專題13 電學(xué)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)題——【備考2023】高考物理實(shí)驗(yàn)題專題精講精練學(xué)案（原卷版+解析版）-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

專題13 電學(xué)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)題 1.發(fā)展型實(shí)驗(yàn)的解答有兩個(gè)要點(diǎn)：①立足于相應(yīng)的教材實(shí)驗(yàn)原型，向新物理量、新物理關(guān)系做轉(zhuǎn)移分析；②綜合應(yīng)用相關(guān)電學(xué)規(guī)律分析實(shí)驗(yàn)原理，如歐姆定律、電功率、電路的串并聯(lián)規(guī)律、電磁感應(yīng)定律、安培力等。2.創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的解答有三個(gè)要點(diǎn)：①充分參考教材原實(shí)驗(yàn)的原理、器材、步驟及數(shù)據(jù)處理方法，遵循正確、安全、準(zhǔn)確的基本實(shí)驗(yàn)原則。②立足實(shí)驗(yàn)要求，選用相關(guān)電學(xué)規(guī)律分析實(shí)驗(yàn)原理，如歐姆定律、電功率、電路的串并聯(lián)規(guī)律、電磁感應(yīng)定律、安培力等。③加強(qiáng)探究性思考，運(yùn)用物理方法科學(xué)設(shè)計(jì)。典例1：（2021·重慶·高考真題）某興趣小組使用如圖1電路，探究太陽(yáng)能電池的輸出功率與光照強(qiáng)度及外電路電阻的關(guān)系，其中P為電阻箱，是阻值為的定值電阻，E是太陽(yáng)能電池，μA是電流表（量程，內(nèi)阻）（1）實(shí)驗(yàn)中若電流表的指針位置如題圖2所示，則電阻箱P兩端的電壓是______V。（保留3位有效數(shù)字）（2）在某光照強(qiáng)度下，測(cè)得太陽(yáng)能電池的輸出電壓U與電阻箱P的電阻R之間的關(guān)系如圖3中的曲線①所示。不考慮電流表和電阻消耗的功率，由該曲線可知，M點(diǎn)對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)能電池的輸出功率是____。（保留3位有效數(shù)字）（3）在另一更大光照強(qiáng)度下，測(cè)得關(guān)系如圖3中的曲線②所示。同樣不考慮電流表和電阻消耗的功率，與曲線①相比，在電阻R相同的情況下，曲線②中太陽(yáng)能電池的輸出功率______（選填“較小”、“較大”），由圖像估算曲線②中太陽(yáng)能電池的最大輸出功率約為_____。（保留3位有效數(shù)字）12．（2022·四川內(nèi)江·三模）研究小組要測(cè)定某直流電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的機(jī)械功率，電動(dòng)機(jī)銘牌上只有額定電壓為10V，其它字跡不清楚?，F(xiàn)實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器（阻值較?。?、備用蓄電池，開關(guān)、若干導(dǎo)線、細(xì)線、重物等則：（1）在小組成員中設(shè)計(jì)了如圖甲、乙兩個(gè)測(cè)量電路，其中，比較合理的是___________（選填“甲”或“乙”）圖。（2）根據(jù)選取的電路圖，在答題卡上完成丙圖中用電動(dòng)機(jī)提升重物的實(shí)物電路連接。___________（3）閉合開關(guān)S前，應(yīng)將丙圖中的滑動(dòng)變阻器的滑片P移到最___________（選填“左”或“右”）端，閉合開關(guān)S后移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，使電壓表和電流表都有明顯的示數(shù)，但電動(dòng)機(jī)并未轉(zhuǎn)動(dòng)，讀出此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)分別為2V、1A，繼續(xù)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，將電壓表的示數(shù)調(diào)為10V，這時(shí)電流表的示數(shù)為0.4A，此時(shí)，電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為___________W，若重物重為8N，那么，重物上升的速度大小為___________。