2022步步高大一轮复习--物理 第八章 恒定电流 高考热点强化训练12 电学创新实验

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待测电源；电压表V1(量程0～6 V)；
电压表V2(量程0～3 V)；定值电阻R1(阻值5.0 Ω)；
滑动变阻器R2(阻值0～15.0 Ω)；开关S一个，导线若干．
图1
(1)实验小组的某同学利用以上器材，设计了如图1甲所示的电路，M、N是电压表，则电压表M应是________(选填“V1”或“V2”)，P、Q分别是定值电阻R1或滑动变阻器R2，则P应是________(选填“R1”或“R2”)．
(2)按照电路将器材连接好，先将滑动变阻器调节到最大值，闭合开关S，然后调节滑动变阻器的阻值，依次记录M、N的示数UM、UN.
(3)根据UM、UN数据作出如图乙所示的关系图象，由图象得到电源的电动势E＝______ V，内阻r＝______ Ω.(结果均保留两位有效数字)
答案 (1)V1 R2 (3)4.5 2.0
解析 (1)M的读数是P、Q两端电压之和，且N也是电压表，所以M的量程应比N大，M选V1；N和Q并联的目的是确定电流，所以P选R2；
(3)根据闭合电路欧姆定律可知UM＋eq \f(UN,R1)r＝E，UM＝－UNeq \f(r,R1)＋E，所以k＝－eq \f(r,R1)，b＝E，结合图象数据可求出：r＝－kR1＝eq \f(4.0－3.0,3.75－1.25)×5.0 Ω＝2.0 Ω，
则E＝3.5 V＋eq \f(2.5,5.0)×2.0 V＝4.5 V.
2．(2019·广东茂名市第一次综合测试)热敏电阻包括正温度系数热敏电阻(PTC)和负温度系数热敏电阻(NTC)，正温度系数热敏电阻的阻值随温度的升高而增大，负温度系数热敏电阻的阻值随温度的升高而减小．某实验小组选用下列器材探究某一热敏电阻Rx的导电特性．
A．电流表A1(量程10 mA，内阻r1＝1 Ω)
B．电流表A2(量程0.6 A，内阻r2约为0.5 Ω)
C．滑动变阻器R1(最大阻值200 Ω)
D．滑动变阻器R2(最大阻值20 Ω)
E．定值电阻R3(阻值1 499 Ω)
F．定值电阻R4(阻值149 Ω)
G．电源E(电动势15 V，内阻忽略不计)
H．开关与导线若干
图2
(1)实验采用的电路图如图2甲所示，则滑动变阻器选________，定值电阻R选________．(均填仪器前的字母序号)
(2)用笔画线代替导线将图乙中实物按图甲的电路补充完整．
(3)该小组根据测量数据作出热敏电阻的U－I图象如图丙所示，则该曲线对应的是________(选填“PTC”或“NTC”)热敏电阻．
(4)若将此热敏电阻直接接到一电动势为9 V、内阻为10 Ω的电源两端，则此时该热敏电阻的阻值为________ Ω(结果保留三位有效数字)．
答案 (1)D E (2)见解析图 (3)NTC
(4)80.0(78.0～82.0)
解析 (1)采用滑动变阻器分压接法，故滑动变阻器应选择总阻值较小的D；由题图甲可知，定值电阻R与电流表A1串联充当电压表使用，故应采用阻值较大的E；
(2)按照电路图，实物连线如图所示：
(3)由题图丙可知，图象上各点与原点连线的斜率减小，故说明电阻随电压的增大而减小，因此应为负温度系数的热敏电阻，即NTC热敏电阻；
(4)在热敏电阻的U－I图象中作出电源的U－I图线，如图所示：
两图的交点表示该热敏电阻的工作电压和工作电流，由图可知，电压U＝8.0 V，电流I＝0.1 A，故电阻R＝eq \f(U,I)＝eq \f(8.0,0.1) Ω＝80.0 Ω(78.0～82.0 Ω均可以)
