物理4.2電學(xué)實(shí)驗(yàn)新課程標(biāo)準(zhǔn)中列出了8個(gè)電學(xué)實(shí)驗(yàn),除長(zhǎng)度的測(cè)量及其測(cè)量工具的選用外,其他實(shí)驗(yàn)均涉及電路,需要用到電流表、電壓表或多用電表等儀器,根據(jù)電路結(jié)構(gòu),研究電流、電壓、電阻之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)命題走向有給定條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),給定測(cè)量數(shù)據(jù)選擇處理方法,給定原理和器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,給出實(shí)驗(yàn)過(guò)程情境判斷實(shí)驗(yàn)過(guò)程、方法的合理性等。電流表內(nèi)外接法的測(cè)量電路、滑動(dòng)變阻器兩種連接方式的控制電路和電表改裝構(gòu)成電學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。重視并不斷夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí),才能在多變的電學(xué)實(shí)驗(yàn)題中以不變應(yīng)萬(wàn)變。1.電流表的內(nèi)外接法

比較項(xiàng)內(nèi)接法外接法電路圖

誤差原因電流表分壓U測(cè)=Ux+UA電壓表分流I測(cè)=Ix+IA比較項(xiàng)內(nèi)接法外接法測(cè)量值與真實(shí)值兩種電路選擇標(biāo)準(zhǔn)

2.滑動(dòng)變阻器的兩種接法

比較項(xiàng)限流式接法分壓式接法對(duì)比說(shuō)明電路圖

限流式接法滑動(dòng)變阻器只有一部分接入電路,分壓式接法滑動(dòng)變阻器分兩部分接入電路中負(fù)載R0上電壓的調(diào)節(jié)范圍0~U分壓式接法負(fù)載R0上電壓的調(diào)節(jié)范圍廣比較項(xiàng)限流式接法分壓式接法對(duì)比說(shuō)明滑動(dòng)變阻器兩種接法選擇限流式接法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗少。在滑動(dòng)變阻器的最大阻值是待測(cè)電阻阻值6倍左右,且不要求電壓從零開(kāi)始變化時(shí),優(yōu)先使用限流式接法①要求電壓表能從零開(kāi)始讀數(shù),或要求電壓(電流)測(cè)量范圍盡可能大;②待測(cè)電阻阻值遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的最大阻值;③采用限流式接法,電路中的最小電流仍超過(guò)電路允許的最大電流題干中如沒(méi)有明確說(shuō)明,要注意題目中的表格和圖像所標(biāo)注的數(shù)據(jù)在接通電路前,為了保護(hù)電路,兩種接法中滑動(dòng)變阻器的滑片位置不同,限流式接法應(yīng)該將滑動(dòng)變阻器全部電阻接入電路中,即滑片移向A端;而分壓式接法應(yīng)該將待測(cè)電阻短路,即滑片移向C端。3.表頭改裝電表

比較項(xiàng)改裝電壓表改裝電流表內(nèi)部電路

改裝原理串聯(lián)分壓并聯(lián)分流改裝后量程U=Ig(Rg+R)表頭改裝有“串大改大電壓表、并小改大電流表”的特點(diǎn)。在改裝電表過(guò)程中,只能改大量程,不能改小量程。在復(fù)雜電路中要會(huì)簡(jiǎn)化電路圖,弄清微安表并聯(lián)或串聯(lián)的阻值,通過(guò)串聯(lián)和并聯(lián)的特點(diǎn)準(zhǔn)確計(jì)算改裝后電表的量程。4.定值電阻等效為“電表”比較項(xiàng)等效為“電壓表”等效為“電流表”電路圖

改裝前提A1電阻是未知的。如果A1電阻已知,可以考慮直接將A1作為電壓表使用,并聯(lián)在A2的兩端。A2為待測(cè)電表,其量程要小于A1的量程V1電阻是未知的。如果V1電阻已知,可以考慮直接將V1作為電流表使用,與V2直接串聯(lián)。V2為待測(cè)電壓表,其量程要小于V1的量程改裝后計(jì)算公式定值電阻改裝成“電表”不同于表頭改裝成大量程的電表,定值電阻無(wú)法直接讀數(shù),需要借助其他電表來(lái)完成測(cè)量。所以常出現(xiàn)在測(cè)量未知電表的題目中,測(cè)量出來(lái)的待測(cè)電表內(nèi)阻沒(méi)有系統(tǒng)誤差。5.電學(xué)實(shí)驗(yàn)中選取電學(xué)儀器和實(shí)驗(yàn)電路的三原則(1)安全。電流表和電壓表的測(cè)量值不超量程,滑動(dòng)變阻器、電源中通過(guò)的電流小于額定電流。解決方法是依據(jù)歐姆定律算出實(shí)驗(yàn)電路調(diào)節(jié)過(guò)程中的電流范圍,再結(jié)合某器材的額定電壓及給定值進(jìn)行選擇。(2)方便,便于操作。主要是對(duì)滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表進(jìn)行合理的選擇。解決方法是要根據(jù)用電器分流、分壓、限流等不同用途,采用正確的連接方式,能夠既得到滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求的電壓范圍,同時(shí)調(diào)節(jié)時(shí)電壓又表現(xiàn)為線(xiàn)性穩(wěn)定變化。(3)準(zhǔn)確。選擇的儀器應(yīng)使實(shí)驗(yàn)誤差盡量小,電流表、電壓表量程的選擇原則是使指針指在滿(mǎn)刻度的二分之一以上,電阻表量程的選擇原則是使指針指在中心刻度附近。4.2.1觀察電容器的充、放電現(xiàn)象典型

