高考物理專題64實(shí)驗(yàn)：電學(xué)拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)練習(xí)含解析

PAGEPAGE1專題64實(shí)驗(yàn)：電學(xué)拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)1．結(jié)合閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)，去理解電路，找出測(cè)量量與已知量間的關(guān)系.2.熟練掌握基本實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)方法等是解決創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵．1．(2020·河北邯鄲市期末)某同學(xué)欲測(cè)量電流表G1的內(nèi)阻r1，實(shí)驗(yàn)室有如下實(shí)驗(yàn)器材：待測(cè)電流表G1(量程為0～6mA，內(nèi)阻約200Ω)電流表G2(量程為0～60mA，內(nèi)阻約40Ω)定值電阻R(阻值為20Ω)滑動(dòng)變阻器R1(阻值范圍為0～1000Ω)滑動(dòng)變阻器R2(阻值范圍為0～20Ω)電源(電動(dòng)勢(shì)約為3V)開關(guān)、導(dǎo)線若干請(qǐng)回答下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)過程中，要求電流表示數(shù)從零開始變化，則滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用______(選填“R1”或“R2”)．(2)為盡可能精確測(cè)量電流表G1的內(nèi)阻，請(qǐng)?jiān)谔摼€框中畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖．(3)利用上述實(shí)驗(yàn)電路，測(cè)量多組數(shù)據(jù)，圖1甲為實(shí)驗(yàn)過程中某次電流表G1的示數(shù)，其示數(shù)為_______mA.(4)若實(shí)驗(yàn)中讀得G1表和G2表的讀數(shù)為I1和I2，根據(jù)多組數(shù)據(jù)作出I2－I1圖象，如圖乙所示，圖線的斜率為k，則G1表的內(nèi)阻r1＝________(用k、R0表示)．圖1答案(1)R2(2)見解析圖(3)3.60(4)(k－1)R0解析eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1))由于電流表示數(shù)從零開始變化，滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，因而滑動(dòng)變阻器選擇阻值小的，故選R2.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2))由于題目沒有電壓表，而提供的電流表電阻未知，根據(jù)題意可知需要定值電阻作為電壓表使用，此時(shí)需要知道通過定值電阻的電流，滑動(dòng)變阻器采用分壓接法；故采用實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示：eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3))電流表的最小刻度為0.1mA，估讀到下一位，故電流表讀數(shù)為3.60mA.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4))根據(jù)電路圖和歐姆定律得：I1r1＝(I2－I1)R0，整理得：I2＝eq\f(r1＋R0,R0)·I1結(jié)合圖象可得：k＝eq\f(r1＋R0,R0)解得：r1＝(k－1)R0.2．(2020·河南、廣東、湖北、湖南四省部分學(xué)校聯(lián)考)某實(shí)驗(yàn)小組欲將一量程為2V的電壓表V1改裝成量程kΩ)滑動(dòng)變阻器R1(最大值為100Ω)電流表(量程為0.6A，內(nèi)阻約為0.1Ω)電源(電動(dòng)勢(shì)E＝6V，內(nèi)阻不計(jì))定值電阻R(阻值已知且滿足實(shí)驗(yàn)要求)．圖2圖2甲為測(cè)量電壓表V1的內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)電路圖，圖中M、N為實(shí)驗(yàn)小組選用的電表．