单元小结练 电学实验综合练习(限时：30分钟)1．分别用如图1所示的甲、乙两种电路测量同一未知电阻的阻值．图甲中两表的示数分别为3 V 、4 mA ，图乙中两表的示数分别为4 V 、3.9 mA ，则待测电阻R x 的真实值为( )图1A ．略小于1 k ΩB ．略小于750 ΩC ．略大于1 k ΩD ．略大于750 Ω 答案 D解析 先判断采用的测量方法，由于在两种不同的接法中电压表的示数变化大，说明测量的是小电阻，这样电流表分压较大，应该采用图甲进行测量比较准确．图甲中测量值为R测＝U 测I 测＝750 Ω，较真实值偏小．故D 项正确． 2．用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图2所示，此示数为________mm.用游标为50分度的卡尺(测量值可准确到0.02 mm)测定某圆柱的直径时，卡尺上的示数如图3所示，可读出圆柱的图2直径为________mm.图3答案 8.116 42.12解析 螺旋测微器读数时，首先要明确其精确度为0.01 mm ，读取固定刻度上的数值时，要看半毫米刻度线是否露出；游标卡尺读数时应注意精确度、单位，读法为主尺读数加游标尺读数．螺旋测微器读数为(8＋11.6×0.01) mm＝8.116 mm.游标卡尺读数为(42＋6×0.02) mm＝42.12 mm.3．如图4所示为一正在测量中的多用电表表盘．图4(1)如果是用×10 Ω挡测量电阻，则读数为________ Ω.(2)如果是用直流10 mA挡测量电流，则读数为______ mA.(3)如果是用直流5 V挡测量电压，则读数为________ V.答案(1)60 (2)7.2 (3)3.57解析用欧姆挡测量时，用最上面一排数据读数，读数为6×10 Ω＝60 Ω；用直流电流挡测量时，读取中间的三排数据的最底下一排数据，读数为7.2 mA；用直流电压挡测量时，读取中间的三排数据的中间一排数据较好，读数为35.7×0.1 V＝3.57 V. 4．(2012·天津理综·9(3))某同学在进行扩大电流表量程的实验时，需要知道电流表的满偏电流和内阻．他设计了一个用标准电流表G1来校对待测电流表G2的满偏电流和测定G2内阻的电路，如图5所示．已知G1的量程略大于G2的量程，图中R1为滑动变阻器，R2为电阻箱．该同学顺利完成了这个实验．图5①实验过程包含以下步骤，其合理的顺序依次为________(填步骤的字母代号)；A．合上开关S2B．分别将R1和R2的阻值调至最大C．记下R2的最终示数D．反复调节R1和R2的阻值，使G1的示数仍为I1，使G2的指针偏转到满刻度的一半，此时R2的最终示数为rE．合上开关S1F．调节R1使G2的指针偏转到满刻度，此时G1的示数为I1，记下此时G1的示数②仅从实验设计原理上看，用上述方法得到的G2内阻的测量值与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“相等”)；③若要将G2的量程扩大为I，并结合前述实验过程中测量的结果，写出需在G2上并联的分流电阻R S的表达式，R S＝________.答案①BEFADC②相等③I1rI－I1解析①开关闭合前应使回路中的总电阻值最大，实验时，先闭合S1，调整R1使G2满偏，测出G2的满偏电流，然后利用半偏法(比较法)测出G2的电阻．故合理的顺序依次为BEFADC.②根据串、并联电路的特点，R 2、G 2两端的电压相等，即I 12r g ＝I 12r ，所以r g ＝r ，即测量值与真实值相等．③改装表的原理图如图所示，则I 1r ＝(I －I 1)R S所以分流电阻R S ＝I 1r I －I 1. 5．(2012·四川理综·22(2))为测量一电源的电动势及内阻(1)在下列三个电压表中选一个改装成量程为9 V 的电压表A ．量程为1 V 、内阻大约为1 k Ω的电压表B ．量程为2 V 、内阻大约为2 k Ω的电压表C ．量程为3 V 、内阻为3 k Ω的电压表选择电压表________串联________k Ω的电阻可以改装成量程为9 V 的电压表．(2)利用一个电阻箱、一只开关、若干导线和改装好的电压表(此表用符号、或与一个电阻串联来表示，且可视为理想电压表)，在虚线框内画出测量电源电动势及内阻的实验原理电路图．(3)根据以上实验原理电路图进行实验，读出电压表示数为1.50 V 时，电阻箱的阻值为15.0 Ω；电压表示数为2.00 V 时，电阻箱的阻值为40.0 Ω，则电源的电动势E ＝____ V ，内阻r ＝________Ω.答案 (1)或C 6 (2)见解析图 (3)7.5 10.0解析 (1)、的内阻不确定，故应选择进行改装，串联电阻R ＝(U U 0－1)R V ＝(93－1)× 3 k Ω＝6 k Ω.(2)本实验的原理为U ＝E －Ir ，利用变阻箱和电压表可获取电流I ，故电路图如图所示．(3)根据闭合电路欧姆定律知：E ＝3U ＋3U R ′·r 将U 1＝1.50 V ，R 1′＝15.0 Ω及U 2＝2.00 V ，R 2′＝40.0 Ω分别代入上式联立解方程组得E ＝7.5 V ，r ＝10.0 Ω.6．两位同学在实验室中利用如图6甲所示的电路测定值电阻R0、电源的电动势E和内阻r，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一个同学记录的是电流表A和电压表V1的测量数据，另一位同学记录的是电流表A和电压表V2的测量数据，并根据数据描绘了如图乙所示的两条U－I图线．回答下列问题：甲乙图6(1)根据甲、乙两同学描绘的图线，可知( )A．甲同学是根据电压表V1和电流表A的数据B．甲同学是根据电压表V2和电流表A的数据C．乙同学是根据电压表V1和电流表A的数据D．乙同学是根据电压表V2和电流表A的数据(2)图象中两直线的交点表示的物理意义是( )A．滑动变阻器的滑动触头P滑到了最右端B．电源的输出功率最大C．定值电阻R0上消耗的功率为0.5 WD．电源的效率达到最大值(3)根据图乙，可以求出定值电阻R0＝________Ω，电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.(4)该电路中电流表的读数能否达到0.6 A，试说明理由．________________________________________________________________________ 答案(1)AD (2)BC (3)2 1.5 1 (4)见解析解析(1)从电路连接可以看出，电流表A的读数增大时，电压表V1的读数减小，电压表V2的读数增大．甲同学是根据电压表V1和电流表A的数据绘制图象的，A正确，B错误；乙同学是根据电压表V2和电流表A的数据绘制图象的，C错误，D正确．(2)图象中两直线的交点表示电压表V1的读数与电压表V2的读数相等，即滑动变阻器的阻值为0，滑动变阻器的滑动触头P滑到了最左端，A错误；从图象可以得出电阻R0的阻值大于电源的内阻，滑动变阻器的阻值减小，电源的输出功率增大，两直线的交点对应滑动变阻器的阻值为0，即电源的输出功率最大，B正确；定值电阻R0消耗的功率为：P ＝U 2I ＝1.0×0.5 W＝0.5 W ，C 正确；电源的效率为：η＝UI EI ＝U E，U 越大，效率越大，D 错误．(3)从图象乙可以得出定值电阻R 0的阻值为：R 0＝U 2I ＝1.00.5Ω＝2 Ω；从甲同学的图象可以得出图象在U 轴上的截距为1.5 V ，即电源的电动势为1.5 V ，图象斜率的绝对值为：k ＝|ΔU 1ΔI |＝0.50.5＝1，即电源的内阻为r ＝1 Ω. (4)该电路中的电流为：I ＝E R ＋R 0＋r ，当R 最小为0时，电流最大，最大值为：I m ＝E R 0＋r＝1.52＋1A ＝0.5 A ，故该电路中电流表的读数不能达到0.6 A. 7．有一个小灯泡上标有“4 V,2 W”的字样，现在要用伏安法测量这个小灯泡的伏安特性曲线．现有下列器材供选用：A ．电压表V 1(0～5 V ，内阻约10 k Ω)B ．电压表V 2(0～10 V ，内阻约20 k Ω)C ．电流表A 1(0～0.3 A ，内阻约1 Ω)D ．电流表A 2(0～0.6 A ，内阻约0.4 Ω)E ．滑动变阻器R 1(0～10 Ω，2 A)F ．滑动变阻器R 2(0～100 Ω，0.2 A)G ．学生电源(直流6 V)、开关及导线(1)为了调节方便，测量尽可能准确，实验中应选用电压表________，电流表________，滑动变阻器________．(填器材前的选项符号)(2)为使实验误差尽量减小，要求从零开始多取几组数据，请在下面的虚线框中画出实验电路图．