例題

典例1

(2025福建廈門(mén)三模)在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中,所用器材有電源E、電容器C、電壓表V(可視為理想電壓表)、定值電阻R、電流傳感器(不考慮內(nèi)阻)、計(jì)算機(jī)、單刀雙擲開(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線(xiàn)若干。(1)實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示,將S接1,電壓表示數(shù)逐漸增大,最后穩(wěn)定在8V。在此過(guò)程中,電流傳感器的示數(shù)

。

A.一直穩(wěn)定在某一數(shù)值B.由某一數(shù)值逐漸減小為零C.先逐漸增大,后逐漸減小為零D.先逐漸增大,后逐漸減小至某一非零數(shù)值(2)電容器充電完成后,電容器

(選填“上”或“下”)極板帶正電,再將S接2,通過(guò)電流傳感器,將電流信息傳入計(jì)算機(jī),畫(huà)出電流隨時(shí)間變化的I-t圖像,如圖乙所示,t=1.2s時(shí),I=1mA,圖中兩陰影部分的面積之比為S1∶S2=3∶2,則t=1.2s時(shí),電容器兩極板間電壓UC=

V,電阻R=

kΩ。(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)

[實(shí)驗(yàn)探究]要素探究?jī)?nèi)容問(wèn)題實(shí)驗(yàn)?zāi)康?觀察電容器的充、放電現(xiàn)象證據(jù)實(shí)驗(yàn)器材使用:(1)將S接1,電容器充電,通過(guò)電容器的電流應(yīng)該由某一數(shù)值逐漸減小為零。(2)電容器充電時(shí),電容器的上極板與電源正極相連,所以電容器充電完成后,電容器上極板帶正電要素探究?jī)?nèi)容解釋[答案](1)B

(2)上3.2

3.2學(xué)友聊齋

4.2.2

長(zhǎng)度的測(cè)量及其測(cè)量工具的選用典型

例題

典例2某實(shí)驗(yàn)小組測(cè)量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率。(1)先用如圖甲所示的游標(biāo)卡尺測(cè)得圓柱體長(zhǎng)度為

mm,再用如圖乙所示的螺旋測(cè)微器測(cè)得圓柱體直徑為

mm,然后用如圖丙所示的多用電表的電阻擋“×1”倍率粗測(cè)得圓柱體的電阻為

Ω。

甲乙丙(2)較精確測(cè)量一段該圓柱體電阻的部分電路連線(xiàn)如圖丁所示,所用實(shí)驗(yàn)器材有:電流表(0~0.6A,內(nèi)阻約0.1Ω;0~3A,內(nèi)阻約0.01Ω)、電壓表(0~3V,內(nèi)阻約3kΩ;0~15V,內(nèi)阻約15kΩ)、滑動(dòng)變阻器、兩節(jié)干電池、開(kāi)關(guān)及導(dǎo)線(xiàn)若干。圖丁中的導(dǎo)線(xiàn)a端應(yīng)與電流表的

(選填“-”“0.6”或“3”)接線(xiàn)柱連接,b端應(yīng)與電流表的

(選填“-”“0.6”或“3”)接線(xiàn)柱連接。

丁

(3)閉合開(kāi)關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,得到多組U和I的數(shù)據(jù)。同學(xué)A由每組U、I數(shù)據(jù)計(jì)算電阻,然后求電阻平均值;同學(xué)B通過(guò)U-I圖像求電阻。則兩種求電阻的方法誤差較小的是

(選填“同學(xué)A”或“同學(xué)B”)。

(4)設(shè)被測(cè)該段圓柱體電阻為Rx,直徑為d,接入電路部分的長(zhǎng)度為l,則計(jì)算該圓柱體電阻率的表達(dá)式是ρ=

。(用題目給出的物理量符號(hào)表示)