(1)請(qǐng)選擇合適的電表替代M、N，按照電路圖用線條替代導(dǎo)線連接實(shí)驗(yàn)電路；(2)實(shí)驗(yàn)電路正確連接，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，M表的讀數(shù)為Y，N表的讀數(shù)為X，請(qǐng)用兩表的讀數(shù)和定值電阻R表示電壓表V1的內(nèi)阻________；(3)改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，得到多組M表和與之對(duì)應(yīng)的N表的讀數(shù)，建立直角坐標(biāo)系，通過描點(diǎn)作出M表(縱坐標(biāo))和與之對(duì)應(yīng)的N表的讀數(shù)(橫坐標(biāo))的函數(shù)圖象．若使M表和N表可同時(shí)達(dá)到滿偏，則函數(shù)圖象的斜率約為________；(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(4)若測(cè)得電壓表V1的內(nèi)阻準(zhǔn)確值為R0，則將此表改成量程為3V的電壓表需________(選填“串”或“并”)聯(lián)電阻的阻值為________．答案(1)見解析圖(2)eq\f(XR,Y－X)(3)2.5(4)串eq\f(R0,2)解析(1)將一量程為2V的電壓表V1改裝成量程為3V的電壓表，應(yīng)將定值電阻與電壓表V1(N)串聯(lián)，為測(cè)量電壓表V1的內(nèi)阻，再將電壓表V2(M)并聯(lián)到電壓表V1和定值電阻兩端，電路如圖．(2)根據(jù)歐姆定律可得，M表(縱坐標(biāo))和與之對(duì)應(yīng)的N表的讀數(shù)(橫坐標(biāo))的函數(shù)關(guān)系為Y＝eq\f(R＋RV1,RV1)X，則RV1＝eq\f(XR,Y－X).(3)RV1約為2kΩ，而電路分壓需要5V，RV1分到電壓為2V，故要求R分壓為3V，電阻約為3kΩ，圖象斜率約為k＝eq\f(3＋2,2)＝2.5.(4)將電壓表改裝成大量程的電壓表時(shí)應(yīng)串聯(lián)電阻分壓，根據(jù)串聯(lián)電路規(guī)律可知，串聯(lián)電阻應(yīng)分1V電壓即為電壓表V1的一半，串聯(lián)電路中電流相等，則串聯(lián)電阻應(yīng)為電壓表V1的一半即為eq\f(R0,2).3．(2020·貴州貴陽(yáng)市四校聯(lián)考)為測(cè)量某一未知電阻的阻值，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖3甲所示的電路圖，實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)得到電流表和電壓表的讀數(shù)分別為I和U，于是根據(jù)公式Rx＝eq\f(U,I)得出了被測(cè)電阻的阻值．試分析：圖3(1)若電流表不是理想電表，且其內(nèi)阻不可忽略，則利用該電路測(cè)出的阻值Rx________(選填“大于”或“小于”)被測(cè)電阻的真實(shí)值；(2)為消除電流表內(nèi)阻對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，該同學(xué)又設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路圖，連接好電路后他的具體操作步驟如下：①調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片到適當(dāng)位置，閉合開關(guān)K1及K2，得到電流表A和電壓表V1、V2的示數(shù)分別為I1、U1、U2，可求出電流表的內(nèi)阻RA＝________.②斷開開關(guān)K2讀出電流表A和電壓表V1的示數(shù)分別為I′和U′，可求出被測(cè)電阻的阻值為Rx＝________.③在有效消除電流表內(nèi)阻對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響后，該同學(xué)認(rèn)為實(shí)驗(yàn)中使用的電壓表也不是理想電表，那么該同學(xué)得出的被測(cè)電阻阻值應(yīng)________．A．大于被測(cè)電阻的真實(shí)值B．小于被測(cè)電阻的真實(shí)值C．