(3)P 为图7中图线上的一点，PN 为图线上P 点的切线，PQ 为U 轴的垂线，PM 为I 轴的垂线，则由图可知：随着所加电压的增加，小灯泡的电阻将________(填“增大”、“减小”或“不变”)；对应P 点，小灯泡的电阻值约为________Ω.(保留三位有效数字)图7答案 (1)A D E (2)见解析图 (3)增大 5.33解析 (1)由灯泡“4 V,2W”可知，I ＝P U ＝0.5 A ，故电压表选A ，电流表选D ，要求电压从0开始增大，可知用分压式接法，故滑动变阻器选E.(2)由R L R A <R VR L可知电流表外接，电路图如图所示．(3)I －U 图象中图线的斜率为电阻的倒数，所以随着电压的增加，小灯泡的电阻增大，结合图象和R ＝U I ，可得R ＝2.40.45Ω≈5.33 Ω. 8．某同学为了研究“3 V,0.3 W”的小灯泡L 从较低温度到正常发光过程中的电阻情况．设置了如下器材：电流表A 1(量程400 mA ，内阻r 1＝5 Ω)；电流表A 2(量程600 mA ，内阻r 2约为1 Ω)；电压表V(量程15 V ，内阻约为3 k Ω)；定值电阻R 0(5 Ω)；滑动变阻器R 1(0～10 Ω，额定电流为1 A)；滑动变阻器R 2(0～250 Ω，额定电流为0.3 A)；电源E (电动势3 V ，内阻较小)；开关一个，导线若干．(1)从以上给定的器材中选择恰当的器材．在虚线框内画出实验电路原理图，并在图中标出所用仪器的代号．(2)根据设计的方案，将图8中的器材连成符合要求的电路(有个别仪器可能不用)．图8(3)闭合开关S ，移动滑片P ，使________时，可知灯泡正常发光，此时灯泡的电阻为________(用测量的物理量表示)．答案 (1)、(2)见解析图 (3)A 1的示数为300 mA I 1r 1＋R 0I 2－I 1解析 测电阻的基本方法是伏安法，但由于小灯泡的额定电压为3 V ，比电压表的量程小得多，故无法用电压表测电压．可设计让定值电阻R 0与A 1串联，改装成一个适当量程的电压表，然后用A 2测量小灯泡和改装电表并联后的总电流，这样通过两表的示数就可以知道通过小灯泡的电流为I 2－I 1，小灯泡两端的电压为I 1(R 0＋r 1)，故小灯泡的电阻为R L ＝I 1r 1＋R 0I 2－I 1. 实验要求测量小灯泡L 从较低温度到正常发光过程中的电阻情况，即要求电压从0开始调节，故滑动变阻器应选用分压式接法．由于滑动变阻器R 2阻值太大，所以滑动变阻器选R 1；小灯泡正常发光时电压为3 V ，对应电流表读数为I 1＝U R 0＋r 1＝0.3 A ＝300 mA.则电路原理图如图甲所示，实物连接图如图乙所示使A 1的示数为300 mA 时，灯泡正常发光，此时R L ＝I 1r ＋R 0I 2－I 1，式中I 2为A 1表示数为300 mA 时，电流表A 2的读数，故I 1＝300 mA.。
实验九测定电源的电动势和内阻考纲解读 1.掌握用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻的方法.2.掌握用图象处理实验数据的方法.3.掌握实物图连接的技巧．图1①图线与纵轴交点为E；考点一 对实验原理与操作的考查例1 图2甲是利用两个电流表和测量干电池电动势E 和内阻r 的电路原理图．图中S为开关，R 为滑动变阻器，固定电阻R 1的阻值和电流表的内阻之和为10 000 Ω(比r 和滑动变阻器的总电阻都大得多)，为理想电流表．(1)按电路原理图在图乙虚线框内各实物图之间画出连线完成实物电路图．图2(2)在闭合开关S 前，将滑动变阻器的滑动端c 移动至____(填“a 端”、“中央”或“b 端”)．(3)闭合开关S ，移动滑动变阻器的滑动端c 至某一位置，读出电流表和的示数I 1和I 2.多次改变滑动端c 的位置，得到的数据为在图31212图3(4)利用所得图线求得电源的电动势E ＝________ V ，内阻r ＝________ Ω.(保留两位小数)(5)该电路中电源输出的短路电流I 短＝________ A.解析 本题主要考查了实物图连接、实验注意事项、数据处理，本实验是用两个电流表测定电源的电动势和内阻，实质是将电流表与一定值电阻串联，改装成电压表使用． (1)实物连接如图所示(2)实验前应使滑动变阻器接入电路的电阻最大，因此应使滑片移到b 端． (3)作I 1－I 2图象如图所示(4)电动势E ＝I 1′(图象与纵轴截距)×10 000 V ＝1.49 V ，电源的内阻r ＝|k (图象斜率)|×10 000 Ω＝0.60 Ω.(5)电源输出的短路电流I 短＝Er≈2.5 A.答案 (1)见解析 (2)b 端 (3)见解析 (4)1.49(1.48～1.50) 0.60(0.55～0.65) (5)2.5(2.3～2.7)考点二对数据处理与图象应用的考查例2某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池，他们测量这种电池的电动势E和内阻r，并探究电极间距对E和r的影响．实验器材如图4所示．图4(1)测量E和r的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压U和流过电源的电流I，依据公式________，利用测量数据作出U－I图象，得出E和r.(2)将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的影响，请在图4中用笔画线代替导线连接电路．(3)实验中依次减小铜片与锌片的间距，分别得到相应果汁电池的U－I图象如图5中(a)、(b)、(c)、(d)所示，由此可知：在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势________(填“增大”、“减小”或“不变”)，电源内阻________(填“增大”、“减小”或“不变”)．图5解析(1)本题是利用伏安法测电源的电动势和内阻，由E＝U＋Ir得U＝E－Ir.(2)连接电路图要从电源正极出发，先连接串联部分，最后再进行并联，并注意电压表、电流表的正、负接线柱，以防接反．(3)在电源的U－I图象中，纵轴截距表示电源电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻，由题图可得，电极间距减小时，电源电动势不变，内阻增大． 答案 (1)U ＝E －Ir (2)如图所示(3)不变 增大创新实验设计测定电源的电动势和内阻的其他几种方法1．安阻法：用一个电流表和电阻箱测量，电路如图6所示，测量原理为：E ＝I 1(R 1＋r )，E＝I 2(R 2＋r )，由此可求出E 和r ，此种方法使测得的电动势无偏差，但内阻偏大．图62．伏阻法：用一个电压表和电阻箱测量，电路如图7所示，测量原理为：E ＝U 1＋U 1R 1r ，E＝U 2＋U 2R 2r .由此可求出r 和E ，此种方法测得的电动势和内阻均偏小．图73．伏伏法：用两个电压表可测得电源的电动势，电路如图8所示．测量方法为：断开S ，测得V 1、V 2的示数分别为U 1、U 2，此时，E ＝U 1＋U 2＋U 1R V r ，R V 为V 1的内阻；再闭合S ，V 1的示数为U 1′，此时E ＝U 1′＋U 1′R Vr ，解方程组可求得E 、r .图84．粗测法：用一只电压表粗测电动势，直接将电压表接在电源两端，所测值近似认为是电源的电动势，此时U ＝ER VR V ＋r≈E ，需满足R V ≫r .例3 某同学要用电阻箱和电压表测量某水果电池组的电动势和内阻，考虑到水果电池组的内阻较大，为了提高实验的精确度，需要测量电压表的内阻．实验器材中恰好有一块零刻度在中央的双向电压表，该同学便充分利用这块电压表，设计了如图9所示的实验电路，既能实现对该电压表的内阻的测量，又能利用该表完成水果电池组电动势和内阻的测量．他用到的实验器材有：待测水果电池组(电动势约4 V ，内阻约50 Ω)、双向电压表(量程为2 V ，内阻约为2 kΩ)、电阻箱(0～9 999 Ω)、滑动变阻器(0～200 Ω)，一个单刀双掷开关及若干导线．图9(1)该同学按如图9所示电路图连线后，首先测出了电压表的内阻．请完善测量电压表内阻的实验步骤：①将R 1的滑动触头滑至最左端，将S 拨向1位置，将电阻箱阻值调为0；②调节R 1的滑动触头，使电压表示数达到满偏；③保持__________不变，调节R 2，使电压表的示数达到________； ④读出电阻箱的阻值，记为R 2，则电压表的内阻R V ＝________.(2)若测得电压表内阻为2 kΩ，可分析此测量值应________真实值．