2022屆新高考二輪復(fù)習(xí)電學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新考法作業(yè)

實(shí)驗(yàn)題滿分專訓(xùn)（四）電學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新考法1．(2021·武漢模擬)如圖甲所示為測(cè)量血壓的壓力傳感器在工作時(shí)的示意圖。測(cè)量血壓時(shí)將薄金屬片P放在手臂的血管上，薄金屬片P上固定四個(gè)電阻R1、R2、R3、R4(如圖乙所示，且四個(gè)電阻通電時(shí)的電流方向都是縱向的)，圖丙是金屬片P的側(cè)視圖。四個(gè)電阻與電源、電流計(jì)、可變電阻連接成圖丁電路。(1)開始時(shí)，薄金屬片P中央的O點(diǎn)未施加任何壓力，要使電流計(jì)無讀數(shù)，則四個(gè)電阻的阻值應(yīng)滿足的關(guān)系是________。(2)當(dāng)給O點(diǎn)施加一個(gè)壓力F后薄金屬片P發(fā)生形變，四個(gè)電阻也隨之發(fā)生形變，形變后四個(gè)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(diǎn)的電勢(shì)φA________(選填“大于”“小于”或“等于”)φB。(4)簡述血壓計(jì)測(cè)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(jì)互換位置，則電橋________(選填“仍然平衡”或“不能平衡”)。解析：(1)當(dāng)滿足eq\f(R1,R2)＝eq\f(R3,R4)時(shí)，A、B兩點(diǎn)電勢(shì)相等，電流計(jì)無示數(shù)。(2)電阻R1和R4會(huì)被縱向拉伸，根據(jù)電阻定律電阻增大；電阻R2、R3會(huì)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(diǎn)電勢(shì)降低，B點(diǎn)電勢(shì)升高，φA<φB。(4)脈搏跳動(dòng)時(shí)，對(duì)薄金屬片P壓力發(fā)生變化，電流計(jì)的示數(shù)發(fā)生變化。(5)電源與電流計(jì)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(jì)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(xué)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(xué)測(cè)得微安表內(nèi)阻為1200Ω，經(jīng)計(jì)算后將一阻值為R的電阻與該微安表連接，進(jìn)行改裝。然后利用一標(biāo)準(zhǔn)毫安表，根據(jù)圖(a)所示電路對(duì)改裝后的電表進(jìn)行檢測(cè)(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(shí)物連線。(2)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)毫安表的示數(shù)為16.0mA時(shí)，微安表的指針位置如圖(c)所示。由此可以推測(cè)出所改裝的電表量程不是預(yù)期值，而是________。(填正確答案標(biāo)號(hào))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(biāo)號(hào))A．微安表內(nèi)阻測(cè)量錯(cuò)誤，實(shí)際內(nèi)阻大于1200ΩB．微安表內(nèi)阻測(cè)量錯(cuò)誤，實(shí)際內(nèi)阻小于1200ΩC．R值計(jì)算錯(cuò)誤，接入的電阻偏小D．R值計(jì)算錯(cuò)誤，接入的電阻偏大(4)要達(dá)到預(yù)期目的，無論測(cè)得的內(nèi)阻值是否正確，都不必重新測(cè)量，只需要將阻值為R的電阻換為一個(gè)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(shí)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(shí)，對(duì)應(yīng)微安表的刻度為160.0μA，根據(jù)比例關(guān)系得，當(dāng)微安表指針到滿量程250μA時(shí)，毫安表的示數(shù)應(yīng)為25mA，即為改裝后電表的量程。選項(xiàng)C正確。(3)根據(jù)IgRg＝(I－Ig)R得I＝eq\f(IgRg,R)＋I(xiàn)g出現(xiàn)該情況可能是微安表內(nèi)阻測(cè)量錯(cuò)誤，實(shí)際電阻大于1200Ω，或者并聯(lián)的電阻R計(jì)算錯(cuò)誤，接入的電阻偏小。選項(xiàng)A、C正確。(4)若微安表的滿偏電壓為U，則對(duì)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(xué)為了研究額溫槍中某導(dǎo)電材料的導(dǎo)電規(guī)律，她用該種導(dǎo)電材料制作成電阻較小的元件Z做實(shí)驗(yàn)，測(cè)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(gè)電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)________。(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(dǎo)體材料的電阻則與之相反，隨溫度的升高而減小。由(1)實(shí)驗(yàn)測(cè)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(dǎo)體材料”)。(3)超超同學(xué)為了進(jìn)一步驗(yàn)證額溫槍測(cè)溫度的準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)了圖(b)所示電路，已知電源電動(dòng)勢(shì)E＝1.5V，內(nèi)阻忽略不計(jì)，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(shí)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(dòng)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(dǎo)體材料。