PAGE9-高考熱點強化(八)電學試驗(時間：40分鐘)1．要精確測量一個直流電源的電動勢和內阻，有下列試驗器材可供選擇：A．待測電源(電動勢約為4.5V，內阻約為2Ω)B．電流表A(量程為0.6A，內阻為1Ω)C．電壓表V1(量程為15V，內阻為3kΩ)D．電壓表V2(量程為3V，內阻為2kΩ)E．定值電阻R1＝500ΩF．定值電阻R2＝1000ΩG．滑動變阻器R(阻值范圍為0～20Ω)H．開關及導線若干(1)該試驗中電壓表應選________，定值電阻應選______(均選填器材前面的序號)。(2)在方框中畫出試驗電路圖。[解析](1)待測電源的電動勢約為4.5V，用量程為15V的電壓表V1讀數誤差較大，選用量程為3V的電壓表V2，需串聯電阻擴大電壓表V2的量程，串聯的定值電阻R＝eq\f(E－UV,UV)RV＝1000Ω。故電壓表應選D，定值電阻應選F。(2)如圖所示。甲乙[答案](1)DF(2)見解析圖2．(2024·湖南新高考適應性考試)太陽能電池是一種可將光能轉換為電能的器件。一同學用圖(a)所示電路測量某單晶硅太陽能電池的輸出電流I和輸出電壓U之間的關系。探究該電池的伏安特性。用肯定強度的光照耀太陽能電池，閉合開關S，調整電阻箱，測得試驗數據如下表所示。圖(a)U/V0.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.6I/mA7.07.07.07.07.07.07.07.06.96.65.72.2(1)請在圖(b)中補齊上表中后4組數據點，并作出該太陽能電池的伏安特性曲線；圖(b)(2)依據所作伏安特性曲線可知，電池電阻________(填“是”或“不是”)常數，短路電流為________mA，電動勢為________V(結果均保留2位有效數字)；(3)依據所作伏安特性曲線，估算該太陽能電池的最大輸出功率為________mW(結果保留1位小數)。[解析](1)依據圖中表格將點標出，并用平滑曲線連接如圖(2)因為電源的伏安特性曲線不是一條直線，因此內阻不是常數，由圖可得短路電流為7.0mA，電源電動勢為2.7V。(3)圖像的電流電壓分別為干路電流和路端電壓，由P＝UI可知圖像的面積表示輸出功率，可得當電流為6.6mA，電壓為2.2V時輸出功率最大，為P＝UI＝2.2×6.2＝14.5mW。[答案](1)見解析(2)不是7.02.7(3)14.53．某課外愛好小組利用圖甲所示電路測量多用電表內電池的電動勢和歐姆擋“×1”擋內部電路的總電阻。運用的器材有：多用電表；電流表(量程200mA，內阻為幾歐)；滑動變阻器(最大阻值30Ω)；導線若干。甲乙丙回答下列問題：(1)將多用電表擋位調到歐姆擋“×1”擋，再將紅表筆和黑表筆________，調零點。(2)將圖甲中多用電表的黑表筆和________(填“1”或“2”)端相連，紅表筆和另一端相連。(3)調整滑動變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零。此時多用電表和電流表的讀數分別為5.0Ω和150.0mA。從測量數據可知，電流表的內阻為________Ω。(4)將滑動變阻器滑片調到適當位置，使多用電表的示數如圖乙所示，這時電流表的示數如圖丙所示。多用電表和電流表的讀數分別為________Ω和________mA。(5)多用電表歐姆擋內部電路可等效為由一個無內阻的電池、一個志向電流表和一個電阻串聯而成的電路，如圖所示。依據前面的試驗數據計算可得，此多用電表內電池的電動勢為______V，歐姆擋“×1”擋內部電路的總電阻為________Ω。(結果保留2位有效數字)[解析](1)運用多用電表測電阻前，應首先將紅、黑表筆短接進行歐姆調零。(2)多用電表電流為“紅進黑出”，圖甲中外電路電流由2到1，所以黑表筆應連2端。(3)當滑動變阻器接入電路的阻值為零時，多用電表所測電阻為外電路電阻，即電流表內阻，所以電流表內阻為5.0Ω。(4)依據表盤上最上面的刻度線讀數可知，結果為10×1Ω＝10Ω，由圖丙知電流表讀數為128mA。(5)由閉合電路歐姆定律得E＝I1(rA＋R內)，E＝I2(R外＋R內)，代入數據解得E＝4.4V，R內＝24Ω。[答案](1)短接(2)2(3)5.0(4)10128(5)4.4244．圖(a)是測量電阻Rx的原理圖。學生電源輸出電壓可調，電流表量程選0.6A(內阻不計)，標有長度刻度的勻稱電阻絲ab的總長為30.0cm。(a)(b)(c)①依據原理圖連接圖(b)的實物圖。②斷開S2，合上S1；調整電源輸出電壓為3.0V時，單位長度電阻絲的電壓u＝________V/cm。記錄此時電流表A1的示數。③保持S1閉合，合上S2；滑動c點變更ac的長度L，同時調整電源輸出電壓，使電流表A1的示數與步驟②記錄的值相同，記錄長度L和A2的示數I。測量6組L和I值，測量數據已在圖(c)中標出，寫出Rx與L、I、u的關系式Rx＝______；依據圖(c)用作圖法算出Rx＝______Ω。[解析]①依據原理圖，實物連接如圖(a)所示。