題型01電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)
電學(xué)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)多是對教材實(shí)驗(yàn)或常見的練習(xí)題進(jìn)行器材和裝置的改換而成,按照實(shí)驗(yàn)題目的要求,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)或有關(guān)物理量的測量。該類題目也可能是對實(shí)驗(yàn)方法加以改進(jìn)或重組進(jìn)行新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。要注意數(shù)據(jù)處理、誤差的來源等。
一、必備基礎(chǔ)知識
1、創(chuàng)新的方法
①轉(zhuǎn)換法:將不易測量的物理量轉(zhuǎn)換成易于測量的物理量進(jìn)行測量,然后再反過來求解待測物理量,這種方法叫做轉(zhuǎn)換法。例如在測量金屬絲電阻率的實(shí)驗(yàn)中,雖然無法直接測量電阻率,但可通過測量金屬絲的長度、直徑和電阻阻值,然后再計(jì)算出電阻率。
②替代法:用一個標(biāo)準(zhǔn)的已知量替代被測量,通過調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)量,使整個測量系統(tǒng)恢復(fù)到替代前的狀態(tài),則被測量等于標(biāo)準(zhǔn)量。
③控制變量法:研究一個物理量與其它幾個物理量的關(guān)系時,要使其中的一個或幾個物理量不變,分別研究這歌物理量與其他各物理量的關(guān)系,然后再歸納總結(jié)。
2、解題思路
①找原型:根據(jù)題意找出題中實(shí)驗(yàn)再教材中的實(shí)驗(yàn)原型,并能準(zhǔn)確、完整地重現(xiàn)出來。
②找差別:根據(jù)題中所提供的實(shí)驗(yàn)器材與原型中的器材進(jìn)行對比,找出不同點(diǎn),這往往是解題的關(guān)鍵。
③定方案:通過與原實(shí)驗(yàn)對比的結(jié)果和需要測量的物理量,來確定實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)步驟。
3、五個要點(diǎn)
選擇好合適的實(shí)驗(yàn)原理:求解電學(xué)設(shè)計(jì)型題的關(guān)鍵在于理解清楚原理,并在此基礎(chǔ)上將基本方法靈活遷移,在方法遷移的過程中尋找解題的突破口。
設(shè)計(jì)合理的電路:根據(jù)題意確定電流表、電壓表和滑動變阻器等儀器,然后確定電流表的接法,再選擇控制電路并畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。
充分參考教材原實(shí)驗(yàn)的原理、器材、步驟、數(shù)據(jù)分析、誤差分析等處理方法,遵循正確、安全、準(zhǔn)確的基本實(shí)驗(yàn)原則。
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、串并連規(guī)律等。
加強(qiáng)推究性思考,運(yùn)用物理方法進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。
(2024·廣東茂名·一模)國家出臺政策嚴(yán)整酒駕醉駕的亂象,酒精濃度介于為酒駕,達(dá)到或以上為醉駕.某興趣小組同學(xué)想組裝一個酒精濃度測試儀,其中用到一種酒精傳感器的電阻隨酒精濃度的變化規(guī)律如圖(a)所示。酒精濃度測試儀的調(diào)試電路如圖(b)所示。提供的器材有:
A.酒精傳感器
B.直流電源(電動勢為,內(nèi)阻不計(jì))
C.電壓表(量程為,內(nèi)阻非常大)
D.電阻箱(最大阻值為)
E.定值電阻R(阻值為)
F.單刀雙擲開關(guān)一個,導(dǎo)線若干
(1)按下列步驟進(jìn)行調(diào)試:
①電路接通前,先將電阻箱調(diào)為,然后開關(guān)向 (選填“a”或“b”)端閉合,將電壓表此時指針對應(yīng)的刻度線標(biāo)記為 (保留兩位有效數(shù)字);
②逐步減小電阻箱的阻值,電壓表的示數(shù)不斷 (選填“變大”或“變小”),按照圖(a)數(shù)據(jù)將電壓表上“電壓”刻度線標(biāo)為對應(yīng)的“酒精濃度”;
③將開關(guān)向另一端閉合,測試儀即可正常使用.
(2)將調(diào)試好的酒精濃度測試儀進(jìn)行酒精濃度測量,當(dāng)電壓表讀數(shù)為,則測量的酒精濃度 (選填“有”或“沒有”)達(dá)到醉駕標(biāo)準(zhǔn).
(3)使用一段時間后,由于電源的電動勢略微變小,內(nèi)阻變大,導(dǎo)致酒精濃度的測量結(jié)果 (選填“偏大”、“偏小”或“不變”).
