(新高考)高考物理一轮复习讲义 第8章 高考热点强化训练14 电学创新实验（含解析）

高考热点强化训练14　电学创新实验

1．(2019·山东烟台市上学期期末)某同学用以下所给的器材通过实验来研究小电珠的伏安特性曲线：

A．电压表V(量程6 V，内阻约6 kΩ)

B．电流表A(量程0.6 A，内阻约10 Ω)

C．电阻箱R1(0～999.9 Ω)

D．定值电阻R2＝200 Ω

E．定值电阻R3＝100 Ω

F．滑动变阻器R4(0～10 Ω)

G．规格为“6 V　6 W”的待测小电珠

H．电源E(电动势约12 V，内阻较小)

I．开关、导线若干

(1)要完成本实验，需要对电流表进行改装，该同学首先采用了如图1甲所示的电路测量电流表内阻．闭合开关S1，反复调节电阻箱R1的阻值，当R1＝19.6 Ω时，发现闭合和断开开关S2时电流表A的指针指示值相同，则电流表A的内阻RA＝________ Ω；若要将电流表A的量程由0.6 A扩大至1.0 A，则需在电流表A上并联________ Ω的电阻．

(2)图乙是测量小电珠的电流随电压变化关系的实物电路，实验要求小电珠两端的电压从0开始调节，请你用笔画线代替导线完成电路连接．

图1

答案　(1)9.8　14.7　(2)见解析图

解析　(1)开关都闭合时，R1与电流表并联后，再与R2与R3的并联部分串联；开关S1闭合，S2断开时，R1与R2串联后与电流表和R3的串联部分并联；两种情况下电流表示数相同，则根据串并联电路规律可知：＝；

代入数据解得：RA＝9.8 Ω；

若要将电流表A的量程由0.6 A扩大至1.0 A，需在电流表A上并联电阻阻值：

R＝＝ Ω＝14.7 Ω；

(2)本实验中采用滑动变阻器分压接法，同时电流表与电阻箱并联扩大量程，故实物图如图所示：

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电阻随温度的升高而增大，负温度系数热敏电阻的电阻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＝＝ Ω＝80.0 Ω(78.0～82.0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的表达式为__________________________；

(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－图象，若图象的斜率为k，纵轴截距为l，则电动势E的表达式为________________，内电阻r的表达式为________________．(用k、l和Rx表示)

答案　(1)1 500　串联　(2)Rx＝R　(3)　－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＝＝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，由欧姆定律可得：

Rx＝R；

(3)由闭合电路欧姆定律可知：E＝(R＋Rx＋r)，变形可得＝·＋，由数学知识可得

l＝，k＝，即E＝，r＝－Rx.

4．(2019·湖北天门、仙桃等八市第二次联考)某同学设计如图4(a)所示电路来测量未知电阻Rx的阻值和电源电动势E.

实验器材有：电源(内阻不计)，待测电阻Rx(约为5 Ω)，电压表V(量程为3 V，内阻约为1 kΩ)，电流表A(量程为0.6 A，内阻约为2 Ω)，电阻R0(阻值3.2 Ω)，电阻箱R(0～99.9 Ω)，开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干．

图4

(1)根据图(a)所示电路图用笔画线代替导线在图(b)中完成实物电路的连接；

(2)闭合开关S1，将S2拨至1位置，调节电阻箱测得电压表和电流表的示数分别为2.97 V和0.45 A；再将S2拨至2位置，调节电阻箱测得电压表和电流表的示数分别为2.70 V和0.54 A．由上述数据可测算出待测电阻Rx＝________ Ω(结果保留两位有效数字)；

(3)拆去电压表，闭合开关S1，保持开关S2与2位置的连接不变，多次调节电阻箱记下电流表示数I和相应电阻箱的阻值R，以为纵坐标，R为横坐标作出－R图线，如图(c)所示，根据图线求得电源电动势E＝________ V．实验中随着电阻箱阻值的改变，电阻箱消耗的功率P会发生变化，当电阻箱阻值R＝________ Ω时电阻箱消耗的功率最大．(结果均保留两位有效数字)

答案　(1)见解析图　(2)4.8　(3)5.0　5.0

解析　(1)实物电路的连线如图所示；

(2)当开关S1闭合，S2拨至1位置时，由欧姆定律可得U1＝I1(RA＋Rx)，当S2拨至2位置时，由欧姆定律可得U2＝I2(RA＋R0)，联立解得RA＝1.8 Ω，Rx＝4.8 Ω；

(3)由闭合电路欧姆定律可得：E＝I(RA＋R0＋R)，变形得＝R＋

可由斜率求得E＝5.0 V，或由截距及RA＝1.8 Ω求得E＝5.0 V；

电阻箱消耗的功率P＝I2R＝R＝，当R＝RA＋R0＝5.0 Ω时，电阻箱消耗的功率最大.