與被測(cè)電阻的真實(shí)值一致答案(1)大于(2)①eq\f(U1－U2,I1)②eq\f(U′,I′)－eq\f(U1－U2,I1)③C解析(1)由內(nèi)接法原理，電流表測(cè)量電流準(zhǔn)確，電壓表測(cè)量值偏大，故電阻的測(cè)量值大于真實(shí)值．(2)①由閉合電路歐姆定律可知RA＝eq\f(U1－U2,I1)②由串聯(lián)電路電流關(guān)系與閉合電路歐姆定律可知Rx＝eq\f(U′,I′)－eq\f(U1－U2,I1)③步驟①中，電壓表V1、V2的電阻對(duì)測(cè)量結(jié)果無影響；步驟②中，開關(guān)K2斷開，電壓表V1的電阻對(duì)測(cè)量結(jié)果無影響，故Rx與被測(cè)電阻真實(shí)值一致，故選C.4．(2020·河南洛陽(yáng)市一模)電壓表滿偏時(shí)通過該表的電流是半偏時(shí)通過該表電流的兩倍．某同學(xué)利用這一事實(shí)測(cè)量電壓表的內(nèi)阻(半偏法)．實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下：待測(cè)電壓表V(量程3V，內(nèi)阻約為3000Ω)，電阻箱R0(最大阻值為99999.9Ω)，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值100Ω，額定電流2A)，電源E(電動(dòng)勢(shì)6V，內(nèi)阻不計(jì))，開關(guān)兩個(gè)，導(dǎo)線若干．(1)如圖4所示，虛線框內(nèi)為該同學(xué)設(shè)計(jì)的測(cè)量電壓表內(nèi)阻的電路圖的一部分．將電路圖補(bǔ)充完整．(2)將這種方法測(cè)出的電壓表內(nèi)阻記為RV′.則RV′＝________.與電壓表內(nèi)阻的真實(shí)值RV相比，RV′________RV.(選填“>”“＝”或“<”)圖4答案(1)見解析圖(2)R0＞解析(1)待測(cè)電壓表電阻(3000Ω)遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器R1的電阻值(100Ω)，故滑動(dòng)變阻器R1采用分壓式接法；電路圖如圖所示：(2)根據(jù)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)步驟是：移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，以保證通電后電壓表所在的支路分壓最??；閉合開關(guān)S1、S2，調(diào)節(jié)R1，使電壓表的指針滿偏；保持滑動(dòng)電阻器滑片位置不變，斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱R0，使電壓表的指針半偏；讀取電阻箱所示的電阻值，此即為測(cè)得的電壓表內(nèi)阻；電壓表串聯(lián)電阻箱后認(rèn)為電壓不變，而實(shí)際該支路電壓變大，則電阻箱分壓大于計(jì)算值，則會(huì)引起測(cè)量值的偏大，故RV＜RV′.5.(2020·湖北武漢市質(zhì)量檢測(cè))某小組用惠斯通電橋測(cè)量電阻Rx的阻值：方案一：如圖5所示，先閉合開關(guān)S，然后調(diào)整電阻箱R2的阻值，使開關(guān)S0閉合時(shí)，電流表G的示數(shù)為零．已知定值電阻R1、R3的阻值，即可求得電阻Rx.圖5(1)實(shí)驗(yàn)中對(duì)電流表G的選擇，下列說法正確的是________．A．電流表的零刻度在表盤左側(cè)B．電流表的零刻度在表盤中央C．電流表的靈敏度高，無需準(zhǔn)確讀出電流的大小D．電流表的靈敏度高，且能準(zhǔn)確讀出電流的大小(2)若實(shí)驗(yàn)中未接入電流表G，而其他電路均已連接完好，調(diào)節(jié)電阻箱R2，當(dāng)eq\f(R2,Rx)>eq\f(R1,R3)，則B、D兩點(diǎn)的電勢(shì)的關(guān)系滿足φB________(選填“>”“<”或“＝”)φD.方案二：在方案一的基礎(chǔ)上，用一段粗細(xì)均勻的電阻絲替代R1、R3，將電阻箱R2換成定值電阻R，如圖6所示．圖6(3)閉合開關(guān)S，調(diào)整觸頭D的位置，使按下觸頭D時(shí)，電流表G的示數(shù)為零．已知定值電阻R的阻值，用刻度尺測(cè)量出l1、l2，則電阻Rx＝________.