PAGE6-熱點(diǎn)16電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)(建議用時(shí)：20分鐘)1．某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室測(cè)汽車(chē)電熱器的電功率，此電熱器額定電壓為12V．實(shí)驗(yàn)室備有下列器材．A．輸出電壓為16V的學(xué)生電源B．量程為0～3A的電流表，內(nèi)阻約0.1ΩC．量程為0～0.6A的電流表，內(nèi)阻約0.5ΩD．量程為0～3V的電壓表，內(nèi)阻約3kΩE．量程為0～15V的電壓表，內(nèi)阻約15kΩF．0～10Ω，額定電流為0.5A的滑動(dòng)變阻器G．0～10Ω，額定電流為2A的滑動(dòng)變阻器H．導(dǎo)線(xiàn)，開(kāi)關(guān)該同學(xué)測(cè)量的數(shù)據(jù)記錄如下：U/V2.43.05.08.010.012.0I/A0.150.200.300.400.450.50(1)該電熱器的阻值是否恒定不變？答：________(填“是”或“不是”)．(2)合理選擇實(shí)驗(yàn)器材：電流表選________，電壓表選________，滑動(dòng)變阻器選________．(填器材前的字母)(3)請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)畫(huà)出電路圖．(4)電熱器的額定功率為_(kāi)_______．(保留兩位有效數(shù)字)2．實(shí)驗(yàn)室備有以下器材：電壓傳感器、電流傳感器、滑動(dòng)變阻器R1(阻值變化范圍0～20Ω)、滑動(dòng)變阻器R2(阻值變化范圍0～1000Ω)、電動(dòng)勢(shì)適當(dāng)?shù)碾娫础⑿襞?4V，2W)、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干．(1)要完整地描繪小燈泡的U－I曲線(xiàn)，請(qǐng)?jiān)诜娇蛑挟?huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖，并標(biāo)出所用滑動(dòng)變阻器的符號(hào)．(2)實(shí)驗(yàn)中描繪出的小燈泡U－I曲線(xiàn)如圖甲所示，由圖可知，小燈泡燈絲電阻隨溫度升高而________(填“增大”“減小”或“不變”)．(3)如果用上述器材測(cè)量所給電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，實(shí)驗(yàn)電路如圖乙所示，圖中R0是阻值為9Ω的保護(hù)電阻，實(shí)驗(yàn)中測(cè)得多組數(shù)據(jù)并記錄在下表中，試在圖甲中畫(huà)出等效電源的U－I圖象，由圖象可求出電源自身內(nèi)阻約為_(kāi)_______Ω.序號(hào)123456U/V4.003.402.802.001.500.80I/A0.200.250.330.400.460.52(4)若將上述小燈泡直接與電源和保護(hù)電阻組成串聯(lián)電路，如圖丙所示，此時(shí)小燈泡消耗的電功率約為_(kāi)_______W.3．太空探測(cè)器在探索宇宙過(guò)程中，由太陽(yáng)能電池板給它提供能源．光明中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室有一塊太陽(yáng)能電池板，當(dāng)有光照射它時(shí)(作為電源)，其路端電壓與總電流的關(guān)系圖象如圖甲中的曲線(xiàn)①所示；若沒(méi)有光照射它時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)只有電阻的電學(xué)器件，無(wú)電動(dòng)勢(shì)．物理實(shí)驗(yàn)探究小組用“描繪小燈泡伏安特性曲線(xiàn)”的實(shí)驗(yàn)方法，探究該太陽(yáng)能電池板在沒(méi)有光照射時(shí)的伏安特性曲線(xiàn)，利用電壓表(內(nèi)阻約3kΩ)、電流表(內(nèi)阻約100Ω)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)作出的圖象如圖甲中曲線(xiàn)②所示．(1)分析曲線(xiàn)②可知，該電池板作為電阻器件時(shí)的阻值隨通過(guò)電流的增大而________(填“增大”或“減小”)，若所設(shè)計(jì)的電路如圖乙所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)將圖乙中電壓表另一端a接在________點(diǎn)(填“b”或“c”)；(2)圖乙電路中a端接好后還少接了一根導(dǎo)線(xiàn)，請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫(huà)出；(3)分析曲線(xiàn)①可知，該電池板作為電源時(shí)的電動(dòng)勢(shì)約為_(kāi)_______V，若把它與阻值為1kΩ的定值電阻連接構(gòu)成一個(gè)閉合電路，在有光照射的情況下，該太陽(yáng)能電池板的效率約為_(kāi)_______%(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．