中学物理实验优化指导-专题6.3 练中厘清小实验的考点

第六部分实验优化指导

专题6.3练中厘清小实验的考点

目录

实验一研究平抛运动及创新.....................................................................1

实验二用单摆测量重力加速度的大小及创新.......................................................6

实验三探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系..............................................10

实验四观察电容器的充、放电现象..............................................................13

实验五传感器的简单使用......................................................................16

实验六探究影响感应电流方向的因素............................................................22

实验七探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系..................................................24

实验八热学实验...............................................................................27

实验九光学实验...............................................................................31

实验一研究平抛运动及创新

(1)应保持斜槽末端的切线水平，钉有坐标纸的木板竖直，并使小钢球的运动靠近坐标纸但不接触.

(2)小钢球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下，斜槽的粗糙程度对该实验没有影响.在斜槽上释放小钢

球的高度应适当，使小钢球以合适的水平初速度抛出.

(3)坐标原点(小钢球做平抛运动的起点)不是槽口的端点，应是小钢球在槽口时球心在坐标纸上的水平投影

点.

1.(2022•东北师大附中等五校联考)在做“研究平抛运动”的实验时，为了确定小球在不同时刻所处的位置,

实验时用了如图所示的装置.实验操作的主要步骤如下：

A.在一块平木板上钉上复写纸和白纸，然后将其竖直立于斜槽轨道末端槽口前，木板与槽口之间有一段距

离，并保持板面与轨道末端的水平段垂直

B.使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸上留下痕迹A

C.将木板沿水平方向向右平移一段距离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸

上留下痕迹8

D.将木板再水平向右平移同样的距离x,使小球仍从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，再在白纸上得到痕迹C,

测得A、8间距离为y”B、C间距离为以，已知当地的重力加速度为g.

(1)关于该实验，下列说法正确的是.

A.斜槽轨道必须光滑且无摩擦

B.每次释放小球的位置可以不同

C.每次小球均必须由静止释放

D.小球的初速度可通过测量小球的释放点与抛出点之间的高度差/?,之后再由机械能守恒定律求出

(2)根据上述直接测量的量和已知的物理量可以得到小球抛出时的初速度大小的表达式为如=.(用

题中所给字母X、»、_V2、g表示)

(3)小球打在B点时与打在A点时动量的变化量为Ap,，小球打在C点时与打在B点时动量的变化量为A〃2，

贝ijApi:A02=.

【答案】(1)C(2)八/一2—(3)1：1

Vy2~yi

【解析】(1)多次实验过程中只需要确保小球做平抛运动的初速度相同即可，故斜槽轨道不必光滑，每次

必须将小球由静止从同一位置释放，故A、B项错误，C项正确；斜槽轨道与小球间不可能完全无摩擦力，

故小球机械能不守恒，故D项错误.

(2)平抛运动的竖直分运动为自由落体运动，根据匀变速直线运动的推论有Ay=gP,解得7=寸・"，水

平方向则有X=VQT9解得\,言\,(

(3)由题意可知，XAB=X8C=X,结合平抛运动规律可知，tAB=tBC,由动量定理可知，^pi=mgtAB,^P2=mgti)c,

所以Api:A02=1：1.

2.(2021•全国乙卷22)某同学利用图(a)所示装置研究平抛运动的规律.实验时该同学使用频闪仪和照相机对做

平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图(b)所示(图中未包

括小球刚离开轨道的影像).图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行,

其上每个方格的边长为5cm.该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图(b)中标出.

(a)

完成下列填空：(结果均保留2位有效数字)

(1)小球运动到图(b)中位置A时，其速度的水平分量大小为m/s,竖直分量大小为m/s；

(2)根据图(b)中数据可得，当地重力加速度的大小为m/s2.

【答案】(1)1.02.0(2)9.7

【解析】(1)因小球在水平方向做匀速直线运动，因此小球速度的水平分量为。0=]=黑|m/s=1.0m/s

竖直方向做自由落体运动，因此A点的竖直速度可由平均速度等于中间时刻的瞬时速度求得

(8.6+11.0)X10-2

Vy=0.05X2m/s=2.0m/s.

(2)由小球在竖直方向是自由落体运动可得

一”一M

g=4?

代入数据可得g=9.7m/s2.

