板块(二) 电学实验
第一讲 系统归纳教材实验·自主练通基础性考法
一、再认再现教材经典实验
课标实验 电路图——记心中 常考点——盘查清
观察电容器的充、放电现象 ①考过程:根据充电(放电)过程判断电流方向、电场强度变化等 ②考计算:根据I t图像计算电荷量,根据C=计算电容 ③考更换:更换电阻R,判断放电电流变化
测量金属丝的电阻率 ①考选择:根据要求选择电压表、电流表、滑动变阻器,根据需求选择供电电路和测量电路 ②考操作:测量金属丝的直径、测量金属丝的有效长度、闭合开关前滑片的位置 ③考电路:根据要求画出实验电路图或连接实物图 ④考读数:刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器的示数,电压表、电流表或多用电表的示数 ⑤考计算:利用R=或U I图像的斜率计算金属丝的电阻,利用ρ=计算金属丝的电阻率 ⑥考误差:电表内阻不能忽略造成误差
测量电源的电动势和内阻 ①考作图:根据实验数据描点连线,作出U I图像 ②考数据:利用U I图像的纵截距和斜率求解电源电动势和内阻,往往纵轴起点不是0 ③考误差:分析不同电路测量结果 ④考创新:利用电阻箱和电压表、电阻箱和电流表测量,利用 图像、 R图像处理数据
用多用电表测量电学中的物理量 ①考操作:利用多用电表测量电压、电流、电阻时表笔的连接,测量电阻的操作步骤及注意事项,倍率的选择 ②考读数:测直流电压和直流电流的示数、测电阻的示数(注意倍率) ③考判断:判断二极管的正负极、判断黑箱内电学元件的连接方式
探究影响感应电流方向的因素 ①考操作:实验器材选取、实验电路图连接 ②考判断:根据条件判断是否会产生感应电流,根据感应电流方向判断灵敏电流计指针偏转方向 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考装置:铁芯的作用,不能改变直流电压 ②考思想:控制变量 ③考关系:=
利用传感器制作简单的自动控制装置 ①传感器:热敏电阻、光敏电阻、电阻应变片、光控开关、电磁继电器 ②考测量:测量热敏电阻、光敏电阻等电阻大小及其变化 ③考制作:利用敏感元件制作简单的自动控制装置
二、准确辨识仪器仪表的读数
1.游标卡尺与螺旋测微器的读数
(1)游标卡尺的读数
测量值=主尺读数(mm)+精确度×游标尺上的与主尺上某一刻度线对齐的格数(mm),不估读。
①10分度游标尺,精确度为0.1 mm;
②20分度游标尺,精确度为0.05 mm;
③50分度游标尺,精确度为0.02 mm。
(2)螺旋测微器的读数
测量值=固定刻度读数(mm)+可动刻度读数(带估读值)×0.01 mm。(注意要估读到0.001 mm)
2.电流表、电压表、电阻表的比较
仪器 极性 量程选择 读数
有正、负极的电表,电流由电表的正极流入,负极流出 一般使指针偏转超过满偏刻度的 0~3 V和0~3 A量程估读到最小分度值的,0~15 V量程估读到最小分度值的,0~0.6 A量程估读到最小分度值的
使指针尽量指在表盘的中间位置附近 表盘读数乘以相应挡位的倍率
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”。
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1.(2025·河北高考)1992年,江苏扬州出土的古代铜卡尺,由固定尺和活动尺组成,现代游标卡尺的构件与其非常相似,已成为常用的测量工具。用游标卡尺测量某物体的长度,示数如图所示,其读数为 ( )
A.14.20 mm B.14.2 mm
C.17.20 mm D.17.2 mm
2.实验小组用游标卡尺测量金属工件的外径d1和内径d2。使用前检查发现主尺和游标尺的零刻度线不能对齐,如图甲。组员们决定仍然使用该尺进行测量,其中测量内径时,把结构图乙中的部件 (选填“a”“b”“c”或“d”)紧贴圆柱形金属工件测量内径,记录此时游标卡尺示数为 mm(图丙),修正后内径d2= mm。
[关键点分析]
(1)10分度的游标卡尺,若以mm为单位,小数点后只有1位;20分度和50分度的游标卡尺,若以mm为单位,小数点后有2位;结果末尾的0不能省略,游标卡尺读数不估读。
(2)不要把游标尺的边缘当成零刻度,而把主尺的刻度读错。
(3)注意一些新式游标卡尺的读数,其原理与常规的游标卡尺读数相同。
3.小华同学用螺旋测微器测量一段电阻丝的直径。
(1)螺旋测微器如图甲所示,在测量电阻丝的直径时,将电阻丝轻轻地放在测砧与测微螺杆之间,先旋动 (选填“A”或“B”)使它们距离减小,再旋动 (选填“A”或“B”),夹住电阻丝,直到听到“喀喀”的声音,以保证压力适当,同时防止螺旋测微器的损坏。
(2)用此螺旋测微器测得该电阻丝的直径d,如图乙所示,则d= mm。
[关键点分析]
(1)螺旋测微器读数时,要注意固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出;要准确读数到0.01 mm,估读到0.001 mm,即结果若用mm作单位,则小数点后必须保留三位数字。
(2)具体使用螺旋测微器测量时,要注意校对零刻度的补偿问题。
4.如图所示为多用电表的刻度盘。
(1)若选用倍率为“×100”的电阻挡测电阻时,表针指于图示位置,则所测电阻的阻值为 Ω;如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104 Ω的电阻,为了使测量结果比较精确,应选用的电阻挡是 (选填“×10”“×100”或“×1 k”)。
(2)用此多用电表进行测量,当选用量程为50 mA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250 mA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10 V的电压挡测量直流电压时,表针也指于图示位置,则所测电压为 V。
[关键点分析]
(1)使用多用电表测量电阻时,要注意区分指针偏转角过大和示数过大的区别,如指针偏转角过大,表示电阻较小,要换用倍率小的挡位;如示数过大,表示电阻较大,要换用倍率大的挡位。但每次换挡后,要重新进行欧姆调零。
(2)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、还是估读,明确读数的小数位数。
三、掌握测量电路与供电电路两种基本操作
1.测量电路的两种接法
(1)电流表内接法
电路 误差原因 测量结果 适用条件
由于电流表内阻的分压作用,电压表测量值偏大 R测==RA+Rx>Rx 电阻的测量值大于真实值 Rx RA,大电阻
(2)电流表外接法
电路 误差原因 测量结果 适用条件
由于电压表内阻的分流作用,电流表测量值偏大 R测==·Rx2.供电电路的两种接法
(1)滑动变阻器两种接法的比较
比较项目 限流接法 分压接法
电路图
