2024版高考物理復習教案：第一篇 專題七 第17講 電學實驗

第17講電學實驗

【目標要求】1.熟練掌握電學實驗的基本原理和方法，并借助基本實驗分析拓展創(chuàng)新實驗。2.

掌握傳感器的性質(zhì)，能利用傳感器制作簡單的自動控制裝置。

考點一以測電阻為核心的實驗

UM

RLI—R；+R6RC適合測量大電阻

伏安法1遍

測電阻R.xRv口:壬人與hl/krfaICR

R源一/*一夫+R]RX，道合惻量小電阻

導體電1.測電阻凡=與

阻率的

2.測電阻率〃,凡一而S—斗，盡一7,聯(lián)立得〃一冗!”

R

測量*3/*TfLz

____h_____L

例1（2023?江蘇徐州市調(diào)研）某同學測量一段粗細均勻金屬絲的電阻率，器材如下：金屬絲

凡，電源￡（電動勢3V、內(nèi)阻不計），電流表（量程0?0.6A、內(nèi)阻0.5C）,電壓表（量程0?3V、

內(nèi)阻約3kC）,滑動變阻器R（最大阻值15C）,亳米刻度尺，開關(guān)S及導線若干。實驗步驟如

下：

（1）首先用亳米刻度尺測出接入電路中金屬絲的長度/=50.00cm,再用螺旋測微器測金屬絲直

徑，示數(shù)如圖甲所示，金屬絲直徑的測量值d=________mm。

（2）為減小誤差，應選用乙圖中的_______（選填"a”或"b”）連接線路。

ab

乙

（3）實驗過程中，改變滑動變阻器的滑片位置,并記錄兩電表的讀數(shù)，作出如圖丙所示的u一

/圖像，可得金屬絲的電阻&=________C，電阻率〃=________Cm（兀=3.14,結(jié)果均保留

兩位有效數(shù)字)。

(4)電路保持閉合，若測量時間較長，會使電阻率的測量結(jié)果(選填“變大”“變小”

或“不變”)。

答案(1)0.500(2)a(3)4.01.6X10-6

(4)變大

解析(1)由題圖甲知，金屬絲直徑的測量值4=U.5mm+U.UXU.Ulmm=U.5。。mm。

(2)由于電源內(nèi)阻不計，而把壓表的內(nèi)阻未知，電流表的內(nèi)阻已知，為減小誤差，應選用乙圖

中的a連接線路。

(3)根據(jù)題圖a,可得U=/(R、+RA),作出題圖丙所示的U-/圖像，可得直線斜率為&=篝=

2.70-0.90

Q=4.5Q=RA+8,可得金屬絲的電阻尺\=4.0。，根據(jù)電阻定律可得，電阻率/)

0.60-0.20

的/2_3.14X4.0X(0.500X10-3)2

Qrn^l.6XIO-6Qrno

4/-4X50.00X10-2

(4)電路保持閉合，若測量時間較長，金屬絲發(fā)熱，溫度升高，會使金屬絲的電阻率增大，所

以測量結(jié)果將變大。

考點二以閉合電路歐姆定律為核心的實驗

F

i.原理：閉合電路歐姆定律，/=法7(其中

(十K內(nèi)

用多用電

/?內(nèi)=凡+/?+八/與七成一一對應關(guān)系)

表測量電

2.中值電阻R中=/^+/?+廣

學中的物

F

.紅、黑表筆短接，歐姆調(diào)零，/=

理最3gp

4.電流方向：“紅進黑出”

1.原理：U=E-lr

2.誤差來源：電壓表的分流

Rv-

3.誤差分析：E?<Ea,r^<rn(f-Rv+J

1.原理:U=E-Ir

2.誤差來源：電流表的分壓

測量電源3誤.差分析：EM=EFT,rM>ra（r測=/H~RA）

的電動勢

和內(nèi)電阻I.原理：E=U+小

2.關(guān)系式:

Rx-r

3.誤差分析：E涌vE式，r?<ra（「測=

伏阻法Av+r

I.原理：E=/R+/r

1II

2.關(guān)系式：7=云/?r+豆或

安阻法3.誤差分析：￡測=￡孔，rn>ra（「測=注凡\）

例2（2023?江蘇省鹽城中學期末）某同學只用以卜.給定儀器組裝如圖甲所示的簡易多用電

表，儀器不得重復使用。

A.電流表(0?200RA,100C)

B.電阻箱(0--999C)

C.電阻箱(0?9999。)

D.定值電阻&(IkQ)

E.滑動變阻器(。?300Q)

F.滑動變阻器(0?800Q)

G.干電池(1.5V,r=0)

H.干電池(9V,r=0)

UN

1.35

0.0()().100.200.30"A

(I)根據(jù)圖(a),完成圖(b)中的實物圖連線。

(2)調(diào)節(jié)電阻箱到最大阻值，閉合開關(guān)。逐次改變電阻箱的電阻，記錄其阻值R、相應的電流

表示數(shù)/和電壓表示數(shù)U。根據(jù)記錄數(shù)據(jù)作出的U—/圖像如圖(c)所示，則干電池的電匈勢為

V(保留3位有效數(shù)字)、內(nèi)阻為Q(保留2位有效數(shù)字)。

⑶該小組根據(jù)記錄數(shù)據(jù)進一步探究，作出:一R圖像如國(d)所示。利用圖⑷中圖像的縱軸截

距，結(jié)合(2)問得到的電動勢與內(nèi)阻，還可以求出電流表內(nèi)阻為Q(保留2位有效數(shù)字)。

(4)由于電壓表內(nèi)阻不是無窮大，本實驗干電池內(nèi)阻的測量值(填“偏大”或“偏小”)。

答案(1)見解析圖(2)1.580.64(3)2.5

(4)偏小

解析(1)實物連線如圖：

(2)由電路結(jié)合閉合電路的歐姆定律可得

U=E-lr

由圖像可知E=1.58V

-1.58-1.37

內(nèi)阻r=~535~。°Mc

(3)根據(jù)E=/(R+RA+R)

可得尹卷RT心+7

~E~

由圖像可知"?~'=2A-1

解得RC2.5Q

（4）由于電壓表內(nèi)阻不是無窮大，則實臉測得的是電壓表內(nèi)阻與干電池內(nèi)阻的并聯(lián)值，即實臉

中測得的干電池內(nèi)阻偏小C

考點三創(chuàng)新型實驗

1.測量電阻創(chuàng)新方案對比

如果已知③的內(nèi)心則可測得⑹的內(nèi)阻/?2=華

——

_?---

安安法⑤串聯(lián)一定值電阻Ro后，同樣可測得GO的內(nèi)阻&=

——

/］（描十R））

h

兩電表的滿偏電流接近時，若已知?的內(nèi)阻心，則可

-?——?-測出?的內(nèi)阻及=制1

伏伏法⑨并聯(lián)一定值電阻Ro后，同樣可得?的內(nèi)阻％=

T

■生

R十R。

單刀雙擲開關(guān)分別與1、2相接，調(diào)節(jié)電阻箱R,保證

替代法電流表兩次讀數(shù)相等，則R的讀數(shù)即等于待測電阻的阻

值

閉合Si，斷開S2,調(diào)節(jié)Ri使A表滿偏：再閉合S2,只

調(diào)節(jié)凡，使A表半偏（凡》以），則生=及則，R真

測量電流表內(nèi)阻

半偏法

使4=0,閉合S,調(diào)節(jié)凡使V表滿偏；只調(diào)節(jié)Rz使V

表半偏（Rv》Ri），則&=R測，R*>R英

測量電壓表內(nèi)阻

調(diào)節(jié)電阻箱G，靈敏電流計G的示數(shù)為。時，R和R?

兩端的電壓相等，設為q，同時以和凡兩端的電壓也

相等，設為5,根據(jù)歐姆定律有：*=點器

電橋法m=

KK2A3nv

由以上兩式解得：/?「&=&?心,這就是電橋平衡的條件,

S

由該平衡條件可求出被測電阻&的阻值

例4(2023?海南卷?15)用加圖所示的電路測量一個量程為100pA,內(nèi)阻約為2000Q的微安

表頭的內(nèi)阻，所用電源的電動勢約為12V,有兩個電阻箱可選，2(0?9999.9C),RX0?

