【物理】2020届二轮复习实验题热点16　电学创新实验作业（山西专用）

【物理】2020届二轮复习实验题热点16　电学创新实验作业（山西专用）

热点16　电学创新实验 热考题型 ‎　　实验创新是新课标的特色之一,就创新而言,可以是实验原理的创新,实验器材的重组创新,器材的变更创新,也可以是数据分析和处理的创新,所以在训练中归类找出共性构建模型,如测电阻模型等,找出差异防止错误是应对创新问题的良策。‎ 题型一　实验方法的创新 ‎1.利用如图所示的电路可以较为准确地测量未知电源的电动势。图中Ex为待测电源,ES为标准电源(ES的电动势已准确测出),E为工作电源,为电路提供电流。G为零刻度在中央的灵敏电流计,AB为一根粗细均匀的电阻丝,C、D为AB上的两个活动接触点,可以在电阻丝上移动。与电阻丝AB平行放置的还有一把刻度尺(刻度尺未画出),可以测出C、D之间的长度。实验步骤如下:‎ ‎(1)按图连接好电路,将K1处于断开状态,K2处于两个触点都不接的状态。‎ ‎(2)先闭合K1,调整RP至合适位置。‎ ‎(3)将K2置于1位置,调整C、D触点的位置,使电流计指针指向零刻度,记下　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)将K2置于2位置,重新调整C、D位置,使　　　　　　　　　　,并记下　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(5)断开K1,计算待测电源的电动势的表达式为:Ex=　　　　。 ‎ 答案　(3)C、D间的长度L1　(4)电流计指针指向零刻度　C、D间的长度L2　(5)L‎2‎L‎1‎ES 解析　(3)由题意知应记下C、D间的长度L1。‎ ‎(4)应重新调整C、D位置,使电流计指针指向零刻度并记下此时C、D间的长度L2。‎ ‎(5)根据电阻定律有R1=ρL‎1‎S,R2=ρL‎2‎S 由电路特点可得I=ESR‎1‎=‎ExR‎2‎ 联立可得ESL‎1‎=ExL‎2‎,Ex=L‎2‎L‎1‎ES。‎ 题型二　电学仪器的创新 ‎2.热敏电阻包括正温度系数电阻器(PTC)和负温度系数电阻器(NTC)。正温度系数电阻器(PTC)在温度升高时电阻值增大,负温度系数电阻器(NTC)在温度升高时电阻值减小,热敏电阻的这种特性,常常应用在控制电路中。某实验小组选用下列器材探究通过热敏电阻Rx(常温下阻值约为10.0 Ω)的电流随其两端电压变化的特点。‎ A.电流表A1(量程0~100 mA,内阻约1 Ω)‎ B.电流表A2(量程0~0.6 A,内阻约0.3 Ω)‎ C.电压表V1(量程0~3.0 V,内阻约3 kΩ)‎ D.电压表V2(量程0~15.0 V,内阻约10 kΩ)‎ E.滑动变阻器R(最大阻值为10 Ω)‎ F.滑动变阻器R'(最大阻值为500 Ω)‎ G.电源E(电动势15 V,内阻可忽略)‎ H.开关、导线若干 ‎(1)实验中改变滑动变阻器滑片的位置,使加在热敏电阻两端的电压从零开始逐渐增大,请在所提供的器材中选择必需的器材,应选择的器材为电流表　　　　;电压表　　　　;滑动变阻器　　　　。(只需填写器材前面的字母即可) ‎ ‎(2)请在所提供的器材中选择必需的器材,在虚线框内画出该小组设计的电路图。‎ ‎(3)该小组测出热敏电阻R1的U-I图线如图甲中曲线Ⅰ所示。请分析说明该热敏电阻是　　　。(填“PTC”或“NTC”) ‎ ‎(4)该小组又通过查阅资料得出了热敏电阻R2的U-I图线如图甲中曲线Ⅱ所示。然后又将热敏电阻R1、R2分别与某电池连成如图乙所示电路,测得通过R1和R2的电流分别为0.30 A和0.60 A, 则该电池组的电动势为　　　　V,内阻为　　　　Ω。(结果均保留三位有效数字) ‎ ‎　　　甲　　　　　　　　　　　　乙 答案　(1)B　D　E　(2)如图所示 ‎(3)PTC　(4)10.0(9.60~10.4)　6.67(6.00~8.00)‎ 解析　(1)由于实验要求电压从零调,所以变阻器应采用分压式接法,变阻器应选择阻值较小的E以方便调节;根据电源电动势为15 V可知电压表应选D;常温下当I=0.6 A时U=IR=6 V<15 V,由此可见,为了得到多组数据,电流表应选B。