1、“电学创新实验”学前诊断考点一 实验原理的拓展与创新1.考查安培力相关因素探究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 a1b1 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)
2、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 ，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BILm选项 A、C 正确，选项 B 错误 。答案：(1)见解析图 (2)AC2考查自动控制电路设计与调整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 Ic 时就会报警)，电阻箱(最大阻值为 999.9 )，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 )，滑动变阻器 R2(最大
3、阻值为 2 000 )，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 。(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“R 1”或“R 2”)。(3)按照下列步骤调节此报警系统：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_；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_。将开关向_(填“c”或“d”) 端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直
4、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UI c(R 滑 R 热 )代入数据可得 R 滑 1 150.0 ，因此滑动变阻器应选择 R2。(3)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 。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 A27.7 mA，超 过报警器最18650.0大电流 20 mA，报警器可能损坏。开关应先向 c 端闭合，移动滑动变阻器的滑
5、片，直至报警器开始报警为止。答案：(1)连线见解析图 (2)R 2 (3)650.0 b 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 c 报警器开始报警3考查探测压敏电阻随压力变化的特性压敏电阻由在压力作用下发生形变进而导致电阻率发生变化的材料组成，为了探究某压敏材料的特性，有人设计了如下的电路，其中电源电动势为 3 V、内阻约为 1 ，两个电流表量程相同均为 0.6 A，一个电流表内阻 r 已知，另外一个电流表内阻较小但阻值未知。(1)电路图中哪个电流表的内阻 r 已知_( 填“A 1”或“A 2”)。(2)在某一个压力测试下，两个电流表 A1 和 A2 的读数分别为 I
6、1 和 I2，则压敏电阻的阻值 Rx _。(3)经过测试获得压敏电阻的阻值和压力的关系图如图所示，以竖直向下为正方向，则阻值和压力的关系式是_。解析：(1)没有电压表，但内阻已知的电流表不仅可以测出通过自身的电流，还可当作电压表使用，根据电路图判断 A1 可作为电压表测量压敏电阻电压，所以 A1 的内阻为 r。(2)压敏电阻电压为 I1r，电流为 I2I 1，所以 压敏电阻的阻 值 Rx 。I1rI2 I1(3)图像为一次函数图像，根据数学知识可得Rx162F 。答案：(1)A 1 (2) (3)R x162FI1rI2 I1考点二 实验器材的等效与替换4.考查测量导电液体的电阻率某兴趣小组欲
7、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 200 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 a40 cm，宽 b 20 cm，高 c10 cm，将水样注满容器后，用多用电表粗测水样电阻约为 2 750 。(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 RA 为 50 )B电压表(量程 15 V，电阻 RV 约为 10 k)C滑动变阻器(020 ，额定电流 1 A)D电源(12 V ，
8、内阻约 10 )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 UI 关系图线。U/V 2.0 3.8 6.8 8.0 10.2 11.6I/mA 0.73 1.36 2.20 2.89 3.66 4.15(3)由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率约为_ 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
9、知， 则采用电流表内接法，电路连接如图 1 所示。(2)描点、连线，U I 图线如图 2 所示。(3)由图 2 所作图线斜率可知，总电阻为 2 727 ，又 R R 总 R A2 677 ，根据电阻定律 R ，代入数据得 134 m200 m ，故不达 标 。lS答案：(1)、(2)见解析图 (3)134(130140 均可) 不达标5考查新型电池电动势和内阻的测量某物理学习小组为了测定某太阳能硅光电池组的电动势和内阻，设计了如图 1 所示的电路，在一定光照条件下进行实验。(1)请根据图 1 完成图 2 中实物的连线。1 2 3 4 5 6 7 8U/V 1.77 1.75 1.70 1.65
10、 1.54 1.27 1.00 0.50I/A 12 30 48 60 68 76 80 86(2)该小组成员将测量出来的数据记录在表格中，请在图 3 中作出该硅光电池组的 UI图线。(3)由所作的 UI 图线可知该硅光电池组的电动势 E_V，电池组的内阻随输出电流的变化而改变，在电流为 80 A 时，该电池组的内阻 r_(保留两位有效数字) 。解析：(1)实物连接图如图甲所示。(2)根据表格中数据描点后用平滑曲线连接，U I 图线如图 乙所示。(3)由所作的 UI 图线可知该硅光电池组的电动势 E1.8 V，在电流为 80 A 时，由表中数据可知此时电源的路端电压 U1.00 V，由 闭 合
11、电路欧姆定律知电源内电压为UE U0.80 V，所以电 池组的内阻 r 106 1.010 4 。UI 0.8080答案：(1)、(2)见解析图 (3)1.8 1.010 46考查描绘电池板的伏安特性曲线太阳能电池板在有光照射时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件，某实验小组根据描绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池板在没有光照射时(没有储存电能 )的 IU 曲线，所用的器材有：太阳能电池板，电源 E，电流表 A，电压表 V，滑动变阻器 R，开关 S 及导线若干。(1)为了达到上述目的，实验电路应选用图甲中的_(选填“A”或“B”)。(2)该实验小组根据实验
12、得到的数据，得到了如图乙所示的 IU 图像。由图可知，当电压小于 2.00 V 时，太阳能电池板的电阻_( 选填 “很大”或“很小”) ；当电压为2.80 V 时，太阳能电池板的电阻为 _k。(3)当有光照射时，太阳能电池板作为电源，其路端电压与总电流的关系如图丙所示，分析该曲线可知，该电池板作为电源时的电动势为_V。若把它与阻值为 1 k 的电阻连接构成一个闭合电路，在有光照射时，该电池板的效率是_%。(结果保留两位有效数字)解析：(1)描绘伏安特性曲线时电压和电流要从零开始测起，滑动变阻器采用分压式接法，应选 A 所示的实验电路。(2)由题图乙可知，在电压小于 2.00 V 时，电流 I 很小，所以太阳能电池板的电阻很大。由题图乙可知，当电压为 2.80 V 时，电流 I2.8010 3 A，电阻 R 1 k。UI 2.802.8010 3(3)由题图丙可知，图线与纵轴交点的纵坐标为电源的电动势，故该电池板的电动势为 2.8 V；若它与 1 k 的电阻连接构成一个闭合电路；在 UI 图中作出对应的电阻的 UI 图线，如图所示；图线的交点为电路的工作点，则由图可知路端 电压为 1.8 V，则电源的效率 100%64%。1.82.8答案：(1)A (2)很大 1 (3)2.8 64