[實(shí)驗(yàn)探究]要素探究?jī)?nèi)容問(wèn)題實(shí)驗(yàn)?zāi)康?測(cè)量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率證據(jù)要素探究?jī)?nèi)容解釋

4.2.3測(cè)量金屬絲的電阻率長(zhǎng)度及其測(cè)量工具的選用一般與其他實(shí)驗(yàn)結(jié)合進(jìn)行考查。

典例3

(2025四川卷,12)某學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組要測(cè)量一段合金絲的電阻率。所用實(shí)驗(yàn)器材有:待測(cè)合金絲樣品(長(zhǎng)度約1m)螺旋測(cè)微器學(xué)生電源E(電動(dòng)勢(shì)0.4V,內(nèi)阻未知)米尺(量程0~100cm)滑動(dòng)變阻器(最大阻值20Ω)電阻箱(阻值范圍0~999.9Ω)電流表(量程0~30mA,內(nèi)阻較小)開(kāi)關(guān)S1、S2導(dǎo)線(xiàn)若干(1)將待測(cè)合金絲樣品繃直固定于米尺上,將金屬夾分別夾在樣品20.00cm和70.00cm位置,用螺旋測(cè)微器測(cè)量?jī)山饘賷A之間樣品三個(gè)不同位置的橫截面直徑,讀數(shù)分別為0.499mm、0.498mm和0.503mm,則該樣品橫截面直徑的平均值為

mm。

(2)該小組采用限流電路,則圖甲中電流表的“+”接線(xiàn)柱應(yīng)與滑動(dòng)變阻器的接線(xiàn)柱

(選填“a”或“b”)相連。閉合開(kāi)關(guān)前,滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片應(yīng)置于

(選填“左”或“右”)端。

甲

(3)斷開(kāi)S2、閉合S1,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電流表指針恰好指到15.0mA刻度處。斷開(kāi)S1、閉合S2,保持滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片位置不變,旋轉(zhuǎn)電阻箱旋鈕,使電流表指針仍指到15.0mA處,此時(shí)電阻箱面板如圖乙所示,則該合金絲的電阻率為

Ω·m。(π取3.14,結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

乙

(4)為減小實(shí)驗(yàn)誤差,可采用的做法有

(有多個(gè)正確選項(xiàng))。

A.換用內(nèi)阻更小的電源B.換用內(nèi)阻更小的電流表C.換用阻值范圍為0~99.99Ω的電阻箱D.多次測(cè)量該合金絲不同區(qū)間等長(zhǎng)度樣品的電阻率,再求平均值[實(shí)驗(yàn)探究]要素探究?jī)?nèi)容問(wèn)題實(shí)驗(yàn)?zāi)康?測(cè)量一段合金絲的電阻率證據(jù)實(shí)驗(yàn)器材使用:(2)限流接法分別接滑動(dòng)變阻器上、下兩個(gè)接線(xiàn)柱,下端已接好,所以電流表的“+”接線(xiàn)柱應(yīng)與滑動(dòng)變阻器的接線(xiàn)柱a相連;做實(shí)驗(yàn)開(kāi)關(guān)閉合前,滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻應(yīng)最大,所以滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片應(yīng)置于左端要素探究?jī)?nèi)容解釋要素探究?jī)?nèi)容交流實(shí)驗(yàn)誤差分析:(4)換用內(nèi)阻更小的電源、換用內(nèi)阻更小的電流表對(duì)本實(shí)驗(yàn)無(wú)影響,A、B項(xiàng)錯(cuò)誤;換用阻值范圍為0~99.99

Ω的電阻箱可提高電阻箱的測(cè)量精度,C項(xiàng)正確;多次測(cè)量該合金絲不同區(qū)間等長(zhǎng)度樣品的電阻率,再求平均值可減小測(cè)量造成的偶然誤差,D項(xiàng)正確[答案](1)0.500

(2)a左(3)1.3×10-6

(4)CD師語(yǔ)解惑

[創(chuàng)新能力]考查電阻測(cè)量的實(shí)質(zhì)是考查部分電路的歐姆定律,對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)及變形實(shí)驗(yàn)見(jiàn)下圖:4.2.4

用多用電表測(cè)量電學(xué)中的物理量典型

例題

典例4

(2025黑吉遼蒙卷,11)在測(cè)量某非線(xiàn)性元件的伏安特性時(shí),為研究電表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路。選擇多用電表的直流電壓擋測(cè)量電壓。實(shí)驗(yàn)步驟如下:甲

①滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片置于適當(dāng)位置,閉合開(kāi)關(guān);②表筆分別連a、b接點(diǎn),調(diào)節(jié)滑動(dòng)片位置,記錄電流表示數(shù)I和a、b間電壓Uab;③表筆分別連a、c接點(diǎn),調(diào)節(jié)滑動(dòng)片位置,使電流表示數(shù)仍為I,記錄a、c間電壓Uac;④表筆分別連b、c接點(diǎn),調(diào)節(jié)滑動(dòng)片位置,使電流表示數(shù)仍為I,記錄b、c間電壓Ubc,計(jì)算Uac-Ubc;⑤改變電流,多次重復(fù)步驟②③④,斷開(kāi)開(kāi)關(guān)。作出I-Uab、I-Uac及I-(Uac-Ubc)曲線(xiàn)如圖乙所示。乙

回答下列問(wèn)題:(1)將多用電表的紅、黑表筆插入正確的插孔,測(cè)量a、b間的電壓時(shí),紅表筆應(yīng)連

(選填“a”或“b”)接點(diǎn);

(2)若多用電表選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到直流電壓擋“0.5V”位置,電表示數(shù)如圖丙所示,此時(shí)電表示數(shù)為

V(結(jié)果保留3位小數(shù));

丙(3)圖乙中B是

(選填“I-Uab”或“I-Uac”)曲線(xiàn);

(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)此元件阻值較小時(shí),

(選填“A”或“B”)曲線(xiàn)與I-(Uac-Ubc)曲線(xiàn)更接近。

[實(shí)驗(yàn)探究]要素探究?jī)?nèi)容問(wèn)題實(shí)驗(yàn)?zāi)康?研究電表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量某非線(xiàn)性元件的伏安特性結(jié)果的影響證據(jù)實(shí)驗(yàn)器材使用:(1)多用電表使用時(shí)電流從紅表筆流入,黑表筆流出,所以紅表筆應(yīng)連a接點(diǎn)。(2)多用電表使用直流電壓擋“0.5

V”,分度值為0.01

V,故此時(shí)電表示數(shù)為0.377

V。(3)當(dāng)電路中的電流一定時(shí),Uac>Uab,故B是I-Uac曲線(xiàn)要素探究?jī)?nèi)容解釋[答案](1)a

(2)0.377(0.376~0.378均可)(3)I-Uac

(4)A師語(yǔ)解惑

4.2.5

測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻典型

例題

典例5

(2025湖北卷,11)某實(shí)驗(yàn)小組為測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r,設(shè)計(jì)了如圖甲所示電路,所用器材如下:干電池、智能手機(jī)、電流傳感器、定值電阻R0、電阻箱、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)等。按電路圖連接電路,將智能手機(jī)與電流傳感器通過(guò)藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)連接,閉合開(kāi)關(guān)S,逐次改變電阻箱的阻值R,用智能手機(jī)記錄對(duì)應(yīng)的電流傳感器測(cè)得的電流I。回答下列問(wèn)題:甲

乙

(4)電流傳感器的電阻對(duì)本實(shí)驗(yàn)干電池內(nèi)阻的測(cè)量結(jié)果

(選填“有”或“無(wú)”)影響。

[實(shí)驗(yàn)探究]要素探究?jī)?nèi)容問(wèn)題實(shí)驗(yàn)?zāi)康?測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r證據(jù)解釋要素探究?jī)?nèi)容交流

師語(yǔ)解惑

[創(chuàng)新能力]本實(shí)驗(yàn)的原理是閉合電路的歐姆定律,創(chuàng)新點(diǎn)也均圍繞此定律展開(kāi)。如表所示:電路圖實(shí)驗(yàn)原理數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)誤差分析

伏安法E=U+Ir

斜率的絕對(duì)值為r,縱截距為E電路圖實(shí)驗(yàn)原理數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)誤差分析

安阻法E=IR+Ir電流表產(chǎn)生的誤差E=IR+I(r+RA)

電路圖實(shí)驗(yàn)原理數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)誤差分析

電路圖實(shí)驗(yàn)原理數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)誤差分析

安安法E=Ig(rg+R0)+Ir電流表產(chǎn)生的誤差E=Ig(rg+R0)+(I+Ig)r電路圖實(shí)驗(yàn)原理數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)誤差分析

電阻表E=I(r+rg+R+Rx)—電池用久后,電壓減小產(chǎn)生的誤差4.2.6

探究影響感應(yīng)電流方向的因素典型

例題

典例6某學(xué)習(xí)小組利用如圖甲所示的裝置探究影響感應(yīng)電流方向的因素。螺線(xiàn)管A、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)與電池構(gòu)成閉合回路;螺線(xiàn)管B與電流表構(gòu)成閉合回路,螺線(xiàn)管B套在螺線(xiàn)管A的外面。(1)電路按圖甲所示連接好,閉合開(kāi)關(guān)S,隨后同學(xué)們進(jìn)行了下列操作,電流表指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是