(填“大于”、“等于”或“小于”)(3)接下来测量水果电池组的电动势和内阻，实验步骤如下：①将开关S 拨至________(填“1”或“2”)位置，将R 1的滑动触片移到最________端，不再移动；②调节电阻箱的阻值，使电压表的示数达到一个合适值，记录下电压表的示数和电阻箱的阻值；③重复步骤②，记录多组电压表的示数及对应的电阻箱的阻值．(4)若将电阻箱与电压表并联后的阻值记录为R ，作出1U －1R图象，则可消除系统误差，如图10所示，其中纵截距为b ，斜率为k ，则电动势的表达式为________，内阻的表达式为________．图10解析 (1)由题图可知，当S 拨向1位置，滑动变阻器R 1在电路中为分压式接法，利用电压表的半偏法得：调节R 1使电压表满偏，保持R 1不变，R 2与电压表串联，调节R 2使电压表的示数达到半偏(或最大值的一半)，则电压表的内阻R 1与电阻箱示数R 2相同．(2)由闭合电路欧姆定律可知，调节R 2变大使电压表达到半偏的过程中，总电阻值变大，干路总电流变小，由E ＝I ·r ＋U 外得U 外变大，由电路知U 外＝U 并＋U 右，变阻器的滑动触头右侧分得的电压U右＝I ·R 右变小，则U 并变大，电压表半偏时，R 2上分得的电压就会大于电压表上分得的电压，那么R 2的阻值就会大于电压表的阻值．(3)测水果电池组的电动势和内阻，利用伏阻法，S 拨到2，同时将R 1的滑动触头移到最左端．利用E ＝U 1＋U 1R 2·r ，E ＝U 1′＋U 1′R 2′·r ，联合求E 、r .(4)由闭合电路欧姆定律得E ＝U ＋U R ·r ，变形得1U ＝r E ·1R ＋1E ，r E ＝k ，1E ＝b ，得E ＝1b ，r ＝kb .答案 (1)③R 1 半偏(或最大值的一半) ④R 2 (2)大于 (3)①2 左 (4)E ＝1b r ＝k b1．下列给出多种用伏安法测定电源电动势和内阻的数据处理方法，其中既能减小偶然误差，又直观、简便的方法是( )A ．测出两组I 、U 的数据，代入方程组E ＝U 1＋I 1r 和E ＝U 2＋I 2r ，求出E 和rB ．多测几组I 、U 的数据，求出几组E 、r ，最后分别求出其平均值C ．测出多组I 、U 的数据，画出U —I 图象，再根据图象求出E 、rD ．测出多组I 、U 的数据，分别求出I 和U 的平均值，用电压表测出断路时的路端电压即为电动势E ，再用闭合电路欧姆定律求出内电阻r 答案 C解析A中只测两组数据求出E、r，偶然误差较大；B中计算E、r平均值虽然能减小误差，但太繁琐；D中分别求I、U的平均值是错误的做法．2．用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻，提供的器材如图11甲所示．(1)用笔画线代替导线把图甲所示的实物连接成测量电路．(两节干电池串联作为电源，图中有部分线路已连接好)图11(2)图乙中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值，按照这些实验值作出U－I图线，由此图线求得的电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.(结果保留小数点后两位数字)答案(1)测量电路如图所示．(2)按照实验值作出的U－I图线如图所示2．95(2.94～2.96均可)0.71(0.68～0.74均可)解析(1)由于电压表内阻较大，电压表的分流作用对干路电流的测量影响很小，可以不考虑，故电压表应接在干电池两端；注意开关要控制整个电路．(2)描点连线的原则：尽可能多的点在直线上，不在直线上的点要均匀分布在直线的两侧．U－I图线中的纵轴的截距表示电源的电动势，即E＝2.95 V；斜率的绝对值表示电源的内阻，即r ＝|ΔUΔI|＝0.71 Ω.3．某班举行了一次物理实验操作技能比赛，其中一项比赛为用规定的电学元件设计合理的电路图，并能较准确地测量一电池组的电动势及其内阻．给定的器材如下： A ．电流表G(满偏电流10 mA ，内阻10 Ω) B ．电流表A(0～0.6 A ～3 A ，内阻未知) C ．滑动变阻器R 0(0～100 Ω，1 A) D ．定值电阻R (阻值990 Ω) E ．多用电表 F ．开关与导线若干(1)小刘同学首先用多用电表的直流10 V 挡粗略测量电池组的电动势，电表指针如图12所示，则该电表读数为________V .图12(2)该同学再用提供的其他实验器材，设计了如图13甲所示的电路，请你按照电路图在图乙上完成实物连线．图13(3)图丙为该同学根据上述设计的实验电路利用测出的数据绘出的I 1－I 2图线(I 1为电流表G 的示数，I 2为电流表A 的示数)，则由图线可以得到被测电池组的电动势E ＝________V ，内阻r ＝________Ω(保留2位有效数字)． 答案 (1)7.2 (2)如图所示 (3)7.5 5.04．小明要测量一电源的电动势E 和内阻r ，实验器材有：一只DIS 电流传感器(可视为理想电流表，测得的电流用I 表示)，一只电阻箱(阻值用R 表示)，一只开关和导线若干．该同学设计了如图14所示的电路进行实验和采集数据．图14(1)小明设计该实验的原理表达式是________(用E 、r 、I 、R 表示)；(2)小明在闭合开关之前，应先将电阻箱阻值调至________(选填“最大值”、“最小值”或“任意值”)，在实验过程中，将电阻箱调至如图15所示位置，则此时电阻箱接入电路的阻值为________Ω；图15(3)小明根据实验采集到的数据作出如图16所示的1I －R 图象，则由图象求得，该电源的电动势E ＝________V ，内阻r ＝________Ω(结果均保留两位有效数字)．图16答案 (1)E ＝I (R ＋r ) (2)最大值 25 (3)6.2(6.0～6.4均可) 2.5(2.4～2.6均可)解析 (1)在闭合电路中，E 、I 、R 、r 几个量之间的关系是E ＝I (R ＋r )．(2)为了整个电路的安全，所以开始电流要最小，即电阻箱电阻调到最大值；题图中电阻箱读数为25 Ω.(3)根据E ＝I (R ＋r )，推出1I ＝R E ＋r E ，再结合1I －R 图象可知：图线的斜率为1E ，截距为r E，解得E ＝6.2 V(6.0～6.4均可)，r ＝2.5 Ω(2.4～2.6均可)．5．(2013·安徽理综·21Ⅲ)根据闭合电路欧姆定律，用图17所示电路可以测定电池的电动势和内电阻．图中R 0是定值电阻，通过改变R 的阻值，测出R 0两端的对应电压U 12，对所得的实验数据进行处理，就可以实现测量目的，根据实验数据在1U 12—R 坐标系中描出坐标点，如图18所示．已知R 0＝150 Ω，请完成以下数据分析和处理．图17图18(1)图18中电阻为________Ω的数据点应剔除；(2)在坐标纸上画出1U 12—R 关系图线； (3)图线的斜率是________(V －1·Ω－1)，由此可得电池电动势E x ＝________V .答案 (1)80.0 (2)见解析图 (3)4.44×10－3 1.50 解析 (1)由闭合电路欧姆定律可知：E x ＝U 12R 0(R ＋r x )＋U 12 即1U 12＝1E x R 0R ＋1E x ⎝⎛⎭⎫1＋r x R 0 由此可知1U 12—R 关系图线是一条直线．电阻R ＝80.0 Ω的点偏离直线较为明显，应剔除．(2)画出1U 12—R 关系图线如图所示(3)斜率k ＝1.52－0.72180V －1·Ω－1＝4.44×10－3 V －1·Ω－1 结合1U 12＝1E x R 0R ＋1E x (1＋r x R 0)可知： 1E x R 0＝4.44×10－3 所以E x ＝1.50 V。
