專(zhuān)題20電學(xué)實(shí)驗(yàn)二多用表和電容及傳感器實(shí)驗(yàn)（講義）-

專(zhuān)題18電學(xué)實(shí)驗(yàn)二多用表和電容及傳感器實(shí)驗(yàn)01專(zhuān)題網(wǎng)絡(luò)·思維腦圖02考情分析·解密高考03高頻考點(diǎn)·以考定法04核心素養(yǎng)·難點(diǎn)突破05創(chuàng)新好題·輕松練考點(diǎn)內(nèi)容學(xué)習(xí)目標(biāo)多用表原理及使用1.掌握多用表原理，會(huì)使用多用表；2.掌握兩種電表改裝方法及功率測(cè)量；3.掌握傳感器和電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，掌握電容器充放電實(shí)驗(yàn)電表改裝和功率測(cè)量傳感器、電容實(shí)驗(yàn)多用電表原理多用電表可以用來(lái)測(cè)量電流、電壓、電阻等，并且每一種測(cè)量項(xiàng)目都有幾個(gè)量程．外形如圖所示：上半部分為表盤(pán)，表盤(pán)上有電流、電壓、電阻等多種量程的刻度；下半部分為選擇開(kāi)關(guān)，它的四周刻有各種測(cè)量項(xiàng)目和量程．多用電表面板上還有：歐姆表的歐姆調(diào)零旋鈕(使電表指針指在右端零歐姆處)、指針定位螺絲(使電表指針指在左端的“0”位置)、表筆的正、負(fù)插孔(紅表筆插入“＋”插孔，黑表筆插入“－”插孔)．用多用電表測(cè)量小燈泡的電壓和電流按如圖甲所示的電路圖連好電路，將多用電表選擇開(kāi)關(guān)置于直流電壓擋，測(cè)小燈泡兩端的電壓．紅表筆接電勢(shì)高(填“高”或“低”)的點(diǎn)．按如圖乙所示的電路圖連好電路，將選擇開(kāi)關(guān)置于直流電流擋，測(cè)量通過(guò)小燈泡的電流．此時(shí)電流從紅色表筆流入電表．用多用電表測(cè)定值電阻的阻值電路圖I與Rx的對(duì)應(yīng)關(guān)系相當(dāng)于待測(cè)電阻Rx＝0，調(diào)節(jié)R使I＝Ig＝eq\f(E,Rg＋r＋R)，此時(shí)指針指在Ig處(RΩ＝Rg＋r＋R)相當(dāng)于待測(cè)電阻Rx＝∞，此時(shí)I＝0，指針不偏轉(zhuǎn)待測(cè)電阻為Rx，I＝eq\f(E,RΩ＋Rx)，指針指到某確定位置，此時(shí)Rx＝eq\f(E,I)－RΩ刻度特點(diǎn)表頭電流滿(mǎn)偏I(xiàn)g處，對(duì)應(yīng)歐姆表零刻度(最右側(cè))表頭電流I＝0處，對(duì)應(yīng)歐姆表∞刻度(最左側(cè))表頭電流I與電阻Rx一一對(duì)應(yīng)，但不是線(xiàn)性關(guān)系，表盤(pán)刻度不均勻注意：1）黑表筆與電源的正極連接，紅表筆與電源的負(fù)極連接，電流方向?yàn)椤凹t進(jìn)黑出”．2）當(dāng)多用電表指針指在中央時(shí)eq\f(Ig,2)＝eq\f(E,RΩ＋R中)，知中值電阻R中＝RΩ.測(cè)量步驟估測(cè)待測(cè)電阻阻值，選擇合適的量程．歐姆調(diào)零．將被測(cè)電阻接在紅黑表筆之間．讀數(shù)：指針示數(shù)乘以倍率．使用完畢：選擇開(kāi)關(guān)置于“OFF”擋，長(zhǎng)期不用應(yīng)取出電池．注意事項(xiàng)區(qū)分“機(jī)械零點(diǎn)”與“歐姆零點(diǎn)”．機(jī)械零點(diǎn)是表盤(pán)刻度左側(cè)的“0”位置，機(jī)械調(diào)零對(duì)應(yīng)的是表盤(pán)下邊中間的指針定位螺絲；歐姆零點(diǎn)是指刻度盤(pán)右側(cè)的“0”位置，歐姆調(diào)零對(duì)應(yīng)的是歐姆調(diào)零旋鈕．使指針指在中值附近，否則換擋．測(cè)電阻時(shí)每換一次擋必須重新歐姆調(diào)零．手不能接觸表筆的金屬桿．測(cè)量電阻時(shí)待測(cè)電阻要與其他元件和電源斷開(kāi)．電容器的充放電實(shí)驗(yàn)原理電容器的充電過(guò)程：如圖所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接1時(shí)，電容器接通電源，在靜電力的作用下自由電子從正極板經(jīng)過(guò)電源向負(fù)極板移動(dòng)，正極板因失去電子而帶正電，負(fù)極板因獲得電子而帶負(fù)電．正、負(fù)極板帶等量的正、負(fù)電荷．電荷在移動(dòng)的過(guò)程中形成電流．在充電開(kāi)始時(shí)電流比較大(填“大”或“小”)，以后隨著極板上電荷的增多，電流逐漸減小(填“增大”或“減小”)，當(dāng)電容器兩極板間電壓等于電源電壓時(shí)，電荷停止定向移動(dòng)，電流I＝0.電容器的放電過(guò)程：如圖所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接2時(shí)，相當(dāng)于將電容器的兩極板直接用導(dǎo)線(xiàn)連接起來(lái)，電容器正、負(fù)極板上電荷發(fā)生中和．