1．（2022·云南昆明·一模）圖甲為一個(gè)簡(jiǎn)易歐姆表的電路圖，圖乙為其表盤的標(biāo)度，已知表盤中間的刻度值為“15”，單位為歐姆，圖中所用器材如下∶A．干電池（電動(dòng)勢(shì)E=1.5V，內(nèi)阻r=1Ω） B．電流表G （滿偏電流Ig=lmA，內(nèi)阻Rg=180Ω）C．電阻箱R0（最大阻值999.9Ω） D．滑動(dòng)變阻器R （最大阻值為2000Ω）E.開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路和實(shí)驗(yàn)器材，完成以下問題∶（1）開關(guān)S斷開時(shí)，將a、b表筆短接進(jìn)行歐姆調(diào)零，此時(shí)滑動(dòng)變阻器R接入電路的阻值為_____Ω，此時(shí)該歐姆表的倍率為_____ （選填“×1”“×10”“×100”或“×1000”）；（2）現(xiàn)在（1）中倍率情況下進(jìn)行歐姆調(diào)零后測(cè)某一電阻阻值，指針正好指在“30”刻度線上如圖乙所示，由于歐姆表使用了一段時(shí)間，電池電動(dòng)勢(shì)變?yōu)?/span>1.45V，內(nèi)阻變大，則該待測(cè)電阻的實(shí)際阻值為_________Ω（3）閉合開關(guān)S，適當(dāng)調(diào)整電阻箱R0的阻值，該歐姆表的倍率將_______（選填“變大”或“變小”）。2．（2022·江蘇·南京外國(guó)語(yǔ)學(xué)校模擬）某實(shí)驗(yàn)小組通過實(shí)驗(yàn)探究“電源輸出功率P跟電源內(nèi)電阻和負(fù)載的關(guān)系，以及在什么情況下電源輸出功率最大”。實(shí)驗(yàn)室提供下列器材：A．干電池兩節(jié)； B．定值電阻（）； C．電阻箱R（）；D．電壓表（，內(nèi)阻約為5kΩ）； E.電流表（，內(nèi)阻約為）； F.開關(guān)1只，足量導(dǎo)線。（1）為了讓實(shí)驗(yàn)效果明顯，將與兩節(jié)干電池串聯(lián)在一起當(dāng)作“等效電源”。請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)電路圖并畫在虛線框中。( )（2）按電路圖連接實(shí)際電路。逐次調(diào)節(jié)電阻箱R，記錄每個(gè)測(cè)試點(diǎn)的U、I并算出P值（如表所示），根據(jù)表中數(shù)繪出圖線（如圖所示），則等效電源的電動(dòng)勢(shì)_______V，內(nèi)阻________。R（）I（A）U（V）P（W）（3）請(qǐng)根據(jù)上表數(shù)進(jìn)一步繪出“等效電源”的輸出功率P隨電阻R的關(guān)系曲線（如圖所示）( )，從圖中可得出，輸出功率的最大值________（選填“大于”“等于”或“小于”）0.36W。（4）通過分析，前面測(cè)得的“等效電源”的內(nèi)阻r與真實(shí)值幾乎相當(dāng)。有同學(xué)認(rèn)為，當(dāng)電阻箱的阻值時(shí)該“等效電源”的輸出功率最大。通過表格中的數(shù)據(jù)，請(qǐng)你判定該同學(xué)的說法是______（選填“正確”或“錯(cuò)誤”）的。3．（2022·河南·模擬）某學(xué)習(xí)小組想要研究濃度對(duì)食鹽溶液電導(dǎo)率的影響（電導(dǎo)率為電阻率的倒數(shù)），將食鹽溶液裝入兩端開口的塑料圓筒形容器內(nèi)，容器兩端用金屬圓片電極密封，從金屬圓片電極分別引出兩根導(dǎo)線用于電阻的測(cè)量，如圖甲所示。經(jīng)查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，食鹽溶液的電導(dǎo)率與塑料的電導(dǎo)率比較接近。（1）學(xué)習(xí)小組首先用多用電表歐姆擋分別粗測(cè)出未裝溶液和裝滿溶液時(shí)兩導(dǎo)線間的電阻R、。用游標(biāo)卡尺測(cè)出圓筒的深度h和內(nèi)徑D，則食鹽溶液的電導(dǎo)率______；（2）經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，裝滿溶液時(shí)兩導(dǎo)線間的電阻約為1kΩ，該學(xué)習(xí)小組想進(jìn)一步精確測(cè)量溶液的電阻，實(shí)驗(yàn)室可提供以下器材：A．