《2018-2019學(xué)年高中物理 第2章 恒定電流 專(zhuān)題突破與題型專(zhuān)練 電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)（二）練習(xí) 新人教版選修3-1.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第2章 恒定電流 專(zhuān)題突破與題型專(zhuān)練 電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)（二）練習(xí) 新人教版選修3-1.doc（9頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

專(zhuān)題突破與題型專(zhuān)練　電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)(二) 題型一:電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量 1.為了測(cè)定某電池的電動(dòng)勢(shì)(約10～11 V)和內(nèi)電阻(小于2 Ω),需要把一個(gè)量程為5 V的直流電壓表接一固定電阻(用電阻箱代替),改裝為量程為15 V的電壓表,然后用伏安法測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻,以下是該實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程: (1)把電壓表量程擴(kuò)大,實(shí)驗(yàn)電路如圖(甲)所示,請(qǐng)完成第五步的 填空. 第一步:把滑動(dòng)變阻器滑片移至最右端 第二步:把電阻箱阻值調(diào)到零 第三步:閉合開(kāi)關(guān) 第四步:把滑動(dòng)變阻器滑片調(diào)到適當(dāng)位置,使電壓表讀數(shù)為4.5 V 第五步:把電阻箱阻值調(diào)到適當(dāng)值,使電壓表讀數(shù)為　　　　V 第六步:不再改變電阻箱阻值,保持電壓表和電阻箱串聯(lián),撤去其他線路,即得量程為15 V的電壓表 (2)上述實(shí)驗(yàn)可供選擇的器材有: A.某電池(電動(dòng)勢(shì)約10～11 V,內(nèi)電阻小于2 Ω) B.電壓表(量程為5 V,內(nèi)阻約4 kΩ) C.電阻箱(阻值范圍0～9 999 Ω) D.電阻箱(阻值范圍0～99 999 Ω) E.滑動(dòng)變阻器(阻值為0～20 Ω,額定電流2 A) F.滑動(dòng)變阻器(阻值為0～20 kΩ,額定電流0.2 A) 電阻箱應(yīng)選　　　　,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選　　　　(用大寫(xiě)字母表示). (3)用該擴(kuò)大了量程的電壓表(電壓表的表盤(pán)沒(méi)變),測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r,實(shí)驗(yàn)電路如圖(乙)所示,得到多組電壓U和電流I的值,并作出UI圖線如圖(丙)所示,可知電池的電動(dòng)勢(shì)為　　　　V,內(nèi)電阻為　　　　Ω(保留3位有效數(shù)字). 解析:(1)把5 V的直流電壓表接一電阻箱,改裝為量程為15 V的電壓表時(shí),將直流電壓表與電阻箱串聯(lián),整個(gè)作為一只電壓表,據(jù)題分析,電阻箱阻值調(diào)到零,電壓表讀數(shù)為4.5 V,則知把電阻箱阻值調(diào)到適當(dāng)值,使電壓表讀數(shù)為1.5 V. (2)由題圖(丙)所示圖像可知,最大電流為1.75 A,大于 0.2 A,則為保護(hù)電路安全,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選E,電阻箱選擇C. (3)由題(丙)讀出,外電路斷路時(shí),電壓表的電壓為U=3.5 V,則電源的電動(dòng)勢(shì)為E=33.5 V=10.5 V, 內(nèi)阻為r== Ω≈1.71 Ω. 答案:(1)1.5　(2)C　E　(3)10.5　1.71 2.在“用電流表和電壓表測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”的實(shí)驗(yàn)中. (1)備有如下器材: A.干電池1節(jié);B.滑動(dòng)變阻器(0～20 Ω);C.滑動(dòng)變阻器(0～1 kΩ);D.電壓表(0～3 V);E.電流表(0～0.6 A);F.電流表(0～3 A);G.開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干 其中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選　　　　,電流表應(yīng)選　　　　(只填器材前的序號(hào)). (2)為了最大限度地減小實(shí)驗(yàn)誤差,請(qǐng)?jiān)谔摼€框中畫(huà)出該實(shí)驗(yàn)最合理的電路圖. (3)某同學(xué)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示,試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖中畫(huà)出UI圖線,根據(jù)圖線得到被測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E=　　　　V,內(nèi)電阻r= 　　　　Ω. 　　