2022届新高考二轮复习 电学实验创新考法 作业

实验题满分专训（四）  电学实验创新考法

1．(2021·武汉模拟)如图甲所示为测量血压的压力传感器在工作时的示意图。测量血压时将薄金属片P放在手臂的血管上，薄金属片P上固定四个电阻R1、R2、R3、R4(如图乙所示，且四个电阻通电时的电流方向都是纵向的)，图丙是金属片P的侧视图。四个电阻与电源、电流计、可变电阻连接成图丁电路。

(1)开始时，薄金属片P中央的O点未施加任何压力，要使电流计无读数，则四个电阻的阻值应满足的关系是________。

(2)当给O点施加一个压力F后薄金属片P发生形变，四个电阻也随之发生形变，形变后四个电阻的阻值如何变化？R1________、R2________、R3______、R4________(选填“增大”“减小”或“不变”)。

(3)电阻变化后，电路中的A、B两点的电势φA________(选填“大于”“小于”或“等于”)φB。

(4)简述血压计测血压的原理____________________________________________。

(5)图丁电路中，若电桥已经平衡，现将电源和电流计互换位置，则电桥________(选填“仍然平衡”或“不能平衡”)。

解析：(1)当满足＝时，A、B两点电势相等，电流计无示数。

(2)电阻R1和R4会被纵向拉伸，根据电阻定律电阻增大；电阻R2、R3会被横向拉伸，电阻减小。

(3)由于电阻R1、R4增大，R2、R3减小，则A点电势降低，B点电势升高，φA<φB。

(4)脉搏跳动时，对薄金属片P压力发生变化，电流计的示数发生变化。

(5)电源与电流计位置互换后等效电路相同，电桥仍然平衡。

答案：(1)＝　(2)增大　减小　减小　增大　

(3)小于　(4)电流计的示数随压力的变化而变化

(5)仍然平衡

2．(2019·全国卷Ⅰ)某同学要将一量程为250 μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表。该同学测得微安表内阻为1 200 Ω，经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接，进行改装。然后利用一标准毫安表，根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。

(1)根据图(a)和题给条件，将图(b)中的实物连线。

(2)当标准毫安表的示数为16.0 mA时，微安表的指针位置如图(c)所示。由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值，而是________。(填正确答案标号)

A．18 mA　　　　　　　　 B．21 mA

C．25 mA   D．28 mA

(3)产生上述问题的原因可能是________。(填正确答案标号)

A．微安表内阻测量错误，实际内阻大于1 200 Ω

B．微安表内阻测量错误，实际内阻小于1 200 Ω

C．R值计算错误，接入的电阻偏小

D．R值计算错误，接入的电阻偏大

(4)要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k＝________。

解析：(1)将量程为250 μA的微安表改装成量程为20 mA的电流表，需要将定值电阻与微安表并联。实物连线如图所示。

(2)串联电路中电流处处相等，毫安表示数为16.0 mA时，对应微安表的刻度为160.0 μA，根据比例关系得，当微安表指针到满量程250 μA时，毫安表的示数应为25 mA，即为改装后电表的量程。选项C正确。

(3)根据IgRg＝(I－Ig)R得I＝＋Ig

出现该情况可能是微安表内阻测量错误，实际电阻大于1 200 Ω，或者并联的电阻R计算错误，接入的电阻偏小。选项A、C正确。

(4)若微安表的满偏电压为U，则对并联的电阻R有

U＝(25－0.25)×10－3R

U＝(20－0.25)×10－3kR

解得k＝。

答案：(1)见解析图　(2)C　(3)AC　(4)

3．(2021·杭州模拟)新冠肺炎疫情期间，额温枪被大量应用于排查高体温患者，额温枪的原理是通过传感器接收红外线得出感应温度数据。超超同学为了研究额温枪中某导电材料的导电规律，她用该种导电材料制作成电阻较小的元件Z做实验，测量元件Z中的电流随两端电压从零逐渐增大过程中的变化规律。

(1)她应选用下图中所示的哪个电路进行实验________。

(2)影响物质材料电阻率的因素很多，一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大，半导体材料的电阻则与之相反，随温度的升高而减小。由(1)实验测得元件Z的电压与电流的关系做出元件Z的I­U图线如图(a)所示。根据Z的I­U图线可判断元件Z是________(选填“金属材料”或“半导体材料”)。

(3)超超同学为了进一步验证额温枪测温度的准确性，设计了图(b)所示电路，已知电源电动势E＝1.5 V，内阻忽略不计，R0＝15 Ω，热敏电阻的阻值与温度的关系如图(c)所示，则：

①温度越高，电压表示数________(填“越大”或“越小”)；

②闭合开关后，发现电压表示数为0.45 V，则热敏电阻此时的温度为________℃(保留1位小数)。

解析：(1)元件Z中的电流随两端电压从零逐渐增大过程中的变化规律，故滑动变阻器采用分压式接法；又由于电阻较小，故应该采用电流表外接法。故选A。

(2)由题图(a)可知电阻随温度的升高而减小，故元件Z是半导体材料。

(3)电源内阻忽略不计，根据闭合电路欧姆定律得电路中电流I＝，电压表的读数U＝IR0＝，热敏电阻的电阻值随温度的升高而减小，而R减小时，电压U增大，则温度越高，电压越大。当电压为0.45 V时，由上面的公式U＝，可得R＝－R0，代入数据可得R＝35 Ω，由R­t图像，对应的温度为40.0 ℃。