3.(2022•山西晋中市高三三模)某同学用如图甲所示的实验装置测量重力加速度g的大小.实验步骤如下：

①调节斜槽轨道末端水平，并与斜面体ABC的顶端A点衔接，然后将斜槽和斜面体固定；

②将光电门传感器固定在斜槽轨道末端，并调节其高度，使小球在斜槽轨道末端静止时球心与光电门上的

小孔重合；

③先在斜面上铺一层白纸，再在白纸上铺复写纸，并将它们固定好；

④把小球从斜槽轨道上的某一位置由静止释放，使其脱离斜槽轨道后落到复写纸上，记录小球经过光电门

的遮光时间加”并测量小球落在斜面上的位置与A点的距离si；

⑤不断改变小球从斜槽轨道上释放的位置，重复步骤④，得到多组加和s值，并以区%为纵坐标，以s为

横坐标，建立直角坐标系，描点作图后得如图丁所示的正比例函数图象，图象的斜率为

23cm

01020

丙

(1)实验过程中，该同学用图乙所示的游标卡尺测量小球的直径”，应该用游标卡尺的(填“A”“B”

或“C”)进行测量，示数如图丙所示，该小球的直径d为mm；

(2)为完成该实验，还需测量的物理量有；

A.小球的释放点到桌面的高度员

B.斜面的高度也

C.斜面的长度L

D.小球的质量“2

(3)请用晨d及第⑵问中所选物理量的符号表示重力加速度g的大小：g=.

【答案】(1)B11.30(2)BC(3)%竿

【解析】(1)4用于测量内径，B用于测量外径，C用于测量深度，故填8;根据游标尺的刻度为20格，

总长度比主尺短1mm,故精度为0.05mm,读数为主尺读数(单位mm)+游标尺和主尺对齐的格数X0.05mm,

所以读数为11.30mm.

(2)(3)斜面倾角的正弦值sin9=中

A//2_Z2

余弦值cos―L

小球在平抛运动过程中产/2

初速度。0=左

由几何关系得x=scos。，y=ssin。

整理得丽=2Lh]s

因此斜率k=

2Lhz(P

2kLh“F

得g=

还需要测量的物理量为斜面的高度ha及斜面的长度L

4.(2022•广东揭阳市调研)如图中所示，在一个带喷水口的塑料瓶中装满水，用力挤压可使水从喷口射出.利

用所学的知识，设计方案，估测用手挤压瓶子时对瓶子所做的功.

甲乙

⑴能否直接用W^Fs求解用手挤压瓶子时对瓶子所做的功？请简述原因；

（2）如图乙所示，将瓶子水平放置，固定在铁架台上，缓慢挤压，尽量使水落在相同位置上.此时，假定从瓶

子出来的水速度为常数.本实验除了要测量实验前瓶子和水的总质量加，以及挤压后的质量mi，还应测量的

物理量是和（同时标上物理量对应的字母）;

（3）人对瓶子做功的表达式为（用字母表示）.

【答案】（1）不能因为手对瓶子施加的力不是恒力以及瓶子产生的形变量无法测量（2）水落下的竖直高

度〃（瓶口距离地面的竖直高度/?）水运动的水平距离x（3）877，’

【解析】（1）由于手对瓶子施加的力不是恒力以及瓶子产生的形变量无法测量，所以不能直接用W=Es求

解用手挤压瓶子时对瓶子所做的功；

（2）要求挤压瓶子时对瓶子所做的功，也就是求飞出去的水获得的动能，最终转化为求水从瓶口飞出去的初

速度，水从瓶口飞出去以后，做平抛运动，需要知道水落下的竖直高度儿以及水运动的水平距离匕就可

以求解水获得的初动能：

（3）水做平抛运动有：力=5产，x=v（）t

所以如

由动能定理可知，人对瓶子做的功为

...12b、，（M一旗展

实验二用单摆测量重力加速度的大小及创新

1.摆线应尽量选择细、轻且不易伸长的线，长度一般在1m左右，小球应选用密度较大的金属球，直径应较

小，最好不超过2cm.

2.用米尺量出摆线长4）（精确到毫米），用游标卡尺测出小球直径。，则单摆的摆长/=/（）+?.

3.计算单摆的全振动次数时，应从摆球通过最低位置时开始计时.

47r2/

4.数据处理：（1）公式法：g=笔;

⑵图象法：由7=2八尼，

可得/=券72,作出/一F图象，券=%，得g=4兀2k

1.某学习兴趣小组利用如图甲装置做了“用单摆测量重力加速度的大小”实验.

(1)他们用机械式秒表记录了单摆完成50次全振动所需的时间，如图乙所示.秒表的读数为s；

(2)如图所示，给出了摆线上端的四种悬挂方式，其中，引起的摆长测量误差较小的是哪几种？.