负载R上电压调节范围 ≤U≤E 0≤U≤E
负载R上电流调节范围 ≤I≤ 0≤I≤
闭合S前触头位置 b端 a端
(2)滑动变阻器两种接法的选择
采用分压接法 ①要求待测电阻两端的电压从零开始变化,或精确性要求较高时。 ②滑动变阻器的最大阻值远小于待测电阻或串联的其他电阻的阻值时。 ③题设条件中所提供的电表量程或电阻的最大允许电流不够时
采用限流接法 ①待测电阻接近或略小于滑动变阻器的最大阻值时。 ②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小,不能满足分压接法的要求时。 ③没有很高的精确性要求,考虑安装简捷和节能因素时
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1.(2025·甘肃高考)某兴趣小组设计测量电阻阻值的实验方案。可用器材有:电池(电动势1.5 V)两节、电压表(量程3 V,内阻约3 kΩ)、电流表(量程0.3 A,内阻约1 Ω)、滑动变阻器(最大阻值20 Ω)、待测电阻Rx、开关S1、单刀双掷开关S2、导线若干。
(1)首先设计如图1所示的电路。
①要求用S2选择电流表内、外接电路,请在图1中补充连线将S2的c、d端接入电路;
②闭合S1前,滑动变阻器的滑片P应置于 端(选填“a”或“b”);
③闭合S1后,将S2分别接c和d端,观察到这两种情况下电压表的示数有变化、电流表的示数基本不变,因此测量电阻时S2应该接 端(选填“c”或“d”)。
(2)为了消除上述实验中电表引入的误差,该小组又设计了如图2所示的电路。
①请在图2中补充连线将电压表接入电路;
②闭合S1,将S2分别接c和d端时,电压表、电流表的读数分别为Uc、Ic和Ud、Id。则待测电阻阻值Rx= (用Uc、Ud、Ic和Id表示)。
[关键点分析]
(1)本题采用“试触法”,通过观察电流表和电压表示数变化的特点,判断电流表应采用内接法还是外接法。
(2)滑动变阻器采用限流式接法时,闭合开关前,为确保电路安全,连入电路中的阻值应最大。
2.(2025·河北保定一模)通过阅读相关文献同学们了解到用于滤波器中的薄膜电阻阻值较大,根据设计要求有的甚至可达数兆欧姆。某学习小组找到了一块铬硅(Cr Si)薄膜电阻,利用多用电表粗测其阻值约为2.5 kΩ。该小组想用其他方法对电阻进行再一次的测量。实验室提供了以下器材:
A.电源E(电动势为3 V,内阻约为0.5 Ω)
B.电压表V(量程0~3 V,内阻为3 kΩ)
C.电阻箱R1
D.滑动变阻器R2
E.滑动变阻器R3
F.开关两个S1、S2
G.导线若干
小组的实验操作步骤如下:
①设计电路图如图甲所示(未画全),并按照电路图连接电路元件。
②把滑动变阻器的滑片滑到合适的位置,闭合开关S1,再闭合开关S2。
③调节滑动变阻器的滑片位置,使得电压表示数为2 V。
④断开两个开关,保持滑动变阻器滑片的位置不变。
⑤闭合开关S1,调节电阻箱的旋钮,当各旋钮所指示数如图乙所示,电压表示数为1 V。
⑥读出此时电阻箱的电阻值。
(1)在图甲虚线框中补全电路。
(2)所给器材中有两个滑动变阻器,你认为应该选 。(选填“R2”或“R3”)
(3)用这种方法测量,得到该电阻阻值为 Ω。(结果保留一位小数)
[关键点分析]
(1)待测电阻远大于滑动变阻器阻值时,应采用分压式接法。
(2)因Rx R2,所以开关S2闭合前后,滑动变阻器的输出电压几乎不变。
四、掌握“电表改装”这一关键技能
三类常见的电表改装
类型 把电流表改装为电压表 扩大电流表量程 把电流表改装为电阻表
电路图
原理 U=Ig(Rg+R) Ug=IgRg I=Ig+ Ug=IgRg R内=R中==R1+r+Rg Rx=-R内
辅助 电路 校正电路:改装后的电压表示数偏大(或偏小),则需增大(或减小)串联的定值电阻R的阻值 校正电路:改装后的电流表示数偏大(或偏小),则需减小(或增大)并联的定值电阻R的阻值 通过选择开关使用不同的电路模式改变倍率
误差 分析 无误差 无误差 电池用久了,电动势变小,内阻变大,使测量结果偏大
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1.(2024·安徽高考)某实验小组要将电流表G(铭牌标示:Ig=500 μA,Rg=800 Ω)改装成量程为1 V和3 V的电压表,并用标准电压表对其进行校准。选用合适的电源、滑动变阻器、电阻箱、开关和标准电压表等实验器材,按图甲所示连接电路,其中虚线框内为改装电路。
(1)开关S1闭合前,滑片P应移动到 (填“M”或“N”)端。
(2)根据要求和已知信息,电阻箱R1的阻值已调至1 200 Ω,则R2的阻值应调至 Ω。
(3)当单刀双掷开关S2与a连接时,电流表G和标准电压表V的示数分别为I、U,则电流表G的内阻可表示为 。(结果用U、I、R1、R2表示)
(4)校准电表时,发现改装后电压表的读数始终比标准电压表的读数偏大,经排查发现电流表G内阻的真实值与铭牌标示值有偏差,则只要 即可。(填正确答案标号)
A.增大电阻箱R1的阻值
B.减小电阻箱R2的阻值
C.将滑动变阻器的滑片P向M端滑动
(5)校准完成后,开关S2与b连接,电流表G的示数如图乙所示,此示数对应的改装电压表读数为 V。(保留2位有效数字)
[关键点分析]
(1)本题考查了将电流表改装为电压表的实验,串联电阻越大,电压表量程越大。
(2)合理利用欧姆定律是解决此类问题的关键。
2.(2025·广西高考)给下列器材,改装成一个电阻表:
定值电阻R0=500 Ω
电流表G:内阻100 Ω,量程为0~100 μA
电源:内阻不计,电压1.5 V
(1)在测量前要将a、b点 ,欧姆调零让G表示数为 ,滑动变阻器调为 kΩ。
(2)用调整好的电阻表测量某个电阻,当电阻表示数是60 μA时,测量的电阻阻值是 kΩ。
[关键点分析]
(1)电阻表的工作原理为闭合电路的欧姆定律。
(2)欧姆调零后,电阻表示数为零,而电流为电流表的满偏电流。
(3)根据闭合电路的欧姆定律列方程,联立求解Rx的值。
五、不可忽视的3个新教材新增实验
(教材新增内容往往是命题热点)
一、观察电容器的充、放电现象
图1
为电容器充、放电电路,把单刀双掷开关S打在上面,使触点1与触点2连通,观察电容器的充电现象;将单刀双掷开关S打在下面,使触点3与触点2连通,观察电容器的放电现象。理想电压表可以测量电容器两端的电压随时间变化情况,由电流表A1和A2测量充、放电电流随时间变化的情况。
图2为某电容器的放电或者充电电流随时间变化的图像,根据图像的物理意义,可以通过求面积的方法得出电容器所带的电量,结合C=可求得电容器的电容。
图3为某电容器充电时串联不同阻值的电阻时电量随时间变化的图像,可以得出图线①充电时间较短,并且刚开始充电电流较大,说明与电容器串联的充电限流电阻较小。
