第15講電學(xué)實(shí)驗(yàn)

題型1以“測(cè)電阻”為核心的實(shí)驗(yàn)

1.某同學(xué)為精確測(cè)量某金屬導(dǎo)體的電阻,設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路圖.圖中E為學(xué)生電源、G為靈敏電流計(jì)、Ai和

A2均為電流表、品為電阻箱、及與尺3均為滑動(dòng)變阻器、必為定值電阻、S為開(kāi)關(guān)、0為待測(cè)金屬導(dǎo)體,另有導(dǎo)

線(xiàn)若干.

甲7.

具體的實(shí)驗(yàn)操作如下：

A.按照如圖甲所示的電路圖連接好實(shí)驗(yàn)器材；

B.將滑動(dòng)變阻器R?的滑片、滑動(dòng)變阻器R3的滑片均調(diào)至適當(dāng)位置，閉合開(kāi)關(guān)S;

C.調(diào)整品，并反復(fù)調(diào)整Rl和及使靈敏電流計(jì)的示數(shù)為零，測(cè)得此時(shí)A\的示數(shù)為/1,A2的示數(shù)為/2,電阻箱的示數(shù)為

Ri;

D.實(shí)驗(yàn)完畢，整理器材.

(1)根據(jù)圖甲實(shí)驗(yàn)電路圖，將圖乙實(shí)物圖中連線(xiàn)補(bǔ)充完整.

［答案］如圖所示

(2)電路中需要兩個(gè)量程為0~6A的電流表，但實(shí)驗(yàn)室提供的器材中，只有量程為0~0.3A、內(nèi)阻為20C的電流表.

現(xiàn)將量程為0~0.3A的電流表擴(kuò)充為0~6A量程,則應(yīng)該并聯(lián)一個(gè)阻值R'=1.050的電阻.如圖丙所示為某次

測(cè)量時(shí)改裝后的電流表表盤(pán)指針位置，則此時(shí)的電流讀數(shù)為4.4A.

2,4

丙

(3)待測(cè)金屬導(dǎo)體尺的阻值為(用所測(cè)物理量來(lái)表示);電流表Ai、A2的內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果無(wú)(選填“有”

或“無(wú)”)影響.

［解析］(1)實(shí)物圖中連線(xiàn)如圖所示.

1

⑵要將量程為的電流表擴(kuò)充為的量程，應(yīng)該并聯(lián)電阻的阻值陰=。，如題圖丙所

0~0.3A0~6AR/_ig°0A害-U.3譽(yù)A4.05

示電流表表盤(pán)指針位置讀數(shù)為4.4A.

⑶品、及和Rx、Ro并聯(lián),兩支路兩端電壓相等，靈敏電流計(jì)的示數(shù)為零時(shí)有空=黑可知%［=為“即/IR=/2R、,解得

R=*Ri,電流表Ai、A?都接在電流計(jì)的右側(cè)電路中其內(nèi)阻對(duì)左側(cè)電路中R的測(cè)量無(wú)影響.

2.某同學(xué)用伏安法測(cè)金屬絲的電阻尺（阻值約為5O）.實(shí)驗(yàn)所用器材為:電池組（電動(dòng)勢(shì)為3V）、電流表（內(nèi)阻約為

0.10）、電壓表（內(nèi)阻約為3k。）、滑動(dòng)變阻器R（0~20。）開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干.

（1）甲圖中電壓表的右端應(yīng)與a（選填"a"或"b"）點(diǎn)連接.

（2）乙圖是測(cè)量七的實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線(xiàn)，滑動(dòng)變阻器的滑片尸置于變阻器的右端.請(qǐng)根據(jù)（1）問(wèn)

中的電路圖,補(bǔ)充完成圖中實(shí)物間的連線(xiàn)，并使閉合開(kāi)關(guān)的瞬間,電壓表或電流表讀數(shù)均為最小值.

7.

［答案］如圖所示

2

(3)該同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立如圖丙所示的坐標(biāo)系，標(biāo)出了與測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的6個(gè)點(diǎn).請(qǐng)?jiān)谠搱D中描繪出圖線(xiàn)，利用

圖線(xiàn)可得該金屬絲的阻值Rx=4.3-4.8。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).

