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2022年高三二輪復(fù)習(xí)物理專(zhuān)題通關(guān) 課時(shí)鞏固過(guò)關(guān)練（十四） 物理實(shí)驗(yàn)6.14 Word版含答案
1.(12分)半導(dǎo)體壓阻傳感器已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于航空、化工、航海、動(dòng)力和醫(yī)療等部門(mén),它們是根據(jù)“壓阻效應(yīng)”：就是某些固體材料受到外力后除了產(chǎn)生形變,其電阻率也要發(fā)生變化的現(xiàn)象?，F(xiàn)用如圖a所示的電路研究某長(zhǎng)薄板電阻Rx的壓阻效應(yīng),已知Rx的阻值變化范圍為幾歐到幾十歐,實(shí)驗(yàn)室中有下列器材：
A.電源E(3V,內(nèi)阻約為1Ω)
B.電流表A1(0.6A,內(nèi)阻r1等于5
2、Ω)
C.電流表A2(0.6A,內(nèi)阻r2約為1Ω)
D.開(kāi)關(guān)S,定值電阻R0
(1)為了比較準(zhǔn)確地測(cè)量電阻Rx的阻值,請(qǐng)根據(jù)圖中虛線(xiàn)框內(nèi)電路圖的設(shè)計(jì),甲表選用 ,乙表選用 。(均選填 “A1”或“A2”)。
(2)在電阻Rx上加一個(gè)豎直向下的力F(設(shè)豎直向下為正方向),閉合開(kāi)關(guān)S,記下電表讀數(shù),A1的讀數(shù)為I1,A2的讀數(shù)為I2,得Rx= (用字母表示)。
(3)改變力的大小,得到不同的Rx值,然后讓力反向從下向上擠壓電阻,并改變力的大小,得到不同的Rx值,最后繪成的圖像如圖b所示。當(dāng)F豎直向下(設(shè)豎直向下為正方向)時(shí),可得Rx與所受壓力F的數(shù)值關(guān)系是Rx=
3、 。(各物理量單位均為國(guó)際單位)
(4)定值電阻R0的阻值應(yīng)該選用 。
A.1Ω B.5Ω
C.10Ω D.20Ω
【解析】(1)測(cè)電阻阻值需要測(cè)出電阻兩端電壓與通過(guò)電阻的電流,所給實(shí)驗(yàn)器材沒(méi)有電壓表,可以用已知內(nèi)阻的電流表A2與待測(cè)電阻并聯(lián),測(cè)出電阻兩端電壓,另一個(gè)電流表A1串聯(lián)在電路中測(cè)電路電流,故甲表用A1;乙表用A2。
(2)電阻兩端電壓U=I1r1,通過(guò)電阻的電流I=I2-I1,電阻阻值Rx==。
(3)由圖像可知,圖像具有對(duì)稱(chēng)性,當(dāng)正反向壓力大小相等時(shí),對(duì)應(yīng)的電阻阻值相等;從圖像中可看出,電阻與壓力是一次函數(shù)關(guān)系,設(shè)為Rx=R0+kF,R
4、0=14Ω,把Rx=
5Ω,F=4.5N代入關(guān)系式解得：k=-2,則關(guān)系式為：Rx=14-2F。
(4)電路最小總電阻為：R最小===5Ω,
則保護(hù)電阻阻值約為：R0=R最小-r=5Ω-1Ω=4Ω,故選B。
答案：(1)A1 A2 (2) (3)14-2F (4)B
2.(12分)(xx·浙江高考)圖甲是小紅同學(xué)在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)”實(shí)驗(yàn)的實(shí)物連接圖。
(1)根據(jù)圖甲畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖。
(2)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器得到了兩組電流表與電壓表的示數(shù)如圖乙中的①、②、③、④所示,電流表量程為0.6 A,電壓表量程為3 V。所示讀數(shù)為：① 、② 、③ 、④ 。
5、兩組數(shù)據(jù)得到的電阻分別為
和 。
【解析】(1)根據(jù)實(shí)物圖畫(huà)出電路圖如圖
(2)由實(shí)物圖可知,電流表接的是0.6 A的量程,電壓表接的是3 V的量程,因此①的讀數(shù)為0.02 A×5=0.10 A,②的讀數(shù)為0.02 A×12=0.24 A,③的讀數(shù)為
0.1 V×20.0=2.00 V,④的讀數(shù)為0.1 V×2.7=0.27 V。