(2024高三·全國·專題練習(xí))現(xiàn)代社會,喝酒不開車已經(jīng)成為基本行為準(zhǔn)則。某款酒精檢測儀如圖甲所示,核心部件為酒精氣體傳感器,其電阻R與酒精氣體濃度c的關(guān)系如圖乙所示。某同學(xué)想利用該酒精氣體傳感器設(shè)計(jì)一款酒精檢測儀,除酒精氣體傳感器外,在實(shí)驗(yàn)室中找到了如下器材:
A.蓄電池(電動勢E=2 V,內(nèi)阻r=0.6 Ω)
B.表頭G(滿偏電流6.0 mA,內(nèi)阻未知)
C.電流表A(滿偏電流10 mA,內(nèi)阻未知)
D.電阻箱R1(最大阻值999.9 Ω)
E.電阻箱R2(最大阻值999.9 Ω)
F.開關(guān)及導(dǎo)線若干
(1)該同學(xué)設(shè)計(jì)的測量電路如圖丙所示,為將表頭G的量程擴(kuò)大為原來的10倍,他進(jìn)行了如下操作:先斷開開關(guān)S1、S2、S3,將R1、R2調(diào)到最大值。合上開關(guān)S1,將S3撥到2處,調(diào)節(jié)R2,使表頭G滿偏,電流表A示數(shù)為I。此時合上開關(guān)S2,調(diào)節(jié)R1和R2,當(dāng)電流表A仍為I時,表頭G示數(shù)如圖丁所示,此時R1為108.0 Ω,則改裝電表時應(yīng)將R1調(diào)為 Ω,改裝結(jié)束后斷開所有開關(guān)。
(2)該同學(xué)若將圖丙中開關(guān)S1、S2合上,而將S3撥到1處,電阻箱R2的阻值調(diào)為14.0 Ω,酒精氣體濃度為零時,表頭G的讀數(shù)為 mA。
(3)完成步驟(2)后,某次在實(shí)驗(yàn)室中測試酒精濃度時,表頭指針指向5.0 mA。已知酒精濃度在0.2~0.8 mg/mL之間屬于“酒駕”;酒精含量達(dá)到或超過0.8 mg/mL屬于“醉駕”,則該次測試的酒精濃度范圍屬于 (選填“酒駕”或“醉駕”)。
(4)使用較長時間后,蓄電池電動勢降低,內(nèi)阻增大,可調(diào)整 (“R1”或“R2”),使得所測的酒精氣體濃度仍為準(zhǔn)確值。
1.(2024·貴州·高考真題)某實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規(guī)律,探測溫度控制室內(nèi)的溫度。選用的器材有:
熱敏電阻;
電流表G(內(nèi)阻為,滿偏電流為);
定值電阻R(阻值為);
電阻箱(阻值);
電源E(電動勢恒定,內(nèi)阻不計(jì));
單刀雙擲開關(guān)、單刀單擲開關(guān);導(dǎo)線若干。
請完成下列步驟:
(1)該小組設(shè)計(jì)了如圖(a)所示的電路圖。根據(jù)圖(a),在答題卡上完成圖(b)中的實(shí)物圖連線。
(2)開關(guān)斷開,將電阻箱的阻值調(diào)到 (填“最大”或“最小”)。開關(guān)接1,調(diào)節(jié)電阻箱,當(dāng)電阻箱讀數(shù)為時,電流表示數(shù)為。再將改接2,電流表示數(shù)為,斷開。得到此時熱敏電阻的阻值為 Ω。
(3)該熱敏電阻阻值隨溫度t變化的曲線如圖(c)所示,結(jié)合(2)中的結(jié)果得到溫度控制室內(nèi)此時的溫度約為 ℃。(結(jié)果取整數(shù))
(4)開關(guān)接1,閉合,調(diào)節(jié)電阻箱,使電流表示數(shù)為。再將改接2,如果電流表示數(shù)為,則此時熱敏電阻 (用k表示),根據(jù)圖(c)即可得到此時溫度控制室內(nèi)的溫度。
2.(2024·廣東·高考真題)某科技小組模仿太陽能發(fā)電中的太陽光自動跟蹤系統(tǒng),制作光源跟蹤演示裝置,實(shí)現(xiàn)太陽能電池板方向的調(diào)整,使電池板正對光源。圖甲是光照方向檢測電路。所用器材有:電源E(電動勢3V)、電壓表(V1)和(V2)(量程均有3V和15V,內(nèi)阻均可視為無窮大):滑動變阻器R:兩個相同的光敏電阻和;開關(guān)S:手電筒:導(dǎo)線若干。圖乙是實(shí)物圖。圖中電池板上垂直安裝有半透明隔板,隔板兩側(cè)裝有光敏電阻,電池板固定在電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上??刂茊卧c檢測電路的連接未畫出??刂茊卧獙庹辗较驒z測電路無影響。請完成下列實(shí)驗(yàn)操作和判斷。
(1)電路連接。
圖乙中已正確連接了部分電路,請完成虛線框中滑動變阻器R、電源E、開關(guān)S和電壓表(V)間的實(shí)物圖連線 。
(2)光敏電阻阻值與光照強(qiáng)度關(guān)系測試。
①將圖甲中R的滑片置于 端。用手電筒的光斜照射到和,使表面的光照強(qiáng)度比表面的小。
②閉合S,將R的滑片緩慢滑到某一位置。(V)的示數(shù)如圖丙所示,讀數(shù)為 V,U2的示數(shù)為1.17V。由此可知,表面光照強(qiáng)度較小的光敏電阻的阻值 (填“較大”或“較小”)。
③斷開S。
(3)光源跟蹤測試。
①將手電筒的光從電池板上方斜照射到和。②閉合S。并啟動控制單元??刂茊卧獧z測并比較兩光敏電阻的電壓,控制電動機(jī)轉(zhuǎn)動。此時兩電壓表的示數(shù),圖乙中的電動機(jī)帶動電池板 (填“逆時針”或“順時針”)轉(zhuǎn)動,直至 時停止轉(zhuǎn)動,電池板正對手電筒發(fā)出的光
3.(2024·全國甲卷·高考真題)電阻型氧氣傳感器的阻值會隨所處環(huán)境中的氧氣含量發(fā)生變化。在保持流過傳感器的電流(即工作電流)恒定的條件下,通過測量不同氧氣含量下傳感器兩端的電壓,建立電壓與氧氣含量之間的對應(yīng)關(guān)系,這一過程稱為定標(biāo)。一同學(xué)用圖(a)所示電路對他制作的一個氧氣傳感器定標(biāo)。實(shí)驗(yàn)器材有:裝在氣室內(nèi)的氧氣傳感器(工作電流)、毫安表(內(nèi)阻可忽略)、電壓表、電源、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干、5個氣瓶(氧氣含量分別為、、、、)。