图4为电容器两端电压随所带电量变化的关系图像,我们可以通过类比利用直线运动中速度随时间变化的关系图像所包围的面积得位移的方法来求当电容器两极板间电压为U时电容器储存的电能E。设电压为U时,电容器带电量为Q,图线与横轴围成的面积为储存的电能E=QU。
[针对训练]
1.(2024·广西高考)某同学为探究电容器充、放电过程,设计了图甲实验电路。器材如下:电容器,电源E(电动势6 V,内阻不计),电阻R1=400.0 Ω,电阻R2=200.0 Ω,电流传感器,开关S1、S2,导线若干。实验步骤如下:
(1)断开S1、S2,将电流传感器正极与a节点相连,其数据采样频率为5 000 Hz,则采样周期为 s;
(2)闭合S1,电容器开始充电,直至充电结束,得到充电过程的I t曲线如图乙,由图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为 mA(结果保留3位有效数字);
(3)保持S1闭合,再闭合S2,电容器开始放电,直至放电结束,则放电结束后电容器两极板间电压为 V;
(4)实验得到放电过程的I t曲线如图丙,I t曲线与坐标轴所围面积对应电容器释放的电荷量为0.018 8 C,则电容器的电容C为 μF。图丙中I t曲线与横坐标、直线t=1 s所围面积对应电容器释放的电荷量为0.003 8 C,则t=1 s时,电容器两极板间电压为 V(结果保留2位有效数字)。
[关键点分析]
(1)放电结束后,电容器两极板之间的电压等于电阻R2两端电压,根据闭合电路的欧姆定律求解作答。
(2)根据电容的定义式求解电容器的电容;I t图像的“面积”表示电荷量,电容器的电容不变,根据电容的定义式求t=1 s时电容器两极板之间的电压。
二、探究影响感应电流方向的因素
当穿过线圈的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场的方向相反;当穿过线圈的磁通量减小时,感应电流的磁场与原磁场的方向相同。
实验前应先查明电流的流向与电流表指针偏转方向之间的关系,把条形磁铁插入线圈或从线圈中拔出、闭合或断开开关、移动滑动变阻器的滑片等均可以改变穿过线圈的磁通量,从而产生感应电流,记录指针偏转方向与穿过线圈磁通量变化的关系。
[针对训练]
2.(2025·江苏镇江模拟)某物理探究小组选用图示器材和电路研究电磁感应规律。
(1)如图甲连接实验器材,闭合开关,观察并记录电流计指针偏转方向。对调电源正负极,重复以上操作。该操作是为了获得电流计指针偏转方向与 方向的对应关系。
(2)请用笔画线代表导线,将图乙中各器材连接起来,组成正确的实验电路。
(3)图乙连接完毕后,将A线圈放置在B线圈中,闭合开关,并移动滑片,可以发现电流计指针有偏转,此实验步骤的目的是说明 。
A.只要电路中电流够强,就可以产生感应电流
B.部分电路切割磁场,就可以产生感应电流
C.无需电路切割磁场,也可以产生感应电流
(4)换用图丙的装置,将磁体插入和拔出线圈,观察电流计指针的偏转方向。将实验操作的内容和观察到的指针偏转方向记录在下表,由实验序号1和 (填实验序号)可得出结论:当线圈中的磁场增强时,感应电流的磁场与磁体的磁场方向相反。
(5)由实验序号2和4可得出的结论是
。
实验序号 磁体的 磁场方向 磁体运动 情况 指针 偏转情况 感应电流的 磁场方向
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
[关键点分析]
(1)本题考查了楞次定律的内容,应用控制变量法,认真分析实验数据,即可完成作答。
(2)能够根据穿过线圈磁通量的变化情况判断电流计指针的偏转方向。
三、探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
1.实验电路图(如图所示):
2.实验方法采用控制变量法
(1)n1、U1一定,研究n2和U2的关系。
(2)n2、U1一定,研究n1和U2的关系。
3.保持原线圈的匝数n1和电压U1不变,改变副线圈的匝数n2,研究n2对副线圈电压U2的影响。
(1)估计被测电压的大致范围,选择多用电表交流电压挡适当量程;若不知道被测电压的大致范围,则应选择交流电压量程最高挡进行测量。
(2)组装可拆变压器:把两个线圈穿在铁芯上,闭合铁芯,用交流电压挡测量输入、输出电压。
4.保持副线圈的匝数n2和原线圈两端的电压U1不变,研究原线圈的匝数n1对副线圈电压U2的影响。重复3中步骤。
5.由数据分析变压器原副线圈两端电压U1、U2之比与原副线圈的匝数n1、n2之比的关系。
[针对训练]
3.(2025·湖北襄阳一模)物理兴趣小组用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。
(1)为实现探究目的,保持原线圈输入的电压一定,通过改变原、副线圈匝数,测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是 。
A.等效法 B.理想模型法
C.控制变量法 D.演绎法
(2)变压器原、副线圈匝数分别选择n1=800匝、n2=400匝,原线圈与10 V正弦式交流电源相连,用理想电压表测得输出电压U2=2.5 V,输出电压测量值明显小于理论值,造成这种现象的主要原因是 。
A.副线圈匝数n2略少于400 匝
B.变压器存在电磁辐射
C.原、副线圈存在电流热效应
D.两块变压器铁芯没有组装在一起
(3)等效法、理想模型法是重要的物理学方法,合理采用物理学方法会让问题变得简单,这体现了物理学科“化繁为简”之美。图丙为某电学仪器原理图,变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。若将右侧实线框内的电路等效为一个电阻,可利用闭合电路的规律解决如下极值问题:在交流电源的电压有效值U0不变的情况下,在调节可变电阻R的过程中,当R= 时(用n1、n2、R0表示),R获得的功率最大。
[关键点分析]
(1)实际的变压器因有漏磁和电流热效应等原因,并不严格遵从=,但实验结果不会因此而相差太大。
(2)利用“等效电阻”法可快速解决变压器输电相关的极值问题。
第一讲 系统归纳教材实验·自主练通基础性考法
二、
1．选C 由题图可知，游标卡尺的主尺读数为17 mm，游标尺的分度值为0.02 mm，第10条刻度线与主尺对齐，则游标尺的读数为10×0.02 mm＝0.20 mm，所以该游标卡尺的读数为17 mm＋0.20 mm＝17.20 mm，故选C。
2．解析：测量内径应使用内测量爪，故选a；游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和，所以游标卡尺的示数为7 mm＋13×0.05 mm＝7.65 mm，修正后内径为d2＝7.65 mm－(0 mm＋3×0.05 mm)＝7.50 mm。
答案：a 7.65 7.50
3．解析：(1)A为旋钮，旋动A使电阻丝与测微螺杆、测砧刚好接触，然后旋动B，B起微调作用。