兩組數(shù)據(jù)得到的電阻R1==Ω=8.3Ω,
R2==Ω=2.7Ω。
答案：(1)
(2)①0.10 A?、?.24 A?、?.00 V
④0.27 V(0.26～0.29)
(8.3±0.1)Ω (2.7±0.1)Ω(后兩空答
6、案可互換)
3.(14分)我校開(kāi)展學(xué)生自己動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的活動(dòng)。同學(xué)們現(xiàn)要測(cè)定電阻Rx的阻值(電阻值約為100Ω)以及一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻(內(nèi)阻約為2Ω),除此之外還備有如下器材：
A.電壓表V：量程為2V、內(nèi)阻較大
B.電阻箱R1：總阻值為9999.9Ω
C.開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干
(1)為了較準(zhǔn)確地測(cè)定Rx的電阻值、電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,王華同學(xué)選擇如圖甲所示的電路。
(2)王華同學(xué)根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖后,測(cè)定電阻Rx時(shí)主要進(jìn)行了兩步實(shí)驗(yàn)。
第1步：閉合S1和S3,斷開(kāi)S2,記錄電壓表示數(shù)U1;
第2步：閉合S1和S2,斷開(kāi)S3,調(diào)節(jié)R1使電壓表示數(shù)仍為U1,記錄此時(shí)R1的
7、阻值r2,則被測(cè)電阻Rx的電阻值為 。
(3)通過(guò)改變電路的總電阻,記錄外電阻的總電阻值R和對(duì)應(yīng)情況下的電壓表示數(shù)U,畫(huà)出隨變化的圖線(xiàn)為直線(xiàn),如圖所示,直線(xiàn)與縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為b、斜率為k,則電源電動(dòng)勢(shì)為 ,內(nèi)阻為 ;從實(shí)驗(yàn)原理來(lái)看,實(shí)驗(yàn)測(cè)量值與真實(shí)值相比較,電動(dòng)勢(shì) ,內(nèi)阻 (后兩空均選填“偏大”“偏小”或“不變”)。
【解析】(2)閉合S1和S3,斷開(kāi)S2,Rx直接接在電源兩端,電壓表測(cè)量Rx兩端的電壓,閉合S1和S2,斷開(kāi)S3,R1直接接在電源兩端,電壓表測(cè)量R1兩端的電壓,兩次實(shí)驗(yàn)電壓值相等,則Rx的電阻值與R1的阻值相等,即Rx=r2,
(3)根據(jù)閉
8、合電路歐姆定律得：
E=U+r,解得：U=,整理得：=·+,所以-圖像的斜率k=,直線(xiàn)與縱軸的截距b=,解得：E=,r=,
由于電壓表也有內(nèi)阻,外電路總電阻的實(shí)驗(yàn)值比真實(shí)值大,所以實(shí)驗(yàn)值的電動(dòng)勢(shì)不變,但內(nèi)阻偏大。
答案：(2)r2 (3) 不變 偏大
4.(14分)(xx·中山二模)某磁敏電阻在室溫下的電阻—磁感應(yīng)強(qiáng)度特性曲線(xiàn)如圖a所示,測(cè)試時(shí),磁敏電阻的軸向方向與磁場(chǎng)方向相同。
(1)試結(jié)合圖a簡(jiǎn)要回答,磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0～0.2T和0.4～1.0T范圍內(nèi)磁敏電阻的阻值隨磁場(chǎng)變化的特點(diǎn)：? 。
(2)某
9、同學(xué)想利用磁敏電阻圖a所示特性曲線(xiàn)測(cè)試某長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生的磁場(chǎng),設(shè)計(jì)電路如圖b所示,磁敏電阻與開(kāi)關(guān)、電源和靈敏電流表連接,長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)與圖示電路共面并通以圖示方向電流,請(qǐng)指出本實(shí)驗(yàn)裝置的錯(cuò)誤之處：?