(1)將圖(a)中的實(shí)驗(yàn)器材間的連線補(bǔ)充完整 ,使其能對傳感器定標(biāo);
(2)連接好實(shí)驗(yàn)器材,把氧氣含量為1%的氣瓶接到氣體入口;
(3)把滑動變阻器的滑片滑到 端(填“a”或“b”),閉合開關(guān);
(4)緩慢調(diào)整滑動變阻器的滑片位置,使毫安表的示數(shù)為,記錄電壓表的示數(shù)U;
(5)斷開開關(guān),更換氣瓶,重復(fù)步驟(3)和(4);
(6)獲得的氧氣含量分別為、、和的數(shù)據(jù)已標(biāo)在圖(b)中;氧氣含量為時電壓表的示數(shù)如圖(c),該示數(shù)為 V(結(jié)果保留2位小數(shù))。
現(xiàn)測量一瓶待測氧氣含量的氣體,將氣瓶接到氣體入口,調(diào)整滑動變阻器滑片位置使毫安表的示數(shù)為,此時電壓表的示數(shù)為1.50V,則此瓶氣體的氧氣含量為 (結(jié)果保留整數(shù))。
4.(2024·廣東韶關(guān)·模擬預(yù)測)某科技小組想通過實(shí)驗(yàn)探究熱敏電阻的溫度特性。如圖甲所示,為滑動變阻器,為電阻箱,熱敏電阻處在虛線所示的溫控室中。
(1)實(shí)驗(yàn)前,開關(guān)、先斷開,將滑動變阻器的滑片移到 (填“”或“”端;實(shí)驗(yàn)時,記錄溫控室的溫度,將打到1,閉合,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片,使電流表的示數(shù)為;然后保持滑動變阻器的滑片位置不變,再將打到2,調(diào)節(jié)電阻箱,使電流表的示數(shù)為 ,記錄此時電阻箱的示數(shù),即為熱敏電阻的阻值;
(2)多次改變溫控室的溫度,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過程,測得多組熱敏電阻在不同溫度下對應(yīng)的電阻值,作出圖像,如圖乙所示,由圖像可知,該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而 (填“增大”或“減小”);
(3)上述實(shí)驗(yàn)過程中,若電流表內(nèi)阻不可忽略,則熱敏電阻的測量值 (填“大于”、“等于”或“小于”)真實(shí)值;
(4)現(xiàn)將此熱敏電阻接在電流恒定的電路中,當(dāng)它產(chǎn)生的熱量與向周圍環(huán)境散熱達(dá)到平衡時,熱敏電阻的溫度穩(wěn)定在某一值,且滿足關(guān)系式,其中是散熱系數(shù),是電阻的溫度,是周圍環(huán)境溫度,為電流。已知,,,結(jié)合乙圖可知該熱敏電阻的溫度穩(wěn)定在 ℃。(保留兩位有效數(shù)字)
5.(2024高三·全國·專題練習(xí))某研究性學(xué)習(xí)小組利用壓敏電阻制作電子秤。已知壓敏電阻在壓力作用下發(fā)生微小形變,它的電阻也隨之發(fā)生變化,其阻值R隨壓力F變化的圖像如圖甲所示,其中,圖像斜率。小組同學(xué)按圖乙所示電路制作了一個簡易電子秤(秤盤質(zhì)量不計(jì)),電路中電源電動勢,內(nèi)阻未知,電流表量程為10mA,內(nèi)阻,g取10m/s2。
(1)下列操作步驟的正確順序是 。
①秤盤上放置已知重力的重物G,保持滑動變阻器接入電路的阻值不變;讀出此時電流表示數(shù)I;
②換用不同已知質(zhì)量的重物,記錄每一個質(zhì)量值對應(yīng)的電流值;
③秤盤上不放重物時,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電流表指針滿偏;
④將電流表刻度盤改裝為質(zhì)量刻度盤。
(2)實(shí)驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)電流表量程偏小,根據(jù)需要將其量程擴(kuò)大為100mA,則應(yīng)該給該電流表 (填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)阻值為 Ω的電阻。
(3)用改裝后的電流表進(jìn)行操作,若電流表示數(shù)為20mA,則待測重物質(zhì)量 kg。
(4)改裝后的刻度盤,其0刻度線在電流表 (選填“零刻度”或“滿刻度”)處。
(5)若電源電動勢不變,內(nèi)阻變大,其他條件不變,用這臺電子秤稱重前,進(jìn)行了步驟③的操作,則測量結(jié)果 (填“偏大”“偏小”或“不變”)。
6.(2024·河北衡水·模擬預(yù)測)某些固體材料受到壓力作用后除了產(chǎn)生形變,其電阻率也要發(fā)生變化,這種由于受到壓力作用而使材料電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為“壓阻效應(yīng)”,采用這種材料制成的電阻被稱為壓敏電阻。某壓敏電阻在不同壓力作用下的阻值如圖1所示。
(1)測量壓力為0時壓敏電阻的阻值。實(shí)驗(yàn)器材如下:
電池組E:電動勢約為3V,內(nèi)阻小于
電流表A:量程0~100mA,內(nèi)阻
電壓表V:量程0~3V,內(nèi)阻未知
壓敏電阻
滑動變阻器R:最大阻值為
開關(guān)、導(dǎo)線若干
①請用筆畫線代替導(dǎo)線,把圖2中的實(shí)物電路連接完整 。
②開關(guān)閉合前,滑動變阻器的滑片應(yīng)調(diào)到 (選填“最左端”或“最右端”)。
③若調(diào)節(jié)合適時,電流表讀數(shù)為I,電壓表示數(shù)如圖3所示,讀數(shù)為U= V,則壓力為0時壓敏電阻的阻值 (用題中所給的字母表示)。
(2)若測得壓力為0時壓敏電阻的阻值為。把壓敏電阻改造成一個載物平臺,設(shè)計(jì)一個測量豎直升降臺加速度的裝置,實(shí)驗(yàn)電路圖如圖4所示。
①組裝電路,平臺上不放重物時,調(diào)節(jié)電阻箱R'的阻值為時,電流表滿偏。
②平臺上放置重物時,調(diào)節(jié)電阻箱阻值為時,電流表滿偏。
