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2023届二轮复习 专题十七电学实验 学案
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这是一份2023届二轮复习 专题十七电学实验 学案，共21页。
专题十七电学实验
高频考点·能力突破
考点一 电学基本器材的使用与读数
1．电压表、电流表、多用电表的读数技巧
对电表读数问题，要先弄清楚电表的分度值，即每小格的数值，再确定是12、15还是110估读，明确读数的小数位数．
2．多用电表的使用问题
在弄清其基本原理的基础上，会选择测量项目及量程、挡位，能区分机械调零和欧姆调零，掌握测量电阻的步骤．
3．电表的“三用”
如果知道电表的内阻，电流表、电压表就既可以测电流，也可以测电压，还可以作为定值电阻来用，即“一表三用”．
例1 (1)如图甲所示，电压表选0～3V量程时的读数为________V，电压表选0～15V量程时的读数为________V．
(2)如图乙所示，电流表选0～0.6A量程时的读数为________A，电流表选0～3A量程时的读数为________A．
(3)如图丙所示，电阻箱的读数为________．
[解题心得]
预测1 如图所示为多用电表的刻度盘．若选用倍率为“×100”的欧姆挡测电阻时，表针如图所示，则：
(1)所测电阻的阻值为________Ω；如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是________(选填“×10”“×100”或“×1k”)．
(2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________mA；当选用量程为250mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________mA.
(3)当选用量程为10V的电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为______V．
考点二 以测量电阻为核心的电学实验
1．电阻的测量
电阻测量首先要根据实验目的、实验原理、实验器材的不同而灵活选用“伏安法”(又分为内接法和外接法)“安安法”“伏伏法”“伏安加R法”等测量电路．从供电方式上又可分为限流电路和分压电路．
(1)有电压表、电流表且量程恰当时选择“伏安法”．
(2)电压表不能用或没有电压表等情形下，若精确知道电流表内阻，可以将电流表当作电压表使用，即选择“安安法”．
(3)电流表不能用或没有电流表等情况下，若精确知道电压表内阻，可以将电压表当作电流表使用，即选择“伏伏法”．
(4)在运用伏安法测电阻时，由于电压表或电流表的量程太小或太大，为了满足安全精确的原则，选择“伏安加R法”，此法又叫“加保护电阻法”．
2．实验器材的选择
(1)电源的选择：一般根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源．
(2)电表的选择：一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表；根据待测电流的最大电流选择电流表；电表的指针摆动的幅度较大，一般应使指针能达到半偏．
例2[2022·全国甲卷]某同学要测量微安表内阻，可利用的实验器材有：电源E(电动势1.5V，内阻很小)，电流表(量程10mA，内阻约10Ω)，微安表(量程100μA，内阻Rg待测，约1kΩ)，滑动变阻器R(最大阻值10Ω)，定值电阻R0(阻值10Ω)，开关S，导线若干．
(1)将图中所示的器材符号连线，画出实验电路原理图；
(2)某次测量中，微安表的示数为90.0μA，电流表的示数为9.00mA，由此计算出微安表内阻Rg＝________Ω.
[解题心得]
例3[2022·全国乙卷]一同学探究阻值约为550Ω的待测电阻Rx在0～5mA范围内的伏安特性．可用器材有：电压表(量程为3V，内阻很大)，电流表(量程为1mA，内阻为300Ω)，电源E(电动势约为4V，内阻不计)，滑动变阻器R(最大阻值可选10Ω或1.5kΩ)，定值电阻R0(阻值可选75Ω或150Ω)，开关S，导线若干．
(1)要求通过Rx的电流可在0～5mA范围内连续可调，将图(a)所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图；
(2)实验时，图(a)中的R应选最大阻值为____(填“10Ω”或“1.5kΩ”)的滑动变阻器，R0应选阻值为________(填“75Ω”或“150Ω”)的定值电阻；
(3)测量多组数据可得Rx的伏安特性曲线．若在某次测量中，电压表、电流表的示数分别如图(b)和图(c)所示，则此时Rx两端的电压为________V，流过Rx的电流为______mA，此组数据得到的Rx的阻值为______Ω(保留3位有效数字)．
[解题心得]
预测2 [2022·河北押题卷]一金属线材料电阻未知且电阻分布不均匀，为了测量其阻值并将其截为阻值相等的两段，实验研究小组设计了如图所示电路，实验器材如下：
未知电阻，阻值约为4.8Ω；
微安表(零刻度在表盘中间)，一段接导线，另一端接表笔；
定值电阻R1，阻值为10Ω；
电阻箱R2，阻值0～99.9Ω；
电流表，量程0～0.6A，内阻RA＝1Ω；
电压表，量程0～3.0V，内阻约为3000Ω；
滑动变阻器，0～10Ω；
电源，电动势为3V；
电键，导线若干．
实验过程如下：
(1)按图连接电路，闭合电键之前，将滑动变阻器的滑片滑到最________端(填“左”或“右”)；
(2)将电阻箱R2的阻值调整到________Ω，闭合电键；
(3)将滑动变阻器R3的滑片调节到合适位置，连接微安表的表笔与未知电阻试触，防止微安表电流过大，不断改变表笔在未知电阻上的接触位置，直到________时，记录此次接触点的位置，即为等分电阻的位置；
(4)保持表笔与记录的接触位置的接触，读出此时电流表和电压表的读数分别为________A和________V.
(5)通过两表读数可以得到未知电阻的阻值为________Ω.
预测3 [2022·湛江市测试]两同学为测定一段粗细均匀、电阻率较小的电阻丝的电阻率，采用了如图甲所示的电路进行测量．
实验步骤如下：
a．用螺旋测微器在电阻丝上的三个不同位置测出电阻丝直径，求出平均值D；
b．调节电阻丝上的导电夹P的位置，用毫米刻度尺测量并记录导电夹P到电阻丝右端B的长度x；闭合开关S，记录电压表示数U、电流表示数I；
c．改变电阻丝上导电夹P的位置，重复步骤b，记录多组x、U、I的值．
(1)若螺旋测微器某次测量结果如图乙所示，其示数为________mm.
(2)若选用某组U、I值，用Rx＝UI算出电阻丝连入电路的电阻Rx，则计算值与真实值相比________．(选填“偏小”“相等”或“偏大”)
(3)根据多组测量得到的实验数据绘出UI - x图像如图丙所示，若图线斜率为k，则电阻丝的电阻率ρ＝________(用已知或测量出的物理量的符号表示)；电流表内阻对电阻率的测量________(选填“有”或“没有”)影响．
(4)用记录的数据绘制出U - I图像如图丁所示，由图像可知电源的内阻r＝________Ω.(结果保留两位有效数字)
考点三 电表的改装、多用电表的原理与使用
例4 [2022·辽宁卷]某同学要将一小量程电流表(满偏电流为250μA，内阻为1.2kΩ)改装成有两个量程的电流表，设计电路如图(a)所示，其中定值电阻R1＝40Ω，R2＝360Ω.
(1)当开关S接A端时，该电流表的量程为0～________mA；
(2)当开关S接B端时，该电流表的量程比接在A端时________(填“大”或“小”)；
(3)该同学选用量程合适的电压表(内阻未知)和此改装电流表测量未知电阻Rx的阻值，设计了图(b)中两个电路．不考虑实验操作中的偶然误差，则使用________(填“甲”或“乙”)电路可修正由电表内阻引起的实验误差．
[解题心得]
预测4 [2022·重庆押题卷]某兴趣小组利用所学知识自制一个欧姆表，他们先利用题图所示电路测量，一只量程为100mA的电流表内阻，实验步骤如下：
①闭合S1，断开S2，调节滑动变阻器R1，使电流表达到满偏值I0＝100mA；
②保持R1的滑片位置不变，闭合S2，调节电阻箱R2，使电流表的读数如题图所示，然后读出此时电阻箱R2的阻值为12.8Ω；(可认为电路总电流保持不变)
③计算出电流表内阻R0.
(1)步骤②中电流表示数为________mA，步骤③中电流表内阻R0为________Ω.
(2)题图为改装后的欧姆表电路示意图．电源电动势为2V、内阻很小可不计，S为单刀双掷开关，a、b为制作的两个挡位，其中一个是“×1”挡，另外一个是“×10”挡．可计算出定值电阻R3为________Ω.(保留两位有效数字)
(3)现使用该自制欧姆表测一未知定值电阻Rx的阻值，将开关S接到b处，完成欧姆调零后，在红黑表笔间接入Rx时电流表指针在题图所示位置，计算出Rx电阻为______Ω.
