1、考向4创新类电学实验(2018全国卷) 某实验小组利用如图甲所示的电路探究在25 80 范围内某热敏电阻的温度特性。所用器材有:置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT,其标称值(25 时的阻值)为900.0 ;电源E(6 V,内阻可忽略);电压表(量程150 mV);定值电阻R0(阻值20.0 );滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 );电阻箱R2(阻值范围0999.9 );单刀开关S1,单刀双掷开关S2。实验时,先按图甲连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0 。将S2与1端接通,闭合S1,调节R1的滑片位置,使电压表读数为某一值U0;保持R1的滑片位置不变,将R2置于最大值,将S2
2、与2端接通,调节R2,使电压表读数仍为U0;断开S1,记下此时R2的读数。逐步降低温控室的温度t,得到相应温度下R2的阻值,直至温度降到25.0 。实验得到的R2-t数据见下表。t/25.030.040.050.060.070.080.0R2/900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0回答下列问题:(1)在闭合S1前,图甲中R1的滑片应移动到_(填“a”或“b”)端。(2)在图乙的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并作出R2-t曲线。(3)由图乙可得到RT在25 80 范围内的温度特性。当t=44.0 时,可得RT=_。(4)将RT握于手心,手心温度下R2的相应读数如
3、图丙所示,该读数为_,则手心温度为_。命题陷阱点:不理解等效替代法等效替代是物理实验常用的方法,基本原则就是替代前后电路的状态不变,则替代元件与原来的元件参量相同。电学实验原理的创新方法解决电学设计型实验常用的三种方法转换法将不易测量的物理量转换成可以(或易于)测量的物理量进行测量,然后再反求待测物理量的值,这种方法叫转换测量法(简称转换法)。如在测量金属丝电阻率的实验中,虽然无法直接测量电阻率,但可通过测量金属丝的长度和直径,并将金属丝接入电路测出其电阻,然后再计算出它的电阻率替代法用一个标准的已知量替代被测量,通过调整标准量,使整个测量系统恢复到替代前的状态,则被测量等于标准量控制变量法研
4、究一个物理量与其他几个物理量的关系时,要使其中的一个或几个物理量不变,分别研究这个物理量与其他各物理量的关系,然后再归纳总结,如“探究影响导体电阻的因素实验”(测电阻率)某兴趣小组欲通过测定工业污水(含多种重金属离子)的电阻率来判断某工厂废水是否达到排放标准(达标的污水中重金属离子浓度低,电阻率大,一般电阻率200 m的工业废水即达到排放标准)。图甲所示为该组同学所用圆柱形盛水容器,其左、右两侧面为金属薄板(电阻极小),其余侧面由绝缘材料制成,左、右两侧带有接线柱。 (1)先用刻度尺和游标卡尺分别测量盛水容器的长度L和内径D,某次测量示数如图乙所示,它们的读数分别为:L=40.0 cm;D=_
5、cm。将水样注满容器后,进行以下操作:(2)分别用多用电表欧姆挡的“1 k”“100”两挡粗测水样的电阻值时,表盘上指针如图所示,则所测水样的电阻约为_。(3)为更精确地测量所取水样的电阻,该小组从实验室中找到如下实验器材:A.电流表(量程5 mA,电阻RA=800 )B.电压表(量程15 V,电阻RV约为10 k)C.滑动变阻器(020 ,额定电流1 A)D.电源(12 V,内阻约10 )E.开关一只,导线若干请在图中完成电路连接。(4)正确连接电路后,闭合开关,测得一组U、I数据;再调节滑动变阻器,重复上述测量步骤,得出一系列数据如下表所示。U/V2.04.06.08.010.0I/mA0