③把裝置放在升降臺上,平臺上放置的重物不變,升降臺加速上升時,調(diào)節(jié)電阻箱阻值為時,電流表滿偏。
已知重力加速度,則升降臺的加速度 m/s2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
④電源的內(nèi)阻對實(shí)驗(yàn)結(jié)果 (選填“有”或“無”)影響。
7.(2024·重慶·模擬預(yù)測)某實(shí)驗(yàn)小組通過實(shí)驗(yàn)探究一個熱敏電阻的特性,圖甲為探究電路,熱敏電阻RT處在虛線所示的溫控室中。
(1)實(shí)驗(yàn)前,將滑動變阻器R? 的滑片移到 (填“a”或“b”)端;實(shí)驗(yàn)時,記錄溫控室的溫度t,將S?打到1,閉合S?,調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電流表的示數(shù)為I?;保持滑動變阻器的滑片位置不變,將S?打到2,調(diào)節(jié)電阻箱R?,使電流表的示數(shù)仍為I?,記錄此時電阻箱的示數(shù)R,即為熱敏電阻的阻值。
(2)上述測量過程中,由于電流表內(nèi)阻不可忽略,會導(dǎo)致熱敏電阻的測量值 (填“大于” “等于” 或“小于” ) 真實(shí)值。
(3)多次改變溫控室的溫度,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過程,測得多組數(shù)據(jù),作出R-t圖像如圖乙所示。當(dāng)溫度不同時,熱敏電阻的靈敏度 (即電阻值隨溫度的變化率 存在著較大的差異,要使熱敏電阻傳感器比較靈敏,就應(yīng)使之工作在靈敏度較大的區(qū)間。在下列溫度區(qū)間中,靈敏度最大的是 ( )
A.20°C~40℃B.40℃~60°C
C.60°C~80°CD.80°C~100°C
(4)小巴同學(xué)發(fā)現(xiàn)可以利用該電路測量溫度。將S?打到1,保持滑動變阻器的滑片位置不變,當(dāng)溫控室的溫度為110°C時,電流表恰好滿偏;當(dāng)溫控室的溫度為60°C時,電流表恰好半偏;當(dāng)電流表指在滿偏的時,溫控室的溫度為 °C (結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
8.(2024·安徽·三模)為了測定一電壓表的內(nèi)阻,給定以下器材:
A.電壓表,內(nèi)阻約為幾千歐
電流表
C.電流表
滑動變阻器歐
E.電源的干電池節(jié)
開關(guān)及導(dǎo)線若干
(1)為了獲得多組測量數(shù)據(jù),請?jiān)O(shè)計(jì)電路圖并畫在虛線框內(nèi)
(2)實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用B,不應(yīng)該選用C,其理由是
(3)下表是此次實(shí)驗(yàn)中測得的組數(shù)據(jù)
請?jiān)谧鴺?biāo)紙上描點(diǎn)作出圖線 。
(4)根據(jù)圖線,計(jì)算得到電壓表的內(nèi)阻為
9.(2024·廣東·三模)某興趣小組利用磁敏電阻設(shè)計(jì)了一款測量磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的磁場測量儀,其中磁敏電阻的阻值RB隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化規(guī)律如圖甲所示,磁場測量儀的工作原理電路圖如圖乙所示,提供的器材有:
A.磁敏電阻RB(工作范圍為0~1.5T)
B.電源(電動勢為3V,內(nèi)阻很?。?br>C.電流表(量程為5.0mA,內(nèi)阻不計(jì))
D.電阻箱RC(最大阻值為9999.9Ω)
E.定值電阻R1(阻值為30Ω)
F.定值電阻R2(阻值為300Ω)
G.開關(guān),導(dǎo)線若干
(1)電路連接:按照圖乙所示連接實(shí)驗(yàn)電路,定值電阻R應(yīng)選用 (填“R1”或“R2”)。
(2)按下列步驟進(jìn)行調(diào)試:
①閉合開關(guān)S1,將電阻箱RC調(diào)為1300.0Ω,然后將開關(guān)S2向 (填“a”或“b”)端閉合,將電流表此時指針對應(yīng)的刻度線標(biāo)記為 T(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字);
②逐步減小電阻箱RC的阻值,按照圖甲將電流表的“電流”刻度線標(biāo)記為對應(yīng)的“磁感應(yīng)強(qiáng)度”值;
③將開關(guān)S2向另一端閉合,測量儀即可正常使用。
(3)用調(diào)試好的磁場測量儀進(jìn)行測量,當(dāng)電流表的示數(shù)為2.5mA時,待測磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 T(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
(4)使用一段時間后,由于電源的電動勢略微變小,內(nèi)阻變大,這將導(dǎo)致磁感應(yīng)強(qiáng)度的測量結(jié)果 (填“偏大”“偏小”或“不變”)。
10.(2024·陜西·模擬預(yù)測)某物理實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的電路同時測量一只有30格刻度的毫安表的量程、內(nèi)阻和光敏電阻的阻值與光照強(qiáng)度之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)室能提供的實(shí)驗(yàn)器材有:學(xué)生電源(輸出電壓為U = 18.0V,內(nèi)阻不計(jì))、電阻箱(最大阻值9999.9Ω)、單刀雙擲開關(guān)一個、導(dǎo)線若干。