预测5 在“多用电表的使用”实验中：
(1)甲同学利用多用电表测量电阻．他用电阻挡“×100”测量时发现指针偏转角度过小，为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，操作顺序为____(填写选项前的字母)．
A．将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮使指针指向“0Ω”
B．将选择开关旋转到电阻挡“×10”的位置
C．将选择开关旋转到电阻挡“×1k”的位置
D．将两表笔分别与被测电阻的两根引线相接完成测量
(2)乙同学利用多用电表测量图示电路中小灯泡正常工作时的有关物理量．闭合开关，以下操作正确的是________．
A．将选择开关旋转到合适的电阻挡，闭合开关，利用图1的电路测量小灯泡的电阻
B．将选择开关旋转到合适的电压挡，闭合开关，利用图1的电路测量小灯泡两端的电压
C．将选择开关旋转到合适的电流挡，闭合开关，利用图2的电路测量通过小灯泡的电流
D．将选择开关旋转到合适的电流挡，把图2中红、黑表笔接入电路的位置互换，闭合开关，测量通过小灯泡的电流
(3)丙同学将选择开关旋转到“直流250mA”挡作为电流表，设计了如图3所示的电路，已知电流表内阻RA＝0.4Ω，R1＝RA，R2＝7RA.若将接线柱1、2接入电路时，最大可以测量的电流为________A；若将接线柱1、3接入电路时，最大可以测量的电压为________V.
考点四 以测量电源电动势为核心的电学实验
1．常见测量电源电动势和内阻的三种方法
根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，而最关键的是看电路中如何测量出路端电压U和电路中的总电流I.
2．在数据处理问题中，利用图像得出电动势和内阻是常用的方法——注意“化曲为直”．
例5 [2022·北京押题卷]在测量一节干电池的电动势和内阻的实验中，可选用的器材有：
A．电压表V1：0～3V，内阻约3kΩ；
B．电压表V2：0～15V，内阻约15kΩ；
C．电流表A1：0～0.6A，内阻约0.1Ω；
D．电流表A2：0～3A，内阻约0.01Ω；
E．滑动变阻器R1：0～100Ω；
F．滑动变阻器R2：0～15Ω；
G．开关S和导线若干．
(1)电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________；(选填项目前的符号)
(2)用所选器材按照图连接好电路后，将滑动变阻器滑片置于合适位置，闭合开关S，通过调整滑动变阻器，得到多组电流I和电压U.根实验数据，绘制出如图所示的U - I图像，由图线可求出E＝________V，r＝______Ω；
(3)实验中，某同学发现电流表被损坏，他利用完好的电压表和实验室中的下述器材，仍然可以较准确测量电源电动势和内阻的是______.
A．另一滑动变阻器
B．电阻箱
C．多个定值电阻(阻值为几欧)
D．量程合适的电压表(内阻未知)
[解题心得]
预测6 [2022·沧州二模]某同学想测量一旧手机中的锂电池的电动势和内阻(电动势E标称值为3.7V，允许最大放电电流为500mA)．实验室备有如下器材：
A．电压表V(量程为3V，电阻RV约为4.0Ω)；
B．定值电阻R0(阻值为5Ω)；
C．电阻箱R(0～999.9Ω)；
D．开关S一只，导线若干．
(1)为测量锂电池的电动势E和内阻r，该同学设计了如图甲所示的电路图．请你帮助该同学按图甲所示的电路图，将图乙中实物连线补充完整．
(2)实验时，该同学通过改变电阻箱R的阻值，得到多组测量数据，根据测量数据作出1U - 1R图像，如图丙所示．则该锂电池的电动势E＝________V、内阻r＝________Ω(结果均保留两位有效数字)．该实验中电动势E的测量值偏小，造成此系统误差的主要原因是________________________________________________________________________．
预测7 [2022·福建押题卷]某同学用多用电表做了以下两个实验：
(1)用欧姆挡测量一电阻的阻值(约580Ω～610Ω)，进行了如图甲所示的a、b、c、d四个操作，正确的顺序是________；其中步骤b的指针指在图乙所示的刻度处，该同学选择的倍率为__________(选填“×1”“×10”或“×100”)；
(2)欧姆挡进行电阻调零后，为了测量红、黑表笔短接时流出多用电表的电流Im，该同学设计了如图丙所示的电路，但电路中有一处接线错误，请指出：________________；正确连接线路后，闭合开关，改变电阻箱的阻值，可得到多组电流表示数I和电阻箱阻值R，作出1I - R图线如图丁，该图线纵轴截距为b，若忽略毫安表内阻，可得出Im＝__________；若考虑到毫安表内阻的影响，这个测量值__________真实值(选填“大于”“等于”或“小于”)．
考点五 电学其他实验
例6在“观察电容器的充、放电现象”实验中，对给定电容值为C的电容器充电后放电，无论采用何种放电方式，其两极间的电势差u随电荷量q的变化图像都相同．
(1)请在图甲中画出上述u - q图像．类比直线运动中由v - t图像求位移的方法，可以推导出两极间电压为U时电容器所储存的电能Ep＝________(用C和U表示)．
(2)在如图乙所示的放电电路中，R表示电阻阻值．通过改变电路中元件的参数对同一电容器用相同的电压充电后进行两次放电，对应的q - t图像分别如图丙中①、②所示．
a．①、②两图像不同是________的改变造成的；
b．在实际应用中，有时需要电容器快速放电，有时需要电容器均匀放电．依据a中的结论，说明实现这两种放电方式的途径________________________________．
(3)如图丁所示，若某电容器的额定电压为2.7V，电容为10F，其充满电后储存的电能为________J(计算结果保留3位有效数字)．
[解题心得]
预测8 某小组的同学做“探究影响感应电流方向的因素”实验．
(1)首先按图甲所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转；再按图乙所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向左偏转．进行上述实验的目的是________．
A．检查电流计测量电路的电流是否准确
B．检查干电池是否为新电池
C．推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系
(2)接下来用图丙所示的装置做实验，图中螺线管上的粗线标示的是导线的绕行方向．某次实验中在条形磁铁插入螺线管的过程中，观察到电流计指针向右偏转，说明螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿______(选填“顺时针”或“逆时针”)方向．
(3)下表是该小组的同学设计的记录表格的一部分，表中完成了实验现象的记录，还有一项需要推断的实验结果未完成，表格中未完成的部分应填：________________(选填“垂直纸面向外”或“垂直纸面向里”)．
实验记录表(部分)
操作
N极朝下插入螺线管
从上往下看的平面图(B0表示原磁场，即磁铁产生的磁场)
原磁场通过螺线管磁通量的增减
增加
感应电流的方向
沿逆时针方向
感应电流的磁场B′的方向
(4)该小组同学通过实验探究，对楞次定律有了比较深刻的认识．结合以上实验，有同学认为，理解楞次定律，关键在于抓住______(选填“B0”或“B′”)总是要阻碍________(选填“B0”或“B′”)磁通量的变化．
预测9 某物理兴趣小组在进行物理课外实验中，学生电源损坏，不能使用．
(1)(多选)“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，可以使用220V的交流电源来代替，要完成实验，下图实验器材中需要用到的有________．
(2)组装变压器时，没有将铁芯闭合，如图所示，原线圈接u＝311sin314t(V)的交流电源，原副线圈的匝数比为8∶1，副线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是________．
A．27.5V B．38.9V
C．10.0V D．1760V
素养培优·创新实验
情境1 [2022·福建莆田二模]物理兴趣小组的同学们想通过实验探究热敏电阻的阻值与温度的关系及并联电路的电流与电阻的关系．实验室有如下器材：
A．热敏电阻Rx；
B．定值电阻R0；
C．学生直流电压电源(电动势为5V，内阻不计)；
D．电流表A1(量程为0.6A，内阻r1为5Ω)；