2025高考物理步步高同步练习选修2第二章1楞次定律课时1实验：探究影响感应电流方向的因素[学习目标] 1.通过实验探究电流表指针的偏转方向与感应电流方向之间的关系.2.通过实验探究感应电流的方向与磁通量的变化之间的关系．一、实验原理1．由电流表指针偏转方向与电流方向的关系，找出感应电流的方向．2．通过实验，观察、分析原磁场方向和磁通量的变化，记录感应电流的方向，然后归纳出感应电流的方向与原磁场方向、原磁通量变化之间的关系．二、实验器材条形磁体，螺线管，电流表，导线若干，滑动变阻器，开关，干电池，电池盒．三、实验过程1．探究电流表指针的偏转方向和电流方向之间的关系．实验电路如图1甲、乙所示：图1结论：电流从哪一侧接线柱流入，指针就向哪一侧偏转，即左进左偏，右进右偏．(指针偏转方向应由实验得出，并非所有电流表都是这样的)2．探究条形磁体插入或拔出线圈时感应电流的方向(1)按图2连接电路，明确螺线管的绕线方向．(2)按照控制变量的方法分别进行N极(S极)向下插入线圈和N极(S极)向下时抽出线圈的实验．图2(3)观察并记录磁场方向、电流方向、磁通量大小变化情况，并将结果填入表格．甲乙丙丁条形磁体运动的情况N极向下插入线圈S极向下插入线圈N极朝下时抽出线圈S极朝下时抽出线圈原磁场方向(“向上”或“向下”)穿过线圈的磁通量变化情况(“增加”或“减少”)感应电流的方向(在螺线管上方俯视)逆时针顺时针顺时针逆时针感应电流的磁场方向(“向上”或“向下”)原磁场与感应电流磁场方向的关系(4)整理器材．四、结果分析根据上表记录，得到下述结果：甲、乙两种情况下，磁通量都增加，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，阻碍磁通量的增加；丙、丁两种情况下，磁通量都减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，阻碍磁通量的减少．实验结论：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．五、注意事项1．确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系时，要用试触法并注意减小电流强度，防止电流过大或通电时间过长损坏电流表．2．电流表选用零刻度在中间的灵敏电流计．3．实验前设计好表格，并明确线圈的绕线方向．4．按照控制变量的思想进行实验．5．完成一种操作后，等电流计指针回零后再进行下一步操作.我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和其所遵循的物理规律．以下是实验探究过程的一部分．(1)如图3甲所示，当磁体的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生的感应电流的方向，必须知道电流从正(负)接线柱流入时，_______________________________.图3(2)如图乙所示，实验中发现闭合开关时，电流表指针向右偏转，电路稳定后，若向左移动滑动变阻器滑片，则电流表指针向________偏转；若将线圈A抽出，则电流表指针向________偏转．(均填“左”或“右”)答案(1)电流表指针的偏转方向(2)右左解析(1)要探究线圈中感应电流的方向，必须知道感应电流从正(负)接线柱流入时，电流表指针的偏转方向．(2)闭合开关时，线圈A中的磁场增强，线圈B中产生的感应电流使电流表指针向右偏转．当向左移动滑动变阻器滑片时，会使线圈A中的磁场增强，电流表指针将向右偏转；当将线圈A抽出时，线圈A在线圈B处的磁场减弱，线圈B中产生的感应电流将使电流表指针向左偏转．针对训练(2020·南充市高级中学高二期中)有一灵敏电流计，当电流从它的正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转．现把它与一个线圈串联，将磁体从线圈上方插入或拔出，如图4所示．请完成下列填空：图4(1)图甲中灵敏电流计指针的偏转方向为_______．(填“偏向正接线柱”或“偏向负接线柱”)(2)图乙中磁体下方的极性是________．(填“N极”或“S极”)(3)图丙中磁体的运动方向是________．(填“向上”或“向下”)(4)图丁中线圈从上向下看的电流方向是________．(填“顺时针”或“逆时针”)答案(1)偏向正接线柱(2)S极(3)向上(4)逆时针解析(1)由题图甲可知，磁体向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向下，则线圈中感应电流方向(从上向下看)为逆时针方向，即电流从正接线柱流入电流计，指针偏向正接线柱．(2)由题图乙可知，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定则，感应电流的磁场方向向下，又知磁通量增加，根据楞次定律可知，磁体下方的极性为S极．(3)由题图丙可知，磁场方向向下，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定则，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，磁通量减小，磁体向上运动．(4)由题图丁可知，磁体向上运动，穿过线圈的磁通量减小，原磁场方向向上，根据楞次定律可知感应电流方向(从上向下看)为逆时针方向．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流表及开关按图5所示连接，在保持开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下．某同学发现当他将滑动变阻器的滑片P向左加速滑动时，电流表指针向右偏转．由此可以推断()图5A．线圈A向上移动或滑动变阻器的滑片P向右加速滑动，都能引起电流表指针向左偏转B．线圈A向上移动或断开开关，都能引起电流表指针向右偏转C．滑动变阻器的滑片P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流表指针静止在中央D．因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，所以无法判断电流表指针偏转的方向答案 B解析线圈A向上移动或断开开关时，穿过线圈B的磁通量减少，电流表指针向右偏转，故A错误，B正确；P匀速向左滑动时穿过线圈B的磁通量减少，电流表指针向右偏转，P匀速向右滑动时穿过线圈B的磁通量增加，电流表指针向左偏转，故C错误；由以上分析可知，D错误.1．某同学用如图6所示的实验器材探究电磁感应现象．他连接好电路并检查无误后，闭合开关的瞬间观察到电流表指针向右偏转．开关闭合后，他将滑动变阻器的滑片P向E端快速移动，电流表指针将________．(选填“左偏”“右偏”或“不偏”)图6答案左偏解析闭合开关的瞬间，穿过线圈B的磁通量增加，电流表指针向右偏转，这说明线圈B磁通量增加，指针向右偏；开关闭合后，将滑动变阻器的滑片P向E端快速移动，穿过线圈B 的磁通量减少，电流表指针将向左偏转．2．(2020·沈阳市期末)如图7所示是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置．图7(1)将图中所缺导线补充完整．(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中，电流计指针将________(填“向左偏”或“向右偏”)，A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，电流计指针将________(填“向左偏”或“向右偏”)．(3)在灵敏电流计所在的电路中，为电路提供电流的是________(填图中仪器的字母)．答案(1)见解析图(2)向右偏向左偏(3)B解析(1)将线圈B和灵敏电流计串联组成一个回路，将开关、滑动变阻器、电源、线圈A串联组成另一个回路即可，连接图如图所示．(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，说明穿过B线圈的磁通量增加，电流计指针向右偏，合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中时，穿过B线圈的磁通量增加，灵敏电流计指针将向右偏；A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，线圈A中电流减小，穿过B线圈的磁通量减少，电流计指针将向左偏．(3)在灵敏电流计所在的电路中，为电路提供电流的是线圈B.3．在“探究感应电流的方向与哪些因素有关”的实验中，请完成下列实验步骤：(1)为弄清灵敏电流表指针偏转方向与电流方向的关系，可以使用一个已知正负极的直流电源进行探究．某同学想到了多用电表内部某一挡，含有直流电源，他应选用多用电表的________(选填“欧姆”“直流电流”“直流电压”“交流电流”或“交流电压”)挡，对灵敏电流表进行测试，由实验可知当电流从正接线柱流入电流表时，指针向右摆动．(2)该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流表的正接线柱，再将黑表笔________(选填“短暂”或“持续”)接灵敏电流表的负接线柱，若灵敏电流表的指针向左摆动，说明电流是由电流表的________(选填“正”或“负”)接线柱流入灵敏电流表的．(3)实验中该同学将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，请在图8中用箭头画出线圈电流方向并用字母N、S标出磁体的极性．图8答案(1)欧姆(2)短暂负(3)见解析图解析(1)用多用电表的欧姆挡时，内部电路含有直流电源．