99999.9Q)

⑴RM應選________,RN應選________；

(2)根據(jù)電路圖，請把實物連線補充完整;

(3)下列操作順序合理排列是

①將變阻器滑動頭P移至最左端，將心調(diào)至最大值；

②閉合開關(guān)S2,調(diào)節(jié)RM，使微安表半偏，并讀出RM阻值：

③斷開S2,閉合Si，調(diào)節(jié)滑動頭P至某位置再調(diào)節(jié)RN使表頭滿偏；

④斷開Si、S2,拆除導線，整理好器材

(4)如圖是RM調(diào)節(jié)后面板,則待測表頭的內(nèi)阻為，該測量值(填“大于”“小

于”或“等于")真實值。

XHXIOO

XI。

尊尊

XIxt.l

??

(5)將該微安表改裝成量程為2V的電壓表后，某次測量指針指在圖示位置，則待測電壓為

V(保留3位有效數(shù)字)。

。、猾，爐》)

嚇

(6)某次半偏法測量表頭內(nèi)阻的實驗中，S2斷開，電表滿偏時讀出RN值，在滑動頭P不變，

S2閉合后調(diào)節(jié)電阻箱RM，使電表半偏時讀出RM，若認為OP間電壓不變，則微安表內(nèi)阻為

(用RM、RN表示)。

答案R?(2)見解析圖(3)①③②④

(4)1998.0Q小于(5)1.28(6)/-^

八N八M

解析(1)根據(jù)半偏法的測量原理可知，RM與RA相當，當閉合S2之后，滑動變阻器上方的包

流應基本不變，就需要RN較大。故RM應選R,RN應選&。

(2)根據(jù)電路圖連接實物圖有

(3)半偏法的實臉步驟應為

①將變阻器滑動頭P移至最左端，將RN調(diào)至最大值：

③斷開S2,閉合Si,調(diào)節(jié)滑動頭P至某位置再調(diào)節(jié)RN使表頭滿偏;

②閉合開關(guān)S2,調(diào)節(jié)RM,使微安表半偏，并讀出RM阻值；

④斷開Si、S2,拆除導線，整理好器材。

(4)RM調(diào)節(jié)后面板讀數(shù)為1998.0Q,即待測表頭的內(nèi)阻為1998.0Qo

閉合S2后，RM與RA的并聯(lián)阻值小于RA的阻值，則流過RN的電流大于原來的電流，則流過

RM的電流大于與，故待測表頭的內(nèi)阻的測量值小于其實值。

⑸將該微安表改裝成量程為2V的電壓表，則需要串聯(lián)一個電阻描，則有

U=似%+Ro)

此時的電壓讀數(shù)有U'=V(Rg+Ro)