在電子移動(dòng)過(guò)程中，形成電流．放電開(kāi)始電流較大(填“大”或“小”)，隨著兩極板上的電荷量逐漸減小，電路中的電流逐漸減小(填“增大”或“減小”)，兩極板間的電壓也逐漸減小到零．實(shí)驗(yàn)步驟按圖連接好電路．把單刀雙擲開(kāi)關(guān)S打在上面，使觸點(diǎn)1與觸點(diǎn)2連通，觀察電容器的充電現(xiàn)象，并將結(jié)果記錄在表格中．將單刀雙擲開(kāi)關(guān)S打在下面，使觸點(diǎn)3與觸點(diǎn)2連通，觀察電容器的放電現(xiàn)象，并將結(jié)果記錄在表格中．記錄好實(shí)驗(yàn)結(jié)果，關(guān)閉電源．注意事項(xiàng)電流表要選用小量程的靈敏電流計(jì)．要選擇大容量的電容器．實(shí)驗(yàn)要在干燥的環(huán)境中進(jìn)行．常見(jiàn)的傳感器傳感器的工作原理：能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等被測(cè)量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為便于傳送和處理的可用信號(hào)輸出．通常轉(zhuǎn)換成的可用信號(hào)是電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷．把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，可以很方便地進(jìn)行測(cè)量、傳輸、處理和控制．傳感器應(yīng)用的一般模式如圖所示：傳感器的核心元件敏感元件：能直接感受或響應(yīng)外界被測(cè)非電學(xué)量的部分．轉(zhuǎn)換元件：能將敏感元件輸出的信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的部分．信號(hào)調(diào)整與轉(zhuǎn)換電路：能把輸出的微弱的電信號(hào)放大的部分．傳感器的分類(lèi)工作原理舉例物理傳感器利用物質(zhì)的物理特性或物理效應(yīng)感知并檢測(cè)出待測(cè)對(duì)象信息力傳感器、磁傳感器、聲傳感器等化學(xué)傳感器利用電化學(xué)反應(yīng)原理，把無(wú)機(jī)或有機(jī)化學(xué)物質(zhì)的成分、濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)離子傳感器、氣體傳感器等生物傳感器利用生物活性物質(zhì)的選擇性來(lái)識(shí)別和測(cè)定生物化學(xué)物質(zhì)酶?jìng)鞲衅鳌⑽⑸飩鞲衅?、?xì)胞傳感器等光敏電阻特點(diǎn)：光照越強(qiáng)，電阻越?。颍汗饷綦娮璧臉?gòu)成物質(zhì)為半導(dǎo)體材料，無(wú)光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能差；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性變好．作用：把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量．熱敏電阻和金屬熱電阻熱敏電阻：熱敏電阻一般由半導(dǎo)體材料制成，其電阻隨溫度的變化明顯，溫度升高電阻減小，如圖甲所示為某一熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性曲線(xiàn)．金屬熱電阻：有些金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，這樣的電阻也可以制作溫度傳感器，稱(chēng)為熱電阻，如圖乙所示為某金屬導(dǎo)線(xiàn)電阻的溫度特性曲線(xiàn)．作用：熱敏電阻和金屬熱電阻都能夠把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量．注意：在工作溫度范圍內(nèi)，電阻值隨溫度上升而增加的是正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻器；電阻值隨溫度上升而減小的是負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻器．電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片的作用：電阻應(yīng)變片能夠把物體形變這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量．電子秤的組成及敏感元件：由金屬梁和電阻應(yīng)變片組成，敏感元件是應(yīng)變片．電子秤的工作原理eq\x(金屬梁自由端受力F)?eq\x(金屬梁發(fā)生彎曲)?eq\x(應(yīng)變片的電阻變化)?eq\x(兩應(yīng)變片上電壓的差值變化)考向一：多用表的使用【探究重點(diǎn)】用多用電表測(cè)二極管的正、反向電阻認(rèn)識(shí)二極管：晶體二極管由半導(dǎo)體材料制成，它的符號(hào)如圖所示，左端為正極，右端為負(fù)極．