［答案］如圖所示

7/IA-+

0.6，

工

工

:':，

，

?::?工

:':，

，

0.4Il■:l-■i-rIIL*IIlli

mu律;二;m

0.2

0

(4)通過(guò)電路元件的圖像可以了解其性能.該同學(xué)查閱說(shuō)明書(shū)，了解到某元件具有維持用電器兩端電壓穩(wěn)定的作

用，其正常工作電壓為3.0V,電流約為83mA/。圖像如圖丁所示.若使用該元件與一額定電壓為3.0V的用電器

&并聯(lián)，通過(guò)適當(dāng)?shù)碾娮杵窐?gòu)成如圖戊所示的電路.當(dāng)輸入電壓在一定范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，用電器式2兩端電壓能夠穩(wěn)定

在3.0V不變,請(qǐng)分析說(shuō)明其原因.

［答案］見(jiàn)解析

［解析］(1)金屬絲的電阻較小，為減小誤差，采用電流表外接法，電壓表的右端應(yīng)與“點(diǎn)連接.

(2)實(shí)物圖連接如圖所示

(3)/-。圖線(xiàn)如圖所示

3

該金屬絲的阻值為圖線(xiàn)的斜率的倒數(shù)，即%=4.3Q.

(4)當(dāng)輸入電壓有所升高時(shí)，及兩端的電壓瞬間大于3.0V,元件中電流從83mA急劇增大，使Ri兩端的電壓增大，&

兩端的電壓又回到3.0V;當(dāng)輸入電壓有所下降時(shí)，及兩端的電壓瞬間小于3.0V,元件中電流從83mA急劇減小，使

Ri兩端的電壓減小,及兩端的電壓又回到3.0V.因此，用電器R?兩端電壓能夠穩(wěn)定在3.0V不變.

3.小李在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量一電阻R,的阻值.

(1)因電表內(nèi)阻未知，用如圖甲所示的電路來(lái)判定電流表該內(nèi)接還是外接.正確連線(xiàn)后，合上開(kāi)關(guān)S,將滑動(dòng)變阻器的

滑片尸移至合適位置.單刀雙擲開(kāi)關(guān)K擲到1,電壓表的讀數(shù)Ui=1.65V,電流表的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)/尸

0.34A:將K擲到2,電壓表和電流表的讀數(shù)分別為5=1.75V,/2=0.33A.由此可知應(yīng)采用電流表外(填“內(nèi)”

或“外”)接法.

(2)完成上述實(shí)驗(yàn)后，小李進(jìn)一步嘗試用其他方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

①器材與連線(xiàn)如圖丙所示,請(qǐng)?jiān)谔摼€(xiàn)框中畫(huà)出對(duì)應(yīng)的電路圖;

［答案］如圖所示

②先將單刀雙擲開(kāi)關(guān)擲到左邊，記錄電流表讀數(shù),再將單刀雙擲開(kāi)關(guān)擲到右邊，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電流表的讀數(shù)

與前一次盡量相同.電阻箱的示數(shù)如圖丁所示.則待測(cè)電阻R=5Q此方法有(填“有”或“無(wú)”)明顯的實(shí)

驗(yàn)誤差，其理由是電阻箱的最小分度與待測(cè)電阻比較接近(或其他合理解釋).

［解析］(1)開(kāi)關(guān)接1時(shí),電流表讀數(shù)為0.34A;由于開(kāi)關(guān)接1和接2時(shí),電壓表示數(shù)的變化比較明顯，說(shuō)明該電阻比較

小，所以電流表內(nèi)阻的分壓比較明顯，因此適合采用外接法.

⑵①電路圖如圖所示.

②該電路采用的是等效替換法測(cè)電阻，當(dāng)電阻箱與未知電阻阻值一樣時(shí)，電流表的讀數(shù)相同，所以未知電阻大小為5

。，由于電阻箱的最小分度與待測(cè)電阻大小接近，所以無(wú)法細(xì)調(diào)，很難做到電流表讀數(shù)前后兩次精確一致，有明顯實(shí)

驗(yàn)誤差.