(2)灵敏电流表量程太小，欧姆表内部电源电压相对偏大，电流超过电流表量程，长时间超量程通电会损坏电流表；欧姆表红表笔连接着电源的负极，灵敏电流表的指针向左摆动，说明电流从电流表的负接线柱流入．(3)电流表的指针向右偏转，说明电流从正接线柱进入电流表，感应电流的磁场方向向下，故原磁场方向向上，插入的是S极，如图所示．课时2楞次定律[学习目标] 1.理解楞次定律中“阻碍”的含义，能熟练运用楞次定律判断感应电流的方向.2.掌握右手定则，认识右手定则是楞次定律的一种具体表现形式．一、楞次定律1．内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．2．从能量角度理解楞次定律感应电流沿着楞次定律所述的方向，是能量守恒定律的必然结果，当磁极插入线圈或从线圈内抽出时，推力或拉力做功，使机械能转化为感应电流的电能．二、右手定则伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向．1．判断下列说法的正误．(1)感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反．(×)(2)感应电流的磁场可能与引起感应电流的磁场方向相同．(√)(3)感应电流的磁场总是阻止引起感应电流的磁通量的变化．(×)(4)右手定则和楞次定律都适用于所有电磁感应现象中感应电流方向的判断．(×)(5)感应电流沿楞次定律所描述的电流方向，说明电磁感应现象遵守能量守恒定律．(√) 2．如图1所示，光滑平行金属导轨PP′和QQ′都处于同一水平面内，P、Q之间连接一电阻R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中．现垂直于导轨放置一根导体棒MN，MN向右运动时，MN中的电流方向为________，MN向左运动时，MN中的电流方向为________．(均选填“M→N”或“N→M”)图1答案N→M M→N一、对楞次定律的理解1．楞次定律中的因果关系楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系，磁通量发生变化是原因，产生感应电流是结果．2．对“阻碍”的理解问题结论谁阻碍谁感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化为何阻碍原磁场的磁通量发生了变化阻碍什么阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身如何阻碍当原磁场的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当原磁场的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同”结果如何阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行，最终结果不受影响3.“阻碍”的表现形式从磁通量变化的角度看：感应电流的效果是阻碍磁通量的变化．从相对运动的角度看：感应电流的效果是阻碍相对运动．关于楞次定律，下列说法正确的是()A．感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化B．感应电流的磁场总是阻止磁通量的变化C．原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场同向D．感应电流的磁场总是与原磁场反向，阻碍原磁场的变化答案 A解析感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，阻碍并不是阻止，只是起到延缓的作用，选项A正确，B错误；原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场反向，选项C错误；当原磁通量增加时感应电流的磁场与原磁场反向，当原磁通量减少时感应电流的磁场与原磁场同向，选项D错误．二、楞次定律的应用应用楞次定律判断感应电流方向的步骤(1)明确所研究的闭合回路，判断原磁场方向．(2)判断闭合回路内原磁场的磁通量变化．(3)依据楞次定律判断感应电流的磁场方向．(4)利用右手螺旋定则(安培定则)判断感应电流的方向．某磁场的磁感线如图2所示，有一闭合铝质线圈自图示位置A落至位置B，在下落的过程中，自上向下看，铝质线圈中的感应电流方向是()图2A．先沿顺时针方向，再沿逆时针方向B．先沿逆时针方向，再沿顺时针方向C．始终沿顺时针方向D．始终沿逆时针方向答案 A解析在线圈在下落过程中，磁感应强度先增大后减小，所以穿过线圈的磁通量先增大后减小，线圈从A处落到磁感应强度最大位置处的过程中，穿过线圈的磁通量变大，感应电流产生的磁场方向向下，所以感应电流的方向为顺时针．线圈从磁感应强度最大位置处落到B处的过程中，穿过线圈的磁通量减小，感应电流产生的磁场方向向上，所以感应电流的方向为逆时针，A正确，B、C、D错误．针对训练1如图3所示，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直面内，环的圆心与两导线距离相等，环的直径小于两导线间距．两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流．则下列说法正确的是()图3A．若金属环向上运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向B．若金属环向下运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向C．若金属环向左侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向D．若金属环向右侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向答案 D解析根据楞次定律，当金属圆环上、下运动时，穿过圆环的磁通量不发生变化，故没有感应电流产生，故A、B错误；当金属圆环向左侧直导线靠近时，穿过圆环垂直纸面向外的磁场增强，根据楞次定律及安培定则可知，产生的感应电流方向为顺时针，故C错误；当金属圆环向右侧直导线靠近时，穿过圆环垂直纸面向里的磁场增强，根据楞次定律及安培定则可知，产生的感应电流方向为逆时针，故D正确．三、右手定则的理解和应用导学探究如图4所示，导体棒ab向右做切割磁感线运动．图4(1)请用楞次定律判断感应电流的方向．(2)感应电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向三者之间满足什么关系？根据课本P27右手定则，自己试着做一做．答案(1)感应电流的方向为a→d→c→b→a；(2)满足右手定则．知识深化1．右手定则适用范围：闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向的判断．2．右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和感应电流方向三者之间的关系：(1)大拇指所指的方向是导体相对磁场切割磁感线的运动方向，既可以是导体运动而磁场未动，也可以是导体未动而磁场运动，还可以是两者以不同速度同时运动．(2)四指指向电流方向，切割磁感线的导体相当于电源．3．楞次定律与右手定则的比较规律比较内容楞次定律右手定则区别研究对象整个闭合回路闭合回路的一部分，即做切割磁感线运动的导体适用范围各种电磁感应现象只适用于部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情况联系右手定则是楞次定律的特例如图5所示，边长为d的正方形线圈，从位置A开始向右运动，并穿过宽度为L(L>d)的匀强磁场区域到达位置B，则()图5A．整个过程，线圈中始终有感应电流B．整个过程，线圈中始终没有感应电流C．线圈进入磁场和离开磁场的过程中，有感应电流，方向都是逆时针方向D．线圈进入磁场过程中，感应电流的方向为逆时针方向；离开磁场的过程中，感应电流的方向为顺时针方向答案 D解析在线圈进入或离开磁场的过程中，穿过线圈的磁通量发生变化，有感应电流产生，线圈完全在磁场中时，穿过线圈的磁通量不变，没有感应电流产生，选项A、B错误；由右手定则可知，线圈进入磁场过程中，线圈中感应电流沿逆时针方向，线圈离开磁场过程中，感应电流沿顺时针方向，选项C错误，D正确．