考查主題三 以創(chuàng)新實驗器材為主的實驗

考查主題三以創(chuàng)新實驗器材為主的實驗(一)以傳感器為載體，測量電源的電動勢和內(nèi)阻1．甲、乙兩個實驗小組利用傳感器研究電池組電動勢和內(nèi)阻及負(fù)載功率問題。已知兩小組所選用的定值電阻阻值相同，均為R0＝1.0Ω。(2)乙小組利用電壓傳感器(相當(dāng)于理想電壓表)、電流傳感器(相當(dāng)于理想電流表)和滑動變阻器，實驗電路圖如圖(c)所示。移動滑動變阻器滑片，獲得多組電壓U與電流I的值，根據(jù)P＝UI，利用作圖軟件生成的P-U圖像如圖(d)所示，發(fā)現(xiàn)當(dāng)U＝1.4V時，滑動變阻器的功率P達(dá)到最大值1.0W。可求出乙小組電池組電動勢E2＝________V，內(nèi)阻r2＝________Ω。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)答案：(1)定值電阻為保護(hù)電阻，防止回路電流過大損壞電源或其他設(shè)備3.0

0.50

(2)2.8

0.962．(2023·漢中高三調(diào)研)某同學(xué)要準(zhǔn)確測量某型號電池的電動勢和內(nèi)阻，該電池的電動勢E1約為3V，內(nèi)阻r1約為2Ω，實驗室里還備有下列實驗器材：A．另一電池(電動勢E2約為4.5V，內(nèi)阻r2約為3Ω)B．電壓表(量程為1V，內(nèi)阻約為3000Ω)C．電壓表(量程為3V，內(nèi)阻約為5000Ω)D．電流表(量程為0.3A，內(nèi)阻約為0.5Ω)(二)以雙電源為載體，測量電源的電動勢和內(nèi)阻E．電流傳感器(內(nèi)阻未知)F．滑動變阻器(最大阻值為10Ω)G．滑動變阻器(最大阻值為40Ω)H．滑動變阻器(最大阻值為60Ω)I．開關(guān)兩個，導(dǎo)線若干根據(jù)所提供的實驗器材，該同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示測量電路。實驗步驟如下：①將R1、R2調(diào)至適當(dāng)阻值，閉合開關(guān)S1；②閉合開關(guān)S2，再調(diào)節(jié)R1、R2，使電流傳感器的示數(shù)為零；③多次改變R1阻值，相應(yīng)調(diào)節(jié)R2阻值，使電流傳感器的示數(shù)仍然為零，并讀取多組電壓表、電流表的示數(shù)；④根據(jù)測得數(shù)據(jù)描繪出電壓表示數(shù)U隨電流表示數(shù)I變化的U-I圖像。請回答下列問題：(1)按所設(shè)計的實驗電路，請用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙實物連接補(bǔ)畫完整；(2)在實驗中，電壓表應(yīng)選擇________，若滑動變阻器R1選G，則滑動變阻器R2應(yīng)選__________；(選填器材前面的字母代號)(3)作出的U-I圖像如圖丙所示，電動勢E1＝_____V，內(nèi)阻r1＝____Ω；(計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(4)請從實驗誤差角度簡要評價該實驗方案：_____________________________________________________________________________。解析：(1)根據(jù)電路圖，連線如圖所示。(2)根據(jù)題意要使電流傳感器的示數(shù)為零，則電流傳感器兩端電勢差為零，則R1兩端電壓U應(yīng)滿足U＋I(xiàn)r1＝E1，故電壓表選擇C；要使電流傳感器的示數(shù)為零，則R1兩端電壓應(yīng)接近E1，R2兩端電壓應(yīng)接近E2，而E2大約是E1的1.5倍，且R1與R2電流相同，則R2應(yīng)該比R1大一些，故R2應(yīng)選H。(3)要使電流傳感器的示數(shù)為零，則電流傳感器兩端電勢差為零，根據(jù)E1＝Ir1＋U，有U＝E1－Ir1，結(jié)合圖像可知E1＝2.9V，r1＝2.0Ω。(4)電流傳感器的示數(shù)為零，整個電路等效為串聯(lián)回路，流過兩電源的電流相等，電流表所測電流為流過待測電源的真實值，電壓表所測電壓是待測電源兩端的真實路端電壓，避免了電壓表的分流作用或電流表的分壓作用，消除了系統(tǒng)誤差；另外，多次測量可減小偶然誤差。答案：(1)見解析圖(2)C

H

(3)2.9

2.0

(4)一方面避免了電壓表的分流作用或電流表的分壓作用，消除了系統(tǒng)誤差；另一方面多次測量可減小偶然誤差[創(chuàng)新分析](1)本實驗采用雙電源法測量電源的電動勢和內(nèi)阻。(2)實驗結(jié)束后，對實驗方案從實驗誤差角度進(jìn)行評價的考法較為新穎。

(三)以人為載體，測量電阻3．(2023·西寧高三質(zhì)檢)根據(jù)人體電阻的大小可以初步判斷人體脂肪所占比例。(1)實驗小組用多用電表直接粗測人體電阻Rx，先把選擇開關(guān)調(diào)至“×1k”擋，經(jīng)歐姆調(diào)零后測量人體電阻，指針偏轉(zhuǎn)如圖a所示，為了使測量結(jié)果更準(zhǔn)確，應(yīng)把選擇開關(guān)調(diào)至__________(填“×100”或“×10k”)擋，經(jīng)歐姆調(diào)零后再次測量，示數(shù)如圖b所示，則人體電阻為__________kΩ；(2)現(xiàn)用另外方案測量人體電阻，實驗小組根據(jù)已有器材設(shè)計了一個實驗電路。實驗室提供的器材如下：電壓表V1(量程5V，內(nèi)阻r1＝50.0kΩ)，電壓表V2(量程3V，內(nèi)阻r2＝30.0kΩ)，電流表A(量程0.6A，內(nèi)阻r＝1Ω)，滑動變阻器R(額定電流1.5A，最大阻值50Ω)，電源E(電動勢6.0V，內(nèi)阻不計)，開關(guān)S，導(dǎo)線若干，請幫助完成下列實驗步驟：①圖c中虛線框內(nèi)缺少了一塊電表，應(yīng)選擇_____，理由是______；②請把圖c中實驗電路圖補(bǔ)充完整；

③若步驟①中所選電表的示數(shù)為D，電壓表V1的示數(shù)為U1，則待測電阻Rx＝____________(用題中所給的物理量符號表達(dá))。解析：(1)由題圖a可知，當(dāng)選擇開關(guān)調(diào)至“×1k”擋時，歐姆表指針偏角過小，可知選擇量程過小，應(yīng)把選擇開關(guān)調(diào)至“×10k”擋；由題圖b可知，人體電阻為R