特點(diǎn)：當(dāng)給二極管加正向電壓時(shí)電阻很小，當(dāng)給二極管加反向電壓時(shí)電阻很大．用歐姆擋判斷二極管的正負(fù)極將多用電表歐姆擋調(diào)零之后，若多用電表指針偏角很大，則黑表筆接觸二極管的正極，紅表筆接觸二極管的負(fù)極(如圖甲)；若多用電表指針偏角很小，則黑表筆接觸二極管的負(fù)極，紅表筆接觸二極管的正極(如圖乙)．探索黑箱內(nèi)的電學(xué)元件判斷目的應(yīng)用擋位現(xiàn)象電源電壓擋兩接線(xiàn)柱正、反接時(shí)均無(wú)示數(shù)，說(shuō)明無(wú)電源電阻歐姆擋兩接線(xiàn)柱正、反接時(shí)示數(shù)相同二極管歐姆擋正接時(shí)示數(shù)很小，反接時(shí)示數(shù)很大【高考解密】(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＋R0m<Rm<Rn)，電流計(jì)G的內(nèi)阻為RG(Rs?RG)．用此歐姆表測(cè)量一待測(cè)電阻的阻值，回答下列問(wèn)題：(1)短接①②，將單刀雙擲開(kāi)關(guān)S與m接通，電流計(jì)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，電流計(jì)G示數(shù)變?yōu)镮n，則Im________In(選填“大于”或“小于”)；(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)在電流計(jì)G滿(mǎn)偏刻度處)時(shí)，調(diào)零電阻R0的滑片應(yīng)該________調(diào)節(jié)(選填“向上”或“向下”)；(4)在“×10”擋位調(diào)整歐姆零點(diǎn)后，在①②間接入阻值為100Ω的定值電阻R1，穩(wěn)定后電流計(jì)G的指針偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)偏刻度的eq\f(2,3)；取走R1，在①②間接入待測(cè)電阻Rx，穩(wěn)定后電流計(jì)G的指針偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)偏刻度的eq\f(1,3)，則Rx＝________Ω.【答案】(1)大于(2)×10(3)向上(4)400【解析】(1)根據(jù)題意可知Rm<Rn，所以開(kāi)關(guān)撥向m時(shí)電路的總電阻小于開(kāi)關(guān)撥向n時(shí)電路的總電阻，電源電動(dòng)勢(shì)E不變，根據(jù)I＝eq\f(E,R總)可知Im>In；(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S撥向n時(shí)，全電路的總電阻較大，中值電阻較大，能夠接入待測(cè)電阻的阻值也更大，所以開(kāi)關(guān)S撥向n時(shí)對(duì)應(yīng)歐姆表的擋位倍率較大，即×10；(3)從“×1”擋位換成“×10”擋位，即開(kāi)關(guān)S從m撥向n，全電路電阻增大，干路電流減小，①②短接時(shí)，為了使電流表滿(mǎn)偏，則需要增大通過(guò)電流計(jì)G所在支路的電流，所以需要將R0的滑片向上調(diào)節(jié)；(4)在“×10”擋位，電路圖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化如圖所示當(dāng)①②短接時(shí)，全電路的總電阻為R＝Rn＋eq\f(RG＋R0上R0下,RG＋R0m)通過(guò)干路的電流為I＝eq\f(E,R)電流計(jì)滿(mǎn)偏，根據(jù)并聯(lián)電路中電流之比等于電阻反比可知eq\f(IG,I－IG)＝eq\f(R0下,RG＋R0上)當(dāng)①②之間接入R1＝100Ω的定值電阻時(shí)，全電路總電阻為R＋R1，通過(guò)干路的電流為I1＝eq\f(E,R＋R1)電流計(jì)偏轉(zhuǎn)了量程的eq\f(2,3)，則有eq\f(\f(2,3)IG,I1－\f(2,3)IG)＝eq\f(R0下,RG＋R0上)解得R＝2R1＝200Ω當(dāng)①②之間接入Rx時(shí)，全電路總電阻為Rx＋R，通過(guò)干路的電流為Ix＝eq\f(E,Rx＋R)電流計(jì)偏轉(zhuǎn)了量程的eq\f(1,3)，則有eq\f(\f(1,3)IG,Ix－\f(1,3)IG)＝eq\f(R0下,RG＋R0上)解得Rx＝400Ω.【考向預(yù)測(cè)】(2023·江蘇無(wú)錫市模擬)(1)如圖甲所示，是歐姆表測(cè)未知電阻Rx阻值的原理圖，電路中電池的電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r，R0為調(diào)零電阻，Rg為表頭內(nèi)阻，則電流I與待測(cè)電阻的阻值Rx關(guān)系式為I＝________；(調(diào)零電阻接入電路的部分阻值用R0表示)(2)I－Rx的關(guān)系圖像如圖乙所示，由圖像判斷下列說(shuō)法正確的是________；A．