1、三、电学创新实验高考题型突破教师备用习题 物理实验高考题型突破高考题型1实验原理的拓展与创新知识梳理实验原理的创新方法通常有:1.转换法:将无法(或不易)测量的物理量转换成可以(或易于)测量的物理量进行测量,然后再求待测物理量,这种方法叫转换测量法(简称转换法).如在“测量金属电阻率”的实验中,虽然无法直接测量电阻率,但通过测金属丝的长度和直径,并将金属丝接入电路测出其电阻,可以计算出它的电阻率.高考题型突破2.替代法:用一个标准的已知量替代被测量,通过调整标准量,使整个测量系统恢复到替代前的状态,则被测量等于标准量.3.控制变量法:研究一个物理量与其他几个物理量的关系时,要使其中一个或几个物
2、理量不变,分别研究这个物理量与其他各物理量的关系,然后再归纳总结.如“探究电阻的决定因素”实验.高考题型突破1.某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验.两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行,足够大的电磁铁(未画出)的N极位于两导轨的正上方,S极位于两导轨的正下方,一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直.(1)在图中画出连线,完成实验电路.要求滑动变阻器以限流方式接入电路,且在开关闭合后,金属棒沿箭头所示的方向移动.题组演练高考题型突破(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度,有人提出以下建议:A.适当增加两导轨间的距离B.换一根更长的金属棒C.适当增大金属棒中的电流其中正确的
3、是(填入正确选项前的标号).AC高考题型突破高考题型突破2.2016全国卷 现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,要求当热敏电阻的温度达到或超过60 时,系统报警.提供的器材有:热敏电阻,报警器(内阻很小,流过的电流超过Ic时就会报警),电阻箱(最大阻值为999.9),直流电源(输出电压为U,内阻不计),滑动变阻器R1(最大阻值为1000),滑动变阻器R2(最大阻值为2000),单刀双掷开关一个,导线若干.在室温下对系统进行调节,已知U约为18 V,Ic约为10 mA;流过报警器的电流超过20 mA时,报警器可能损坏;该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,在60 时阻值为650.0.高考题型突破
4、(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线.(2)电路中应选用滑动变阻器(填“R1”或“R2”).R2高考题型突破(3)按照下列步骤调节此报警系统:电路接通前,需将电阻箱调到一固定的阻值,根据实验要求,这一阻值为;滑动变阻器的滑片应置于(填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是.将开关向(填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至.(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用.650.0b接通电源后,流过报警器的电流会超过20 mA,报警器可能损坏c报警器开始报警高考题型突破解析(1)电路如图所示.答案(1)如图所示高考题型突破高考题型突破
5、3.压敏电阻由在压力作用下发生形变进而导致电阻率发生变化的材料组成,为了探究某压敏材料的特性,有人设计了如图所示的电路,其中电源电动势为3 V、内阻约为1,两个电流表量程相同,均为00.6 A,一个电流表内阻r已知,另外一个电流表内阻较小但阻值未知.(1)电路图中内阻r已知的电流表是(填“A1”或“A2”).(2)在某一个压力测试下,两个电流表A1和A2的读数分别为I1和I2,则压敏电阻的阻值Rx=.A1高考题型突破(3)经过测试获得压敏电阻的阻值和压力的关系图如图所示,以竖直向下为正方向,则阻值和压力的关系式是.Rx=16-2F高考题型突破高考题型突破高考题型2实验器材的创新与使用一般电学实
6、验器材的创新有两方面:1.引用新的器件,如二极管、感光材料、热敏电阻等与实际生产、生活密切相关的常见器件,要求学生多关注一些生活中的传感器;2.改变器材的使用方法,电源进行串联或并联、把电压表当电流表或者改装电压表等.知识梳理高考题型突破1.2018全国卷 某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在2580 范围内某热敏电阻的温度特性.所用器材有:置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT,其标称值(25 时的阻值)为900.0;电源E(6 V,内阻可忽略);电压表V(量程150 mV):定值电阻R0(阻值20.0),滑动变阻器R1(最大阻值为1000);电阻箱R2(阻值范围0999.9);单刀
7、开关S1,单刀双掷开关S2.题组演练高考题型突破实验时,先按图(a)连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0,将S2与1端接通,闭合S1,调节R1的滑片位置,使电压表读数为某一值U0;保持R1的滑片位置不变,将R2置于最大值,将S2与2端接通,调节R2,使电压表读数仍为U0;断开S1,记下此时R2的读数.逐步降低温控室的温度t,得到相应温度下R2的阻值,直至温度降到25.0.实验得到的R2-t数据见下表.t/25.030.040.050.060.070.080.0R2/900.0 680.0 500.0 390.0 320.0 270.0 240.0 高考题型突破回答下列问题:(1)在闭合S
8、1前,图(a)中R1的滑片应移动到(选填“a”或“b”)端;(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并作出R2-t曲线;(3)由图(b)可得到RT在2580 范围内的温度特性.当t=44.0 时,可得RT=;(4)将RT握于手心,手心温度下R2的相应读数如图(c)所示,该读数为,则手心温度为.b450620.033.0高考题型突破解析(1)在闭合开关前,为了保护电路,滑动变阻器R1的滑片应处在阻值最大位置,故应在b端.答案(2)如图所示高考题型突破(2)将t=60和t=70对应的两组数据点画在坐标纸上,然后用平滑曲线过尽可能多的数据点画出R2-t图像.(3)由R2-t曲线可知,当t=
