(新高考)高考物理一轮复习课时练习第9章章末核心素养提升(含解析)

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处理探究型、设计型实验的方法电学设计实验的难点是电路的设计思路，其突破方法为第1步―→明确实验目的第2步―→通过实验目的与实验器材的结合，选择合适的实验原理第3步―→画出可能实验原理图，结合题设条件确定最优的电路原理图【典例】 现要测量电压表的内阻和电源的电动势，提供的器材有：电源(电动势约为6 V，内阻不计)，电压表V1(量程0～2.5 V，内阻约为2.5 kΩ)，电压表V2(量程0～3 V，内阻约为10 kΩ)，电阻箱R0(最大阻值为9 999.9 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为3 kΩ)，滑动变阻器R2(最大阻值为500 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干。(1)在图a中完成实验电路原理图的连线；(2)电路中应选用滑动变阻器________(选填“R1”或“R2”)；(3)按照下列步骤进行实验：①闭合开关前，将滑动变阻器和电阻箱连入电路的阻值调至最大；②闭合开关，将电阻箱调到6 kΩ，调节滑动变阻器至适当的位置，此时电压表V1的示数为1.60 V，电压表V2的示数为2.40 V；③保持滑动变阻器连入电路的阻值不变，再将电阻箱调到2 kΩ，此时电压表V1的示数如图b所示，其示数为____________V，电压表V2的示数为1.40 V。(4)根据实验数据，计算得到电源的电动势为________V，电压表V1的内阻为________kΩ，电压表V2的内阻为________kΩ。[设计思路]第1步：明确实验目的―→可知本题的实验目的是测电压表的内阻和电源的电动势第2步：选择合适的实验原理―→根据题目的实验仪器可知本题可用电压表和电阻箱测电源的电动势第3步：画原理图答案　(1)见解析图乙所示　(2)R1　(3)2.10　(4)5.60　2.5　10解析　(1)由于两个电压表的量程都小于电源的电动势，两个电压表串联后的总电压仍然小于电源的电动势，故应该用滑动变阻器作为保护电阻。如果只是测量电动势，可以采用如图甲所示的电路，但是要想计算电压表V1、电压表V2各自的内阻，需要将电路改进，设计的电路有图乙、图丙所示的两种；而通过电压表V1的最大电流约为1 mA，通过电压表V2的最大电流约为0.3 mA，故设计的电路应该选择图乙。(2)根据(1)中电路图的连接，因为电压表的内阻较大，故滑动变阻器的最大阻值应该大于电压表V1的内阻，故滑动变阻器应该选择R1。(3)题图b所示的电压表的最小刻度为0.1 V，故估读到0.01 V，其读数为2.10 V。(4)对图乙，设电压表V1和电压表V2的内阻分别为r1、r2，示数分别为U1、U2，滑动变阻器的电阻调到r，由闭合电路的欧姆定律，得E＝U1＋U2＋(＋)r，E＝U1′＋U2′＋(＋)r，其中R01＝6 kΩ，R02＝2 kΩ，对电压表V1和电压表V2所在的电路，由串并联规律得＝＋，＝＋，代入数据，联立解得E＝5.60 V，r1＝2.5 kΩ，r2＝10 kΩ。