(2)电阻丝的直径为d＝1 mm＋20.0×0.01 mm＝1.200 mm。
答案：(1)A B (2)1.200(1.199～1.201均可)
4．解析：(1)用倍率为“×100”的电阻挡测电阻，由题图可知，电阻阻值为7×100 Ω＝700 Ω；用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104 Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应使表针指在表盘中间位置附近，应选用的电阻挡是×1 k。
(2)选用量程为50 mA的电流挡测量电流，由题图可知，其分度值为1 mA，示数为35.0 mA；选用量程为250 mA的电流挡测量电流，由题图可知，其分度值为5 mA，示数为175 mA。
(3)选用量程为10 V的电压挡测量电压，由题图可知，其分度值为0.2 V，示数为7.0 V。
答案：(1)700 ×1 k (2)35.0 175 (3)7.0
三、
1．解析：(1)①实物连接图如图甲所示。
②闭合S1前，根据滑动变阻器的限流式接法，滑片P应置于b端，连入电路中的阻值最大，保护电路的安全。
③闭合S1后，将S2分别接c和d端，观察到这两种情况下电压表的示数有变化、电流表的示数基本不变，说明电流表分压明显，为减小实验误差，应采用电流表外接法，因此测量电阻时S2应该接c端。
(2)①实物连接图如图乙所示。
②根据电路分析，当闭合S1，将S2接c端时，电压表、电流表的读数分别为Uc、Ic，则＝Rx＋RA＋R滑；将S2接d端时，电压表、电流表的读数分别为Ud、Id，则＝RA＋R滑；那么待测电阻阻值Rx＝－。
答案：(1)①见解析图甲 ②b ③c (2)①见解析图乙 ②－
2.解析：(1)由题意知，待测电阻阻值远大于滑动变阻器最大阻值，应采用分压接法，设计电路图如图所示。
(2)此实验采用半偏法测电阻，电路图采用分压式接法，应保证变阻器的输出电压不变，为了使实验测量值尽可能准确，实验选用阻值较小的滑动变阻器，故选R2。
(3)由题图知电阻箱阻值为R1＝1 350.0 Ω，根据电压表半偏可知R1＝，解得Rx≈2 454.5 Ω。
答案：(1)见解析图 (2)R2 (3)2 454.5
四、
1．解析：(1)由题图甲可知，滑动变阻器采用分压式接法，为了电路安全，在开关S1闭合前，滑片P应移动到M端。
(2)当开关S2接b时，根据欧姆定律得U1＝Ig(Rg＋R1)＝1 V，此时电压表量程为1 V。当开关S2接a时，电压表量程为3 V，根据欧姆定律得U2＝Ig(Rg＋R1＋R2)，解得R2＝4 000 Ω。
(3)当开关S2接a时，根据欧姆定律得U＝I(Rg＋R1＋R2)，故电流表G的内阻可表示为Rg＝－R1－R2。
(4)校准电表时，发现改装后电压表的读数始终比标准电压表的读数偏大，可知电流表G内阻的真实值小于铭牌标示值，根据欧姆定律知，要使改装后的电压表两量程读数准确，只能增大电阻箱R1的阻值。故选A。
(5)根据欧姆定律得UV＝IA(Rg＋R1)＝430×10－6×(800＋1 200)V＝0.86 V。
答案：(1)M (2)4 000 (3)－R1－R2 (4)A (5)0.86
2．解析：(1)电阻表在使用前需要调零，这个过程需要将a、b点短接；欧姆调零需要将指针调到电流表G满偏的状态，即让G表示数为100 μA；
因为电源内阻不计，调零过程中根据闭合电路欧姆定律可知Ig＝＝100×10－6 A，解得RP＝－Rg－R0＝14.4 kΩ。
(2)当电阻表的示数是60 μA时，根据I＝，R内＝，代入数据可得Rx＝－R内＝－＝ Ω－ Ω＝10 kΩ。
答案：(1)短接 100 μA 14.4 (2)10
五、
1．解析：(1)采样周期为T＝＝2×10－4 s。
(2)由题图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为15.0 mA。
(3)放电结束后电容器两极板间电压等于R2两端电压，根据闭合电路欧姆定律得电容器两极板间电压为UC＝·R2＝2 V。
(4)充电结束后电容器两端电压为UC′＝E＝6 V，故可得ΔQ＝C＝0.018 8 C，解得C＝4.7×103 μF，t＝1 s时，设电容器两极板间电压为UC″，得C＝0.003 8 C，代入数值解得UC″≈2.8 V。
答案：(1)2×10－4 (2)15.0 (3)2 (4)4.7×103 2.8
2．解析：(1)如题图甲连接实验器材，闭合开关，观察并记录电流计指针偏转方向。对调电源正负极，重复以上操作。该操作是为了获得电流计指针偏转方向与电流方向的对应关系。
(2)完整的实物连线如图所示。
(3)题图乙连接完毕后，将A线圈放置在B线圈中，闭合开关，并移动滑片，可以发现电流计指针有偏转，此实验步骤的目的是说明无需电路切割磁场，只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，也可以产生感应电流。故选C。
(4)根据表格信息可知，实验序号1和3都是将磁体插入线圈，线圈中的磁场增强，故由实验序号1和3可得出结论：当线圈中的磁场增强时，感应电流的磁场与磁体的磁场方向相反。
(5)根据表格信息可知，由实验序号2和4可得出的结论是：当线圈中的磁场减弱时，感应电流的磁场与磁体的磁场方向相同。
答案：(1)电流 (2)见解析图 (3)C (4)3 (5)当线圈中的磁场减弱时，感应电流的磁场与磁体的磁场方向相同
3．解析：(1)为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是控制变量法。故选C。
(2)根据理想变压器原、副线圈电压与线圈匝数的关系＝，副线圈匝数n2略少于400匝，可知副线圈电压应略小于5 V，不会明显小于理论值，A错误；变压器存在电磁辐射，放出能量，但辐射能量较少，输出电压测量值不会明显小于理论值，B错误；原、副线圈存在电流热效应，副线圈电压将小于5 V，不会明显小于理论值，C错误；两块变压器铁芯没有组装在一起，会出现漏磁，副线圈电压将明显小于理论值，D正确。
(3)根据变压器规律可得＝，＝，根据欧姆定律有R＝，则副线圈的等效电阻为R′＝＝2R，将U0等效为电源电动势，R0等效为电源内阻，R′等效为外电阻，当R获得的功率最大时，则有R0＝R′，解得R＝2R0。
答案：(1)C (2)D (3)2R0
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系统归纳教材实验 自主练通基础性考法
第一讲
目
录
三、掌握测量电路与供电电路两种基本操作
1
2
3
一、再认再现教材经典实验
二、准确辨识仪器仪表的读数
CONTENTS
4
四、掌握“电表改装”这一关键技能
五、不可忽视的3个新教材新增实验
5
一、再认再现教材经典实验
课标实验 电路图——记心中 常考点——盘查清
观察电容器的充、放电现象 ①考过程：根据充电(放电)过程判断电流方向、电场强度变化等
