2023高考物理異構(gòu)異模復(fù)習(xí)考案撬分法習(xí)題：專題十二　實(shí)驗(yàn)與探究12-2-10 Word版含解析

1．某實(shí)驗(yàn)小組研究?jī)蓚€(gè)未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括電壓表(內(nèi)阻約為3kΩ)、電流表(內(nèi)阻約為1Ω)、定值電阻等。點(diǎn)擊觀看解答視頻(1)使用多用電表粗測(cè)元件X的電阻。選擇“×1”(2)連接所選電路，閉合S；滑動(dòng)變阻器的滑片P從左向右滑動(dòng)，電流表的示數(shù)逐漸________(填“增大”或“減小”)；依次記錄電流及相應(yīng)的電壓；將元件X換成元件Y，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。(3)圖2(a)是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的U-I圖線，由圖可判斷元件________(填“X”或“Y”)是非線性元件。(4)該小組還借助X和Y中的線性元件和阻值R＝21Ω的定值電阻，測(cè)量待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，電路如圖2(b)所示，閉合S1和S2，電壓表讀數(shù)為3.00V；斷開S2，讀數(shù)為1.00V。利用圖2(a)可算得E＝________V，r＝________Ω(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字，視電壓表為理想電壓表)。答案(1)10.0b(2)增大(3)Y(4)3.20.50解析(1)測(cè)量值＝讀數(shù)×倍率，故測(cè)量結(jié)果為10.0×1Ω＝10.0Ω，因Rx＝10.0Ω＜eq\r(RARV)≈eq\r(3000)Ω，Rx屬于小電阻，故測(cè)量電路應(yīng)采用電流表外接法。(2)滑片P向右滑動(dòng)時(shí)測(cè)量電路兩端的電壓增大，故電流表的示數(shù)也增大。(3)非線性元件的U-I圖線是曲線。(4)由圖2(a)可知U1＝3.00V時(shí)I1＝0.30A，U2＝1.00V時(shí)I2＝0.10A，根據(jù)閉合電路歐姆定律有E＝3.00＋0.30×r，E＝1.00＋0.10×(r＋21)，解得E＝3.15V≈3.2V，r＝0.50Ω。2．現(xiàn)要測(cè)量一個(gè)未知電阻Rx的阻值，除Rx外可用的器材有：多用電表(僅可使用歐姆擋)；一個(gè)電池組E(電動(dòng)勢(shì)6V)；一個(gè)滑動(dòng)變阻器R(0～20Ω，額定電流1A)；兩個(gè)相同的電流表○G(內(nèi)阻Rg＝1000Ω，滿偏電流Ig＝100μA)；兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻(R1＝29000Ω，R2＝0.1Ω)；一個(gè)開關(guān)S、導(dǎo)線若干。(1)(多選)為了設(shè)計(jì)電路，先用多用電表的歐姆擋粗測(cè)未知電阻，采用“×10”A．這個(gè)電阻阻值很小，估計(jì)只有幾歐姆B．這個(gè)電阻阻值很大，估計(jì)有幾千歐姆C．如需進(jìn)一步測(cè)量可換“×1”D．如需進(jìn)一步測(cè)量可換“×1k”擋，調(diào)零后測(cè)量(2)根據(jù)粗測(cè)的判斷，設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量電路，要求測(cè)量盡量準(zhǔn)確并使電路能耗較小，畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，并將各元件字母代碼標(biāo)在該元件的符號(hào)旁。答案(1)AC(2)如圖所示解析(1)根據(jù)指針偏角很大可知待測(cè)電阻阻值很小，應(yīng)換“×1”擋位，重新調(diào)零后測(cè)量，所以選項(xiàng)A、C正確。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康目芍铚y(cè)量待測(cè)電阻的電壓、電流，為此需要將其中一個(gè)電流表○G改裝成一個(gè)電壓表(將電流表○G與R1串聯(lián)，改裝后量程為3V)，將另一個(gè)電流表(將電流表○G與R2并聯(lián)改裝成一個(gè)電流表，量程為1A)，然后用改裝后的電表采用“伏安法”測(cè)電阻Rx，由于Rx阻值較小，所以采用電流表外接法?；瑒?dòng)變阻器采用“限流式”接法，可使電路能耗較小。設(shè)計(jì)電路見答圖。3．某照明電路出現(xiàn)故障，其電路如圖1所示，該電路用標(biāo)稱值12V的蓄電池為電源，導(dǎo)線及其他接觸完好。維修人員使用已調(diào)好的多用電表直流50V擋檢測(cè)故障。他將黑表筆接在c點(diǎn)，用紅表筆分別探測(cè)電路的a、b點(diǎn)。(1)斷開開關(guān)，紅表筆接a點(diǎn)時(shí)多用表指示如圖2所示，讀數(shù)為________V，說明________正常(選填：蓄電池、保險(xiǎn)絲、開關(guān)、小燈泡)。(2)紅表筆接b點(diǎn)，斷開開關(guān)時(shí)，表針不偏轉(zhuǎn)，閉合開關(guān)后，多用表指示仍然和圖2相同，可判定發(fā)生故障的器件是________(選填：蓄電池、保險(xiǎn)絲、開關(guān)、小燈泡)。答案(1)11.5(11.2～11.8之間的值均可)蓄電池(2)小燈解析(1)根據(jù)題意，應(yīng)按照0～50V刻度線讀數(shù)，其最小刻度為1V，讀數(shù)時(shí)估讀到下一位，則讀數(shù)為11.5V。所測(cè)電壓應(yīng)為蓄電池的端電壓，略小于其標(biāo)稱值，說明蓄電池正常。