指針偏角越小，測(cè)量的誤差越小B．歐姆調(diào)零是當(dāng)Rx＝0時(shí)，調(diào)節(jié)R0使電路中的電流I＝IgC．Rx越小，相同的電阻變化量對(duì)應(yīng)的電流變化量越大，所以歐姆表的示數(shù)左密右疏D．測(cè)量中，當(dāng)Rx的阻值為圖乙中的R2時(shí)，指針位于表盤(pán)中央位置的右側(cè)(3)用歐姆擋粗測(cè)電阻，選用“×10”倍率擋測(cè)量，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)小，因此需選擇________(選填“×1”或“×100”)倍率的擋位，換擋后應(yīng)重新進(jìn)行________(選填“歐姆”或“機(jī)械”)調(diào)零，測(cè)量時(shí)多用電表的示數(shù)如圖丙所示，測(cè)量結(jié)果為Rx＝________Ω【答案】(1)eq\f(E,r＋Rg＋R0＋Rx)(2)BC(3)×100歐姆1900【解析】(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律E＝I(Rg＋R0＋Rx＋r)，故I＝eq\f(E,r＋Rg＋R0＋Rx)(2)指針在表盤(pán)中間位置時(shí)的誤差才較小，故A錯(cuò)誤；歐姆調(diào)零是當(dāng)Rx＝0時(shí)，調(diào)節(jié)R0使電路中的電流達(dá)到滿(mǎn)偏電流，故B正確；根據(jù)I＝eq\f(E,r＋Rg＋R0＋Rx)，Rx越小，相同的電阻變化量對(duì)應(yīng)的電流變化量越大，所以歐姆表的示數(shù)左密右疏，故C正確；當(dāng)Rx的阻值為題圖乙中的R2時(shí)，Rx大于中值電阻，指針位于表盤(pán)中央位置的左側(cè)，故D錯(cuò)誤．(3)指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)小，說(shuō)明選擇的擋位較小，應(yīng)該換×100倍率的擋位，換擋后應(yīng)重新進(jìn)行歐姆調(diào)零．如題圖丙所示，測(cè)量結(jié)果為Rx＝19×100Ω＝1900Ω.考向二：電表改裝和電功率測(cè)量【探究重點(diǎn)】電表的兩種改裝的比較改裝成大量程電壓表改裝成大量程電流表內(nèi)部電路改裝原理串聯(lián)分壓并聯(lián)分流所需電阻阻值R＝eq\f(U,Ig)－RgR＝eq\f(Ug,I－Ig)改裝后的量程U＝Ig(Rg＋R)I＝eq\f(R＋Rg,R)Ig校準(zhǔn)電路【高考解密】(2022·遼寧·高考真題)某同學(xué)要將一小量程電流表(滿(mǎn)偏電流為，內(nèi)阻為)改裝成有兩個(gè)量程的電流表，設(shè)計(jì)電路如圖(a)所示，其中定值電阻，。(1)當(dāng)開(kāi)關(guān)S接A端時(shí)，該電流表的量程為_(kāi)__________；(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S接B端時(shí)，該電流表的量程比接在A端時(shí)___________(填“大”或“小”)(3)該同學(xué)選用量程合適的電壓表(內(nèi)阻未知)和此改裝電流表測(cè)量未知電阻的阻值，設(shè)計(jì)了圖(b)中兩個(gè)電路。不考慮實(shí)驗(yàn)操作中的偶然誤差，則使用___________(填“甲”或“乙”)電路可修正由電表內(nèi)阻引起的實(shí)驗(yàn)誤差。【答案】1大乙【詳解】(1)[1]由圖可知當(dāng)S接A時(shí)，R1和R2串聯(lián)接入電路，和電流表并聯(lián)，滿(mǎn)偏時(shí)電流表兩端的電壓為此時(shí)R1和R2的電流為所以總電流為即量程為0~1mA。(2)[2]當(dāng)開(kāi)關(guān)S接B端時(shí)，由圖可知R1和電流表串聯(lián)再和R2并聯(lián)，由于和電流表并聯(lián)的電阻變小，當(dāng)電流表滿(mǎn)偏時(shí)，流過(guò)R2的電流變大，干路電流變大，即量程變大；所以比接在A端時(shí)大。(3)[3]圖甲是電流表的外接法，誤差是由于電壓表的分流引起的；圖乙是電流表的內(nèi)接法，誤差是由于電流表的分壓引起的，因?yàn)轭}目中電壓表電阻未知，故采用圖乙的方法可以修正由電表內(nèi)阻引起的實(shí)驗(yàn)誤差?！究枷蝾A(yù)測(cè)】某實(shí)驗(yàn)小組要測(cè)量一個(gè)用電器L的額定功率(額定電壓為10V、額定功率在12～15W之間)，測(cè)量電路的部分導(dǎo)線(xiàn)已經(jīng)接好(如圖所示)．