9、44时,RT=450.(4)图(c)电阻箱读数为(6100+210+01+00.1)=620.0;根据R2-t曲线可知,当电阻为620.0 时,温度为33.0.高考题型突破2.某兴趣小组欲通过测定工业污水(含多种重金属离子)的电阻率来判断某工厂废水是否达到排放标准(一般工业废水电阻率的达标值200 m).如图甲所示为该同学所用盛水容器,其左、右两侧面为金属薄板(电阻极小),其余四面由绝缘材料制成,左、右两侧带有接线柱,容器内表面长a=40 cm,宽b=20 cm,高c=10 cm,将水样注满容器后,用多用电表粗测水样电阻约为2750.(1)为精确地测量所取水样的电阻,该小组从实验室中找到如下实
10、验器材:A.电流表(量程05 mA,电阻RA为50)B.电压表(量程015 V,电阻RV约为10 k)C.滑动变阻器(020,额定电流为1 A)D.电源(电动势为12 V,内阻约为10)E.开关一只、导线若干高考题型突破请在图乙实物图中完成电路连接.高考题型突破(2)正确连接电路后,闭合开关,测得一组U、I数据;再调节滑动变阻器,测出一系列数据如下表所示,请在如图丙所示的坐标纸中作出U-I关系图线.(3)由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率约为 m.据此可知,所得水样(填“达标”或“不达标”).134(130140均可)U/V2.03.86.88.010.211.6I/mA0.731.362
11、.202.893.664.15 不达标高考题型突破答案(1)如图所示(2)如图乙所示高考题型突破教师备用习题1.2017全国卷 某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为100 A,内阻大约为2500)的内阻.可使用的器材有:两个滑动变阻器R1、R2(其中一个最大阻值为20,另一个最大阻值为2000);电阻箱Rz(最大阻值为99 999.9);电源E(电动势约为1.5 V);单刀开关S1和S2.C、D分别为两个滑动变阻器的滑片.备用真题(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线.(2)完成下列填空:R1的最大阻值为(填“20”或“2000”).为了保护微安表,开始时将R1的滑片C滑到接
12、近图(a)中的滑动变阻器的(填“左”或“右”)端对应的位置;将R2的滑片D置于中间位置附近.将电阻箱Rz的阻值置于2500.0,接通S1.将R1的滑片置于适当位置,再反复调节R2的滑片D的位置.最终使得接通S2前后,微安表的示数保持不变,这说明S2接通前B与D所在位置的电势(填“相等”或“不相等”).教师备用习题20左相等将电阻箱Rz和微安表位置对调,其他条件保持不变,发现将Rz的阻值置于2601.0 时,在接通S2前后,微安表的示数也保持不变.待测微安表的内阻为(结果保留到个位).(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议:.教师备用习题2550调节R1上的分压,尽可能使微安表接近满量程教师
13、备用习题解析(2)滑动变阻器的分压式接法要求选用最大阻值较小的滑动变阻器,因此R1要选择最大阻值为20 的滑动变阻器.答案(1)连线如图教师备用习题教师备用习题2.某物理学习小组为了测定某太阳能硅光电池组的电动势和内阻,设计了如图甲所示的电路,在一定光照条件下进行实验.(1)请根据图甲完成图乙中实物的连线.模拟精选(2)该小组成员将测量出来的数据记录在表格中,请在图丙中作出该硅光电池组的U-I图线.(3)由所作的U-I图线可知该硅光电池组的电动势E=V,电池组的内阻随输出电流的变化而改变,在电流为80 A时,该电池组的内阻r=(保留两位有效数字).1.8教师备用习题 12345678U/V1.
14、771.751.701.651.541.271.000.50I/A1230486068768086 1.0104解析(1)实物连接图如图甲所示.(2)根据表格中数据描点后用平滑曲线连接,U-I图线如图乙所示.答案(1)、(2)见解析图(3)1.81.0104教师备用习题教师备用习题3.用如图a所示的电路测量铂热敏电阻的阻值与温度的关系.(1)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应移至(填“A”或“B”)端.(2)实验测得不同温度下的阻值,并绘得如图b所示的Rt-t图线,根据图线写出Rt与t的关系式:Rt=().B教师备用习题50+t(3)铂的电阻对温度变化很灵敏,可以制成电阻温度计.请利用开关、导线、
15、铂热敏电阻、图a中某一电表和图c所示的恒流源(调节旋钮时可以选择不同的输出电流,且输出电流不随外部条件的变化而变化),设计一个简易电阻温度计并在图d的虚线框内画出电路原理图.教师备用习题(4)结合图b的关系图线,选择恒流源的输出电流为0.15 A,当选用的电表达到满偏时,电阻温度计所测温度为.如果要提高该温度计所能测量的最高温度值,请提出一种可行的方法:.50教师备用习题将恒流源的输出电流调小解析(1)由于实验电路采用滑动变阻器限流接法,开关闭合前,滑动变阻器的滑片应移至接入电阻最大处,即滑动变阻器的滑片应移至B端.(2)根据绘得的Rt-t图线在纵轴上的截距为50,斜率为1,利用斜截式可以写出Rt与t的关系式为Rt=(50+t).答案(3)如图所示教师备用习题(3)由于铂热敏电阻的阻值与温度的关系为线性关系,而电源为恒流源,根据欧姆定律U=IR,所以选择电压表并联在铂热敏电阻两端的电路.(4)选择恒流源的输出电流为0.15 A,当选用的电压表达到满偏时电压为15 V,由欧姆定律U=IR,可得铂热敏电阻的阻值为100,结合图b的关系图线,可知对应的电阻温度为50.要提高该温度计所能测量的最高温度值,对应的铂热敏电阻的阻值需要提高,由欧姆定律U=IR可知,需要将恒流源的输出电流I调小.教师备用习题