②考计算：根据I t图像计算电荷量，根据C=计算电容
③考更换：更换电阻R，判断放电电流变化
课标实验 电路图——记心中 常考点——盘查清
测量金属丝的电阻率 ①考选择：根据要求选择电压表、电流表、滑动变阻器，根据需求选择供电电路和测量电路
②考操作：测量金属丝的直径、测量金属丝的有效长度、闭合开关前滑片的位置
③考电路：根据要求画出实验电路图或连接实物图
④考读数：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器的示数，电压表、电流表或多用电表的示数
⑤考计算：利用R=或U I图像的斜率计算金属丝的电阻，利用ρ=计算金属丝的电阻率
⑥考误差：电表内阻不能忽略造成误差
课标实验 电路图——记心中 常考点——盘查清
测量电源的电动势和内阻 ①考作图：根据实验数据描点连线，作出U I图像
②考数据：利用U I图像的纵截距和斜率求解电源电动势和内阻，往往纵轴起点不是0
③考误差：分析不同电路测量结果
④考创新：利用电阻箱和电压表、电阻箱和电流表测量，利用 图像、 R图像处理数据
课标实验 电路图——记心中 常考点——盘查清
用多用电表测量电学中的物理量 ①考操作：利用多用电表测量电压、电流、电阻时表笔的连接，测量电阻的操作步骤及注意事项，倍率的选择
②考读数：测直流电压和直流电流的示数、测电阻的示数(注意倍率)
③考判断：判断二极管的正负极、判断黑箱内电学元件的连接方式
课标实验 电路图——记心中 常考点——盘查清
探究影响感应电流方向的因素 ①考操作：实验器材选取、实验电路图连接
②考判断：根据条件判断是否会产生感应电流，根据感应电流方向判断灵敏电流计指针偏转方向
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
课标实验 电路图——记心中 常考点——盘查清
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 ①考装置：铁芯的作用，不能改变直流电压
②考思想：控制变量
③考关系：=
课标实验 电路图——记心中 常考点——盘查清
利用传感器制作简单的自动控制装置 ①传感器：热敏电阻、光敏电阻、电阻应变片、光控开关、电磁继电器
②考测量：测量热敏电阻、光敏电阻等电阻大小及其变化
③考制作：利用敏感元件制作简单的自动控制装置
二、准确辨识仪器仪表的读数
1.游标卡尺与螺旋测微器的读数
(1)游标卡尺的读数
测量值=主尺读数(mm)+精确度×游标尺上的与主尺上某一刻度线对齐的格数(mm)，不估读。
①10分度游标尺，精确度为0.1 mm；
②20分度游标尺，精确度为0.05 mm；
③50分度游标尺，精确度为0.02 mm。
(2)螺旋测微器的读数
测量值=固定刻度读数(mm)+可动刻度读数(带估读值)×0.01 mm。(注意要估读到0.001 mm)
2.电流表、电压表、电阻表的比较
仪器 极性 量程选择 读数
电流表 有正、负极的电表，电流由电表的正极流入，负极流出 一般使指针偏转超过满偏刻度的 0~3 V和0~3 A量程估读到最小分度值的，0~15 V量程估读到最小分度值的，0~0.6 A量程估读到最小分度值的
电压表 使指针尽量指在表盘的中间位置附近 表盘读数乘以相应挡位的倍率
电阻表 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”。
1.(2025·河北高考)1992年，江苏
扬州出土的古代铜卡尺，由固定尺
和活动尺组成，现代游标卡尺的构件与其非常相似，已成为常用的测量工具。用游标卡尺测量某物体的长度，示数如图所示，其读数为( )
A.14.20 mm B.14.2 mm
C.17.20 mm D.17.2 mm
√
|练中悟通实验基本知能|
解析：由题图可知，游标卡尺的主尺读数为17 mm，游标尺的分度值为0.02 mm，第10条刻度线与主尺对齐，则游标尺的读数为10×0.02 mm
=0.20 mm，所以该游标卡尺的读数为17 mm+0.20 mm=17.20 mm，故选C。
2.实验小组用游标卡尺测量金属工件的外径d1和内径d2。使用前检查发现主尺和游标尺的零刻度线不能对齐，如图甲。组员们决定仍然使用该尺进行测量，其中测量内径时，把结构图乙中的部件_____ (选填“a”“b”“c”或“d”)紧贴圆柱形金属工件测量内径，记录此时游标卡尺示数为______mm(图丙)，修正后内径d2=______ mm。
a
7.65
7.50
解析：测量内径应使用内测量爪，故选a；游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和，所以游标卡尺的示数为7 mm+13×0.05 mm=7.65 mm，修正后内径为d2=7.65 mm-(0 mm+3×0.05 mm)=7.50 mm。
[关键点分析]
(1)10分度的游标卡尺，若以mm为单位，小数点后只有1位；20分度和50分度的游标卡尺，若以mm为单位，小数点后有2位；结果末尾的0不能省略，游标卡尺读数不估读。
(2)不要把游标尺的边缘当成零刻度，而把主尺的刻度读错。
(3)注意一些新式游标卡尺的读数，其原理与常规的游标卡尺读数相同。
3.小华同学用螺旋测微器测量一段电阻丝的直径。
(1)螺旋测微器如图甲所示，在测量电阻丝的直径时，将电阻丝轻轻地放在测砧与测微螺杆之间，先旋动___ (选填“A”或“B”)使它们距离减小，再旋动____ (选填“A”或“B”)，夹住电阻丝，直到听到“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。
A
B
解析：A为旋钮，旋动A使电阻丝与测微螺杆、测砧刚好接触，然后旋动B，B起微调作用。
(2)用此螺旋测微器测得该电阻丝的直径d，如图乙所示，则d=______________________ mm。
1.200(1.199~1.201均可)
解析：电阻丝的直径为d=1 mm+20.0×0.01 mm=1.200 mm。
[关键点分析]
(1)螺旋测微器读数时，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出；要准确读数到0.01 mm，估读到0.001 mm，即结果若用mm作单位，则小数点后必须保留三位数字。
(2)具体使用螺旋测微器测量时，要注意校对零刻度的补偿问题。
4.如图所示为多用电表的刻度盘。
(1)若选用倍率为“×100”的电阻挡测电阻时，
表针指于图示位置，则所测电阻的阻值为_____Ω；
如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104 Ω
的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的电阻挡是
_______(选填“×10”“×100”或“×1 k”)。
700
