào)為R2(R2>R1),再次將開關(guān)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變化圖像如圖乙中曲線所示,其中實線是電阻箱阻值為(選填“R1”或“R2”)時的結(jié)果,曲線與坐標(biāo)軸所圍面積等于該次充電完成后電容器上的(選填“電壓”或“電荷量”).

2.[2024·華師一附中模擬]某實驗小組使用某個多用電表測量電學(xué)中的物理量,并探究歐姆表的原理.(1)某次測量時,多用電表表盤指針指在如圖甲所示的位置,下列說法錯誤的是(填選項前的字母).

A.若該讀數(shù)是選用歐姆擋“×100”倍率得到的,應(yīng)該更換“×10”倍率,歐姆調(diào)零后再次進行測量B.多用電表的歐姆擋是靠內(nèi)部電源提供電流的,若選用“×10”倍率測量電阻,則歐姆表內(nèi)阻約為20ΩC.測直流電流時,應(yīng)讓紅表筆接外電路的正極,黑表筆接外電路的負極D.測二極管正向電阻時,應(yīng)讓紅表筆接二極管的負極,黑表筆接二極管的正極(2)該小組進一步探究歐姆表的原理,設(shè)計了如圖乙所示的電路,通過調(diào)節(jié)開關(guān)S,可使歐姆表具有“×1”和“×10”的兩種倍率,可用器材如下:A.干電池(電動勢E=1.5V,內(nèi)阻不計);B.電流表G(滿偏電流Ig=1mA,內(nèi)阻Rg=90Ω);C.定值電阻R0(阻值為5.0Ω);D.滑動變阻器R1(最大阻值為150Ω);E.定值電阻R2(阻值為1.0Ω)、R3(阻值未知);F.開關(guān)一個,紅、黑表筆各一支,導(dǎo)線若干.虛線框內(nèi)是雙量程電流表,已知當(dāng)S接a時,對應(yīng)電流表量程是0~0.1A;①定值電阻R3=Ω.

②當(dāng)開關(guān)S撥向(選填“a”或“b”)時,歐姆表的倍率是“×10”,歐姆調(diào)零后,歐姆表內(nèi)阻為Ω.

③使用一段時間后電池老化,電動勢下降到1.4V、內(nèi)阻增大到4Ω,但仍可調(diào)零,正確操作后,測量另一個定值電阻,歐姆表讀數(shù)為150Ω,則這個電阻的阻值應(yīng)為Ω.

3.[2024·山東卷]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0~16V);滑動變阻器(最大阻值10Ω,額定電流2A);電壓表V(量程0~3V,內(nèi)阻未知);電流表A(量程0~3A,內(nèi)阻未知);待測鉛筆芯R(X型號、Y型號);游標(biāo)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(選填“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1.70Ω.

(4)使用游標(biāo)卡尺測得X、Y型號鉛筆芯的長度分別為40.68mm、60.78mm.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(選填“大于”或“小于”)Y型號鉛筆芯的電阻率.

4.[2024·湖北黃石模擬]一個物理興趣小組的同學(xué)準(zhǔn)備測定某電池的電動勢和內(nèi)阻,實驗室可供選用的實驗器材有:電流表A1、A2,滑動變阻器R,電阻箱R0,待測電池E,開關(guān)S,導(dǎo)線等.(1)興趣小組的同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的電路來測定電流表A1的內(nèi)阻:將電阻箱的阻值調(diào)整到R0=50Ω,調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值,得到多組電流表A1、A2的讀數(shù)I1、I2,并用描點法得到I2-I1圖像為過原點的傾斜直線,如圖乙所示.可得電流表A1的內(nèi)阻RA1=Ω.

(2)興趣小組的同學(xué)利用上述實驗器材設(shè)計了如圖丙所示的電路來測定電池的電動勢和內(nèi)阻.實驗中,他們通過改變R0的阻值,記錄了多組數(shù)據(jù)(電阻箱阻值R0和電流表A1示數(shù)I).(3)一同學(xué)以IR0為縱坐標(biāo),以I為橫坐標(biāo)作圖像處理數(shù)據(jù);在坐標(biāo)紙上畫出的圖像如圖丁所示.(4)根據(jù)以上測量結(jié)果可知,電池電動勢E=V,內(nèi)阻r=Ω.