‎ ‎(2)由于热敏电阻的阻值远小于电压表内阻,所以电流表应用外接法,又变阻器采用分压式接法,电路图如答案图所示。‎ ‎(3)根据U=RI,可知图象上的点与原点连线的斜率等于待测电阻的阻值大小,从图线Ⅰ可知线上各点与原点连线的斜率逐渐增大,所以电阻随电压(温度)的增大而增大,即该电阻是正温度系数电阻器,所以该热敏电阻是PTC。‎ ‎(4)根据闭合电路欧姆定律,接R1时有E=U1+I1r,接R2时有E=U2+I2r,再根据U-I图象可读出I1=0.3 A时对应的电压U1=8.0 V,当I2=0.6 A时对应的电压U2=6.0 V,联立以上两式解得E=10.0 V,r=6.67 Ω。‎ 跟踪集训 ‎1.某同学在实验室测汽车电热器的电功率,此电热器额定电压为12 V。实验室备有下列器材。‎ A.输出电压为16 V的学生电源 B.量程为0~3 A的电流表,内阻约0.1 Ω C.量程为0~0.6 A的电流表,内阻约0.5 Ω D.量程为0~3 V的电压表,内阻约3 kΩ E.量程为0~15 V的电压表,内阻约15 kΩ F.0~10 Ω,额定电流为0.5 A的滑动变阻器 G.0~10 Ω,额定电流为2 A的滑动变阻器 H.导线,开关 该同学测量的数据记录如下:‎ 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)该电热器的阻值是否恒定不变?答:　　　　(填“是”或“不是”)。 ‎ ‎(2)合理选择实验器材:电流表选　　　　,电压表选　　　　,滑动变阻器选　　　　。(填器材前的字母) ‎ ‎(3)请在虚线框内画出电路图。‎ ‎　　　　　　　　　‎ ‎(4)电热器的额定功率为　　　　。(保留两位有效数字) ‎ 答案　(1)不是　(2)C　E　G　(3)见解析图　(4)6.0 W 解析　(1)由该同学记录的数据可知,电热器的阻值不是恒定不变的。‎ ‎(2)因实验中电热器最大电压为12 V,最大电流为0.5 A,故选择量程为0~15 V的电压表,量程为0~0.6 A的电流表;如果采用滑动变阻器的限流接法,则当滑动变阻器阻值调到最大时,电热器上的电压仍然会大于2.4 V,所以采用分压式接法,由于电热器的最大电流为0.5 A,采用分压式时,滑动变阻器的一部分处在干路,故滑动变阻器能承受的最大电流必须大于0.5 A,故选滑动变阻器G。‎ ‎(3)由于电热器的电阻在20 Ω左右,‎20‎‎0.5‎<‎15×1‎‎0‎‎3‎‎20‎,故采用电流表外接法,电路图如图所示。‎ ‎(4)P=UI=12.0×0.5 W=6.0 W。‎ ‎2.现有一只电压表有刻度但无刻度值,提供以下可选用的器材及导线若干,要求尽可能精确地测量一个电压表的满偏电压Ug。‎ A.待测电压表V1,满偏电压约3 V,内阻RV1=3 000 Ω,刻度均匀、总格数为N;‎ B.电流表A:量程为0.6 A、内阻RA约0.1 Ω;‎ C.电压表V2:量程为15 V、内阻RV2约15 kΩ;‎ D.标准电阻R1=10 Ω;‎ E.标准电阻R2=10 kΩ;‎ F.滑动变阻器R:最大阻值200 Ω。‎ G.学生电源E,电动势15 V,内阻不计。‎ H.开关一个。‎ ‎①方框中已画出部分实验电路图,请你完成剩余的部分电路图,并标上题目中所给仪器的字母代号。‎ ‎②测出多组数据,其中一组数据中待测电压表V1的指针偏转了n格,可计算出满偏电压Ug为　　　(用字母表示),式中除题目已给的物理量外,其他字母符号表示的物理量物理意义是　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　①如图所示 ‎②NURV1‎n(RV1‎+RV2‎)‎　U为标准电压表V2的读数 解析　①因待测电压表的满偏电压较小,故应串联一个定值电阻分压,而且RV1=3 000 Ω,故串联电阻应选R2,而电压值需用电压表V2测出,故要和V2并联,设计成如答案①中的电路图。‎ ‎②V2的示数为V1和R2的总电压,按照串联分压关系,则有V1两端的电压为RV1‎RV1‎‎+‎R‎2‎·U(U为标准电压表V2的读数),除以格数n即可得到每偏转1个格的电压值,再乘以总格数N即可得满偏电压。‎