2017届高三物理二轮复习(通用版)课前诊断——电学创新实验

课前诊断——电学创新实验1.(2016·全国丙卷)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a 1b 1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。

(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是________(填入正确选项前的标号)。

解析：(1)实验电路连线如图所示。

(2)为使金属棒获得更大的速度，则金属棒运动时需要更大的加速度，根据牛顿第二定律有a ＝BIL m ，所以增加磁感应强度、增大电流、增加两导轨间的距离都可以使加速度增大。

故选项A 、C 正确，选项B 错误。

答案：(1)见解析 (2)AC2．考查自动控制电路设计与调整](2016·全国乙卷)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I c时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，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1 000 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω)，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，I c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升高而减小，在60 ℃时阻值为650.0 Ω。

(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”)。

(3)按照下列步骤调节此报警系统：①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________Ω；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_____________________________________________________________。

②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。

解析：(1)电路图连接如图。

(2)报警器开始报警时，对整个回路有U＝I c(R滑＋R热)代入数据可得R滑＝1 150.0 Ω，因此滑动变阻器应选择R2。

(3)①在调节过程中，电阻箱起到等效替代热敏电阻的作用，电阻箱的阻值应为报警器报警时热敏电阻的阻值，即为650.0 Ω。

滑动变阻器在电路中为限流接法，滑片应置于b端附近，若置于另一端a时，闭合开关，则电路中的电流I＝18650.0A≈27.7 mA，超过报警器最大电流20 mA，报警器可能损坏。

②开关应先向c端闭合，移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警为止。

答案：(1)连线见解析图(2)R2(3)①650.0b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 ②c 报警器开始报警3．考查用半偏法测电表内阻](2015·全国卷Ⅱ)电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍。

某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：待测电压表○V(量程3 V ，内阻约为3 000 Ω)，电阻箱R 0(最大阻值为99 999.9 Ω)，滑动变阻器R 1(最大阻值100 Ω，额定电流2 A)，电源E (电动势6 V ，内阻不计)，开关两个，导线若干。

(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整。

(2)根据设计的电路，写出实验步骤：_________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)将这种方法测出的电压表内阻记为R V ′，与电压表内阻的真实值R V 相比，R V ′________R V (填“＞”“＝”或“＜”)，主要理由是________________________________________________________________________________________________。

解析：(1)因滑动变阻器阻值较小，所以选择滑动变阻器的分压接法。

实验电路如图所示。

(2)移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小；闭合开关S 1、S 2，调节R 1，使电压表的指针满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开S 2，调节电阻箱R 0，使电压表的指针半偏；读取电阻箱所示的电阻值，此即为测得的电压表内阻。

(3)断开S 2，调节电阻箱使电压表成半偏状态，电压表所在支路总电阻增大，分得的电压也增大；此时R 0两端的电压大于电压表的半偏电压，故R V ′＞R V (其他合理说法同样给分)。

答案：见解析4.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ρ≥200 Ω·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2 750 Ω。

(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验器材：A．电流表(量程5 mA，电阻R A为50 Ω)B．电压表(量程15 V，电阻R V约为10 kΩ)C．滑动变阻器(0～20 Ω，额定电流1 A)D．电源(12 V，内阻约10 Ω)E．开关一只、导线若干请在图乙实物图中完成电路连接。

(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________ Ω·m。

据此可知，所得水样________(填“达标”或“不达标”)。

解析：(1)因为要精确测量电阻值，需要电路中电压有较大的变化范围，而滑动变阻器阻值比待测电阻小得多，所以连线时滑动变阻器要用分压式接法；又电流表内阻已知，则采用电流表内接法，电路连接如图1所示。

(3)由图线斜率可知，总电阻为2 791 Ω，又R＝R总－R A＝2 741 Ω，根据电阻定律R＝ρlS，代入数据得ρ≈137 Ω·m<200 Ω·m，故不达标。

答案：(1)如图1所示(2)如图2所示(3)137(134～140均可)不达标5．考查电子元件的伏安特性及测量电池的电动势和内阻](2015·广东高考)某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3 kΩ)、电流表(内阻约为1 Ω)、定值电阻等。

(1)使用多用电表粗测元件X的电阻，选择“×1”欧姆挡测量，示数如图(a)所示，读数为________Ω，据此应选择图中的________(填“b”或“c”)电路进行实验。

(2)连接所选电路，闭合S，滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐________(填“增大”或“减小”)；依次记录电流及相应的电压；将元件X换成元件Y，重复实验。

(3)图(d)是根据实验数据作出的U-I图线，由图可判断元件________(填“X”或“Y”)是非线性元件。

(4)该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R＝21 Ω的定值电阻，测量待测电池的电动势E和内阻r，电路如图(e)所示，闭合S1和S2，电压表读数为3.00 V；断开S2，读数为1.00 V。

利用图(d)可算得E＝______V，r＝________Ω(结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表)。

解析：(1)用多用电表的欧姆挡测电阻时，电阻值＝示数×倍率，故X的读数为10 Ω×1＝10 Ω，由于R XR A＜R VR X，或R X≪R V，故用伏安法测元件X的电阻时，电流表应外接，故选b电路进行实验。

(2)滑片P从左向右滑动过程中，元件X两端的电压越来越大，电流越来越大，故电流表示数逐渐增大。

(3)由U-I图线可知Y是非线性元件。

(4)由(3)中的U-I图线，可知线性元件的电阻R X＝10 Ω，当S1、S2都闭合时，回路中的电流I 1＝U 1R X ＝0.3 A ，当S 1闭合，S 2断开时，回路中的电流I 2＝U 2R X＝0.1 A ，根据闭合电路欧姆定律，得E ＝I 1(R X ＋r )，E ＝I 2(R X ＋R ＋r )，联立两式并代入数据解得E ≈3.2 V ，r ＝0.50 Ω。

答案：(1)10 b (2)增大 (3)Y (4)3.2 0.50 6．考查描绘二极管的伏安特性曲线](2016·合肥联考)某同学发现很多教辅用书中提到的二极管正接电阻均是某一定值，而他又注意到人教版高中《物理》教材中写到“二极管是非线性元件，它的电阻与通过的电流大小有关”。

他为了探求真知，找来一个LED 蓝光二极管：(1)他首先利用多用电表对它的正接时电阻进行粗略测量，如图甲所示，下面说法中正确的是( )A ．欧姆表的表笔A 、B 应分别接二极管的C 、D 端 B ．双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大C ．若采用“×100”倍率测量时，发现指针偏角过大，应换“×10”倍率，且要重新进行欧姆调零D ．若采用“×10”倍率测量时，发现指针位于刻度“15”与“20”的正中央，测量值应略大于175 Ω(2)为了正确描绘出该二极管正接时的伏安特性曲线，可供选择的器材如下： 直流电源E ：(电动势为3 V ，内阻不计)电流传感器○A：(量程－10 mA ～＋10 mA ，相当于理想电流表，能较为精确测出通过二极管的电流)电压表○V：(量程1 V ，内阻为1 kΩ) 定值电阻R 0：阻值为2 kΩ 滑动变阻器R 1：(0～10 Ω) 滑动变阻器R 2：(0～1000 kΩ) 开关、导线若干①实验中滑动变阻器应选________(选填“R 1”或“R 2”)； ②请在图乙方框中画出实验电路原理图；③实验记录的8组数据如下表所示，其中7组数据的对应点已经标在图丙的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出I-U图像；LED蓝光二极管正向伏安特性曲线测试数据表④由所绘制图像可知，他选用的LED蓝光二极管是________(选填“线性”或“非线性”)电学元件。