高考物理三轮冲刺复习实验题16电学创新实验(含解析)

PAGE6-热点16电学创新实验(建议用时：20分钟)1．某同学在实验室测汽车电热器的电功率，此电热器额定电压为12V．实验室备有下列器材．A．输出电压为16V的学生电源B．量程为0～3A的电流表，内阻约0.1ΩC．量程为0～0.6A的电流表，内阻约0.5ΩD．量程为0～3V的电压表，内阻约3kΩE．量程为0～15V的电压表，内阻约15kΩF．0～10Ω，额定电流为0.5A的滑动变阻器G．0～10Ω，额定电流为2A的滑动变阻器H．导线，开关该同学测量的数据记录如下：U/V2.43.05.08.010.012.0I/A0.150.200.300.400.450.50(1)该电热器的阻值是否恒定不变？答：________(填“是”或“不是”)．(2)合理选择实验器材：电流表选________，电压表选________，滑动变阻器选________．(填器材前的字母)(3)请在方框内画出电路图．(4)电热器的额定功率为________．(保留两位有效数字)2．实验室备有以下器材：电压传感器、电流传感器、滑动变阻器R1(阻值变化范围0～20Ω)、滑动变阻器R2(阻值变化范围0～1000Ω)、电动势适当的电源、小灯泡(4V，2W)、开关、导线若干．(1)要完整地描绘小灯泡的U－I曲线，请在方框中画出实验电路图，并标出所用滑动变阻器的符号．(2)实验中描绘出的小灯泡U－I曲线如图甲所示，由图可知，小灯泡灯丝电阻随温度升高而________(填“增大”“减小”或“不变”)．(3)如果用上述器材测量所给电源的电动势和内电阻，实验电路如图乙所示，图中R0是阻值为9Ω的保护电阻，实验中测得多组数据并记录在下表中，试在图甲中画出等效电源的U－I图象，由图象可求出电源自身内阻约为________Ω.序号123456U/V4.003.402.802.001.500.80I/A0.200.250.330.400.460.52(4)若将上述小灯泡直接与电源和保护电阻组成串联电路，如图丙所示，此时小灯泡消耗的电功率约为________W.3．太空探测器在探索宇宙过程中，由太阳能电池板给它提供能源．光明中学物理实验室有一块太阳能电池板，当有光照射它时(作为电源)，其路端电压与总电流的关系图象如图甲中的曲线①所示；若没有光照射它时，相当于一个只有电阻的电学器件，无电动势．物理实验探究小组用“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验方法，探究该太阳能电池板在没有光照射时的伏安特性曲线，利用电压表(内阻约3kΩ)、电流表(内阻约100Ω)测得的多组数据作出的图象如图甲中曲线②所示．(1)分析曲线②可知，该电池板作为电阻器件时的阻值随通过电流的增大而________(填“增大”或“减小”)，若所设计的电路如图乙所示，实验时应将图乙中电压表另一端a接在________点(填“b”或“c”)；(2)图乙电路中a端接好后还少接了一根导线，请在图乙中画出；(3)分析曲线①可知，该电池板作为电源时的电动势约为________V，若把它与阻值为1kΩ的定值电阻连接构成一个闭合电路，在有光照射的情况下，该太阳能电池板的效率约为________%(计算结果保留两位有效数字)．4．在某些汽车的后挡风玻璃中会嵌入一组电阻丝，可通电加热以化解霜冻．某物理兴趣小组对其进行研究，如图甲所示，是用伏安法测量其中一根电阻丝Rx阻值的实物连线图．仪表规格如下表所示．量程内阻电流表A0～0.6A等于0.20Ω电压表V0.3V约为1kΩ(1)将单刀双掷开关S2置于位置b，闭合开关S1，电压表和电流表指针如图乙所示，则可读数电压表的示数U＝________V，电流表的示数I＝________A；计算得出电阻丝的阻值Rx＝________Ω(保留两位有效数字)．(2)若将单刀双掷开关置于位置a，则通过电阻丝的电流________(选填“大于”或“小于”)此时电流表的读数．(3)现有6根与Rx同型号的电阻丝和一个内阻为2.0Ω的电源，为了达到最快的化霜效果，请选用几根电阻丝，并用笔画线代替导线，在图丙中进行设计连接．热点16电学创新实验1．解析：(1)由该同学记录的数据可知，电热器的阻值不是恒定不变的．(2)因实验中电热器最大电压为12V，最大电流为0.5A，故选择量程为0～15V的电压表，量程为0～0.6A的电流表；如果采用滑动变阻器的限流接法，则当滑动变阻器阻值调到最大时，电热器上的电压仍然会大于2.4V，所以采用分压式接法，由于电热器的最大电流为0.5A，采用分压式时，滑动变阻器的一部分处在干路，故滑动变阻器能承受的最大电流必须大于0.5A，故选滑动变阻器G.(3)由于电热器的电阻在20Ω左右，eq\f(20,0.5)<eq\f(15×103,20)，故采用电流表外接法，电路图如图所示．(4)P＝UI＝12.0×0.5W＝6.0W.答案：(1)不是(2)CEG(3)见解析图(4)6.0W2．解析：(1)描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变压器要采用分压式接法，由于灯泡的阻值较小，电流传感器应采用外接法，电路图如图所示．(2)由题图甲所示的灯泡的U－I图象可知，随电压和电流的增大，灯泡的实际功率增大，灯丝温度升高，电压与电流的比值增大，由此可知，灯泡灯丝电阻随温度升高而增大．(3)根据表中数据作出电源的U－I图象如图中直线所示，由图示图象可知，电源内阻r＝eq\f(ΔU,ΔI)－R0＝eq\f(6,0.6)Ω－9Ω＝1Ω.(4)由上图可知，灯泡直接与电源和保护电阻组成串联电路时，灯泡两端电压约为2.1V，电流约为0.39A，灯泡的电功率为P＝UI≈2.1×0.39W≈0.82W.答案：(1)图见解析(2)增大(3)图见解析1(4)0.823．解析：(1)由图线②可知，无光照时太阳能电池板的阻值远大于电流表内阻，所以采用电流表内接法，即a端接b点．(2)描绘伏安特性曲线要求电压从零开始调节，即滑动变阻器要采用分压式接法，故应该将滑动变阻器右端与电源正极用导线相连，如图1所示．(3)太阳能电池板的电动势由图线①与纵轴的交点直接读出，即2.75V；在题图甲中作1kΩ电阻的伏安特性曲线③如图2所示，图线③与图线①的交点即电路的工作点，其坐标为(1.80，1.80)，电池板的效率η＝eq\f(P出,P总)×100%＝eq\f(IU,IE)×100%＝eq\f(U,E)×100%＝eq\f(1.80,2.75)×100%≈65%.答案：(1)减小b(2)如解析图1所示(3)2.75654．解析：(1)如题图乙所示，电流表选取的量程为0～0.6A，故读数为0.50A；电压表的量程为0～3V，故读数为1.60V，当开关S2接b时，电流表内接，电阻Rx＝eq\f(1.60V,0.50A)－RA＝3.20Ω－0.20Ω＝3.0Ω.(2)当开关S2接