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(京津魯瓊專(zhuān)用)2020版高考物理大三輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)題熱點(diǎn)巧練 熱點(diǎn)16 電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)(含解析)

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1、熱點(diǎn)16 電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) (建議用時(shí):20分鐘) 1.某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室測(cè)汽車(chē)電熱器的電功率,此電熱器額定電壓為12 V.實(shí)驗(yàn)室備有下列器材. A.輸出電壓為16 V的學(xué)生電源 B.量程為0~3 A的電流表,內(nèi)阻約0.1 Ω C.量程為0~0.6 A的電流表,內(nèi)阻約0.5 Ω D.量程為0~3 V的電壓表,內(nèi)阻約3 kΩ E.量程為0~15 V的電壓表,內(nèi)阻約15 kΩ F.0~10 Ω,額定電流為0.5 A的滑動(dòng)變阻器 G.0~10 Ω,額定電流為2 A的滑動(dòng)變阻器 H.導(dǎo)線(xiàn),開(kāi)關(guān) 該同學(xué)測(cè)量的數(shù)據(jù)記錄如下: U/V 2.4 3.0 5.0 8.0 10.0

2、 12.0 I/A 0.15 0.20 0.30 0.40 0.45 0.50 (1)該電熱器的阻值是否恒定不變?答:________(填“是”或“不是”). (2)合理選擇實(shí)驗(yàn)器材:電流表選________,電壓表選________,滑動(dòng)變阻器選________.(填器材前的字母) (3)請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)畫(huà)出電路圖. (4)電熱器的額定功率為_(kāi)_______.(保留兩位有效數(shù)字) 2.實(shí)驗(yàn)室備有以下器材:電壓傳感器、電流傳感器、滑動(dòng)變阻器R1(阻值變化范圍0~20 Ω)、滑動(dòng)變阻器R2(阻值變化范圍0~1 000 Ω)、電動(dòng)勢(shì)適當(dāng)?shù)碾娫础⑿襞?4 V,2 W)、開(kāi)關(guān)、

3、導(dǎo)線(xiàn)若干. (1)要完整地描繪小燈泡的U-I曲線(xiàn),請(qǐng)?jiān)诜娇蛑挟?huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖,并標(biāo)出所用滑動(dòng)變阻器的符號(hào). (2)實(shí)驗(yàn)中描繪出的小燈泡U-I曲線(xiàn)如圖甲所示,由圖可知,小燈泡燈絲電阻隨溫度升高而________(填“增大”“減小”或“不變”). (3)如果用上述器材測(cè)量所給電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻,實(shí)驗(yàn)電路如圖乙所示,圖中R0是阻值為9 Ω的保護(hù)電阻,實(shí)驗(yàn)中測(cè)得多組數(shù)據(jù)并記錄在下表中,試在圖甲中畫(huà)出等效電源的U-I圖象,由圖象可求出電源自身內(nèi)阻約為_(kāi)_______Ω. 序號(hào) 1 2 3 4 5 6 U/V 4.00 3.40 2.80 2.00 1.50 0.

4、80 I/A 0.20 0.25 0.33 0.40 0.46 0.52 (4)若將上述小燈泡直接與電源和保護(hù)電阻組成串聯(lián)電路,如圖丙所示,此時(shí)小燈泡消耗的電功率約為_(kāi)_______W. 3.太空探測(cè)器在探索宇宙過(guò)程中,由太陽(yáng)能電池板給它提供能源.光明中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室有一塊太陽(yáng)能電池板,當(dāng)有光照射它時(shí)(作為電源),其路端電壓與總電流的關(guān)系圖象如圖甲中的曲線(xiàn)①所示;若沒(méi)有光照射它時(shí),相當(dāng)于一個(gè)只有電阻的電學(xué)器件,無(wú)電動(dòng)勢(shì).物理實(shí)驗(yàn)探究小組用“描繪小燈泡伏安特性曲線(xiàn)”的實(shí)驗(yàn)方法,探究該太陽(yáng)能電池板在沒(méi)有光照射時(shí)的伏安特性曲線(xiàn),利用電壓表(內(nèi)阻約3 kΩ)、電流表(內(nèi)阻約100

5、Ω)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)作出的圖象如圖甲中曲線(xiàn)②所示. (1)分析曲線(xiàn)②可知,該電池板作為電阻器件時(shí)的阻值隨通過(guò)電流的增大而________(填“增大”或“減小”),若所設(shè)計(jì)的電路如圖乙所示,實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)將圖乙中電壓表另一端a接在________點(diǎn)(填“b”或“c”); (2)圖乙電路中a端接好后還少接了一根導(dǎo)線(xiàn),請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫(huà)出; (3)分析曲線(xiàn)①可知,該電池板作為電源時(shí)的電動(dòng)勢(shì)約為_(kāi)_______V,若把它與阻值為1 kΩ的定值電阻連接構(gòu)成一個(gè)閉合電路,在有光照射的情況下,該太陽(yáng)能電池板的效率約為_(kāi)_______%(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字). 4.在某些汽車(chē)的后擋風(fēng)玻璃中會(huì)嵌入一組電阻

