（山西專版）2020版高考物理二輪復習 第二篇 實驗題 熱點16 電學創(chuàng)新實驗精練（含解析）

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1、熱點16　電學創(chuàng)新實驗 熱考題型 　　實驗創(chuàng)新是新課標的特色之一,就創(chuàng)新而言,可以是實驗原理的創(chuàng)新,實驗器材的重組創(chuàng)新,器材的變更創(chuàng)新,也可以是數據分析和處理的創(chuàng)新,所以在訓練中歸類找出共性構建模型,如測電阻模型等,找出差異防止錯誤是應對創(chuàng)新問題的良策。 題型一　實驗方法的創(chuàng)新 1.利用如圖所示的電路可以較為準確地測量未知電源的電動勢。圖中Ex為待測電源,ES為標準電源(ES的電動勢已準確測出),E為工作電源,為電路提供電流。G為零刻度在中央的靈敏電流計,AB為一根粗細均勻的電阻絲,C、D為AB上的兩個活動接觸點,可以在電阻絲上移動。與電阻絲AB平行放置的還有一把刻度尺(刻度尺未畫出)

2、,可以測出C、D之間的長度。實驗步驟如下: (1)按圖連接好電路,將K1處于斷開狀態(tài),K2處于兩個觸點都不接的狀態(tài)。 (2)先閉合K1,調整RP至合適位置。 (3)將K2置于1位置,調整C、D觸點的位置,使電流計指針指向零刻度,記下　　　　　　　　　　。? (4)將K2置于2位置,重新調整C、D位置,使　　　　　　　　　　,并記下　　　　　　　　　　。? (5)斷開K1,計算待測電源的電動勢的表達式為:Ex=　　　　。? 答案　(3)C、D間的長度L1　(4)電流計指針指向零刻度　C、D間的長度L2　(5)L2L1ES 解析　(3)由題意知應記下C、D間的長度L1。 (4)

3、應重新調整C、D位置,使電流計指針指向零刻度并記下此時C、D間的長度L2。 (5)根據電阻定律有R1=ρL1S,R2=ρL2S 由電路特點可得I=ESR1=ExR2 聯(lián)立可得ESL1=ExL2,Ex=L2L1ES。 題型二　電學儀器的創(chuàng)新 2.熱敏電阻包括正溫度系數電阻器(PTC)和負溫度系數電阻器(NTC)。正溫度系數電阻器(PTC)在溫度升高時電阻值增大,負溫度系數電阻器(NTC)在溫度升高時電阻值減小,熱敏電阻的這種特性,常常應用在控制電路中。某實驗小組選用下列器材探究通過熱敏電阻Rx(常溫下阻值約為10.0Ω)的電流隨其兩端電壓變化的特點。 A.電流表A1(量程0~100m

4、A,內阻約1Ω) B.電流表A2(量程0~0.6A,內阻約0.3Ω) C.電壓表V1(量程0~3.0V,內阻約3kΩ) D.電壓表V2(量程0~15.0V,內阻約10kΩ) E.滑動變阻器R(最大阻值為10Ω) F.滑動變阻器R'(最大阻值為500Ω) G.電源E(電動勢15V,內阻可忽略) H.開關、導線若干 (1)實驗中改變滑動變阻器滑片的位置,使加在熱敏電阻兩端的電壓從零開始逐漸增大,請在所提供的器材中選擇必需的器材,應選擇的器材為電流表　　　　;電壓表　　　　;滑動變阻器　　　　。(只需填寫器材前面的字母即可)? (2)請在所提供的器材中選擇必需的器材,在虛線框內畫出

5、該小組設計的電路圖。 (3)該小組測出熱敏電阻R1的U-I圖線如圖甲中曲線Ⅰ所示。請分析說明該熱敏電阻是　　　。(填“PTC”或“NTC”)? (4)該小組又通過查閱資料得出了熱敏電阻R2的U-I圖線如圖甲中曲線Ⅱ所示。然后又將熱敏電阻R1、R2分別與某電池連成如圖乙所示電路,測得通過R1和R2的電流分別為0.30A和0.60A, 則該電池組的電動勢為　　　　V,內阻為　　　　Ω。(結果均保留三位有效數字)? 　　　甲　　　　　　　　　　　　乙 答案　(1)B　D　E　(2)如圖所示 (3)PTC　(4)10.0(9.60~10.4)　6.67(6.00~8.00) 解