6、.731.432.172.893.58由以上测量数据得到的平均值为2 772 ,则待测水样的电阻为_。据此可知,所测水样_排放标准(填“达到”或“没达到”)。1.如图甲所示为实验室的一直流电流表,其使用说明书上附的该电流表的内部电路如图乙所示。(1)某次用03 A量程测量时,示数如图丙所示,其读数为_A。(2)该电流表00.6 A量程对应的内阻约为_(结果保留两位有效数字)。(3)若电阻R1断路,则电流表允许通过的最大电流约为_mA(结果保留两位有效数字)。2.为了节能和环保,一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制,光敏电阻是阻值随着光的照度变化而发生变化的元件(照
7、度可以反映光的强弱,光越强照度越大,照度单位为lx)。某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如表:照度(lx)0.20.40.60.81.01.2电阻(k)754028232018(1)根据表中数据,请在如图甲所示的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线,并说明阻值随照度变化的特点。(2)如图乙所示,当1、2两端所加电压上升至2 V时,控制开关自动启动照明系统。请利用下列器材设计一个简单电路,给1、2两端提供电压,要求当天色渐暗照度降低至1.0 lx时启动照明系统,在虚线框内完成电路原理图。(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下:光敏电阻RP(符号,阻值见表);直流电源E(电动势3 V,内阻
8、不计);定值电阻:R1=10 k,R2=20 k,R3=40 k(限选其中之一并在图中标出);开关S及导线若干。3.同学们在测量某电阻丝的电阻Rx的实验中,所用电流表的内阻与Rx相当,电压表可视为理想电压表。 (1)若使用图甲所示电路图进行实验,为了使Rx的测量值更接近真实值,电压表的a端应连接到电路的_点(填“b”或“c”)。实验测得电阻丝的U-I图象如图乙所示,根据图象测得Rx=_(保留两位有效数字)。(2)实验中,随着电源电压进一步增加,电阻丝逐渐进入炽热状态,同学们发现对炽热电阻丝吹气,其阻值会发生变化。在控制电阻丝两端的电压为10 V的条件下,得到电阻丝的电阻Rx随风速v(用风速计测
9、量)的变化关系如图丙所示。由图可知当风速增加时, Rx会_(填“增大”或“减小”)。当电源电压不变,在风速增加的过程中,为保持电阻丝两端电压为10 V,需要将滑动变阻器RW的滑片向_(填“M”或“N”)端调节。实验中为了通过电压表的示数来显示风速,同学们设计了如图丁所示的电路。其中R为两只阻值相同的电阻, Rx为两根相同的电阻丝,一根置于气流中,另一根不受气流影响,V为待接入的理想电压表。如果要求在测量中,风速从零开始增加,电压表的示数也从零开始增加,则电压表的“+”端和“-”端应分别连接到电路中的b点和_点(填“a”“c”或“d”)。4.某实验小组用如图所示实验电路研究电源路端电压和小灯泡电
10、压随电流的变化规律。(1)实验操作步骤:按实验电路连接好实验器材;把滑动变阻器滑片P移到滑动变阻器的_(填“最右端”或“最左端”);闭合开关S,调节滑片P到适当位置,读出电流表A、电压表V1和电压表V2的示数,并记录数据,断开开关S;调整滑片P到不同位置,多次重复步骤。某次测量时三个电表指针位置如图所示,电流表读数_A,电压表V1读数_V,电压表V2的读数_V;整理好实验器材。(2)实验小组把测量数据在图所示U-I坐标系中描出,作出两条图线A、B。从图中可以算出电源的电动势E=_V,内阻r=_(计算结果保留两位有效数字)。滑动变阻器滑片P移到滑动变阻器的最右端时,小灯泡的实际功率为_W(计算结
11、果保留两位有效数字)。请在图中用描点法画出滑动变阻器两端电压随电流表电流变化的图线。5.在“测定电源电动势和内阻”的实验中,除待测电源(E、r),足够的连接导线外,实验室仅提供:两只量程合适的电压表V1、V2(V1的内阻为R1),一只单刀双掷开关S。(1)画出实验原理图;(2)写出用测量值表示的电源电动势E和内阻r的表达式,并注明式中各物理量的含义。考向4创新类电学实验/研透真题破题有方/【解析】(1)为了保护测量电路,在闭合S1前,图甲中R1的滑片应移动到b端。(2)在图乙的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,做出R2-t曲线如图所示。(3)由作出的R2-t曲线可知,当t=44.0 时,可得RT