4.某學(xué)習(xí)小組用如圖甲所示的電路測(cè)量電壓表Vi的內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)儀器有：

4

待測(cè)電壓表V1（量程0~3V,內(nèi)阻約3000Q）

電壓表V?（量程0~5V,內(nèi)阻約6000Q）

電源夙電動(dòng)勢(shì)6V,內(nèi)阻不計(jì)）

滑動(dòng)變阻器品（0~2。）

電阻箱及（最大阻值9999.9Q）

該學(xué)習(xí)小組采用的主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①開(kāi)關(guān)S1閉合,S2閉合，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器品的阻值，使電壓表V1指針偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)刻度，讀出此時(shí)電壓表V2的示數(shù)Uo；

②開(kāi)關(guān)Si閉合,S2斷開(kāi),同時(shí)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器Ri和電阻箱比,使電壓表V2的示數(shù)仍為“）,并使電壓表Vi指針偏轉(zhuǎn)

到滿(mǎn)刻度的|,記錄此時(shí)電阻箱Ri的阻值.

（1）若步驟②中記錄電阻箱Ri的阻值為1450。，則電壓表Vi內(nèi)阻的測(cè)量值為2900d該測(cè)量值等于（選填

“大于”“小于”或“等于"）電壓表Vi內(nèi)阻的實(shí)際值.

（2）學(xué)習(xí)小組中有人認(rèn)為不用電壓表V2也能測(cè)量電壓表Vi的內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)電路如圖乙所示，主要實(shí)驗(yàn)步驟為:①開(kāi)關(guān)

Si閉合,S2閉合，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器Ri的阻值，使電壓表Vi滿(mǎn)偏；

②開(kāi)關(guān)Si閉合,S2斷開(kāi)，保持滑動(dòng)變阻器Ri的阻值不變，調(diào)節(jié)電阻箱&的阻值使電壓表Vi的指針半偏，讀出此時(shí)變

阻箱史的阻值，此阻值等于電壓表Vi內(nèi)阻的阻值.此種情況下測(cè)得的電壓表Vi的內(nèi)阻阻值.大于（選填“大

于”“小于”或“等于"）電壓表Vi內(nèi)阻的實(shí)際值.

［解析］⑴開(kāi)關(guān)Si閉合,S?閉合,兩電壓表并聯(lián)，因此電壓表V2的示數(shù)UO=UY［=3V,開(kāi)關(guān)Si閉合,S2斷開(kāi)時(shí)，電壓表Vi

的示數(shù)C7i=|t/vi=|x3V=2V,電阻箱&2兩端電壓UR=UO-UI=3V-2V=1V,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的分配與電阻的關(guān)系

可知學(xué)=曲,代入數(shù)據(jù)解得7?vi=2900O;由于電阻箱兩端電壓、待測(cè)電壓表兩端電壓以及電阻箱的值無(wú)誤差，因此

尺2Rvi

電壓表V1內(nèi)阻的測(cè)量值等于實(shí)際值.

（2）用圖乙測(cè)電壓表采用的是“半偏法”，實(shí)驗(yàn)的原理是閉合開(kāi)關(guān)S2前后，電壓表支路的總電壓不變，當(dāng)電壓表示數(shù)

半偏時(shí)，電壓表的內(nèi)阻的測(cè)量值等于電阻箱的接入電阻，即Rv=&;實(shí)際上當(dāng)開(kāi)關(guān)S2斷開(kāi)時(shí)，電壓表支路的電阻變大,

電路中的總電阻變大，電路中的總電流變小，根據(jù)串聯(lián)電阻的分壓原理可知，電壓表支路的總電壓變大，當(dāng)電壓表示

數(shù)半偏時(shí)，電阻箱兩端的真實(shí)電壓大于半偏電壓值，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的分配與電阻的關(guān)系，電壓表內(nèi)阻的真實(shí)值

小于電阻箱的接入電阻，即封真＜心,綜上分析可知，電壓表內(nèi)阻的測(cè)量值大于真實(shí)值.

5.某些固體材料受到外力作用后,除了產(chǎn)生形變，其電阻率也會(huì)發(fā)生變化,這種現(xiàn)象稱(chēng)為“壓阻效應(yīng)”.已知某力敏

電阻的阻值上的變化范圍為幾十歐姆到幾百歐姆,某實(shí)驗(yàn)小組在室溫下用伏安法探究力敏電阻阻值4隨壓力F

變化的規(guī)律，實(shí)驗(yàn)室有如下器材可供選擇：

A.力敏電阻（無(wú)壓力時(shí)，阻值Ro=4OOQ）;

B.直流電源（電動(dòng)勢(shì)為6V,內(nèi)阻不計(jì)）；

C.電流表A（量程為0~100mA,內(nèi)阻不計(jì)）；

D.電壓表V（量程為0~3V,內(nèi)阻為4kQ）;

E.定值電阻R=3k。；

F.滑動(dòng)變阻器R（最大阻值約50Q）;

G.開(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線(xiàn)若干.

