（全国通用）2018年高考物理一轮复习 第9章 恒定电流 微专题51 电学创新实验.doc

电学创新实验 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用下列器材测量电容器的电容：一块多用电表，一台直流稳压电源，一个待测电容器(额定电压16 v)，定值电阻r1(阻值未知)，定值电阻r2150 ，电流传感器、数据采集器和计算机，单刀双掷开关s，导线若干实验过程如下：实验次数实验步骤第1次用多用电表“10”挡测量电阻r1，指针偏转如图1甲所示.将电阻r1等器材按照图乙正确连接电路，将开关s与1端连接，电源向电容器充电.将开关s掷向2端，测得电流随时间变化的it曲线如图丙中的实线a所示.第2次用电阻r2替换r1，重复上述实验步骤，测得电流随时间变化的it曲线如图丁中的某条虚线所示.说明：两次实验中电源输出的直流电压恒定且相同.图1请完成下列问题：(1)由图甲可知，电阻r1的测量值为_.(2)第1次实验中，电阻r1两端的最大电压u_v利用计算机软件测得it曲线和两坐标轴所围成的面积为42.3 mas，已知电容器放电时其内阻可以忽略不计，则电容器的电容为c_f.(3)第2次实验中，电流随时间变化的it曲线应该是图丁中的虚线_(选填“b”“c”或“d”)，判断依据是_.2材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”，利用这种效应可以测量压力大小若图2甲为某压敏电阻在室温下的电阻压力特性曲线，其中rf、r0分别表示有、无压力时压敏电阻的阻值为了测量压力f，需先测量压敏电阻处于压力中的电阻值rf.请按要求完成下列实验图2(1)设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路，在图乙的虚线框内画出实验电路原理图(压敏电阻及所给压力已给出，待测压力大小约为0.41020.8102 n，不考虑压力对电路其它部分的影响)，要求误差较小，提供的器材如下：a压敏电阻，无压力时阻值r06 000 b滑动变阻器r，全电阻约200 c电流表，量程2.5 ma，内阻约30 d电压表，量程3 v，内阻约3 ke直流电源e，电动势3 v，内阻很小f开关s，导线若干(2)正确接线后，将压敏电阻置于待测压力下，通过压敏电阻的电流是1.33 ma，电压表的示数如图丙所示，则电压表的读数为_v.(3)此时压敏电阻的阻值为_；结合图甲可知待测压力的大小f_n(计算结果均保留两位有效数字)图33实验室有一破损的双量程电压表，两量程分别是3 v和15 v，其内部电路如图3所示，因电压表的表头已烧坏，无法知道其电学特性，但两个精密电阻r1、r2完好，测得r12.9 k，r214.9 k.现有两个表头，外形都与原表头相同，已知表头的满偏电流为1 ma，内阻为50 ；表头的满偏电流为0.5 ma，内阻为200 ；又有三个精密定值电阻r1100 ，r2150 ，r3200 .若保留r1、r2的情况下，对电压表进行修复，根据所给条件回答下列问题：(1)原表头的满偏电流i_，内阻r_.(2)在虚线框中画出修复后双量程电压表的电路图(标识出所选用的相应器材符号)图4(3)某学习小组利用修复的电压表，再加上可以使用的以下器材测量一未知电阻rx的阻值电流表a，量程05 ma，内阻未知；最大阻值约为100 的滑动变阻器；电源e，电动势约3 v；开关s、导线若干由于不知道未知电阻的阻值范围，学习小组为精确测出未知电阻的阻值，选择合适的电路，请你帮助他们在图4中补充完整电路连接，正确连线后读得电压表示数为2.40 v，电流表示数为4.00 ma，则未知电阻阻值rx为_.4某同学利用满偏电流为500 a的电流表、热敏电阻等制作电子温度计(1)制作的实验过程中需要测出该电流表的内阻rg，所用的电路如图5，主要步骤是：接通开关s1，调节变阻器r1，使指针偏转到满刻度；保持r1不变，再接通开关s2，调节电阻箱r2，使指针偏转到满刻度的一半，读出此时r2的阻值为299.0 ，可认为rgr2.实验时，电路中的变阻器r1和电源有下列器材可供选择：图5a变阻器(0200 ) b变阻器(020 k)c电源(1.5 v，内阻不计) d电源(9 v，内阻不计)为了使测量rg尽量精确，r1应选_，电源应选_(填选项前的字母)图6(2)温度在0300 范围内，某热敏电阻的阻值rt随温度t()的变化情况为rt20050t()，把这个热敏电阻、标准定值电阻、电池、开关与电流表串联起来，电路如图6所示，图7电流表的表盘如图7所示用该热敏电阻作探头，将表盘上的电流刻度值改成对应的温度值，制作成简单的电子温度计已知电池的电动势e1.5 v，内阻r1.0 ，标准定值电阻的阻值r02 500 ，根据(1)中测得的rg值和闭合电路欧姆定律，得出电流表表盘上500 a刻度处对应的温度刻度值是0 ，300 a刻度处对应的温度刻度值是_.(3)由于用图5电路测定电流表的内阻rg在原理上存在一定的系统误差，因而制作的电子温度计在测量温度时，测量值比真实值_(填“偏大”或“偏小”)5现有下列可供选用的器材及导线若干，要求尽可能精确地测量出待测电流表的满偏电流a待测电流表(满偏电流约为700 a800 a，内阻约为100 ，已知表盘刻度均匀、总格数为n)b电流表(量程为0.6 a，内阻为ra0.1 )c电压表(量程为3 v，内阻为rv3 k)d滑动变阻器r(最大阻值为200 )e电源e(电动势为3 v，内阻约为1.5 )f开关s一个(1)根据你的测量需要，“b.电流表”与“c.电压表”中应选择_(只需填写电表前的字母序号)(2)某同学设计的实验电路图如下，你认为正确的是_(3)某次测量中测得电流表的指针偏转了n格，读出另一个电表的示数u(或i)，可算出满偏电流iamax_.(用题中所给符号表示)6.(1)甲同学用如图8所示电路测量未知电阻rx的阻值，图中电源电动势未知，r为电阻箱，他将电源内阻与电流表内阻忽略不计，分别读出电阻箱阻值为r1和r2时电流表的示数i1和i2，则rx的测量值表达式为rx_. 图8(2)乙同学认为甲同学的测量没有考虑电源内阻和电流表内阻，误差较大，他在甲同学使用的电路基础上仅仅增加了一个电键s2，然后进行实验；a先闭合电键s2，再闭合电键s1，多次调节电阻箱，读出电阻箱的阻值r和对应电流表的示数i，以为纵坐标，r为横坐标作出图象，求得图线的斜率为k1，纵轴截距为b1；b断开电键s2，保持电键s1闭合，多次调节电阻箱，读出电阻箱的阻值r和对应电流表的示数i，以为纵坐标，r为横坐标作出图象，求得图线的斜率为k2，纵轴截距为b2.回答下列问题：请你在虚线框中作出乙同学采用的电路图乙同学得出rx测量值的表达式为rx_.两次测量得到图线斜率k1_k2(填“”“r1，最大电流imax，因第2次实验的最大电流小些，故不是b；图线与坐标轴所围面积表示电容器充电后所带的总电荷量，所以两条曲线分别与坐标轴所围面积相等，故不是d，而是c.2(1)如图所示(2)2.00(3)1.510360解析(1)根据题述对实验电路的要求，应该设计成滑动变阻器分压式接法，电流表内接电路(2)根据电压表读数规则，电压表示数为2.00 v.(3)由欧姆定律，此时压敏电阻的阻值为rf1.5103 .无压力时，r06 000 ，有压力时，4，由题图甲可知，对应的待测压力f60 n.3(1)1 ma100 (2)如图甲所示(3)如图乙所示750解析(1)根据电路的串、并联有：i(rr1)3 v，i(rr2)15 v，联立解得r100 ，i1 ma.(3)在不知道待测电阻的阻值的情况下，我们只能用滑动变阻器的分压式接法而电流表的示数为4.00 ma，电压表的内阻已知，所以应该用电流表的外接法测未知电阻故待测电阻的阻值rx103 750 .4(1)bd(2)40(3)偏大解析(1)电学中利用半偏法测电阻时，要求干路中滑动变阻器r1值要大些，选用的电源的电动势稍大些能减小误差，所以为了尽量精确测量rg，r1应选b，电源应选d.(2)由闭合电路欧姆定律知eig(rr0rgrt)，设电流表表盘上300 a刻度处对应温度刻度值是t，则有300106(1.02 500299.020050t)1.5，解得t40 .(3)由于利用半偏法测电流表的内阻时电阻rg测量值偏小(因为闭合s2后实际电路中干路电流变大)，根据i知电流i实际偏大，因而制作的电子温度计在测量温度时，测量值比真实值要偏大5(1)c(2)b(3)解析(1)电压表量程3 v，内阻3 k，满偏电流为ig a1 ma1 000 a，与待测电流表类似，可以当作电流表使用，与待测电流表串联即可(2)本实验采用滑动变阻器分压式连接，电压可以连续调节，b项正确(3)待测电流表总格数为n，电流等于电压表电流为i，电流表与电压表串联，通过它们的电流i相等，指针偏转格数之比nniiamax，故iamax，u为电压表读数，rv为电压表内阻6(1)(2)如图所示(或)解析(1)电源电动势不变，忽略电源内阻与电流表内阻，则有ei1(r1rx)i2(r2rx)，得rx.(2)闭合s2，将rx短路，闭合s1后，设电源和电流表总电阻为r，由闭合电路欧姆定律得ei(rr)，k1，b1，得r；断开s2，将rx接入电路，设rx、电源内阻与电流表内阻之和为r，由闭合电路欧姆定律得ei(rr)，k2，b2，得r，rxrr.两次得到图线斜率k1k2.电源电动势e为或.7(1)befadc(2)相等(3)r解析(1)先把各电阻调到最大值，再把标准电流表单独校准与电表串联得到最大电流值，再用半偏法测其内阻，由此得顺序为befadc.(2)电流达到半偏时，两并联电阻相等(3)扩大量程要并联电阻分流，并联的电阻为：r.8(1)负15 k6 v(2)dr2如图所示ux为待测电压表读数，u为电压表读数，r0为定值电阻解析(1)用多用电表的欧姆挡时内部电源被接通，且黑表笔接内部电源的正极，即电流从欧姆表的黑表笔流出，从电压表的正接线柱流入，则红表笔接电压表的负接线柱；由图可知，指针指在15处，且所用挡位为1k挡，所以所测电压表内阻约为15 k，多用电表半偏，其电阻为15 k，由欧姆定律得u15 v，解得u6 v，所以量程为6 v(2)a项中通过待测电压表vx电流为ma级，此时电流表量程过大，偏转过小，不能读出读数，a项错误；b项中因为两电压表并联，读数相同，不能测量电压表