E．电流表A2(量程为3A，内阻r2约为1Ω)；
F．数字温控箱；
G．开关S，导线若干．
(1)为了更精确地描述出电阻Rx随温度变化的关系(精确测定不同温度时的阻值)，请完成虚线框内图甲电路图的设计．
(2)闭合开关S，分别记下电流表A1、A2的示数为I1、I2，其中A2的示数如图乙所示，则I2＝________A，可得Rx＝________(用题中已知和测量出的物理量的符号表示)．
(3)实验中改变温控箱的温度，分别测出了热敏电阻在不同温度下的阻值，得到了如图丙所示的Rx - t图像．由图像分析可知，当温控箱中的温度达到450℃时，通过热敏电阻的电流为0.03A，此时热敏电阻的阻值仍满足图丙中的变化规律，则电流表A1的示数为________A．(结果保留2位有效数字)
[解题心得]
情境2 [2022·辽宁押题卷]目前表现比较出色的18650锂电池具有容量大、寿命长、安全性能高等优点，被广泛应用．
中文名
18650锂电池
常见类型
锂离子电池和磷酸铁锂电池
电池直径
18mm
电压
3.7V～4.2V
电池高度
65mm
常见容量
2 000 mAh2 600 mAh3 000 mAh
某活动小组利用以下器材测定一个新锂电池的电动势，实验电路图如甲图所示．
A．电流表G：量程2mA、内电阻RG约为200Ω
B．电压表V：量程0～3V、内电阻RV未知
C．固定电阻R0；阻值R0＝1800Ω
D．电键、导线若干
实验过程如下：
(1)闭合电键S1，将电键S2拨至“2”，稳定后电流表示数为I0＝1.85mA；
(2)将电键S2拨至“1”，稳定后电流表的示数为I1＝1.00mA.由乙图可知电压表的示数为U1＝________V；
(3)由以上数据可得：电动势E＝________V；(结果保留2位有效数字)
(4)活动小组利用以上数据计算出了电压表的内阻为________Ω，该电压表内阻的测量值________其真实值．(填“大于”“小于”或“等于”)
[解题心得]
情境3 [2022·重庆外国语学校一诊]酒驾严重危害了公共交通安全，打击酒驾现象已成为日常．如图甲为交警使用的某种酒精检测仪，核心部件为酒精气体传感器，其电阻R1与酒精气体浓度x的关系如图乙所示．
(1)某同学自行设计了简易酒精检测仪，如图丙所示，用到的器材有酒精气体传感器R1、电源(电动势为9.0V，内阻未知)、电流表(满偏电流为100mA，内阻为8.5Ω)．闭合开关，周围无酒精气体时，发现电流表刚好满偏，则电源内阻为________Ω.用该仪器________(选填“能”或“不能”)检测酒驾．
驾驶员状态
非酒驾
酒驾
酒精气体浓度标准(mg/mL)
小于0.2
大于或者等于0.2
检测仪状态
只有绿灯亮
绿灯、红灯都亮
(2)另一位同学查阅酒精检测仪说明书时看到题表，他根据自己的理解将酒精检测仪的内部电路简化为图丁．只有绿灯亮表示被测试者非酒驾，红灯、绿灯一起亮表示被测试者酒驾．图丁中电源电动势为6V，内阻不计，R2为定值电阻，R1为酒精气体传感器，L1、L2是彩色小灯泡，颜色一红一绿，小灯泡两端的电压达到0.7V才会发光，则L1为________(选填“红”或“绿”)灯，当红灯刚亮时通过其的电流为________A(结果保留2位有效数字)．
[解题心得]
专题十七 电学实验
高频考点·能力突破
考点一
例1 答案：(1)1.20 6.0 (2)0.50 2.50 (3)530.0Ω
预测1 解析：(1)欧姆表读数：对应最上边一行刻度值为15，倍率为“×100”，读数为1.5×103Ω；测2.0×104Ω电阻时应选“×1k”的欧姆挡．
(2)选50mA电流挡，则每一大格表示10mA，每一小格表示1mA，测量的精确度为1mA，应估读到0.1mA(此时为110估读)，表针对应的读数为30.7mA；选择量程为250mA的电流挡，则每一大格表示50mA，每一小格表示5mA，测量的精确度为5mA，应估读到1mA(此时为15估读)，表针对应的读数为153mA.
(3)选择10V电压挡，则每一大格表示2V，每一小格表示0.2V，测量的精确度为0.2V，应估读到0.1V(此时应为12估读)，表针对应的读数为6.1V.
答案：(1)1.5×103 ×1k (2)30.7(30.5～30.9都正确) 153(152～154都正确) (3)6.1
考点二
例2 解析：流过电阻R0的电流I0＝I-Ig＝9mA-0.09mA＝8.91mA，由欧姆定律可知，Rg＝I0R0Ig＝8.91×100.09Ω＝990Ω.
答案：(1)如图所示 (2)990
例3 解析：(1)要求通过Rx的电流可在0～5mA范围内连续可调，则应用滑动变阻器的分压式接法，电流表的量程为1mA，需测到5mA，则要对电流表改装，与其并联一个电阻R0，电压表的内阻很大，则电流表采用外接法．
(2)滑动变阻器采用分压式接法，R应选最大阻值较小的滑动变阻器；电流表量程1mA改装为量程5mA，则R0＝UI＝1 mA×300 Ω5 mA-1 mA＝75Ω，故R0应选阻值为75Ω的定值电阻．
(3)电压表的分度值为0.1V，读数时需估读到分度值的下一位，读数为2.30V，电流表的分度值为0.02mA，此时示数为0.84mA，考虑到改装关系，流过Rx的电流为5×0.84mA＝4.20mA，利用R＝UI解得Rx≈548Ω.
答案：(1)如图所示 (2)10Ω 75Ω (3)2.30 4.20 548
预测2 解析：(1)按图连接电路，闭合电键之前，要保护电路，让电流最小，则将滑动变阻器的滑片滑到最右端，让阻值最大．
(2)由于为了测量其阻值并将其截为阻值相等的两段，则将电阻箱R2的阻值调整与定值电阻R1相等，调为10Ω.
(3)利用了串联电阻的分压作用，当两电阻阻值相等时，电势降低一样，则两触点的电势相等，流过微安表的电流为零，所以为了等分电阻，只需要调节表笔在未知电阻上的接触位置，直到流过微安表的电流为零时，记录此次接触点的位置，即为等分电阻的位置．
(4)电流表的最小刻度为0.02A，读数时，只需要同位估读，所以电流表的读数为0.50A.
电压表的最小刻度为0.1V，读数时，需要估读到下一位，所以电压表的读数为2.50V.
(5)并联电阻的阻值为R并＝UI＝2.500.50＝5Ω
根据并联电路电阻关系有1R并＝1Rx+1R1+R2
代入数据解得Rx≈6.7Ω
答案：(1)右 (2)10 (3)流过微安表的电流为零
(4)0.50 2.50 (5)6.7
预测3 解析：(1)根据图乙的螺旋测微器可知，其示数为D＝1.5mm＋16.5×0.01mm＝1.665mm
(2)由图甲电路图可知，电压表测量的是Rx和电流表的电压，电流表测量的是流过Rx的电流，若用Rx＝UI算出电阻丝连入电路的电阻Rx，则计算值与真实值相比偏大．
(3)根据电阻的决定式可知，电阻丝连入电路的电阻Rx＝ρxS＝ρ4xπD2
设电流表内阻为RA，根据欧姆定律可知UI＝Rx＋RA＝4ρπD2x＋RA
根据图丙UI - x图像可知4ρπD2＝k，解得ρ＝πD2k4
电流表内阻对电阻率的测量没有影响．
(4)根据闭合回路的欧姆定律可知U＝E-Ir
由图丁的U - I图像可知，电源的内阻r＝1.5-1.00.55Ω≈0.91Ω
答案：(1)1.665(1.662～1.668均可) (2)偏大 (3)πkD24 没有 (4)0.91
考点三
例4 解析：(1)由图可知当S接A时，R1和R2串联接入电路，和电流表并联，满偏时电流表两端的电压为
Um＝Imr＝250×10-6×1.2×103V＝0.3V
此时R1和R2的电流为I＝UmR1+R2＝0.340+360A＝0.75×10-3A＝0.75mA
所以总电流为I总＝Im＋I＝1mA，即量程为0～1mA.
(2)当开关S接B端时，由图可知电阻R1和电流表串联再和电阻R2并联，由于和电流表并联的电阻变小，当电流表满偏时，流过电阻R2的电流变大，干路电流变大，即量程变大；所以开关S接B端时，该电流表的量程比接在A端时大．
(3)图甲是电流表的外接法，误差是由于电压表的分流引起的；图乙是电流表的内接法，误差是由于电流表的分压引起的，因为题目中电压表电阻未知，故采用图乙的方法可以修正由电表内阻引起的实验误差．
答案：(1)1 (2)大 (3)乙
预测4 解析：(1)电流表示数I1＝80mA时，R2所在支路电流I2＝I0-I1＝20mA，故R0＝R24＝3.2Ω.
(2)S接a时，欧姆表内阻R内＝E0I0＝20Ω，S接b时R3分流，电流表满偏时，电路总电流增大，此时欧姆表内阻R′内
E0R内'+Rx＝10I1，2 V2 Ω+Rx＝0.8A
解得Rx＝0.5Ω
答案：(1)80 3.2 (2)0.36 (3)0.5
预测5 解析：(1)甲同学用电阻挡“×100”测量时发现指针偏转角度过小，说明倍率挡选择过低，应该选择×1k挡，换挡后再重新调零，然后进行测量，则下列选项中合理的操作顺序为CAD.