×1 k
解析：用倍率为“×100”的电阻挡测电阻，由题图可知，电阻阻值为7×100 Ω=700 Ω；用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104 Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应使表针指在表盘中间位置附近，应选用的电阻挡是×1 k。
(2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50 mA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250 mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为_____mA。
解析：选用量程为50 mA的电流挡测量电流，由题图可知，其分度值为1 mA，示数为35.0 mA；选用量程为250 mA的电流挡测量电流，由题图可知，其分度值为5 mA，示数为175 mA。
35.0
175
(3)当选用量程为10 V的电压挡测量直流电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为____V。
解析：选用量程为10 V的电压挡测量电压，由题图可知，其分度值为0.2 V，示数为7.0 V。
7.0
[关键点分析]
(1)使用多用电表测量电阻时，要注意区分指针偏转角过大和示数过大的区别，如指针偏转角过大，表示电阻较小，要换用倍率小的挡位；如示数过大，表示电阻较大，要换用倍率大的挡位。但每次换挡后，要重新进行欧姆调零。
(2)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、还是估读，明确读数的小数位数。
三、掌握测量电路与
供电电路两种基本操作
1.测量电路的两种接法
(1)电流表内接法
电路 误差原因 测量结果 适用条件
由于电流表内阻的分压作用，电压表测量值偏大 R测==RA+Rx>Rx 电阻的测量值大于真实值 Rx RA，大电阻
(2)电流表外接法
电路 误差原因 测量结果 适用条件
由于电压表内阻的分流作用，电流表测量值偏大 R测==·Rx2.供电电路的两种接法
(1)滑动变阻器两种接法的比较
比较项目 限流接法 分压接法
电路图
比较项目 限流接法 分压接法
负载R上电压调节范围 ≤U≤E 0≤U≤E
负载R上电流调节范围 ≤I≤ 0≤I≤
闭合S前触头位置 b端 a端
(2)滑动变阻器两种接法的选择
采用分压接法 ①要求待测电阻两端的电压从零开始变化，或精确性要求较高时。
②滑动变阻器的最大阻值远小于待测电阻或串联的其他电阻的阻值时。
③题设条件中所提供的电表量程或电阻的最大允许电流不够时
采用限流接法 ①待测电阻接近或略小于滑动变阻器的最大阻值时。
②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压接法的要求时。
③没有很高的精确性要求，考虑安装简捷和节能因素时
1.(2025·甘肃高考)某兴趣小组设计测量电阻阻值的实验方案。可用器材有：电池(电动势1.5 V)两节、电压表(量程3 V，内阻约3 kΩ)、电流表(量程0.3 A，内阻约1 Ω)、滑动变阻器(最大阻值20 Ω)、待测电阻Rx、开关S1、单刀双掷开关S2、导线若干。
|练中悟通实验基本知能|
(1)首先设计如图1所示的电路。
①要求用S2选择电流表内、外接电路，请在图1中补充连线将S2的c、d端接入电路；
②闭合S1前，滑动变阻器的滑片P应置于____端(选填“a”或“b”)；
③闭合S1后，将S2分别接c和d端，观察到这两种情况下电压表的示数有变化、电流表的示数基本不变，因此测量电阻时S2应该接____端(选填“c”或“d”)。
b
c
解析：①实物连接图如图甲所示。
②闭合S1前，根据滑动变阻器的限流式接法，滑片P应置于b端，连入电路中的阻值最大，保护电路的安全。
③闭合S1后，将S2分别接c和d端，
观察到这两种情况下电压表的示数有
变化、电流表的示数基本不变，说明
电流表分压明显，为减小实验误差，
应采用电流表外接法，因此测量电阻时S2应该接c端。
(2)为了消除上述实验中电表引入的误差，该小组又设计了如图2所示的电路。
①请在图2中补充连线将电压表接入电路；
②闭合S1，将S2分别接c和d端时，电压表、电流表的读数分别为Uc、Ic和Ud、Id。则待测电阻阻值Rx=______ (用Uc、Ud、Ic和Id表示)。
解析：①实物连接图如图乙所示。
-
②根据电路分析，当闭合S1，将S2接c端时，电压表、电流表的读数分别为Uc、Ic，则=Rx+RA+R滑；将S2接d端时，电压表、电流表的读数分别为Ud、Id，则=RA+R滑；那么待测电阻阻值Rx=-。
[关键点分析]
(1)本题采用“试触法”，通过观察电流表和电压表示数变化的特点，判断电流表应采用内接法还是外接法。
(2)滑动变阻器采用限流式接法时，闭合开关前，为确保电路安全，连入电路中的阻值应最大。
2.(2025·河北保定一模)通过阅读相关文献同学们了解到用于滤波器中的薄膜电阻阻值较大，根据设计要求有的甚至可达数兆欧姆。某学习小组找到了一块铬硅(Cr Si)薄膜电阻，利用多用电表粗测其阻值约为2.5 kΩ。该小组想用其他方法对电阻进行再一次的测量。实验室提供了以下器材：
A.电源E(电动势为3 V，内阻约为0.5 Ω)
B.电压表V(量程0~3 V，内阻为3 kΩ)
C.电阻箱R1
D.滑动变阻器R2
E.滑动变阻器R3
F.开关两个S1、S2
G.导线若干
小组的实验操作步骤如下：
①设计电路图如图甲所示(未画全)，并按照电路图连接电路元件。
②把滑动变阻器的滑片滑到合适的位置，闭合开关S1，再闭合开关S2。
③调节滑动变阻器的滑片位置，使得电压表示数为2 V。
④断开两个开关，保持滑动变阻器滑片的位置不变。
⑤闭合开关S1，调节电阻箱的旋钮，当各旋钮所指示数如图乙所示，电压表示数为1 V。
⑥读出此时电阻箱的电阻值。
(1)在图甲虚线框中补全电路。
解析：由题意知，待测电阻阻值远大于滑动变阻器最大阻值，应采用分压接法，设计电路图如图所示。
(2)所给器材中有两个滑动变阻器，你认为应该选____。(选填“R2”或“R3”)
解析：此实验采用半偏法测电阻，电路图采用分压式接法，应保证变阻器的输出电压不变，为了使实验测量值尽可能准确，实验选用阻值较小的滑动变阻器，故选R2。
R2
(3)用这种方法测量，得到该电阻阻值为________Ω。(结果保留一位小数)
解析：由题图知电阻箱阻值为R1=1 350.0 Ω，根据电压表半偏可知R1=，解得Rx≈2 454.5 Ω。
2 454.5
[关键点分析]
(1)待测电阻远大于滑动变阻器阻值时，应采用分压式接法。
(2)因Rx R2，所以开关S2闭合前后，滑动变阻器的输出电压几乎不变。
四、掌握“电表改装”这一关键技能
