2022屆新高考二輪復(fù)習電學實驗創(chuàng)新考法作業(yè)

實驗題滿分專訓（四）電學實驗創(chuàng)新考法1．(2021·武漢模擬)如圖甲所示為測量血壓的壓力傳感器在工作時的示意圖。測量血壓時將薄金屬片P放在手臂的血管上，薄金屬片P上固定四個電阻R1、R2、R3、R4(如圖乙所示，且四個電阻通電時的電流方向都是縱向的)，圖丙是金屬片P的側(cè)視圖。四個電阻與電源、電流計、可變電阻連接成圖丁電路。(1)開始時，薄金屬片P中央的O點未施加任何壓力，要使電流計無讀數(shù)，則四個電阻的阻值應(yīng)滿足的關(guān)系是________。(2)當給O點施加一個壓力F后薄金屬片P發(fā)生形變，四個電阻也隨之發(fā)生形變，形變后四個電阻的阻值如何變化？R1________、R2________、R3______、R4________(選填“增大”“減小”或“不變”)。(3)電阻變化后，電路中的A、B兩點的電勢φA________(選填“大于”“小于”或“等于”)φB。(4)簡述血壓計測血壓的原理____________________________________________。(5)圖丁電路中，若電橋已經(jīng)平衡，現(xiàn)將電源和電流計互換位置，則電橋________(選填“仍然平衡”或“不能平衡”)。解析：(1)當滿足eq\f(R1,R2)＝eq\f(R3,R4)時，A、B兩點電勢相等，電流計無示數(shù)。(2)電阻R1和R4會被縱向拉伸，根據(jù)電阻定律電阻增大；電阻R2、R3會被橫向拉伸，電阻減小。(3)由于電阻R1、R4增大，R2、R3減小，則A點電勢降低，B點電勢升高，φA<φB。(4)脈搏跳動時，對薄金屬片P壓力發(fā)生變化，電流計的示數(shù)發(fā)生變化。(5)電源與電流計位置互換后等效電路相同，電橋仍然平衡。答案：(1)eq\f(R1,R2)＝eq\f(R3,R4)(2)增大減小減小增大(3)小于(4)電流計的示數(shù)隨壓力的變化而變化(5)仍然平衡2．(2019·全國卷Ⅰ)某同學要將一量程為250μA的微安表改裝為量程為20mA的電流表。該同學測得微安表內(nèi)阻為1200Ω，經(jīng)計算后將一阻值為R的電阻與該微安表連接，進行改裝。然后利用一標準毫安表，根據(jù)圖(a)所示電路對改裝后的電表進行檢測(虛線框內(nèi)是改裝后的電表)。(1)根據(jù)圖(a)和題給條件，將圖(b)中的實物連線。(2)當標準毫安表的示數(shù)為16.0mA時，微安表的指針位置如圖(c)所示。由此可以推測出所改裝的電表量程不是預(yù)期值，而是________。(填正確答案標號)A．18mA B．21mAC．25mA D．28mA(3)產(chǎn)生上述問題的原因可能是________。(填正確答案標號)A．微安表內(nèi)阻測量錯誤，實際內(nèi)阻大于1200ΩB．微安表內(nèi)阻測量錯誤，實際內(nèi)阻小于1200ΩC．R值計算錯誤，接入的電阻偏小D．R值計算錯誤，接入的電阻偏大(4)要達到預(yù)期目的，無論測得的內(nèi)阻值是否正確，都不必重新測量，只需要將阻值為R的電阻換為一個阻值為kR的電阻即可，其中k＝________。解析：(1)將量程為250μA的微安表改裝成量程為20mA的電流表，需要將定值電阻與微安表并聯(lián)。實物連線如圖所示。(2)串聯(lián)電路中電流處處相等，毫安表示數(shù)為16.0mA時，對應(yīng)微安表的刻度為160.0μA，根據(jù)比例關(guān)系得，當微安表指針到滿量程250μA時，毫安表的示數(shù)應(yīng)為25mA，即為改裝后電表的量程。選項C正確。(3)根據(jù)IgRg＝(I－Ig)R得I＝eq\f(IgRg,R)＋Ig出現(xiàn)該情況可能是微安表內(nèi)阻測量錯誤，實際電阻大于1200Ω，或者并聯(lián)的電阻R計算錯誤，接入的電阻偏小。選項A、C正確。