（京津魯瓊專用）2020版高考物理大三輪復(fù)習(xí) 實驗題熱點巧練 熱點16 電學(xué)創(chuàng)新實驗（含解析）

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1、熱點16　電學(xué)創(chuàng)新實驗 (建議用時：20分鐘) 1．某同學(xué)在實驗室測汽車電熱器的電功率，此電熱器額定電壓為12 V．實驗室備有下列器材． 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的滑動變阻器 G．0～10 Ω，額定電流為2 A的滑動變阻器 H．導(dǎo)線，開關(guān) 該同學(xué)測量的數(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)合理選擇實驗器材：電流表選________，電壓表選________，滑動變阻器選________．(填器材前的字母) (3)請在方框內(nèi)畫出電路圖． (4)電熱器的額定功率為________．(保留兩位有效數(shù)字) 2．實驗室備有以下器材：電壓傳感器、電流傳感器、滑動變阻器R1(阻值變化范圍0～20 Ω)、滑動變阻器R2(阻值變化范圍0～1 000 Ω)、電動勢適當?shù)碾娫础⑿襞?4 V，2 W)、開關(guān)、

3、導(dǎo)線若干． (1)要完整地描繪小燈泡的U－I曲線，請在方框中畫出實驗電路圖，并標出所用滑動變阻器的符號． (2)實驗中描繪出的小燈泡U－I曲線如圖甲所示，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)如果用上述器材測量所給電源的電動勢和內(nèi)電阻，實驗電路如圖乙所示，圖中R0是阻值為9 Ω的保護電阻，實驗中測得多組數(shù)據(jù)并記錄在下表中，試在圖甲中畫出等效電源的U－I圖象，由圖象可求出電源自身內(nèi)阻約為________Ω. 序號 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電阻組成串聯(lián)電路，如圖丙所示，此時小燈泡消耗的電功率約為________W. 3．太空探測器在探索宇宙過程中，由太陽能電池板給它提供能源．光明中學(xué)物理實驗室有一塊太陽能電池板，當有光照射它時(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①所示；若沒有光照射它時，相當于一個只有電阻的電學(xué)器件，無電動勢．物理實驗探究小組用“描繪小燈泡伏安特性曲線”的實驗方法，探究該太陽能電池板在沒有光照射時的伏安特性曲線，利用電壓表(內(nèi)阻約3 kΩ)、電流表(內(nèi)阻約100

5、Ω)測得的多組數(shù)據(jù)作出的圖象如圖甲中曲線②所示． (1)分析曲線②可知，該電池板作為電阻器件時的阻值隨通過電流的增大而________(填“增大”或“減小”)，若所設(shè)計的電路如圖乙所示，實驗時應(yīng)將圖乙中電壓表另一端a接在________點(填“b”或“c”)； (2)圖乙電路中a端接好后還少接了一根導(dǎo)線，請在圖乙中畫出； (3)分析曲線①可知，該電池板作為電源時的電動勢約為________V，若把它與阻值為1 kΩ的定值電阻連接構(gòu)成一個閉合電路，在有光照射的情況下，該太陽能電池板的效率約為________%(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)． 4．在某些汽車的后擋風(fēng)玻璃中會嵌入一組電阻

6、絲，可通電加熱以化解霜凍．某物理興趣小組對其進行研究，如圖甲所示，是用伏安法測量其中一根電阻絲Rx阻值的實物連線圖．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)將單刀雙擲開關(guān)S2置于位置b，閉合開關(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)若將單刀雙擲開關(guān)置于位置a，則通過電阻絲的電流________(選填“大于”或“小于”)此時電流表的讀數(shù)

7、． (3)現(xiàn)有6根與Rx同型號的電阻絲和一個內(nèi)阻為2.0 Ω的電源，為了達到最快的化霜效果，請選用幾根電阻絲，并用筆畫線代替導(dǎo)線，在圖丙中進行設(shè)計連接． 熱點16　電學(xué)創(chuàng)新實驗 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)嶒炛须姛崞髯畲箅妷簽?2 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；如果采用滑動變阻器的限流接法，則當滑動變阻器阻值調(diào)到最大時，電熱器上的電壓仍然會大于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，滑動變阻器的一部分處在干路，故滑動變阻器能承受的最大電

8、流必須大于0.5 A，故選滑動變阻器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)見解析圖 (4)6.0 W 2．解析：(1)描繪小燈泡的伏安特性曲線，電壓與電流應(yīng)從零開始變化，滑動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電阻組成串聯(lián)電路時，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)圖見解析　(2)增大 (3)圖見解析　1　(4)0.82 3．解析：(1)由圖線②可知，無光照時太陽能電池板的阻值遠大于電流表內(nèi)阻，所以采用電流表內(nèi)接法，即a端接b點． (2)描繪伏安特性曲線要求電壓從零開始調(diào)節(jié)，即滑動變阻器要采用分壓式接法，故應(yīng)該將滑動變阻器右端與電源正極用導(dǎo)線相連，如圖1所示． 　

10、 (3)太陽能電池板的電動勢由圖線①與縱軸的交點直接讀出，即2.75 V；在題圖甲中作1 kΩ 電阻的伏安特性曲線③如圖2所示，圖線③與圖線①的交點即電路的工作點，其坐標為(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，當開關(guān)S2接b時，電流表內(nèi)接，電阻Rx＝－RA＝3.20 Ω－0.20 Ω＝3.0 Ω. (2)當開關(guān)S2接a時，電流表外接，由于電壓表分流，所以此時電流表讀數(shù)為流過電壓表電流與流過電阻絲電流之和，故通過電阻絲的電流小于電流表讀數(shù)． (3)當外電路電阻和內(nèi)電路電阻相等時，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)見解析 - 6 -