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1 / 11 第17 讲 电学实验 考点一 观察测量型实验 实验 装置图（或电路图） 注意事项 考查热点 观察电容器的充、 放电现象 ①安装：按实验装置图连接好电路 ②观察：开关S 接1 或2，仔细观察 电压表，电流表示数的变化特点 ①考现象：充、放电时电路中 的电流情况 ②考图像：描绘I-t 曲线 ③考计算：由I-t 曲线下的面积 求电荷量 用多用电表测量电 学中的物理量 ①电压、电流挡：相当于电压表、电 流表 ②欧姆挡：闭合电路欧姆定律 ③调零：机械调零、欧姆调零 ④电流方向：红表笔进，黑表笔出 ①考读数：电压、电流、电阻 挡的读数 ②考使用：欧姆表选挡、调 零、规范操作等 ③考黑箱：多用电表探测黑箱 内的元件 ④电表改装：所需电阻或改后 量程的计算 测定金属的电阻率 ①测量Rx：Rx＝U I （伏安法） ②计算ρ：Rx＝ρ L S ，ρ＝S Rx L ①考读数：U、I、L 及d ②考电路：电路设计或选择、 实物连线，器材选择 ③考运算：由U-I 图像求Rx、ρ 测量电源的电动势 和内阻 ①伏安法：E＝U＋Ir ②安阻法：E＝I（R＋r） ③伏阻法：E＝U＋U R r ①考电路：电路设计或选择、 实物连线或改错，器材选择 ②考作图：描点连线画图线 ③考运算：由U-I 或1 I -R 或1 U - 1 R 图像，求E、r 【典例1】 某同学通过实验观察电容器的放电现象，采用的实验电路如图甲所示，已知所用电容器的长引线是其 正极，短引线是其负极。 （1）实验时，开关S 应先接到 ，再接到 ，观察电容器的放电现象。（选填“1”或“2”） （2）根据图甲所示的电路，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。 （3）电容器放电的同时开始计时，每隔5 s 读一次电流i 的值，记录数据如下表： 时间 t/s 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 电流 500 392 270 209 158 101 75 49 33 23 9 3 2 / 11 i/μA 请根据表中的数据，在图丙中作出电流i 随时间t 变化的图线。 尝试解答 【典例2】 （2023·辽宁高考12 题）导电漆是将金属粉末添加于特定树脂原料中制作而成的能导电的喷涂油漆。 现有一根用导电漆制成的截面为正方形的细长样品（固态），某同学欲测量其电阻率，设计了如图（a）所示的电 路图，实验步骤如下： a.测得样品截面的边长a＝0.20 cm； b.将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与样品接触，其中甲、乙、丁位置固定，丙可在乙、丁间左右移动； c.将丙调节至某位置，测量丙和某探针之间的距离L； d.闭合开关S，调节电阻箱R 的阻值，使电流表示数I＝0.40 A，读出相应的电压表示数U，断开开关S； e.改变丙的位置，重复步骤c、d，测量多组L 和U，作出U-L 图像如图（b）所示，得到直线的斜率k。 回答下列问题： （1）L 是丙到 （填“甲”“乙”或“丁”）的距离； （2）写出电阻率的表达式ρ＝ （用k、a、I 表示）； （3）根据图像计算出该样品的电阻率ρ＝ Ω·m（保留两位有效数字）。 尝试解答 【典例3】 （2024·新课标卷23 题）学生实验小组要测量量程为3 V 的电压表 的内阻RV。可选用的器材有： 多用电表，电源E（电动势5 V），电压表 （量程5 V，内阻约3 kΩ），定值电阻R0（阻值为800 Ω），滑动 变阻器R1（最大阻值50 Ω），滑动变阻器R2（最大阻值5 kΩ），开关S，导线若干。 完成下列填空： （1）利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应 （把下列实验步骤前的字母按正确操作顺序排列）； A.将红、黑表笔短接 B.调节欧姆调零旋钮，使指针指向零欧姆 C.