(5)另一同學(xué)以1I為縱坐標(biāo),以R0為橫坐標(biāo)作1I-R0圖像處理數(shù)據(jù),請根據(jù)(1)、(4)的計算結(jié)果,5.[2024·安徽卷]某實驗小組要將電流表G(銘牌標(biāo)示:Ig=500μA,Rg=800Ω)改裝成量程為0~1V和0~3V的電壓表,并用標(biāo)準(zhǔn)電壓表對其進行校準(zhǔn).選用合適的電源、滑動變阻器、電阻箱、開關(guān)和標(biāo)準(zhǔn)電壓表等實驗器材,按圖甲所示連接電路,其中虛線框內(nèi)為改裝電路.(1)開關(guān)S1閉合前,滑片P應(yīng)移動到(選填“M”或“N”)端.

(2)根據(jù)要求和已知信息,電阻箱R1的阻值已調(diào)至1200Ω,則R2的阻值應(yīng)調(diào)至Ω.

(3)當(dāng)單刀雙擲開關(guān)S2與a連接時,電流表G和標(biāo)準(zhǔn)電壓表V的示數(shù)分別為I、U,則電流表G的內(nèi)阻可表示為.(結(jié)果用U、I、R1、R2表示)

(4)校準(zhǔn)電表時,發(fā)現(xiàn)改裝后電壓表的讀數(shù)始終比標(biāo)準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)偏大,經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)電流表G內(nèi)阻的真實值與銘牌標(biāo)示值有偏差,則只要即可.(填選項前的字母)

A.增大電阻箱R1的阻值B.減小電阻箱R2的阻值C.將滑動變阻器的滑片P向M端滑動(5)校準(zhǔn)完成后,開關(guān)S2與b連接,電流表G的示數(shù)如圖乙所示,此示數(shù)對應(yīng)的改裝電壓表讀數(shù)為V.(保留2位有效數(shù)字)

6.[2024·河南三門峽模擬]測定干電池的電動勢和內(nèi)阻的電路如圖甲所示,MN為一段粗細均勻、電阻率較大的電阻絲,定值電阻R0=1.2Ω.調(diào)節(jié)滑片P,記錄電壓表示數(shù)U、電流表示數(shù)I及對應(yīng)的PN長度x,繪制出如圖乙所示的U-I圖像.(1)由圖乙求得電池的電動勢E=V,內(nèi)阻r=Ω.(均保留2位小數(shù))

(2)實驗中因電表內(nèi)阻的影響,電動勢測量值(選填“大于”“等于”或“小于”)真實值.

(3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可繪出如圖丙所示的UI-x圖像.若圖像斜率為k,電阻絲橫截面積為S,則電阻絲的電阻率ρ=,電表內(nèi)阻對電阻率的測量(選填“有”或“沒有”)影響7.[2024·廣東深圳模擬]小張同學(xué)想探究歐姆表的內(nèi)置電源對測量結(jié)果的影響,設(shè)計了一個歐姆表,其電路圖如圖甲所示.(1)A接(選填“紅”或“黑”)表筆.

(2)已知圖甲中電源的電動勢為1.5V,微安表的內(nèi)阻約為1200Ω、量程為0~250μA,若在A、B間接電流傳感器,調(diào)節(jié)Rx、R2使得微安表滿偏,此時電流傳感器讀數(shù)為10.00mA,則圖甲中滑動變阻器Rx的規(guī)格應(yīng)選(填選項前的字母).