次數(shù) 物理量　 　 1 2 3 4 5 6 I/A 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.40 U/V 1.32 1.26 1.18 1.13 1.04 0.93 解析:(1)為方便實(shí)驗(yàn)操作,滑動(dòng)變阻器選擇小電阻,故應(yīng)選B;電路最大電流約不到1 A,電流表選E. (2)由于電壓表的內(nèi)阻一般較大,而電源的內(nèi)阻較小,故可采用電壓表直接測(cè)量路端電壓的方法,這樣電壓表的分流較小,可減小測(cè)量誤差,電路如圖所示. (3)由描點(diǎn)法作出UI圖像,如圖所示. 由圖示電源UI圖像可知,圖像與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值為1.45,電源電動(dòng)勢(shì)E=1.45 V,電源內(nèi)阻r== Ω=1.3 Ω. 答案:(1)B　E　(2)圖見(jiàn)解析 (3)圖線見(jiàn)解析　1.45　1.3 3.(2018甘肅蘭州高二檢測(cè))為測(cè)定一節(jié)新干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻(已知該干電池的內(nèi)電阻相當(dāng)小,額定電流為0.7 A),可供選擇的器材有: 電壓表A.量程3 V,內(nèi)阻為10 kΩ; 電壓表B.量程15 V,內(nèi)阻為20 kΩ; 電流表C.量程0.8 A,內(nèi)阻約為0.5 Ω; 電流表D.量程3 A,內(nèi)阻約為0.2 Ω; 滑動(dòng)變阻器E.最大電阻10 Ω,額定電流0.7 A; 滑動(dòng)變阻器F.最大電阻2 kΩ,額定電流2 A; G.定值電阻R0為1 Ω; H.開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干. (1)要使實(shí)驗(yàn)誤差較小且操作方便,可選擇的器材是　　 　(填字母代號(hào)); (2)圖(甲)中的電路圖應(yīng)選擇　　　　; (3)實(shí)驗(yàn)測(cè)得9組數(shù)據(jù),已標(biāo)在圖(乙)的坐標(biāo)中,請(qǐng)?jiān)趫D(乙)中連線,從圖中可得電池內(nèi)阻r=　　　　Ω(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字). 解析:(1)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V,則電壓表選3 V量程,應(yīng)用伏安法測(cè)一節(jié)干電池電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻時(shí),最大電流約為零點(diǎn)幾安培,則電流表選擇0.8 A量程,為方便實(shí)驗(yàn)操作,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選E;為了準(zhǔn)確測(cè)量應(yīng)接入定值電阻等效為電源內(nèi)阻再進(jìn)行測(cè)量;同時(shí)還需要開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線,故所用儀器為ACEGH. (2)本實(shí)驗(yàn)應(yīng)將定值電阻與電源串聯(lián)以增大等效內(nèi)阻;因電壓表內(nèi)阻較大,故應(yīng)采用相對(duì)電源的外接法,故電路圖應(yīng)選擇D. (3)用直線將各點(diǎn)連接,如圖所示. 由U=E-I(R+r),可得R+r= Ω=1.15 Ω, 故內(nèi)阻r=(1.15-1) Ω=0.15 Ω. 答案:(1)ACEGH　(2)D　(3)0.15 4.為測(cè)量一未知電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示電路,電路中所用到的器材規(guī)格如下: 待測(cè)電源:電動(dòng)勢(shì)為4～6 V,內(nèi)阻為幾十歐姆; 定值電阻:R0=10 Ω; 定值電阻:R2=3 kΩ; 電阻箱R1:0～9 999 Ω; 電壓表:量程0～3 V,內(nèi)阻RV=3 kΩ; 開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干 (1)閉合開(kāi)關(guān)后,將電阻箱的阻值由零開(kāi)始逐漸增大,記錄若干組電阻箱R1和電壓表的讀數(shù); (2)第一次該同學(xué)將得到的數(shù)據(jù)在UR1坐標(biāo)系中描點(diǎn)連線,得到如圖(甲)所示曲線,曲線與縱軸的截距為b1=0.8 V,虛線為圖中曲線的漸近線.由圖可得電動(dòng)勢(shì)E=　　　　V,內(nèi)阻r=　　　　Ω; (3)第二次該同學(xué)將得到的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)連線,得到如圖(乙)所示直線,直線與縱軸的截距為b2=0.4 V-1,斜率k=8.4 ΩV-1.