针对训练2如图所示为闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，分析各图中感应电流的方向，在导体中由a→b的是()答案 A解析题图四幅图都属于闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动的情景，用右手定则判断可得：A中电流由a→b，B中电流由b→a，C中电流沿a→c→b→a方向，D中电流由b→a，故A正确．1.(楞次定律的应用)如图6所示，在匀强磁场中有一个用比较软的金属导线制成的闭合圆环．在此圆环的形状由圆形变成正方形的过程中()图6A．环中有感应电流，方向为a→d→c→b→aB．环中有感应电流，方向为a→b→c→d→aC．环中无感应电流D．条件不够，无法确定有无感应电流答案 A解析由圆形变成正方形的过程中，面积减小，磁通量减小，由楞次定律可知，环中产生a→d→c→b→a方向的感应电流，A正确．2．(楞次定律的应用)如图7所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和位置Ⅲ都很接近位置Ⅱ，这个过程中线圈中的感应电流()图7A．沿abcda流动B．沿dcbad流动C．先沿abcda流动，后沿dcbad流动D．先沿dcbad流动，后沿abcda流动答案 A解析由条形磁铁的磁场分布可知，线圈在位置Ⅱ时穿过闭合线圈的磁通量最小，为零，线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ，从下向上穿过线圈的磁通量在减少，线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ，从上向下穿过线圈的磁通量在增加，根据楞次定律及右手螺旋定则可知感应电流的方向是abcda，故选A.3．(右手定则的应用)(多选)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，如图所示，能正确表示磁感应强度B的方向、导体运动速度方向与产生的感应电流方向间关系的是()答案BC解析图A中导体不切割磁感线，导体中无电流，A错误；由右手定则可判断B、C正确；图D中感应电流方向应垂直纸面向外，D错误．考点一楞次定律的理解和应用1．(多选)关于感应电流，下列说法正确的是()A．根据楞次定律知，感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量B．感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化C．感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同，也可能相反D．当导体做切割磁感线运动时，只能用安培定则确定感应电流的方向答案BC2.(多选)如图1所示，有界匀强磁场竖直向下穿过光滑的水平桌面，一椭圆形导体框平放在桌面上，使导体框从左边进入磁场，从右边穿出磁场．下列说法正确的是()图1A．导体框进入磁场过程中，感应电流的方向为顺时针方向B．导体框离开磁场过程中，感应电流的方向为顺时针方向C．导体框全部在磁场中运动时，感应电流的方向为顺时针方向D．导体框全部在磁场中运动时，无感应电流产生答案BD解析根据楞次定律，导体框进入磁场过程中，感应电流的方向为逆时针方向，导体框离开磁场过程中，感应电流的方向为顺时针方向，导体框全部在磁场中运动时，没有感应电流产生，故A、C错误，B、D正确．3.(2020·辽宁师大附中高二上月考)1931年，英国物理学家狄拉克从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子，即“磁单极子”.1982年，美国物理学家卡布莱设计了一个寻找磁单极子的实验：他设想，如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图2所示的闭合超导线圈，那么，从上向下看，这个线圈中将出现()图2A．先是逆时针方向，然后是顺时针方向的感应电流B．先是顺时针方向，然后是逆时针方向的感应电流C．顺时针方向的持续流动的感应电流D．逆时针方向的持续流动的感应电流答案 D解析当N磁单极子向下靠近线圈时，穿过线圈向下的磁通量增加，当N磁单极子向下远离线圈时，穿过线圈的磁通量向上且减小，根据楞次定律结合安培定则可知，产生的感应电流均为逆时针方向，选项D正确．4.如图3所示，通有恒定电流的直导线右侧有一矩形线框abcd，导线与线框共面．如果线框运动时产生方向为abcda的感应电流，线框可能的运动是()图3A．向上平移B．向下平移C．向左平移D．向右平移答案 C解析导线中电流不变时，产生的磁场不变，导线周围的磁感应强度不变，线框上下平移时穿过线框的磁通量不变，即不会产生感应电流，故A、B错误；线框向左平移时，线框中的磁感应强度增大，穿过线框的磁通量增大，可以产生感应电流，根据楞次定律可知电流方向为abcda，故C正确；线框向右平移时，线框中的磁感应强度减小，穿过线框的磁通量减小，可以产生感应电流，根据楞次定律可知电流方向为adcba，故D错误．5.(2020·厦门外国语学校期末)1831年法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，A线圈与电源、滑动变阻器R组成一个回路，B线圈与开关S、电流表G组成另一个回路，如图4所示．通过多次实验，法拉第终于总结出产生感应电流的条件．关于该实验，下列说法正确的是()图4A．闭合开关S的瞬间，电流表G中有a→b的感应电流B．闭合开关S的瞬间，电流表G中有b→a的感应电流C．闭合开关S后，在增大滑动变阻器R接入电路的阻值的过程中，电流表G中有a→b的感应电流D．闭合开关S后，在增大滑动变阻器R接入电路的阻值的过程中，电流表G中有b→a的感应电流答案 D解析闭合开关S的瞬间，通过B线圈的磁通量不发生变化，B线圈中不产生感应电流，故选项A、B错误；闭合开关S后，在增大滑动变阻器R接入电路的阻值的过程中，A线圈中的电流逐渐减小，即B线圈处于逐渐减弱的磁场中，由安培定则和楞次定律可知，电流表G 中的感应电流方向为b→a，故选项C错误，D正确．6.如图5所示，AOC是光滑的金属导轨，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，ab是一根金属棒，与导轨接触良好，它从图示位置由静止开始在重力作用下运动，运动过程中b端始终在OC 上，a端始终在OA上，直到金属棒完全落在OC上，空间存在着匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，则ab棒在上述过程中()图5A．感应电流方向是b→aB．感应电流方向是a→bC．感应电流方向先是b→a，后是a→bD．感应电流方向先是a→b，后是b→a答案 C解析由几何知识可知，在金属棒向下滑动的过程中，金属棒与导轨所围成的三角形面积先增大后减小，三角形aOb内的磁通量先增大后减小，由楞次定律可知，感应电流方向先是b→a，后是a→b，C项正确．。
2025高考物理步步高同步练习必修3学习笔记第十章静电场中的能量第2课时实验：观察电容器的充、放电现象一、实验原理1．电容器的充电过程如图所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在静电力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因________电子而带________电，负极板因________电子而带________电．正、负极板带________的正、负电荷．电荷在移动的过程中形成电流．在充电开始时电流比较________(填“大”或“小”)，以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐________(填“增大”或“减小”)，当电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止定向移动，电流I＝0.2．电容器的放电过程如图所示，当开关S接2时，电容器通过电阻R放电，放电电流由电容器的正极板经过电阻R流向电容器的负极板，电容器正、负极板上电荷发生________．放电开始时电流较________(填“大”或“小”)，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐________(填“增大”或“减小”)，两极板间的电压也逐渐减小到零．二、实验器材6 V的直流电源、单刀双掷开关、平行板电容器、电流表、电压表、小灯泡、导线若干．三、实验步骤1．按图连接好电路．2．把单刀双掷开关S接在上面，使触点1和触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中．3．