學(xué)生電源3V（內(nèi)阻可忽略）B．電流表（量程為0～0.6A，內(nèi)阻約為0.6Ω）C．電流表（量程為0～50mA，內(nèi)阻約為3.75Ω）D．電流表（量程為0～0.5mA，內(nèi)阻等于150Ω）E．電壓表（量程為0～3V，內(nèi)阻約為5kΩ）F．電壓表（量程為0～15V，內(nèi)阻約為15kΩ）G．滑動(dòng)變阻器（最大阻值為20Ω）H．電阻箱（最大阻值為999.9Ω）I．開關(guān)、導(dǎo)線若干為了完成測(cè)量，除學(xué)生電源、開關(guān)、導(dǎo)線和滑動(dòng)變阻器外，還應(yīng)選擇的器材是______（填寫器材前面的字母）。實(shí)驗(yàn)要求測(cè)量盡可能準(zhǔn)確，請(qǐng)你在答題卡中畫出未完成的實(shí)驗(yàn)電路圖（如圖乙所示），并在圖中標(biāo)上相應(yīng)的電學(xué)符號(hào)，待測(cè)電阻用表示______；（3）該學(xué)習(xí)小組改變食鹽濃度（溶質(zhì)質(zhì)量占全部溶液質(zhì)量的百分比）后，測(cè)得了不同濃度下的食鹽溶液的電阻率和電導(dǎo)率，得出了如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，請(qǐng)你分析說明：和兩個(gè)物理量的函數(shù)關(guān)系是______（用文字說明即可）。物理量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1.00%2.00%3.00%4.00%5.00%6.00%53.028.820.015.312.410.418.934.750.065.480.696.24．（2022·廣東·模擬）某科技小組設(shè)計(jì)一款自動(dòng)測(cè)量水庫(kù)水位系統(tǒng)，包括電路系統(tǒng)和絕緣材料制作的長(zhǎng)方體儀器，正視圖如下。儀器內(nèi)部高，在左右兩側(cè)壁上鋪滿厚度、電阻均可忽略的電極板A、B。儀器底部?jī)?nèi)側(cè)是邊長(zhǎng)為的正方形，中間有孔與水庫(kù)連通。將儀器豎直固定在水中，長(zhǎng)方體中心正好位于每年平均水位處，此高度定義為0m，建立如圖右側(cè)坐標(biāo)系。每隔一段時(shí)間，系統(tǒng)自動(dòng)用絕緣活塞塞住底部連通孔，閉合開關(guān)，連接恒壓電源，讀出電流表示數(shù)I，通過計(jì)算得出此時(shí)水位h。已知此處水的電阻率。（1）電流表應(yīng)選擇______（請(qǐng)?zhí)钣⑽男蛱?hào)）A．滿偏電流，內(nèi)阻可忽略的電流表B．滿偏電流，內(nèi)阻可忽略的電流表（2）將電流表表盤改為水庫(kù)水位表，請(qǐng)寫出電流表示數(shù)I與水位h之間關(guān)系式：I=______（請(qǐng)用符號(hào)E、h、H、、L表示）（3）正確選擇電流表后，當(dāng)電流為滿偏電流時(shí)，對(duì)應(yīng)水位h=______（4）若電流表內(nèi)阻不能忽略，由電流表改裝的水位刻度______（選填“均勻”、“不均勻”），請(qǐng)列式說明理由：______。5．（2022·湖北·恩施市第一中學(xué)模擬）電子體溫計(jì)（圖1）正在逐漸替代水銀溫度計(jì)。電子體溫計(jì)中常用的測(cè)溫元器件是熱敏電阻。某物理興趣小組制作一簡(jiǎn)易電子體溫計(jì)，其原理圖如圖2所示。（1）興趣小組測(cè)出某種熱敏電阻的I－U圖像如圖3所示，那么他們選用的應(yīng)該是圖______電路（填“甲”或“乙”）；（2）現(xiàn)將上述測(cè)量的兩個(gè)相同的熱敏電阻（伏安特性曲線如圖3所示）和定值電阻、恒壓電源組成如圖4所示的電路，電源電動(dòng)勢(shì)為6V，內(nèi)阻不計(jì)，定值電阻，熱敏電阻消耗的電功率為______W（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）；（3）熱敏電阻的阻值隨溫度的變化如圖5所示，在設(shè)計(jì)的電路中（如圖2所示），已知電源電動(dòng)勢(shì)為5.0V（內(nèi)阻不計(jì)），電路中二極管為紅色發(fā)光二極管，紅色發(fā)光二極管的啟動(dòng)（導(dǎo)通）電壓為3.0V，即發(fā)光二極管兩端電壓時(shí)點(diǎn)亮，同時(shí)電鈴發(fā)聲，紅色發(fā)光二極管啟動(dòng)后對(duì)電路電阻的影響不計(jì)。