(3)電源內(nèi)阻忽略不計(jì)，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(shí)，電壓U增大，則溫度越高，電壓越大。當(dāng)電壓為0.45V時(shí)，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(duì)應(yīng)的溫度為40.0℃。答案：(1)A(2)半導(dǎo)體材料(3)①越大②40.0(±0.2均正確)4．(2021·山東濟(jì)南一模)某興趣小組用如圖甲所示的電路測(cè)量待測(cè)電阻Rx的阻值(約為400Ω)，圖中G(Rg＝100Ω)為量程10mA的靈敏電流計(jì)，R0為定值電阻(R0＝100Ω)，R為滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0～10Ω)。(1)按照?qǐng)D甲所示的電路圖，將圖乙中的器材實(shí)物連線補(bǔ)充完整。(2)將滑動(dòng)變阻器置于適當(dāng)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(dòng)變阻器滑片位置，記錄此時(shí)電流計(jì)的示數(shù)I1；保持滑動(dòng)變阻器滑片不動(dòng)，將S2接2端，記錄此時(shí)電流計(jì)的示數(shù)I2。忽路電路中M、N兩點(diǎn)間的電壓變化，則待測(cè)電阻Rx的阻值的表達(dá)式為Rx＝________(用I1、I2、R0、Rx表示)。(3)改變滑動(dòng)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(duì)電路的影響，Rx的測(cè)量值________(填“大于”“小于”或“等于”)真實(shí)值。解析：(1)按原理圖連接實(shí)物圖如圖所示。(2)由實(shí)驗(yàn)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(duì)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(cè)量值比真實(shí)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(xué)用伏安法測(cè)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(xué)采用兩種測(cè)量方案，一種是將電壓表跨接在圖(a)所示電路的O、P兩點(diǎn)之間，另一種是跨接在O、Q兩點(diǎn)之間。測(cè)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)。回答下列問題：(1)圖(b)中標(biāo)記為Ⅱ的圖線是采用電壓表跨接在____________(填“O、P”或“O、Q”)兩點(diǎn)的方案測(cè)量得到的。(2)根據(jù)所用實(shí)驗(yàn)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(cè)電阻的真實(shí)值，結(jié)果為________Ω(保留1位小數(shù))。(3)考慮到實(shí)驗(yàn)中電表內(nèi)阻的影響，需對(duì)(2)中得到的結(jié)果進(jìn)行修正，修正后待測(cè)電阻的阻值為________Ω(保留1位小數(shù))。解析：(1)當(dāng)用電流表內(nèi)接法時(shí)，測(cè)量值為Rx1＝Rx＋RA＞Rx，當(dāng)用電流表外接法時(shí)，測(cè)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(cè)量的結(jié)果，即電壓表跨接在O、P間測(cè)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(cè)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(cè)電阻的真實(shí)值，測(cè)量結(jié)果Rx1＝eq\f(ΔU,ΔI)＝50.5Ω。(3)因?yàn)镽x1＝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(cè)量學(xué)校實(shí)驗(yàn)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(cè)量該微安表的內(nèi)阻。如圖甲所示，該小組同學(xué)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(jìn)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(gè)表筆接在電阻箱的“a”接線柱上。調(diào)節(jié)電阻箱，當(dāng)電阻箱的示數(shù)如圖乙所示時(shí)，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(xué)在實(shí)驗(yàn)室中又利用如下器材進(jìn)一步準(zhǔn)確測(cè)量該微安表的內(nèi)阻：A．待測(cè)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(dòng)變阻器R2(最大阻值為20Ω)；E．一節(jié)干電池(電動(dòng)勢(shì)1.5V)；F．開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。請(qǐng)?jiān)谔摼€框中畫出測(cè)量微安表內(nèi)阻r的實(shí)驗(yàn)電路原理圖，并在圖中標(biāo)明A1、A2兩電表，要求在實(shí)驗(yàn)原理上沒有系統(tǒng)誤差。(3)若實(shí)驗(yàn)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(jì)算微安表內(nèi)阻的表達(dá)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(cè)微安表與電阻箱的電阻時(shí)，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