实验8 知能达标训练-2022高考物理 新编大一轮总复习（word）人教版

1．(2020·唐山市高三摸底考试)在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，有以下器材：

A．小灯泡L(3 V、1.5 W)

B．电流表A(0～0.6 A～3 A)

C．电压表V(0～3 V～15 V)

D．滑动变阻器R(0～10 Ω)

E．开关一个，铅蓄电池、导线若干

(1)为了减少实验误差，电流表的量程选____________，电压表的量程选____________。

(2)实验操作过程中，要求小灯泡的电压和电流均从零开始连续变化，实验电路图如图甲所示。

(3)用笔画线代替导线，将图乙连成所需电路。

(4)利用实验数据在I－U坐标系中，描绘出了小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示，将同样的一个小灯泡与r＝10 Ω的定值电阻串联，接在输出电压恒为5 V的电源上，如图乙所示，则小灯泡的实际功率为________ W。(保留两位有效数字)

[解析]　(1)根据小灯泡的额定电压为3 V可知，电压表量程应选择0～3 V，小灯泡的额定电流为0.5 A，所以电流表量程应选择0～0.6 A。(4)由闭合电路欧姆定律，U＋Ir＝E，变换为I＝，在题图甲中画出该图线，如下图，两图线交点的纵、横坐标乘积即为小灯泡的实际功率，P＝1.20×0.37 W＝0.44 W。

[答案]　(1)0～0.6 A　0～3 V　(3)如图所示

(4)0.44(0.40～0.48都对)

2．某学习小组拟研究一个标有“3.6 V,1.8 W”的小电珠的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：

①电流表A，量程0～0.6 A，内阻约为0.2 Ω；

②电压表V，量程0～15 V，内阻约为15 kΩ

③滑动变阻器R，阻值范围0～10 Ω；

④学生电源E，电动势为4 V，内阻不计；

⑤开关S及导线若干。

(1)该学习小组中的甲同学设计了如图甲所示的电路进行测量，请按照图甲所示的电路图帮甲同学将图乙中的实物图连接起来。

(2)甲同学在实验中发现，由于电压表的量程较大而造成读数误差很大，因而影响了测量结果。于是又从实验室找来一量程为Ig＝100 μA、内阻Rg＝1 000 Ω的灵敏电流计，想把该灵敏电流计改装成量程为5 V的电压表，则需串联一个阻值为____________ Ω的电阻。

(3)甲同学用改装后的电压表进行实验，得到电流表读数I1和灵敏电流计读数I2如表所示：

请在图甲中的坐标纸上画出I1－I2图线。

(4)若将该小电珠接在如图乙所示的电路中，则该小电珠消耗的电功率约为____________ W。已知电源的电动势为E′＝3.0 V，内阻r＝1.5 Ω，定值电阻R0＝4.5 Ω。(结果保留两位有效数字)

[解析]　(1)如图所示。

(2)设需要串联的电阻阻值为Rx，则有Ig(Rg＋Rx)＝5 V，代入数据可得Rx＝49 000 Ω。

(4)将定值电阻R0看作该电源的内阻的一部分，则内阻r′＝6 Ω，由此可得路端电压U＝E′－Ir′，在I1­I2图线所在坐标纸上作出该I­U图象如图所示，可知其交点坐标表示的电流约为0.32 A，电压约为1.1 V，所以该小电珠消耗的功率约为P＝0.32×1.1 W≈0.35 W。

[答案]　(1)见解析图　(2)49 000　

(3)如图所示

(4)0.35

3．(2020·全国卷Ⅲ)已知一热敏电阻当温度从10 ℃升至60 ℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)、电压表(可视为理想电表)和毫安表(内阻约为100 Ω)。

(1)在所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图。

(2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5 V和3.0 mA，则此时热敏电阻的阻值为____________kΩ(保留2位有效数字)。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图(a)所示。

(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2 kΩ。由图(a)求得，此时室温为____________℃。(保留3位有效数字)

(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图(b)所示。图中，E为直流电源(电动势为10 V，内阻可忽略)；当图中的输出电压达到或超过6.0 V时，便触发报警器(图中未画出)报警。若要求开始报警时环境温度为50 ℃，则图中____________(填“R1”或“R2”)应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为__________kΩ。(保留2位有效数字)

