PAGE5-熱點14電學創新試驗(建議用時：20分鐘)1．某同學在試驗室測汽車電熱器的電功率，此電熱器額定電壓為12V．試驗室備有下列器材．A．輸出電壓為16V的學生電源B．量程為0～3A的電流表，內阻約0.1ΩC．量程為0～0.6A的電流表，內阻約0.5ΩD．量程為0～3V的電壓表，內阻約3kΩE．量程為0～15V的電壓表，內阻約15kΩF．0～10Ω，額定電流為0.5A的滑動變阻器G．0～10Ω，額定電流為2A的滑動變阻器H．導線，開關該同學測量的數據記錄如下：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)合理選擇試驗器材：電流表選________，電壓表選________，滑動變阻器選________．(填器材前的字母)(3)請在方框內畫出電路圖．(4)電熱器的額定功率為________．(保留兩位有效數字)2．(2024·江蘇學校聯盟模擬)某物理愛好小組在學習了電流的磁效應后，得知通電長直導線四周某點磁場的磁感應強度B的大小與長直導線中的電流大小I成正比，與該點離長直導線的距離r成反比．該小組欲利用如圖甲所示的試驗裝置驗證此結論是否正確，所用的器材有：長直導線、學生電源、直流電流表(量程為0～3A)、滑動變阻器、小磁針(置于刻有360°刻度的盤面上)、開關及導線若干．試驗步驟如下：a．將小磁針放置在水平桌面上，等小磁針靜止后，在小磁針上方沿小磁針靜止時的指向水平放置長直導線，如圖甲所示；b．該小組測出多組小磁針與通電長直導線間的豎直距離r、長直導線中電流的大小I及小磁針的偏轉角度θ；c．依據測量結果進行分析，得出結論．回答下列問題：(1)某次測量時，電路中電流表的示數如圖乙所示，則該電流表的讀數為____________A.(2)在某次測量中，該小組發覺長直導線通電后小磁針偏離南北方向的角度為30°(如圖丙所示)，已知試驗所在處的地磁場水平重量大小為B0＝3×10－5T，則此時長直導線中的電流在小磁針處產生的磁感應強度B的大小為____________T(結果保留兩位小數)．(3)該小組通過對所測數據的分析，作出了小磁針偏轉角度的正切值tanθ與eq\f(I,r)之間的圖象如圖丁所示，據此得出了通電長直導線四周磁場的磁感應強度B與通電電流I成正比，與離長直導線的距離r成反比的結論，其依據是____________．(4)通過查找資料，該小組得知通電長直導線四周某點的磁感應強度B與電流I及距離r之間的數學關系為B＝eq\f(μ0,2π)·eq\f(I,r)，其中μ0為介質的磁導率．依據題給數據和測量結果，可計算出μ0＝____________T·m/A.3．太空探測器在探究宇宙過程中，由太陽能電池板給它供應能源．光明中學物理試驗室有一塊太陽能電池板，當有光照耀它時(作為電源)，其路端電壓與總電流的關系圖象如圖甲中的曲線①所示；若沒有光照耀它時，相當于一個只有電阻的電學器件，無電動勢．物理試驗探究小組用“描繪小燈泡伏安特性曲線”的試驗方法，探究該太陽能電池板在沒有光照耀時的伏安特性曲線，利用電壓表(內阻約3kΩ)、電流表(內阻約100Ω)測得的多組數據作出的圖象如圖甲中曲線②所示．(1)分析曲線②可知，該電池板作為電阻器件時的阻值隨通過電流的增大而________(填“增大”或“減小”)，若所設計的電路如圖乙所示，試驗時應將圖乙中電壓表另一端a接在________點(填“b”或“c”)；(2)圖乙電路中a端接好后還少接了一根導線，請在圖乙中畫出；(3)分析曲線①可知，該電池板作為電源時的電動勢約為________V，若把它與阻值為1kΩ的定值電阻連接構成一個閉合電路，在有光照耀的狀況下，該太陽能電池板的效率約為________%(計算結果保留兩位有效數字)．