實(shí)驗(yàn)室有下列器材可供選用：直流電源：E1(電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻很小)E2(電動(dòng)勢(shì)為15V，內(nèi)阻很小)直流電流表：A1(量程0～0.6A，內(nèi)阻約為0.5Ω)A2(量程0～3A，內(nèi)阻約為0.1Ω)直流電壓表：V(量程為3V、內(nèi)阻為3kΩ)滑動(dòng)變阻器：R1(阻值范圍0～20Ω)R2(阻值范圍0～200Ω)定值電阻：R3＝3kΩ、R4＝9kΩ、R5＝25kΩ開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線(xiàn)若干為使測(cè)量盡可能準(zhǔn)確、方便，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)電源應(yīng)該選擇________(填“E1”或“E2”)；(2)電流表應(yīng)該選擇________(填“A1”或“A2”)；(3)滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選擇________(填“R1”或“R2”)；(4)由于電壓表的量程不夠，要利用一個(gè)定值電阻進(jìn)行改裝．請(qǐng)選擇合適的定值電阻，在圖中用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)連接好測(cè)量電路的剩余部分．【答案】(1)E2(2)A2(3)R1(4)見(jiàn)【解析】圖【解析】(1)由于額定電壓為10V，所以直流電源選擇電動(dòng)勢(shì)為15V的E2.(2)其額定電流為1.2～1.5A，所以直流電流表選擇A2.(3)根據(jù)已有的電路結(jié)合讓實(shí)驗(yàn)結(jié)果更為精確的要求，采用限流電路，所以利用滑動(dòng)變阻器R1作為限流電阻．(4)若要將電壓表改裝為量程更大的電壓表，需要與其串聯(lián)一個(gè)定值電阻，根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)知，若串聯(lián)R3，則量程為6V，若串聯(lián)R4，則量程為12V，若串聯(lián)R5，則量程為28V，因此串聯(lián)R4比較合適，如圖所示．考向三：傳感器、電容實(shí)驗(yàn)【探究重點(diǎn)】電容器的充、放電：①充電：使電容器帶電的過(guò)程，充電后電容器兩極板帶上等量的異種電荷，電容器中儲(chǔ)存電場(chǎng)能．②放電：使充電后的電容器失去電荷的過(guò)程，放電過(guò)程中電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能．霍爾元件的工作原理：E、F間通入恒定的電流I，同時(shí)外加與薄片垂直的磁場(chǎng)B時(shí)，薄片中的載流子就在洛倫茲力作用下，向著與電流和磁場(chǎng)都垂直的方向漂移，使M、N間出現(xiàn)電壓(如圖所示)．霍爾元件在電流、電壓穩(wěn)定時(shí)，載流子所受靜電力和洛倫茲力二力平衡．霍爾電壓：UH＝keq\f(IB,d)(d為薄片的厚度，k為霍爾系數(shù))．其中UH與B成正比，所以霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量．【高考解密】（2023·山東·統(tǒng)考高考真題）電容儲(chǔ)能已經(jīng)在電動(dòng)汽車(chē)，風(fēng)、光發(fā)電、脈沖電源等方面得到廣泛應(yīng)用。某同學(xué)設(shè)計(jì)圖甲所示電路，探究不同電壓下電容器的充、放電過(guò)程，器材如下：電容器C（額定電壓，電容標(biāo)識(shí)不清）；電源E（電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)阻不計(jì)）；電阻箱（阻值）；滑動(dòng)變阻器（最大阻值，額定電流）；電壓表V（量程，內(nèi)阻很大）；發(fā)光二極管，開(kāi)關(guān)，電流傳感器，計(jì)算機(jī)，導(dǎo)線(xiàn)若干?；卮鹨韵聠?wèn)題：（1）按照?qǐng)D甲連接電路，閉合開(kāi)關(guān)，若要升高電容器充電電壓，滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)向端滑動(dòng)（填“a”或“b”）。（2）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片位置，電壓表表盤(pán)如圖乙所示，示數(shù)為V（保留1位小數(shù)）。（3）繼續(xù)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片位置，電壓表示數(shù)為時(shí)，開(kāi)關(guān)擲向1，得到電容器充電過(guò)程的圖像，如圖丙所示。