12、=450 。(4)根据图丙所示读数为6100 +210 +10 +0.10 =620.0 ,由作出的R2-t曲线可知,当RT=620.0 时,可得t=33.0 。答案: (1)b(2)见解析图(3)450(4)620.033.0/多维猜押制霸考场/【解析】(1)主尺读数15.1 cm,副尺第11条线与主尺刻度对齐而副尺有20个格,每个格为0.05 mm,所以有110.05 mm=0.55 mm,故读数为15.1 cm+0.55 mm=15.155 cm。(2)丁图指针太靠近0刻度,而丙图指针在表盘中央附近,两图读数结果应该是一样的,所以丙图对应的是100挡,读数时选择指针在表盘中央附近的。故结
13、果为16100 =1 600 。(3)电流表内阻已知,故用电流表内接法。待测电阻较大而滑动变阻器阻值太小,所以用滑动变阻器分压式接法。电路如图所示:(4)电流表内接法的测量结果为待测电阻与电流表内阻的串联总电阻,所以待测阻值Rx=R测-RA=1 972 。由R=得:=89100,所以没达到排放标准。答案:(1)15.155(2)1 600(3)见解析图(4)1 972没达到/高考猜押竞技场/1.【解析】(1)电流表量程为03 A,由题图丙所示表盘可知,其分度值为0.1 A,示数为1.20 A。(2)由题图乙电路图可知,电流表量程为00.6 A时,电流表内阻为:R=,代入数据可得:R0.50 。
14、(3)由题图乙电路图可知,电流表量程为03 A时,电流表内阻为R=,代入数据可得R0.1 ,故3 A=Ig+;解得:Ig0.0 050 A=5.0 mA。答案:(1)1.20(2)0.50(3)5.02.【解析】(1)描绘图象应注意:各点均匀分布在图线两侧,且图线应用平滑曲线,而不能只是各点的连线。光敏电阻的阻值随照度变化的曲线如图a所示,电阻的阻值随光照度的增大而减小。(2)根据串联电阻的正比分压关系,E=3 V,当照度降低至1.0 lx时,其电压升至2 V,由图线a知,此时光敏电阻RP=20 k,URP=2 V,则串联电阻分压UR=1 V,由=2得R=10 k,故选定值电阻R1,电路原理图
15、如图b所示。答案:见解析3.【解析】(1)电流表的内阻与Rx相当,为了使 Rx的测量值更接近真实值,应采用电流表的外接法,所以电压表的 a端应连接到电路的c点。U-I图象的斜率表示电阻的阻值,则Rx= =4.0 。(2)由题图丙可知当风速增加时,Rx会减小。Rx减小,并联部分电阻减小,并联部分分得电压减小,要让其分得电压不变,滑动变阻器的滑片应向M端移动,维持电路其他部分电阻与并联部分电阻之比不变。风速从零开始增加, 置于气流中的电阻Rx会减小,其他电阻不变,要使电压表示数从零开始增加,电压表的正负接线柱只能接在b、d两点,因其他各点间的电势差不可能为零。答案:(1)c4.0(2)减小Md4.
16、【解析】(1)由于滑动变阻器采用限流式接法,所以把滑动变阻器滑片P移到滑动变阻器的最左端;电流表选择03 A的量程,每一大格表示1.0 A,每一大格里有10个小格,则每个小格表示0.1 A,则指针所指的示数为1.50 A;电压表V1选择06 V的量程,刻度盘中有三个大格,则每一大格为2 V,每一大格又分为10小格,则每一小格表示0.2 V,故指针所指的示数为2.9 V;电压表V2选择03 V的量程,刻度盘中有三个大格,则每一大格为1 V,每一大格又分为10小格,则每一小格表示0.1 V,故指针所指的示数为1.30 V;(2)从题图中可以读出电源的电动势E=4.5 V,通过计算得出内阻r= =1
17、.0 ;滑动变阻器滑片P移到滑动变阻器的最右端时,小灯泡的电流最大为I=2.0 A,电压为U=2.5 V,小灯泡的实际功率为P=UI=5.0 W。滑动变阻器两端电压(随电流表电流变化的图线)如图所示:答案:(1)最左端1.502.91.30(2)4.51.05.0见解析图5.【解析】 (1)依题意可知,电压表V1的内阻已知,则可由电流电压变换法用V1测出它所在支路的电流,设计实验电路如图所示。(2)设当开关S与1接触时,电压表V1的读数为U0;当开关S与2接触时,电压表V1、V2的读数分别为U1、U2,由欧姆定律E=U+Ir,即有U0=E-,U1+U2=E-可得E=,r=。答案:见解析关闭Word文档返回原板块
