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1、電學實驗
1.(2018年高考·課標全國卷Ⅰ)某實驗小組利用如圖5-13-20(a)所示的電路探究在25 ℃~80 ℃范圍內某熱敏電阻的溫度特性.所用器材有:置于溫控室(圖中虛線區(qū)域)中的熱敏電阻RT,其標稱值(25 ℃時的阻值)為900.0 Ω;電源E(6 V,內阻可忽略);電壓表(量程150 mV);定值電阻R0(阻值20.0 Ω),滑動變阻器R1(最大阻值為1 000 Ω);電阻箱R2(阻值范圍0~999.9 Ω);單刀開關S1,單刀雙擲開關S2.
圖5—13—20
實驗時,先按圖(a)連接好電路,再將溫控室的溫度t升至80.0 ℃.將S2與1端接通,閉合S1,調節(jié)R1
2、的滑片位置,使電壓表讀數(shù)為某一值U0;保持R1的滑片位置不變,將R2置于最大值,將S2與2端接通,調節(jié)R2,使電壓表讀數(shù)仍為U0;斷開S1,記下此時R2的讀數(shù).逐步降低溫控室的溫度t,得到相應溫度下R2的阻值,直至溫度降到25.0 ℃.實驗得到的R2-t數(shù)據(jù)見下表.
t/℃
25.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
R2/Ω
900.0
680.0
500.0
390.0
320.0
270.0
240.0
回答下列問題:
(1)在閉合S1前,圖(a)中R1的滑片應移動到________(填“a”或“b”)端.
(2)在圖5-1
3、3-20(b)的坐標紙上補齊數(shù)據(jù)表中所給數(shù)據(jù)點,并做出R2-t曲線.
(3)由圖(b)可得到RT在25 ℃~80 ℃范圍內的溫度特性.當t=44.0 ℃時,可得RT=________Ω.
(4)將RT握于手心,手心溫度下R2的相應讀數(shù)如圖5-13-20(c)所示,該讀數(shù)為________Ω,則手心溫度為________℃.
解析:(1)閉合開關S1前,應讓滑片移動到b端,使滑動變阻器連入電路的阻值最大.
(3)由圖象可知t=44.0 ℃時,電阻的阻值為450 Ω.
(4)由圖(c)可得電阻箱阻值為620.0 Ω,
由圖象可得溫度約為33.0 ℃.
答案:(1)b (2)如圖5—1
4、3—21所示
圖5—13—21
(3)450 (4)620.0 33.0
2.(2017年高考·課標全國卷Ⅰ)某同學研究小燈泡的伏安特性.所使用的器材有:小燈泡L(額定電壓3.8 V,額定電流0.32 A);電壓表(量程3 V,內阻3 kΩ);電流表(量程0.5 A,內阻0.5 Ω);固定電阻R0(阻值1 000 Ω);滑動變阻器R(阻值0~9.0 Ω);電源E(電動勢5 V,內阻不計);開關S;導線若干.
圖5—13—22
(1)實驗要求能夠實現(xiàn)在0~3.8 V的范圍內對小燈泡的電壓進行測量,畫出實驗電路原理圖.
(2)實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖5-13-22(a)
5、所示.
由實驗曲線可知,隨著電流的增加小燈泡的電阻________(填“增大”“不變”或“減小”),燈絲的電阻率________(填“增大”“不變”或“減小”).
(3)用另一電源E0(電動勢4 V,內阻1.00 Ω)和題給器材連接成圖5-13-22(b)所示的電路,調節(jié)滑動變阻器R的阻值,可以改變小燈泡的實際功率.閉合開關S,在R的變化范圍內,小燈泡的最小功率為________ W,最大功率為________ W.(結果均保留2位小數(shù))
解析:(1)要實現(xiàn)在0~3.8 V的范圍內對小燈泡的電壓進行測量,則滑動變阻器需要設計成分壓接法;電壓表應與固定電阻R0串聯(lián),將量程改為4 V.由于小
6、燈泡正常發(fā)光時電阻約為12 Ω,所以需將電流表外接.(2)由小燈泡伏安特性曲線可知,隨著電流的增加小燈泡的電阻增大.根據(jù)電阻定律可知,燈絲的電阻率增大.(3)當滑動變阻器接入電路中的阻值最大為9.0 Ω時,流過小燈泡的電流最小,小燈泡的實際功率最小,把滑動變阻器視為等效電源內阻的一部分,在題圖(a)中畫出等效電源E0′(電動勢4 V,內阻1.00 Ω+9.0 Ω=10 Ω)的伏安特性曲線,函數(shù)表達式為U=4-10I(V),圖線如圖5—13—24Ⅰ所示,故小燈泡的最小功率為Pmin=U1I1=1.75×0.225 W≈0.39 W.當滑動變阻器接入電路中的阻值最小為零時,流過小燈泡的電流最大,小
7、燈泡的實際功率最大,在題圖(a)中畫出電源E0(電動勢4 V,內阻1.00 Ω)的伏安特性曲線,函數(shù)表達式為U=4-I(V),圖線如圖5—13—24Ⅱ所示,故小燈泡的最大功率為Pmax=U2I2=3.68×0.318 W≈1.17 W.