其中U=2V,/g=100卜iA,I'=649A

聯(lián)立解得U'=1.28V

(6)根據(jù)題意。尸間電壓不變，

I產(chǎn)A,

可得/(RA+RN)=(Z+太1RN+7RA

RNRM

解?得RA=

RN—RM

例5某同學為精確測量某金屬導體的電阻，設計了如圖甲所示的電路圖。圖中￡為蓄電池,

G為靈敏電流計，AHA2為電流表，尺為電阻箱，Q與R3均為滑動變阻器，Ro為定值電阻,

S為開關(guān)、尺為待測金屬導體，另有導線若干。

具體的實驗操作如下：

A.按照如圖甲所示的電路圖連接好實驗器材；

B,將滑動變阻器R2的滑片、滑動變阻器總的滑片均調(diào)至適當位置，閉合開關(guān)S；

C.調(diào)節(jié)自，并反復調(diào)節(jié)后和以使靈敏電流計的示數(shù)為零，測得此時Ai的示數(shù)為人，A2的

示數(shù)為，2，電阻箱的示數(shù)為足；

D.實驗完畢，整理器材。

(1)根據(jù)圖甲實驗電路圖，將圖乙實物圖中連線補充完整C

（2）電路中需要兩個量程為6A的電流表，但實驗室提供的器材中，只有量程為0.3A、內(nèi)阻為

20Q的電流表?，F(xiàn)將量程為（）.3A的電流表擴充為6A量程，則應該并聯(lián)一個阻值R'=

C的電阻。如圖內(nèi)所示為某次測量時改裝后的電流表表盤指針位置，則此時的電流

為Ao

（3）待測金屬導體&的阻值為（用所測物理量來表示）；電流表Ai、A2的內(nèi)阻對測量

結(jié)果（選填“有”或“無”）影響。

答案⑴見解析圖（2）1.054.3（3）羯無

解析（1）實物圖中連線如圖所示

（2）要將量程為0.3A的電流表擴充為6A量程，應該并聯(lián)電阻的阻值R'=4=

//g0晨A一U….SA

心1.05C,由題圖丙可知此時的電流為4.3A：

⑶品、&和R,、、Ro并聯(lián)，兩支路兩端電壓相等，靈敏電流計的示數(shù)為零時有等=祟可知

U：即/內(nèi)=人解得B知，電流表"仆都接在靈敏電流計的右側(cè)電路中,

其內(nèi)阻對左側(cè)電路中凡的測量結(jié)果無影響。

高考預測

1.(2023?江蘇常州市期末)某同學測量一新型電源的電動勢和內(nèi)阻，使用的器材有：一個滿偏

電流為100卬\、內(nèi)阻為2500Q的表頭，一個開關(guān)，電阻箱(0?999.9Q),滑動變阻器R)(最

大阻值100C,允許最大電流I.5A),若干導線，刻度尺和記號筆。

(1)由于表頭量程偏小，該同學將表頭與電阻箱連接，將表頭改裝成量程為50mA的電流表,

該電阻箱阻值應為Q。

(2)該同學用改裝后的電流表測量電源的電動勢及內(nèi)阻，請用筆畫線代替導線，完成表頭改裝

和實驗電路的實物圖連接,

(3)開關(guān)閉合前，借助刻度尺和記號筆將滑動變阻器的電限絲螺線管均分成5等份，將相應位

置標記為〃=0、1、2、3、4、5,閉合開關(guān)，將滑動變阻器滑片依次置于不同標記點〃，并記

錄相應電流表示數(shù)，即可得到下表的5組數(shù)據(jù)，請在坐標系中作出:一〃圖像。

n54321

/(mA)16.019.123.832.050.0

7(A,)62.552.442.031.320.0

(4)該電源的電動勢E=V,內(nèi)阻r=。(均保留兩位有效數(shù)字)。

答案(1)5.0(2)見解析圖(3)見解析圖

(4)1.914

解析(1)將小量移的電流表.改裝成大量移的電流表需要并聯(lián)一個電阻，根據(jù)歐姆定律可知并

1四_100X10-6x2500

聯(lián)也阻的阻值為R=/A-/g=50X10-3-100X10-6。25.0C,故電阻箱阻值應為5.0C。

(2)招■電流表與電阻箱并聯(lián)，與其他元件串聯(lián)，實物四連接如圖。

(3)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)在坐標系中描點，用直線連線，讓大部分點落在直線上或均勻分布在直線

兩側(cè)，距離較大的點舍去，圖像如圖所示。

n

(4)改裝后電流表的內(nèi)阻為

4&1OOX1OFX25OO

/A=-50X10-3-C=5.0C

根據(jù)閉合電路歐姆定律有E=I(R內(nèi)+廠+甯)

用「E+5E

圖像的斜率為非=%蛆A-,

/?i+r

圖像縱軸截距為嶗L=10A-

L

代入數(shù)據(jù)解得E=1.9V,/-=14QO

2.學校物理課外學習小組要測量一節(jié)干電池的電動勢(約1.5V)和內(nèi)阻(小于1Q),選用的實

驗器材如下：

A.電流表A(量程0?0.6A,內(nèi)阻約為0.1Q)；

B.微安表G(量程0?400HA,內(nèi)阻為100Q)；

C.滑動變阻器”(0?20Q)；

D.電阻箱及(0?9999.9Q)：

E.定值電阻尺(阻值為2.50Q)；

F.定值電阻色(阻值為10.00C);

