高考物理2020第2部分专项2策略3设计类实验——设计方案,变通拓展

1、 PAGE 4设计类实验 设计方案，变通拓展设计型实验题从仪器的使用、装置的改造、 电路的设计、 数据的灵活处理等方面进行变通和拓展。 应对这类实验题的方法是深刻理解实验的原理、方法，进行合理迁移。例 3某电池的电动势约为3 V，某实验小组要测量该电池的电动势和内阻。实验中要测量的电池内阻较小，实验器材除了被测电池以外，还有一电阻箱 R，一开关 S，若干导线，内阻 Rg 30 、量程为 1 mA 的电流表 G，阻值为 2 970 的定值电阻 R0，阻值为 2.00的定值电阻 R1。请设计并画出合理的测量该电池电动势及内阻的实验电路图，图中标明相关器材的字母符号。为了比较准确地得出实验结论，该小

2、组的同学准备用线性图象来处理实验数据，图象的纵坐标表示电流表的示数I ，横坐标表示的物理量是 。若作出的图象在纵轴上的截距为I 0，图象斜率的绝对值为k，则可求得该电池的电动势E ，内阻 r 。(用测量量和所给量的符号表示)解题指导 (1)题目中给出了电阻箱和电流表，由于电流表的量程太小， 若要改装成大量程的电流表， 需要并联的电阻很小， 题中所给条件不能满足实验要求，若要改装成一个量程为3 V 的电压表， 需要串联一个电阻， UI g(RgR)， U 为改装后电压表的量程， R为串联电阻， 代入数据得 3 V 1 103A (30R)，解得 R 2 970。因此用 R0 与电流表串联可以改装

3、成量程为3 V 的电压表，这样就可以用 “ 伏阻法”测电池的电动势和内阻。由于电池内阻较小， 电路中应串联一个保护电阻，增大等效电源的内阻。电路图如图。由闭合电路欧姆定律得EI (RgR0)I RgR0ER(R1r)，得 IRgR0II(R1r)R，因此横坐标表示的物理量应是R。E由题意得 I 0， R1rk，解得 EI 0(RgR0)，rkR1。RgR0答案(1)如解析图所示R(2) I(3)I 0(RgR0)kR1策略点评： (1)若给定的电表量程太大或太小，并且给出了定值电阻的阻值，往往要对电表进行改装。(2)若题中给出了某一电流表或电压表的内阻，往往预示着可将电表 “ 反串”使用。链接

4、高考 3(2018 全国卷 T 23)某实验小组利用如图 (a)所示的电路探究在 25 80 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 (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 0 999.9 )；单刀开关 S1，单刀双掷开关 S2。图(a)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

5、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R2-t 的数据见下表。t/25.030.040.050.060.070.080.0R2/ 900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0回答下列问题：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，并作出R2-t 曲线；图(b)图(c)由图(b) 可得到 RT 在 2580 范围内的温度特性。 当 t 44.0 时，可得RT ；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)的电路中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R2-t 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 R2-t 曲线可知，当