(1)該小組實(shí)驗(yàn)時先將電阻箱的阻值調(diào)至最大,然后將單刀雙擲開關(guān)接至a端,開始調(diào)節(jié)電阻箱,發(fā)現(xiàn)將電阻箱的阻值調(diào)為1100Ω時,毫安表剛好半偏;將電阻箱的阻值調(diào)為500Ω時,毫安表剛好能滿偏。實(shí)驗(yàn)小組據(jù)此得到了該毫安表的量程為Ig = mA,內(nèi)阻Rg = Ω。
(2)光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的變化很大,為了安全,該小組需將毫安表改裝成量程為3A的電流表,則需將毫安表 (選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)一個阻值為R′ = Ω的電阻。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
(3)改裝完成后(表盤未改動),該小組將單刀雙擲開關(guān)接至b端,通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),流過毫安表的電流I(單位:mA)與光照強(qiáng)度E(單位:cd)之間的數(shù)量關(guān)系滿足。由此可得光敏電阻的阻值R(單位:Ω)與光照強(qiáng)度E(單位:cd)之間的關(guān)系為R = (Ω)(用含“E”的代數(shù)式表示)。
11.(2024·四川瀘州·三模)某個同學(xué)設(shè)計(jì)了一個電路,既能測量電池組的內(nèi)阻r,又能同時測量未知電阻的阻值。提供的器材如下:
A.電池組(電動勢6V,內(nèi)阻未知)
B.待測電阻(阻值約十歐)
C.電壓表V(量程3V,內(nèi)阻很大)
D.電流表(量程1mA,內(nèi)阻約20Ω)
E.電流表(量程3mA,內(nèi)阻)
F.電阻箱R(最大阻值999.9Ω)
G.定值電阻、、各一只
H.開關(guān)一只,導(dǎo)線若干
實(shí)驗(yàn)步驟如下:
(1)實(shí)驗(yàn)器材連接成如圖甲所示的電路,在將電流表A改裝成6V的電壓表時,應(yīng)選電流表 (選填“”或“”)與定值電阻 (選填“”“”或“”)串聯(lián)。
(2)閉合開關(guān),調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,先讓電壓表V接近滿偏,逐漸增加電阻箱的阻值,并分別讀出電壓表示數(shù)U、電流表示數(shù)I和對應(yīng)的電阻箱讀數(shù)R。
(3)根據(jù)記錄的電壓表V的示數(shù)U和電流表A的示數(shù)I,以為縱坐標(biāo),以對應(yīng)的電阻箱的阻值R為橫坐標(biāo),描點(diǎn)作圖得到如圖乙所示的圖像,則圖像與縱軸的交點(diǎn)數(shù)值為 ,待測電阻 Ω。
(4)若改變電阻箱的阻值R,測得R的最大功率是0.75W,不計(jì)電表內(nèi)阻對電路的影響,則電池組的內(nèi)阻 Ω。
12.(2024·江西·一模)某實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的電學(xué)器材如下:
兩節(jié)干電池E(電動勢為3.0V,內(nèi)阻未知)
電流表A(量程為10mA,內(nèi)阻為90Ω)
定值電阻R0(阻值為400Ω)
滑動變阻器R(最大阻值為200Ω)
單刀雙擲開關(guān)S
導(dǎo)線若干
某同學(xué)利用現(xiàn)有器材,設(shè)計(jì)了一個測量未知定值電阻的實(shí)驗(yàn),測量電路圖如圖甲所示。
(1)用筆畫線代替導(dǎo)線,請?jiān)诖痤}卡上按照電路圖甲,將實(shí)物圖乙連接成完整電路
(2)實(shí)驗(yàn)時,先斷開開關(guān),連接好電路,將滑動變阻器R的滑片調(diào)到阻值最大一端;然后將單刀雙擲開關(guān)S擲到2,調(diào)節(jié)滑片到某位置,此時電流表指針如圖丙所示,讀數(shù)為 mA再保持滑片的位置不變,將單刀雙擲開關(guān)S擲到1,此時電流表指針指在滿刻度處。若不考慮電池內(nèi)阻,則的測量值為 Ω。
(3)本實(shí)驗(yàn)中若考慮電池內(nèi)阻,的測量值與不考慮電池內(nèi)阻時的測量值相比將__________.
A.變大B.變小C.不變D.無法比較
13.(2024·安徽·三模)某小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示電路同時測量電壓表內(nèi)阻與定值電阻的阻值?,F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材如下:
A.待測電壓表(量程,未知)
B.待測電阻(約為1000Ω)
C.滑動變阻器()
D.滑動變阻器()
E.電阻箱()
F.電阻箱()
G.電源(電動勢為3V,內(nèi)阻不計(jì));
H.開關(guān),導(dǎo)線若干。
(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路,為盡可能精確測量,滑動變阻器應(yīng)該選用 ,電阻箱應(yīng)該選用 。(填器材前字母序號)
(2)該小組選定實(shí)驗(yàn)器材后進(jìn)行了如下操作:
①先將電阻箱R調(diào)至零,先后閉合開關(guān)S2,S1,調(diào)節(jié)至電壓表讀數(shù)恰好如圖乙所示,此時電壓表示數(shù)為 V;
②斷開開關(guān)S2;
③調(diào)節(jié)電阻箱R,記錄此時電壓表示數(shù)U與電阻箱示數(shù)R;
④多次改變電阻箱R阻值,重復(fù)步驟③;
⑤根據(jù)圖像法科學(xué)分析、計(jì)算結(jié)果。
(3)該小組同學(xué)根據(jù)所測數(shù)據(jù)作出圖像如圖丙所示,根據(jù)該圖像可計(jì)算出電壓表內(nèi)阻 kΩ,待測電阻 kΩ。
14.(2024·四川瀘州·三模)國鋰電池產(chǎn)能占全世界60%以上,某同學(xué)對一塊鋰電池的電動勢Ex和內(nèi)阻rx非常感興趣,設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路圖。圖中R1和R2為電阻箱(0~999.9Ω),S1和S2為開關(guān),E0為干電池(電動勢為1.5V,內(nèi)阻未知);G是靈敏電流計(jì)。