5

(1)某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路原理圖，請(qǐng)?jiān)趫D乙中將實(shí)物連線(xiàn)圖補(bǔ)充完整.

［答案］如圖所示

(2)某次壓力測(cè)試，在電阻尺上施加力F,閉合開(kāi)關(guān)S,兩個(gè)電表的示數(shù)分別為U和/,則力敏電阻的阻值R尸?

4/

⑶改變尸的大小，測(cè)得不同的尺值，繪成如圖丙所示的Rx-F圖像，其斜率的絕對(duì)值k=L9C/N(保留兩位有效數(shù)

字).R和壓力F的關(guān)系式為R=

(4)按圖甲實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電壓表保持滿(mǎn)偏,在電阻區(qū)上施加力￡當(dāng)電流表滿(mǎn)偏時(shí)，壓力F為

184N(結(jié)果保留到個(gè)位).

［解析］(1)題圖甲R(shí)是分壓式接法，電流表是內(nèi)接法，根據(jù)電路圖可得實(shí)物連線(xiàn)圖如圖所示.

(2閑與電壓表串聯(lián)把電壓表的量程擴(kuò)大了，當(dāng)電壓表的示數(shù)為。時(shí),壓敏電阻兩端的電壓U產(chǎn)U+URI=UTRI=￥，

根據(jù)歐姆定律得氐=學(xué)』

141

Q/NQ1.9C/N,圖線(xiàn)與兄軸的縱截距是400Q,由一次函數(shù)關(guān)系可得

凡二任1+400(。).

(4)電壓表、電流表滿(mǎn)偏時(shí)有區(qū)岑=初』。=52.5。則金卡54N.

題型2以閉合電路歐姆定律為核心的實(shí)驗(yàn)

6

6.某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示裝置驗(yàn)證小鐵球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒，將力傳感器固定，不可伸長(zhǎng)的

輕繩一端系住小球，另一端連接力傳感器,若某次實(shí)驗(yàn)記錄輕繩拉力大小隨時(shí)間的變化如圖乙所示，其中凡是實(shí)驗(yàn)

中測(cè)得的最大拉力值.

海標(biāo)01020

丙

(1)現(xiàn)用游標(biāo)卡尺測(cè)得小球直徑如圖丙所示，則小球的直徑為1.220cm.

(2)小球由A點(diǎn)靜止釋放到第一次回到A點(diǎn)的時(shí)間為27b(用含有7b的符號(hào)表示).

(3)若測(cè)得小球質(zhì)量為九直徑為R輕繩長(zhǎng)為/,小球釋放的位置A到最低點(diǎn)的高度差為攵,重力加速度為g,小球由靜

止釋放到第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程中,驗(yàn)證該過(guò)程小球機(jī)械能守恒的表達(dá)式為」詈。+%_(用題中給

定的字母表示).

［解析］(1)圖丙所示游標(biāo)卡尺分度值為0.05mm,根據(jù)游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則讀數(shù)為12mm+4x0.05mm=12.20

mm=1.220cm.

⑵小球由A點(diǎn)靜止釋放到第一次回到A點(diǎn)的時(shí)間為一個(gè)周期，即27o.

⑶小球由靜止釋放到第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程中,由功能關(guān)系有AEp=mg/z,小球在最低點(diǎn)時(shí)，由牛頓第二定律得

廠(chǎng)又因?yàn)榘朔炊?-0,所以驗(yàn)證該過(guò)程小球機(jī)械能守恒的表達(dá)式為mgh上嗎型(I+?)?