将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置 再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的 （填“正极、负极”或“负极、正极”）相连，欧姆表 的指针位置如图a 中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差，应将选择开关旋转到欧姆挡 （填 “×1”“×100”或“×1 k”）位置。重新调节后，测量得到指针位置如图a 中实线Ⅱ所示，则粗测得到的该电 压表内阻为 kΩ（结果保留1 位小数）； 3 / 11 （2）为了提高测量精度，他们设计了如图b 所示的电路，其中滑动变阻器应选 （填“R1”或 “R2”），闭合开关S 前，滑动变阻器的滑片应置于 （填“a”或“b”）端； （3）闭合开关S，滑动变阻器滑片滑到某一位置时，电压表 、待测电压表的示数分别为U1、U，则待测电压表 内阻RV＝ （用U1、U 和R0表示）； （4）测量得到U1＝4.20 V，U＝2.78 V，则待测电压表内阻RV＝ kΩ（结果保留3 位有效数字）。 尝试解答 测量电阻的特殊方法（其中R0阻值已知） 主要 仪器 电路图 步骤 表达式 电压 表和 定值 电阻 R0 ①如图所示，将被测电阻Rx与定值电阻R0串联接 入电路；②用电压表分别测电阻Rx、R0两端的电 压U1、U2 由 U 1 U 2 ＝ Rx R0 得 Rx＝U 1 U 2 R0 ①如图所示，连接电路，闭合开关S1、S2，记下电 压表示数U1；②断开开关S2，记下电压表示数U2 由 U 1－U 2 R0 ＝ U 2 Rx 得 Rx＝ U 2 U 1－U 2 R0 主要 仪器 电路图 步骤 表达式 电流 表和 定值 电阻 R0 ①如图所示，将被测电阻Rx与定值电阻R0并 联接入电路；②用电流表分别测量通过电阻 Rx、R0的电流I1、I2 由I1Rx＝I2R0得Rx＝I 2 I 1 R0 ①闭合S1、断开S2，读出电流表的示数I1； ②闭合S1、S2，读出电流表的示数I2 由I1R0＝（I2－I1）Rx得Rx ＝ I 1 I 2－I 1 R0 ①闭合S1、S2，读出电流表的示数I1；②闭合 S1、断开S2，读出电流表的示数I2 由I1R0＝ I2（Rx＋R0） 得Rx＝ （I 1－I 2）R0 I 2 一只电 流表和 已知最 ①闭合S，将滑片P 移动到a 端读出电流表的 示数I1；②闭合S，将滑片P 移动到b 端读出 电流表的示数I2 由I1Rx ＝I2（Rx＋R0） 4 / 11 大阻值 为R0的 滑动变 阻器 得Rx＝I 2 R0 I 1－I 2 【典例4】 （2024·甘肃高考12 题）精确测量干电池电动势和内阻需要考虑电表内阻的影响。可用器材有：电压 表（量程1.5 V，内阻约为1.5 kΩ）、电流表（量程0.6 A）、滑动变阻器、开关、干电池和导线若干。某小组 开展了以下实验。 （1）考虑电流表内阻影响 ①用图1 所示电路测量电流表的内阻。从图2 电压表和电流表读数可得电流表内阻RA＝ Ω（保留2 位有 效数字）。 ②用图3 所示电路测量干电池电动势和内阻。电压表读数、电流表读数、干电池内阻和电流表内阻分别用U、I、r 和RA表示，则干电池电动势E＝U＋ （用I、r 和RA表示）。 ③调节滑动变阻器测得多组电表读数，作出图4 所示的U-I 图像。则待测干电池电动势E＝ V（保留3 位有效数字），内阻r＝ Ω（保留1 位小数）。 （2）考虑电压表内阻影响 该小组也尝试用图5 所示电路测量电压表内阻，但发现实验无法完成。原因是 （单选，填正确答案标 号）。 5 / 11 A.电路设计会损坏仪器 B.滑动变阻器接法错误 C.电压太大无法读数 D.电流太小无法读数 尝试解答 【典例5】 （2024·浙江衢、丽、湖三地质检）某同学为研究水果电池的电动势和内阻，利用猕猴桃做的水果电 池进行实验。 （1）他先后用电压表（量程为0～3 V）和数字多用电表的直流电压2 V 档（其内阻远大于电压表的内阻）直接 测量了水果电池两端的电压，如图1、图2 所示，则该水果电池的电动势更接近 （选填“电压表”或“数 字多用电表”）测量的值，其值为 V； （2）为了估算该水果电池的内阻，该同学需进一步测量电压表的内阻RV，以一节内阻不计的干电池为电源组成测 量电路如图3 所示，改变电阻箱的阻值R，并读出电压表的读数U，作出R- 1 U 图像如图4，则电压表的内阻为 （用图4 中所给字母表示）； （3）若该电压表的内阻为3.2 kΩ，则可估算该水果电池的内阻约为 kΩ（保留两位有效数字）。 