(1)用筆畫線代替導(dǎo)線,按照圖甲將乙圖中的實(shí)物連接成完整電路 ;
(2)閉合開關(guān)S1和S2,調(diào)節(jié)兩電阻箱,當(dāng)G表示數(shù)為零時,記錄下電阻箱的阻值為R1和R2,則有 (用R1、R2和rx表示)
(3)閉合開關(guān)S1和S2,改變兩電阻箱阻值,當(dāng)G表示數(shù)重新為零時,記錄下電阻箱的阻值為和;
(4)某次實(shí)驗(yàn)、、、,由此可測出Ex= ,rx= 。
15.(2024·天津·二模)某實(shí)驗(yàn)小組為了測量某種材料制成的電阻絲的電阻,實(shí)驗(yàn)室提供的器材有:
A.電流表(內(nèi)阻,滿偏電流)
B.電流表(內(nèi)阻,滿偏電流)
C.定值電阻(25Ω,1A)
D.電阻箱(,1A)
E.滑動變阻器(10Ω,1A)
F.電源E(9V,內(nèi)阻不計(jì))
G.多用電表
H.開關(guān)S和導(dǎo)線若干
該組同學(xué)進(jìn)行了以下操作:
(1)先用多用電表粗測電阻絲的阻值,當(dāng)用“×10”擋測量時,指針位置如圖甲所示,則示數(shù)為 Ω。
(2)為更準(zhǔn)確的測量電阻絲阻值,該組同學(xué)設(shè)計(jì)電路圖如圖乙所示。若用與電阻箱串聯(lián),改裝成量程為9V的電壓表,則電阻箱的阻值應(yīng)為 Ω。然后調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片到合適位置,測得電流表的示數(shù)為,電流表的示數(shù)為,則該種材料的電阻 (用、、、或表示)
16.(2024·全國·一模)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個加速度計(jì),將其固定在待測物體上,能通過電路中電壓表的示數(shù)反映物體的加速度a,其原理圖如圖(a)所示。其中,質(zhì)量的滑塊2可以在光滑的框架1中左右平移,滑塊兩側(cè)各連接一根勁度系數(shù)的彈簧3(彈簧始終處于彈性限度內(nèi))。4是固定在滑塊2上的金屬滑動片,與電壓表的一端用導(dǎo)線相連,并與一阻值均勻的電阻AB相接觸,滑動片4與電阻間的摩擦忽略不計(jì)。已知物體加速度為0時,兩側(cè)彈簧3均處于原長,滑動片4位于AB中點(diǎn),AB全長;直流電源電動勢(內(nèi)阻忽略不計(jì))?,F(xiàn)有一量程0~3V、內(nèi)阻的電壓表,其表盤如圖(b)所示;另有開關(guān)、導(dǎo)線若干。
(1)為使滑動片4位于B點(diǎn)時電壓表滿偏,需要將電壓表量程改為0~15V,則電壓表應(yīng) (選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)一個阻值為 kΩ的電阻,并將電壓表的刻度按新量程做好修改;
(2)將改裝后的電壓表接入圖(a)的電路中,此裝置可測量加速度的最大值為 ;
(3)請?jiān)趫D(c)中畫出圖像 (規(guī)定加速度向左為正方向,U為改裝后電壓表的示數(shù));
(4)若要增大加速度的測量范圍,可采用的方法有: (答出一條合理措施即可)。
17.(2024·遼寧沈陽·一模)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個加速度計(jì),將其固定在待測物體上,能通過電路中電壓表的示數(shù)反映物體的加速度a,其原理圖如圖(a)所示。其中,質(zhì)量的滑塊2可以在光滑的框架1中左右平移,滑塊兩側(cè)各連接一根勁度系數(shù)的彈簧3(彈簧始終處于彈性限度內(nèi))。4是固定在滑塊2上的金屬滑動片,與電壓表的一端用導(dǎo)線相連,并與一阻值均勻的電阻AB相接觸,滑動片4與電阻間的摩擦忽略不計(jì)。已知物體加速度為0時,兩側(cè)彈簧3均處于原長,滑動片4位于AB中點(diǎn),AB全長;直流電源電動勢(內(nèi)阻忽略不計(jì))?,F(xiàn)有一量程0~3V、內(nèi)阻的電壓表,其表盤如圖(b)所示;另有開關(guān)、導(dǎo)線若干。
(1)為使滑動片4位于B點(diǎn)時電壓表滿偏,需要將電壓表量程改為0~15V,則電壓表應(yīng) (選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)一個阻值為 kΩ的電阻,并將電壓表的刻度按新量程做好修改;
(2)將改裝后的電壓表接入圖(a)的電路中,此裝置可測量加速度的最大值為 ;
(3)請?jiān)趫D(c)中畫出圖像 (規(guī)定加速度向左為正方向,U為改裝后電壓表的示數(shù));
(4)若要增大加速度的測量范圍,可采用的方法有: (答出一條合理措施即可)。
18.(2024·廣東·一模)管道天然氣走進(jìn)千家萬戶,當(dāng)空氣中天然氣濃度達(dá)到5%~15%,就會達(dá)到爆炸極限。某同學(xué)想自己組裝一個天然氣濃度測試儀,其中傳感器的電阻R,隨天然氣濃度的變化規(guī)律如圖甲所示,調(diào)試電路如圖乙所示。實(shí)驗(yàn)室提供的器材有:
A.天然氣濃度傳感器;
B.直流電源(電動勢為8V,內(nèi)阻不計(jì));
C.電壓表(量程為6V,內(nèi)阻非常大);
D.電阻箱(最大阻值為999.9Ω);
E.定值電阻(阻值為10Ω);
F.定值電阻(阻值為50Ω);
G.單刀雙擲開關(guān)一個,導(dǎo)線若干。
(1)欲通過電壓表示數(shù)反映天然氣濃度,以判斷是否達(dá)到爆炸極限,圖乙中R應(yīng)選用定值電阻 (填“”或“”)。
(2)按照下列步驟調(diào)節(jié)此測試儀:
①電路接通前,先將電阻箱調(diào)為25.0Ω,然后開關(guān)撥至 (填“a”或“b”)端,將此時電壓表指針對應(yīng)的刻度線標(biāo)記為天然氣濃度 %;