7.［2022?湖南卷］小夢(mèng)同學(xué)自制了一個(gè)兩擋位(“xl”“X10”)的歐姆表，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示以為調(diào)零電阻(最

大阻值為Rom),&、R，n、凡為定值電阻(Rg+Rom<R"<&“),電流計(jì)G的內(nèi)阻為RG(&?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與相接通，電流計(jì)G示數(shù)為保持電阻Ro滑片位置不變，將單刀雙擲開(kāi)關(guān)S與“

接通,電流計(jì)G示數(shù)變?yōu)閯t大于/”填“大于”或“小于”);

(2)將單刀雙擲開(kāi)關(guān)S與〃接通，此時(shí)歐姆表的擋位為xlO(填“xl”或“xlO”)；

(3)若從“xl”擋位換成“xlO”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R)的滑片應(yīng)該

向上調(diào)節(jié)(填“向上”或“向下”)；

(4)在“xlO”擋位調(diào)整歐姆零點(diǎn)后，在①②間接入阻值為100。的定值電阻品,穩(wěn)定后電流計(jì)G的指針偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)偏

刻度的|；取走R,在①②間接入待測(cè)電阻R“穩(wěn)定后電流計(jì)G的指針偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)偏刻度的上，則R、=400Q

7

［解析］(1)根據(jù)題意可知此,＜兄,所以開(kāi)關(guān)S撥向加時(shí)電路的總電阻小于開(kāi)關(guān)S撥向n時(shí)電路的總電阻，電源電動(dòng)勢(shì)

E不變，根據(jù)/=■裊可知Im＞In,

R總

(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S撥向”時(shí)，電路的總電阻較大，中值電阻較大，所以開(kāi)關(guān)S撥向n時(shí)對(duì)應(yīng)歐姆表的擋位為xlO；

⑶從“xl”擋位換成“xlO”擋位,即開(kāi)關(guān)S從m撥向"，電路總電阻增大，干路電流減小，①②短接時(shí)，為了使電流

計(jì)滿(mǎn)偏，需要增大通過(guò)電流計(jì)G所在支路的電流，所以需要將Ro的滑片向上調(diào)節(jié)；

(4)在“xlO”擋位，簡(jiǎn)化電路圖如圖所示.

R?.R

4M

將①②短接，設(shè)歐姆表的等效內(nèi)阻為Ra,電流計(jì)滿(mǎn)偏時(shí)干路電流為小,有E=/或n,當(dāng)①②間接入100Q電阻時(shí)，有

E=|/'g(Rn+100。),當(dāng)①②間接入待測(cè)電阻總時(shí)有E=?，g(Ra+R、),聯(lián)立以上三式可得R、=400Q

題型3其他類(lèi)電學(xué)實(shí)驗(yàn)

8.［2023?新課標(biāo)卷］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)該與電池的正極(填“正極”或“負(fù)極”)接觸.

(2)某同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示.先將電阻箱的阻值調(diào)為Ri,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

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)為史(及＞4),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

/隨時(shí)間f變化圖像如圖乙中曲線(xiàn)所示，其中實(shí)線(xiàn)是電阻箱阻值為&(填“RJ或)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”).

甲乙

［解析］(1)多用電表應(yīng)滿(mǎn)足電流“紅進(jìn)黑出”，因此紅表筆與電池的正極相接觸.

(2)電容器放電過(guò)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(shí)線(xiàn)所表示的過(guò)程初始電流較小，故接入的電阻應(yīng)該為大的電阻，即治,因此實(shí)線(xiàn)表示電阻箱阻值為七;根據(jù)公式

則I-t圖像與坐標(biāo)軸所圍面積表示電荷量.

9.在“探究變壓器線(xiàn)圈兩端的電壓和匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，可拆變壓器如圖甲所示.

8

甲

(1)觀察變壓器的鐵芯，它的結(jié)構(gòu)和材料是Q;

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(gè)線(xiàn)圈的導(dǎo)線(xiàn)，發(fā)現(xiàn)粗細(xì)不同,導(dǎo)線(xiàn)粗的線(xiàn)圈匝數(shù)」選填“多”或“少”);

(3)以下給出的器材中,本實(shí)驗(yàn)需要用到的是BD;(填選項(xiàng)字母)

A.干電池

B.學(xué)生電源

C.實(shí)驗(yàn)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(guò)B;(填選項(xiàng)字母)

A.2VB.12VC.50V

(5)在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中將電源接在原線(xiàn)圈的“0”和“800”兩個(gè)接線(xiàn)柱之間,用電表測(cè)得副線(xiàn)圈的“0”和“400”兩個(gè)