G.開關(guān)、導線若干。

⑴給定的兩個定值電阻，選用(選填“凡”或“拒”)最合適。

(2)將微安表G改裝量程為2V的電壓表，該小組應將電阻箱調(diào)到阻值為C。

(3)根據(jù)選用的實驗器材，清在圖甲中虛線框內(nèi)完善實驗電路。

(4)該小組根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，作出微安表G的示數(shù)/(隨電流表A的示數(shù)/2變化的圖像如圖乙

所示，則該節(jié)干電池的電動勢七=V,內(nèi)阻「=Q。(結(jié)果均保留3位有效數(shù)

字)

答案(1)/?|(2)4900.0⑶見解析圖

⑷1.440.502

解析(1)依題意，可知定值電阻在該電路中主要用于控制干路電流，從而起到保護電流表的

作用，若選用定值電阻吊，當滑動變阻器的阻值調(diào)到零時，此時干路中的最大電流為/max

A^0.4A,指針最大偏角超過滿偏刻度的;，讀數(shù)較為準確，誤差較?。蝗暨x用定

值電阻用，當滑動變阻器的阻值調(diào)到零時，此時干路中的最大電流為/max'=］二＞

1IJIav/Vz

A和0.14A,指針最大偏角未超過滿刻度的g,不利于讀教，誤差較大，所以定值電阻應選用

R]o

(2)將微安表G改裝成量程為2V的電壓表，則有2V=/g(R+Rg),可得電阻箱調(diào)到的阻值為R

Q-100C=4900.0C

=40()X10-6

(3)由于電源內(nèi)阻較小，為了減小實臉誤差，電流表應相對于電源外接，則根據(jù)選用的實驗器

材，完善實驗電路如圖所示

(4)根據(jù)閉合電路歐姆定律有

E=A(R+Rg)+U+/2)(r+R0

Er+R]E

整理得4=7+%+r+%一4+4+廣+凡/2,結(jié)合圖像可知R+Rg+「+R|=288X106A,

贏黑函“6XI。、

聯(lián)立解得該節(jié)干電池的電動勢E=1.44V,內(nèi)阻/=0.502。。

專題強化練

1.(2023?新課標卷-22)在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實驗中，所用器材如下：電池、電

容器、電阻箱、定值電阻、小燈泡、多用電表、電流表、秒表、單刀雙擲開關(guān)以及導線若干。

(b)

(1)用多用電表的電壓擋檢測電池的電壓。檢測時，紅表筆應該與電池的(填“正極”

或“負極”)接觸。

⑵某同學設計的實驗電路如圖(a)所示。先將電阻箱的阻值調(diào)為凡，將單刀雙擲開關(guān)S與“1”

端相接，記錄電流隨時間的變化。電容器充電完成后，開關(guān)S再與“2”端相接，相接后小

燈泡亮度變化情況可能是。(填正確答案標號)

A.迅速變亮，然后亮度趨于穩(wěn)定

B.亮度逐漸增大，然后趨于穩(wěn)定

C.迅速變亮，然后亮度逐漸減小至熄滅

⑶將電阻箱的阻值調(diào)為&(R2>R0,再次將開關(guān)S與“I”端相接，再次記錄電流隨時間的變

化情況。兩次得到的電流/隨時間/變化如圖(b)中曲線所示，其中實線是電阻箱阻值為

(填“凡”或“當”)時的結(jié)果，曲線與坐標軸所圍面積等于該次充電完成后電容器

上的(填“電壓”或“電荷量”)。

答案⑴正極(2)C(3)/?2電荷量

解析(1)多用電表應滿足電流“紅進黑出”，因此紅表至與電源的正極相連：

(2)電容器放電過程中，電流由大逐漸變小，則小燈泡迅速變亮，然后亮度逐漸減小至熄滅，

故C正確；

(3)實線表示充電慢，用時長，最大電流小，故接入的電阻應該為大的電阻，即&,因此實線

表示電阻箱阻值為根據(jù)公式/=號，則/一1圖像與坐標軸所圍的面積表示電容器上電荷

量。

2.(2023?江蘇鹽城市三模)小明在做實驗時，發(fā)現(xiàn)一個色環(huán)電阻的外漆脫落，如圖甲所示，于

是用多用電表測量該電阻尺一

甲

(1)正確的操作順序是________0

A.把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到交流電壓最高擋

B.調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕使指針指到歐姆零點

C.把紅、黑表筆分別接在R、兩端，然后讀數(shù)