答案：(1)A　(2)半导体材料　(3)①越大　②40.0(±0.2均正确)

4．(2021·山东济南一模)某兴趣小组用如图甲所示的电路测量待测电阻Rx的阻值(约为400 Ω)，图中G(Rg＝100 Ω)为量程10 mA的灵敏电流计，R0为定值电阻(R0＝100 Ω)，R为滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω)。

(1)按照图甲所示的电路图，将图乙中的器材实物连线补充完整。

(2)将滑动变阻器置于适当位置后，闭合开关S1。将单刀双掷开关S2接1端，改变滑动变阻器滑片位置，记录此时电流计的示数I1；保持滑动变阻器滑片不动，将S2接2端，记录此时电流计的示数I2。忽路电路中M、N两点间的电压变化，则待测电阻Rx的阻值的表达式为Rx＝________(用I1、I2、R0、Rx表示)。

(3)改变滑动变阻器滑片位置，重复上述步骤，得到下表中4组数据：

利用表中数据，可以求得Rx＝________Ω(保留3位有效数字)。

(4)若考虑电阻变化对电路的影响，Rx的测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。

解析：(1)按原理图连接实物图如图所示。

(2)由实验原理可知I1Rx＝I2(R0＋Rx)

得Rx＝＝。

(3)由表格可知的平均值为1.21，

代入Rx＝＝

可得Rx＝ Ω＝476 Ω。

(4)若考虑电阻变化对电路的影响，则有

I1Rx<I2(R0＋Rx)

则Rx<，由此可知，测量值比真实值偏大。

答案：(1)见解析图　(2)　(3)476　(4)大于

5.(2020·全国卷Ⅰ)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx，所用电压表的内阻为1 kΩ，电流表内阻为0.5 Ω。该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图(a)所示电路的O、P两点之间，另一种是跨接在O、Q两点之间。测量得到如图(b)所示的两条U­I图线，其中U与I分别为电压表和电流表的示数。回答下列问题：

(1)图(b)中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在____________(填“O、P”或“O、Q”)两点的方案测量得到的。

(2)根据所用实验器材和图(b)可判断，由图线________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为________Ω(保留1位小数)。

(3)考虑到实验中电表内阻的影响，需对(2)中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为________Ω(保留1位小数)。

解析：(1)当用电流表内接法时，测量值为Rx1＝Rx＋RA＞Rx，当用电流表外接法时，测量值为Rx2＝＜Rx，图线Ⅱ的斜率较小，所以应为使用电流表外接法测量的结果，即电压表跨接在O、P间测量得到的。

(2)由图线可得Rx约为50.0 Ω，可知Rx＞，所以用电流表内接法测量的结果误差较小，即由图线Ⅰ得到的结果更接近待测电阻的真实值，测量结果Rx1＝＝50.5 Ω。

(3)因为Rx1＝Rx＋RA，所以Rx＝Rx1－RA＝50.0 Ω。

答案：(1)O、P　(2)Ⅰ　50.5　(3)50.0

6．(2021·大连一模)某研究小组要测量学校实验室中一块微安表(量程为500 μA)的内阻。

(1)首先用多用电表粗略测量该微安表的内阻。

如图甲所示，该小组同学将微安表与电阻箱串联起来，将多用电表的选择开关旋转到“×100”的电阻挡位置，进行欧姆调零后，将多用电表的________(填“红表笔”或“黑表笔”)接在电流表的“＋”接线柱上，另一个表笔接在电阻箱的“a”接线柱上。调节电阻箱，当电阻箱的示数如图乙所示时，多用电表的指针位置如图丙所示，则微安表的内阻约为________Ω。

(2)该小组的同学在实验室中又利用如下器材进一步准确测量该微安表的内阻：

A．待测微安表A1(量程500 μA)；

B．电流表A2(量程3 mA，内阻约为50 Ω)

C．电阻箱R1(0～9 999 Ω)；

D．滑动变阻器R2(最大阻值为20 Ω)；

E．一节干电池(电动势1.5 V)；

F．开关一个，导线若干。

请在虚线框中画出测量微安表内阻r的实验电路原理图，并在图中标明A1、A2两电表，要求在实验原理上没有系统误差。

(3)若实验中电表A1、A2的示数分别为I1和I2，电阻箱的读数为R，则计算微安表内阻的表达式为r＝________。

解析：(1)根据欧姆表的内部结构，多用电表的黑表笔，接多用电表内部电源的正极，所以测微安表与电阻箱的电阻时，多用电表的黑表笔接在电流表的“＋”接线柱上。

微安表的内阻约为RA＝22×100 Ω－1 680 Ω＝520 Ω。

(2)由于滑动变阻器的阻值较小，则采用分压式控制电路，由于没有电压表，只有两只电流表，则采用安安法测电阻，利用电阻箱与待测微安表A1并联，则可以准确测量待测微安表A1的电压，再利用欧姆定律可以准确测量出微安表内阻，实验电路原理图如图所示。

(3)微安表内阻的表达式为r＝＝。

答案：(1)黑表笔　520　(2)见解析图　(3)