接線(xiàn)柱之間的電壓為3.0V,則原線(xiàn)圈的輸入電壓可能為(填選項(xiàng)字母)

A.1.5VB.6.0VC.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(huì)讓問(wèn)題變得簡(jiǎn)單，這體現(xiàn)了物理學(xué)科“化繁為

簡(jiǎn)”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(dòng)轉(zhuǎn)化為電壓脈沖的儀器，其

9

輸出部分可以等效為左側(cè)虛線(xiàn)框內(nèi)的交流電源和定值電阻廊串聯(lián))與一理想變壓器的原線(xiàn)圈連接，一可變電阻R

與該變壓器的副線(xiàn)圈連接，原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)分別為“1、m(右側(cè)虛線(xiàn)框內(nèi)的電路也可以等效為一個(gè)電阻).在交流

電源的電壓有效值”)不變的情況下，在調(diào)節(jié)可變電阻R的過(guò)程中，當(dāng)上=(最)—時(shí),R獲得的功率最大.

［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(gè)線(xiàn)圈的導(dǎo)線(xiàn)，發(fā)現(xiàn)粗細(xì)不同，根據(jù)2=四,可知匝數(shù)少的電流大，則導(dǎo)線(xiàn)越粗，即導(dǎo)線(xiàn)粗的線(xiàn)圈匝數(shù)少.

l2nl

(3)實(shí)驗(yàn)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(guò)12V,故選B.

(5)若為理想變壓器,則變壓器線(xiàn)圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系為凱號(hào)根據(jù)題意,已知副線(xiàn)圈的電壓為3.0V,則原線(xiàn)

圈的電壓為171=2x3.0V=6.0V,考慮到不為理想變壓器,可能存在漏磁等現(xiàn)象，則原線(xiàn)圈所接的電源電壓要大于6V,

可能為7V,故選C.

(6)把變壓器和R等效為一個(gè)電阻Ri,Ro當(dāng)作電源內(nèi)阻，當(dāng)內(nèi)外電阻相等，即Ro=R,此時(shí)輸出功率最大，根據(jù)得

n2

代入解得夫=(巧7?1=(—)Ho,即2.

I?R九2\rt\J\n^JRQ\ni7

10.為了節(jié)能環(huán)保,一些公共場(chǎng)所使用光控開(kāi)關(guān)控制照明系統(tǒng).光控開(kāi)關(guān)可采用光敏電阻來(lái)控制，光敏電阻是阻值R

隨光的照度/的變化而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強(qiáng)弱,光越強(qiáng)，照度越大，照度單位為lx).

⑴某光敏電阻在不同照度下的阻值R如下表所示，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)趫D甲的坐標(biāo)系中描繪出阻值隨照度變化的

曲線(xiàn).可判斷出光敏電阻的阻值H與照度/否(填“是”或“否”)成反比關(guān)系.

照度IAx0.20.40.60.81.01.2

阻值我汆。5.83.72.72.32.01.8

［答案］如圖所示

10

⑵圖乙為街道路燈自動(dòng)控制電路，利用直流電源E為電磁鐵供電,利用照明電源為路燈供電.為達(dá)到天亮燈熄、、天暗燈亮的效

果.路燈應(yīng)接在A、8(填“A、B"或"C、D")之間.

AB

［照明光源|~

--7~

(3)已知線(xiàn)圈的電阻為140。，直流電源E的電動(dòng)勢(shì)E=36V,內(nèi)阻忽略不計(jì).當(dāng)線(xiàn)圈中的電流大于10mA時(shí)，繼電器的

銜鐵將被吸合，滑動(dòng)變阻器R的阻值應(yīng)調(diào)為。，才能使天色漸暗、照度低于LOlx時(shí)點(diǎn)亮路燈.

(4)使用一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)，路燈在天色更亮?xí)r就已點(diǎn)亮了，為了使路燈能按設(shè)計(jì)要求點(diǎn)亮和熄滅,變阻器R的阻值應(yīng)

適當(dāng)調(diào)小(選填“大”或“小”)些.