(2)根据欧姆挡使用规则，严禁在通有电流的电阻上使用欧姆挡测量电阻，则选项A错误；将选择开关旋转到合适的电压挡，闭合开关，利用图1的电路测量小灯泡两端的电压，红表笔接高电势点，电流从红表笔流入，选项B正确；将选择开关旋转到合适的电流挡，闭合开关，利用图2的电路测量通过小灯泡的电流，电流从红表笔流入，选项C正确，D错误．
(3)因R1＝RA，则若将接线柱1、2接入电路时，当电流计满偏时，通过R1的电流也为250mA，则最大可以测量的电流为500mA＝0.5A；若将接线柱1、3接入电路时，最大可以测量的电压为U＝2IgR1RAR1+RA+R2＝1.5V.
答案：(1)CAD (2)BC (3)0.5 1.5
考点四
例5 解析：(1)一节干电池的电动势约为1.5V，则电压表应选用A，为了减小测量误差，电流表选择C，为了方便操作，滑动变阻器选择阻值较小的F；
(2)根据闭合电路欧姆定律得U＝E-Ir
可得U - I图线的纵轴截距为电源电动势E＝1.49V
斜率的绝对值为电源内阻r＝1.49-1.000.64-0Ω＝0.76Ω
(3)利用滑动变阻器和电压表，无法求出电路中的电流，所以不能测出电动势和电源内阻，故A错误；利用变阻箱和电压表，由于电阻箱可以读出阻值，所以可以计算出电路中的电流，可以测出电动势和电源内阻，故B正确；利用多个定值电阻和电压表，定值电阻阻值已知，所以可以计算出电路中的电流，可以测出电动势和电源内阻，故C正确；利用两个电压表，由于电压表的内阻未知，无法较准确测量电源电动势和内阻，故D错误．
答案：(1)C A F (2)1.49 0.76 (3)BC
预测6 解析：(1)图乙中实物连线如图所示
(2)由闭合电路的欧姆定律可知E＝U＋UR(r＋R0)
化简可得1U＝1E+R0+rE×1R
对照题图丙可知1E＝0.3
解得E≈3.3V
根据表达式1U＝1E+R0+rE×1R
可得，图丙斜率为
R0+rE＝k＝1.50-0.300.24
解得r≈12Ω
电压表的分流主要导致实验中电动势E的测量值偏小．
答案：(1)图见解析 (2)3.3 12 电压表的分流
预测7 解析：(1)机械调零，用刻度盘下的调零旋钮手动把指针拨到零刻度线处；指针调零，两个表笔短接，调整调零旋钮，让指针指在零的位置；连接待测电阻测量，表盘电阻的读数，乘以挡位开关倍率，乘积为电阻值；测完后万用表挡位调到交流电压的最高挡，或断开挡．故正确的顺序是adcb；由于电阻的阻值(约580Ω～610Ω)，根据在图乙所示的刻度，可知选择的倍率为×10；
(2)万用表欧姆挡表内自带电源，电流红进黑出，而对于毫安表，电流应从正极进负极出，因此电流表的正负接线柱接反；欧姆表测量原理为I＝ERg+r+Rx(设毫安表无电阻)，作如题图线可将其转化为1I＝RxE+Rg+rE，当Rx为零时，此时1I＝1b，即Im＝1b，由于Im＝ER总，当考虑到毫安表内阻的影响，R总增大，这个测量值小于真实值．
答案：(1)adcb ×10 (2)电流表的正负接线柱接反 1b 小于
考点五
例6 解析：
(1)由电容的定义式可知C＝QU，则u - q图像为过原点的斜率恒定的直线，如图所示，图像和横轴围成的面积表示电容器储存的电能，则Ep＝12qU，又由电容的定义式有C＝QU＝qU，则有Ep＝12CU2.
(2)a.因为两次放电是同一电容器用相同电压充电后的放电，由Q＝CU可知两次放出的总电荷量相等，故①、②两条曲线不同只能是R的改变造成的．b.R较小时，刚开始放电瞬间电流I大，图像在该点切线斜率大，对应图像①，短时间内放出的电荷量更多，故减小R可以实现电容器快速放电；R较大时，放电瞬时电流I小，对应图像②，故增大R可以实现均匀放电．
(3)根据公式有Epmax＝12CUmax2＝12×10×2.72J＝36.5J．
答案：(1)12CU2 (2)a.R b．减小R可以实现电容器快速放电，增大R可以实现均匀放电 (3)36.5
预测8 解析：(1)由题意可知，电流从电流计左边进时，指针左偏，右边进时，指针右偏，本实验目的是探究感应电流的方向，则进行上述实验的目的是推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系，故选C；(2)电流计指针向右偏转，说明电流从电流计的右边(正接线柱)流入，则说明螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿顺时针方向；(3)由题意可知，感应电流的方向为逆时针，由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场方向垂直纸面向外；(4)由题意可知，理解楞次定律，关键在于抓住B′总是要阻碍B0磁通量的变化．
答案：(1)C (2)顺时针 (3)垂直纸面向外 (4)B′ B0
预测9 解析：(1)本实验需要线圈和铁芯，还需要电压表测量电压，故选A、C.
(2)根据题意U1＝3112V＝220V
根据U1U2＝n1n2
代入数据得U2＝n2n1U1＝27.5V
由于铁芯没有闭合，有漏磁现象，实际上输出电压低于计算值，故选C.
答案：(1)AC (2)C
素养培优·创新实验
情境1 解析：(1)题中没有电压表，可用已知内阻的电流表A1与热敏电阻并联测电压，电流表A2放在干路上测电流，实验电路图如图所示．
(2)A2的量程为3A，最小刻度为0.1A，则示数I2＝1.20A，根据电路图可得Rx＝I1r1I2-I1.
(3)由图丙可知Rx＝(10＋215t) Ω，当温控箱中的温度达到450℃时，热敏电阻的阻值为Rx＝70Ω，又此时通过热敏电阻的电流为0.03A，则电流表A1的示数为I1＝IRxr1＝0.03×705A＝0.42A.
答案：(1)见解析图 (2)1.20 I1r1I2-I1 (3)0.42
情境2 解析：(2)由乙图可知电压表量程选择为0～3V，1格对应的电压数值为0.1V，故需要估读到精确值的下一位，图中示数为U1＝1.70V.
(3)将电键S2拨至“2”，由闭合电路欧姆定律可得E＝I0(r＋RG＋R0)，将电键S2拨至“1”，由闭合电路欧姆定律可得E＝U1＋I1(r＋RG＋R0)，联立以上式子解得E＝U1I0I0-I1＝1.70×1.851.85-1.00V＝3.7V
(4)根据欧姆定律可得电压表的内阻为RV＝U1I1＝1.701.00×10-3Ω＝1700Ω，由于将电键S2拨至“1”，电流表与电压表为串联关系，故电流表示数就是通过电压表的电流，所以电压表内阻测量值等于真实值．
答案：(2)1.70 (3)3.7 (4)1700 等于
情境3 解析：(1)电流表刚好满偏，则电流表两端电压为UA＝IRA＝0.85V，此时周围无酒精气体，则R1取80Ω，其两端电压为U1＝IR1＝8V，则电源内阻为r＝E-U1-UAI＝1.5Ω；当无酒精气体时，R1电阻最大，此时电流表刚好满偏，若有酒精气体时，R1电阻变小，电路中电流变大，超过电流表的最大量程，所以该仪器不能检测酒驾．
(2)两个小灯泡颜色一红一绿，小灯泡两端的电压达到0.7V才会发光，所以亮绿灯的小灯泡需要保证其两端的电压一直大于等于0.7V，初始电阻大时应当不让红色小灯泡亮，等电阻变小时让红色小灯泡亮，这样才可以查出酒驾，所以一直亮绿灯的小灯泡应当与定值电阻串联接在一起，这样无论R1如何变化，都不会影响绿色小灯泡是否亮，且与定值电阻串联接在一起也会保证绿灯一直亮，所以L2是绿灯，L1是红灯．当酒精气体浓度达到0.2mg/mL时，L1会变亮，此时L1两端电压为0.7V，已知电源电动势为6V，则R1两端电压为5.3V，根据图乙可知R1的阻值为30Ω，则当红灯刚亮时，通过其的电流为I1＝UR1R1＝5.330A＝0.18A.