由圖可得電動(dòng)勢(shì)E=　　　　V,內(nèi)阻r=　　　　Ω; (4)將兩次數(shù)據(jù)處理方式進(jìn)行對(duì)比,誤差較小的應(yīng)為第　　　　(填“一”或“二”)次. 解析:(2)當(dāng)R1接近最大值時(shí)R外?r,則此時(shí)的路端電壓近似等于電源的電動(dòng)勢(shì),因R2=RV,則U外=4.8 V,故E=4.8 V.當(dāng)R1=0時(shí),R外=10 Ω,而此時(shí)的路端電壓U外=20.8 V=1.6 V,據(jù)=得r=20 Ω. (3)據(jù)閉合電路歐姆定律有E=2U+r,變形得=+,結(jié)合圖像可知=0.4 V-1,=8.4 ΩV-1,得E=5.0 V,r=21 Ω. (4)在數(shù)據(jù)處理中,畫(huà)出的圖線為直線時(shí),更容易找出對(duì)應(yīng)關(guān)系,可精確求解. 答案:(2)4.8　20　(3)5.0　21　(4)二 題型二:電學(xué)綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) 1.某實(shí)驗(yàn)小組研究未知電阻X的阻值,使用的器材包括電壓表(內(nèi)阻約為3 kΩ)、電流表、滑動(dòng)變阻器、電源、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)等等. (1)使用多用電表粗測(cè)電阻X的阻值,選擇“10”歐姆擋進(jìn)行測(cè)量,示數(shù)如圖(甲)所示,多用電表的讀數(shù)為　　　　Ω. (2)圖(乙)中所用電流表是由量程為Ig=600 μA、內(nèi)阻為Rg=1 000 Ω的微安表改裝而成的,改裝電路如圖(丙)所示,要求改裝后的電流表量程為I=0.6 A,則圖(丙)中R1的阻值為　　　　Ω(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字). (3)根據(jù)以上數(shù)據(jù),為使測(cè)量結(jié)果更加精確,該實(shí)驗(yàn)原理圖應(yīng)該選擇圖(乙)中的　　　　(選填“a”或“b”),電阻X阻值的測(cè)量結(jié)果　　　　(選填“大于”“小于”或“等于”)它的真實(shí)值. (4)某同學(xué)在(2)的基礎(chǔ)上,對(duì)電流表進(jìn)行了進(jìn)一步的改裝,通過(guò)串聯(lián)電阻R2=4 Ω將其改裝為電壓表,如圖(丁)所示,該電壓表的量程為 　　　　V(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字). 解析:(1)歐姆表測(cè)電阻時(shí),測(cè)量值為讀數(shù)乘以倍率,故電阻測(cè)量值 為100 Ω. (2)根據(jù)并聯(lián)電路中電阻與電流成反比可知=,解得R1≈ 1.0 Ω. (3)由于改裝后電流表內(nèi)阻已知,其分壓情況可計(jì)算,所以將電流表內(nèi)接可減小誤差,故選b;電阻X的測(cè)量值為未知電阻與電流表內(nèi)阻之和,因電流表內(nèi)阻已知,所以測(cè)量值等于真實(shí)值. (4)由歐姆定律可知,串聯(lián)電阻R2后,電壓表量程U=0.6(1+4) V= 3.0 V. 答案:(1)100　(2)1.0　(3)b　等于　(4)3.0 2.二極管的說(shuō)明書(shū)上提供了它的伏安特性曲線(正向最大電流40 mA左右),物理興趣小組想要驗(yàn)證該二極管的伏安特性曲線. (1)選擇好實(shí)驗(yàn)器材準(zhǔn)備連接電路時(shí),發(fā)現(xiàn)二極管外殼正、負(fù)極的標(biāo)識(shí)不清楚,于是就用多用電表歐姆擋判斷二極管的正、負(fù)極.用歐姆表“1 k”擋兩次實(shí)驗(yàn)情況如圖(甲)、(乙)所示,由此可知　　　　(選填“A”或“B”)端為二極管的正極; (2)該物理興趣小組要對(duì)二極管加正向電壓時(shí)的伏安特性曲線進(jìn)行驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)室提供的器材有: A.直流電源E:電動(dòng)勢(shì)3 V,內(nèi)阻忽略不計(jì) B.待測(cè)二極管D C.滑動(dòng)變阻器R:0～20 Ω D.電壓表V:量程3 V,內(nèi)阻約20 kΩ E.電流表A:量程50 mA,內(nèi)阻約5 Ω F.單刀單擲開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線若干 請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)的實(shí)驗(yàn)電路圖中加上直流電源E及滑動(dòng)變阻器R,并將電路圖連接完整. 解析:(1)題圖(甲)所示多用電表歐姆擋顯示電阻很大,說(shuō)明題圖(甲)中紅表筆接的是二極管正極,即B端為二極管的正極. (2)驗(yàn)證二極管的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)中的滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法,二極管應(yīng)正向接入電路.由于二極管正向電阻較小,電流表應(yīng)外接,如圖所示. 答案:(1)B　(2)實(shí)驗(yàn)電路圖見(jiàn)解析 3.