［解析］(1)如圖所示，若光敏電阻的阻值R與照度/成反比關(guān)系，則有口為定值，由圖像中點(diǎn)的數(shù)據(jù)可得

5.8xO.2<3.7xO.4<2.7xO.6<2.3xO.8<2.Oxl.O<L8xL2,可知光敏電阻的阻值R與照度/不是反比關(guān)系；

(2)由于天亮?xí)r照度較大，光敏電阻的阻值較小，電路中的電流較大，銜鐵被吸下,A、B間斷開(kāi),C、D間接通，故燈泡應(yīng)

接在A、3間；

(3)由題意可知，當(dāng)照度降到1.0lx時(shí),要求電路電流降低到10mA,此時(shí)電路中的總電阻為R總岑=而北聲0=3600Q,

此時(shí)光敏電阻的阻值為R=2000O,則滑動(dòng)變阻器R的阻值應(yīng)調(diào)為R'=Rm-R-R線(xiàn)=3600Q-20000-140Q=1460Q;

(4)使用一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)，路燈在天色更亮?xí)r就已點(diǎn)亮了，說(shuō)明在天色更亮?xí)r電路電流就降到了10mA,為了使路燈

能按設(shè)計(jì)要求點(diǎn)亮和熄滅，應(yīng)使天色更亮?xí)r電路電流大于10mA,應(yīng)使電路的總電阻適當(dāng)減小，故應(yīng)將變阻器R的

阻值適當(dāng)調(diào)小些.

11.一個(gè)物理興趣小組的同學(xué)準(zhǔn)備測(cè)定某電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)室可供選用的實(shí)驗(yàn)器材有:電流表Ai、A2,滑動(dòng)

變阻器反電阻箱Ro,待測(cè)電池瓦開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線(xiàn)等.

⑴興趣小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路來(lái)測(cè)定電流表Ai的內(nèi)阻:將電阻箱的阻值調(diào)整到Ro=5O。，調(diào)節(jié)滑動(dòng)

變阻器的阻值，得到多組電流表Ai、A2的讀數(shù)/1、上,并用描點(diǎn)法得到4/1圖像為過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線(xiàn).如圖乙所示.

戊

(2)興趣小組的同學(xué)利用上述實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路來(lái)測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻.實(shí)驗(yàn)中,他們通過(guò)改變

R。的阻值，記錄了多組數(shù)據(jù)(電阻箱阻值R。和電流表Ai示數(shù)/).

(3)一同學(xué)以IR0為縱坐標(biāo)，以/為橫坐標(biāo)作圖像處理數(shù)據(jù);在坐標(biāo)紙上畫(huà)出的圖像如圖丁所示.

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（4）根據(jù)以上測(cè)量結(jié)果可知，電池電動(dòng)勢(shì)E=1.5V.內(nèi)阻r=10Q.

（5）另一同學(xué)以，為縱坐標(biāo)，以Ro為橫坐標(biāo)作圖像處理數(shù)據(jù)，請(qǐng)根據(jù)（1）、（4）的計(jì)算結(jié)果，在圖戊所示的坐標(biāo)系中

繪出圖像.

［答案］如圖所示

［解析］⑴由圖甲根據(jù)并聯(lián)電路電流的關(guān)系有哈+/日2,結(jié)合圖乙中數(shù)據(jù)解得心1=鏟心=5Q

（4）由閉合電路的歐姆定律得E=I（Ro+RAI+r）,解得IRo=E-I（RA1+「）,/心-/圖像的縱截距表示電源電動(dòng)勢(shì),由圖丁

知E=L5V;lRo-I圖像的斜率的絕對(duì)值表示Rv+r,則屈+『愕卜蓋xUQ=I5。，解得內(nèi)阻片10Q

⑸由E=I（Ro+RAI+r）得先火o+空上=|扁+10,以，為縱坐標(biāo)，以&為橫坐標(biāo)作:Ro圖像如圖所示.

題型4電學(xué)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)

12.手機(jī)快充線(xiàn)是否合格至關(guān)重要.很多手機(jī)都在用圖甲所示的USBType-C接口.USBType-C協(xié)會(huì)關(guān)于充電線(xiàn)有

個(gè)規(guī)范:1m長(zhǎng)的3A充電線(xiàn)電阻應(yīng)小于0.25。.實(shí)驗(yàn)室有一條1m長(zhǎng)的導(dǎo)線(xiàn)，某同學(xué)要通過(guò)實(shí)驗(yàn)判斷該導(dǎo)線(xiàn)的電阻

R-是否符合協(xié)會(huì)規(guī)范.