。

A.螺線(xiàn)管A和螺線(xiàn)管B相對(duì)靜止向上運(yùn)動(dòng)B.螺線(xiàn)管B不動(dòng),螺線(xiàn)管A插入或拔出螺線(xiàn)管BC.螺線(xiàn)管A、B不動(dòng),移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片D.螺線(xiàn)管A、B不動(dòng),在螺線(xiàn)管A中插入鐵芯甲

(2)利用圖乙所示的裝置進(jìn)一步探究感應(yīng)電流的方向與磁通量變化的關(guān)系,螺線(xiàn)管B與電流表構(gòu)成閉合回路。正確連接好實(shí)驗(yàn)電路后,將條形磁體N極朝下插入螺線(xiàn)管B,觀察到電流表G的指針向右偏。若要使電流表G的指針往左偏,可行的操作是

。

A.將條形磁體N極朝下拔出螺線(xiàn)管BB.將條形磁體S極朝下插入螺線(xiàn)管BC.將條形磁體S極朝下拔出螺線(xiàn)管BD.保持條形磁體在螺線(xiàn)管B中不動(dòng)乙(3)某同學(xué)想應(yīng)用實(shí)驗(yàn)得到的楞次定律判斷線(xiàn)圈的纏繞方向,在圖乙的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了如圖丙所示的實(shí)驗(yàn)裝置。把條形磁體N極向下插入線(xiàn)圈時(shí),二極管C發(fā)光;拔出時(shí),二極管D發(fā)光。由此可知線(xiàn)圈纏繞方向?yàn)閳D丁中的

(選填“①”或“②”)。

[實(shí)驗(yàn)探究]要素探究?jī)?nèi)容問(wèn)題實(shí)驗(yàn)?zāi)康?探究影響感應(yīng)電流方向的因素證據(jù)實(shí)驗(yàn)原理及操作:(1)開(kāi)關(guān)S閉合,螺線(xiàn)管A和螺線(xiàn)管B相對(duì)靜止向上運(yùn)動(dòng),穿過(guò)螺線(xiàn)管B的磁通量未發(fā)生變化,電流表指針不偏轉(zhuǎn),A項(xiàng)錯(cuò)誤;螺線(xiàn)管B不動(dòng),螺線(xiàn)管A插入或拔出螺線(xiàn)管B,穿過(guò)螺線(xiàn)管B的磁通量發(fā)生變化,電流表指針偏轉(zhuǎn),B項(xiàng)正確;螺線(xiàn)管A、B不動(dòng),移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片,螺線(xiàn)管A中電流發(fā)生改變,穿過(guò)螺線(xiàn)管B的磁通量發(fā)生變化,電流表指針偏轉(zhuǎn),C項(xiàng)正確;保持開(kāi)關(guān)閉合,螺線(xiàn)管A、B不動(dòng),在螺線(xiàn)管A中插入鐵芯,穿過(guò)螺線(xiàn)管B的磁通量發(fā)生變化,電流表指針偏轉(zhuǎn),D項(xiàng)正確。要素探究?jī)?nèi)容證據(jù)(2)條形磁體N極朝下插入螺線(xiàn)管B,磁場(chǎng)方向向下,磁通量變大,感應(yīng)磁場(chǎng)方向向上,電流表G的指針向右偏,則將條形磁體N極朝下拔出螺線(xiàn)管B,磁場(chǎng)方向向下,磁通量變小,感應(yīng)磁場(chǎng)方向向下,電流表G的指針向左偏,A項(xiàng)正確;將條形磁體S極朝下插入螺線(xiàn)管B,磁場(chǎng)方向向上,磁通量變大,感應(yīng)磁場(chǎng)方向向下,電流表G的指針向左偏,B項(xiàng)正確;將條形磁體S極朝下拔出螺線(xiàn)管B,磁場(chǎng)方向向上,磁通量變小,感應(yīng)磁場(chǎng)方向向上,電流表G的指針向右偏,C項(xiàng)錯(cuò)誤;保持條形磁體在螺線(xiàn)管B中不動(dòng),磁通量不變,無(wú)感應(yīng)磁場(chǎng),電流表G的指針不偏轉(zhuǎn),D項(xiàng)錯(cuò)誤要素探究?jī)?nèi)容解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析:(3)條形磁體N極向下插入線(xiàn)圈,二極管C發(fā)光,說(shuō)明通過(guò)二極管的電流是向上的,從而確定感應(yīng)電流是從螺線(xiàn)管下端流出的,根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向應(yīng)該是向上的,結(jié)合電流流向,由右手螺旋定則可知,纏繞方向?yàn)轭}圖丁中的①[答案](1)BCD

