2020版高考加练复习：第8章 微专题63 电学实验的拓展与创新

[方法点拨](1)结合闭合电路欧姆定律、串并联电路特点，去理解电路，找出测量量与已知量间的关系.(2)
熟练掌握基本实验的原理、实验方法等是解决创新实验的关键.
1.(2018·湖北省黄冈市模拟)图1中虚线框内是由表头G 改装成的一个电流表和一个电压表的电路，其中接a、b 时为电流表，接a、c 时为电压表.已知表头的满偏电流为2mA、内阻阻值范围为180～200Ω，定值电阻R 1＝50Ω，R 2＝1460Ω，为确定改装后电流表和电压表的量程，实验小组将a、b 两个接线柱接入如图1所示的电路中，来测量表头G 的内阻；
图1
(1)实验室里，电流表A 和滑动变阻器R 均有两种规格：电流表：a.0～10mA b.0～600mA 滑动变阻器：a.0～20Ω
b.0～1000Ω
则电流表应选________，滑动变阻器应选________；(选填字母代号)(2)将选择的器材接入电路；
①依照电路图，补充完整图2中的实物图；
图2
②闭合S，以I 1表示电流表A 的示数，I 2表示表头G 的示数，多次调节滑动变阻器，测量多组I 1、I 2数据(单位均为mA)，某同学以I 1为纵轴，I 2为横轴，画出I 1－I 2图线为一条过原点的倾斜直线，该同学求出了图线的斜率k＝5，则表头内阻R g ＝________Ω，由表头G 改装后的电流表量程为________mA，电压表量程为________V.
2.(2018·广东省汕头市模拟)某实验小组的同学利用图3甲所示的电路“探究并联电路中各点电势的关系”.已知R 1＝10Ω，R 2＝20Ω，R 3＝30Ω，R 4＝40Ω，电源的电动势为E＝10V，内阻不计，且电源负极端接地.(1)由此可得a、b 两点间电势差为U ab ＝________V，如果在a、b 两点间接一个电阻，则有电流从________
点流向________点.(填“a”或“b”)
图3
(2)该实验小组同学又设计了图乙的电路来测量电阻R x 的阻值，其中R 为电阻箱，G 为灵敏电流计，请按图乙的实验原理图完成图丙中实物电路的连线.
(3)实验时，先调节电阻箱，使电阻箱的阻值为R 1.闭合开关，反复调节滑动变阻器滑片的位置，使通过灵敏电流计的电流为零；断开开关，保持滑动变阻器的滑片所处位置不变，交换电阻箱与待测电阻的位置.闭合开关，然后反复调节电阻箱，使灵敏电流计的示数再次为零，记下此时电阻箱的阻值R 2；则待测电阻的阻值为R x ＝________.(用题中已知量的字母表示)
3.某同学测量直流恒流电源的输出电流I 0和定值电阻R x 的阻值，电路如图4所示.
图4
实验器材如下：
直流恒流电源(电源输出的直流电流I 0保持不变，I 0约为0.8A)；待测电阻R x (阻值约为20Ω)；滑动变阻器R(最大阻值约为50Ω)；电压表V(量程15V，内阻约为15kΩ)；电流表A(量程0.6A，内阻约为0.2Ω)；请回答下列问题.
(1)实验所用器材如图5所示，图中部分电路已经连接好，请完成实验电路的连接.
图5
(2)电路开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应滑动到____处(选填“a”或“b”)，其理由是________________________________________________________________________；
(3)所得实验数据如下表，请在如图6所示的直角坐标系上画出U—I图象.
12345
电流表的示数I/A0.200.300.400.500.60
电压表的示数U/V13.912.110.27.60 6.1
图6
(4)根据所画U－I图象，可求得直流恒流电源输出电流I
0＝________A，待测电阻的阻值R
x
＝
________Ω.(结果保留两位有效数字)
4.(2018·湖南省衡阳市模拟)电导(G)是表示导体传输电流能力强弱的物理量，用通过导体的电流(I)与其两端电压(U)的比值表示，单位为西门子，符号为S.某实验小组利用提供的器材测量某金属丝的电导，器材如下：
A.待测金属丝R
x
(电导约为0.2S)
B.干电池两节(E)，内阻较小；
C.电压表(V
1
)，量程0～15V，内阻约为5kΩ；
D.毫安表(A
1
)，量程0～10mA，内阻约为300Ω；
E.电流表(A
2
)，量程0～0.6A，内阻约为0.1Ω；
F.滑动变阻器R，最大阻值为5Ω；
G.开关、导线若干.
(1)请根据提供的实验器材，在图7甲的虚线框中画出电路图，并标出所选器材的字母或文字；
(2)请用笔画代替导线，连接图乙实物图；
图7
(3)实验中测得两个表的数据如表格所示，根据表格数据作图，如图丙所示(电表1、电表2为实验所选择的电表).
1
234567电表10.050.100.200.250.300.400.50电表2
0.85
1.70
3.40
4.26
5.12
6.86
8.62
根据描点，若用线性图线反映变化规律，则该金属丝的电导为________S.(保留两位有效数字)
5.(2018·吉林省长春市二模)实际的二极管正向电阻并不为零，反向电阻也不是无穷大，一兴趣小组同学对某型号二极管做了如下研究：
图8
(1)用多用电表的欧姆挡粗测二极管的正向电阻.
①测量时选择开关旋到测电阻的“×10”倍率，多用电表的表盘如图8所示，则电阻为________Ω；②多用电表的红表笔应与二极管的________(填“正”或“负”)极相连；
(2)用电压表和电流表的示数描绘该二极管加正向0～1.5V 电压时的伏安特性曲线，可供选择的器材如下：电压表V 1(量程0～1.5V，内阻约2000Ω)电压表V 2(量程0～6V，内阻约4000Ω)电流表A 1(量程0～0.6A，内阻约10Ω)
电流表A
(量程0～40mA，内阻约0.1Ω)
2
滑动变阻器R
(总电阻约为10Ω)
1
滑动变阻器R
(总电阻约为100Ω)
2
电源E(电动势2V，内阻不计)
开关S，导线若干
①为调节方便，并有尽可能高的精度，请选择合适的器材，电压表____、电流表____、滑动变阻器____；(填写所选器材的符号)
②在图9甲虚线方框中画出实验电路原理图；
图9
③该二极管加正向电压的伏安特性曲线如图乙所示，现将阻值为50Ω的定值电阻与该二极管串联，并与一电动势为2V、内阻不计的电源组成闭合电路，二极管上的电压为正向电压，则回路中的电流强度为________mA.
答案精析
1.(1)a a (2)①如图所示
②2000～10(10)0～15(15)
2.(1)2a
b
(2)见解析图
(3)R 1R 2
解析
(1)由电路图可知，R 4两端的电压为U R4＝
R 4E R 1＋R 4＝40×10
40＋10
V＝8V，则a 点的电势为U a ＝8V；R 3两端的电压为U R3＝
R 3E R 2＋R 3＝30×10
20＋30
V＝6V，则b 点的电势为U b ＝6V，则U ab ＝U a －U b ＝2V；如果在a、b 两点间接一个电阻，则有电流从a 点流向b 点.(2)实物连接如图所示：
(3)先调节电阻箱，使电阻箱的阻值为R 1.闭合开关，反复调节滑动变阻器滑片的位置，使通过灵敏电流计的电流为零；若设滑动变阻器左右两边的电阻分别为R a 和R b ，则应该满足R x R a ＝R 1
R b ；保持滑动变阻器的滑片
所处位置不变，交换电阻箱与待测电阻的位置.闭合开关，然后反复调节电阻箱，使灵敏电流计的示数再次为零，记下此时电阻箱的阻值为R 2；则应该满足R 2R a ＝R x
R b ，联立两式可知待测电阻的阻值为R x ＝R 1R 2.
3.(1)如图所示
(2)a 开关S 闭合后，流过电流表的电流不会超过电流表的量程
(3)如图所示
(4)0.87～0.9219～224.(1)见解析图
(2)见解析图
(3)0.20(0.19～0.21)解析
(1)由于电压表量程太大，导致误差比较大，所以采用毫安表充当电压表，设计电路如图所示.
(2)按照电路图连接实物图如图所示.
(3)根据电导的定义可知该金属丝电导的大小G＝
0.5
8.5×10－3
×300
S＝0.20S.5.(1)①130②负
(2)①V 1A 2R 1②见解析图③14.5
解析
(1)①表盘上的读数为13，再乘倍率，所以电阻为130Ω；
②根据多用电表中两表笔电流的流向为“红进黑出”，要测二极管的正向电阻时，应将红表笔与二极管的负极相连.
(2)①待测二极管加正向0～1.5V 电压，所以电压表应选V 1；由二极管加正向电压的伏安特性曲线可知，当电压接近1.5V 时，电流达到最大接近40mA，故电流表应选A 2；为调节方便，并提高测量的精准度，滑动变阻器应采用分压式接法，所以滑动变阻器应选总阻值较小的即R 1.②二极管电阻R x ＞R A R V ，故采用电流表内接法，电路图如图所示：
新电源的I－U图线，交点纵坐标即为电路中的电流，此时电流为14.5mA.。