答案：(1)1.5 不能 (2)红 0.18
专题十七电学实验
高频考点·能力突破
考点一 电学基本器材的使用与读数
1．电压表、电流表、多用电表的读数技巧
对电表读数问题，要先弄清楚电表的分度值，即每小格的数值，再确定是12、15还是110估读，明确读数的小数位数．
2．多用电表的使用问题
在弄清其基本原理的基础上，会选择测量项目及量程、挡位，能区分机械调零和欧姆调零，掌握测量电阻的步骤．
3．电表的“三用”
如果知道电表的内阻，电流表、电压表就既可以测电流，也可以测电压，还可以作为定值电阻来用，即“一表三用”．
例1 (1)如图甲所示，电压表选0～3V量程时的读数为________V，电压表选0～15V量程时的读数为________V．
(2)如图乙所示，电流表选0～0.6A量程时的读数为________A，电流表选0～3A量程时的读数为________A．
(3)如图丙所示，电阻箱的读数为________．
[解题心得]
预测1 如图所示为多用电表的刻度盘．若选用倍率为“×100”的欧姆挡测电阻时，表针如图所示，则：
(1)所测电阻的阻值为________Ω；如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是________(选填“×10”“×100”或“×1k”)．
(2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________mA；当选用量程为250mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________mA.
(3)当选用量程为10V的电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为______V．
考点二 以测量电阻为核心的电学实验
1．电阻的测量
电阻测量首先要根据实验目的、实验原理、实验器材的不同而灵活选用“伏安法”(又分为内接法和外接法)“安安法”“伏伏法”“伏安加R法”等测量电路．从供电方式上又可分为限流电路和分压电路．
(1)有电压表、电流表且量程恰当时选择“伏安法”．
(2)电压表不能用或没有电压表等情形下，若精确知道电流表内阻，可以将电流表当作电压表使用，即选择“安安法”．
(3)电流表不能用或没有电流表等情况下，若精确知道电压表内阻，可以将电压表当作电流表使用，即选择“伏伏法”．
(4)在运用伏安法测电阻时，由于电压表或电流表的量程太小或太大，为了满足安全精确的原则，选择“伏安加R法”，此法又叫“加保护电阻法”．
2．实验器材的选择
(1)电源的选择：一般根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源．
(2)电表的选择：一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表；根据待测电流的最大电流选择电流表；电表的指针摆动的幅度较大，一般应使指针能达到半偏．
例2[2022·全国甲卷]某同学要测量微安表内阻，可利用的实验器材有：电源E(电动势1.5V，内阻很小)，电流表(量程10mA，内阻约10Ω)，微安表(量程100μA，内阻Rg待测，约1kΩ)，滑动变阻器R(最大阻值10Ω)，定值电阻R0(阻值10Ω)，开关S，导线若干．
(1)将图中所示的器材符号连线，画出实验电路原理图；
(2)某次测量中，微安表的示数为90.0μA，电流表的示数为9.00mA，由此计算出微安表内阻Rg＝________Ω.
[解题心得]
例3[2022·全国乙卷]一同学探究阻值约为550Ω的待测电阻Rx在0～5mA范围内的伏安特性．可用器材有：电压表(量程为3V，内阻很大)，电流表(量程为1mA，内阻为300Ω)，电源E(电动势约为4V，内阻不计)，滑动变阻器R(最大阻值可选10Ω或1.5kΩ)，定值电阻R0(阻值可选75Ω或150Ω)，开关S，导线若干．
(1)要求通过Rx的电流可在0～5mA范围内连续可调，将图(a)所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图；
(2)实验时，图(a)中的R应选最大阻值为____(填“10Ω”或“1.5kΩ”)的滑动变阻器，R0应选阻值为________(填“75Ω”或“150Ω”)的定值电阻；
(3)测量多组数据可得Rx的伏安特性曲线．若在某次测量中，电压表、电流表的示数分别如图(b)和图(c)所示，则此时Rx两端的电压为________V，流过Rx的电流为______mA，此组数据得到的Rx的阻值为______Ω(保留3位有效数字)．
[解题心得]
预测2 [2022·河北押题卷]一金属线材料电阻未知且电阻分布不均匀，为了测量其阻值并将其截为阻值相等的两段，实验研究小组设计了如图所示电路，实验器材如下：
未知电阻，阻值约为4.8Ω；
微安表(零刻度在表盘中间)，一段接导线，另一端接表笔；
定值电阻R1，阻值为10Ω；
电阻箱R2，阻值0～99.9Ω；
电流表，量程0～0.6A，内阻RA＝1Ω；
电压表，量程0～3.0V，内阻约为3000Ω；
滑动变阻器，0～10Ω；
电源，电动势为3V；
电键，导线若干．
实验过程如下：
(1)按图连接电路，闭合电键之前，将滑动变阻器的滑片滑到最________端(填“左”或“右”)；
(2)将电阻箱R2的阻值调整到________Ω，闭合电键；
(3)将滑动变阻器R3的滑片调节到合适位置，连接微安表的表笔与未知电阻试触，防止微安表电流过大，不断改变表笔在未知电阻上的接触位置，直到________时，记录此次接触点的位置，即为等分电阻的位置；
(4)保持表笔与记录的接触位置的接触，读出此时电流表和电压表的读数分别为________A和________V.
(5)通过两表读数可以得到未知电阻的阻值为________Ω.
预测3 [2022·湛江市测试]两同学为测定一段粗细均匀、电阻率较小的电阻丝的电阻率，采用了如图甲所示的电路进行测量．
实验步骤如下：
a．用螺旋测微器在电阻丝上的三个不同位置测出电阻丝直径，求出平均值D；
b．调节电阻丝上的导电夹P的位置，用毫米刻度尺测量并记录导电夹P到电阻丝右端B的长度x；闭合开关S，记录电压表示数U、电流表示数I；
c．改变电阻丝上导电夹P的位置，重复步骤b，记录多组x、U、I的值．
(1)若螺旋测微器某次测量结果如图乙所示，其示数为________mm.
(2)若选用某组U、I值，用Rx＝UI算出电阻丝连入电路的电阻Rx，则计算值与真实值相比________．(选填“偏小”“相等”或“偏大”)
(3)根据多组测量得到的实验数据绘出UI - x图像如图丙所示，若图线斜率为k，则电阻丝的电阻率ρ＝________(用已知或测量出的物理量的符号表示)；电流表内阻对电阻率的测量________(选填“有”或“没有”)影响．
(4)用记录的数据绘制出U - I图像如图丁所示，由图像可知电源的内阻r＝________Ω.(结果保留两位有效数字)
考点三 电表的改装、多用电表的原理与使用
例4 [2022·辽宁卷]某同学要将一小量程电流表(满偏电流为250μA，内阻为1.2kΩ)改装成有两个量程的电流表，设计电路如图(a)所示，其中定值电阻R1＝40Ω，R2＝360Ω.
(1)当开关S接A端时，该电流表的量程为0～________mA；
(2)当开关S接B端时，该电流表的量程比接在A端时________(填“大”或“小”)；
(3)该同学选用量程合适的电压表(内阻未知)和此改装电流表测量未知电阻Rx的阻值，设计了图(b)中两个电路．不考虑实验操作中的偶然误差，则使用________(填“甲”或“乙”)电路可修正由电表内阻引起的实验误差．
[解题心得]
预测4 [2022·重庆押题卷]某兴趣小组利用所学知识自制一个欧姆表，他们先利用题图所示电路测量，一只量程为100mA的电流表内阻，实验步骤如下：
①闭合S1，断开S2，调节滑动变阻器R1，使电流表达到满偏值I0＝100mA；
②保持R1的滑片位置不变，闭合S2，调节电阻箱R2，使电流表的读数如题图所示，然后读出此时电阻箱R2的阻值为12.8Ω；(可认为电路总电流保持不变)
③计算出电流表内阻R0.
(1)步骤②中电流表示数为________mA，步骤③中电流表内阻R0为________Ω.
(2)题图为改装后的欧姆表电路示意图．电源电动势为2V、内阻很小可不计，S为单刀双掷开关，a、b为制作的两个挡位，其中一个是“×1”挡，另外一个是“×10”挡．可计算出定值电阻R3为________Ω.(保留两位有效数字)
(3)现使用该自制欧姆表测一未知定值电阻Rx的阻值，将开关S接到b处，完成欧姆调零后，在红黑表笔间接入Rx时电流表指针在题图所示位置，计算出Rx电阻为______Ω.
预测5 在“多用电表的使用”实验中：
(1)甲同学利用多用电表测量电阻．他用电阻挡“×100”测量时发现指针偏转角度过小，为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，操作顺序为____(填写选项前的字母)．
A．将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮使指针指向“0Ω”
B．将选择开关旋转到电阻挡“×10”的位置
C．将选择开关旋转到电阻挡“×1k”的位置
D．将两表笔分别与被测电阻的两根引线相接完成测量
(2)乙同学利用多用电表测量图示电路中小灯泡正常工作时的有关物理量．闭合开关，以下操作正确的是________．
A．将选择开关旋转到合适的电阻挡，闭合开关，利用图1的电路测量小灯泡的电阻
B．将选择开关旋转到合适的电压挡，闭合开关，利用图1的电路测量小灯泡两端的电压
C．将选择开关旋转到合适的电流挡，闭合开关，利用图2的电路测量通过小灯泡的电流
D．将选择开关旋转到合适的电流挡，把图2中红、黑表笔接入电路的位置互换，闭合开关，测量通过小灯泡的电流
(3)丙同学将选择开关旋转到“直流250mA”挡作为电流表，设计了如图3所示的电路，已知电流表内阻RA＝0.4Ω，R1＝RA，R2＝7RA.若将接线柱1、2接入电路时，最大可以测量的电流为________A；若将接线柱1、3接入电路时，最大可以测量的电压为________V.
考点四 以测量电源电动势为核心的电学实验
1．常见测量电源电动势和内阻的三种方法
根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，而最关键的是看电路中如何测量出路端电压U和电路中的总电流I.
2．在数据处理问题中，利用图像得出电动势和内阻是常用的方法——注意“化曲为直”．
例5 [2022·北京押题卷]在测量一节干电池的电动势和内阻的实验中，可选用的器材有：
A．电压表V1：0～3V，内阻约3kΩ；
B．电压表V2：0～15V，内阻约15kΩ；
C．电流表A1：0～0.6A，内阻约0.1Ω；
D．电流表A2：0～3A，内阻约0.01Ω；
E．滑动变阻器R1：0～100Ω；
F．滑动变阻器R2：0～15Ω；
G．开关S和导线若干．
(1)电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________；(选填项目前的符号)
(2)用所选器材按照图连接好电路后，将滑动变阻器滑片置于合适位置，闭合开关S，通过调整滑动变阻器，得到多组电流I和电压U.根实验数据，绘制出如图所示的U - I图像，由图线可求出E＝________V，r＝______Ω；
(3)实验中，某同学发现电流表被损坏，他利用完好的电压表和实验室中的下述器材，仍然可以较准确测量电源电动势和内阻的是______.
A．另一滑动变阻器
B．电阻箱
C．多个定值电阻(阻值为几欧)
D．量程合适的电压表(内阻未知)
[解题心得]
预测6 [2022·沧州二模]某同学想测量一旧手机中的锂电池的电动势和内阻(电动势E标称值为3.7V，允许最大放电电流为500mA)．实验室备有如下器材：
A．电压表V(量程为3V，电阻RV约为4.0Ω)；
B．定值电阻R0(阻值为5Ω)；
C．电阻箱R(0～999.9Ω)；
D．开关S一只，导线若干．
(1)为测量锂电池的电动势E和内阻r，该同学设计了如图甲所示的电路图．请你帮助该同学按图甲所示的电路图，将图乙中实物连线补充完整．
(2)实验时，该同学通过改变电阻箱R的阻值，得到多组测量数据，根据测量数据作出1U - 1R图像，如图丙所示．则该锂电池的电动势E＝________V、内阻r＝________Ω(结果均保留两位有效数字)．该实验中电动势E的测量值偏小，造成此系统误差的主要原因是________________________________________________________________________．
预测7 [2022·福建押题卷]某同学用多用电表做了以下两个实验：
(1)用欧姆挡测量一电阻的阻值(约580Ω～610Ω)，进行了如图甲所示的a、b、c、d四个操作，正确的顺序是________；其中步骤b的指针指在图乙所示的刻度处，该同学选择的倍率为__________(选填“×1”“×10”或“×100”)；
(2)欧姆挡进行电阻调零后，为了测量红、黑表笔短接时流出多用电表的电流Im，该同学设计了如图丙所示的电路，但电路中有一处接线错误，请指出：________________；正确连接线路后，闭合开关，改变电阻箱的阻值，可得到多组电流表示数I和电阻箱阻值R，作出1I - R图线如图丁，该图线纵轴截距为b，若忽略毫安表内阻，可得出Im＝__________；若考虑到毫安表内阻的影响，这个测量值__________真实值(选填“大于”“等于”或“小于”)．
考点五 电学其他实验
例6在“观察电容器的充、放电现象”实验中，对给定电容值为C的电容器充电后放电，无论采用何种放电方式，其两极间的电势差u随电荷量q的变化图像都相同．
(1)请在图甲中画出上述u - q图像．类比直线运动中由v - t图像求位移的方法，可以推导出两极间电压为U时电容器所储存的电能Ep＝________(用C和U表示)．
(2)在如图乙所示的放电电路中，R表示电阻阻值．通过改变电路中元件的参数对同一电容器用相同的电压充电后进行两次放电，对应的q - t图像分别如图丙中①、②所示．
a．①、②两图像不同是________的改变造成的；
b．在实际应用中，有时需要电容器快速放电，有时需要电容器均匀放电．依据a中的结论，说明实现这两种放电方式的途径________________________________．
(3)如图丁所示，若某电容器的额定电压为2.7V，电容为10F，其充满电后储存的电能为________J(计算结果保留3位有效数字)．
[解题心得]
预测8 某小组的同学做“探究影响感应电流方向的因素”实验．
(1)首先按图甲所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转；再按图乙所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向左偏转．进行上述实验的目的是________．
A．检查电流计测量电路的电流是否准确
B．检查干电池是否为新电池
C．推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系
(2)接下来用图丙所示的装置做实验，图中螺线管上的粗线标示的是导线的绕行方向．某次实验中在条形磁铁插入螺线管的过程中，观察到电流计指针向右偏转，说明螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿______(选填“顺时针”或“逆时针”)方向．
(3)下表是该小组的同学设计的记录表格的一部分，表中完成了实验现象的记录，还有一项需要推断的实验结果未完成，表格中未完成的部分应填：________________(选填“垂直纸面向外”或“垂直纸面向里”)．
实验记录表(部分)
操作
N极朝下插入螺线管
从上往下看的平面图(B0表示原磁场，即磁铁产生的磁场)
原磁场通过螺线管磁通量的增减
增加
感应电流的方向
沿逆时针方向
感应电流的磁场B′的方向
(4)该小组同学通过实验探究，对楞次定律有了比较深刻的认识．结合以上实验，有同学认为，理解楞次定律，关键在于抓住______(选填“B0”或“B′”)总是要阻碍________(选填“B0”或“B′”)磁通量的变化．
预测9 某物理兴趣小组在进行物理课外实验中，学生电源损坏，不能使用．
(1)(多选)“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，可以使用220V的交流电源来代替，要完成实验，下图实验器材中需要用到的有________．
(2)组装变压器时，没有将铁芯闭合，如图所示，原线圈接u＝311sin314t(V)的交流电源，原副线圈的匝数比为8∶1，副线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是________．
A．27.5V B．38.9V
C．10.0V D．1760V
素养培优·创新实验
情境1 [2022·福建莆田二模]物理兴趣小组的同学们想通过实验探究热敏电阻的阻值与温度的关系及并联电路的电流与电阻的关系．实验室有如下器材：
A．热敏电阻Rx；
B．定值电阻R0；
C．学生直流电压电源(电动势为5V，内阻不计)；
D．电流表A1(量程为0.6A，内阻r1为5Ω)；