A.细线被夹住B.细线系在细针上

C.细线绕在粗杆上D.细线穿过小圆孔

(3)通过查阅资料，该学习兴趣小组又用如图装置再次进行实验，测定了最大摆角分别为2。、3。、4。、5。及

10。、15。、20。时单摆的周期，数据记录如下表所示：

最大摆角2°3°4°5°10°15°20°

周期(秒)2.0062.0062.0062.0062.0102.0142.018

根据表中数据，你可以得出的结论是,

【答案】(1)99.8(2)ABD(3)在最大摆角不大于5。时，单摆振动周期跟振幅无关，大于5。时，振动周期

随最大摆角的增大而增大

【解析】(1)秒表的读数为t=1.5min+9.8s=99.8

(2)为了避免实脸时由于小球的摆动而导致悬点摇动，而使摆长发生变化，故悬挂点不能摇动，要固定.故选

A、B、D.

(3)由表格中数据得出的结论是：在最大摆角不大于5。时，单摆振动周期跟振幅无关，大于5。时，振动周期

随最大摆南的增大而增大.

2.(2022•北京市丰台区高三期末)”用单摆测定重力加速度”的实验中：

12cm

11111111111111111111

11111H1111J

0510

IL

0b

甲乙

(1)用游标卡尺测量小球的直径，如图甲所示，测出的小球直径为mm；

(2)实验中下列做法正确的是；

A.摆线要选择伸缩性大些的，并且尽可能短一些

B.摆球要选择质量大些、体积小些的

C.拉开摆球，在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到开始位置时停止计时，此时间间隔作为单摆周期T

的测量值

D.拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5。.释放摆球，从平衡位置开始计时，记下摆球做30次全振动所用

的时间人则单摆周期T=A

(3)实验中改变摆长L,获得多组实验数据，正确操作后作出的72—乙图象为图乙中图线②.某同学误将悬点

到小球上端的距离记为摆长L,其他实验步骤均正确，作出的图线应当是图乙中(选填

“①”“③”“④”)；利用该图线求得的重力加速度(选填“大于”“等于”或“小于”)利用图

线②求得的重力加速度.

【答案】(1)14.5(2)BD⑶①等于

【解析】(1)10分度的游标卡尺精确度为0.1mm,则小球直径为d=14mm+5X0.1mm=

14.5mm.

(2)该实验中，要选择细些的、伸缩性小些的摆线，长度要适当长一些；选择体积比较小，密度较大的小球，

故A错误，B正确；

拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5°,释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，要测量

多个周期的时间，然后求平均值，故C错误，D正确.

（3）某同学误将悬点到小球上端的距离记为摆长L,即摆长测短了，即摆长为零时就已出现了振动周期，故

图象为①；

由单摆的周期公式可得产=苧乙+多

可知利用斜率可以准确求得当地的重力加速度.

3.（2021•山东济南市模拟）某实验小组用如图甲所示的实验装置进行“测量重力加速度”及“验证机械能守

恒定律”两个实验.该小组把轻质细绳的一端与一个小球相连，另一端系在力传感器的挂钩上，整个装置位

于竖直面内，将摆球拉离竖直方向一定角度，由静止释放，与传感器相连的计算机记录细绳的拉力尸随时

间f变化的图线.

F/N

11.012.013.014.0"s

甲乙

丙

（1）首先测量重力加速度.将摆球拉离竖直方向的角度小于5。，让小球做单摆运动，拉力F随时间r变化的图

线如图乙所示.

①由图可知该单摆的周期7约为s（保留两位有效数字）.

②该小组测得该单摆的摆长为L,则重力加速度的表达式为（用测量或者已知的物理量符号表示）.

（2）然后验证机械能守恒定律.将摆球拉离竖直方向较大角度后由静止释放，拉力F随时间t变化的图线如图

内所示.

①要验证机械能守恒定律，还需要测量的物理量是.

②若图中A点的拉力用Q表示，B点的拉力用&表示，则小球从A到B的过程中，验证机械能守恒定律的

表达式为（填表达式前的字母序号）.

A，2(F2—mg)=mg~F\

Bfog-Q)=&-mg

C.巳—mg=mg-Fi

【答案】⑴©0.75②g=¥(2)①小球的质量②A

【解析】(1)①小球做单摆运动，经过最低点拉力最大，由题图乙可知11.0s到14.0s内完成4个全振动，

该单摆的周期T=14011L。S=0.75S：②根据单摆周期公式丁=2力1可得重力加速度8=爷

(2)①设细绳的最大偏角为仇小球的质量为m.