(4)若微安表的滿偏電壓為U，則對并聯(lián)的電阻R有U＝(25－0.25)×10－3RU＝(20－0.25)×10－3kR解得k＝eq\f(99,79)。答案：(1)見解析圖(2)C(3)AC(4)eq\f(99,79)3．(2021·杭州模擬)新冠肺炎疫情期間，額溫槍被大量應(yīng)用于排查高體溫患者，額溫槍的原理是通過傳感器接收紅外線得出感應(yīng)溫度數(shù)據(jù)。超超同學為了研究額溫槍中某導電材料的導電規(guī)律，她用該種導電材料制作成電阻較小的元件Z做實驗，測量元件Z中的電流隨兩端電壓從零逐漸增大過程中的變化規(guī)律。(1)她應(yīng)選用下圖中所示的哪個電路進行實驗________。(2)影響物質(zhì)材料電阻率的因素很多，一般金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大，半導體材料的電阻則與之相反，隨溫度的升高而減小。由(1)實驗測得元件Z的電壓與電流的關(guān)系做出元件Z的I-U圖線如圖(a)所示。根據(jù)Z的I-U圖線可判斷元件Z是________(選填“金屬材料”或“半導體材料”)。(3)超超同學為了進一步驗證額溫槍測溫度的準確性，設(shè)計了圖(b)所示電路，已知電源電動勢E＝1.5V，內(nèi)阻忽略不計，R0＝15Ω，熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系如圖(c)所示，則：①溫度越高，電壓表示數(shù)________(填“越大”或“越小”)；②閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)為0.45V，則熱敏電阻此時的溫度為________℃(保留1位小數(shù))。解析：(1)元件Z中的電流隨兩端電壓從零逐漸增大過程中的變化規(guī)律，故滑動變阻器采用分壓式接法；又由于電阻較小，故應(yīng)該采用電流表外接法。故選A。(2)由題圖(a)可知電阻隨溫度的升高而減小，故元件Z是半導體材料。(3)電源內(nèi)阻忽略不計，根據(jù)閉合電路歐姆定律得電路中電流I＝eq\f(E,R＋R0)，電壓表的讀數(shù)U＝IR0＝eq\f(ER0,R0＋R)，熱敏電阻的電阻值隨溫度的升高而減小，而R減小時，電壓U增大，則溫度越高，電壓越大。當電壓為0.45V時，由上面的公式U＝eq\f(ER0,R0＋R)，可得R＝eq\f(ER0,U)－R0，代入數(shù)據(jù)可得R＝35Ω，由R-t圖像，對應(yīng)的溫度為40.0℃。答案：(1)A(2)半導體材料(3)①越大②40.0(±0.2均正確)4．(2021·山東濟南一模)某興趣小組用如圖甲所示的電路測量待測電阻Rx的阻值(約為400Ω)，圖中G(Rg＝100Ω)為量程10mA的靈敏電流計，R0為定值電阻(R0＝100Ω)，R為滑動變阻器(阻值范圍0～10Ω)。(1)按照圖甲所示的電路圖，將圖乙中的器材實物連線補充完整。(2)將滑動變阻器置于適當位置后，閉合開關(guān)S1。將單刀雙擲開關(guān)S2接1端，改變滑動變阻器滑片位置，記錄此時電流計的示數(shù)I1；保持滑動變阻器滑片不動，將S2接2端，記錄此時電流計的示數(shù)I2。忽路電路中M、N兩點間的電壓變化，則待測電阻Rx的阻值的表達式為Rx＝________(用I1、I2、R0、Rx表示)。(3)改變滑動變阻器滑片位置，重復(fù)上述步驟，得到下表中4組數(shù)據(jù)：1234I1/mA6.505.504.403.30I2/mA5.284.563.662.74eq\f(I1,I2)1.231.211.201.20利用表中數(shù)據(jù)，可以求得Rx＝________Ω(保留3位有效數(shù)字)。(4)若考慮電阻變化對電路的影響，Rx的測量值________(填“大于”“小于”或“等于”)真實值。解析：(1)按原理圖連接實物圖如圖所示。(2)由實驗原理可知I1Rx＝I2(R0＋Rx)得Rx＝eq\f(I2R0,I1－I2)＝eq\f(R0,\f(I1,I2)－1)。(3)由表格可知eq\f(I1,I2)的平均值為1.21，代入Rx＝eq\f(I2R0,I1－I2)＝eq\f(R0,\f(I1,I2)－1)可得Rx＝eq\f(100,1.21－1)Ω＝476Ω。(4)若考慮電阻變化對電路的影響，則有I1Rx<I2(R0＋Rx)則Rx<eq\f(R0,\f(I1,I2)－1)，由此可知，測量值比真實值偏大。答案：(1)見解析圖(2)eq\f(R0,\f(I1,I2)－1)(3)476(4)大于