(a)②由于電阻絲勻稱，故單位長度電阻絲的電壓u＝eq\f(3.0,30.0)V/cm＝0.1V/cm。③調整電源輸出電壓，使電流表A1的示數與步驟②記錄的值相同，即通過電阻絲ac段的電流恒定，則Rx兩端的電壓與電阻絲的長度成正比，即U＝uL，依據歐姆定律得Rx的表達式Rx＝eq\f(U,I)＝eq\f(uL,I)，L＝eq\f(Rx,u)I，L-I圖象如圖(b)所示。依據L＝eq\f(Rx,u)I知圖象的斜率k＝eq\f(Rx,u)。由圖象知，斜率為k＝60cm/A，故Rx＝ku＝6Ω。(b)[答案]①如圖(a)所示②0.1③eq\f(uL,I)65．某試驗小組要測量一節舊干電池的電動勢和內電阻，用到下列器材：靈敏電流計?(內阻為50Ω)；電壓表(0～3V，內阻約為10kΩ)；電阻箱R1(0～999.9Ω)；滑動變阻器R2；開關；導線若干。甲由于靈敏電流計的量程太小，該試驗小組用電阻箱R1與靈敏電流計?并聯，可使其量程擴大為原來的20倍，則改裝后的電流表內阻為________Ω。乙擴大量程后靈敏電流計的刻度盤并沒有變更，將器材連接成如圖甲所示的電路，調整滑動變阻器，讀出了多組電壓表示數U和靈敏電流計的示數IG，并作出了U-IG圖線如圖乙所示，由作出的U-IG圖線及題中的相關信息，可求得干電池的電動勢E＝_______V，內阻r＝_______Ω。[解析]改裝后的電流表內阻為r′g＝eq\f(1,20)rg＝eq\f(1,20)×50Ω＝2.5Ω；由閉合電路的歐姆定律得E＝U＋20IG(r＋r′g)，則U-IG圖線在縱軸的截距為電動勢E＝1.40V，斜率為20(r＋r′g)＝eq\f(1.40－0.80,3.0×10－3)＝200，解得內阻r＝7.5Ω。[答案]2.51.407.56．為了測量一電壓表V的內阻，某同學設計了如圖甲所示的電路。其中V0是標準電壓表，R0和R分別是滑動變阻器和電阻箱，S和S1分別是單刀雙擲開關和單刀單擲開關，E是電源。甲乙(1)用筆畫線代替導線，依據如圖甲所示的試驗原理圖將如圖乙所示的實物圖連接完整。(2)試驗步驟如下：①將S撥向接點1，接通S1，調整________，使待測表頭指針偏轉到適當位置，登記此時________的讀數U；②然后將S撥向接點2，保持R0不變，調整________，使________________，登記此時R的讀數；③多次重復上述過程，計算R讀數的________，即為待測電壓表內阻的測量值。(3)試驗測得電壓表的阻值可能與真實值之間存在誤差，除偶然誤差因素外，還有哪些可能的緣由，請寫出其中一種可能的緣由：_______________________。[解析](1)電路連線如圖所示：(2)①將S撥向接點1，接通S1，調整R0，使待測表頭指針偏轉到適當位置，登記此時標準電壓表V0的讀數U；②然后將S撥向接點2，保持R0不變，調整R，使標準電壓表V0仍為U，登記此時R的讀數；③多次重復上述過程，計算R讀數的平均值，即為待測電壓表內阻的測量值。(3)緣由：電阻箱阻值不連續；電流通過電阻時電阻發熱導致電阻阻值發生變更；電源連續運用較長時間，電動勢降低，內阻增大等。[答案](1)見解析圖(2)①R0標準電壓表V0②R標準電壓表V0仍為U③平均值(3)電阻箱阻值不連接；電流通過電阻時電阻發熱導致電阻阻值發生變更；電源連續運用較長時間，電動勢降低，內阻增大等7．同學們測量某電阻絲的電阻Rx，所用電流表的內阻與Rx相當，電壓表可視為志向電壓表。(1)若運用圖1所示電路圖進行試驗，要使得Rx的測量值更接近真實值，電壓表的a端應連接到電路的______點(選填“b”或“c”)。圖1(2)測得電阻絲的U-I圖象如圖2所示，則Rx為______Ω(保留兩位有效數字)。圖2(3)試驗中，隨電壓進一步增加電阻絲漸漸進入炙熱狀態。某同學發覺對炙熱電阻絲吹氣，其阻值會變更。他們對此現象進行探究，在限制電阻絲兩端的電壓為10V的條件下，得到電阻絲的電阻Rx隨風速v(用風速計測)的變更關系如圖3所示。由圖可知當風速增加時，Rx會________(選填“增大”或“減小”)。在風速增加過程中，為保持電阻絲兩端電壓為10V，須要將滑動變阻器RW的滑片向________端調整(選填“M”或“N”)。圖3(4)為了通過電壓表的示數來顯示風速，同學們設計了如圖4所示的電路。其中R為兩只阻值相同的電阻，Rx為兩根相同的電阻絲，一根置于氣流中，另一根不受氣流影響，為待接入的志向電壓表。假如要求在測量中，風速從零起先增加，電壓表的示數也從零起先增加，則電壓表的“＋”端和“－”端應分別連接到電路中的________點和________點(在“a”“b”“c”“d”中選填)。圖4[解析](1)由于電流表的內阻與Rx相當，選擇內接法會使電阻的測量值偏大，而電壓表為志向電壓表，選擇電流表外接法可以減小電阻的測量誤差，故連接c點。(2)由部分電路的歐姆定律R＝eq\f(U,I)知U-I圖象的斜率代表電阻，求得Rx＝eq\f(0.80,0.190)Ω≈4.2Ω。(3)由圖3知風速增大后