D.把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到合適的擋位，將紅、黑表筆接觸

E.把紅、黑表筆插入多用電表“+、一”插孔，用螺絲刀調(diào)節(jié)指針定位螺絲，使指針指0

(2)小明正確操作后，多用電表的指針位置如圖乙所示，則&=

乙

(3)小林認為用多用電表測量電阻誤差較大，采用伏安法測量。圖丙是部分連接好的實物電路

圖，請用電流表內(nèi)接法完成接線。

(4)小林用電流表內(nèi)接法和外接法分別測量了該色環(huán)電阻的伏安特性，并將得到的電流、電壓

數(shù)據(jù)描到U-/圖像上，如圖丁所示。請你選擇一組合理的數(shù)據(jù)點，求出該色環(huán)電阻的電阻

為。(保留兩位有效數(shù)字)。

⑸因電表內(nèi)阻影響，測量值(選填“偏大”或“偏小”)，原因是。

答案(l)EDBCA(2)3000(3)見解析圖

(4)3.1X103(5)偏大電流表分壓

解析(1)用多用電表測量該電阻時，應先進行機械調(diào)零使指針指0,然后選擇合適的擋位，

將紅、黑表筆短接進行歐母調(diào)零，再進行測電阻讀數(shù)，測量完畢后要把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到交流

電壓最高擋，因此正確順序為EDBCA。

(2)由題圖可知擋位選擇“X100”擋,/?x=30X1000=3000Qo

(3)電流表選用內(nèi)接法，電;￡和電流從零開始調(diào)節(jié)，滑動變阻器選用分壓接法即可，電路連接

如圖。

(4)待測電阻阻值約為3000C,因此電流表選用內(nèi)接法更合理

22

R尸而將23.1X103Q。

(5)因電表內(nèi)阻影響，測量值偏大，原因是電流表內(nèi)阻分壓。

3.(2023.全國乙卷.23)?學生小組測量某金屬絲(阻值約十幾歐姆)的電阻率。現(xiàn)有實驗器材：

螺旋測微器、米尺、電源￡、電壓表(內(nèi)阻非常大)、定值電阻品(阻值10.0。)、滑動變阻器大

待測金屬絲、單刀雙擲開關(guān)K、開關(guān)S、導線若干。圖(a)是學生設計的實驗電路原理圖。完

成下列填空：

(b)

(1)實驗時，先將滑動變阻器R接入電路的電阻調(diào)至最大，閉合S。

(2)將K與1端相連，適當減小滑動變阻器R接入電路的電阻，此時電壓表讀數(shù)記為U，然

后將K與2端相連，此時電壓表讀數(shù)記為S。由此得到沆過待測金屬絲的電流/=,

金屬絲的電阻，?=。(結(jié)果均用R)、S、S表示)

(3)繼續(xù)微調(diào)上重復(2)的測量過程，得到多組測量數(shù)據(jù)，如下表所示：

Ui(mV)0.570.710.851.141.43

S(niV)0.971.211.451.942.43

(4)利用上述數(shù)據(jù)，得到金屬絲的電阻r=14.2。。

⑸用米尺測得金屬絲長度L=50.00emo用螺旋測微器測量金屬絲不同位置的直徑，某次測

量的示數(shù)如圖(b)所示，該讀數(shù)為"=mm。多次測量后，得到直徑的平均值恰好與d

相等。

⑹由以上數(shù)據(jù)可得，待測金屬絲所用材料的電阻率〃=X10_7Qm.(保留2位有效

數(shù)字)