尝试解答 伏阻法与安阻法测电源电动势和内阻 方案 伏阻法 安阻法 原理 E＝U＋U R r E＝IR＋Ir 电路图 关系式 1 U ＝r E · 1 R ＋1 E 1 I ＝1 E R＋r E 6 / 11 图像 误差 分析 E 测＜E 真，r 测＜ r 真(r测＝ RV r RV ＋r) E 测＝E 真，r 测＞ r 真（r 测＝r＋RA） 考点二 探究型实验 实验 装置图 归纳总结 考查热点 探究影响感应电流方向 的因素 ①安装：按装置连接电路 ②操作：观察线圈绕向、电流 方向 ③记录：实验现象 ④分析：感应电流磁场方向 ①考连线：连接电路 ②考现象：分析指针偏转方向 ③考分析：分析多种实验电路及 实验现象 ④考运用：结论的运用 探究变压器原、副线圈 电压与匝数的关系 ①估计：被测电压的大致范围 ②选择：交流电压挡适当量程 ③组装：把两个线圈穿在可拆 变压器铁芯上，闭合铁芯 ④测量：输入、输出电压 ①考操作：改变电压、线圈匝数 前均要先断开开关 ②考注意：电压不能超过12 V，不能用手接触裸露部件 ③考选挡：先用最大量程挡试 测，再选用适当量程测量 【典例6】 （2024·山东德州模拟）某同学利用如图1 所示实验装置来完成“探究影响感应电流方向的因素”的 实验。 （1）下表为该同学记录的实验现象： 序号 磁体磁场 的方向 （正视） 磁体运 动情况 指针偏 转情况 感应电流的 磁场方向 （正视） 1 向下 插入线圈 向左 向上 2 向下 拔出线圈 向右 向下 3 向上 插入线圈 向右 向下 4 向上 拔出线圈 向左 向上 ①分析上述4 组实验记录的感应电流的磁场方向与原磁场方向，可得结论是感应电流的磁场总要 。 7 / 11 ②已知当电流从正接线柱流入电流表时，指针向右摆动。如图2 所示实验中该同学将条形磁体某极向下从线圈上 方插入线圈时，发现电流表的指针向右偏转，则条形磁体的下端为 极（填“N”或“S”）。 （2）该同学为了进一步研究实验，设计图3 所示实验装置。其中甲、乙为两个完全相同的电流表。已知闭合开关 后，当滑动变阻器R 的滑片P 不动时，甲、乙两个电流表指针位置如图3 所示。若要使电流表乙的指针向右偏转， 则进行的操作正确的是 （填正确选项前的字母）。 A.闭合开关，等电路稳定后再断开开关的瞬间 B.断开开关，等电路稳定后再闭合开关的瞬间 C.滑动变阻器的滑片向M 端迅速滑动 D.滑动变阻器的滑片向N 端迅速滑动 尝试解答 【典例7】 （2024·福建厦门三模）小强同学在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中使用的可拆 式变压器如图甲所示，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100”的匝数。 （1）除图甲中的器材外，下列器材中还需要的是 （填仪器前的字母）； A. 干电池 B. 磁铁 C. 低压交流电源 8 / 11 D. 多用电表 E. 直流电压表 F. 直流电流表 （2）变压器铁芯的结构和材料是 （填选项前字母）； A.整块不锈钢铁芯 B.整块硅钢铁芯 C.绝缘的硅钢片叠成 （3）在实验操作过程中横铁芯没有与竖直铁芯对齐，原线圈输入电压为U1＝4 V，匝数为n1＝200 匝，改变副线 圈匝数n2，测量副线圈两端的电压U2，得到U2-n2图像如图乙所示，则可能正确的是图线 （选填“a”“b”或 “c”）。 尝试解答 考点三 创新型电学实验 【典例8】 （2024·湖南高考11 题）某实验小组要探究一金属丝的阻值随气压变化的规律，搭建了如图a 所示的 装置。电阻测量原理如图b 所示，E 是电源， 为电压表， 为电流表。 9 / 11 （1）保持玻璃管内压强为1 个标准大气压，电流表示数为100 mA，电压表量程为3 V，表盘如图c 所示，示数 为 V，此时金属丝阻值的测量值R 为 Ω（保留3 位有效数字）； （2）打开抽气泵，降低玻璃管内气压p，保持电流I 不变，读出电压表示数U，计算出对应的金属丝阻值； （3）根据测量数据绘制R-p 关系图线，如图d 所示； （4）如果玻璃管内气压是0.5 个标准大气压，保持电流为100 mA，电压表指针应该在图c 指针位置的 侧（填“左”或“右”）； （5）若电压表是非理想电压表，则金属丝电阻的测量值 真实值（填“大于”“小于”或“等于”）。 