(4)為消除因電阻絲的粗細(xì)不均勻而帶來的誤差，將圖6中的定值電阻R換成電阻箱，并且按照(3)中操作時(shí)，電阻箱的讀數(shù)記為R4；然后將電阻箱與Rx交換位置，保持觸頭D的位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱，重新使電流表G的示數(shù)為零，此時(shí)電阻箱的讀數(shù)記為R5，則電阻Rx＝______.答案(1)BC(2)<(3)eq\f(l2,l1)R(4)eq\r(R4R5)解析(1)電流表G零刻度線在中央時(shí)，可以判斷電流的流向，判斷B和D兩點(diǎn)電勢(shì)的高低，所以要求電流表G的零刻度在表盤中央，所以B正確，A錯(cuò)誤；根據(jù)電流表中表針擺的方向便可判斷B和D兩點(diǎn)電勢(shì)的高低，進(jìn)而進(jìn)行調(diào)節(jié)，無需準(zhǔn)確讀出電流的大小，所以C正確，D錯(cuò)誤．(2)當(dāng)沒有接電流表G時(shí)，R2與Rx串聯(lián)，R1與R3串聯(lián)，然后再并聯(lián)，則I1R2＋I(xiàn)1Rx＝UAB＋UBC＝UACI2R1＋I(xiàn)2R3＝UAD＋UDC＝UAC變形可得eq\f(R2,Rx)＝eq\f(UAB,UBC)＝eq\f(UAC,UBC)－1eq\f(R1,R3)＝eq\f(UAD,UDC)＝eq\f(UAC,UDC)－1所以，當(dāng)eq\f(R2,Rx)>eq\f(R1,R3)時(shí)UBC<UDC即φB<φD.(3)閉合開關(guān)S后，調(diào)整觸頭D讓電流表G示數(shù)為零，說明φB＝φD則UAB＝UAD，UBC＝UDC同時(shí)R與Rx電流相同，均勻電阻絲電流相同，設(shè)電阻絲單位長(zhǎng)度的電阻為R0，則eq\f(UAB,R)＝eq\f(UBC,Rx)，eq\f(UAD,R0l1)＝eq\f(UDC,R0l2)，整理得eq\f(R,Rx)＝eq\f(R0l1,R0l2)＝eq\f(l1,l2)得Rx＝eq\f(l2,l1)R.(4)將l1和l2的電阻記為R1′和R2′，則eq\f(R4,Rx)＝eq\f(R1′,R2′)，eq\f(Rx,R5)＝eq\f(R1′,R2′)聯(lián)立得Rx＝eq\r(R4R5).6．(2019·廣東茂名市第一次綜合測(cè)試)熱敏電阻包括正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)，正溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻隨溫度的升高而增大，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻隨溫度的升高而減小．某實(shí)驗(yàn)小組選用下列器材探究某一熱敏電阻Rx的導(dǎo)電特性．A．電流表A1(量程10mA，內(nèi)阻r1＝1Ω)B．電流表A2(量程0.6A，內(nèi)阻r2約為0.5Ω)C．滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值200Ω)D．滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值20Ω)E．定值電阻R3(阻值1499Ω)F．定值電阻R4(阻值149Ω)G．電源E(電動(dòng)勢(shì)15V，內(nèi)阻忽略不計(jì))H．開關(guān)與導(dǎo)線若干圖7(1)實(shí)驗(yàn)采用的電路圖如圖7甲所示，則滑動(dòng)變阻器選________，定值電阻R選________．(均填儀器前的字母序號(hào))(2)用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙中實(shí)物按圖甲的電路補(bǔ)充完整．(3)該小組根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)作出熱敏電阻的U－I圖象如圖丙所示，則該曲線對(duì)應(yīng)的是________(選填“PTC”或“NTC”)熱敏電阻．(4)若將此熱敏電阻直接接到一電動(dòng)勢(shì)為9V、內(nèi)阻為10Ω的電源兩端，則此時(shí)該熱敏電阻的阻值為______Ω(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．答案(1)DE(2)見解析圖(3)NTC(4)80.0(78.0～82.0)解析(1)采用滑動(dòng)變阻器分壓接法，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇總