2019届高考物理复习实验技巧与创新第2讲电学实验与创新学案.docx

第2讲电学实验与创新真题题序分值实验考向及要点情景再现2018年高考全国卷第23题10命题点分析 探究热敏电阻的温度特性思路方法 (1)等效替代法的应用(2)理解R2t图的含义2018年高考全国卷第22题6命题点分析 多用电表的组装思路方法(1)电流表的改装是并联一个电阻(2)电压表的改装是串联一个电阻2018年高考全国卷第23题9命题点分析 测电阻阻值思路方法(1)分压电路的连接(2)利用闭合电路欧姆定律得出Rx的表达式2017年高考全国卷第23题10命题点分析研究小灯泡的伏安特性思路方法(1)分压外接电路的选择(2)分析电路消耗的功率时用到等效法来处理数据2017年高考全国卷第23题9命题点分析测量微安表内阻思路方法等效替代法的应用2017年高考全国卷第23题9命题点分析多用电表的使用、电表的改装思路方法(1)使用多用电表的操作规范(2)电表改装原理及计算命题规律研究及预测高考试题每年都出现，实验原理、仪器的选择、电路的分析是高考的重点. 在2019年的备考过程中要：(1)掌握基本仪器的原理和使用；(2)掌握基本的实验目的、原理和实验思想，如伏安法测电阻，电流表的内、外接法及滑动变阻器的连接方式；(3)掌握处理实验数据的基本方法，如图象法、平均值法等.涉及电源电动势和内阻的实验、电路故障分析、实物图的连接是2019年命题的重点电表改装与多用电表的使用 电流表、电压表、欧姆表的对比仪器极性量程选择读数电流表有正、负极的电表，电流由电表的正极流入，负极 流 出使指针指在满偏刻度的位置若最小分度为1、0.1、0.01等，需要估读到最小分度的下一位；如果最小分度不是1、0.1、0.01等，只需要读到最小分度位即可电压表欧姆表使指针尽量指在表盘的中间位置左右取两位有效数字并乘以相应挡位的倍率 欧姆表的原理(1)欧姆表内有电源，红表笔与内部电源负极相连，黑表笔与内部电源的正极相连，故其电流方向为“红表笔流进，黑表笔流出”(2)测电阻的原理是闭合电路欧姆定律当红、黑表笔短接时，调节滑动变阻器R0(即欧姆调零)，使灵敏电流计满偏，Ig，此时中值电阻R中RgR0r，当两表笔接入电阻Rx时I，电阻Rx与电路中的电流相对应，但不是线性关系，故欧姆表刻度不均匀 欧姆表使用六注意(1)选挡接着调零；(2)换挡重新调零；(3)待测电阻与电路、电源要断开；(4)尽量使指针指在表盘中间位置附近；(5)读数之后要乘以倍率得阻值；(6)用完后，选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡 (2017高考全国卷)图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头G的满偏电流为250 A，内阻为480 .虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1 V 挡和5 V挡，直流电流1 mA挡和2.5 mA挡，欧姆100 挡 (1)图(a)中的A端与_(填“红”或“黑”)色表笔相连接(2)关于R6的使用，下列说法正确的是_(填正确答案标号)A在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置B使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置C使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置(3)根据题给条件可得R1R2_，R4_.(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为_；若此时B端是与“3”相连的，则读数为_；若此时B端是与“5”相连的，则读数为_(结果均保留3位有效数字)解析(1)A端与电池正极相连，电流从A端流出，A端与黑表笔相连(2)使用多用电表前，应机械调零，即应调整“指针定位螺丝”，使指针指在表盘左端电流“0”位置，与R6无关，选项A错；使用欧姆挡时，需要红、黑表笔短接，使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置，选项B对；使用电流挡时，B端与“1”或“2”相连，与R6无关，C错(3)B端与“1”“2”相连时，该多用电表挡位分别为直流2.5 mA挡、直流1 mA挡，如图1所示，由电表的改装原理可知，B端与“2”相连时，有I2IG，解得R1R2160 ；B端与“4”相连时，如图2所示，多用电表为直流电压1 V挡，表头并联部分电阻R0，R4R0880 .(4)B端与“1”相连时，电表读数为1.47 mA；B端与“3”相连时，多用电表为欧姆100 挡，读数为11.0100 1.10103 ；B端与“5”相连时，多用电表为直流电压5 V挡，读数为5 V2.95 V.答案(1)黑(2)B(3)160880(4)1.47 mA1.10103 2.95 V突破训练 (2018高考全国卷 )某同学组装一个多用电表可选用的器材有：微安表头(量程100 A，内阻900 )；电阻箱R1(阻值范围0999.9 )；电阻箱R2(阻值范围099 999.9 )；导线若干要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡回答下列问题：(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2，其中*为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱(2)电阻箱的阻值应取R1_ ，R2_ .(保留到个位)解析：(1)微安表头改装成电流表需要并联一个小电阻，电流表改装成一个电压表需要串联一个大电阻，所以并联的电阻箱应为R1，串联的电阻箱应为R2，电路如答案图所示(2)微安表头改装成电流表需要并联一个小电阻R1100 ，电流表改装成一个电压表应串联一个大电阻R22 910 .答案：(1)如图所示(2)1002 910电阻的测量 电路结构：实验电路至少包括三个部分(1)测量电路；(2)控制电路(滑动变阻器、开关)；(3)电源 电路设计(1)测量电路的选择比较项目电流表内接法电流表外接法电路误差来源电流表的分压电压表的分流测量结果R测Rx，偏大R测Rx，偏小适用条件RxRA(测大电阻)RVRx(测小电阻)(2)控制电路的选择从节能的角度考虑，优先选用限流式以下三种情况必须用分压式：a要求待测电路的U、I从0开始变化bR滑Rx.c选用限流式时，Ux、Ix过大(超过电表量程，烧坏电表、电源或用电器等) 伏安法测电阻的常规实验设计需要一个电流表和一个电压表，利用欧姆定律求其电阻但有时题目中缺少电压表或缺少电流表，或电压表、电流表的量程不符，这时可以把已知内阻的电流表当作电压表来使用，或把已知内阻的电压表当作电流表来使用，甚至可以把已知内阻的电流表(或电压表)和电阻箱改装成符合要求的电压表(或电流表) (2018高考天津卷)某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10 k)，除了Rx、开关S、导线外，还有下列器材供选用：A电压表(量程01 V，内阻约10 k)B电压表(量程010 V，内阻约100 k)C电流表(量程01 mA，内阻约30 )D电流表(量程00.6 A，内阻约0.05 )E电源(电动势1.5 V，额定电流0.5 A，内阻不计)F电源(电动势12 V，额定电流2 A，内阻不计)G滑动变阻器R0(阻值范围010 ，额定电流2 A)(1)为使测量尽量准确，电压表选用_，电流表选用_，电源选用_(均填器材的字母代号)(2)画出测量Rx阻值的实验电路图(3)该同学选择器材、连接电路和操作均正确，从实验原理上看，待测电阻测量值会_其真实值(填“大于”“小于”或“等于”)，原因是_解析若选用电动势为1.5 V的电源，则实验中电流最大值仅为0.15 mA，两个电流表均无法准确测量，故选用电动势为12 V的电源F；此时，实验中最大电流约为1.2 mA，故电流表选用C；电压表选用B.由于滑动变阻器的最大阻值远小于待测电阻的阻值，所以滑动变阻器采用分压式接法；待测电阻的阻值远大于电流表内阻，所以电流表内接由于电流表的分压作用，电阻测量值偏大，所以电阻测量值大于其真实值答案(1)BCF(2)如图所示(3)大于电压表的读数大于待测电阻两端实际电压突破训练 (2018高考全国卷 )一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值，图中R0为标准定值电阻(R020.0 )；V可视为理想电压表；S1为单刀开关，S2为单刀双掷开关；E为电源；R为滑动变阻器采用如下步骤完成实验：(1)按照实验原理线路图(a)，将图(b)中实物连线；(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置，闭合S1；(3)将开关S2掷于1端，改变滑动变阻器滑动端的位置，记下此时电压表V的示数U1；然后将S2掷于2端，记下此时电压表V的示数U2；(4)待测电阻阻值的表达式Rx_(用R0、U1、U2表示)；(5)重复步骤(3)，得到如下数据：12345U1/V0.250.300.360.400.44U2/V0.861.031.221.361.493.443.433.393.403.39(6)利用上述5次测量所得的平均值，求得Rx_.(保留1位小数)解析：开关S2掷于1端，由欧姆定律可得通过Rx的电流I，将开关S2掷于2端，R0和Rx两端电压为U2，Rx两端电压为UU2U1，由欧姆定律可得待测电阻阻值RxR0(1)R0.5次测量所得的平均值为(3.443.433.393.403.39)3.41，代入得Rx(3.411)20.0 48.2 .答案：(1)实物连线如图(4)(1)R0(6)48.2描绘小电珠的伏安特性曲线 在描绘小电珠的伏安特性曲线时，要注意一定要用平滑的曲线，当某个(或某些)测量数据出现明显错误时，要舍掉坐标轴选取的标度要合适，使所作图线占满坐标纸 小电珠的伏安特性曲线(以IU关系图线为例)上各点切线斜率的倒数不表示小电珠在该电压下的电阻，此时计算小电珠的电阻一定要使用电阻的定义式R，而不能使用表达式R(只有当I和U为线性关系时二者才相等) (2017高考全国卷)某同学研究小灯泡的伏安特性所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8 V，额定电流0.32 A)；电压表V(量程3 V，内阻3 k)；电流表A(量程0.5 A，内阻0.5 )；固定电阻R0(阻值1 000 )；滑动变阻器R(阻值09.0 )；电源E(电动势5 V，内阻不计)；开关S；导线若干(1)实验要求能够实现在03.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻_(填“增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率_(填“增大”“不变”或“减小”)(3)用另一电源E0(电动势4 V，内阻1.00 )和题给器材连接成图(b)所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为_W，最大功率为_W(结果均保留2位小数)解析(1)要实现在03.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，则滑动变阻器需要设计成分压接法；电压表V应与固定电阻R0串联，将量程改为4 V由于小灯泡正常发光时电阻约为12 ，所以需将电流表外接(2)由小灯泡伏安特性曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻增大根据电阻定律可知，灯丝的电阻率增大(3)当滑动变阻器接入电路中的阻值最大为9.0 时，流过小灯泡的电流最小，小灯泡的实际功率最小，把滑动变阻器视为等效电源内阻的一部分，在题图(a)中画出等效电源E0(电动势4 V，内阻1.00 9.0 10 )的伏安特性曲线，函数表达式为U410I(V)，图线如图中所示，故小灯泡的最小功率为PminU1I11.750.225 W0.39 W当滑动变阻器接入电路中的阻值最小为零时，流过小灯泡的电流最大，小灯泡的实际功率最大，在题图(a)中画出电源E0(电动势4 V，内阻1.00 )的伏安特性曲线，函数表达式为U4I(V)，图线如图中所示，故小灯泡的最大功率为PmaxU2I23.680.318 W1.17 W.答案(1)实验电路原理图如图所示(2)增大增大(3)0.391.17突破训练 某实验小组为了研究小灯泡的伏安特性曲线，先按照图甲所示的电路图连接电路，实验过程中操作规范，测量准确，得到一系列数据，如图乙中的散点该实验小组对实验进行了改进，如图丙所示，将小灯泡L的玻璃罩敲碎，灯丝保存完好，仍然置于灯座上，取一个大小合适的玻璃杯，将灯座倒扣在杯沿上，在玻璃杯里慢慢加水，使得突出的灯丝刚好完全没入水中，电路的其余部分均不接触水，再将该灯座依然接入图甲中小灯泡L处，这样接通电路以后，灯丝不至于热到发光，温度可以基本控制在25 .实验过程中操作规范，测量准确，得到一组数据，如图丁中的一组散点已知水的电阻远大于灯丝的电阻(1)请在图乙上描绘小灯泡的伏安特性曲线K1；曲线K1表明，随着电压升高，小灯泡的电阻_(填“越来越小”“基本不变”或“越来越大”)(2)请在图丁上描绘小灯泡灯丝的伏安特性曲线K2；曲线K2表明，随着电压升高，水中灯丝电阻_(填“越来越小”“基本不变”或“越来越大”)(3)对比两次实验表明，在同样的电压值下，曲线K1的电流值基本都远远小于曲线K2的电流值，其原因是_.解析：(1)用平滑的曲线将各点相连，如图1所示；图IU图象中图线的斜率表示电阻的倒数，故由图1可知，随着电压升高，电阻越来越大(2)同理作出图象如图2所示，由图2可知，电阻基本保持不变(3)由两IU图象可知，在同样的电压下，曲线K1的电流值基本都远小于曲线K2的电流值，即曲线K1的电阻值明显大于曲线K2对应的电阻值，原因是描绘曲线K2时灯丝保持恒温，而描绘曲线K1时灯丝的温度高于描绘曲线K2时灯丝的温度，而金属导体的电阻随温度的升高而增大答案：(1)如解析图1所示越来越大(2)如解析图2所示基本不变(3)描绘曲线K2时灯丝保持恒温，而描绘曲线K1时灯丝的温度发生变化，且一直高于描绘曲线K2时灯丝的温度测定金属的电阻率 实验仪器选择的原则：电压表和电流表一般要根据实验电路中电源的电压和流过金属丝的电流进行选择；如果采用限流式电路，选用的滑动变阻器最大阻值一般要比待测金属丝的阻值大一些，如果采用分压式电路，一般应选用最大阻值较小，而额定电流较大的滑动变阻器 实物图连线的基本原则：对限流式电路，一般是从电源的正极开始，把电源、开关、滑动变阻器以及测量电路顺次连接起来即可对分压式电路，应先将电源、开关和滑动变阻器的全部电阻用导线连接起来，然后在滑动变阻器上金属杆两端的接线柱中任选一个，依据电路中电流的流向将测量电路部分连接起来即可 电阻定律的应用：该实验虽然是测定金属丝的电阻率，实际上是先测出金属丝的电阻，然后根据R得出金属丝的电阻率R. (2018潍坊模拟)某同学在“测定金属的电阻率”的实验中：(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径如图甲所示，则该金属丝的直径为_mm.(2)先用多用电表粗测其电阻Rx.将选择开关调到欧姆挡“100”挡位并调零，测量时发现指针偏转角度过大，这时他应该将选择开关换成欧姆挡的“_”挡位(选填“10”或“1 k”)，重新欧姆调零，再次测量金属丝的阻值，其表盘及指针所指位置如图乙所示，则此段金属丝的电阻为_.(3)现要进一步精确测量Rx的阻值，实验室提供了以下各种器材：直流电源E(电动势4 V，内阻不计)；电流表A1(量程30 mA，内阻约1 )；电流表A2(量程500 A，内阻为1 000 )；滑动变阻器R1(最大阻值为10 )；定值电阻R25 000 ；定值电阻R3500 ；开关S及导线若干为了测定金属丝上的电压，可以将电流表_(选填“A1”或“A2”)串联定值电阻_(选填“R2”或“R3”)，将其改装成一个量程为3.0 V的电压表如图丙所示，该同学设计了测量电阻Rx的a、b两种方案，其中用到了改装后的电压表和另一个电流表，则应选电路图_(选填“a”或“b”)解析(1)由螺旋测微器的读数方法可得金属丝的直径为d0.5 mm2.00.01 mm0.520 mm.(2)选择开关调到欧姆挡“100”挡位测量时指针偏转角度过大，说明被测电阻阻值较小，这时应该选欧姆挡的小倍率，故将选择开关换成欧姆挡的“10”挡位，此时欧姆表的读数为120 .(3)由于电流表A1的内阻未知，而电流表A2的内阻为定值，故可将电流表A2与一定值电阻串联改装成一个量程为3.0 V的电压表，由串联电路的特点可得RRA2 1 000 5 000 ，故串联定值电阻应选R2；由于改装的电压表内阻已知，利用a方案测量电阻Rx，既可以准确测出Rx两端的电压，又可以由IxIAIV准确计算出通过Rx的电流；而方案b只能准确测出通过Rx的电流，而不能准确测出Rx两端的电压，故电路图应选a.答案(1)0.520(0.5180.522均正确)(2)10120(3)A2R2a突破训练 某课外兴趣小组要测定某种金属丝的电阻率所用的器材包括：两节新干电池(E3 V)、电流表、待测金属丝、螺旋测微器、刻度尺、定值电阻R0、开关和导线若干(1)将一段金属丝拉直后固定在绝缘的刻度尺上，在金属丝上夹上一个可移动的小金属夹请在图甲中的实物图上连接电路(部分已经连接)(2)实验的主要步骤如下：正确连接电路，合上开关；读出电流表的示数，记录此时金属丝接入电路的长度；断开开关，_，合上开关，重复的操作(3)兴趣小组将多次测得的电流与金属丝接入电路长度的数据记录下来，并在图乙中描绘出了它们的关系图线，则图线的斜率是_A1m1(保留三位有效数字)；图线纵截距与电源电动势的乘积表示_(4)用螺旋测微器量金属丝的直径，示数如图丙所示，则金属丝的直径为_图乙中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是_，这个物理量的值为_(保留三位有效数字)解析：实验步骤中，读出电流表的示数，记录金属丝接入电路的长度；断开开关，再将金属夹移动到新的位置，合上开关，重复的操作根据闭合电路欧姆定律有，EI(RxR0RAr)，得，Rx，即，所以图线纵截距与电源电动势的乘积代表R0、电流表内阻和电源内阻之和图线的斜率、电源的电动势和金属丝横截面积的乘积即ES，为金属丝的电阻率10.5 A1m13 V2 m21.21105 m.答案：(1)实物连接如图所示(2)将金属夹移动到新的位置(3)10.5R0、电流表内阻和电源内阻之和(4)0.700 mm金属丝的电阻率1.21105 m测定电源的电动势和内阻测定电源的电动势和内阻的基本原理是闭合电路欧姆定律，数据处理的主要思想方法是“化曲为直”，常用的方法有三种： 伏安法利用电压表和电流表，闭合电路方程为EUIr，利用两组数据，联立方程求解E和r；也可作出UI图象，图线的纵截距表示电源的电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻 伏阻法利用电压表和电阻箱，闭合电路方程为EU.利用两组数据联立方程求解或将方程线性化，处理为，或UrE，作 图象或U图象，利用图线的截距和斜率求E和r. 安阻法利用电流表和电阻箱，闭合电路方程为EI(Rr)，利用两组数据联立方程求解或将方程线性化，处理为R，作R图象，利用图线的截距和斜率求E和r. (2016高考四川卷)用如图所示电路测量电源的电动势和内阻实验器材：待测电源(电动势约3 V，内阻约2 )，保护电阻R1(阻值10 )和R2(阻值5 )，滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线若干实验主要步骤：将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I；以U为纵坐标，I为横坐标，作UI图线(U、I都用国际单位)；求出UI图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a.回答下列问题：(1)电压表最好选用_；电流表最好选用_A电压表(03 V，内阻约15 k)B电压表(03 V，内阻约3 k)C电流表(0200 mA，内阻约2 )D电流表(030 mA，内阻约2 )(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是_A两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱B两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱C一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱D一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱(3)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E_，r_，代入数值可得E和r的测量值解析(1)测电源的电动势和内阻的原理为闭合电路的欧姆定律，即UEIr，I是电路中的总电流，实际测量时电压表的分流作用会引起系统误差，为了减小系统误差，应选用内阻较大的电压表，即选A；由于电路中的最大电流约为I A0.176 A176 mA，应选C.(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大，说明滑动过程中滑动变阻器接入电路的阻值增大，因此说明一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱，C项正确(3)图象斜率绝对值krR2，图象与横轴的截距为电压表短路时的电流，即a，因此电源的内阻rkR2，电源的电动势Eka.答案(1)AC(2)C(3)akkR2突破训练 小华同学在测定电源的电动势和内阻的实验中，备用实验器材为：待测电源E，定值电阻R1(阻值未知)，电压表V(量程为3.0 V，内阻很大)，电阻箱R(09 999 )，单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干他连接的实物图如图甲所示，接下来的操作是：先将单刀双掷开关S2拨到b，拨动电阻箱旋钮，使电阻箱连入电路的阻值如图乙所示，闭合S1，记录此时电压表示数为2.80 V，然后断开S1；保持电阻箱示数不变，将S2切换到a，闭合S1，记录此时电压表的读数(电压表的示数如图丙所示)，然后断开S1.(1)在上述实验过程中：图乙所示电阻箱的读数为_，图丙所示的电压表读数为_ V由此可算出定值电阻R1的阻值为_.(2)在完成上述操作后，小华同学继续以下的实验步骤：将S2切换到a，闭合S1，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱的示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据绘出了如图丁所示的R图象，根据图象可求出该电源的电动势E_V，内阻r_.(计算结果保留三位有效数字)解析：(1)由图乙可知，电阻箱示数为71 7 ；由图丙所示电压表可知，所选量程为3 V，分度值为0.1 V，示数为2.10 V; 根据电路中电流相等可知，解得电阻R121.0 .(2)在闭合电路中，电源电动势EU(Rr)，变形得R，由图丁所示图象可知，图象斜率k V11，解得E2.91 V；纵截距b0.35 V1，r0.389 .答案：(1)72.1021.0(2)2.910.389传感器的简单应用 (2016高考全国卷)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 时，系统报警提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 )，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 )，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 )，单刀双掷开关一个，导线若干在室温下对系统进行调节已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 时阻值为650.0 .(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线(2)电路中应选用滑动变阻器_(填“R1”或“R2”)(3)按照下列步骤调节此报警系统：电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为_；滑动变阻器的滑片应置于_(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_.将开关向_(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至_(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用解析(1)根据题述，应该采用滑动变阻器的限流接法，连接的电路如答案图所示(2)根据题述，流过报警器的工作电流超过10 mA时，报警器就会报警，可知滑动变阻器的最大阻值至少为R 1 800 ，因此在电路中应选用最大阻值为2 000 的滑动变阻器R2.(3)电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为热敏电阻在60 时的阻值650.0 ；滑动变阻器的滑片应置于接入电路的阻值最大处，即b端附近，不能置于另一端的原因是：若置于a端，则导致闭合开关后，报警器中电流大于20 mA，报警器可能损坏将开关向c端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警答案(1)连线如图所示(2)R2(3)650.0b接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏c报警器开始报警突破训练 为了节能，一些公共场所使用光控开关控制照明系统光控开关是采用光敏电阻来控制电路的，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为 lx.)(1)如图甲所示是在坐标系中描绘出的光敏电阻的阻值随照度变化的曲线，由图象可知光敏电阻阻值为2.0 k 时对应的照度为_lx.(2)如图乙所示是街道路灯自动控制模拟电路，用多用电表测量图乙中电磁铁线圈电阻时，_(填 “需要”或“不需要”)把电磁铁线圈从电路中断开(3)已知电磁铁线圈的阻值为140 ，当电磁铁线圈中的电流大于或等于2 mA时，继电器的衔铁将被吸合图乙中直流电源的电动势E6 V，内阻忽略不计，滑动变阻器有三种规格可供选择：R1(010 ，2 A)、R2(0200 ，1 A)、R3(01 750 ， 0.1 A)要求天色渐暗，照度降低至1.0 lx时点亮路灯，滑动变阻器应选择_(填“R1”“R2”或“R3”)为使天色更暗时才点亮路灯，应适当_(填“增大”或“减小”)滑动变阻器接入电路的电阻解析：(1)根据题图甲可知光敏电阻阻值为2.0 k时对应的照度为1.0 lx.(2)用多用电表测量电磁铁线圈电阻时必须把电磁铁线圈从电路中断开(3)天色渐暗，照度降低至1.0 lx时，光敏电阻的阻值是2 k，电路中的电流是2 mA，RR线R860 ，所以要选择滑动变阻器R3.由于光变暗时，光敏电阻的阻值变大，而继电器衔铁被吸合时电路中的电流仍为2 mA，所以为使天色更暗时才点亮路灯，应适当减小滑动变阻器接入电路的电阻答案：(1)1.0(2)需要(3)R3减小 电学创新实验对于电学实验的创新，应注意的两个问题 在解决设计型实验时，要注意条件的充分利用，如对于给定确切阻值的电压表和电流表，电压表可当作电流表使用，电流表也可当作电压表使用，利用这一特点，可以拓展伏安法测电阻的方法，如伏伏法、安安法等 对一些特殊电阻的测量，如电流表或电压表内阻的测量，电路设计有其特殊性，即首先要注意到其自身量程对电路的影响，其次要充分利用其“自测电流或自测电压”的功能，因此在测电压表内阻时无需另并联电压表，测电流表内阻时无需再串联电流表 (2018高考全国卷 )某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在2580 范围内某热敏电阻的温度特性所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT，其标称值(25 时的阻值)为900.0 ；电源E(6 V，内阻可忽略)；电压表V(量程150 mV)；定值电阻R0(阻值20.0 )，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 )；电阻箱R2(阻值范围0999.9 )；单刀开关S1，单刀双掷开关S2.实验时，先按图(a)连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0 .将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0；保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0 .实验得到的R2t数据见下表t/25.030.040.050.060.070.080.0R2/900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0回答下列问题：(1)在闭合S1前，图(a)中R1的滑片应移动到_(填“a”或“b”)端；(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并做出R2t曲线；图(a)图(b)图(c)(3)由图(b)可得到RT在2580 范围内的温度特性当t44.0 时，可得RT_；(4)将RT握于手心，手心温度下R2的相应读数如图(c)所示，该读数为_，则手心温度为_.解析：(1)题图(a)的电路滑动变阻器采用限流接法，在闭合S1前，R1应该调节到接入电路部分的阻值最大，使电路中电流最小，即题图(a)中R1的滑片应移到b端(2)将t60 和t70 对应的两组数据画在坐标图上，然后用平滑曲线过尽可能多的数据点画出R2t曲线(3)根据题述实验过程可知，测量的R2的数据等于对应的热敏电阻RT的阻值由画出的R2t曲线可知，当t44.0 时，对应的RT450 .(4)由画出的R2t曲线可知，当RT620.0 时，手心温度t33.0 .答案：(1)b(2)如图(3)450(4)620.033.0突破训练 为了测量一竖直向上的匀强磁场的磁感应强度，某实验小组的同学设计了如下实验(1)在磁感应强度为B的磁场中离地面适当高度处水平放置两根相距为L的平行轨道，轨道由绝缘材料制成，可视为是光滑的，轨道右端装一定滑轮，轨道上放置一根垂直轨道的导体棒，如图所示，已知重力加速度为g.(2)将细线一端系在导体棒上，另一端跨过定滑轮挂适量的小钩码，通过改变钩码数量和通过导体棒中的电流，多次进行实验请将图中测量电路连接完整(3)若每个小钩码的质量均为m，该小组同学改变小钩码的数量n，通过调节滑动变阻器的滑片，保持导体棒始终静止，得到一系列电流表读数，则电流表读数I与小钩码的数量n的关系式为_(4)若采用图象法处理实验数据，画出In图象，已知In图线斜率为k，则该匀强磁场的磁感应强度的表达式为B_.解析：(2)滑动变阻器选择限流式接法，注意要使导体棒所受安培力的方向向左，测量电路如答案图所示(3)由平衡条件有BILnmg，解得In.(4)根据In可知，In图线斜率k，解得B.答案：(2)如图所示(3)In(4), (建议用时：60分钟)1(2016高考天津卷)某同学想要描绘标有“3.8 V，0.3 A”字样小灯泡L的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整可供该同学选用的器材除开关、导线外，还有：电压表V1(量程03 V，内阻等于3 k)电压表V2(量程015 V，内阻等于15 k)电流表A1(量程0200 mA，内阻等于10 )电流表A2(量程03 A，内阻等于0.1 )滑动变阻器R1(010 ，额定电流2 A)滑动变阻器R2(01 k，额定电流0.5 A)定值电阻R3(阻值等于1 )定值电阻R4(阻值等于10 )定值电阻R5(阻值等于1 k)电源E(E6 V，内阻不计)(1)请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁(2)该同学描绘出的IU图象应是下图中的_解析：(1)描绘小灯泡的伏安特性曲线实验时，需要设计成滑动变阻器的分压接法，滑动变阻器应选择与小灯泡阻值相接近的R1.给出的元件电压表V1量程小于小灯泡的额定电压，电压表V2量程又太大，因此需要将电压表V1串联一个1 k的定值电阻R5，改装成最大量程为4 V的电压表给出的元件电流表A1量程小于小灯泡的额定电流，电流表A2量程又太大，因此需要将电流表A1并联一个10 的定值电阻R4，改装成最大量程为400 mA的电流表(2)由于小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大，所以该同学绘出的小灯泡的IU图象应是B.答案：(1)如图所示(2)B2若一多用电表的内部电路如图所示，已知表头G的内阻为400 ，满偏电流为2 mA；两个电池的电动势分别为E1.5 V，E9 V.(1)若R11.0 ，R299 ，当选择开关置于“1”时，多用电表测量的是_(填“电流”“电压”或“电阻”)；其测量的最大值(量程)为_(2)在(1)的条件下，若R50.92103 ，R69.0103 ，当选择开关置于“6”时，多用电表测量的是_(填“电流”“电压”或“电阻”)；其测量的最大值(量程)为_(3)当选择开关置于“3”时，多用电表测量的是_(填“电流”“电压”或“电阻”)；若要测量的是阻值为几千欧姆的电阻，应当把选择开关置于“_”解析：(1)当选择开关置于“1”时，表头与R2串联后与R1并联，多用电表测量的是电流设测量的最大值(量程)为I，则有(400 99 )2103 A(I2103 A)1.0 ，解得I1.0 A.(2)表头两端电压U04002103 V0.8 V，当选择开关置于“6”时，表头与R1和R2并联，然后与R5和R6串联，多用电表测量的是电压流过R5和R6的最大电流为I0.002 A0.01 A，测量的最大值(量程)为UI(R5R6)U0100 V.(3)当选择开关置于“3”时，多用电表测量的是电阻；若要测量的是阻值为几千欧姆的大电阻，多用电表中值电阻应该为几千欧姆，需要的电池电动势比较大，所以应当把选择开关置于4.答案：(1)电流1.0 A(2)电压100 V(3)电阻43(2017高考全国卷)某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为100 A，内阻大约为2 500 )的内阻可使用的器材有：两个滑动变阻器R1、R2(其中一个阻值为20 ，另一个阻值为2 000 )；电阻箱Rz(最大阻值为99 999.9 )；电源E(电动势约为1.5 V)；单刀开关S1和S2.C、D分别为两个滑动变阻器的滑片(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线(2)完成下列填空：R1的阻值为_(填“20”或“2 000”)为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中滑动变阻器的_端(填“左”或“右”)对应的位置；将R2的滑片D置于中间位置附近将电阻箱Rz的阻值置于2 500.0 ，接通S1.将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D的位置最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前B与D所在位置的电势_(填“相等”或“不相等”)将电阻箱Rz和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将Rz的阻值置于2 601.0 时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变待测微安表的内阻为_(结果保留到个位)(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：_.解析：(2)R1起分压作用，应选用最大阻值较小的滑动变阻器，即R1的电阻为20 ，为了保护微安表，闭合开关前，滑动变阻器R1的滑片C应移到左端，确保微安表两端电压为零；反复调节D的位置，使闭合S2前后微安表的示数不变，说明闭合后S2中没有电流通过，B、D两点电势相等；将电阻箱Rz和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将Rz的阻值置于2 601.0 时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变说明，则解得RA2 550 .(3)要提高测量微安表内阻的精度，可调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程答案：(1)连线如图(2)20左相等2 550(3)调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程4(2016高考全国卷)某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁(未画出)的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直(1)在图中画出连线，完成实验电路要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向移动(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：A适当增加两导轨间的距离B换一根更长的金属棒C适当增大金属棒中的电流其中正确的是_(填入正确选项前的标号)解析：(1)题目要求滑动变阻器以限流方式接入，即滑动变阻器的滑动端和固定端各连接一个；金属棒沿箭头方向移动，由左手定则可知，通过金属棒的电流方向为aa1，所以导轨ab连接电流表的负接线柱，电流表正接线柱与滑动变阻器的固定端(滑动端)，滑动端(固定端)连接开关再连接电源的正极，电源的负极连接导轨a1b1.(2)为使金属棒离开导轨时速度更大，设两导轨间距为d，导轨长度为L，由动能定理有BIdLmv2，因此增大电流或增加两导轨间距离都可以满足题目要求答案：(1)连线如图所示(2)AC5用下列器材组装成一个电路，既能测量出电池组的电动势E和内阻r，又能同时描绘灯泡的伏安