尝试解答 创新分析 （1）本实验的实验目的是探究一金属丝的阻值随气压变化的规律； （2）采用伏安法测量电阻，根据测量数据绘制R-p 关系图线，从而得到不同气压下的阻值。 【典例9】 （2024·河北高考12 题）某种花卉喜光，但阳光太强时易受损伤。某兴趣小组决定制作简易光强报警 器，以便在光照过强时提醒花农。该实验用到的主要器材如下：学生电源、多用电表、数字电压表（0～20 V）、 数字电流表（0～20 mA）、滑动变阻器R（最大阻值50 Ω，1.5 A）、白炽灯、可调电阻R1（0～50 kΩ）、发光 二极管LED、光敏电阻RG、NPN 型三极管VT、开关和若干导线等。 （1）判断发光二极管的极性 使用多用电表的“×10 k”欧姆挡测量二极管的电阻。如图1 所示，当黑表笔与接线端M 接触、红表笔与接线端 N 接触时，多用电表指针位于表盘中a 位置（见图2）；对调红、黑表笔后指针位于表盘中b 位置（见图2）。由 此判断M 端为二极管的 （填“正极”或“负极”）。 （2）研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性 10 / 11 ①采用图3 中的器材进行实验，部分实物连接已完成。要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0 开始。导线L1、 L2和L3的另一端应分别连接滑动变阻器的 、 、 接线柱（以上三空选填接线柱 标号“A”“B”“C”或“D”）。 ②图4 为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性曲线，图中曲线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ对应光敏电阻受到的光照由弱到强。 由图像可知，光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而 （填“增大”或“减小”）。 尝试解答 创新分析 （1）本题的实验目的是制作简易光强报警器，以便在光照过强时提醒花农。 （2）电路中含有二极管，需要判断二极管的极性，三极管的工作原理题目中有提示。 【典例10】 （2023·湖南高考12 题）某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的 装置，其电路如图（a）所示，R1、R2、R3为电阻箱，RF为半导体薄膜压力传感器，C、D 间连接电压传感器（内 阻无穷大）。 （1）先用欧姆表“×100”挡粗测RF的阻值，示数如图（b）所示，对应的读数是 Ω； 11 / 11 （2）适当调节R1、R2、R3，使电压传感器示数为0，此时，RF的阻值为 （用R1、R2、R3表示）； （3）依次将0.5 g 的标准砝码加载到压力传感器上（压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大小），读出电压 传感器示数U，所测数据如下表所示： 次数 1 2 3 4 5 6 砝码质量m/g 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 电压U/mV 0 57 115 168 220 280 根据表中数据在图（c）上描点，绘制U-m 关系图线； （4）完成前面三步的实验工作后，该测量微小压力的装置即可投入使用。在半导体薄膜压力传感器上施加微小压 力F0，电压传感器示数为200 mV，则F0大小是 N（重力加速度取9.8 m/s2，保留2 位有效数字）； （5）若在步骤（4）中换用非理想毫伏表测量C、D 间电压，在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力F1，此时 非理想毫伏表读数为200 mV，则F1 F0（填“＞”“＝”或“＜”）。 尝试解答 创新分析 （1）利用半导体薄膜压力传感器等元件设计测量微小压力。 （2）以设计的测量微小压力的装置为背景，考查欧姆表的读数、实验原理、实验数据处理和误差分析。 提示：完成课后作业 第一部分 专题七 第17 讲