實(shí)驗(yàn)要求當(dāng)熱敏電阻的溫度高于時(shí)紅燈亮且鈴響發(fā)出警報(bào)，其中電阻______（填“”或“”）為定值電阻，其阻值應(yīng)調(diào)為______Ω（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。6．（2022·湖北武漢·模擬）半導(dǎo)體薄膜壓力傳感器是一種常用的傳感器，其阻值會(huì)隨壓力變化而改變。（1）利用圖甲所示的電路測(cè)量一傳感器在不同壓力下的阻值，其阻值約幾十千歐，現(xiàn)有以下器材：壓力傳感器電源：電動(dòng)勢(shì)電流表A：量程250μA，內(nèi)阻約為電壓表V：量程，內(nèi)阻約為滑動(dòng)變阻器R：阻值范圍開關(guān)S，導(dǎo)線若干為了提高測(cè)量的準(zhǔn)確性，應(yīng)該選下面哪個(gè)電路圖進(jìn)行測(cè)量_________；（2）通過多次實(shí)驗(yàn)測(cè)得其阻值隨壓力F變化的關(guān)系圖像如圖乙所示：由圖乙可知，壓力越大，阻值_________（選填“越大”或“越小”），且壓力小于時(shí)的靈敏度比壓力大于時(shí)的靈敏度（靈敏度指電阻值隨壓力的變化率）_________（選填“高”或“低”）；（3）利用該壓力傳感器設(shè)計(jì)了如圖丙所示的自動(dòng)分揀裝置，可以將質(zhì)量不同的物體進(jìn)行分揀，圖中為壓力傳感器，為滑動(dòng)變阻器，電源電動(dòng)勢(shì)為（內(nèi)阻不計(jì)）。分揀時(shí)將質(zhì)量不同的物體用傳送帶運(yùn)送到托盤上，OB為一個(gè)可繞O轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿，下端有彈簧，當(dāng)控制電路兩端電壓時(shí)，杠桿OB水平，物體水平進(jìn)入通道1；當(dāng)控制電路兩端電壓時(shí)，杠桿的B端就會(huì)被吸下，物體下滑進(jìn)入通道2，從而實(shí)現(xiàn)分揀功能。重力加速度大小為，若要將質(zhì)量大于的貨物實(shí)現(xiàn)分揀，至少應(yīng)該將接入電路的阻值調(diào)為_________（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。7．（2022·貴州貴陽(yáng)·二模）力敏電阻器是一種能將機(jī)械力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的特殊元件，其電阻值可隨外加壓力大小而改變。某同學(xué)為研究一個(gè)力敏電阻器（阻值變化范圍為幾歐母到幾十歐姆）的特性。設(shè)計(jì)了如圖a所示的電路，所用電源的電動(dòng)勢(shì)為，內(nèi)阻忽略不計(jì)，滑動(dòng)變阻器的調(diào)節(jié)范圍為。除圖a中的器材外，還有如下器材可供選擇：電流表（量程為，內(nèi)阻）電流表（量程為，內(nèi)阻約為）電壓表V（量程為，內(nèi)阻約為）（1）為使測(cè)量更準(zhǔn)確，圖a中P處選用電表______，Q處選用電表______（均填選用電表的符號(hào)）；（2）團(tuán)合開關(guān)，多次改變對(duì)力敏電阻的壓力，記錄下電表讀數(shù)，得到不同的值，描繪出圖像如圖b所示，由圖像可得與的函數(shù)關(guān)系表達(dá)式______；（3）該同學(xué)用力敏電阻和所提供的器材，把電流表改成一個(gè)壓力表（即在電流表表盤的對(duì)應(yīng)刻度位置處標(biāo)上壓力大小），請(qǐng)?jiān)趫Dc虛線框內(nèi)畫出設(shè)計(jì)電路圖______；（4）若將電流表表盤的刻度處標(biāo)為壓力表的0刻度，則滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)調(diào)為______，該壓力表能測(cè)量壓力的最大值是______。8．（2022·貴州貴陽(yáng)·模擬）某興趣小組“探究一電池的輸出功率與外電路電阻的關(guān)系”的電路如圖1所示，圖1中為電阻箱，是阻值為的定值電阻，是電流表（量程，內(nèi)阻），是電池。