3．(2019·安徽蚌埠市第二次质检)某小组要测量电源的电动势E(约3 V)、内电阻r(约1 Ω)和电阻Rx(约5 Ω)的阻值．已经提供的器材有：待测电源E，待测电阻Rx，电压表(量程1.5 V，内阻RV＝1 500 Ω)，电阻箱R(0～99.99 Ω)，开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干．
图3
(1)实验时需要将电压表的量程扩大一倍，应该再选用一个阻值为________ Ω的定值电阻与电压表________(选填“串联”或“并联”)；设计好的电路如图3甲所示，图中V为改装后的电压表(以下实验中可看成理想电压表)．
(2)为了测量Rx的电阻，闭合S1，将S2与a连接，调节电阻箱，读出其电阻值R和电压表的示数U1；保持电阻箱阻值不变，将S2与b连接，读出电压表的示数U2；则电阻Rx＝_____________；
(3)为了测量电源的电动势和内电阻，闭合S1，将S2与a连接，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出如图乙所示的eq \f(1,U)－eq \f(1,R)图象，若图象的斜率为k，纵轴截距为l，则电动势E＝________________，内电阻r＝________________.(用k、l和Rx表示)
答案 (1)1 500 串联 (2)eq \f(U2－U1,U1)R (3)eq \f(1,l) eq \f(k,l)－Rx
解析 (1)实验时需要将电压表的量程扩大一倍，应串联一个定值电阻，它的阻值为R＝eq \f(U－Ug,\f(Ug,RV))＝1 500 Ω；
(2)当S2接a时，电压表测电阻箱R两端的电压；当S2接b时，电压表测Rx及电阻箱R两端的电压；则Rx两端的电压为U2－U1，此时流过Rx的电流为eq \f(U1,R)，由欧姆定律可得：Rx＝eq \f(U2－U1,U1)R；
(3)由闭合电路欧姆定律可知：E＝eq \f(U,R)(R＋Rx＋r)，变形可得eq \f(1,U)＝eq \f(Rx＋r,E)·eq \f(1,R)＋eq \f(1,E)，由数学知识可得l＝eq \f(1,E)，k＝eq \f(Rx＋r,E)，即E＝eq \f(1,l)，r＝eq \f(k,l)－Rx.
4．(2019·江苏泰州市期末)某同学准备测定一电池的电动势和内阻．
(1)如图4所示，先用多用电表“直流2.5 V挡”粗测该电池电动势，读数为________ V.
图4
(2)为较精确测量电池电动势和内阻，设计了图5甲所示的电路．其中定值电阻R约为3 Ω，标有长度刻度的电阻丝ac每单位长度电阻为R0，电流表内阻不计．根据图甲所示电路图，用笔画线代替导线完成图乙中的实物连线．
图5
(3)闭合开关S，滑动线夹P，记录aP的长度L和相应电流表的示数I，测得几组L、I值．以eq \f(1,I)为纵坐标，L为横坐标，作出如图6所示的eq \f(1,I)－L图象，已知图象斜率为k，图象与纵轴截距为b，由此可求得电池电动势E＝______，内阻r＝________.(用题中字母k、b、R、R0表示)
图6
答案 (1)1.55 (2)见解析图 (3)eq \f(R0,k) eq \f(bR0,k)－R
解析 (1)用多用电表“直流2.5 V挡”粗测该电池电动势，最小刻度为0.05 V，则读数为1.55 V.
(2)实物连线如图所示
(3)由闭合电路欧姆定律：E＝I(r＋R＋LR0)
解得eq \f(1,I)＝eq \f(R＋r,E)＋eq \f(R0,E)·L，可知eq \f(R＋r,E)＝b，eq \f(R0,E)＝k
解得E＝eq \f(R0,k)，r＝eq \f(bR0,k)－R.