[解析]　(1)由于滑动变阻器的最大阻值比待测电阻的阻值小得多，因此滑动变阻器应用分压式接法，由于电压表可视为理想电表，则电流表应用外接法，电路图如答图所示。(2)由欧姆定律得R＝＝Ω≈1.8×103Ω＝1.8 kΩ。(3)由题图(a)可直接读出热敏电阻的阻值为2.2 kΩ时，室温为25.5 ℃。(4)由题意可知随温度的升高，R2两端的输出电压应增大，又由串联电路的特点可知，R1的阻值应减小或R2的阻值应增大，而热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，因此R1应为热敏电阻；当环境温度为50℃时，热敏电阻的阻值为0.8 kΩ，则由串联电路的特点有＝，解得R2＝1.2 kΩ。

[答案]　(1)如图所示　(2)1.8　(3)25.5　(4)R1　1.2

4．某同学利用图所示电路测量电容器充电时两极板间的电压随时间的变化。实验中使用的器材为：电池E(内阻很小)、开关S1和S2、电容器C(约100 μF)、电阻R1(约200 kΩ)、电阻R2(1 kΩ)、电压表V(量程6 V)、秒表、导线若干。

(1)按图所示的电路原理图将图中实物图连线。

(2)先闭合开关S2，再断开开关S2；闭合开关S1，同时按下秒表开始计时。若某时刻电压表的示数如图所示，电压表的读数为____________ V(保留两位小数)。

(3)该同学每隔10 s记录一次电压表的读数U，记录的数据如下表所示。在给出的坐标纸上绘出U­t图线。已知只有一个数据点误差较大，该数据点对应的表中的时间是____________ s。

(4)电路中C、R2和S2构成的回路的作用是____________。

[解析]　(1)实物连线如图所示。

(2)电压表的量程为6 V，分度值为0.1 V，所以读数为3.60 V。

(3)用光滑的曲线把点连接起来，得到的U­t图象如图所示，由此可知40 s时数据的误差较大。

(4)电路中C、R2和S2构成的回路，先闭合开关S2，再断开开关S2，使电容器上所带电荷量释放干净，不影响实验。

[答案]　(1)图见解析　(2)3.60(3.59～3.61均可)

(3)40　(4)使实验前电容器两极板上的电荷中和

5．同学们测量某电阻丝的电阻Rx，所用电流表的内阻与Rx相当，电压表可视为理想电压表。

(1)若使用图所示电路图进行实验，要使得Rx的测量值更接近真实值，电压表的a端应连接到电路的____________点(选填“b”或“c”)。

(2)测得电阻丝的U­I图如图所示，则Rx为____________ Ω(保留两位有效数字)。

(3)实验中，随电压进一步增加电阻丝逐渐进入炽热状态。某同学发现对炽热电阻丝吹气，其阻值会变化。他们对此现象进行探究，在控制电阻丝两端的电压为10 V

的条件下，得到电阻丝的电阻Rx随风速v(用风速计测)的变化关系如图所示。由图可知当风速增加时，Rx会____________(选填“增大”或“减小”)。在风速增加过程中，为保持电阻丝两端电压为10 V，需要将滑动变阻器RW的滑片向____________端调节(选填“M”或“N”)。

(4)为了通过电压表的示数来显示风速，同学们设计了如图所示的电路。其中R为两只阻值相同的电阻，Rx为两根相同的电阻丝，一根置于气流中，另一根不受气流影响，V为待接入的理想电压表。如果要求在测量中，风速从零开始增加，电压表的示数也从零开始增加，则电压表的“＋”端和“－”端应分别连接到电路中的____________点和____________点(在“a”“b”“c”“d”中选填)。

[解析]　(1)由于电流表的内阻与Rx相当，选择内接法会使电阻的测量值偏大，而电压表为理想电压表，故选择电流表外接法可以减小电阻的测量误差，故选接c点。

(2)由部分电路的欧姆定律R＝知U­I图象的斜率代表电阻，求得Rx＝ Ω≈4.1 Ω。

(3)由题图知风速增大后，代表电阻的纵坐标数值在减小；Rx减小，导致总电阻减小，总电流增大，使得并联部分的电压减小，向M端滑动可使并联部分的电压重新增大为10 V。

(4)当风速为零时，电压表的示数也为零，电路的b和d两点构成电桥，满足Uad＝Uab；而下端的Rx减小后＞，即Uad＞Uab，有φd＜φb，故电压表的正接线柱接在b点，负接线柱接在d点。

[答案]　(1)c　(2)4.1(4.0～4.2均可)

(3)减小　M　(4)b　d