現(xiàn)要測(cè)量電壓表的內(nèi)阻和電源的電動(dòng)勢(shì),提供的器材有:電源(電動(dòng)勢(shì)約為6 V,內(nèi)阻不計(jì)),電壓表V1(量程2.5 V,內(nèi)阻約為2.5 kΩ),電壓表V2(量程3 V,內(nèi)阻約為10 kΩ),電阻箱R0(最大阻值為 9 999.9 Ω),滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為3 kΩ),滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為500 Ω),單刀單擲開(kāi)關(guān)一個(gè),導(dǎo)線若干. (1)在圖(甲)中完成測(cè)量原理電路圖的連線. (2)電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器　　　　(選填“R1”或“R2”). (3)按照下列實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn): ①閉合開(kāi)關(guān)前,將滑動(dòng)變阻器和電阻箱連入電路的阻值調(diào)至最大; ②閉合開(kāi)關(guān),將電阻箱調(diào)到6 kΩ,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器至適當(dāng)?shù)奈恢?此時(shí)電壓表V1的示數(shù)為1.60 V,電壓表V2的示數(shù)為2.40 V; ③保持滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值不變,再將電阻箱調(diào)到2 kΩ,此時(shí)電壓表V1的示數(shù)如圖(乙),其示數(shù)為　　　 V,電壓表V2的示數(shù)為1.40 V. (4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),計(jì)算得到電源的電動(dòng)勢(shì)為　　　　V,電壓表V1的內(nèi)阻為　　　　kΩ,電壓表V2的內(nèi)阻為　　　　kΩ. 解析:由題意可知,電源內(nèi)阻不計(jì),若滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法,則無(wú)法測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì);滑動(dòng)變阻器采用限流式接法,改變滑動(dòng)變阻器的接入電阻值,可改變電壓表的示數(shù),所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用限流式接法,且應(yīng)選擇阻值與負(fù)載阻值接近的,即選R1.電壓表V1和V2串聯(lián),則電阻箱應(yīng)與其中一個(gè)電壓表并聯(lián).當(dāng)電阻箱阻值變小時(shí),V2示數(shù)變小,V1示數(shù)變大,所以V2與電阻箱并聯(lián).當(dāng)電壓表V2的示數(shù)為2.40 V時(shí),電壓表V1的示數(shù)為1.60 V;當(dāng)電壓表V2的示數(shù)為1.40 V時(shí),電壓表V1的示數(shù)為2.10 V,根據(jù)E總=∑E分方程可得,電壓表V1的內(nèi)阻與此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值相同,則滑動(dòng)變阻器兩端電壓與電壓表V1的電壓相同,可得電源的電動(dòng)勢(shì)為5.60 V,再根據(jù)閉合電路歐姆定律列方程有=,=,聯(lián)立可得電壓表V1的內(nèi)阻為 2.5 kΩ,電壓表V2的內(nèi)阻為10 kΩ. 答案:(1)圖見(jiàn)解析　(2)R1　(3)2.10 (4)5.60　2.5　10 4.電源的輸出功率與外電路的電阻有關(guān).圖(甲)是研究它們關(guān)系的實(shí)驗(yàn)電路.為了便于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和保護(hù)蓄電池,給蓄電池串聯(lián)了一個(gè)定值電阻R0,把它們一起看做電源E(圖中虛線框內(nèi)部分). (1)在圖(乙)中,按圖(甲)畫(huà)出連線,把所示的器件連接成實(shí)驗(yàn)電路.(電壓表內(nèi)阻約為3 kΩ,電流表內(nèi)阻約為0.1 Ω) (2)實(shí)驗(yàn)中,多次調(diào)節(jié)電阻R,讀出電壓表和電流表的示數(shù)U(單位:V)和I(單位:A).根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù),通過(guò)電腦描繪出UI圖,擬合圖線,得到的函數(shù)解析式為U=4-5I,則電源E輸出功率的最大值是　　　　,對(duì)應(yīng)的外電路的阻值是　　　　. 解析:(1)連線如圖所示. (2)根據(jù)繪出的UI圖像的函數(shù)解析式U=4-5I,可知,電源內(nèi)阻(即定值電阻R0與蓄電池內(nèi)阻之和)為5 Ω,電動(dòng)勢(shì)為4 V.根據(jù)電源輸出功率最大的條件,知當(dāng)外電路電阻等于電源內(nèi)阻時(shí),電源輸出功率最大, 最大功率Pmax== W=0.8 W. 答案:(1)見(jiàn)解析　(2)0.8 W　5 Ω