答案:(1)實驗電路原理圖如圖5—13—23所示
(2)增大 增大 (3)0.39 1.17
圖5—13—23 圖5—13—24
3.(2018年高考·課標全國卷Ⅱ)某同學組裝一個多用電表.可選用的器材有:微安表頭(量程100 μA,內阻900 Ω);電阻箱R1(阻值范圍0~999.9 Ω);電
8、阻箱R2(阻值范圍0~99 999.9 Ω);導線若干.
要求利用所給器材先組裝一個量程為1 mA的直流電流表,在此基礎上再將它改裝成量程為3 V的直流電壓表.組裝好的多用電表有電流1 mA和電壓3 V兩擋.
圖5—13—25
回答下列問題:
(1)在虛線框內畫出電路圖并標出R1和R2,其中*為公共接線柱,a和b分別是電流擋和電壓擋的接線柱.
(2)電阻箱的阻值應取R1=________Ω,R2=________Ω.(保留到個位)
解析:(2)接a時改裝成量程為1 mA的電流表,有
IgRg=(I-Ig)R1,解得R1=100 Ω,接b時改裝成量程為3 V的電壓表,有U=Ig
9、Rg+IR2,解得R2=2 910 Ω.
答案:(1)如圖5—13—26所示 (2)100 2 910
圖5—13—26
4.(2018年高考·課標全國卷Ⅲ)一課外實驗小組用如圖5-13-27所示的電路測量某待測電阻Rx的阻值.圖中R0為標準定值電阻(R0=20.0 Ω);可視為理想電壓表;S1為單刀開關,S2為單刀雙擲開關;E為電源;R為滑動變阻器.采用如下步驟完成實驗:
(1)按照實驗原理線路圖(a),將圖(b)中實物連線.
圖5—13—27
(2)將滑動變阻器滑動端置于適當?shù)奈恢?,閉合S1.
(3)將開關S2擲于1端,改變滑動變阻器滑動端的位置,記下此時電壓表的示數(shù)
10、U1;然后將S2擲于2端,記下此時電壓表的示數(shù)U2.
(4)待測電阻阻值的表達式Rx=________(用R0、U1、U2表示).
(5)重復步驟(3),得到如下數(shù)據(jù).
1
2
3
4
5
U1/V
0.25
0.30
0.36
0.40
0.44
U2/V
0.86
1.03
1.22
1.36
1.49
3.44
3.43
3.39
3.40
3.39
(6)利用上述5次測量所得的平均值,求得Rx=________Ω.(保留1位小數(shù))
解析:(4)由于為理想電壓表,故S2接1或接2時流過R0、Rx的電流相等.
根據(jù)部分電路歐姆定
11、律和串聯(lián)電路的特點得
=,解得Rx=(-1)R0
(6)根據(jù)所給數(shù)據(jù),計算的平均值為3.41,
代入Rx=(-1)R0得Rx=48.2 Ω.
答案:(1)實物連線如圖5—13—28
圖5—13—28
(4)(-1)R0 (6)48.2
5.(2019年高考·課標全國卷Ⅰ)某同學要將一量程為250μA的微安表改裝為量程為20 mA的電流表.該同學測得微安表內阻為1 200 Ω,經(jīng)計算后將一阻值為R的電阻與該微安表連接,進行改裝.然后利用一標準毫安表,根據(jù)圖5-13-29(a)所示電路對改裝后的電表進行檢測(虛線框內是改裝后的電表).
圖5—13—29
(1)根據(jù)
12、圖(a)和題給條件,將圖5-13-29(b)中的實物連接.
(2)當標準毫安表的示數(shù)為16.0 mA時,微安表的指針位置如圖5-13-29(c)所示,由此可以推測出所改裝的電表量程不是預期值,而是________.(填正確答案標號)
A.18 mA B.21 mA C.25 mA D.28 mA
(3)產(chǎn)生上述問題的原因可能是________.(填正確答案標號)
A.微安表內阻測量錯誤,實際內阻大于1 200 Ω
B.微安表內阻測量錯誤,實際內阻小于1 200 Ω
C.R值計算錯誤,接入的電阻偏小
D.R值計算錯誤,接入的電阻偏大
(4)要達到預期目的,無論測得的內
13、阻值是否正確,都不必重新測量,只需要將阻值為R的電阻換為一個阻值為kR的電阻即可,其中k=________.