E．电流表A2(量程为3A，内阻r2约为1Ω)；
F．数字温控箱；
G．开关S，导线若干．
(1)为了更精确地描述出电阻Rx随温度变化的关系(精确测定不同温度时的阻值)，请完成虚线框内图甲电路图的设计．
(2)闭合开关S，分别记下电流表A1、A2的示数为I1、I2，其中A2的示数如图乙所示，则I2＝________A，可得Rx＝________(用题中已知和测量出的物理量的符号表示)．
(3)实验中改变温控箱的温度，分别测出了热敏电阻在不同温度下的阻值，得到了如图丙所示的Rx - t图像．由图像分析可知，当温控箱中的温度达到450℃时，通过热敏电阻的电流为0.03A，此时热敏电阻的阻值仍满足图丙中的变化规律，则电流表A1的示数为________A．(结果保留2位有效数字)
[解题心得]
情境2 [2022·辽宁押题卷]目前表现比较出色的18650锂电池具有容量大、寿命长、安全性能高等优点，被广泛应用．
中文名
18650锂电池
常见类型
锂离子电池和磷酸铁锂电池
电池直径
18mm
电压
3.7V～4.2V
电池高度
65mm
常见容量
2 000 mAh2 600 mAh3 000 mAh
某活动小组利用以下器材测定一个新锂电池的电动势，实验电路图如甲图所示．
A．电流表G：量程2mA、内电阻RG约为200Ω
B．电压表V：量程0～3V、内电阻RV未知
C．固定电阻R0；阻值R0＝1800Ω
D．电键、导线若干
实验过程如下：
(1)闭合电键S1，将电键S2拨至“2”，稳定后电流表示数为I0＝1.85mA；
(2)将电键S2拨至“1”，稳定后电流表的示数为I1＝1.00mA.由乙图可知电压表的示数为U1＝________V；
(3)由以上数据可得：电动势E＝________V；(结果保留2位有效数字)
(4)活动小组利用以上数据计算出了电压表的内阻为________Ω，该电压表内阻的测量值________其真实值．(填“大于”“小于”或“等于”)
[解题心得]
情境3 [2022·重庆外国语学校一诊]酒驾严重危害了公共交通安全，打击酒驾现象已成为日常．如图甲为交警使用的某种酒精检测仪，核心部件为酒精气体传感器，其电阻R1与酒精气体浓度x的关系如图乙所示．
(1)某同学自行设计了简易酒精检测仪，如图丙所示，用到的器材有酒精气体传感器R1、电源(电动势为9.0V，内阻未知)、电流表(满偏电流为100mA，内阻为8.5Ω)．闭合开关，周围无酒精气体时，发现电流表刚好满偏，则电源内阻为________Ω.用该仪器________(选填“能”或“不能”)检测酒驾．
驾驶员状态
非酒驾
酒驾
酒精气体浓度标准(mg/mL)
小于0.2
大于或者等于0.2
检测仪状态
只有绿灯亮
绿灯、红灯都亮
(2)另一位同学查阅酒精检测仪说明书时看到题表，他根据自己的理解将酒精检测仪的内部电路简化为图丁．只有绿灯亮表示被测试者非酒驾，红灯、绿灯一起亮表示被测试者酒驾．图丁中电源电动势为6V，内阻不计，R2为定值电阻，R1为酒精气体传感器，L1、L2是彩色小灯泡，颜色一红一绿，小灯泡两端的电压达到0.7V才会发光，则L1为________(选填“红”或“绿”)灯，当红灯刚亮时通过其的电流为________A(结果保留2位有效数字)．
[解题心得]
专题十七 电学实验
高频考点·能力突破
考点一
例1 答案：(1)1.20 6.0 (2)0.50 2.50 (3)530.0Ω
预测1 解析：(1)欧姆表读数：对应最上边一行刻度值为15，倍率为“×100”，读数为1.5×103Ω；测2.0×104Ω电阻时应选“×1k”的欧姆挡．
(2)选50mA电流挡，则每一大格表示10mA，每一小格表示1mA，测量的精确度为1mA，应估读到0.1mA(此时为110估读)，表针对应的读数为30.7mA；选择量程为250mA的电流挡，则每一大格表示50mA，每一小格表示5mA，测量的精确度为5mA，应估读到1mA(此时为15估读)，表针对应的读数为153mA.
(3)选择10V电压挡，则每一大格表示2V，每一小格表示0.2V，测量的精确度为0.2V，应估读到0.1V(此时应为12估读)，表针对应的读数为6.1V.
答案：(1)1.5×103 ×1k (2)30.7(30.5～30.9都正确) 153(152～154都正确) (3)6.1
考点二
例2 解析：流过电阻R0的电流I0＝I-Ig＝9mA-0.09mA＝8.91mA，由欧姆定律可知，Rg＝I0R0Ig＝8.91×100.09Ω＝990Ω.
答案：(1)如图所示 (2)990
例3 解析：(1)要求通过Rx的电流可在0～5mA范围内连续可调，则应用滑动变阻器的分压式接法，电流表的量程为1mA，需测到5mA，则要对电流表改装，与其并联一个电阻R0，电压表的内阻很大，则电流表采用外接法．
(2)滑动变阻器采用分压式接法，R应选最大阻值较小的滑动变阻器；电流表量程1mA改装为量程5mA，则R0＝UI＝1 mA×300 Ω5 mA-1 mA＝75Ω，故R0应选阻值为75Ω的定值电阻．
(3)电压表的分度值为0.1V，读数时需估读到分度值的下一位，读数为2.30V，电流表的分度值为0.02mA，此时示数为0.84mA，考虑到改装关系，流过Rx的电流为5×0.84mA＝4.20mA，利用R＝UI解得Rx≈548Ω.
答案：(1)如图所示 (2)10Ω 75Ω (3)2.30 4.20 548
预测2 解析：(1)按图连接电路，闭合电键之前，要保护电路，让电流最小，则将滑动变阻器的滑片滑到最右端，让阻值最大．
(2)由于为了测量其阻值并将其截为阻值相等的两段，则将电阻箱R2的阻值调整与定值电阻R1相等，调为10Ω.
(3)利用了串联电阻的分压作用，当两电阻阻值相等时，电势降低一样，则两触点的电势相等，流过微安表的电流为零，所以为了等分电阻，只需要调节表笔在未知电阻上的接触位置，直到流过微安表的电流为零时，记录此次接触点的位置，即为等分电阻的位置．
(4)电流表的最小刻度为0.02A，读数时，只需要同位估读，所以电流表的读数为0.50A.
电压表的最小刻度为0.1V，读数时，需要估读到下一位，所以电压表的读数为2.50V.
(5)并联电阻的阻值为R并＝UI＝2.500.50＝5Ω
根据并联电路电阻关系有1R并＝1Rx+1R1+R2
代入数据解得Rx≈6.7Ω
答案：(1)右 (2)10 (3)流过微安表的电流为零
(4)0.50 2.50 (5)6.7
预测3 解析：(1)根据图乙的螺旋测微器可知，其示数为D＝1.5mm＋16.5×0.01mm＝1.665mm
(2)由图甲电路图可知，电压表测量的是Rx和电流表的电压，电流表测量的是流过Rx的电流，若用Rx＝UI算出电阻丝连入电路的电阻Rx，则计算值与真实值相比偏大．
(3)根据电阻的决定式可知，电阻丝连入电路的电阻Rx＝ρxS＝ρ4xπD2
设电流表内阻为RA，根据欧姆定律可知UI＝Rx＋RA＝4ρπD2x＋RA
根据图丙UI - x图像可知4ρπD2＝k，解得ρ＝πD2k4
电流表内阻对电阻率的测量没有影响．
(4)根据闭合回路的欧姆定律可知U＝E-Ir
由图丁的U - I图像可知，电源的内阻r＝1.5-1.00.55Ω≈0.91Ω
答案：(1)1.665(1.662～1.668均可) (2)偏大 (3)πkD24 没有 (4)0.91
考点三
例4 解析：(1)由图可知当S接A时，R1和R2串联接入电路，和电流表并联，满偏时电流表两端的电压为
Um＝Imr＝250×10-6×1.2×103V＝0.3V
此时R1和R2的电流为I＝UmR1+R2＝0.340+360A＝0.75×10-3A＝0.75mA
所以总电流为I总＝Im＋I＝1mA，即量程为0～1mA.
(2)当开关S接B端时，由图可知电阻R1和电流表串联再和电阻R2并联，由于和电流表并联的电阻变小，当电流表满偏时，流过电阻R2的电流变大，干路电流变大，即量程变大；所以开关S接B端时，该电流表的量程比接在A端时大．
(3)图甲是电流表的外接法，误差是由于电压表的分流引起的；图乙是电流表的内接法，误差是由于电流表的分压引起的，因为题目中电压表电阻未知，故采用图乙的方法可以修正由电表内阻引起的实验误差．
答案：(1)1 (2)大 (3)乙
预测4 解析：(1)电流表示数I1＝80mA时，R2所在支路电流I2＝I0-I1＝20mA，故R0＝R24＝3.2Ω.
(2)S接a时，欧姆表内阻R内＝E0I0＝20Ω，S接b时R3分流，电流表满偏时，电路总电流增大，此时欧姆表内阻R′内
E0R内'+Rx＝10I1，2 V2 Ω+Rx＝0.8A
解得Rx＝0.5Ω
答案：(1)80 3.2 (2)0.36 (3)0.5
预测5 解析：(1)甲同学用电阻挡“×100”测量时发现指针偏转角度过小，说明倍率挡选择过低，应该选择×1k挡，换挡后再重新调零，然后进行测量，则下列选项中合理的操作顺序为CAD.