三类常见的电表改装
类型 把电流表改装为电压表 扩大电流表量程 把电流表改装为电阻表
电路图
类型 把电流表改装为电压表 扩大电流表量程 把电流表改装为电阻表
原理 U=Ig(Rg+R) Ug=IgRg I=Ig+ Ug=IgRg R内=R中==R1+r+Rg
Rx=-R内
类型 把电流表改装为电压表 扩大电流表量程 把电流表改装为电阻表
辅助 电路 校正电路：改装后的电压表示数偏大(或偏小)，则需增大(或减小)串联的定值电阻R的阻值 校正电路：改装后的电流表示数偏大 (或偏小)，则需减小 (或增大)并联的定值电阻R的阻值
通过选择开关使用不同的电路模式改变倍率
类型 把电流表改装为电压表 扩大电流表量程 把电流表改装为电阻表
误差 分析 无误差 无误差 电池用久了，电动势变小，内阻变大，使测量结果偏大
1.(2024·安徽高考)某实验小组要将电流表G(铭牌标示：Ig=500 μA，Rg=800 Ω)
改装成量程为1 V和3 V的电压表，并用标准电压表对其进行校准。选用合适的电源、滑动变阻器、电阻箱、开关和标准电压表等实验器材，按图甲所示连接电路，其中虚线框内为改装电路。
|练中悟通实验基本知能|
(1)开关S1闭合前，滑片P应移动到____ (填“M”或“N”)端。
解析：由题图甲可知，滑动变阻器采用分压式接法，为了电路安全，在开关S1闭合前，滑片P应移动到M端。
M
(2)根据要求和已知信息，电阻箱R1的阻值已调至1 200 Ω，则R2的阻值应调至_______Ω。
解析：当开关S2接b时，根据欧姆定律得U1=Ig(Rg+R1)=1 V，此时电压表量程为1 V。当开关S2接a时，电压表量程为3 V，根据欧姆定律得U2=Ig(Rg+R1+R2)，解得R2=4 000 Ω。
4 000
(3)当单刀双掷开关S2与a连接时，电流表G和标准电压表V的示数分别为I、U，则电流表G的内阻可表示为________。(结果用U、I、R1、R2表示)
解析：当开关S2接a时，根据欧姆定律得U=I(Rg+R1+R2)，故电流表G的内阻可表示为Rg=-R1-R2。
-R1-R2
(4)校准电表时，发现改装后电压表的读数始终比标准电压表的读数偏大，经排查发现电流表G内阻的真实值与铭牌标示值有偏差，则只要____即可。(填正确答案标号)
A.增大电阻箱R1的阻值
B.减小电阻箱R2的阻值
C.将滑动变阻器的滑片P向M端滑动
A
解析：校准电表时，发现改装后电压表的读数始终比标准电压表的读数偏大，可知电流表G内阻的真实值小于铭牌标示值，根据欧姆定律知，要使改装后的电压表两量程读数准确，只能增大电阻箱R1的阻值。故选A。
(5)校准完成后，开关S2与b连接，电流表G的示数如图乙所示，此示数对应的改装电压表读数为______V。(保留2位有效数字)
解析：根据欧姆定律得UV=IA(Rg+R1)=430×10-6×(800+1 200)V
=0.86 V。
0.86
[关键点分析]
(1)本题考查了将电流表改装为电压表的实验，串联电阻越大，电压表量程越大。
(2)合理利用欧姆定律是解决此类问题的关键。
2.(2025·广西高考)给下列器材，改装成一个电阻表：
定值电阻R0=500 Ω
电流表G：内阻100 Ω，量程为0~100 μA
电源：内阻不计，电压1.5 V
(1)在测量前要将a、b点_____，欧姆调零让G表示数为_________，滑动变阻器调为_____kΩ。
解析：电阻表在使用前需要调零，这个过程需要将a、b点短接；欧姆调零需要将指针调到电流表G满偏的状态，即让G表示数为100 μA；因为电源内阻不计，调零过程中根据闭合电路欧姆定律可知Ig=
=100×10-6 A，解得RP=-Rg-R0=14.4 kΩ。
短接
100 μA
14.4
(2)用调整好的电阻表测量某个电阻，当电阻表示数是60 μA时，测量的电阻阻值是____kΩ。
解析：当电阻表的示数是60 μA时，根据I=，R内=，代入数据可得Rx=-R内=-= Ω- Ω=10 kΩ。
10
[关键点分析]
(1)电阻表的工作原理为闭合电路的欧姆定律。
(2)欧姆调零后，电阻表示数为零，而电流为电流表的满偏电流。
(3)根据闭合电路的欧姆定律列方程，联立求解Rx的值。
五、不可忽视的3个新教材新增实验
(教材新增内容往往是命题热点)
一、观察电容器的充、放电现象
图1为电容器充、放电电路，把单刀双
掷开关S打在上面，使触点1与触点2连通，
观察电容器的充电现象；将单刀双掷开关S
打在下面，使触点3与触点2连通，观察电容
器的放电现象。理想电压表可以测量电容器两端的电压随时间变化情况，由电流表A1和A2测量充、放电电流随时间变化的情况。
图2为某电容器的放电或者充电电流随时间变化的图像，根据图像的物理意义，可以通过求面积的方法得出电容器所带的电量，结合C=可求得电容器的电容。
图3为某电容器充电时串联不同阻值的电阻时电量随时间变化的图像，可以得出图线①充电时间较短，并且刚开始充电电流较大，说明与电容器串联的充电限流电阻较小。
图4为电容器两端电压随所带电量变化的关系图像，我们可以通过类比利用直线运动中速度随时间变化的关系图像所包围的面积得位移的方法来求当电容器两极板间电压为U时电容器储存的电能E。设电压为U时，电容器带电量为Q，图线与横轴围成的面积为储存的电能E=QU。
1.(2024·广西高考)某同学为探究电容器充、放电过程，设计了图甲实验电路。器材如下：电容器，电源E(电动势6 V，内阻不计)，电阻R1=400.0 Ω，电阻R2=200.0 Ω，电流传感器，开关S1、S2，导线若干。实验步骤如下：
针对训练
(1)断开S1、S2，将电流传感器正极与a节点相连，其数据采样频率为5 000 Hz，则采样周期为________s；
解析：采样周期为T==2×10-4 s。
2×10-4
(2)闭合S1，电容器开始充电，直至充电结束，得到充电过程的I t曲线如图乙，由图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为______mA(结果保留3位有效数字)；
解析：由题图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为15.0 mA。
15.0
(3)保持S1闭合，再闭合S2，电容器开始放电，直至放电结束，则放电结束后电容器两极板间电压为____V；
解析：放电结束后电容器两极板间电压等于R2两端电压，根据闭合电路欧姆定律得电容器两极板间电压为UC=·R2=2 V。
2
(4)实验得到放电过程的I t曲线如图丙，I t曲线与坐标轴所围面积对应电容器释放的电荷量为0.018 8 C，则电容器的电容C为___________μF。图丙中I t曲线与横坐标、直线t=1 s所围面积对应电容器释放的电荷量为0.003 8 C，则t=1 s时，电容器两极板间电压为______V(结果保留2位有效数字)。
解析：充电结束后电容器两端电压为UC'=E=6 V，故可得ΔQ=C