题图丙中A点对应速度为零的位置，即最高位置，根据受力分析可得Fi="?gcos。

B点对应速度最大的位置，即最低点位置，设小球在B点的速度大小为P,

2

根据牛顿第二定律可得出—”?=皆-

小球从A到8的过程中，重力势能的减少量为Ep^=mg(L-Lcose)=(mg-Fl)L

动能的增加量为=—〃?g)L

要脸证机械能守恒定律，需满足Ep&=AEk

即mg—F\=^(F2—mg),所以还需要测量的物理量是小球的质量

②由(2)①问可知，验证机械能守恒定律的表达式为—"ig)=〃ig-Fi,故A正确，B、C错误.

实验三探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系

实验思路

本实验探究了向心力与多个物理量之间的关系，因而实验方法采用了控制变量法,如图所示，匀速转动手

柄，可以使塔轮、长槽和短槽匀速转动，槽内的小球也就随之做匀速圆周运动，此时小球向外挤压挡板，

挡板对小球有一个向内的(指向圆周运动圆心)的弹力作为小球做匀速圆周运动的向心力，可以通过标尺上露

出的红白相间等分标记，粗略计算出两球所需向心力的比值.

在实验过程中可以通过两个小球同时做圆周运动对照，分别分析下列情形：

(1)在质量、半径一定的情况下,探究向心力大小与角速度的关系.

(2)在质量、角速度一定的情况下,探究向心力大小与半径的关系.

(3)在半径、角速度一定的情况下,探究向心力大小与质量的关系.

1.(2022•重庆市育才中学高三月考)一物理兴趣小组利用学校实验室的数字实验系统探究物体做圆周运动时

向心力大小与角速度、半径的关系.

(1)首先，他们让一祛码做半径，为0.08m的圆周运动，数字实验系统通过测量和计算得到若干组向心力尸

和对应的角速度。，如下表.请你根据表中的数据在图上绘出下一㈤的关系图像.

实验序号12345678

F/N2.421.901.430.970.760.500.230.06

co/(rad-s1)28.825.722.018.015.913.08.54.0

F/N

3.0

2.0

1.()

01()20303/(rad・J)

(2)通过对图像的观察，兴趣小组的同学猜测F与苏成正比.你认为，可以通过进一步的转换，通过绘出

关系图像来确定他们的猜测是否正确.

(3)在证实了尸8丁之后，他们将祛码做圆周运动的半径，再分别调整为0.04m、0.12m,又得到了两条尸

一。图像，他们将三次实验得到的图像放在一个坐标系中，如图所示.通过对三条图线的比较、分析、讨

论，他们得出尸8,•的结论，你认为他们的依据是.

F/N

(4)通过上述实验，他们得出：做圆周运动的物体受到的向心力大小F与角速度3、半径r的数学关系式是F

=k)r,其中比例系数&的大小为,单位是.

【答案】(1)见解析图(2)尸与。2(3)作一条平行于纵轴的辅助线，观察和图像的交点中，力的数值之比

是否为1：2：3(4)0.0375kg

【解析】(1)描点绘图时尽量让所描的点落到同一条曲线上，不能落到曲线上的点应均匀分布在曲线两侧，

如图所示：

(2)通过对图像的观察，兴趣小组的同学猜测厂与小成正比.可以通过进一步的转换，通过绘出尸与小关

系图像来确定他们的猜测是否正确，如果猜测正确，作出的F与小的关系图像应当为一条倾斜直线.

(3)他们的依据是：作一条平行于纵轴的辅助线，观察和图线的交点中，力的数值之比是否为1：2：3,如果

比例成立则说明向心力与物体做圆周运动的半径成正比.

(4)做圆周运动的物体受到的向心力大小F与角速度co、半径r的数学关系式是F=karr,代入(1)题中F-a)

的关系图像中任意一点的坐标数值，比如:(20,1.2),此时半径为0.08m,可得：1.2NfX202(rad/s)2><0.08

m,解得：k=0.0375kg.

2.(2022•山东滨州市模拟)某同学为探究圆周运动的基本规律设计如图所示的实验装置，在支架上固定一个直

流电动机，电动机转轴上固定一拉力传感器，传感器正下方用细线连接一个小球.在装置侧面连接一位置

可以调节的电子计数器，实验操作如下：

直流电源

此「拉力传感器

_______电子计数器

''一”丁可调

支架

①电动机不转动时，记录拉力传感器的示数为F；

②闭合电源开关，稳定后，小球在水平面做匀速圆周运动，记录此时拉力传感器的示数为2K

③稳定后，调节计数器的位置，当小球第一次经过离计数器最近的A点时开始计数，并记录为1次，记录

小球〃次到达A点的时间f；

④切断电源，整理器材.