（1）實(shí)驗(yàn)中若電流表的指針位置如圖2所示，則電流表的讀數(shù)是___________，此時(shí)電阻箱兩端的電壓是___________V（保留3位有效數(shù)字）；（2）改變電阻箱的電阻，測(cè)得該電池的輸出電壓與電阻箱的電阻之間的關(guān)系如圖3中的曲線所示。由圖像可知，該電池的電動(dòng)勢(shì)為___________V（保留3位有效數(shù)字）。（3）圖3曲線上P點(diǎn)對(duì)應(yīng)電阻箱消耗的功率是___________W，此時(shí)電池的總功率為___________W（均保留3位有效數(shù)字）。9．（2022·廣東·模擬）如圖甲所示是某種型號(hào)熱敏電阻的阻值隨溫度t的變化曲線，現(xiàn)利用此熱敏電阻和如圖乙所示的電路圖設(shè)計(jì)一種溫度測(cè)量?jī)x，要求溫度測(cè)量時(shí)盡可能準(zhǔn)確，測(cè)量范圍為-20℃~20℃。提供器材如下：A．熱敏電阻B．直流電源（電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻不計(jì)）C．電流表（量程為50mA，內(nèi)阻很小，作為溫度表使用）D．電流表（量程為0.5A，內(nèi)阻很小，作為溫度表使用）E．電阻箱（最大阻值為999.9Ω）F．定值電阻（阻值為60Ω）G．定值電阻（阻值為2Ω）H．單刀雙擲開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干（1）圖乙電路中定值電阻R應(yīng)選用________（填“”或“”），電流表A應(yīng)選用________（填“”或“”）；（2）為便于識(shí)別，按照下列步驟調(diào)節(jié)此測(cè)量?jī)x：①電路接通前，先將電阻箱調(diào)為________Ω，然后開關(guān)向________（填“a”或“b”）端閉合，將電流表此時(shí)指針對(duì)應(yīng)的刻度線標(biāo)記為-20℃；②逐步減小電阻箱的阻值，電流表的示數(shù)不斷變大，按照?qǐng)D甲數(shù)據(jù)將電流表上“電流”刻度線標(biāo)為“溫度值”。當(dāng)電流表讀數(shù)如圖丙所示時(shí)，應(yīng)將電流表此時(shí)指針對(duì)應(yīng)的刻度線標(biāo)記為________℃；③將開關(guān)向另一端閉合，測(cè)試儀即可正常使用。10．（2022·河北石家莊·模擬）某同學(xué)用熱敏電阻制作測(cè)溫范圍為的溫度計(jì)，設(shè)計(jì)的電路如圖甲所示，現(xiàn)查得熱敏電阻的阻值隨溫度t變化的關(guān)系如圖乙所示。實(shí)驗(yàn)室備有如下器材：直流穩(wěn)壓電源（電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)阻不計(jì)）；滑動(dòng)變阻器R（最大阻值為）；電流表A（量程為，內(nèi)阻約為）；標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)（測(cè)溫范圍）；開關(guān)、導(dǎo)線、自來水、冰塊等。（1）請(qǐng)將下列操作步驟補(bǔ)充完整：①按圖甲電路連接實(shí)物，將滑動(dòng)變阻器R的滑片P調(diào)至________（選填“a”或“b”）端，閉合開關(guān)；②將熱敏電阻浸沒在冰水混合物中，一段時(shí)間后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R，使電流表指針________（選填“滿偏”或“指零”）；③熱敏電阻仍浸沒在水中，保持電路中____________不變，將水加熱，用標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)測(cè)水溫，記下不同水溫時(shí)對(duì)應(yīng)的電流值；④利用測(cè)得的數(shù)據(jù)將電流表刻度盤改成溫度刻度盤。（2）當(dāng)電流表的讀數(shù)為時(shí)，水的溫度為________℃。（保留3位有效數(shù)字）（3）將電流表刻度盤改成溫度刻度盤后，溫度刻度________A．均勻，溫度越高，對(duì)應(yīng)的電流值越大B．均勻，溫度越低，對(duì)應(yīng)的電流值越大C．不均勻，溫度越高，刻度越密集D．不均勻，溫度越低，刻度越密集

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