（京津魯瓊專用）2020版高考物理大三輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)題熱點(diǎn)巧練 熱點(diǎn)16 電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)（含解析）

熱點(diǎn)16電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)(建議用時(shí)：20分鐘)1某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室測(cè)汽車電熱器的電功率，此電熱器額定電壓為12 V實(shí)驗(yàn)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03 A的電流表，內(nèi)阻約0.1 C量程為00.6 A的電流表，內(nèi)阻約0.5 D量程為03 V的電壓表，內(nèi)阻約3 kE量程為015 V的電壓表，內(nèi)阻約15 kF010 ，額定電流為0.5 A的滑動(dòng)變阻器G010 ，額定電流為2 A的滑動(dòng)變阻器H導(dǎo)線，開關(guān)該同學(xué)測(cè)量的數(shù)據(jù)記錄如下：U/V2.43.05.08.010.012.0I/A0.150.200.300.400.450.50(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(shí)驗(yàn)器材：電流表選_，電壓表選_，滑動(dòng)變阻器選_(填器材前的字母)(3)請(qǐng)?jiān)诜娇騼?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(shí)驗(yàn)室備有以下器材：電壓傳感器、電流傳感器、滑動(dòng)變阻器R1(阻值變化范圍020 )、滑動(dòng)變阻器R2(阻值變化范圍01 000 )、電動(dòng)勢(shì)適當(dāng)?shù)碾娫?、小燈?4 V，2 W)、開關(guān)、導(dǎo)線若干(1)要完整地描繪小燈泡的UI曲線，請(qǐng)?jiān)诜娇蛑挟嫵鰧?shí)驗(yàn)電路圖，并標(biāo)出所用滑動(dòng)變阻器的符號(hào)(2)實(shí)驗(yàn)中描繪出的小燈泡UI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(cè)量所給電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，實(shí)驗(yàn)電路如圖乙所示，圖中R0是阻值為9 的保護(hù)電阻，實(shí)驗(yàn)中測(cè)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UI圖象，由圖象可求出電源自身內(nèi)阻約為_.序號(hào)123456U/V4.003.402.802.001.500.80I/A0.200.250.330.400.460.52(4)若將上述小燈泡直接與電源和保護(hù)電阻組成串聯(lián)電路，如圖丙所示，此時(shí)小燈泡消耗的電功率約為_W.3太空探測(cè)器在探索宇宙過(guò)程中，由太陽(yáng)能電池板給它提供能源光明中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室有一塊太陽(yáng)能電池板，當(dāng)有光照射它時(shí)(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所示；若沒(méi)有光照射它時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)只有電阻的電學(xué)器件，無(wú)電動(dòng)勢(shì)物理實(shí)驗(yàn)探究小組用“描繪小燈泡伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)方法，探究該太陽(yáng)能電池板在沒(méi)有光照射時(shí)的伏安特性曲線，利用電壓表(內(nèi)阻約3 k)、電流表(內(nèi)阻約100 )測(cè)得的多組數(shù)據(jù)作出的圖象如圖甲中曲線所示 (1)分析曲線可知，該電池板作為電阻器件時(shí)的阻值隨通過(guò)電流的增大而_(填“增大”或“減小”)，若所設(shè)計(jì)的電路如圖乙所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)將圖乙中電壓表另一端a接在_點(diǎn)(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(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出；(3)分析曲線可知，該電池板作為電源時(shí)的電動(dòng)勢(shì)約為_V，若把它與阻值為1 k的定值電阻連接構(gòu)成一個(gè)閉合電路，在有光照射的情況下，該太陽(yáng)能電池板的效率約為_%(計(jì)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(huì)嵌入一組電阻絲，可通電加熱以化解霜凍某物理興趣小組對(duì)其進(jìn)行研究，如圖甲所示，是用伏安法測(cè)量其中一根電阻絲Rx阻值的實(shí)物連線圖儀表規(guī)格如下表所示量程內(nèi)阻電流表A00.6 A等于0.20 電壓表V0.3 V約為1 k(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(jì)算得出電阻絲的阻值Rx_(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(guò)電阻絲的電流_(選填“大于”或“小于”)此時(shí)電流表的讀數(shù)(3)現(xiàn)有6根與Rx同型號(hào)的電阻絲和一個(gè)內(nèi)阻為2.0 的電源，為了達(dá)到最快的化霜效果，請(qǐng)選用幾根電阻絲，并用筆畫線代替導(dǎo)線，在圖丙中進(jìn)行設(shè)計(jì)連接熱點(diǎn)16電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)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?yàn)中電熱器最大電壓為12 V，最大電流為0.5 A，故選擇量程為015 V的電壓表，量程為00.6 A的電流表；如果采用滑動(dòng)變阻器的限流接法，則當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最大時(shí)，電熱器上的電壓仍然會(huì)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(shí)，滑動(dòng)變阻器的一部分處在干路，故滑動(dòng)變阻器能承受的最大電流必須大于0.5 A，故選滑動(dòng)變阻器G.(3)由于電熱器的電阻在20 左右，<，故采用電流表外接法，電路圖如圖所示(4)PUI12.0×0.5 W6.0 W.答案：(1)不是(2)CEG(3)見(jiàn)解析圖(4)6.0 W2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(dòng)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UI圖象可知，隨電壓和電流的增大，燈泡的實(shí)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)據(jù)作出電源的UI圖象如圖中直線所示，由圖示圖象可知，電源內(nèi)阻rR0 9 1 .(4)由上圖可知，燈泡直接與電源和保護(hù)電阻組成串聯(lián)電路時(shí)，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PUI2.1×0.39 W0.82 W.答案：(1)圖見(jiàn)解析(2)增大(3)圖見(jiàn)解析1(4)0.823解析：(1)由圖線可知，無(wú)光照時(shí)太陽(yáng)能電池板的阻值遠(yuǎn)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(diǎn)(2)描繪伏安特性曲線要求電壓從零開始調(diào)節(jié)，即滑動(dòng)變阻器要采用分壓式接法，故應(yīng)該將滑動(dòng)變阻器右端與電源正極用導(dǎo)線相連，如圖1所示(3)太陽(yáng)能電池板的電動(dòng)勢(shì)由圖線與縱軸的交點(diǎn)直接讀出，即2.75 V；在題圖甲中作1 k 電阻的伏安特性曲線如圖2所示，圖線與圖線的交點(diǎn)即電路的工作點(diǎn)，其坐標(biāo)為(1.80，1.80)，電池板的效率×100%×100%×100%×100%65%.答案：(1)減小b(2)如解析圖1所示(3)2.75654解析：(1)如題圖乙所示，電流表選取的量程為00.6 A，故讀數(shù)為0.50 A；電壓表的量程為03 V，故讀數(shù)為1.60 V，當(dāng)開關(guān)S2接b時(shí)，電流表內(nèi)接，電阻RxRA3.20 0.20 3.0 .(2)當(dāng)開關(guān)S2接a時(shí)，電流表外接，由于電壓表分流，所以此時(shí)電流表讀數(shù)為流過(guò)電壓表電流與流過(guò)電阻絲電流之和，故通過(guò)電阻絲的電流小于電流表讀數(shù)(3)當(dāng)外電路電阻和內(nèi)電路電阻相等時(shí)，電源輸出功率最大，化霜最快，即外電路電阻需為2.0 ，如圖(a)、圖(b)所示答案：(1)1.600.503.0(2)小于(3)見(jiàn)解析- 6 -