(2)AB

(3)①

4.2.7探究變壓器原、副線(xiàn)圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系典型

例題

典例7

(2023重慶卷,12)一興趣小組擬研究某變壓器的輸入和輸出電壓之比,以及交變電流頻率對(duì)輸出電壓的影響。圖甲為實(shí)驗(yàn)電路圖,其中L1和L2為變壓器的原、副線(xiàn)圈,S1和S2為開(kāi)關(guān),P為滑動(dòng)變阻器RP的滑動(dòng)片,R為電阻箱,E為正弦式交流電源(能輸出電壓峰值不變、頻率可調(diào)的交變電流)。(1)閉合S1,用多用電表交流電壓擋測(cè)量線(xiàn)圈L1兩端的電壓。滑動(dòng)片P向右滑動(dòng)后,與滑動(dòng)前相比,電表的示數(shù)

(選填“變大”“不變”或“變小”)。

甲

(2)保持S2處于斷開(kāi)狀態(tài),調(diào)整電源輸出的交變電流頻率為50Hz,滑動(dòng)滑動(dòng)片P,用多用電表交流電壓擋測(cè)得線(xiàn)圈L1兩端的電壓為2500mV時(shí),用示波器測(cè)得線(xiàn)圈L2兩端電壓u隨時(shí)間t的變化曲線(xiàn)如圖乙所示,則線(xiàn)圈L1兩端與線(xiàn)圈L2兩端的電壓之比為

(保留3位有效數(shù)字)。

乙

(3)閉合S2,滑動(dòng)P到某一位置并保持不變。分別在電源輸出的交變電流頻率為50Hz、1000Hz的條件下,改變R的阻值,用多用電表交流電壓擋測(cè)量線(xiàn)圈L2兩端的電壓U,得到U-R關(guān)系曲線(xiàn)如圖丙所示。丙

用一個(gè)阻值恒為20Ω的負(fù)載R0替換電阻箱R,由圖丙可知,當(dāng)頻率為1000Hz時(shí),R0兩端的電壓為

mV;當(dāng)頻率為50Hz時(shí),為保持R0兩端的電壓不變,需要將R0與一個(gè)阻值為

Ω的電阻串聯(lián)。(均保留3位有效數(shù)字)

[實(shí)驗(yàn)探究]要素探究?jī)?nèi)容問(wèn)題實(shí)驗(yàn)?zāi)康?研究某變壓器的輸入和輸出電壓之比,以及交變電流頻率對(duì)輸出電壓的影響證據(jù)要素探究?jī)?nèi)容解釋要素探究?jī)?nèi)容解釋[答案](1)變大(2)12.6

(3)270

12.6典型

例題

4.2.8利用傳感器制作簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制裝置典例8

(2024河北卷,12)某種花卉喜光,但陽(yáng)光太強(qiáng)時(shí)易受損傷。某興趣小組決定制作簡(jiǎn)易光強(qiáng)報(bào)警器,以便在光照過(guò)強(qiáng)時(shí)提醒花農(nóng)。該實(shí)驗(yàn)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(dòng)變阻器R(最大阻值50Ω,1.5A)、燈泡、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(kāi)關(guān)和若干導(dǎo)線(xiàn)等。(1)判斷發(fā)光二極管的極性使用多用電表的“×10k”電阻擋測(cè)量二極管的電阻。如圖甲所示,當(dāng)黑表筆與接線(xiàn)端M接觸、紅表筆與接線(xiàn)端N接觸時(shí),多用電表指針位于表盤(pán)中a位置(見(jiàn)圖乙);對(duì)調(diào)紅、黑表筆后指針位于表盤(pán)中b位置(見(jiàn)圖乙),由此判斷M端為二極管的

(選填“正極”或“負(fù)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(jìn)行實(shí)驗(yàn),部分實(shí)物連接已完成。要求閉合開(kāi)關(guān)后電壓表和電流表的示數(shù)從0開(kāi)始。導(dǎo)線(xiàn)L1、L2和L3的另一端應(yīng)分別連接滑動(dòng)變阻器的

、

、

接線(xiàn)柱。(以上三空選填接線(xiàn)柱標(biāo)號(hào)“A”“B”“C”或“D”)

丙

②圖丁為不同光照強(qiáng)度下得到的光敏電阻伏安特性曲線(xiàn),圖中曲線(xiàn)Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ對(duì)應(yīng)光敏電阻受到的光照由弱到強(qiáng)。由圖像可知,光敏電阻的阻值隨其表面受到光照的增強(qiáng)而

(選填“增大”或“減小”)。

丁

(3)組裝光強(qiáng)報(bào)警器電路并測(cè)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(dá)到一定程度后,三極管被導(dǎo)通)等元件設(shè)計(jì)的電路。組裝好光強(qiáng)報(bào)警器后,在測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn),當(dāng)照射到光敏電阻表面的光強(qiáng)達(dá)到報(bào)警值時(shí),發(fā)光二極管并不發(fā)光,為使報(bào)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。