4．在某些汽車的后擋風玻璃中會嵌入一組電阻絲，可通電加熱以化解霜凍．某物理愛好小組對其進行探討，如圖甲所示，是用伏安法測量其中一根電阻絲Rx阻值的實物連線圖．儀表規格如下表所示．量程內阻電流表A0～0.6A等于0.20Ω電壓表V0.3V約為1kΩ(1)將單刀雙擲開關S2置于位置b，閉合開關S1，電壓表和電流表指針如圖乙所示，則可讀數電壓表的示數U＝________V，電流表的示數I＝________A；計算得出電阻絲的阻值Rx＝________Ω(保留兩位有效數字)．(2)若將單刀雙擲開關置于位置a，則通過電阻絲的電流________(選填“大于”或“小于”)此時電流表的讀數．(3)現有6根與Rx同型號的電阻絲和一個內阻為2.0Ω的電源，為了達到最快的化霜效果，請選用幾根電阻絲，并用筆畫線代替導線，在圖丙中進行設計連接．熱點14電學創新試驗1．解析：(1)由該同學記錄的數據可知，電熱器的阻值不是恒定不變的．(2)因試驗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；假如采納滑動變阻器的限流接法，則當滑動變阻器阻值調到最大時，電熱器上的電壓仍舊會大于2.4V，所以采納分壓式接法，由于電熱器的最大電流為0.5A，采納分壓式時，滑動變阻器的一部分處在干路，故滑動變阻器能承受的最大電流必需大于0.5A，故選滑動變阻器G.(3)由于電熱器的電阻在20Ω左右，eq\f(20,0.5)<eq\f(15×103,20)，故采納電流表外接法，電路圖如圖所示．(4)P＝UI＝12.0×0.5W＝6.0W.答案：(1)不是(2)CEG(3)見解析圖(4)6.0W2．解析：(1)電流表量程為3A，則最小分度為0.1A，由指針示數可知電流為2.00A；(2)小磁針N極指向地磁場重量和電流磁場的合磁場方向，如圖所示；則有：tan30°＝eq\f(B,B0)，解得：B＝3×10－5×eq\f(\r(3),3)T≈1.73×10－5T；(3)由題圖可知，偏角的正切值與eq\f(I,r)成正比，而依據(2)中分析可知，B＝B0tanθ，則可知B與eq\f(I,r)成正比，故說明通電長直導線四周磁場的磁感應強度B與通電電流I成正比，與離長直導線的距離r成反比；(4)tanθ－eq\f(I,r)圖線的斜率為k，由公式B＝B0tanθ＝B0keq\f(I,r)＝eq\f(μ0,2π)·eq\f(I,r)可知，eq\f(μ0,2π)＝B0k，解得：μ0＝4π×10－7T·m/A.答案：(1)2.00(2)1.73×10－5(3)電流產生的磁感應強度B＝B0tanθ，而偏角的正切值與eq\f(I,r)成正比(4)4π×10－73．解析：(1)由圖線②可知，無光照時太陽能電池板的阻值遠大于電流表內阻，所以采納電流表內接法，即a端接b點．(2)描繪伏安特性曲線要求電壓從零起先調整，即滑動變阻器要采納分壓式接法，故應當將滑動變阻器右端與電源正極用導線相連，如圖1所示．(3)太陽能電池板的電動勢由圖線①與縱軸的交點干脆讀出，即2.75V；在題圖甲中作1kΩ電阻的伏安特性曲線③如圖2所示，圖線③與圖線①的交點即電路的工作點，其坐標為(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，故讀數為0.50A；電壓表的量程為0～3V，故讀數為1.60V，當開關S2接b時，電流表內接，電阻Rx＝eq\f(1.60V,0.50A)－RA＝3.20Ω－0.