借鑒“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中估算油膜面積的方法，根據(jù)圖像可估算出充電結(jié)束后，電容器存儲(chǔ)的電荷量為C（結(jié)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(jié)果保留2位有效數(shù)字）。（5）電容器充電后，將開(kāi)關(guān)擲向2，發(fā)光二極管（填“”或“”）閃光?！敬鸢浮縝6.5【詳解】（1）[1]滑動(dòng)變阻器分壓式接法，故向b端滑動(dòng)充電電壓升高；（2）[2]量程15V，每個(gè)小格0.5V，估讀，故6.5V；（3）[3]圖像所圍的面積，等于電容器存儲(chǔ)的電荷量，38個(gè)小格，故電容器存儲(chǔ)的電荷量為C；（4）[4]由電容的定義式得：F；（5）[5]開(kāi)關(guān)擲向2，電容器放電，故閃光。(2023·山西·統(tǒng)考高考真題)在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)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(kāi)關(guān)以及導(dǎo)線(xiàn)若干。(1)用多用電表的電壓擋檢測(cè)電池的電壓。檢測(cè)時(shí)，紅表筆應(yīng)該與電池的___________(填“正極”或“負(fù)極”)接觸。(2)某同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路如圖(a)所示。先將電阻箱的阻值調(diào)為，將單刀雙擲開(kāi)關(guān)S與“1”端相接，記錄電流隨時(shí)間的變化。電容器充電完成后，開(kāi)關(guān)S再與“2”端相接，相接后小燈泡亮度變化情況可能是___________。(填正確答案標(biāo)號(hào))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，再次將開(kāi)關(guān)S與“1”端相接，再次記錄電流隨時(shí)間的變化情況。兩次得到的電流I隨時(shí)間t變化如圖(b)中曲線(xiàn)所示，其中實(shí)線(xiàn)是電阻箱阻值為_(kāi)__________(填“R1”或“R2”)時(shí)的結(jié)果，曲線(xiàn)與坐標(biāo)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”)?！敬鸢浮空龢OC電荷量【詳解】(1)[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(yīng)該與電池的正極接觸；(2)[2]電容器充電完成后，開(kāi)始時(shí)兩極板電量較多，電勢(shì)差較大，當(dāng)閉合“2”接入小燈泡，回路立即形成電流，燈泡的迅速變亮；隨著時(shí)間的積累，兩極板電量變少，電勢(shì)差變小，流過(guò)燈泡的電流減小，直至兩極板電荷量為零不帶電，則無(wú)電流流過(guò)小燈泡即熄滅，故選C。(3)[3]開(kāi)始充電時(shí)兩極板的不帶電，兩極板電勢(shì)差為零，設(shè)電源內(nèi)阻為r，則開(kāi)始充電時(shí)有由圖像可知開(kāi)始充電時(shí)實(shí)線(xiàn)的電流較小，故電路中的電阻較大，因此電阻箱阻值為；[4]圖像的物理意義為充電過(guò)程中電流隨時(shí)間的變化圖線(xiàn)，故曲線(xiàn)與坐標(biāo)軸所圍面積等于該次充電完成后電容器上的電荷量?！究枷蝾A(yù)測(cè)】(2023·山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)電容器是一種重要的電學(xué)元件，在電工、電子技術(shù)中應(yīng)用廣泛．使用圖甲所示電路觀察電容器的充、放電過(guò)程．電路中的電流傳感器與計(jì)算機(jī)相連，可以顯示電路中電流隨時(shí)間的變化關(guān)系．圖甲中直流電源電動(dòng)勢(shì)E＝8V，實(shí)驗(yàn)前電容器不帶電．先使S與“1”端相連給電容器充電，充電結(jié)束后，使S與“2”端相連，直至放電完畢．計(jì)算機(jī)記錄的電流隨時(shí)間變化的i－t曲線(xiàn)如圖乙所示．(1)乙圖中陰影部分的面積S1________S2；(選填“>”“<”或“＝”)(2)計(jì)算機(jī)測(cè)得S1＝1203mA·s，則該電容器的電容為_(kāi)_______F；(保留兩位有效數(shù)字)(3)由甲、乙兩圖可判斷阻值R1________R2.(選填“>”“<”或“＝”)【答案】(1)＝(2)0.15(3)<【解析】(1)題圖乙中陰影面積S1和S2分別表示充電和放電中電容器上的總電荷量，所以?xún)烧呦嗟龋?2)由陰影面積代表電容器上的電荷量得q＝S1＝1.203C，U＝E＝8V，則C＝eq\f(q,U)＝eq\f(1.203,8)F≈0.15F.(3)由題圖乙可知充電瞬間電流大于放電瞬間電流，且充電瞬間電源電壓與放電瞬間電容器兩極板電壓相等，由eq\f(E,R0＋R1)＞eq\f(E,R0＋R2)，解得R1＜R2.