答案(2)與"TT^TT(5)0.150(6)5.0

U2—U\

解析(2)根據(jù)題意可知，Ro兩端的電壓為

U=Uz-U\

則流過R）及待測金屬絲的電流

.Us-s

氣=~^~

金屬絲的電阻/?=—

U\Rq

聯(lián)立可得/-=

Ui-Ux

（5）螺旋測微器的讀數(shù)為

4=0+15.0X0.01mm=0.150mm

⑹根據(jù)廠=4

又S=7t（5）2

代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得

產(chǎn)5.0X10-7Cm

4.（2023?江蘇徐州市三校）某學習小組利用碎化錢霍爾元件（載流子為電子）研究霍爾效應，文

驗原理如圖甲所示，勻強磁場垂直于元件的工作面，工作電源為霍爾元件提供霍爾電流/H，

兒通過1、3測腳時，2、4測腳間將產(chǎn)生霍爾電壓UH。

Kh

一

一

包

⑴2、4測腳中電勢高的是（選填“2”或“4”）測腳。

（2）某次實驗中，利用螺旋測微器測量元件厚度d（如圖乙），其讀數(shù)為mm,調(diào)節(jié)工作

電壓，改變霍爾電流，測出霍爾電壓，實驗數(shù)據(jù)如下表所示：

實驗次數(shù)12345

/H/BIA0.501.001.502.002.50

WmV41.583.1124.8166.4208.1

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在如圖丙所示的坐標紙上作出UH與/H的關(guān)系圖像。

25()I________

I卜皿川川aimg：is畫

2(X)?????”????????—MIMI

?:?:?:?:?::—::?:?:■:?:?:?:?:?:?:?:?:?:?:M::M:S:

15()niimniiminsiiuui

???????????―MMIfl

1(X)IHH

MM?iIt.：

0:0:.5器1.()器1.52.02.5，H/mA

丙

⑶設該元件單位體積中自_b電子的個數(shù)為〃，元件厚度為力磁感應強度為小電子電荷量

為e,則UH與布的關(guān)系式為。

答案（1）2（2）2.000見解析圖（3）如=鬻

解析（1）因為霍爾元件的載流子是電子，所以在霍爾元件中是電子的定向移動形成了業(yè)流,

根據(jù)左手定則可知，電子受到的洛倫茲力向“4”測腳方向，所以“4”測腳的電勢低，“2”

測腳的電勢高。

（2）螺旋測微器的讀數(shù)為d=2.000mm

將表格中的數(shù)據(jù)在圖中進行描點連線，則其圖像如圖所示。

250

200

15()

1(M)

5()

^r//mA

00.51.0H

（3）當霍爾元件中的電路穩(wěn)定后，對元件中的電子來說，其受到洛倫茲力和靜電力，且二力平

衡，所以有IH=neSv,設霍爾元件的寬度為/,其橫裁面積為S=/d,其霍爾元件

的電壓為UH=EI,整理后有4=鐺。

5.（2023.江蘇卷.12）小明通過實驗探究電壓表內(nèi)阻對測量結(jié)果的影響。所用器材有：干電池（電

動勢約1.5V,內(nèi)阻不計）2節(jié)；兩量程電壓表（量程0?3V,內(nèi)阻約3kC；量程0?15V,內(nèi)

阻約15kC）l個；滑動變阻器（最大阻值50Q）1個；定值電阻（阻值50C）21個；開關(guān)1個及

導線若干。實驗電路如圖甲所示。

50。50。5（）。50。

j1—I???,~?L_J~

u\22021

甲

（I）電壓表量程應選用（選填“3V”或“15V”）。

（2）圖乙為該實驗的實物電路（右側(cè)未拍全）。先將滑動變阻器的滑片置于如圖所示的位置，然

后用導線將電池盒上接線柱A與滑動變阻器的接線柱_______（選填“8”“C”或“0”）連

接，再閉合開關(guān)，開始實驗。

（3）將滑動變阻器滑片移動到合適位置后保持不變，依次測量電路中。與1,2,…，21之間的

電壓。某次測量時，電壓表指針位置如圖丙所示，其示數(shù)為Vo根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出

電壓U與被測電阻值R的關(guān)系圖線，如圖丁中實線所示,

[U/V

3.(X)

2.50■■■■■■■■■■■■■■>■■■■■■■■rraMm

Will：：：斗WllUi■鼎J上三I

2.(X)

圈圈蟠曜醐

1.5()IB

1.00

().5()

RJQ.

