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高中物理二輪復(fù)習(xí)專題限時訓(xùn)練:14 電學(xué)實驗與創(chuàng)新 Word版含解析

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1、 專題限時訓(xùn)練14 電學(xué)實驗與創(chuàng)新 時間:45分鐘 1.(2018·寧波鎮(zhèn)海中學(xué)模擬)LED發(fā)光二極管技術(shù)得到廣泛應(yīng)用,下表為某發(fā)光二極管的正向電壓U與正向電流I關(guān)系的數(shù)據(jù). U/V 0.00 2.56 2.71 2.80 2.84 2.87 2.89 2.91 2.99 I/mA 0.00 0.03 0.07 0.11 0.34 0.52 0.75 0.91 3.02 (1)根據(jù)以上數(shù)據(jù),在圖甲中畫出電壓在2.50~3.00 V范圍內(nèi)時二極管的I-U圖線. 答案:如圖所示 (2)分析二極管的I-U圖線可知二極管的電阻隨U變大而變小(

2、選填“變大”“變小”或“不變”),在電壓2.50~3.00 V范圍內(nèi)電阻最小約為970(±20) Ω(保留三位有效數(shù)字). (3)某同學(xué)用伏安法測電阻的電路描繪該二極管的伏安特性曲線,要求二極管的正向電壓從0開始變化,并使測量誤差盡量減小.圖乙是實驗器材實物圖,電壓表量程為3 V,內(nèi)阻約為3 kΩ,電流表量程為5 mA,內(nèi)阻約為10 Ω.圖中已連接了部分導(dǎo)線,請按實驗要求將實物圖中的連線補充完整. 答案:如圖所示 (4)若此LED發(fā)光二極管的工作電流為2 mA,則此發(fā)光二極管應(yīng)與一阻值R=15(10~20均可) Ω的電阻串聯(lián)后才能與電動勢為3 V、內(nèi)阻不計的電源相連. 解析:(

3、1)先描點,然后用平滑的曲線連接;(2)I-U圖象的斜率表示電阻的倒數(shù),斜率變大,表示電阻變小,因此當(dāng)電壓U=3 V時,電阻最大,大約為970 Ω(±20 Ω);(3)要描繪伏安特性曲線,需要將二極管兩端的電壓從零開始調(diào)節(jié),故用滑動變阻器分壓接法,因為二極管電阻比較大,為減小測量誤差用電流表內(nèi)接法;(4)根據(jù)伏安特性曲線可知,發(fā)光二極管器的工作電流為2 mA時,電阻兩端的電壓為2.97 V,根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知電阻兩端的電壓為0.03 V,電阻與二極管串聯(lián),通過電阻的電流也為2 mA,根據(jù)歐姆定律可得電阻R=15 Ω. 2.(2018·鄭州第一次質(zhì)量檢測)要測繪一個標(biāo)有“3 V,6 W

4、”小燈泡的伏安特性曲線,燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3 V,并便于操作.已選用的器材有: 電池組(電動勢4.5 V,內(nèi)阻約為1 Ω); 電流表(量程為0~250 mA,內(nèi)阻約為5 Ω); 電壓表(量程為0~3 V,內(nèi)阻約為3 kΩ); 開關(guān)一個、導(dǎo)線若干. (1)實驗中所用的滑動變阻器應(yīng)選下列中的A(填字母代號). A.滑動變阻器(最大阻值20 Ω,額定電流1 A) B.滑動變阻器(最大阻值1750 Ω,額定電流0.3 A) (2)實驗的電路圖應(yīng)選用下列的圖B(填字母代號). (3)實驗得到小燈泡的伏安特性曲線如圖甲所示.現(xiàn)將兩個這樣的小燈泡并聯(lián)后再與一個2 Ω的定值

5、電阻R串聯(lián),接在電動勢為1.5 V、內(nèi)阻為1 Ω的電源兩端,如圖乙所示.每個小燈泡消耗的功率是0.09 W. 解析:(1)描繪小燈泡的伏安特性曲線,滑動變阻器應(yīng)選擇分壓接法,以保證電壓可以從零開始在較大的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié),而分壓接法要求滑動變阻器選用阻值較小的變阻器,即滑動變阻器選A. (2)“描繪伏安特性曲線”的實驗中,滑動變阻器應(yīng)選擇分壓接法,圖A錯誤;圖C中,變阻器與小燈泡并聯(lián),圖C錯誤;小燈泡正常發(fā)光的電阻RL==1.5 Ω,該電阻與電流表內(nèi)阻接近,所以電流表應(yīng)采用外接法,圖B正確,D錯誤. (3)設(shè)流過燈泡的電流為I,對應(yīng)的電壓為U,則對整個閉合回路有E=U+2I(R+r),

6、即U=1.5-6I,在伏安特性曲線上繪出該函數(shù)圖線,得交點坐標(biāo)U1=0.6 V,I1=0.15 A,則每個燈泡的電功率P=U1I1=0.09 W. 3.某同學(xué)為了測量一節(jié)電池的電動勢和內(nèi)阻,從實驗室找到以下器材:一個滿偏電流為100 μA、內(nèi)阻為2 500 Ω的表頭,一個開關(guān),兩個電阻箱(0~999.9 Ω)和若干導(dǎo)線. (1)由于表頭量程偏小,該同學(xué)首先需將表頭改裝成量程為50 mA的電流表,則應(yīng)將表頭與電阻箱并聯(lián)(選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”),并將該電阻箱阻值調(diào)為5.0 Ω. (2)接著該同學(xué)用改裝的電流表對電池的電動勢及內(nèi)阻進(jìn)行測量,實驗電路如圖甲所示,通過改變電阻R測相應(yīng)的電流I,且

