2020版高考物理一轮复习第八章 微专题63电学实验的拓展与创新

2020版高考物理一轮复习第八章 微专题63电学实验的拓展与创新

电学实验的拓展与创新 [方法点拨] (1)结合闭合电路欧姆定律、串并联电路特点，去理解电路，找出测量量与已 知量间的关系.(2)熟练掌握基本实验的原理、实验方法等是解决创新实验的关键. 1.(2018·湖北省黄冈市模拟)图1中虚线框内是由表头G改装成的一个电流表和一个电压表 的电路，其中接 a、b 时为电流表，接 a、c 时为电压表.已知表头的满偏电流为 2mA、内阻 阻值范围为 180～200Ω，定值电阻 R1＝50Ω，R2＝1460Ω，为确定改装后电流表和电压表的 量程，实验小组将 a、b 两个接线柱接入如图 1 所示的电路中，来测量表头 G 的内阻； 图 1 (1)实验室里，电流表 A 和滑动变阻器 R 均有两种规格： 电流表：a.0～10mA b.0～600mA 滑动变阻器：a.0～20Ω b.0～1000Ω 则电流表应选________，滑动变阻器应选________；(选填字母代号) (2)将选择的器材接入电路； ①依照电路图，补充完整图 2中的实物图； 图 2 ②闭合 S，以 I1表示电流表 A 的示数，I2表示表头 G的示数，多次调节滑动变阻器，测量多 组 I1、I2数据(单位均为 mA)，某同学以 I1为纵轴，I2为横轴，画出 I1－I2图线为一条过原点 的倾斜直线，该同学求出了图线的斜率 k＝5，则表头内阻 Rg＝________Ω，由表头 G 改装 后的电流表量程为________mA，电压表量程为________V. 2.(2018·广东省汕头市模拟)某实验小组的同学利用图 3 甲所示的电路“探究并联电路中 各点电势的关系”.已知 R1＝10Ω，R2＝20Ω，R3＝30Ω，R4＝40Ω，电源的电动势为 E＝10V， 内阻不计，且电源负极端接地. (1)由此可得 a、b 两点间电势差为 Uab＝________V，如果在 a、b 两点间接一个电阻，则有 电流从________点流向________点.(填“a”或“b”) 图 3 (2)该实验小组同学又设计了图乙的电路来测量电阻 Rx的阻值，其中 R为电阻箱，G 为灵敏 电流计，请按图乙的实验原理图完成图丙中实物电路的连线. (3)实验时，先调节电阻箱，使电阻箱的阻值为 R1.闭合开关，反复调节滑动变阻器滑片的位 置，使通过灵敏电流计的电流为零；断开开关，保持滑动变阻器的滑片所处位置不变，交换 电阻箱与待测电阻的位置.闭合开关，然后反复调节电阻箱，使灵敏电流计的示数再次为零， 记下此时电阻箱的阻值 R2；则待测电阻的阻值为 Rx＝________.(用题中已知量的字母表示) 3.某同学测量直流恒流电源的输出电流 I0和定值电阻 Rx的阻值，电路如图 4所示. 图 4 实验器材如下： 直流恒流电源(电源输出的直流电流 I0保持不变，I0约为 0.8A)； 待测电阻 Rx(阻值约为 20Ω)； 滑动变阻器 R(最大阻值约为 50Ω)； 电压表 V(量程 15V，内阻约为 15kΩ)； 电流表 A(量程 0.6A，内阻约为 0.2Ω)； 请回答下列问题. (1)实验所用器材如图 5 所示，图中部分电路已经连接好，请完成实验电路的连接. 图 5 (2)电路开关 S 闭合前，滑动变阻器的滑片 P 应滑动到____处(选填“a”或“b”)，其理由 是 ________________________________________________________________________； (3)所得实验数据如下表，请在如图 6 所示的直角坐标系上画出 U—I 图象. 1 2 3 4 5 电流表的示数 I/A 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 电压表的示数 U/V 13.9 12.1 10.2 7.60 6.1 图 6 (4)根据所画 U－I 图象，可求得直流恒流电源输出电流 I0＝________A，待测电阻的阻值 Rx ＝________Ω.(结果保留两位有效数字) 4.(2018·湖南省衡阳市模拟)电导(G)是表示导体传输电流能力强弱的物理量，用通过导体 的电流(I)与其两端电压(U)的比值表示，单位为西门子，符号为 S.某实验小组利用提供的 器材测量某金属丝的电导，器材如下： A.待测金属丝 Rx(电导约为 0.2S) B.干电池两节(E)，内阻较小； C.电压表(V1)，量程 0～15V，内阻约为 5kΩ； D.毫安表(A1)，量程 0～10mA，内阻约为 300Ω； E.电流表(A2)，量程 0～0.6A，内阻约为 0.1Ω； F.滑动变阻器 R，最大阻值为 5Ω； G.开关、导线若干. (1)请根据提供的实验器材，在图 7 甲的虚线框中画出电路图，并标出所选器材的字母或文 字； (2)请用笔画代替导线，连接图乙实物图； 图 7 (3)实验中测得两个表的数据如表格所示，根据表格数据作图，如图丙所示(电表 1、电表 2 为实验所选择的电表). 1 2 3 4 5 6 7 电表 1 0.05 0.10 0.20 0.25 0.30 0.40 0.50 电表 2 0.85 1.70 3.40 4.26 5.12 6.86 8.62 根据描点，若用线性图线反映变化规律，则该金属丝的电导为________S.(保留两位有效数 字) 5.(2018·吉林省长春市二模)实际的二极管正向电阻并不为零，反向电阻也不是无穷大，一 兴趣小组同学对某型号二极管做了如下研究： 图 8 (1)用多用电表的欧姆挡粗测二极管的正向电阻. ①测量时选择开关旋到测电阻的“×10”倍率，多用电表的表盘如图 8 所示，则电阻为 ________Ω； ②多用电表的红表笔应与二极管的________(填“正”或“负”)极相连； (2)用电压表和电流表的示数描绘该二极管加正向 0～1.5V 电压时的伏安特性曲线，可供选 择的器材如下： 电压表 V1(量程 0～1.5V，内阻约 2000Ω) 电压表 V2(量程 0～6V，内阻约 4000Ω) 电流表 A1(量程 0～0.6A，内阻约 10Ω) 电流表 A2(量程 0～40mA，内阻约 0.1Ω) 滑动变阻器 R1(总电阻约为 10Ω) 滑动变阻器 R2(总电阻约为 100Ω) 电源 E(电动势 2V，内阻不计) 开关 S，导线若干 ①为调节方便，并有尽可能高的精度，请选择合适的器材，电压表____、电流表____、滑动 变阻器____；(填写所选器材的符号) ②在图 9 甲虚线方框中画出实验电路原理图； 图 9 ③该二极管加正向电压的伏安特性曲线如图乙所示，现将阻值为 50Ω的定值电阻与该二极 管串联，并与一电动势为 2V、内阻不计的电源组成闭合电路，二极管上的电压为正向电压， 则回路中的电流强度为________mA. 答案精析 1.(1)a a (2)①如图所示 ②200 0～10(10) 0～15(15) 2.(1)2 a b (2)见解析图 (3) R1R2 解析 (1)由电路图可知，R4两端的电压为 UR4＝ R4E R1＋R4 ＝ 40×10 40＋10 V＝8V，则 a 点的电势为 Ua＝ 8V；R3两端的电压为 UR3＝ R3E R2＋R3 ＝ 30×10 20＋30 V＝6V，则 b 点的电势为 Ub＝6V，则 Uab＝Ua－Ub＝2V； 如果在 a、b 两点间接一个电阻，则有电流从 a 点流向 b 点. (2)实物连接如图所示： (3)先调节电阻箱，使电阻箱的阻值为 R1.闭合开关，反复调节滑动变阻器滑片的位置，使通 过灵敏电流计的电流为零；若设滑动变阻器左右两边的电阻分别为 Ra和 Rb，则应该满足 Rx Ra ＝ R1 Rb ；保持滑动变阻器的滑片所处位置不变，交换电阻箱与待测电阻的位置.闭合开关，然后 反复调节电阻箱，使灵敏电流计的示数再次为零，记下此时电阻箱的阻值为 R2；则应该满足 R2 Ra ＝ Rx Rb ，联立两式可知待测电阻的阻值为 Rx＝ R1R2. 3.(1)如图所示 (2)a 开关 S 闭合后，流过电流表的电流不会超过电流表的量程 (3)如图所示 (4)0.87～0.92 19～22 4.(1)见解析图 (2)见解析图 (3)0.20(0.19～0.21) 解析 (1)由于电压表量程太大，导致误差比较大，所以采用毫安表充当电压表，设计电路 如图所示. (2)按照电路图连接实物图如图所示. (3)根据电导的定义可知该金属丝电导的大小 G＝ 0.5 8.5×10－3×300 S＝0.20S. 5.(1)①130 ②负 (2)①V1 A2 R1 ②见解析图 ③14.5 解析 (1)①表盘上的读数为 13，再乘倍率，所以电阻为 130Ω； ②根据多用电表中两表笔电流的流向为“红进黑出”，要测二极管的正向电阻时，应将红表 笔与二极管的负极相连. (2)①待测二极管加正向 0～1.5V 电压，所以电压表应选 V1；由二极管加正向电压的伏安特 性曲线可知，当电压接近 1.5V 时，电流达到最大接近 40mA，故电流表应选 A2；为调节方便， 并提高测量的精准度，滑动变阻器应采用分压式接法，所以滑动变阻器应选总阻值较小的即 R1. ②二极管电阻 Rx＞ RARV，故采用电流表内接法，电路图如图所示： ③将 50Ω的定值电阻与电源等效为一个电动势为 2V、内阻为 50Ω的新电源.在二极管的 I －U 图象上作出新电源的 I－U图线，交点纵坐标即为电路中的电流，此时电流为 14.5mA.