戊

[實(shí)驗(yàn)探究]要素探究?jī)?nèi)容問(wèn)題實(shí)驗(yàn)?zāi)康?制作簡(jiǎn)易光強(qiáng)報(bào)警器證據(jù)實(shí)驗(yàn)器材使用:(1)根據(jù)多用電表結(jié)構(gòu),使用多用電表電阻擋時(shí),黑表筆接內(nèi)部電源正極,當(dāng)黑表筆接M端時(shí),電阻無(wú)窮大,當(dāng)紅表筆接M端時(shí),有一定的電阻,說(shuō)明M端為二極管負(fù)極。(2)①要求電壓表、電流表讀數(shù)從0開(kāi)始,所以滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法連接電路,故L1、L2接滑動(dòng)變阻器A接線(xiàn)柱,L3必須接在金屬桿兩端接線(xiàn)柱任意一個(gè),即C或D。(另若L1接金屬桿兩端接線(xiàn)柱任意一個(gè),即C或D,L2接滑動(dòng)變阻器A接線(xiàn)柱,L3接滑動(dòng)變阻器B接線(xiàn)柱也符合題意)要素探究?jī)?nèi)容解釋實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理:(2)②由題圖丁可知,隨光照強(qiáng)度增加,I-U圖像斜率增大,所以光敏電阻的阻值減小交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析:(3)三極管未導(dǎo)通時(shí),RG與R1串聯(lián)。隨著光照增強(qiáng),RG電阻減小,此時(shí)三極管仍未導(dǎo)通,說(shuō)明R1分壓小,故需要增大R1的阻值[答案](1)負(fù)極(2)①A

A

C或D

②減小(3)增大師語(yǔ)解惑

題號(hào)選題理由1通過(guò)鉛筆芯電阻率測(cè)量實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生理解電流表內(nèi)外接法的原理,掌握如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)圖表數(shù)據(jù)計(jì)算鉛筆芯的電阻率2將測(cè)量干電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)拓展為檢查并排除電路故障3考查電容器充放電的現(xiàn)象和學(xué)生理解圖像的能力4通過(guò)考查電表改裝、電阻表原理與電阻表的使用,構(gòu)建完整的物理知識(shí)體系5通過(guò)探究新舊電池不宜混用的原因,讓學(xué)生體會(huì)物理知識(shí)在實(shí)際生活中的應(yīng)用1.(2024山東卷,14)某學(xué)習(xí)小組對(duì)兩種型號(hào)鉛筆芯的電阻率進(jìn)行測(cè)量。實(shí)驗(yàn)器材如下:學(xué)生電源(輸出電壓0~16V);滑動(dòng)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(cè)鉛筆芯R(X型號(hào)、Y型號(hào));游標(biāo)卡尺,螺旋測(cè)微器,開(kāi)關(guān)S,單刀雙擲開(kāi)關(guān)K,導(dǎo)線(xiàn)若干。回答以下問(wèn)題:(1)使用螺旋測(cè)微器測(cè)量鉛筆芯直徑,某次測(cè)量結(jié)果如圖甲所示,該讀數(shù)為2.450

mm;甲

(2)把待測(cè)鉛筆芯接入圖乙所示電路,閉合開(kāi)關(guān)S后,將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片由最右端向左調(diào)節(jié)到合適位置,將單刀雙擲開(kāi)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(cè)量鉛筆芯電阻時(shí)應(yīng)將K擲到

1(選填“1”或“2”)端;乙

(3)正確連接電路,得到Y(jié)型號(hào)鉛筆芯I-U圖像如圖丙所示,求得電阻RY=1.91

Ω(保留3位有效數(shù)字);采用同樣方法得到X型號(hào)鉛筆芯的電阻為1.70Ω;丙

(4)使用游標(biāo)卡尺測(cè)得X、Y型號(hào)鉛筆芯的長(zhǎng)度分別為40.68mm、60.78mm。使用螺旋測(cè)微器測(cè)得X、Y型號(hào)鉛筆芯直徑近似相等,則X型號(hào)鉛筆芯的電阻率大于(選填“大于”或“小于”)Y型號(hào)鉛筆芯的電阻率?！緦?shí)驗(yàn)探究】