(2)斷開開關(guān)時(shí)，表針不偏轉(zhuǎn)，閉合開關(guān)后，多用表示數(shù)仍為蓄電池的端電壓，表明小燈泡損壞，導(dǎo)致b、c間電路不通。4．某同學(xué)為了測(cè)量一個(gè)量程為3V的電壓表的內(nèi)阻，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。點(diǎn)擊觀看解答視頻(1)他先用多用表進(jìn)行了正確的測(cè)量，測(cè)量時(shí)指針位置如圖1所示，得出電壓表的內(nèi)阻為3.00×103Ω，此時(shí)電壓表的指針也偏轉(zhuǎn)了。已知多用表歐姆擋表盤中央刻度值為“15”，表內(nèi)電池電動(dòng)勢(shì)為1.5V，則電壓表的示數(shù)應(yīng)為________V(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。(2)為了更準(zhǔn)確地測(cè)量該電壓表的內(nèi)阻RV，該同學(xué)設(shè)計(jì)了圖2所示的電路圖，實(shí)驗(yàn)步驟如下：A．?dāng)嚅_開關(guān)S，按圖2連接好電路；B．把滑動(dòng)變阻器R的滑片P滑到b端；C．將電阻箱R0的阻值調(diào)到零；D．閉合開關(guān)S；E．移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R的滑片P的位置，使電壓表的指針指到3V位置；F．保持滑動(dòng)變阻器R的滑片P位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱R0的阻值使電壓表指針指到1.5V位置，讀出此時(shí)電阻箱R0的阻值，此值即為電壓表內(nèi)阻RV的測(cè)量值；G．?dāng)嚅_開關(guān)S。實(shí)驗(yàn)中可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材有：a．待測(cè)電壓表b．滑動(dòng)變阻器：最大阻值2000Ωc．滑動(dòng)變阻器：最大阻值10Ωd．電阻箱：最大阻值9999.9Ω，阻值最小改變量為0.1Ωe．電阻箱：最大阻值999.9Ω，阻值最小改變量為0.1Ωf．電池組：電動(dòng)勢(shì)約6V，內(nèi)阻可忽略g．開關(guān)，導(dǎo)線若干按照這位同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方法，回答下列問題：①要使測(cè)量更精確，除了選用電池組、導(dǎo)線、開關(guān)和待測(cè)電壓表外，還應(yīng)從提供的滑動(dòng)變阻器中選用________(填“b”或“c”)，電阻箱中選用________(填“d”或“e”)。②電壓表內(nèi)阻RV的測(cè)量值R測(cè)和真實(shí)值R真相比，R測(cè)________R真(填“＞”或“＜”)；若RV越大，則eq\f(|R測(cè)－R真|,R真)越________(填“大”或“小”)。答案(1)1.0(2)①cd②＞小解析(1)由圖1知所選用的倍率擋為“×100”，故在該倍率下多用表歐姆擋的內(nèi)阻R＝15×100Ω＝1500Ω。由歐姆定律可知電壓表的示數(shù)為U＝eq\f(E,R＋RV)RV＝eq\f(1.5,1.5×103＋3.00×103)×3.00×103V＝1.0V。(2)①本實(shí)驗(yàn)測(cè)電壓表內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理為“恒壓半偏”，即實(shí)驗(yàn)中要求電路中bP間電壓恒定不變，則在不移動(dòng)P的情況下調(diào)節(jié)R0時(shí)就要求bP間總阻值恒定。而并聯(lián)電路中總阻值取決于小電阻，即滑動(dòng)變阻器bP間的阻值比RV小得越多，相對(duì)誤差越小，故滑動(dòng)變阻器選用總阻值較小的c。因在實(shí)驗(yàn)中需調(diào)節(jié)R0使電壓表由滿偏至半偏，則R0的最大值應(yīng)不小于電壓表的內(nèi)阻，故只能選用d。②在實(shí)際調(diào)節(jié)R0的過程中，由于bP間的阻值增大，故電壓表半偏時(shí)bP間實(shí)際電壓已大于電壓表的滿偏電壓，即此時(shí)R0兩端電壓大于RV兩端電壓，故R測(cè)＞R真。當(dāng)RV越大時(shí)R0越大，調(diào)節(jié)R0時(shí)bP間總阻值變化越小，bP間電壓越趨近于恒定，相對(duì)誤差越小。5．指針式多用電表是實(shí)驗(yàn)室中常用的測(cè)量?jī)x器，請(qǐng)完成下列問題：(1)在使用多用電表測(cè)量時(shí)，指針的位置如圖(a)所示，若選擇開關(guān)撥至“×1”(2)多用電表測(cè)未知電阻阻值的電路如圖(b)所示，電源的電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r，R0為調(diào)零電阻，Rg為表頭內(nèi)阻，電路中電流I與待測(cè)電阻的阻值Rx關(guān)系圖象如圖(c)所示，則該圖象的函數(shù)關(guān)系式為____________________。(3)(多選)下列根據(jù)圖(c)中I-Rx圖線做出的解釋或判斷中正確的是()A．因?yàn)楹瘮?shù)圖線是非線性變化的，所以歐姆表的示數(shù)左大右小B．歐姆表調(diào)零的實(shí)質(zhì)是通過調(diào)節(jié)R0使Rx＝0時(shí)電路中的電流I＝IgC．Rx越小，相同的電阻變化量對(duì)應(yīng)的電流變化量越大，所以歐姆表的示數(shù)左密右疏D．測(cè)量中，當(dāng)Rx的阻值為圖(c)中的R2時(shí)，指針位于表盤中央位置的左側(cè)答案(1)18Ω23.0mA(2)I＝eq\f(E,r＋R0＋Rg＋Rx)(3)BCD解析(1)在使用多用電表測(cè)量時(shí)，指針的位置如圖(a)所示，若選擇開關(guān)撥