将单刀双掷开关S接在下面，使触点3和触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中．4．记录好实验结果，关闭电源．四、实验记录和分析实验项目实验现象电容器充电灯泡灯泡的亮度由________到________最后________(选填“明”“暗”或“熄灭”)电流表1电流表1的读数由________到________最后为________(选填“大”“小”或“零”)电压表电压表的读数由______(选填“大”或“小”)到______(选填“大”或“小”)最后为________电容器放电灯泡灯泡的亮度由__________到________最后________(选填“明”“暗”或“熄灭”)电流表2电流表2的读数由________到________最后为________(选填“大”“小”或“零”)电压表电压表的读数由______(选填“大”或“小”)到______(选填“大”或“小”)最后为_________________五、注意事项1．电流表要选用小量程的灵敏电流计．2．要选择大容量的电容器．3．实验要在干燥的环境中进行．4．在做放电实验时，在电路中串联一个电阻(小灯泡)，以免烧坏电流表.一、电容器充、放电现象的定性分析例1在如图所示实验中，关于平行板电容器的充、放电，下列说法正确的是()A．开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带正电B．开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带负电C ．开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带正电D ．开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带负电电容器的充电和放电1．充电：把电容器的两个极板与电源的正负极相连，使两个极板上带上等量异种电荷的过程．充电后，跟电源正极相连的极板带正电，跟电源负极相连的极板带负电．充电过程如图甲所示．2．放电：用导线把充电后的电容器的两个极板接通，两个极板上的电荷中和，电容器失去电荷的过程．放电后，电容器任一极板带电荷量均为零．放电过程如图乙所示．针对训练1 (多选)关于电容器的充、放电，下列说法中正确的是( ) A ．充、放电过程中外电路有电流 B ．充、放电过程中外电路有恒定电流 C ．充电过程中电源提供的电能全部转化为内能 D ．放电过程中电容器中的电场能逐渐减少针对训练2 据报道，科学家发明了一种新型超级电容器，能让手机几分钟内充满电．某同学假日登山途中，用该种电容器给手机电池充电，下列说法正确的是( ) A ．该电容器给手机电池充电时，电容器的电容变大 B ．该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电能变少 C ．该电容器给手机电池充电时，电容器所带的电荷量可能不变 D ．充电结束后，电容器不带电，电容器的电容为零 二、电容器充、放电现象的定量计算例2 电流传感器可以像电流表一样测量电流，不同的是反应比较灵敏，且可以和计算机相连，能画出电流随时间的变化图像．图甲是用电流传感器观察电容器充、放电过程的实验电路图，图中电源电压为6 V ．(已知电流I ＝Qt)先使开关S与1接通，待充电完成后，再把开关S与2接通，电容器通过电阻放电，电流传感器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的I－t图像如图乙所示．已知图线与时间轴围成的面积表示电荷量，根据图像估算出电容器整个放电过程中释放的电荷量为________ C，该电容器电容为______________ μF.(结果均保留三位有效数字)例3电路中电流大小可以用电流传感器测量，用电流传感器和计算机可以方便地测出电路中电流随时间变化的曲线．某兴趣小组要测定一个电容器的电容，选用器材如下：待测电容器(额定电压为16 V)；电流传感器和计算机；直流稳压电源；定值电阻R0＝100 Ω；单刀双掷开关；导线若干．实验过程如下：①按照图甲正确连接电路；②将开关S与1端连接，电源向电容器充电；③将开关S掷向2端，测得电流随时间变化的I－t图线如图乙中的实线a所示；④利用计算机软件测出I－t曲线和两坐标轴所围的面积．请回答下列问题：(1)已知测出的I－t曲线和两坐标轴所围的面积为42.3 mA·s，则电容器的电容C＝______ F；(2)若将定值电阻换为R1＝180 Ω，重复上述实验步骤，则电流随时间变化的I－t图线应该是图丙中的曲线________(选填“b”或“c”)．5 带电粒子在电场中的运动[学习目标] 1.会分析带电粒子在电场中的直线运动，掌握求解带电粒子直线运动问题的两种方法.2.会用运动的合成与分解的知识，分析带电粒子在电场中的偏转问题．一、带电粒子在电场中的加速 分析带电粒子的加速问题有两种思路：1．利用________________定律结合匀变速直线运动公式分析．适用于________电场． 2．利用静电力做功结合动能定理分析．对于匀强电场和非匀强电场都适用，公式有qEd ＝12m v 2－12m v 02(匀强电场)或qU ＝12m v 2－12m v 02(任何电场)等． 二、带电粒子在电场中的偏转如图所示，质量为m 、带电荷量为q 的粒子(忽略重力)，以初速度v 0平行于两极板进入匀强电场，极板长为l ，极板间距离为d ，极板间电压为U .1．运动性质：(1)沿初速度方向：速度为________的________________运动． (2)垂直v 0的方向：初速度为________的匀加速直线运动． 2．运动规律：(1)t ＝____________，a ＝____________， 偏移距离y ＝12at 2＝____________.(2)v y ＝at ＝____________， tan θ＝v yv 0＝____________.1．判断下列说法的正误．(1)带电粒子(不计重力)在电场中由静止释放时，一定做匀加速直线运动．( )(2)对带电粒子在电场中的运动，从受力的角度来看，遵循牛顿运动定律；从做功的角度来看，遵循能量守恒定律．( )(3)动能定理既能分析匀强电场中的直线运动问题，也能分析非匀强电场中的直线运动问题．( )(4)带电粒子在匀强电场中偏转时，加速度不变，粒子的运动是匀变速曲线运动．( ) 2．下列粒子从静止状态经过电压为U 的电场加速后速度最大的是( ) A ．质子(11H) B ．氘核(21H) C ．α粒子(42He)D ．氚核(31H)一、带电粒子在电场中的加速 导学探究(1)研究电子、质子、α粒子在电场中的运动时，重力能否忽略不计？(2)带电粒子在匀强电场或非匀强电场中加速，计算末速度，分别应用什么规律研究？知识深化1．带电粒子的分类及受力特点(1)电子、质子、α粒子、离子等粒子，一般都不考虑重力，但不能忽略质量．(2)质量较大的微粒，如带电小球、带电油滴、带电颗粒等，除有说明或有明确的暗示外，处理问题时一般都不能忽略重力．(3)受力分析仍按力学中受力分析的方法分析，切勿漏掉静电力． 2．求带电粒子的速度的两种方法(1)从动力学角度出发，用牛顿第二定律和运动学知识求解．(适用于匀强电场)由牛顿第二定律可知，带电粒子运动的加速度的大小a ＝F m ＝qE m ＝qU md .若一个带正电荷的粒子，在静电力作用下由静止开始从正极板向负极板做匀加速直线运动，两极板间的距离为d ，则由v 2－v 02＝2ad 可求得带电粒子到达负极板时的速度v ＝2ad ＝2qUm. (2)从功能关系角度出发，用动能定理求解．(可以是匀强电场，也可以是非匀强电场) 带电粒子在运动过程中，只受静电力作用，静电力做的功W ＝qU ，根据动能定理，当初速度为零时，W ＝12m v 2－0，解得v ＝2qU m ；当初速度不为零时，W ＝12m v 2－12m v 02，解得v ＝2qUm＋v 02. 例1 (2021·滁州市高二期末)如图所示，P 和Q 为两平行金属板，板间有一定电压，在P 板附近有一电子(不计重力)由静止开始向Q 板运动，下列说法正确的是( )A ．两板间距离越大，加速时间越短B ．两板间距离越小，电子的加速度就越小C ．电子到达Q 板时的速率，与两板间距离无关，仅与加速电压有关D ．电子到达Q 板时的速率，与加速电压无关，仅与两板间距离有关针对训练 (多选)(2021·重庆巴蜀中学期中)如图所示，M 、N 是真空中的两块相距为d 的平行金属板，质量为m 、电荷量为q 的带电粒子，以初速度v 0由小孔进入电场，当M 、N 间电压为U 时，粒子恰好能到达N 板．如果要使这个带电粒子到达距N 板d3后返回，下列措施中能满足要求的是(不计带电粒子的重力)( )A ．