要素探究?jī)?nèi)容問(wèn)題實(shí)驗(yàn)?zāi)康?測(cè)量?jī)煞N型號(hào)鉛筆芯的電阻率證據(jù)實(shí)驗(yàn)器材使用:(1)根據(jù)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)規(guī)則可知,其讀數(shù)為d=2

mm+0.01×45.0

mm=2.450

mm。(2)由于電壓表示數(shù)變化更明顯,說(shuō)明電流表分壓影響較大,因此電流表應(yīng)采用外接法,即測(cè)量鉛筆芯電阻時(shí)應(yīng)將K擲到1端要素探究?jī)?nèi)容解釋交流2.(2024甘肅卷,12)精確測(cè)量干電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻需要考慮電表內(nèi)阻的影響。可用器材有:電壓表(量程0~1.5V,內(nèi)阻約為1.5kΩ)、電流表(量程0~0.6A)、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、干電池和導(dǎo)線(xiàn)若干。某小組開(kāi)展了以下實(shí)驗(yàn)。(1)考慮電流表內(nèi)阻影響。①用圖甲所示電路測(cè)量電流表的內(nèi)阻。從圖乙電壓表和電流表讀數(shù)可得電流表內(nèi)阻RA=1.0

Ω(保留2位有效數(shù)字)。甲乙②用圖丙所示電路測(cè)量干電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。電壓表讀數(shù)、電流表讀數(shù)、干電池內(nèi)阻和電流表內(nèi)阻分別用U、I、r和RA表示,則干電池電動(dòng)勢(shì)E=U+I(r+RA)(用I、r和RA表示)。丙③調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器測(cè)得多組電表讀數(shù),作出圖丁所示的U-I圖像。則待測(cè)干電池電動(dòng)勢(shì)E=1.40

V(保留3位有效數(shù)字),內(nèi)阻r=1.0

Ω(保留1位小數(shù))。丁(2)考慮電壓表內(nèi)阻影響該小組也嘗試用圖戊所示電路測(cè)量電壓表內(nèi)阻,但發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)無(wú)法完成,原因是

D(單選,填正確選項(xiàng)標(biāo)號(hào))。丁A.電路設(shè)計(jì)會(huì)損壞儀器B.滑動(dòng)變阻器接法錯(cuò)誤C.電壓太大無(wú)法讀數(shù)D.電流太小無(wú)法讀數(shù)【實(shí)驗(yàn)探究】

要素探究?jī)?nèi)容問(wèn)題實(shí)驗(yàn)?zāi)康?測(cè)量干電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻證據(jù)實(shí)驗(yàn)原理:(1)②由閉合電路歐姆定律可知,干電池電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為E=U+I(r+RA),變形得U=-(r+RA)I+E。實(shí)驗(yàn)器材組裝:(2)由于將電壓表串聯(lián)接在電路中,電壓表內(nèi)阻很大,電路中電流太小,故無(wú)法完成實(shí)驗(yàn)的原因可能是電流太小無(wú)法讀數(shù),D項(xiàng)正確要素探究?jī)?nèi)容解釋3.(2024重慶卷,12)為探究電容器充放電規(guī)律,設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,有電源E,定值電阻R0,電容器C,單刀雙擲開(kāi)關(guān)S。(1)為探究電容器充放電過(guò)程電壓U和電流I的變化規(guī)律,需在①、②處接入測(cè)量?jī)x器,位置②應(yīng)該接入測(cè)電壓(選填“電流”或“電壓”)的儀器。(2)連接好電路并接通開(kāi)關(guān)使電容器充電,當(dāng)電壓表示數(shù)最大時(shí),電流表示數(shù)為

0。(3)根據(jù)測(cè)到的數(shù)據(jù),某過(guò)程中電容器兩端電壓U與電流I的關(guān)系圖如圖乙所示。該過(guò)程為放電(選填“充電”或“放電”)。放電過(guò)程中電容器兩端電壓U隨時(shí)間t變化關(guān)系如圖丙所示。t=0.2s時(shí)R0消耗的功率為

0.32

W。要素探究?jī)?nèi)容問(wèn)題實(shí)驗(yàn)?zāi)康?探究電容器充放電規(guī)律證據(jù)實(shí)驗(yàn)器材選擇:(1)位置②與電容器并聯(lián),應(yīng)為測(cè)電壓的儀器。實(shí)驗(yàn)原理:(2)電壓表示數(shù)最大,說(shuō)明電容器充電完畢,此時(shí)無(wú)電荷從電源移動(dòng)到電容器,電流表示數(shù)為0要素探究?jī)?nèi)容解釋數(shù)據(jù)處理:(3)電容器充電時(shí),電壓變大、電流變小;電容器放電時(shí),電壓變小、電流也變小,題圖乙中電壓變小時(shí)電流也變小,所以題圖乙反映了電容器的放電過(guò)程。由題圖丙可知,當(dāng)t=0.2

s時(shí),U=8

V,結(jié)合題圖乙,I=40

mA,所以R0消耗的功率P=UI=0.32

W4.(2025甘肅白銀三模)某實(shí)驗(yàn)小組把表頭改裝成一個(gè)有“×1”倍率與“×1