【物理】2018届二轮复习“电学创新实验”学案（全国通用）

【物理】2018届二轮复习“电学创新实验”学案（全国通用）

‎“电学创新实验”学前诊断 考点一 实验原理的拓展与创新 ‎1.[考查安培力相关因素探究]‎ 某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁(未画出)的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。‎ ‎(1)在图中画出连线，完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向移动。‎ ‎(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：‎ A．适当增加两导轨间的距离 B．换一根更长的金属棒 C．适当增大金属棒中的电流 其中正确的是________(填入正确选项前的标号)。‎ 解析：(1)实验电路连线如图所示。‎ ‎(2)为使金属棒获得更大的速度，则金属棒运动时需要更大的加速度，根据牛顿第二定律有a＝，所以增加磁感应强度、增大电流、增加两导轨间的距离都可以使加速度增大。故选项A、C正确，选项B错误。‎ 答案：(1)见解析图　(2)AC ‎2．[考查自动控制电路设计与调整]‎ 现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过‎60 ℃‎时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic 时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干。‎ 在室温下对系统进行调节。已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在‎60 ℃‎时阻值为650.0 Ω。‎ ‎(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。‎ ‎(2)电路中应选用滑动变阻器________(填“R‎1”‎或“R‎2”‎)。‎ ‎(3)按照下列步骤调节此报警系统：‎ ‎①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为________Ω；滑动变阻器的滑片应置于________(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是________________________________________________________________________。‎ ‎②将开关向________(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至________________________________________________________________________。‎ ‎(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。‎ 解析：(1)电路图连接如图。‎ ‎(2)报警器开始报警时，对整个回路有 U＝Ic(R滑＋R热)‎ 代入数据可得R滑＝1 150.0 Ω，因此滑动变阻器应选择R2。‎ ‎(3)①在调节过程中，电阻箱起到等效替代热敏电阻的作用，电阻箱的阻值应为报警器报警时热敏电阻的阻值，即为650.0 Ω。滑动变阻器在电路中为限流接法，滑片应置于b端附近，若置于另一端a时，闭合开关，则电路中的电流I＝ A≈27.7 mA，超过报警器最大电流20 mA，报警器可能损坏。②开关应先向c端闭合，移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警为止。‎ 答案：(1)连线见解析图　(2)R2　(3)①650.0　b ‎　接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏　②c　报警器开始报警 ‎3．[考查探测压敏电阻随压力变化的特性]‎ 压敏电阻由在压力作用下发生形变进而导致电阻率发生变化的材料组成，为了探究某压敏材料的特性，有人设计了如下的电路，其中电源电动势为3 V、内阻约为1 Ω，两个电流表量程相同均为‎0.6 A，一个电流表内阻r已知，另外一个电流表内阻较小但阻值未知。‎ ‎(1)电路图中哪个电流表的内阻r已知________(填“A‎1”‎或“A‎2”‎)。‎ ‎(2)在某一个压力测试下，两个电流表A1和A2的读数分别为I1和I2，则压敏电阻的阻值Rx＝__________。‎ ‎(3)经过测试获得压敏电阻的阻值和压力的关系图如图所示，以竖直向下为正方向，则阻值和压力的关系式是__________。‎ 解析：(1)没有电压表，但内阻已知的电流表不仅可以测出通过自身的电流，还可当作电压表使用，根据电路图判断A1可作为电压表测量压敏电阻电压，所以A1的内阻为r。‎ ‎(2)压敏电阻电压为I1r，电流为I2－I1，所以压敏电阻的阻值Rx＝。‎ ‎(3)图像为一次函数图像，根据数学知识可得 Rx＝16－‎2F。‎ 答案：(1)A1　(2)　(3)Rx＝16－‎‎2F 考点二 实验器材的等效与替换 ‎4.[考查测量导电液体的电阻率]‎ 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(一般工业废水电阻率的达标值ρ≥200 Ω·m)。如图甲所示为该同学所用盛水容器，其左、右两侧面为金属薄板(电阻极小)，其余四面由绝缘材料制成，左、右两侧带有接线柱，容器内表面长a＝‎40 cm，宽b＝‎20 cm，高c＝‎10 cm，将水样注满容器后，用多用电表粗测水样电阻约为2 750 Ω。‎ ‎(1)为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为50 Ω)‎ B．电压表(量程15 V，电阻RV约为10 kΩ)‎ C．滑动变阻器(0～20 Ω，额定电流‎1 A)‎ D．电源(12 V，内阻约10 Ω)‎ E．开关一只、导线若干 请在图乙实物图中完成电路连接。‎ ‎(2)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，测出一系列数据如下表所示，请在如图丙所示的坐标纸中作出UI关系图线。‎ U/V ‎2.0‎ ‎3.8‎ ‎6.8‎ ‎8.0‎ ‎10.2‎ ‎11.6‎ I/mA ‎0.73‎ ‎1.36‎ ‎2.20‎ ‎2.89‎ ‎3.66‎ ‎4.15‎ ‎(3)由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率约为________ Ω·m。据此可知，所得水样________(填“达标”或“不达标”)。‎ 解析：(1)因为要精确测量电阻值，需要电路中电压有较大的变化范围，而滑动变阻器阻值比待测电阻小得多，所以连线时滑动变阻器要用分压式接法；又电流表内阻已知，则采用电流表内接法，电路连接如图1所示。‎ ‎(2)描点、连线，UI图线如图2所示。‎ ‎(3)由图2所作图线斜率可知，总电阻为2 727 Ω，又R＝R总－RA＝2 677 Ω，根据电阻定律R＝ρ，代入数据得ρ≈134 Ω·m<200 Ω·m，故不达标。‎ 答案：(1)、(2)见解析图　(3)134(130～140均可)　不达标 ‎5．[考查新型电池电动势和内阻的测量]‎ 某物理学习小组为了测定某太阳能硅光电池组的电动势和内阻，设计了如图1所示的电路，在一定光照条件下进行实验。‎ ‎(1)请根据图1完成图2中实物的连线。‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ U/V ‎1.77‎ ‎1.75‎ ‎1.70‎ ‎1.65‎ ‎1.54‎ ‎1.27‎ ‎1.00‎ ‎0.50‎ I/μA ‎12‎ ‎30‎ ‎48‎ ‎60‎ ‎68‎ ‎76‎ ‎80‎ ‎86‎ ‎(2)该小组成员将测量出来的数据记录在表格中，请在图3中作出该硅光电池组的UI图线。‎ ‎(3)由所作的UI图线可知该硅光电池组的电动势E＝________V，电池组的内阻随输出电流的变化而改变，在电流为80 μA时，该电池组的内阻r＝________Ω(保留两位有效数字)。‎ 解析：(1)实物连接图如图甲所示。‎ ‎(2)根据表格中数据描点后用平滑曲线连接，UI图线如图乙所示。‎ ‎(3)由所作的UI图线可知该硅光电池组的电动势E＝1.8 V，在电流为80 μA时，由表中数据可知此时电源的路端电压U＝1.00 V，由闭合电路欧姆定律知电源内电压为U′＝E－U＝0.80 V，所以电池组的内阻r＝＝×106 Ω＝1.0×104 Ω。‎ 答案：(1)、(2)见解析图　(3)1.8　1.0×104‎ ‎6．[考查描绘电池板的伏安特性曲线]‎ 太阳能电池板在有光照射时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件，某实验小组根据描绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池板在没有光照射时(没有储存电能)的IU曲线，所用的器材有：太阳能电池板，电源E，电流表A，电压表V，滑动变阻器R，开关S及导线若干。‎ ‎(1)为了达到上述目的，实验电路应选用图甲中的______(选填“A”或“B”)。‎ ‎(2)该实验小组根据实验得到的数据，得到了如图乙所示的IU图像。由图可知，当电压小于2.00 V时，太阳能电池板的电阻________(选填“很大”或“很小”)；当电压为2.80 V时，太阳能电池板的电阻为________kΩ。‎ ‎(3)当有光照射时，太阳能电池板作为电源，其路端电压与总电流的关系如图丙所示，分析该曲线可知，该电池板作为电源时的电动势为________V。若把它与阻值为1 kΩ的电阻连接构成一个闭合电路，在有光照射时，该电池板的效率是________%。(结果保留两位有效数字)‎ 解析：(1)描绘伏安特性曲线时电压和电流要从零开始测起，滑动变阻器采用分压式接法，应选A所示的实验电路。‎ ‎(2)由题图乙可知，在电压小于2.00 V时，电流I很小，所以太阳能电池板的电阻很大。由题图乙可知，当电压为2.80 V时，电流I＝2.80×10－‎3 A，‎ 电阻R＝＝ Ω＝1 kΩ。‎ ‎(3)由题图丙可知，图线与纵轴交点的纵坐标为电源的电动势，故该电池板的电动势为2.8 V；若它与1 kΩ的电阻连接构成一个闭合电路；在UI图中作出对应的电阻的UI图线，如图所示；图线的交点为电路的工作点，则由图可知路端电压为1.8 V，则电源的效率η＝×100%＝64%。‎ 答案：(1)A　(2)很大　1　(3)2.8　64‎