高中物理电磁学疑难实验及探究性研究雅礼中学 程悦康（2013年高考题）23.（8分）某学生实验小组利用图(a)所示电路，测量多用电 表内电池的电动势和电阻“ lk”挡内部电路的总电阻。使用的器材有:多用电表 ；电压表:量程5V，内阻十几千欧;滑动变阻器：最大阻值5k;导线若干。 回答下列问题: (1)将多用电表挡位调到电阻“lk”挡，再将红表笔和黑表笔 ，调零点 (2)将图(a)中多用电表的红表笔和 （填“1”或“2）端相连，黑表笔连接另一端 。 (3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图(b)所示，这时电 压表的示数如图(c)所示。多用电表和电压表的读数分别为 15.0 k和 3.60 V 。 (4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零。此时多用电表和电压表 的读数分别为12.0k和4.00 V。从测量数据可知，电压表的内阻为12.0 k。 (5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和 一个电阻串联而成的电路，如图(d)所示。根据前面的实验数据计算可得，此多 用电表内电池的电动势为 9.00 V，电阻“lk”挡内部电路的总电阻为 15.0 k。（2011年大纲卷）23（12分）使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可 以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别 位于此串联电路的两端。现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有： 待测多用电表，量程为60mA的电流表，电阻箱，导线若干。实验时，将多用电 表调至1 挡，调好零点；电阻箱置于适当数值。完成下列填空： （1）仪器连线如图l所示(a和b是多用电表的两个表笔)。若两电表均正常工作， 则表笔a为_ (填“红”或“黑”)色； （2）若适当调节电阻箱后，图1中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图 2(a)，(b)，(c)所示，则多用电表的读数为_，电流表的读数为 _mA，电阻箱的读数为_； （3）将图l中多用电表的两表笔短接，此时流过多用电表的电流为_mA； （保留3位有效数字） （4）计算得到多用电表内电池的电动势为_V。（保留3位有效数字）17 65432890100 17 64328901017 654328901 17 64328900.1图2（c）55图2（b）（201223）（10分）图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁 场。现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小 、并判定其方向。所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属 框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；R为电阻箱；A为电流表； S为开关。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。 （1）在图中画线连接成实验电路图。 （2）完成下列主要实验步骤中的填空 按图接线。 保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙， 使D处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量m1。 闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，在托 盘内重新加入适量细沙，使D_；然后读 出_，并用天平称出_。 用米尺测量_。 （3）用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出 B=_。 （4）判定磁感应强度方向的方法是：若_，磁感应强度方向垂直纸 面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里。演示做一做科学漫步（足迹）静电电感应应验电验电 器静电电复印 探究影响电电荷间间相互作 用力的因素用传传感器观观察 电电容器的放电电 过过程法拉第和场场的概念模拟电场线拟电场线雷火炼炼殿 研究空腔导导体内表面的 电电荷密立根实验实验 电电子 电电荷量的测测定 静电电屏蔽范德格拉夫静电电加速 器 研究影响平行板电电容器 电电容大小的因素静电场演示实验实验做一做（说说一说说）科学漫步 测测量导导体电电流和 电压电压测绘测绘 小灯泡的伏 安特性曲线线调查调查 常用可充电电电电 池生活中的电电池研究路端电压电压探究导导体电电阻与 其影响因素的定 量关系电线电缆电线电缆 抽查查中体 现现的物理原理“与”门电门电 路的作 用探究导导体电电阻与 材料的关系解释释：用电电多 时时灯暗，用电电少时时 灯亮 “或”门电门电 路的作 用练习练习 使用多用电电 表多量程多用电电表测测定电电池的电电 动势动势 和内阻恒定电流 演示做一做科学漫步 探究影响通电电 导线导线 受力的因 素验证环验证环 形电电流 的磁场场方向有趣的右螺旋平行通电电直导导 线线之间间的相互 作用用磁传传感器研究 磁场场旋转转的液体观观察阴极射线线 在磁场场中的偏 转转 电电子束的径迹磁场 演示实验实验做一做科学足迹探究感应电应电 流的 产产生条件研究感应电应电 流方 向摇绳摇绳 能发电吗发电吗法拉第介绍绍通电电自感演示观观察电动电动 机启 动过动过 程中电电流 的变变化 断电电自感演示用电电流传传感器演 示自感对电对电 路中 电电流的影响 铝铝框在蹄形磁铁铁 中的运动动观观察微安表表针针 相对对表盘摆动盘摆动 情况电磁感应 演示实验实验做一做（说说一说说）科学漫步 交变电压变电压 随 时间变时间变 化的 图图象探究变压变压 器 线线圈两端的 电压电压 与匝数 的关系手摇发电摇发电 机产产生交 变电变电 流交流发电发电 机电电感器对对交 变电变电 流的阻 碍作用如何利用电电感器和 电电容器来减少输输出 电电流的交流成分互感器电电容器对对交 变电变电 流的阻 碍作用输电输电 新技术术交变电流 演示实验实验做一做（说说一 说说）科学漫 步 盒子里的装置观观察光敏电电阻的特性 电电容式位移传传 感器的原理半导导体 的导电导电 机理 热热敏电电阻的特性日光灯启动动器检测检测 霍尔元件机器人 感温铁铁氧体应应用测测量光照强度 传传感器的应应用传感器 (一)内接外接问题1122外接法：内接法：考虑虑到，则则：当时时，内接法和外接法测电测电 阻的相对误对误 差相等；当时时，采用内接法测电测电 阻产产生的误误差较较小；当时时，采用外接法测电测电 阻产产生的误误差较较小；两种情况：得得所以在电压一定时，比较变化的绝对值与内接时测量值的比 值的相对大小来加以确定是内接还是外接要准确些。 若则则可准确判断电电流表外接较较好；则则可准确判断电电流表内接较较好。若RLR0RXUE分压电路对分压控制电路，输出电压其中k=, x=，显显然（二）分压与限流问题可见，U随x的变化是一个复杂的函数，为直观地显示U随 x变化的规律，用描点法作出不同的k值时U（x）的函数图像 ，如图1所示。Ux0k=10 k=0.5k=0.1 k=0.01E图11.输出电压的调节范围为0-E；2.输出电压随RX的增大而非线性单调增大；3.k值值越大，即负载电负载电 阻RL比R0大得越多，则则即在条件下，U与x近似为线为线 性关系。RLR0RXUE限流电路对限流控制电路，输出电压其中 k、x的意义同上。可见U随 x的 增大而增大，它所对应的函数图像是双曲 线的一部分，输出电压U（x）随x的变化 规律可用描点法作出，图示为x随不同的k 值的函数图像，如图2所示：k=0.01Ux0EE/2k=10k=1k=0.5 k=0.1图21输出电压的调节范围2输出电压随 RX的增大而非线性单调减小；3k值越大，即负载电阻RL比R0大得越多，输出电压的线性程度越好。但 调节范围变小。输出电压的线性程度的好坏，影响到实验操作的方便性， 输出电压的线性程度越好，实验中调节电压越方便。例为了测定一个“6.3V、1W”的小电珠在额定电压下较准确的电阻值， 可供选择的器材有： A电流表（03A，内阻约0.04） B毫安表（0300mA，内阻约4） C电压表（010V，内阻10k） D电压表（03V，内阻10k） E电源（额定电压6V，最大允许电流2A） F电源（额定电压9V，最大允许电流1A） G可变电阻（阻值范围010，额定电流1A） H可变电阻（阻值范围050，额定功率0.5W） I导线若干根，电键一个。 为使测量安全和尽可能准确，应选用的器材是 。（用字母代号填写） 在右边虚线框内画出电路图，并把图6所示实物图用线连接起来。例2在“测定金属导体电阻率”的实验中，测量金属丝直径时，螺旋测 微器的示数如图所示，用米尺测量金属丝的长度，用欧姆表粗略测量 金属丝的电阻约为5先用伏安法测出金属丝的电阻，然后根据电阻 定律计算出该金属材料的电阻率 （1）从图中读出金属丝的直径为 0.640mm； （2）在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测的电阻丝外，还有如下 供选择的实验器材； 直流电源：电动势约4.5V，内阻很小； 电流表A1：量程00.6A，内阻约为0.1； 电流表A2：量程03.0A，内阻约为0.05； 电压表V1：量程03V，内阻约为3k； 电压表V2：量程015V，内约为6k； 滑线变阻器R1：最大阻值5； 滑线变阻器R2：最大阻值100； 开关、导线等 在可选择的器材中，电流表应该选用 A1； 电压表应该选用 V1； 滑线变阻器应该选用 R1 （3）根据所选的器材，画出精确测量该电阻的实验电路图图1UIRA，在I很小时，U趋于零， I增大，U也增大 等效电源是电池与电流表串联： （1）（三）测电源的系统误差问题图2U越大，IV越大，U趋于零时，IV也趋于零 等效电源是电池与电压表并联： （2）（四）多用电表问题绝对误绝对误 差：相对误对误 差：例如对对于2.5级级的电电表，示数的相对误对误 差为为则则在中间间刻度处处，当或时时，或当或时时 ，或可见见，当时时， 得例5(2011年浙江理综）22.（10分）在“探究导体电阻与其影响因素的定 量关系”试验中，为了探究3根材料未知，横截面积均为S=0.20mm2的金属 丝a、b、c的电阻率，采用如图所示的实验电路，M为金属丝c的左端点， O为金属丝a的右端点，P是金属丝上可移动的接触点。在实验过程中，电 流表读数始终。电压表读数随OP间距离x 的变化如下表： （1）绘出电压表读数U随OP间距离x变化的图线； （2）求出金属丝的电阻率，并进行比较。x/mm600700 8009001000120014001600180020002100220023002400 U/V3.954.505.105.906.506.656.826.937.027.157.858.509.059.75选择区间AB