=0.018 8 C，解得C=4.7×103 μF，t=1 s时，设电容器两极板间电压为UC″，得C=0.003 8 C，代入数值解得UC″≈2.8 V。
4.7×103
2.8
[关键点分析]
(1)放电结束后，电容器两极板之间的电压等于电阻R2两端电压，根据闭合电路的欧姆定律求解作答。
(2)根据电容的定义式求解电容器的电容；I t图像的“面积”表示电荷量，电容器的电容不变，根据电容的定义式求t=1 s时电容器两极板之间的电压。
二、探究影响感应电流方向的因素
当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反；当穿过线圈的磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同。
实验前应先查明电流的流向与电流表指针偏转方向之间的关系，把条形磁铁插入线圈或从线圈中拔出、闭合或断开开关、移动滑动变阻器的滑片等均可以改变穿过线圈的磁通量，从而产生感应电流，记录指针偏转方向与穿过线圈磁通量变化的关系。
2.(2025·江苏镇江模拟)某物理探究小组选用图示器材和电路研究电磁感应规律。
针对训练
(1)如图甲连接实验器材，闭合开关，观察并记录
电流计指针偏转方向。对调电源正负极，重复以上操作。
该操作是为了获得电流计指针偏转方向与______方向的
对应关系。
解析：如题图甲连接实验器材，闭合开关，观察并记录电流计指针偏转方向。对调电源正负极，重复以上操作。该操作是为了获得电流计指针偏转方向与电流方向的对应关系。
电流
(2)请用笔画线代表导线，将图乙中各器材连接起来，组成正确的实验电路。
解析：完整的实物连线如图所示。
(3)图乙连接完毕后，将A线圈放置在B线圈中，闭合开关，并移动滑片，可以发现电流计指针有偏转，此实验步骤的目的是说明____。
A.只要电路中电流够强，就可以产生感应电流
B.部分电路切割磁场，就可以产生感应电流
C.无需电路切割磁场，也可以产生感应电流
C
解析：题图乙连接完毕后，将A线圈放置在B线圈中，闭合开关，并移动滑片，可以发现电流计指针有偏转，此实验步骤的目的是说明无需电路切割磁场，只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，也可以产生感应电流。故选C。
(4)换用图丙的装置，将磁体插入和拔出线圈，观察电流计指针的偏转方向。将实验操作的内容和观察到的指针偏转方向记录在下表，由实验序号1和____ (填实验序号)可得出结论：当线圈中的磁场增强时，感应电流的磁场与磁体的磁场方向相反。
解析：根据表格信息可知，实验序号1和3都是将磁体插入线圈，线圈中的磁场增强，故由实验序号1和3可得出结论：当线圈中的磁场增强时，感应电流的磁场与磁体的磁场方向相反。
3
(5)由实验序号2和4可得出的结论是__________________________________
_________________________。
实验序号 磁体的磁场方向 磁体运动情况 指针偏转情况 感应电流的磁场方向
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
解析：根据表格信息可知，由实验序号2和4可得出的结论是：当线圈中的磁场减弱时，感应电流的磁场与磁体的磁场方向相同。
当线圈中的磁场减弱时，感应电流的
磁场与磁体的磁场方向相同
[关键点分析]
(1)本题考查了楞次定律的内容，应用控制变量法，认真分析实验数据，即可完成作答。
(2)能够根据穿过线圈磁通量的变化情况判断电流计指针的偏转方向。
三、探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
1.实验电路图(如图所示)：
2.实验方法采用控制变量法
(1)n1、U1一定，研究n2和U2的关系。
(2)n2、U1一定，研究n1和U2的关系。
3.保持原线圈的匝数n1和电压U1不变，改变副线圈的匝数n2，研究n2对副线圈电压U2的影响。
(1)估计被测电压的大致范围，选择多用电表交流电压挡适当量程；若不知道被测电压的大致范围，则应选择交流电压量程最高挡进行测量。
(2)组装可拆变压器：把两个线圈穿在铁芯上，闭合铁芯，用交流电压挡测量输入、输出电压。
4.保持副线圈的匝数n2和原线圈两端的电压U1不变，研究原线圈的匝数n1对副线圈电压U2的影响。重复3中步骤。
5.由数据分析变压器原副线圈两端电压U1、U2之比与原副线圈的匝数n1、n2之比的关系。
3.(2025·湖北襄阳一模)物理兴趣小组用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。
针对训练
(1)为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是____。
A.等效法 B.理想模型法
C.控制变量法 D.演绎法
解析：为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是控制变量法。故选C。
C
(2)变压器原、副线圈匝数分别选择n1=800匝、n2=400匝，原线圈与10 V正弦式交流电源相连，用理想电压表测得输出电压U2=2.5 V，输出电压测量值明显小于理论值，造成这种现象的主要原因是___。
A.副线圈匝数n2略少于400 匝
B.变压器存在电磁辐射
C.原、副线圈存在电流热效应
D.两块变压器铁芯没有组装在一起
D
解析：根据理想变压器原、副线圈电压与线圈匝数的关系=，副线圈匝数n2略少于400匝，可知副线圈电压应略小于5 V，不会明显小于理论值，A错误；变压器存在电磁辐射，放出能量，但辐射能量较少，输出电压测量值不会明显小于理论值，B错误；原、副线圈存在电流热效应，副线圈电压将小于5 V，不会明显小于理论值，C错误；两块变压器铁芯没有组装在一起，会出现漏磁，副线圈电压将明显小于理论值，D正确。
(3)等效法、理想模型法是重要的物理学方法，合理采用物理学方法会让问题变得简单，这体现了物理学科“化繁为简”之美。图丙为某电学仪器原理图，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2。若将右侧实线框内的电路等效为一个电阻，可利用闭合电路的规律解决如下极值问题：在交流电源的电压有效值U0不变的情况下，在调节可变电阻R的
过程中，当R=_________时(用n1、n2、R0表示)，R获得的功率最大。
R0
解析：根据变压器规律可得==，根据欧姆定律有R=，则副线圈的等效电阻为R'==R，将U0等效为电源电动势，R0等效为电源内阻，R'等效为外电阻，当R获得的功率最大时，则有R0=R'，解得R=R0。
[关键点分析]
(1)实际的变压器因有漏磁和电流热效应等原因，并不严格遵从=，但实验结果不会因此而相差太大。
(2)利用“等效电阻”法可快速解决变压器输电相关的极值问题。