實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：

A.電流表Ai（量程為0~50mA,內(nèi)阻n=4Q）

B.電流表A2（量程為0~500mA,內(nèi)阻相約為0.5Q）

C.定值電阻Ri（阻值為4Q）

D.定值電阻&（阻值為40。）

E.滑動(dòng)變阻器R（阻值范圍為0~5Q）

F.電源E（電動(dòng)勢(shì)約為2V,內(nèi)阻不計(jì)）

G.開(kāi)關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線(xiàn)若干

該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖乙所示的測(cè)量電路.請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

⑴定值電阻為應(yīng)選用C（選填"C”或"D”）.

（2）根據(jù)圖乙所示的電路圖，請(qǐng)用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)將圖丙所示的實(shí)驗(yàn)電路補(bǔ)充連接完整.

［答案］如圖所示

12

(3)該同學(xué)利用電流表A2示數(shù)A和電流表A1示數(shù)幾作出72-/1圖像如圖丁所示.

滿(mǎn)足”或“不滿(mǎn)足”)協(xié)會(huì)規(guī)范

［解析］(1)因待測(cè)電阻阻值較小，故在測(cè)量電路中串聯(lián)一個(gè)定值電阻以保護(hù)電路，根據(jù)電源電動(dòng)勢(shì)和電流表的量程分

析可知定值電阻Ro應(yīng)選用定值電阻4(阻值為4。),故選C.

(2)根據(jù)圖乙所示的電路圖，實(shí)驗(yàn)電路補(bǔ)充連接完整如下.

(4)由歐姆定律可得，待測(cè)電阻的阻值為R、=5=n由圖像斜率可知#=嘿勺1，故該同學(xué)所用導(dǎo)線(xiàn)的電阻為

叱⑴一（今i）'114U

R'=V0=0.40。，該導(dǎo)線(xiàn)電阻大于0.25。，可以判定不滿(mǎn)足協(xié)會(huì)規(guī)范.

13.某同學(xué)利用如圖甲所示的電路測(cè)量一個(gè)阻值約為2k。的電阻尺的阻值，已知電源內(nèi)阻不計(jì)，電壓表為理想電表.

13

H

⑴按照實(shí)驗(yàn)電路圖連接圖乙所示的實(shí)物圖.

［答案］如圖所示

(2)把單刀雙擲開(kāi)關(guān)Si和S2扳到相應(yīng)位置測(cè)量電阻箱兩端的電壓，閉合開(kāi)關(guān)S,調(diào)節(jié)電阻箱，使電壓表的指針指在刻

度盤(pán)滿(mǎn)偏刻度的%|之間，電阻箱各個(gè)旋鈕位置如圖丙所示，則電阻箱的讀數(shù)讀出此時(shí)電壓表的讀數(shù)

Ui.

⑶斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,把單刀雙擲開(kāi)關(guān)S1扳到(填“a”或"b”)位置.單刀雙擲開(kāi)關(guān)S2扳到d(填“C”或"d”)

位置，把電壓表接入待測(cè)電阻R兩端;保持電阻箱阻值不變，閉合開(kāi)關(guān)S,讀出此時(shí)電壓表的讀數(shù)Ui.

(4)通過(guò)以上步驟可得待測(cè)電阻R、的表達(dá)式為R產(chǎn)先_(用Ui、①、火表示).

U1

(5)若電壓表為非理想電表，則根據(jù)第(4)問(wèn)表達(dá)式得出待測(cè)電阻的測(cè)量值填“有”或“沒(méi)有”)系統(tǒng)誤

差.

［解析］(1)實(shí)物連線(xiàn)如圖所示.

⑵由題圖丙可知電阻箱的讀數(shù)為2060Q

⑶要把電壓表與待測(cè)電阻并聯(lián)，應(yīng)把開(kāi)關(guān)Si扳到6位置，開(kāi)關(guān)S2扳到d位置.

(4)由于電壓表是理想電表,電源內(nèi)阻不計(jì)，電阻箱與待測(cè)電阻串聯(lián)，可得幼=念區(qū)。2=磊產(chǎn)，聯(lián)立解得R=菽R