(2023·江蘇南通市模擬)某實(shí)驗(yàn)小組測(cè)量一新材料制成的粗細(xì)均勻金屬絲的電阻率，金屬絲的長(zhǎng)度已知．(1)用螺旋測(cè)微器量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖甲所示，其直徑為_(kāi)_______mm.(2)用多用電表粗測(cè)金屬絲的阻值．當(dāng)用電阻“×10”擋時(shí)，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)大，進(jìn)行一系列正確操作后，指針靜止時(shí)位置如圖乙所示，其讀數(shù)為_(kāi)_______Ω.(3)為了精確地測(cè)量金屬絲的電阻Rx，實(shí)驗(yàn)室提供了下列器材：A．電流表A1(量程500μA，內(nèi)阻1kΩ)B．電流表A2(量程0.3A，內(nèi)阻約0.1Ω)C．滑動(dòng)變阻器R1(0～5Ω，額定電流1.0A)D．滑動(dòng)變阻器R2(0～1Ω，額定電流1.0A)E．電阻箱R(阻值范圍為0～9999.9Ω)F．電源(電動(dòng)勢(shì)3.0V，內(nèi)阻約0.2Ω)G．開(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線(xiàn)若干①實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖丙所示．由于沒(méi)有電壓表，需要把電流表A1串聯(lián)電阻箱R改為量程為3V的電壓表，則電阻箱的阻值調(diào)為_(kāi)_______Ω.滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇________(選填“R1”或“R2”)②正確連接電路后，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器測(cè)得5組電流表A1、A2的值I1、I2，數(shù)據(jù)見(jiàn)下表．請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在方格紙上作出I1－I2圖像，并由圖像求出Rx＝________Ω(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)，進(jìn)而可以求出金屬絲的電阻率．I1/(×103μA)0.1210.1650.2180.2660.306I2/A0.1000.1500.1900.2300.280③關(guān)于本實(shí)驗(yàn)的誤差，下列說(shuō)法正確的是_______________________________________．A．用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí)，由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差B．用I1－I2圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出金屬絲阻值可以減小偶然誤差C．需要將得到的幾組電表示數(shù)取平均值以減小誤差D．為減小讀數(shù)時(shí)的誤差，電表讀數(shù)時(shí)應(yīng)多估讀幾位數(shù)【答案】(1)1.698(1.697、1.699均可)(2)6(3)①5000.0R1②見(jiàn)【解析】圖6.7(6.6～7.6)③B【解析】(1)根據(jù)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)規(guī)則可知d＝1.5mm＋19.8×0.01mm＝1.698mm(2)由題意，當(dāng)用“×10”擋時(shí)發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)大，說(shuō)明被測(cè)電阻很小，應(yīng)該換用低倍率電阻擋，即“×1”擋，由題圖乙可知讀數(shù)為6Ω(歐姆擋不需要估讀)．(3)①當(dāng)電流表A1滿(mǎn)偏時(shí)，兩端電壓為Ug＝Igr1＝0.5V因此需要把電阻箱的阻值調(diào)為R＝eq\f(U－Ug,Ig)＝5000.0Ω滑動(dòng)變阻器R1和R2的最大阻值都小于待測(cè)金屬絲的阻值，則用分壓式接法，當(dāng)選擇R1時(shí)，回路中的最大電流Im＝eq\f(3,0.2＋\f(5×6,5＋6))A≈1.0A，約等于滑動(dòng)變阻器R1的額定電流．當(dāng)選擇R2時(shí)，回路內(nèi)的最小電流約為Im′＝eq\f(3,0.2＋0.86)A>1A超過(guò)滑動(dòng)變阻器R2的額定電流，因此選擇R1.