5.(2020·全國卷Ⅰ)某同學用伏安法測量一阻值為幾十歐姆的電阻Rx，所用電壓表的內(nèi)阻為1kΩ，電流表內(nèi)阻為0.5Ω。該同學采用兩種測量方案，一種是將電壓表跨接在圖(a)所示電路的O、P兩點之間，另一種是跨接在O、Q兩點之間。測量得到如圖(b)所示的兩條U-I圖線，其中U與I分別為電壓表和電流表的示數(shù)?；卮鹣铝袉栴}：(1)圖(b)中標記為Ⅱ的圖線是采用電壓表跨接在____________(填“O、P”或“O、Q”)兩點的方案測量得到的。(2)根據(jù)所用實驗器材和圖(b)可判斷，由圖線________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的結(jié)果更接近待測電阻的真實值，結(jié)果為________Ω(保留1位小數(shù))。(3)考慮到實驗中電表內(nèi)阻的影響，需對(2)中得到的結(jié)果進行修正，修正后待測電阻的阻值為________Ω(保留1位小數(shù))。解析：(1)當用電流表內(nèi)接法時，測量值為Rx1＝Rx＋RA＞Rx，當用電流表外接法時，測量值為Rx2＝eq\f(RxRV,Rx＋RV)＜Rx，圖線Ⅱ的斜率較小，所以應(yīng)為使用電流表外接法測量的結(jié)果，即電壓表跨接在O、P間測量得到的。(2)由圖線可得Rx約為50.0Ω，可知Rx＞eq\r(RARV)，所以用電流表內(nèi)接法測量的結(jié)果誤差較小，即由圖線Ⅰ得到的結(jié)果更接近待測電阻的真實值，測量結(jié)果Rx1＝eq\f(ΔU,ΔI)＝50.5Ω。(3)因為Rx1＝Rx＋RA，所以Rx＝Rx1－RA＝50.0Ω。答案：(1)O、P(2)Ⅰ50.5(3)50.06．(2021·大連一模)某研究小組要測量學校實驗室中一塊微安表(量程為500μA)的內(nèi)阻。(1)首先用多用電表粗略測量該微安表的內(nèi)阻。如圖甲所示，該小組同學將微安表與電阻箱串聯(lián)起來，將多用電表的選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×100”的電阻擋位置，進行歐姆調(diào)零后，將多用電表的________(填“紅表筆”或“黑表筆”)接在電流表的“＋”接線柱上，另一個表筆接在電阻箱的“a”接線柱上。調(diào)節(jié)電阻箱，當電阻箱的示數(shù)如圖乙所示時，多用電表的指針位置如圖丙所示，則微安表的內(nèi)阻約為________Ω。(2)該小組的同學在實驗室中又利用如下器材進一步準確測量該微安表的內(nèi)阻：A．待測微安表A1(量程500μA)；B．電流表A2(量程3mA，內(nèi)阻約為50Ω)C．電阻箱R1(0～9999Ω)；D．滑動變阻器R2(最大阻值為20Ω)；E．一節(jié)干電池(電動勢1.5V)；F．開關(guān)一個，導線若干。請在虛線框中畫出測量微安表內(nèi)阻r的實驗電路原理圖，并在圖中標明A1、A2兩電表，要求在實驗原理上沒有系統(tǒng)誤差。(3)若實驗中電表A1、A2的示數(shù)分別為I1和I2，電阻箱的讀數(shù)為R，則計算微安表內(nèi)阻的表達式為r＝________。解析：(1)根據(jù)歐姆表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，多用電表的黑表筆，接多用電表內(nèi)部電源的正極，所以測微安表與電阻箱的電阻時，多用電表的黑表筆接在電流表的“＋”接線柱上。微安表的內(nèi)阻