A.最大電阻10Ω,額定電流1AB.最大電阻50Ω,額定電流1AC.最大電阻200Ω,額定電流1A(3)歐姆調(diào)零之后,使用該歐姆表測量電阻箱的阻值,發(fā)現(xiàn)歐姆表的讀數(shù)與電阻箱阻值相同.為了探究歐姆表的內(nèi)置電源對測量結(jié)果的影響,把甲圖中的電源換成其他型號的電源,重新歐姆調(diào)零后,測量電阻箱的阻值,發(fā)現(xiàn)歐姆表的測量值總是偏大.該同學(xué)猜想出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因是更換后的電源電動勢偏小.(4)為了驗證上述猜想,用圖甲的電路測量新電源的電動勢和內(nèi)阻:進行歐姆調(diào)零后,在表筆A、B間接入電流傳感器和電阻箱(串聯(lián)),改變電阻箱的阻值,讀出電阻箱阻值R和電流傳感器讀數(shù)I.分析數(shù)據(jù)后描繪出R-1I圖像(如圖乙所示),電流傳感器電阻不計,則該電源的電動勢為V,歐姆表總內(nèi)阻為Ω,由此驗證了小張同學(xué)的猜想.若考慮電流傳感器內(nèi)阻,則通過這種方法測得的電源電動勢(選填“大于”“等于”或“小于”)它的真實值.(以上計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)8.[2024·江西卷]某小組欲設(shè)計一種電熱水器防觸電裝置,其原理是:當(dāng)電熱管漏電時,利用自來水自身的電阻,可使漏電電流降至人體安全電流以下.為此,需先測量水的電阻率,再進行合理設(shè)計.(1)如圖1所示,在絕緣長方體容器左右兩側(cè)安裝可移動的薄金屬板電極,將自來水倒入其中,測得水的截面寬d=0.07m和高h=0.03m.(2)現(xiàn)有實驗器材:電流表(量程0~300μA,內(nèi)阻RA=2500Ω)、電壓表(量程0~3V或0~15V,內(nèi)阻未知)、直流電源(3V)、滑動變阻器、開關(guān)和導(dǎo)線.請在圖1中畫線完成電路實物連接.(3)連接好電路,測量26℃的水在不同長度l時的電阻值Rx.將水溫升到65℃,重復(fù)測量.繪出26℃和65℃水的Rx-l圖線,分別如圖2中甲、乙所示.(4)若Rx-l圖線的斜率為k,則水的電阻率表達式為ρ=(用k、d、h表示).實驗結(jié)果表明,溫度(選填“高”或“低”)的水更容易導(dǎo)電.

(5)測出電阻率后,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8.0×10-3m的水管.若人體的安全電流為1.0×10-3A,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220V的工作電壓直接加在水管兩端),則該水管的長度至少應(yīng)設(shè)計為m.(保留2位有效數(shù)字)

9.[2024·廣東卷]某科技小組模仿太陽能發(fā)電中的太陽光自動跟蹤系統(tǒng),制作光源跟蹤演示裝置,實現(xiàn)太陽能電池板方向的調(diào)整,使電池板正對光源.圖甲是光照方向檢測電路.所用器材有:電源E(電動勢3V);電壓表V1和V2(量程均有0~3V和0~15V,內(nèi)阻均可視為無窮大);滑動變阻器R;兩個相同的光敏電阻RG1和RG2;開關(guān)S;手電筒;導(dǎo)線若干.圖乙是實物圖.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,電池板固定在電動機轉(zhuǎn)軸上.控制單元與檢測電路的連接未畫出.控制單元對光照方向檢測電路無影響.請完成下列實驗操作和判斷.(1)電路連接.圖乙中已正確連接了部分電路,請完成虛線框中滑動變阻器R、電源E、開關(guān)S和電壓表V1間的實物圖連線.(2)光敏電阻阻值與光照強度關(guān)系測試.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表面的光照強度比RG2表面的小.

②閉合S,將R的滑片緩慢滑到某一位置.V1的示數(shù)如圖丙所示,讀數(shù)U1為V,V2的示數(shù)U2為1.17V.由此可知,表面光照強度較小的光敏電阻的阻值(選填“較大”或“較小”).

③斷開S.(3)光源跟蹤測試.①將手電筒的光從電池板上方斜照射到RG1和RG2.②閉合S,并啟動控制單元.控制單元檢測并比較兩光敏電阻的電壓,控制電動機轉(zhuǎn)動.此時兩電壓表的示數(shù)U1<U2,圖乙中的電動機帶動電池板(選填“逆時針”或“順時針”)轉(zhuǎn)動,直至?xí)r停止轉(zhuǎn)動,電池板正對手電筒發(fā)出的光.

第15講電學(xué)實驗1.(1)正極(2)C(3)R2電荷量[解析](1)多用電表應(yīng)滿足電流“紅進黑出”,因此紅表筆與電池的正極相接觸.(2)電容器放電過程中,電流由大逐漸變小,則小燈泡迅速變亮,然后亮度逐漸減小至熄滅.(3)實線所表示的過程初始電流較小,故接入的電阻應(yīng)該為大的電阻,即R2,因此實線表示電阻箱阻值為R2;根據(jù)公式I=Qt,則I-t圖像與坐標(biāo)軸所圍面積表示電荷量2.(1)B(2)①9②b