②根據(jù)表格中數(shù)據(jù)作出I1－I2圖像如下根據(jù)電路圖，有I1(r1＋R)＝(I2－I1)Rx，因?yàn)镮2遠(yuǎn)大于I1，故I1(r1＋R)＝I2Rx，得I1＝eq\f(Rx,r1＋R)I2，根據(jù)圖像的斜率可得eq\f(Rx,r1＋R)＝eq\f(0.20,0.18)×103×10－6，解得Rx＝6.7Ω③用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí)，由于讀數(shù)引起的誤差屬于偶然誤差，A錯(cuò)誤；用I1－I2圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出金屬絲阻值可以減小偶然誤差，B正確；得到幾組電表示數(shù)后，應(yīng)先分別用對(duì)應(yīng)電表示數(shù)求出待測(cè)電阻，再求電阻的平均值，或者根據(jù)幾組電表示數(shù)作出對(duì)應(yīng)圖像，以減小誤差，C錯(cuò)誤；讀數(shù)時(shí)只需估讀到分度值的下一位，多估讀幾位數(shù)沒(méi)有意義，不可以減小誤差，D錯(cuò)誤．（2023·江蘇省南通市高三下學(xué)期第三次調(diào)研）學(xué)習(xí)小組為研究黑盒a、b兩端電壓隨電流變化的規(guī)律．實(shí)驗(yàn)室提供如下器材：A．黑盒B．電流表A（0.6A，內(nèi)阻約0.5Ω）C．電壓表V1（3V，內(nèi)阻約3kΩ）D．電壓表V2（6V，內(nèi)阻約6kΩ）E．滑動(dòng)變阻器R（0~20Ω）F．開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線(xiàn)若干（1）學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路，閉合開(kāi)關(guān)S，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R的滑片，記錄相應(yīng)的電壓表示數(shù)U和電流表示數(shù)I如下表，請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖乙中作出UI圖線(xiàn)_____。U/V1.951.731.521.301.100.88I/A0.180.220.260.300.340.38（2）將黑盒視為一個(gè)電源，根據(jù)作出的圖線(xiàn)可得黑盒的等效電動(dòng)勢(shì)E0=_____V（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。（3）圖甲中電壓表應(yīng)選用_____（選填“C”或“D”）。（4）因電表內(nèi)阻影響，黑盒等效電動(dòng)勢(shì)E0測(cè)量值_____（選填“偏大”或“偏小”），原因是_____。（5）打開(kāi)黑盒，內(nèi)部電路如圖丙所示，其中電阻R1=7.5Ω，R2=7.5Ω，R3=10.0Ω，電池E（電動(dòng)勢(shì)9.0V，內(nèi)阻不計(jì)）。甲圖中電壓表的正、負(fù)接線(xiàn)柱分別與a、b相連，電阻R4的阻值最接近_____。A．2.0ΩB．10.0ΩC．50.0Ω【答案】①.②.2.95V（2.90V~3.00V）③.C④.偏小⑤.電壓表分流⑥.A【解析】（1）[1]請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖乙中作出UI圖線(xiàn)如圖所示（2）[2]根據(jù)閉合電路歐姆定律有可得由圖像可得黑盒等效電動(dòng)勢(shì)E0=2.95V（電動(dòng)勢(shì)的值在2.90V~3.00V都算對(duì)）（3）[3]由表格可知，電壓表示數(shù)的最大值為1.95V，所以電壓表選V1。故選C。（4）[4]按圖示中伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)時(shí)，路端電壓測(cè)量準(zhǔn)確，但是電路中由于電壓表分流作用，導(dǎo)致干路電流偏小，電壓表示數(shù)越大，電壓表分流就越多，由UI圖像修正法有所以因電表內(nèi)阻影響，黑盒等效電動(dòng)勢(shì)E0測(cè)量值偏小。[5]電路中由于電壓表的分流作用，導(dǎo)致盒等效電動(dòng)勢(shì)E0測(cè)量值偏小。（5）[6]由圖像可得黑盒等效電源內(nèi)阻為根據(jù)等效電源法有由于實(shí)驗(yàn)測(cè)量存在誤差，所以采用代入法檢驗(yàn)最接近電阻R4的阻值若R4=2.00Ω，帶入得若R4=10.0Ω，帶入得若R4=50.0Ω，帶入得所以甲圖中電壓表的正、負(fù)接線(xiàn)柱分別與a、b相連，由于測(cè)量中內(nèi)阻存在誤差，在誤差允許范圍內(nèi)，電阻R4的阻值最接近2.00Ω。故選A。(2023·江蘇徐州市模擬)某同學(xué)利用如圖甲所示電路觀察電容器的充、放電現(xiàn)象，電流傳感器與計(jì)算機(jī)相連，可以顯示出電流I隨時(shí)間t變化的圖像．(1)為使電源向電容器充電，應(yīng)將開(kāi)關(guān)S與______(選填“1”或“2”)端相連；(2)在充電過(guò)程中，測(cè)繪的充電電流I隨時(shí)間t變化的圖像可能是____