。
若裝置調(diào)整正確后再進(jìn)行測(cè)量,電路中所用干電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5V,不計(jì)電池、電流表的內(nèi)阻,試寫(xiě)出磁敏電阻所在磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B從0.4T至1.2T的變化過(guò)程中,通過(guò)磁敏電阻的電流強(qiáng)度IA隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化的關(guān)系式：
10、 。
【解析】(1)由題圖a可知,B在0～0.2T范圍內(nèi)阻值非線(xiàn)性增大,B在0.4～1.0T范圍內(nèi)阻值線(xiàn)性增大。
(2)裝置中磁敏電阻軸向方向與電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向不相同。由a可知,在B從0.4T至1.2T的變化過(guò)程中,R與B是一次函數(shù)關(guān)系,設(shè)R與B的關(guān)系為R=kB+R0,由圖a可知：B=0.8T時(shí),磁敏電阻R=15000Ω,B′=1.2T時(shí),R′=24000Ω,將它們代入R=R0+kB可得：15000=R0+0.8k,24000=R0+1.2k,解得k=22500Ω/T,
R0=-300
11、0Ω,則R=22500B-3000,由歐姆定律可得,通過(guò)磁敏電阻的電流強(qiáng)度IA隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化的關(guān)系為：IA==。
答案：(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0～0.2T范圍內(nèi)磁敏電阻的阻值隨磁場(chǎng)非線(xiàn)性增大,在0.4～1.0T范圍內(nèi)磁敏電阻的阻值隨磁場(chǎng)線(xiàn)性增大
(2)磁敏電阻的軸向方向與磁場(chǎng)方向不相同
IA=
5.(16分)(xx·懷化一模)硅光電池是一種可將光能轉(zhuǎn)化為電能的元件。某同學(xué)利用圖甲所示電路探究某硅光電池的路端電壓U與電流I的關(guān)系。圖中定值電阻R0=2Ω,電壓表、電流表均可視為理想電表。
(1)用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn),根據(jù)電路圖,將圖乙中的實(shí)物電路圖補(bǔ)充完整。
(2)實(shí)驗(yàn)一：用一定強(qiáng)度
12、的光照射硅光電池,閉合開(kāi)關(guān)S,調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R的阻值,通過(guò)測(cè)量得到該電池的U -I曲線(xiàn)a(如圖丙所示)。則由圖像可知,當(dāng)電流小于200mA時(shí),該硅光電池的電動(dòng)勢(shì)為 V,內(nèi)阻為 Ω。
(3)實(shí)驗(yàn)二：減小光照強(qiáng)度,重復(fù)實(shí)驗(yàn),通過(guò)測(cè)量得到該電池的U -I曲線(xiàn)b(如圖丙所示)。當(dāng)可調(diào)電阻R的阻值調(diào)到某值時(shí),若該電路的路端電壓為1.5V,由曲線(xiàn)b可知,此時(shí)可調(diào)電阻R的電功率約為 W(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
【解析】(1)分析圖甲所示實(shí)驗(yàn)原理圖,根據(jù)原理圖連接實(shí)物電路圖,如圖所示。
(2)在硅光電池的U -I圖像中,當(dāng)I=0,U=E,圖線(xiàn)斜率的絕對(duì)值表示內(nèi)阻。由圖線(xiàn)a可知E
13、=2.9V,當(dāng)電流小于200mA的情況下,此電池的內(nèi)阻r=4.0Ω。
(3)由圖線(xiàn)b可知,在實(shí)驗(yàn)二中當(dāng)路端電壓為1.5V時(shí),電路電流I=60mA=0.06A,由歐姆定律可知,此時(shí)外電阻R外===25Ω,可調(diào)電阻阻值R=R外-R0=25Ω-
2Ω=23Ω,可調(diào)電阻消耗的電功率P=I2R=(0.06A)2×23Ω=0.083W。
答案：(1)見(jiàn)解析圖 (2)2.9 4.0 (3)0.083
6.(16分)用以下器材測(cè)量一待測(cè)電阻Rx的阻值(900～1000Ω)：
電源E,具有一定內(nèi)阻,電動(dòng)勢(shì)約為9.0V;
電壓表V1,量程為1.5V,內(nèi)阻r1=750Ω;
電壓表V2,量程為5V,內(nèi)阻
14、r2=2500Ω;
滑動(dòng)變阻器R,最大阻值約為100Ω;
單刀單擲開(kāi)關(guān)K,導(dǎo)線(xiàn)若干。
(1)測(cè)量中要求電壓表的讀數(shù)不小于其量程的,試在虛線(xiàn)框內(nèi)畫(huà)出測(cè)量電阻Rx的一種實(shí)驗(yàn)電路原理圖(原理圖中的元件要用圖中相應(yīng)的英文字母標(biāo)注)。
(2)根據(jù)你所畫(huà)的電路原理圖在給的實(shí)物圖上畫(huà)出連線(xiàn)。
(3)若電壓表V1的讀數(shù)用U1表示,電壓表V2的讀數(shù)用U2表示,則由已知量和測(cè)得量表示Rx的公式為Rx= 或 。