4．在某些汽車(chē)的后擋風(fēng)玻璃中會(huì)嵌入一組電阻絲，可通電加熱以化解霜凍．某物理興趣小組對(duì)其進(jìn)行研究，如圖甲所示，是用伏安法測(cè)量其中一根電阻絲Rx阻值的實(shí)物連線(xiàn)圖．儀表規(guī)格如下表所示．量程內(nèi)阻電流表A0～0.6A等于0.20Ω電壓表V0.3V約為1kΩ(1)將單刀雙擲開(kāi)關(guān)S2置于位置b，閉合開(kāi)關(guān)S1，電壓表和電流表指針如圖乙所示，則可讀數(shù)電壓表的示數(shù)U＝________V，電流表的示數(shù)I＝________A；計(jì)算得出電阻絲的阻值Rx＝________Ω(保留兩位有效數(shù)字)．(2)若將單刀雙擲開(kāi)關(guān)置于位置a，則通過(guò)電阻絲的電流________(選填“大于”或“小于”)此時(shí)電流表的讀數(shù)．(3)現(xiàn)有6根與Rx同型號(hào)的電阻絲和一個(gè)內(nèi)阻為2.0Ω的電源，為了達(dá)到最快的化霜效果，請(qǐng)選用幾根電阻絲，并用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)，在圖丙中進(jìn)行設(shè)計(jì)連接．熱點(diǎn)16電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)1．解析：(1)由該同學(xué)記錄的數(shù)據(jù)可知，電熱器的阻值不是恒定不變的．(2)因?qū)嶒?yàn)中電熱器最大電壓為12V，最大電流為0.5A，故選擇量程為0～15V的電壓表，量程為0～0.6A的電流表；如果采用滑動(dòng)變阻器的限流接法，則當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最大時(shí)，電熱器上的電壓仍然會(huì)大于2.4V，所以采用分壓式接法，由于電熱器的最大電流為0.5A，采用分壓式時(shí)，滑動(dòng)變阻器的一部分處在干路，故滑動(dòng)變阻器能承受的最大電流必須大于0.5A，故選滑動(dòng)變阻器G.(3)由于電熱器的電阻在20Ω左右，eq\f(20,0.5)<eq\f(15×103,20)，故采用電流表外接法，電路圖如圖所示．(4)P＝UI＝12.0×0.5W＝6.0W.答案：(1)不是(2)CEG(3)見(jiàn)解析圖(4)6.0W2．解析：(1)描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)，電壓與電流應(yīng)從零開(kāi)始變化，滑動(dòng)變壓器要采用分壓式接法，由于燈泡的阻值較小，電流傳感器應(yīng)采用外接法，電路圖如圖所示．(2)由題圖甲所示的燈泡的U－I圖象可知，隨電壓和電流的增大，燈泡的實(shí)際功率增大，燈絲溫度升高，電壓與電流的比值增大，由此可知，燈泡燈絲電阻隨溫度升高而增大．(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作出電源的U－I圖象如圖中直線(xiàn)所示，由圖示圖象可知，電源內(nèi)阻r＝eq\f(ΔU,ΔI)－R0＝eq\f(6,0.6)Ω－9Ω＝1Ω.(4)由上圖可知，燈泡直接與電源和保護(hù)電阻組成串聯(lián)電路時(shí)，燈泡兩端電壓約為2.1V，電流約為0.39A，燈泡的電功率為P＝UI≈2.1×0.39W≈0.82W.答案：(1)圖見(jiàn)解析(2)增大(3)圖見(jiàn)解析1(4)0.823．解析：(1)由圖線(xiàn)②可知，無(wú)光照時(shí)太陽(yáng)能電池板的阻值遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻，所以采用電流表內(nèi)接法，即a端接b點(diǎn)．(2)描繪伏安特性曲線(xiàn)要求電壓從零開(kāi)始調(diào)節(jié)，即滑動(dòng)變阻器要采用分壓式接法，故應(yīng)該將滑動(dòng)變阻器右端與電源正極用導(dǎo)線(xiàn)相連，如圖1所示．(3)太陽(yáng)能電池板的電動(dòng)勢(shì)由圖線(xiàn)①與縱軸的交點(diǎn)直接讀出，即2.75V；在題圖甲中作1kΩ電阻的伏安特性曲線(xiàn)③如圖2所示，圖線(xiàn)③與圖線(xiàn)①的交點(diǎn)即電路的工作點(diǎn)，其坐標(biāo)為(1.80，1.80)，電池板的效率η＝eq\f(P出,P總)×100%＝eq\f(IU,IE)×100%＝eq\f(U,E)×100%＝eq\f(1.80,2.75)×100%≈65%.答案：(1)減小b(2)如解析圖1所示(3)2.75654．解析：(1)如題圖乙所示，電流表選取的量程為0～0.6A，故讀數(shù)為0.50A；電壓表的量程為0～3V，故讀數(shù)為1.60V，當(dāng)開(kāi)關(guān)S2接b時(shí)，電流表內(nèi)接，電阻Rx＝eq\f(1.60V,0.50A)－RA＝3.20Ω－0.20Ω＝3.0Ω.(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S2接