7、作相關(guān)計算后一并記錄如下表. 1 2 3 4 5 6 R(Ω) 95.0 75.0 55.0 45.0 35.0 25.0 I(mA) 15.0 18.7 24.8 29.5 36.0 48.0 IR(V) 1.42 1.40 1.36 1.33 1.26 1.20 ①根據(jù)表中數(shù)據(jù),圖乙中已描繪出四個點,請將第5、6兩組數(shù)據(jù)也描繪在圖乙中,并畫出IR-I圖線; 答案:如圖所示 ②根據(jù)圖線可得電池的電動勢E是1.53 V,內(nèi)阻r是2.0 Ω. 解析:(1)將小量程表頭改裝成更大量程的電流表,需給表頭“并聯(lián)”一個合適阻值

8、的分流電阻;已知表頭的滿偏電流Ig=100 μA,表頭內(nèi)阻Rg=2 500 Ω,改裝后電流表量程IA=50 mA,設(shè)分流電阻為Rx,由IgRg=(IA-Ig)Rx解得Rx≈5.0 Ω. (2)①將表中第5、6兩組數(shù)據(jù)描入坐標(biāo)紙,分析電路并由閉合電路的歐姆定律可得E=I(R+RA+r),變形得IR=-(RA+r)I+E,可知IR-I圖象為一條直線,故應(yīng)用一條直線擬合各數(shù)據(jù)點,如圖所示; ②由上述分析知,IR-I圖象的縱軸截距為電池電動勢,由圖知E=1.53 V(1.52~1.54 V);圖中直線斜率的絕對值為RA+r,則RA+r=7.0 Ω,所以,電池內(nèi)阻r=7.0 Ω-RA=2.0 Ω.

9、 4.如圖所示為多量程多用電表的示意圖. (1)當(dāng)接通1或2時,為電流擋(填“電流”“電阻”或“電壓”).1的量程比2的量程大(填“大”或“小”). (2)測量某電阻時,用歐姆擋“×10”擋時,發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過大,他應(yīng)該換用歐姆擋×1(填“×1”或“×100”)擋.換擋后,在測量前要先進(jìn)行歐姆調(diào)零. (3)該同學(xué)要測量多用電表直流“2.5 V”擋的內(nèi)阻RV(約為20 kΩ).除此多用電表外,還有以下器材:直流電源一個(電動勢E為3 V,內(nèi)阻可忽略不計)、電阻一個(阻值R為10 kΩ)、開關(guān)一個、導(dǎo)線若干. 要求:①在方框中畫出實驗電路圖(多用電表用表示); ②寫出RV的

10、表達(dá)式(用字母表示,并說明所用字母的物理意義). 答案:(3)見解析 解析:(1)將電流計改裝成電流表時要并聯(lián)電阻分流,所以1、2是電流擋;并阻電阻越小,分流越大,則改裝的電流表量程越大,故1位置的量程較大. (2)因偏轉(zhuǎn)角度過大,則電阻小,要用小量程的,選擇“×1”擋,換擋后電路改變,要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零. (3)①實驗電路圖如圖所示. ②在設(shè)計的電路圖中,多用電表與電阻串聯(lián),通過它們的電流相等,所以有=,因此RV=,其中U為多用電表直流“2.5 V”擋的讀數(shù),R為10 kΩ,E為電源的電動勢. 5.(2018·江西省上饒市二模)要測定一個自感系數(shù)很大的線圈L的直流電阻RL

11、,實驗室提供以下器材: A.待測線圈L:阻值約為2 Ω,額定電流為2 A B.電流表A1:量程為0.6 A,內(nèi)阻為r1=0.2 Ω C.電流表A2:量程為3.0 A,內(nèi)阻r2約為0.2 Ω D.變阻器R1:阻值范圍為0~10 Ω E.變阻器R2:阻值范圍為0~1 kΩ F.定值電阻R3=10 Ω G.定值電阻R4=100 Ω H.電源E:電動勢E約為9 V,內(nèi)阻很小 I.單刀單擲開關(guān)兩個S1和S2,導(dǎo)線若干 要求實驗時,改變滑動變阻器的阻值,在盡可能大的范圍內(nèi)測得多組A1表、A2表的讀數(shù)I1、I2,然后利用I1-I2圖象求出線圈的電阻RL. (1)實驗中定值電阻應(yīng)選擇F,

12、滑動變阻器應(yīng)選擇D.(請?zhí)钇鞑男蛱? (2)請在方框內(nèi)畫出實驗電路原理圖(器材用適當(dāng)?shù)姆柋硎?. (3)實驗結(jié)束時應(yīng)先斷開開關(guān)S2. (4)由實驗測得的數(shù)據(jù)作出I2-I1圖象,如圖所示,則線圈的直流電阻值為2.04_Ω. 解析:(1)將內(nèi)阻已知的電流表A1串聯(lián)定值電阻改裝為電壓表,利用伏安法測量線圈的直流電阻值.由于線圈的直流電阻值很小,測量電路采用電流表外接法,控制電路采用滑動變阻器分壓接法,滑動變阻器選用阻值較小的滑動變阻器R1;由于電源電動勢約為9 V,改裝電壓表時使用量程為0.6的電流表A1與定值電阻R3=10 Ω串聯(lián). (3)實驗結(jié)束時若先斷開開關(guān)S1,則線圈將產(chǎn)生自感電動勢與電流表A1形成回路,可能會燒毀電流表,因此實驗結(jié)束時應(yīng)先斷開開關(guān)S2. (4)開關(guān)均閉合時,利用并聯(lián)電路知識可得I1(R3+r)=(I2-I1)RL,解得I2=·I1,即I2-I1圖象的斜率k=,由圖象的圖線斜率k=6解得RL=2.04 Ω.

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