解析:(1)電表改裝時,微安表應與定值電阻R并聯(lián)接入虛線框內,則實物電路連接如圖5—13—30所示:
圖5—13—30
(2)由標準毫安表與改裝表的讀數(shù)可知,改裝后的電流表,實際量程被擴大的倍數(shù)為:
n==100倍.故當原微安表表盤達到滿偏時,實際量程為:250×10-3×100=25 mA,故本小題選C;
(3)根據(jù)IgRg=(I-Ig)R,得:I=(1+)Ig,改裝后的量程偏大的原因可能是,原微安表內阻測量值偏小,即電表實際內阻Rg真實值大于1 200Ω;或者因為定值
14、電阻R的計算有誤,計算值偏大,實際接入定值電阻R阻值偏?。时拘☆}選AC;
(4)由于接入電阻R時,改裝后的表實際量程為25 mA,故滿足IgRg=(25-Ig)R;要想達到預期目的,即將微安表改裝為量程為20 mA電流表,應滿足IgRg=(20-Ig)kR, 其中Ig=250μA=0.25 mA,聯(lián)立解得:k=1.25或k=.
答案:(1)如圖5—13—30所示 (2)C (3)AC (4)
6.(2019年高考·課標全國卷Ⅱ)某小組利用圖5-13-31(a)所示的電路,研究硅二極管在恒定電流條件下的正向電壓U與溫度t的關系,圖中V1和V2為理想電壓表;R為滑動變阻器,R0為定值電阻(
15、阻值100 Ω);S為開關,E為電源.實驗中二極管置于控溫爐內,控溫爐內的溫度t由溫度計(圖中未畫出)測出.圖5-13-31b)是該小組在恒定電流為50.0 μA時得到的某硅二極管U-I關系曲線.回答下列問題:
圖5—13—31
(1)實驗中,為保證流過二極管的電流為50.0μA,應調節(jié)滑動變阻器R,使電壓表V1的示數(shù)為U1=________mV;根據(jù)圖(b)可知,當控溫爐內的溫度t升高時,硅二極管正向電阻__________(填“變大”或“變小”),電壓表V1示數(shù)__________(填“增大”或“減小”),此時應將R的滑片向________(填“A”或“B”)端移動,以使V1示
16、數(shù)仍為U1.
(2)由圖(b)可以看出U與t成線性關系.硅二極管可以作為測溫傳感器,該硅二極管的測溫靈敏度為=________×10-3 V/℃(保留2位有效數(shù)字).
解析:(1)U1=IR0=100Ω×50×10-6 A=5×10-3V=5 mV由R=,I不變,溫度升高,U減小,故R減?。挥捎赗變小,總電阻減小,電流增大;R0兩端電壓增大,即V1表示數(shù)變大,只有增大電阻才能使電流減小,故滑動變阻器向右調節(jié),即向B端調節(jié).
(2)由圖可知,=2.8×10-3 V/℃
答案:(1)5.00 變小 增大 B (2)2.8
7.(2019年高考·課標全國卷Ⅲ)某同學欲將內阻為98.5 Ω、
17、量程為100 μA的電流表改裝成歐姆表并進行刻度和校準,要求改裝后歐姆表的15 kΩ刻度正好對應電流表表盤的50 μA刻度.可選用的器材還有:定值電阻R0(阻值14 kΩ),滑動變阻器R1(最大阻值1 500 Ω),滑動變阻器R2(最大阻值500 Ω),電阻箱(0~99 999.9Ω),干電池(E=1.5 V,r=1.5 Ω),紅、黑表筆和導線若干.
圖5—13—32
(1)歐姆表設計
將圖5-13-32(a)中的實物連線組成歐姆表.歐姆表改裝好后,滑動變阻器R接入電路的電阻應為________Ω:滑動變阻器選________(填“R1”或“R2”).
(2)刻度歐姆表表盤
18、
通過計算,對整個表盤進行電阻刻度,如圖5-13-32(b)所示.表盤上a、b處的電流刻度分別為25和75,則a、b處的電阻刻度分別為________、________.
(3)校準
紅、黑表筆短接,調節(jié)滑動變阻器,使歐姆表指針指向________kΩ處;將紅、黑表筆與電阻箱連接,記錄多組電阻箱接入電路的電阻值及歐姆表上對應的測量值,完成校準數(shù)據(jù)測量.若校準某刻度時,電阻箱旋鈕位置如圖5-13-32(c)所示,則電阻箱接入的阻值為________Ω.
解析:(1)由題知當兩表筆間接入 15 kΩ的電阻時,電流表示數(shù)為50 μA,由閉合電路歐姆定律有=,代入數(shù)據(jù)解得R=900 Ω,所以滑動變阻器選擇R1.(2)歐姆表的內阻Rg′=Rg+r+R0+R=15 kΩ,當電流為25 μA時有=?Rx′=3Rx=45 kΩ;當電流為75 μA時有=?Rx″=Rx=5 kΩ.(3)紅、黑表筆短接,調節(jié)滑動變阻器,使歐姆表指針指向0 kΩ處.題圖(c)中電阻箱讀數(shù)為35 000.0 Ω.
答案:(1)) 900 R1
(2)45 5 (3)0 35 000.0
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