请回答下列问题：

(1)小球运动的周期为;

(2)小球运动的向心力大小为；

(3)小球做匀速圆周运动的轨道半径为(用/、八〃、重力加速度g表示).

【答案】⑴号⑵回⑶需后

【解析】(I)小球运动的周期为T=~

(2)小球的重力G=F=mg

小球运动的向心力大小为F=y]Fr-G2=yj(2F)2-F2=^F

4兀之

(3)小球做匀速圆周运动，则/向=加产厂

轨道半径为『需外.

实验四观察电容器的充、放电现象

1.某同学利用电流传感器研究电容器的放电过程，他按如图甲中所示电路图连接电路。先使开关S接1,电

容器充电完毕后将开关掷向2,电容器通过R放电，传感器将电流信息传入计算机。屏幕上显示出电流随时

间变化的/一，曲线如图乙所示。他想进一步研究滑动变阻器的阻值变化对曲线的影响，断开S,先将滑片P

向右移动一段距离，再重复以上操作，又得到一条/一r曲线。已知电源两端的电压保持不变，关于新的/

-t曲线，下列说法中正确的是（）

A.曲线与纵轴交点的位置将向下移动

B.曲线与横轴交点的位置将向左移动

C.曲线与坐标轴所围面积将增大

D.曲线与坐标轴所围面积将减小

【答案】A

【解析】将滑片P向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，由闭合电路欧姆定律知，将开关掷向2

时电容器开始放电的电流减小，则曲线与纵轴交点的位置将向下移动，故A正确；/一f图线与坐标轴所围

成的面积表示电容器放电的电荷量，而电容器的带电荷量Q=CU,因为C和U都不变，故。没有变化，

所以曲线与坐标轴所围面积不变，由于曲线与纵轴交点的位置将向下移动，所以曲线与横轴交点的位置将

向右移动，故B、C、D错误。

2.（2022•山东枣庄市模拟）电流传感器可以测量电流，它的反应非常快，可以捕捉到瞬间的电流变化；将它与

计算机相连还能用计算机显示出电流随时间变化的，一/图像，图甲所示的电路中：直流电源电动势为8V,

内阻可忽略；C为电容器，先将单刀双掷开关S与I相连，电源向电容器充电，这个过程可在短时间内完

成；然后把开关S与2相连，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流

随时间变化的i-f图像如图乙所示，（下列结果均保留两位有效数字）

甲

(1)根据i~t图像可估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量为C：

(2)通过实验数据，计算出电容器的电容为F；

(3)如果不改变电路其他参数，只减小电阻R,充电时I曲线与横轴所围成的面积将(填”增

大”，，不变”或“变小”)；充电时间将(填“变长”“不变”或“变短”).

【答案】(1)1.6X10-3(2)2X104(3)不变变短

【解析】(1)根据i-f图像围成的面积可估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量，根据题图乙知纵坐

标每个小格为().2mA,横坐标每小格为0.2s,则每小格所代表的电荷量为q=0.2X10-3x0.2C=4X10-5C,

曲线下的小格数的个数大约为41个，所以电容器全部释放的电荷量为。=41(7^1.6><l(r3c

(2)该电容器的电容为C=¥=L6/°F=2X1O-4E

Uo

(3)根据电容的计算公式可得电荷量Q=CU,电容器储存的电荷量。与电阻R无关，如果不改变电路其他参

数，只减小电阻K,充电时i-f曲线与横轴所围成的面积不变；由于电阻对电流有阻碍作用，所以减小电阻，

充电时间将变短.

3.随着传感器技术的不断进步，传感器在中学实验室逐渐普及.某同学用电流传感器和电压传感器做“观察

电容器的充、放电现象”实验，电路如图甲所示.

E

甲

乙

（1）先使开关K与1端相连，电源对电容器充电，这个过程很快完成，充满电的电容器上极板带电；

（2）然后把开关K掷向2端，电容器通过电阻R放电，传感器将电流、电压信息传入计算机，经处理后得到

电流和电压随时间变化的/一八"一，曲线，如图乙所示；

（3）由图乙可知，电容器充满电的电荷量为C,电容器的电容为F；（保留两位有效数字）

（4）若将电路中的电阻换成一阻值更大的电阻，把开关K掷向2端电容器放电，请在图乙的左图中定性地画

出/一1曲线.

【答案】（1）正（3）3.5X103（3.3X10-3〜3.7义10,3均可）4.4X10“（4/*10”〜4七义10”均可）（4）见

解析图

【解析】（1）电容器上极板与电源正极相连，充满电后上极板带正电；

（3）/—/图像与坐标轴围成的面积表示电荷量，一小格代表的电荷量为q=0.25mAX1s=2.5X104C

题图中总共约14小格，所以电容器充满电的电荷量为Q=14q=3.5X10rC

电容器充满电后电压为8V,

则电容器的电容为C=^4.4X10-4F

（4）将电路中的电阻换成一阻值更大的电阻，放电电流会减小，总电荷量不变，时间会延长，图像如下图所

示.

实验五传感器的简单使用

实验装置图:

甲门窗防盗报警装置乙门窗防盗报警装置

电路图

物理量的

元件电阻及其大小的变化

转换

光敏电阻有光时电阻小，无光时电阻大光一电

热敏电阻温度升高时电阻小，温度降低时电阻大温度一＞电

电阻应变片受到拉力时，电阻变大，受到压力时电阻变小力一电

当电容器的正对面积S、极板间距离从极板间介质发生变

电容式传感器面积一电

化时，通过测定电容的大小就可以确定这个物理量的变化

Z

位移一电霍尔元

磁一电

k---

件/B|“一攵

霍尔电压UH与磁感应强度B有线性关系

1.(2022•广东卷，12)弹性导电绳逐步成为智能控制系统中部分传感器的敏感元件，某同学测量弹性导电绳的

电阻与拉伸后绳长之间的关系，实验过程如下:

(1)装置安装和电路连接

如图(a)所示，导电绳的一端固定，另一端作为拉伸端，两端分别用带有金属夹A、B的导线接入如图(b)所

示的电路中。

(2)导电绳拉伸后的长度L及其电阻心的测量

①将导电绳拉伸后，用刻度尺测量并记录A、8间的距离，即为导电绳拉伸后的长度八

②将滑动变阻器R的滑片滑到最右端。断开开关S2,闭合开关与，调节凡使电压表和电流表的指针偏转

到合适位置。记录两表的示数U和/i«

③闭合S2,电压表的示数(选填“变大”或“变小”)。调节R使电压表的示数仍为U,记录电流表

的示数，2，则此时导电绳的电阻R*=(用/［、，2和＜7表示)。

④断开S”增大导电绳拉伸量，测量并记录A、8间的距离，重复步骤②和③。

⑶该电压表内阻对导电绳电阻的测量值___________(选填“有”或“无”)影响。

(4)图(c)是根据部分实验数据描绘的以一乙图线。将该导电绳两端固定在某种机械臂上，当机械臂弯曲后，

测得导电绳的电阻R,为1.33kC,则由图线可读出导电绳拉伸后的长度为cm,即为机械臂弯曲后

的长度。

R/k。

(c)

【答案】⑵变小昌⑶无(4)51.80

【解析】(2)闭合S2后，并联部分的电阻减小，根据闭合电路欧姆定律，电压表的示数变小。

导电绳两端的电压为U,流过导电绳的电流为/T，导电绳的电阻K尸总。

（3）在闭合S2之前，电流表的示数人包括定值电阻的电流和电压表分得的电流，闭合S2之后，加在电压表两

端的电压保持不变，因此流过电压表和定值电阻的总电流仍为小故流过导电绳的电流是—与电压表

内阻无关，电压表内阻对测量没有影响。

（4）由题图（c）可知，导电绳拉伸后的长度为51.80cm。

2.（2021•山东卷，14）热敏电阻是传感器中经常使用的元件，某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化

的规律。可供选择的器材有：

待测热敏电阻RT（实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧）；

电源E（电动势1.5V,内阻r约为0.5。）；

电阻箱R（阻值范围0〜9999.99Q）；

滑动变阻器凡（最大阻值20C）；

滑动变阻器&（最大阻值2000C）；

微安表（量程100gA,内阻等于2500C）；

开关两个，温控装置一套，导线若干。

同学们设计了如图所示的测量电路，主要实验步骤如下：

①按图示连接电路；

②闭合S|、S2,调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏；

③保持滑动变阻器滑片？的位置不变，断开S2,调节电阻箱，使微安表指针半偏；

④记录此时的温度和电阻箱的阻值。

回答下列问题：

⑴为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用（填或“心"）。

(2)请用笔画线代替导线，在答题卡上将实物图(不含温控装置)连接成完整电路。

(3)某温度下微安表半偏时，电阻箱的读数为6000.00Q,该温度下热敏电阻的测量值为。(结果保

留到个位)，该测量值________(填“大于”或“小于”)真实值。

(4)多次实验后，学习小组绘制了如图所示的图像。由图像可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐

(填"增大’或"减小”)。

2.83.()3.2卜(x]0-：'KT)

【答案】(l)/?i(2)见解析图(3)3500大于(4)减小

【解析】(1)用半偏法测量热敏电阻的阻值，尽可能让该电路的电压在S?闭合前、后保持不变：由于该支

路与滑动变阻器左侧部分电阻并联，滑动变阻器的阻值越小，S2闭合前、后并联部分电阻变化越小，从而

并联部分的电压值变化越小，故滑动变阻器应选当。

(2)电路连接图如图所示

(3)微安表半偏时，该支路的总电阻为原来的2倍，即RT+R“A=R=6000.00C

可得RT=3500QO

当断开S2,电路的总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律，干路电流减小，路端电压增大，并联部分的电压

增大，电阻箱分压大于原并联电压的一半，即电阻箱的电阻大于热敏电阻和微安表的总电阻，因此热敏电

阻的测量值比真实值偏大。

（4）由于是In刈一/图像，当温度了升高时，;减小，从图中可以看出In好减小，从而心减小，因此热敏电

阻的阻值随温度的升高逐渐减小。

3.（2020•全国卷ID）已知一热敏电阻当温度从10"C升至60'C时阻值从几千欧姆降至儿百欧姆，某同学利用伏

安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R（最大阻值为20C）、电压表（可

视为理想电表）和毫安表（内阻约为100Q）o

（1）在虚线框中所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图。

热敏电阻

$下1一

（2）实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电

阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5V和3.0mA,则此时热敏电阻的阻值为

kQ（保留2位有效数字）。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度r变化的曲线如图（a）所示。

（3）将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2kC。由图（a）求得，此时

室温为℃（保留3位有效数字）。

图⑹

（4）利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图（b）所示。图中，E为直流电源（电动势

为10V,内阻可忽略）；当图中的输出电压达到或超过6.0V时，便触发报警器（图中未画出）报警。若要求

开始报警时环境温度为50°C,则图中（填“品”或“处”）应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为

kC（保留2位有效数字）。

【答案】：⑴见解析图（2）1.8（3）25.5（4）/?|1.2

【解析】：(1)由于滑动变阻器的最大阻值比待测电阻的阻值小得多，因此滑动变阻器应用分压式接法，由于

电压表可视为理想电表，则电流表应用外接法，电路图如图所示。

热敏电阻_

I—~

-------出

(2)由欧姆定律得R=~f=二,1；八-3C=1.8x10,C(或1.8kQ)(>

*，UX|u

(3)由题图(a)可直接读出热敏电阻的阻值为2.2kC时，室温为25.5℃•

(4)由题意可知随温度的升高此两端的输出电压应增大，又由串联电路的特点可知，R的阻值应减小或R2

的阻值应增大，而热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，因此R应为热敏电阻；当环境温度为50℃时，热

敏电阻的阻值为0.8kC,则由串联电路中电阻与电压的关系可得华解得&=L2kC。

A2O.U

实验六探究影响感应电流方向的因素

1.用图中三套实验装置探究感应电流产生的条件，下列选项中能产生感应电流的操作是()

A.甲图中，使导体棒AB顺着磁感线方向运动，且保持穿过ABC。的磁感线条数不变

B.乙图中，使条形磁体匀速穿过线圈

C.丙图中，开关S保持闭合，A、B螺线管相对静止一起竖直向上运动

D.丙图中，开关S保持闭合，使小螺线管A在大螺线管8中保持不动

【答案】B

【解析】题图甲中，使导体棒A8顺着磁感线方向运动，AB不切割磁感线，穿过A8CD的磁通量也没变

化，故不能产生感应电流，A错误；题图乙中，使条形磁体匀速穿过线圈，在磁体从上向下穿过时，穿过

线圈的磁通量会变化，故产生感应电流，B正确；题图丙中，开关S保持闭合，A、8螺线管相对静止一

起竖直向上运动，两线圈没有相对运动，穿过8的磁通量没发生变化，故不产生感应电流，C错误；题图

丙中，开关S保持闭合，使小螺线管A在大螺线管8中保持不动时，也不会使穿过8的磁通量发生变化，

故也不能产生感应电流，D错误.

2.在“探究电磁感应的产生条件”的实验中，先按如图甲所示连线，不通电时，电流计指针停在正中央，闭合

开关S时，观察到电流表指针向左偏。然后按如图乙所示将灵敏电流计与副线圈8连成一个闭合回路，将

原线圈A、电源、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路。

（1）图甲电路中，串联定值电阻R的主要作用是。

A.减小电源两端的电压，保护电源

B.增大电源两端的电压，保护开关

C.减小电路中的电流，保护灵敏电流计

D.减小电路中的电流，保护开关

（2）图乙中，S闭合后，在原线圈A插入副线圈8的过程中，灵敏电流计的指针将（选填“向左”“向右”

或"不”）偏转。

（3）图乙中，S闭合后，线圈A放在B中不动，在滑动变阻器的滑片尸向左滑动的过程中，灵敏电流计指针

将（选填“向左”“向右”或"不”）偏转。

（4）图乙中，S闭合后，线圈A放在8中不动，在突然断开S时，灵敏电流计指针将（选填“向左”“向

右”或“不”）偏转。

【答案】（DC（2）向左（3）向左（4）向右

【解析】（1）电路中串联定值电阻，目的是减小电流，保护灵敏电流计，故C正确。

（2）由题知，当电流从灵敏电流计正接线柱流入时，指针向左偏转。S闭合后，将原线圈A插入副线圈8的

过程中，穿过B的磁场向下，磁通量变大。由楞次定律可知，感应电流从灵敏电流计正接线柱流入电流计，

则灵敏电流计的指针将向左偏转。

(3)线圈A放在8中不动，穿过8的磁场向下，将滑动变阻器的滑片向左滑动时，穿过B的磁通量增大，由

楞次定律可知，感应电流从灵敏电流计正接线柱流入电流计，则灵敏电流计的指针将向左偏转。

(4)线圈4放在8中不动，穿过8的磁场向下，突然断开S时，穿过8的磁通量减小，由楞次定律可知，感

应电流从灵敏电流计负接线柱流入电流计，则灵敏电流计的指针将向右偏转。

实验七探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系

装置图实验说明

①原理：采用控制变量法。小、Ui一定，研究“2和S的关系；

"2、U1—•定，研究和S的关系。

52中

②误差：漏磁，原、副线圈中的焦耳热损耗，铁芯中有磁损耗，

产生涡流。

低压交流电源，所用电压不

要超过12V③安全：使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡测试，大

致确定电压后再选择适当的挡位进行测量

1.(2022•北京通州区一模)某同学在实验室进行“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”的实验。

(1)下列实验器材必须要用的有(选填字母代号)。

A.干电池组B.学生电源

C.多用电表D.直流电压表

E.滑动电阻器F.条形磁铁

G.可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)

(2)下列说法正确的是(选填字母代号)。

A.为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数

B.要研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，应该保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数

C.测量电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行

测量

D.变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈

(3)该同学通过实验得到了如下表所示的实验数据，表中为、〃2分别为原、副线圈的匝数，。卜S分别为原、

副线圈的电压，通过实验数据分析可以得到的实验结论是：

实验次数/1/匝“2/匝U1/Vs/v

1160040012.12.90

280040010.24.95

340020011.95.92

【答案】(l)BCG(2)BC(3)在误差允许的范围内，原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比,

【解析】(1)实验中，必须要有学生电源提供交流电，B需要：学生电源本身可以调节电压，无需滑动变

阻器，需要用多用电表测量电压，C需要；本实验不需要条形磁铁，用可拆变压器来进行实验，G需要；综

上所述，需要的实验器材为B、C、Go

(2)为确保实验安全，应该降低输出电压，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错误；要研究副线

圈匝数对副线圈电压的影响，应该保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，进而测得副线圈电压，

找出相应关系，故B正确；为了保护电表，测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选

用适当的挡位进行测量，故C正确；变压器的工作原理是电磁感应现象，即不计各种损耗，在原线圈上将

电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到传递磁场能的作用，不是铁芯导电来传输

电能，故D错误。

(3)通过数据计算可得，在误差允许的范围内，原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比，即佚=

"1

»2°

2.某同学在实验室进行探究变压器原、副线圈电压与匝数关系的实验.他准备了可拆变压器、多用电表、开

关和导线若干.

(1)实验需要以下哪种电源;

A.低压直流电源

B.高压直流电源

C.低压交流电源

D.高压交流电源

(2)该同学认真检查电路无误后，先保证原线圈匝数不变，改变副线圈匝数；再保证副线圈匝数不变，改变

原线圈匝数.分别测出相应的原、副线圈电压值.由于交变电流电压是变化的，所以，我们实际上测量的

是电压的_______值(填“有效”或"最大”).其中一次多用电表读数如图所示，此时电压表读数为；

5o(M)ft/vA-v-n

25(X)n/V