20040060080()0001200

丙丁

(4)在圖甲所示的電路中，若電源電動勢為E,電壓表視為理想電壓表，滑動變阻器接入的阻

值為R，定值電阻的總阻值為&,當被測電阻為R時.,其兩端的電壓U=(用E、

R、以、R表示)，據(jù)此作出U—R理論圖線如圖丁中虛線所示。小明發(fā)現(xiàn)被測電阻較小或較

大時，電壓的實測值與理論值相差較小。

(5)分析可知，當R較小時，U的實測值與理論值相差較小，是因為電壓表的分流小，電壓表

內(nèi)阻對測量結(jié)果影響較小。小明認為，當R較大時，U的實測值與理論值相差較小，也是因

為相同的原因。你是否同意他的觀點？請簡要說明理由

答案(l)3V(2)。(3)1.50(4)后銃

(5)不同意，理由見解析

解析(1)所用電源為兩節(jié)干電池，電動勢為3V,則所用電壓表量程為3V;

(2)閉合開關(guān)之前，滑動變阻器阻值應該調(diào)到最大，電池盒上的接線柱A應該與滑動變阻器的

接線柱。連接：

(3)電壓表最小刻度為0.1V,則示數(shù)為1.50V;

F

(4)由閉合電路歐姆定律可得/=;—TT

AI-FAZ

當被測電阻阻值為R時，電壓表示數(shù)為

U=IR=音什

十/<2

(5)不同意。方法一：當R較大時，電壓表分流作用大，根據(jù)極限思維法，當R等于4時，

可將凡看成等效電源內(nèi)阻，由于4阻值遠小于故電壓表讀數(shù)近似等于電源電動勢。

F

方法二：解析法。當R較大時，電壓表內(nèi)阻不能忽略，則電路中的電流/=--------------,

-R)+E；

RERRv

電壓表中電流rT",電壓表讀數(shù)為U=

AP-TAV?Ip.?RRvR+Rv

R+(R—R)+R+RV

E￡￡

(R1+R2—R)(R+Rv)」°當R=R2時,R最大'此時U=4(R2+RV)'因心

RRv+1-~+1R+R2十

ER?

》Ri,則電壓表讀數(shù)近似為U=,即當R=/?2時，由于R\的阻值遠小于/?2,

4+&

所以電壓表讀數(shù)近似等于業(yè)源電動勢。

6.（2023?江蘇南通市適應性考試）某實驗小組需測定電池的電動勢和內(nèi)阻，器材有：一節(jié)待測

電池、一個單刀雙擲開關(guān)、一個定值電阻（阻值為Ro）、一個電流表（內(nèi)阻為RA）、一根均勻電

阻絲（電阻絲總阻值大于R）,并配有可在電阻絲上移動的金屬夾）、導線若干。由于缺少刻度

尺，無法測量電阻絲長度，但發(fā)現(xiàn)桌上有一個圓形時鐘表盤。某同學提出將電阻絲繞在該表

盤上，利用圓心角來表示接入電路的電阻絲長度，主要實驗步驟如下：

（1）將器材按如圖甲連接，已接入電路的導線（不含金屬夾所在的導線）有一處錯誤，請在該導

線上畫“X”，并重新畫出該導線的正確連接方式。

（2）改變金屬夾夾在電阻絲上的位置，閉合開關(guān)，記錄每次接入電路的電阻絲對應的圓心角0

和電流表示數(shù)L得到多分數(shù)據(jù)，整理數(shù)據(jù)并在坐標紙上描點繪圖，所得圖像如圖乙所示，

圖線斜率為女，縱軸截距為“，設單位角度對應電阻絲的阻值為ro,則該電池電動勢可表示為

E=,內(nèi)阻可表示為r=。

（3）為進一步確