使初速度减为原来的13B ．使M 、N 间电压提高到原来的1.5倍C ．使M 、N 间电压提高到原来的3倍D ．使初速度和M 、N 间电压减为原来的23二、带电粒子在电场中的偏转如图所示，质量为m 、电荷量为＋q 的粒子以初速度v 0垂直于电场方向射入两极板间，两平行板间存在方向竖直向下的匀强电场，已知板长为l ，板间电压为U ，板间距离为d ，不计粒子的重力，设粒子不与平行板相撞．粒子在板间做类平抛运动，应用运动分解的知识进行分析处理，如图所示．1．基本规律初速度方向：粒子做匀速直线运动，通过电场的时间t ＝lv 0静电力方向：做初速度为零的匀加速直线运动．加速度a ＝qE m ＝qUmd离开电场时垂直于板方向的分速度v y ＝at ＝qUlmd v 0速度方向与初速度方向夹角的正切值tan θ＝v y v 0＝qUlmd v 02离开电场时沿静电力方向的偏移量y ＝12at 2＝qUl 22md v 02.2．几个常用推论(1)粒子从偏转电场中射出时，其速度方向的反向延长线与初速度方向的延长线交于一点，此点为粒子沿初速度方向位移的中点．(2)位移方向与初速度方向间夹角α的正切值为速度偏转角θ正切值的12，即tan α＝12tan θ.(3)不同的带电粒子(电性相同，初速度为零)，经过同一电场加速后，又进入同一偏转电场，则它们的运动轨迹必定重合．注意：分析粒子的偏转问题也可以利用动能定理，即qEy ＝ΔE k ，其中y 为粒子在偏转电场中沿静电力方向的偏移量．例2 如图所示，平行板电容器板间电压为U ，板间距为d ，两板间为匀强电场，让质子以初速度v 0沿着两板中心线射入，沿a 轨迹落到下板的中央，现只改变其中一个条件，让质子沿b 轨迹落到下板边缘，则可以将( )A ．开关S 断开B ．初速度变为2v 0C ．板间电压变为U2D ．竖直移动上板，使板间距变为2d例3 (2021·遵义一中高一期末)如图所示，电子在电势差为U 1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U 2的两块平行极板间的电场中，射入方向跟极板平行，整个装置处在真空中，电子的重力可忽略．在满足电子能射出平行极板的条件下，下述四种情况，一定能使电子的偏转角θ变大的是( )A ．U 1变大、U 2变大B ．U 1变小、U 2变大C ．U 1变大、U 2变小D ．U 1变小、U 2变小例4 一个电荷量为q ＝－2×10－8 C ，质量为m ＝1×10－14kg 的带电粒子，由静止经电压为U 1＝1 600 V 的加速电场加速后，立即沿中心线O 1O 2垂直进入一个电压为U 2＝2 400 V 的偏转电场，然后打在垂直于O 1O 2放置的荧光屏上的P 点，偏转电场两极板间距为d ＝8 cm ，极板长L ＝8 cm ，极板的右端与荧光屏之间的距离也为L ＝8 cm.整个装置如图所示，(不计粒子的重力)求：(1)粒子出加速电场时的速度v 0的大小； (2)粒子出偏转电场时的偏移距离y ； (3)P 点到O 2的距离y ′.三、示波管的原理 1．构造示波管是示波器的核心部分，外部是一个抽成真空的玻璃壳，内部主要由电子枪(由发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由一对X 偏转电极板和一对Y 偏转电极板组成)和荧光屏组成，如图所示．2．原理(1)扫描电压：XX′偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形电压，可使亮斑从左向右扫描移动．(2)灯丝被电源加热后，发射热电子，发射出来的电子经加速电场加速后，以很大的速度进入偏转电场，如果在Y偏转电极上加一个周期性的信号电压，并且与扫描电压周期相同，那么就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定图像．例5(2021·黄冈中学月考)如图甲所示为示波管的原理图，如果在电极YY′之间所加的电压按如图乙所示的规律变化，在电极XX′之间所加的电压按如图丙所示的规律变化，则在荧光屏上看到的图形是()电场线、等势面与电荷运动轨迹问题等分法的应用[学习目标] 1.会分析电场线、等势面与电荷运动轨迹相结合的问题.2.会用等分法确定等势点(面)及电场方向．一、电场线、等势面与电荷运动轨迹综合问题例1(2021·长治市潞州区高二期中)如图所示，实线表示某电场的电场线(方向未标出)，虚线是一带负电的粒子只在静电力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为φM、φN，粒子在M和N时加速度大小分别为a M、a N，速度大小分别为v M、v N，电势能分别为E p M、E p N.下列判断正确的是()A．v M＜v N，a M＜a NB．v M＜v N，φM＜φNC．φM＜φN，E p M＜E p ND．a M＜a N，E p M＜E p N带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法1．从轨迹的弯曲方向判断受力方向(合外力指向轨迹凹侧)，从而分析电场方向或电荷的正负．2．结合轨迹、速度方向与静电力的方向，确定静电力做功的正负，从而确定电势能、电势和电势差的变化等．3．根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化情况．针对训练1(多选)如图所示，在点电荷Q产生的电场中，实线MN是一条方向未标出的电场线，虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹．设电子在A、B两点的加速度大小分别为a A、a B，电势能分别为E p A、E p B.下列说法正确的是()A．电子一定从A向B运动B．若a A＞a B，则Q靠近M端且为正电荷C．无论Q为正电荷还是负电荷一定有E p A＜E p BD．B点电势可能高于A点电势例2(2022·温州市高二期中)如图所示，某次雷雨天气，带电云层和建筑物上的避雷针之间形成电场，图中虚线为该电场的三条等差等势线，实线为某带电粒子从A 运动到B 的轨迹，A 、B 为运动轨迹上的两点．带电粒子的重力不计，避雷针带负电．则( )A ．带电粒子带负电B ．避雷针尖端附近电势较高C ．带电粒子在A 点的加速度大于在B 点的加速度D ．带电粒子在A 点的电势能大于在B 点的电势能二、用等分法确定匀强电场中的等势线和电场线1．在匀强电场中，沿任意一个方向，电势降落都是均匀的，故在同一直线上相同间距的两点间电势差相等，如图甲所示，如果AB ＝BC ，则U AB ＝U BC .2．在匀强电场中，相互平行且相等的线段两端点间的电势差相等，如图乙所示，▱ABCD 中，U AB ＝U DC ，U BC ＝U AD .3．由于匀强电场中沿任意一条直线电势降落都是均匀的，如果把某两点间的距离等分为n段，则每段两端点间的电势差等于原电势差的1n ，像这样采用等分间距求电势的方法，叫作等分法．4．确定匀强电场的电场方向：在匀强电场中，先利用等分法确定电势相等的点，画出等势面(线)，然后根据电场线与等势面(线)垂直画出电场线，且电场线的方向由电势高的等势面(线)指向电势低的等势面(线)，电场线的方向也就是电场方向．例3 (2021·南昌一中期中)如图所示，A 、B 、C 、D 是匀强电场中一正方形的四个顶点，已知A 、B 、C 三点的电势分别是φA ＝15 V ，φB ＝3 V ，φC ＝－3 V ，由此可以推断D 点的电势φD 是( )A ．6 VB ．9 VC ．3 VD ．12 V例4如图所示，在平面直角坐标系中，有一个方向平行于坐标平面的匀强电场，其中坐标原点O处的电势为0，点A处的电势为6 V，点B处的电势为3 V，则电场强度的大小为()A．200 V/m B．200 3 V/mC．100 V/m D．100 3 V/m用等分法找等势点的技巧1．在匀强电场中，将电势最高点和电势最低点连接后，根据需要等分成若干段，必能找到第三点的等势点．2．在匀强电场中，两等势点的连线一定是等势线，与等势线垂直、由高电势指向低电势的方向一定是电场方向．3．等分法的关键是找到电势相等的点，进而画出电场线．4．用等分法确定电势或电场强度方向只适用于匀强电场．针对训练2(多选)(2021·驻马店市高二期末)如图所示，在xOy坐标系中有一底角为60°的等腰梯形，空间有方向平行于坐标平面的匀强电场，其中原点O的电势为9 V，A点电势为4.5 V，B点电势为0，则由此可以判定()A．电场的电场强度大小为150 3 V/mB．电场的电场强度大小为100 3 V/mC．电场的方向与x轴正方向成30°角向上D．电场的方向沿x轴正方向。