②逐步減小電阻箱的阻值,電壓表的示數(shù)不斷 (填“變大”或“變小”),結(jié)合甲圖數(shù)據(jù)將電壓表上“電壓”刻度線標(biāo)為對應(yīng)的天然氣濃度;
③將開關(guān)向另一端閉合,測試儀即可正常使用。
(3)某同學(xué)將調(diào)適好的天然氣濃度測試儀靠近氣體打火機(jī)并釋放一定的氣體,發(fā)現(xiàn)電壓表讀數(shù)為2.0V,則測量的天然氣濃度 (填“有”或“沒有”)達(dá)到爆炸極限。
(4)使用一段時間后,由于電源的電動勢略微變小,內(nèi)阻變大,其天然氣濃度的測量結(jié)果 (填“偏大”“偏小”或“不變”)。
19.(2024·福建廈門·二模)某實(shí)驗(yàn)小組為測量一個熱敏電阻的阻值(可變范圍15~100Ω)隨溫度變化的關(guān)系,利用下列儀器設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路圖:
A.電源E(電動勢12V,內(nèi)阻約為1Ω)
B.電壓表V1(量程為6V,內(nèi)阻約為3kΩ)
C.電壓表V2量程為15V,內(nèi)阻約為5kΩ)
D.電流計(jì)G(量程為100mA,內(nèi)阻為10Ω)
E.滑動變阻器R1(最大阻值為10Ω,額定電流為3A)
F.定值電阻R0=10Ω
(1)斷開開關(guān)S2,閉合開關(guān)S1,調(diào)節(jié)滑動變阻器測出較低溫度時的熱敏電阻阻值;
(2)隨著熱敏電阻溫度升高,所測電流也逐漸增大,當(dāng)通過熱敏電阻電流即將超過100mA時,閉合開關(guān)S2,相當(dāng)于將電流計(jì)改裝為量程為 mA的電流表,并繼續(xù)進(jìn)行電阻的測量;
(3)為減小實(shí)驗(yàn)誤差,應(yīng)保證電表示數(shù)超過量程的三分之一,則電壓表應(yīng)選擇 (選填“V1”或“V2”);
(4)經(jīng)過測量得出熱敏電阻的阻值R與溫度t的關(guān)系圖像如圖乙所示,該小組利用此熱敏電阻R與繼電器組成一個簡單恒溫箱溫控電路如圖丙所示,當(dāng)線圈的電流達(dá)到一定值時,繼電器的銜鐵被吸合,圖中“電源”是恒溫箱加熱器的電源。則恒溫箱的加熱器應(yīng)接在 (選填“A、B”或“C、D”)端;若要提高恒溫箱內(nèi)的溫度,應(yīng) (選填“調(diào)大”或“調(diào)小”)可變電阻器的阻值。
20.(2024·河南·模擬預(yù)測)某實(shí)驗(yàn)小組想了解一氣壓傳感器的電阻隨所處環(huán)境氣壓變化的規(guī)律,他們在室溫下利用實(shí)驗(yàn)室提供的以下器材進(jìn)行探究。
A.氣壓傳感器(阻值變化范圍從幾十歐到幾百歐);
B.直流電源(電動勢6V,內(nèi)阻不計(jì));
C.電壓表(量程0~3V,內(nèi)阻為4kΩ);
D.電壓表(量程0~15V,內(nèi)阻為20kΩ);
E.電流表A(量程0~150mA,內(nèi)阻不計(jì));
F.定值電阻(阻值為4kΩ);
G.定值電阻(阻值為20kΩ);
H.滑動變阻器R(最大阻值為50Ω);
I.開關(guān)S、導(dǎo)線若干。
(1)該小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路原理圖,其中電壓表應(yīng)選擇 ,定值電阻應(yīng)選擇 。(填器材前的字母代號)
(2)請按圖甲所示的電路圖,將圖乙中的實(shí)物連線補(bǔ)充完整 。
(3)改變環(huán)境壓強(qiáng)p,測得不同的值,繪出如圖丙所示的圖像,可得隨壓強(qiáng)p變化的關(guān)系式為= 。
(4)某次測量時,電壓表、電流表的示數(shù)分別為和,則氣壓傳感器的阻值= Ω,此時氣壓傳感器所處環(huán)境的壓強(qiáng)p= Pa。
21.(2024·山東淄博·一模)干電池用久后通常電動勢會減小,內(nèi)阻增大。某同學(xué)利用DIS系統(tǒng)、定值電阻、電阻箱R等實(shí)驗(yàn)器材分別研究新、舊兩節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。首先測量電池a的電動勢和內(nèi)阻,實(shí)驗(yàn)時多次改變R的阻值,用電流傳感器測得對應(yīng)的電流值I,在計(jì)算機(jī)上顯示出如圖乙所示的的關(guān)系圖線a,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)方法測量電池b的電動勢和內(nèi)阻,得到圖乙中的圖線b。
(1)某次實(shí)驗(yàn)電阻箱調(diào)節(jié)后如圖丙所示,則此時電阻箱的讀數(shù)為 Ω。
(2)若定值電阻,令,,由圖乙中實(shí)驗(yàn)圖線a的擬合方程可得,電池a的電動勢 V,內(nèi)阻 Ω。
(3)根據(jù)圖乙可以判斷,圖線 對應(yīng)的是新電池(選填“a”或“b”)。
(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的電池a的R、I數(shù)據(jù),若令,,則由計(jì)算機(jī)擬合得出的圖線如圖丁所示,則圖線最高點(diǎn)A的坐標(biāo)值應(yīng)為 Ω, W(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)。
22.(2024·四川成都·二模)靈敏電流計(jì)在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中有非常重要的作用,除了用于改裝電表外,我們常常運(yùn)用它“靈敏”的特性來設(shè)計(jì)電路。在含靈敏電流計(jì)的電路中,當(dāng)通過其電流為零時,其所在處可理解為斷路,也可理解為兩端等勢,等同于同一結(jié)點(diǎn)。某同學(xué)利用靈敏電流計(jì)的“靈敏”特性設(shè)計(jì)了一個電路來測量某定值電阻的阻值(約為)。所用實(shí)驗(yàn)器材如下:
A.電壓表(,內(nèi)阻約為);
B.電壓表(,內(nèi)阻約為);
C.電流表(,內(nèi)阻約為);
D.電流表(,內(nèi)阻約為);
E.電流計(jì)(,內(nèi)阻約為);
F.電阻箱();
G.電源E(,內(nèi)阻很小)
(1)為了較準(zhǔn)確地測量電阻,電壓表應(yīng)選 (選填“A”或“B”),電流表應(yīng)選 (選填“C”或“D”);
(2)為方便實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié),閉合開關(guān)前電阻箱應(yīng)調(diào)整至 ;
(3)閉合開關(guān)后,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,當(dāng)電流計(jì)讀數(shù)為零時,分別讀取并記錄電阻箱阻值、電壓表讀數(shù)和電流表讀數(shù),則待測電阻的測量值為 ;(用題目給出的物理量表示)
(4)考慮電表內(nèi)阻影響,待測電阻的測量值 真實(shí)值(選填“大于”、“等于”或“小于”)。
23.(2024·江蘇南通·一模)工業(yè)上經(jīng)常用“電導(dǎo)儀”來測定液體的電阻率,其中一個關(guān)鍵部件如圖甲所示,兩片金屬放到液體中形成一個電容器形狀的液體電阻,而中間的液體即電阻的有效部分。小明想測量某導(dǎo)電溶液的電阻率,在一透明塑料長方體容器內(nèi)部左右兩側(cè)正對插入與容器等寬、與導(dǎo)電溶液等高的電極,兩電極的正對面積為S=10cm2,電極電阻不計(jì)。實(shí)驗(yàn)提供的器材如下:
電壓表(量程15V,內(nèi)阻約為);
電流表(量程300μA,內(nèi)阻約為50Ω);
滑動變阻器(10Ω,0.1A);
滑動變阻器(20Ω,1A);
電池組(電動勢E=12V,內(nèi)阻r=6Ω);
單刀單擲開關(guān)一個;導(dǎo)線若干。
(1)小明先用歐姆表粗測溶液電阻,選擇歐姆擋后測量結(jié)果如圖乙所示,為了使讀數(shù)更精確些,接下來要進(jìn)行的步驟是______。
A.換為擋,先機(jī)械調(diào)零再測量
B.換為擋,先機(jī)械調(diào)零再測量
C.換為擋,先歐姆調(diào)零再測量
D.換為擋,先歐姆調(diào)零再測量
(2)實(shí)驗(yàn)中,滑動變阻器應(yīng)選擇 (選填“”或“”)。
(3)為了準(zhǔn)確測量溶液電阻阻值,需測量多組電壓表、電流表數(shù)據(jù),請用筆畫線代替導(dǎo)線,將圖丙的實(shí)物電路補(bǔ)充完整 。
(4)實(shí)驗(yàn)時,僅改變兩電極間距d,測得多組U、數(shù)據(jù),計(jì)算出對應(yīng)的電阻R,描繪出如圖丁所示的圖線,根據(jù)圖像可得該導(dǎo)電溶液的電阻率 Ω·m。(計(jì)算結(jié)果保留整數(shù))
(5)有同學(xué)認(rèn)為,小明在實(shí)驗(yàn)中未考慮電表內(nèi)阻的影響,用圖像法計(jì)算的電阻率必然有偏差。請判斷該觀點(diǎn)是否正確,簡要說明理由 。
24.(2024·江西上饒·一模)為了描繪一個標(biāo)有“5V 3W”手持小電風(fēng)扇的伏安特性曲線,實(shí)驗(yàn)小組需選用實(shí)驗(yàn)器材組成電路。讓小電風(fēng)扇兩端的電壓從0逐漸增加到5V。實(shí)驗(yàn)室中有如下器材可選用:
A.電池組(電動勢為5V,內(nèi)阻約為)
B.被測小電風(fēng)扇
C.電壓表(量程為,內(nèi)阻約為)
D.電壓表(量程為,內(nèi)阻約為)
E.毫安表(量程為,內(nèi)阻)
F.滑動變阻器(最大阻值為,額定電流為)
G.滑動變阻器(最大阻值為,額定電流為)
H.定值電阻,
I.開關(guān)和導(dǎo)線若干
(1)實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選 (填“C”或“D”),滑動變阻器應(yīng)選 (填“F”或“G”)。
(2)本實(shí)驗(yàn)需將毫安表改為量程為的電流表,則應(yīng)將定值電阻 (填“”或“”)與毫安表 (填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)。
(3)若描繪出小電風(fēng)扇兩端電壓和流過毫安表電流的圖像如圖所示,發(fā)現(xiàn)從0開始增加電壓,直到點(diǎn)圖線是直線,其余為曲線,則小電風(fēng)扇電機(jī)線圈的電阻是 (保留兩位有效數(shù)字)。
25.(2023·廣東肇慶·模擬預(yù)測)某學(xué)習(xí)小組根據(jù)所學(xué)的電學(xué)原理,利用相同的器材,自制了以下不同的電子秤。實(shí)驗(yàn)器材有:
直流電源(電動勢為,內(nèi)阻為);
理想電壓表V(量程為3.0V);限流電阻;
豎直固定的滑動變阻器R(總長,總阻值);
電阻可忽略不計(jì)的彈簧,下端固定于水平地面,上端固定秤盤且與滑動變阻器R的滑動端連接,滑片接觸良好且無摩擦(彈簧勁度系數(shù));
開關(guān)S以及導(dǎo)線若干。
重力加速度取,不計(jì)摩擦和其他阻力。
實(shí)驗(yàn)步驟如下:
①兩種電子秤,托盤中未放被測物前,滑片恰好置于變阻器的最上端,電壓表的示數(shù)均為零。
②兩種電子秤,在彈簧的彈性限度內(nèi),在托盤中輕輕放入被測物,待托盤靜止平衡后,當(dāng)滑動變阻器的滑片恰好處于下端b處,此時均為電子秤的最大稱重。
請回答下列問題:
(1)兩種電子秤,當(dāng)滑動變阻器的滑片恰好置于最下端時,電壓表的示數(shù)均為 V;該電子稱的最大可測質(zhì)量均為 kg(結(jié)果保留一位小數(shù))。
(2)當(dāng)電壓表的指針剛好指在表盤刻度的正中間時,如圖所示的甲方案電子稱測得質(zhì)量為 kg。乙方案電子稱測得質(zhì)量為 kg(結(jié)果保留一位小數(shù))。
試驗(yàn)次數(shù)
電壓
電流

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