【解析】(1)在實(shí)驗(yàn)中測(cè)定的電阻Rx的阻值(900～1000Ω)接近電壓表V1和V2的內(nèi)阻,屬于測(cè)定大電阻,所以采用串聯(lián)分壓法,此外滑動(dòng)變阻器R的最大阻值很小,必須采
15、用分壓接法,故實(shí)驗(yàn)電路原理圖如圖所示：
(2)先連滑動(dòng)變阻器的分壓接法,然后再連接串聯(lián)分壓電路,如圖所示
(3)在A圖中,+=,在B圖中U2=U1+Rx×
化簡(jiǎn)得Rx=或Rx=r1
答案：(1)(2)見(jiàn)解析 (3) r1
7.(16分)(xx·德陽(yáng)二模)某班舉行了一次物理實(shí)驗(yàn)操作技能比賽,其中一項(xiàng)比賽為用規(guī)定的器材設(shè)計(jì)合理電路,并能較準(zhǔn)確地測(cè)量某電源的電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻。給定的器材如下：
A.電流表G(滿(mǎn)偏電流10mA,內(nèi)阻10Ω)
B.電流表A(0～0.6A～3A,內(nèi)阻未知)
C.滑動(dòng)變阻器R0(0～100Ω,1A)
D.定值電阻R(阻值990Ω)
E.開(kāi)關(guān)與導(dǎo)線(xiàn)若干
16、
(1)請(qǐng)你用以上實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)測(cè)量該電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的電路圖,并畫(huà)在圖丙的虛線(xiàn)框中。(要求：為了保證器材的安全,在閉合開(kāi)關(guān)前滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于最右端,即最大電阻處)
(2)圖甲為小劉同學(xué)根據(jù)上述設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路利用測(cè)出的數(shù)據(jù)繪出的I1-I2圖線(xiàn)(I1為電流表G的示數(shù),I2為電流表A的示數(shù)),則由圖線(xiàn)可以得到被測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)為 V,內(nèi)阻為 Ω。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
(3)另一位小張同學(xué)對(duì)另一電源也用上面的實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行測(cè)量,初始時(shí)滑片P在最右端,但由于滑動(dòng)變阻器某處發(fā)生斷路,合上開(kāi)關(guān)后發(fā)現(xiàn)滑片P向左滑過(guò)一段距離x后電流表A才有讀數(shù),于是該同學(xué)根據(jù)測(cè)出的數(shù)據(jù)作出了兩個(gè)電流表讀
17、數(shù)I與x的關(guān)系圖,如圖乙所示,則根據(jù)圖像可知,此電池組的電動(dòng)勢(shì)為 V,內(nèi)阻為 Ω。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
【解析】(1)測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻需要有電壓表和電流表;但題目中只給出兩個(gè)電流表;但其中一個(gè)電流表G的內(nèi)阻已知,可以把內(nèi)阻已知的電流表和定值電阻串聯(lián)改裝成一個(gè)電壓表。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原理圖如圖所示：
(2)將小電流表改裝成電壓表后,電壓表的量程為U,
則：=
得：U=·Ug=·IgRg=(990+10)×10×10-3V=10V
所以電流表G上的1mA就表示1V。
當(dāng)外電阻為無(wú)窮大時(shí),路端電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì),所以在圖線(xiàn)上,斜線(xiàn)與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)就是電源的電動(dòng)勢(shì),延長(zhǎng)圖線(xiàn)可得：E=7.5V
根據(jù)閉合電路的歐姆定律：E=U+Ir可得,
圖線(xiàn)的斜率的絕對(duì)值就表示電源的內(nèi)阻,即：r==Ω=5.0Ω
(3)由I1-x的圖線(xiàn)可得,開(kāi)始時(shí)的電流恒為9.0mA,此時(shí)的I2為0,由以上的分析可得此時(shí)I1上表示的電壓為9.0V,即電源的電動(dòng)勢(shì)。從圖乙中分別取兩組對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù),得(6.0V,0.24A),(3.0V,0.52A)
得：r′==Ω≈11Ω
答案：(1)見(jiàn)解析圖 (2)7.5 5.0 (3)9.0 11
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2022年高三二輪復(fù)習(xí)物理專(zhuān)題通關(guān) 課時(shí)鞏固過(guò)關(guān)練（十四） 物理實(shí)驗(yàn)6.14 Word版含答案