6、絲,可通電加熱以化解霜凍.某物理興趣小組對(duì)其進(jìn)行研究,如圖甲所示,是用伏安法測(cè)量其中一根電阻絲Rx阻值的實(shí)物連線(xiàn)圖.儀表規(guī)格如下表所示. 量程 內(nèi)阻 電流表A 0~0.6 A 等于0.20 Ω 電壓表V 0.3 V 約為1 kΩ (1)將單刀雙擲開(kāi)關(guān)S2置于位置b,閉合開(kāi)關(guān)S1,電壓表和電流表指針如圖乙所示,則可讀數(shù)電壓表的示數(shù)U=________V,電流表的示數(shù)I=________A;計(jì)算得出電阻絲的阻值Rx=________Ω(保留兩位有效數(shù)字). (2)若將單刀雙擲開(kāi)關(guān)置于位置a,則通過(guò)電阻絲的電流________(選填“大于”或“小于”)此時(shí)電流表的讀數(shù)

7、. (3)現(xiàn)有6根與Rx同型號(hào)的電阻絲和一個(gè)內(nèi)阻為2.0 Ω的電源,為了達(dá)到最快的化霜效果,請(qǐng)選用幾根電阻絲,并用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn),在圖丙中進(jìn)行設(shè)計(jì)連接. 熱點(diǎn)16 電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) 1.解析:(1)由該同學(xué)記錄的數(shù)據(jù)可知,電熱器的阻值不是恒定不變的. (2)因?qū)嶒?yàn)中電熱器最大電壓為12 V,最大電流為0.5 A,故選擇量程為0~15 V的電壓表,量程為0~0.6 A的電流表;如果采用滑動(dòng)變阻器的限流接法,則當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最大時(shí),電熱器上的電壓仍然會(huì)大于2.4 V,所以采用分壓式接法,由于電熱器的最大電流為0.5 A,采用分壓式時(shí),滑動(dòng)變阻器的一部分處在干路,故滑動(dòng)變阻器能承受的最大電

8、流必須大于0.5 A,故選滑動(dòng)變阻器G. (3)由于電熱器的電阻在20 Ω左右,<,故采用電流表外接法,電路圖如圖所示. (4)P=UI=12.0×0.5 W=6.0 W. 答案:(1)不是 (2)C E G (3)見(jiàn)解析圖 (4)6.0 W 2.解析:(1)描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn),電壓與電流應(yīng)從零開(kāi)始變化,滑動(dòng)變壓器要采用分壓式接法,由于燈泡的阻值較小,電流傳感器應(yīng)采用外接法,電路圖如圖所示. (2)由題圖甲所示的燈泡的U-I圖象可知,隨電壓和電流的增大,燈泡的實(shí)際功率增大,燈絲溫度升高,電壓與電流的比值增大,由此可知,燈泡燈絲電阻隨溫度升高而增大. (3)根據(jù)表中數(shù)

9、據(jù)作出電源的U-I圖象如圖中直線(xiàn)所示,由圖示圖象可知,電源內(nèi)阻r=-R0= Ω-9 Ω=1 Ω. (4)由上圖可知,燈泡直接與電源和保護(hù)電阻組成串聯(lián)電路時(shí),燈泡兩端電壓約為2.1 V,電流約為0.39 A,燈泡的電功率為P=UI≈2.1×0.39 W≈0.82 W. 答案:(1)圖見(jiàn)解析 (2)增大 (3)圖見(jiàn)解析 1 (4)0.82 3.解析:(1)由圖線(xiàn)②可知,無(wú)光照時(shí)太陽(yáng)能電池板的阻值遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻,所以采用電流表內(nèi)接法,即a端接b點(diǎn). (2)描繪伏安特性曲線(xiàn)要求電壓從零開(kāi)始調(diào)節(jié),即滑動(dòng)變阻器要采用分壓式接法,故應(yīng)該將滑動(dòng)變阻器右端與電源正極用導(dǎo)線(xiàn)相連,如圖1所示.  

10、 (3)太陽(yáng)能電池板的電動(dòng)勢(shì)由圖線(xiàn)①與縱軸的交點(diǎn)直接讀出,即2.75 V;在題圖甲中作1 kΩ 電阻的伏安特性曲線(xiàn)③如圖2所示,圖線(xiàn)③與圖線(xiàn)①的交點(diǎn)即電路的工作點(diǎn),其坐標(biāo)為(1.80,1.80),電池板的效率η=×100%=×100%=×100%=×100%≈65%. 答案:(1)減小 b (2)如解析圖1所示 (3)2.75 65 4.解析:(1)如題圖乙所示,電流表選取的量程為0~0.6 A,故讀數(shù)為0.50 A;電壓表的量程為0~3 V,故讀數(shù)為1.60 V,當(dāng)開(kāi)關(guān)S2接b時(shí),電流表內(nèi)接,電阻Rx=-RA=3.20 Ω-0.20 Ω=3.0 Ω. (2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S2接a時(shí),電流表外接,由于電壓表分流,所以此時(shí)電流表讀數(shù)為流過(guò)電壓表電流與流過(guò)電阻絲電流之和,故通過(guò)電阻絲的電流小于電流表讀數(shù). (3)當(dāng)外電路電阻和內(nèi)電路電阻相等時(shí),電源輸出功率最大,化霜最快,即外電路電阻需為2.0 Ω,如圖(a)、圖(b)所示. 答案:(1)1.60 0.50 3.0 (2)小于 (3)見(jiàn)解析 - 6 -

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