(2)根据欧姆挡使用规则，严禁在通有电流的电阻上使用欧姆挡测量电阻，则选项A错误；将选择开关旋转到合适的电压挡，闭合开关，利用图1的电路测量小灯泡两端的电压，红表笔接高电势点，电流从红表笔流入，选项B正确；将选择开关旋转到合适的电流挡，闭合开关，利用图2的电路测量通过小灯泡的电流，电流从红表笔流入，选项C正确，D错误．
(3)因R1＝RA，则若将接线柱1、2接入电路时，当电流计满偏时，通过R1的电流也为250mA，则最大可以测量的电流为500mA＝0.5A；若将接线柱1、3接入电路时，最大可以测量的电压为U＝2IgR1RAR1+RA+R2＝1.5V.
答案：(1)CAD (2)BC (3)0.5 1.5
考点四
例5 解析：(1)一节干电池的电动势约为1.5V，则电压表应选用A，为了减小测量误差，电流表选择C，为了方便操作，滑动变阻器选择阻值较小的F；
(2)根据闭合电路欧姆定律得U＝E-Ir
可得U - I图线的纵轴截距为电源电动势E＝1.49V
斜率的绝对值为电源内阻r＝1.49-1.000.64-0Ω＝0.76Ω
(3)利用滑动变阻器和电压表，无法求出电路中的电流，所以不能测出电动势和电源内阻，故A错误；利用变阻箱和电压表，由于电阻箱可以读出阻值，所以可以计算出电路中的电流，可以测出电动势和电源内阻，故B正确；利用多个定值电阻和电压表，定值电阻阻值已知，所以可以计算出电路中的电流，可以测出电动势和电源内阻，故C正确；利用两个电压表，由于电压表的内阻未知，无法较准确测量电源电动势和内阻，故D错误．
答案：(1)C A F (2)1.49 0.76 (3)BC
预测6 解析：(1)图乙中实物连线如图所示
(2)由闭合电路的欧姆定律可知E＝U＋UR(r＋R0)
化简可得1U＝1E+R0+rE×1R
对照题图丙可知1E＝0.3
解得E≈3.3V
根据表达式1U＝1E+R0+rE×1R
可得，图丙斜率为
R0+rE＝k＝1.50-0.300.24
解得r≈12Ω
电压表的分流主要导致实验中电动势E的测量值偏小．
答案：(1)图见解析 (2)3.3 12 电压表的分流
预测7 解析：(1)机械调零，用刻度盘下的调零旋钮手动把指针拨到零刻度线处；指针调零，两个表笔短接，调整调零旋钮，让指针指在零的位置；连接待测电阻测量，表盘电阻的读数，乘以挡位开关倍率，乘积为电阻值；测完后万用表挡位调到交流电压的最高挡，或断开挡．故正确的顺序是adcb；由于电阻的阻值(约580Ω～610Ω)，根据在图乙所示的刻度，可知选择的倍率为×10；
(2)万用表欧姆挡表内自带电源，电流红进黑出，而对于毫安表，电流应从正极进负极出，因此电流表的正负接线柱接反；欧姆表测量原理为I＝ERg+r+Rx(设毫安表无电阻)，作如题图线可将其转化为1I＝RxE+Rg+rE，当Rx为零时，此时1I＝1b，即Im＝1b，由于Im＝ER总，当考虑到毫安表内阻的影响，R总增大，这个测量值小于真实值．
答案：(1)adcb ×10 (2)电流表的正负接线柱接反 1b 小于
考点五
例6 解析：
(1)由电容的定义式可知C＝QU，则u - q图像为过原点的斜率恒定的直线，如图所示，图像和横轴围成的面积表示电容器储存的电能，则Ep＝12qU，又由电容的定义式有C＝QU＝qU，则有Ep＝12CU2.
(2)a.因为两次放电是同一电容器用相同电压充电后的放电，由Q＝CU可知两次放出的总电荷量相等，故①、②两条曲线不同只能是R的改变造成的．b.R较小时，刚开始放电瞬间电流I大，图像在该点切线斜率大，对应图像①，短时间内放出的电荷量更多，故减小R可以实现电容器快速放电；R较大时，放电瞬时电流I小，对应图像②，故增大R可以实现均匀放电．
(3)根据公式有Epmax＝12CUmax2＝12×10×2.72J＝36.5J．
答案：(1)12CU2 (2)a.R b．减小R可以实现电容器快速放电，增大R可以实现均匀放电 (3)36.5
预测8 解析：(1)由题意可知，电流从电流计左边进时，指针左偏，右边进时，指针右偏，本实验目的是探究感应电流的方向，则进行上述实验的目的是推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系，故选C；(2)电流计指针向右偏转，说明电流从电流计的右边(正接线柱)流入，则说明螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿顺时针方向；(3)由题意可知，感应电流的方向为逆时针，由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场方向垂直纸面向外；(4)由题意可知，理解楞次定律，关键在于抓住B′总是要阻碍B0磁通量的变化．
答案：(1)C (2)顺时针 (3)垂直纸面向外 (4)B′ B0
预测9 解析：(1)本实验需要线圈和铁芯，还需要电压表测量电压，故选A、C.
(2)根据题意U1＝3112V＝220V
根据U1U2＝n1n2
代入数据得U2＝n2n1U1＝27.5V
由于铁芯没有闭合，有漏磁现象，实际上输出电压低于计算值，故选C.
答案：(1)AC (2)C
素养培优·创新实验
情境1 解析：(1)题中没有电压表，可用已知内阻的电流表A1与热敏电阻并联测电压，电流表A2放在干路上测电流，实验电路图如图所示．
(2)A2的量程为3A，最小刻度为0.1A，则示数I2＝1.20A，根据电路图可得Rx＝I1r1I2-I1.
(3)由图丙可知Rx＝(10＋215t) Ω，当温控箱中的温度达到450℃时，热敏电阻的阻值为Rx＝70Ω，又此时通过热敏电阻的电流为0.03A，则电流表A1的示数为I1＝IRxr1＝0.03×705A＝0.42A.
答案：(1)见解析图 (2)1.20 I1r1I2-I1 (3)0.42
情境2 解析：(2)由乙图可知电压表量程选择为0～3V，1格对应的电压数值为0.1V，故需要估读到精确值的下一位，图中示数为U1＝1.70V.
(3)将电键S2拨至“2”，由闭合电路欧姆定律可得E＝I0(r＋RG＋R0)，将电键S2拨至“1”，由闭合电路欧姆定律可得E＝U1＋I1(r＋RG＋R0)，联立以上式子解得E＝U1I0I0-I1＝1.70×1.851.85-1.00V＝3.7V
(4)根据欧姆定律可得电压表的内阻为RV＝U1I1＝1.701.00×10-3Ω＝1700Ω，由于将电键S2拨至“1”，电流表与电压表为串联关系，故电流表示数就是通过电压表的电流，所以电压表内阻测量值等于真实值．
答案：(2)1.70 (3)3.7 (4)1700 等于
情境3 解析：(1)电流表刚好满偏，则电流表两端电压为UA＝IRA＝0.85V，此时周围无酒精气体，则R1取80Ω，其两端电压为U1＝IR1＝8V，则电源内阻为r＝E-U1-UAI＝1.5Ω；当无酒精气体时，R1电阻最大，此时电流表刚好满偏，若有酒精气体时，R1电阻变小，电路中电流变大，超过电流表的最大量程，所以该仪器不能检测酒驾．
(2)两个小灯泡颜色一红一绿，小灯泡两端的电压达到0.7V才会发光，所以亮绿灯的小灯泡需要保证其两端的电压一直大于等于0.7V，初始电阻大时应当不让红色小灯泡亮，等电阻变小时让红色小灯泡亮，这样才可以查出酒驾，所以一直亮绿灯的小灯泡应当与定值电阻串联接在一起，这样无论R1如何变化，都不会影响绿色小灯泡是否亮，且与定值电阻串联接在一起也会保证绿灯一直亮，所以L2是绿灯，L1是红灯．当酒精气体浓度达到0.2mg/mL时，L1会变亮，此时L1两端电压为0.7V，已知电源电动势为6V，则R1两端电压为5.3V，根据图乙可知R1的阻值为30Ω，则当红灯刚亮时，通过其的电流为I1＝UR1R1＝5.330A＝0.18A.
答案：(1)1.5 不能 (2)红 0.18
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