6、析　(1)由于實驗要求電壓從零調,所以變阻器應采用分壓式接法,變阻器應選擇阻值較小的E以方便調節(jié);根據電源電動勢為15V可知電壓表應選D;常溫下當I=0.6A時U=IR=6V<15V,由此可見,為了得到多組數據,電流表應選B。 (2)由于熱敏電阻的阻值遠小于電壓表內阻,所以電流表應用外接法,又變阻器采用分壓式接法,電路圖如答案圖所示。 (3)根據U=RI,可知圖象上的點與原點連線的斜率等于待測電阻的阻值大小,從圖線Ⅰ可知線上各點與原點連線的斜率逐漸增大,所以電阻隨電壓(溫度)的增大而增大,即該電阻是正溫度系數電阻器,所以該熱敏電阻是PTC。 (4)根據閉合電路歐姆定律,接R1時有E=U1

7、+I1r,接R2時有E=U2+I2r,再根據U-I圖象可讀出I1=0.3A時對應的電壓U1=8.0V,當I2=0.6A時對應的電壓U2=6.0V,聯(lián)立以上兩式解得E=10.0V,r=6.67Ω。 跟蹤集訓 1.某同學在實驗室測汽車電熱器的電功率,此電熱器額定電壓為12V。實驗室備有下列器材。 A.輸出電壓為16V的學生電源 B.量程為0~3A的電流表,內阻約0.1Ω C.量程為0~0.6A的電流表,內阻約0.5Ω D.量程為0~3V的電壓表,內阻約3kΩ E.量程為0~15V的電壓表,內阻約15kΩ F.0~10Ω,額定電流為0.5A的滑動變阻器 G.0~10Ω,額定電流為2

8、A的滑動變阻器 H.導線,開關 該同學測量的數據記錄如下: U/V 2.4 3.0 5.0 8.0 10.0 12.0 I/A 0.15 0.20 0.30 0.40 0.45 0.50 　　(1)該電熱器的阻值是否恒定不變?答:　　　　(填“是”或“不是”)。? (2)合理選擇實驗器材:電流表選　　　　,電壓表選　　　　,滑動變阻器選　　　　。(填器材前的字母)? (3)請在虛線框內畫出電路圖。 　　　　　　　　　 (4)電熱器的額定功率為　　　　。(保留兩位有效數字)? 答案　(1)不是　(2)C　E　G　(3)見解析圖　(4)6.0W

9、 解析　(1)由該同學記錄的數據可知,電熱器的阻值不是恒定不變的。 (2)因實驗中電熱器最大電壓為12V,最大電流為0.5A,故選擇量程為0~15V的電壓表,量程為0~0.6A的電流表;如果采用滑動變阻器的限流接法,則當滑動變阻器阻值調到最大時,電熱器上的電壓仍然會大于2.4V,所以采用分壓式接法,由于電熱器的最大電流為0.5A,采用分壓式時,滑動變阻器的一部分處在干路,故滑動變阻器能承受的最大電流必須大于0.5A,故選滑動變阻器G。 (3)由于電熱器的電阻在20Ω左右,200.5<15×10320,故采用電流表外接法,電路圖如圖所示。 (4)P=UI=12.0×0.5W=6.0W。

10、 2.現(xiàn)有一只電壓表有刻度但無刻度值,提供以下可選用的器材及導線若干,要求盡可能精確地測量一個電壓表的滿偏電壓Ug。 A.待測電壓表V1,滿偏電壓約3V,內阻RV1=3000Ω,刻度均勻、總格數為N; B.電流表A:量程為0.6A、內阻RA約0.1Ω; C.電壓表V2:量程為15V、內阻RV2約15kΩ; D.標準電阻R1=10Ω; E.標準電阻R2=10kΩ; F.滑動變阻器R:最大阻值200Ω。 G.學生電源E,電動勢15V,內阻不計。 H.開關一個。 ①方框中已畫出部分實驗電路圖,請你完成剩余的部分電路圖,并標上題目中所給儀器的字母代號。 ②測出多組數據,其中一

11、組數據中待測電壓表V1的指針偏轉了n格,可計算出滿偏電壓Ug為　　　(用字母表示),式中除題目已給的物理量外,其他字母符號表示的物理量物理意義是　　　　　　　　　　　　　。? 答案?、偃鐖D所示 ②NURV1n(RV1+RV2)　U為標準電壓表V2的讀數 解析?、僖虼郎y電壓表的滿偏電壓較小,故應串聯(lián)一個定值電阻分壓,而且RV1=3000Ω,故串聯(lián)電阻應選R2,而電壓值需用電壓表V2測出,故要和V2并聯(lián),設計成如答案①中的電路圖。 ②V2的示數為V1和R2的總電壓,按照串聯(lián)分壓關系,則有V1兩端的電壓為RV1RV1+R2·U(U為標準電壓表V2的讀數),除以格數n即可得到每偏轉1個格的電壓值,再乘以總格數N即可得滿偏電壓。 6