江苏省2020版高考物理三轮复习 热点14 电学创新实验练习（含解析）

热点14电学创新实验(建议用时：20分钟)1某同学在实验室测汽车电热器的电功率，此电热器额定电压为12 V实验室备有下列器材A输出电压为16 V的学生电源B量程为03 A的电流表，内阻约0.1 C量程为00.6 A的电流表，内阻约0.5 D量程为03 V的电压表，内阻约3 kE量程为015 V的电压表，内阻约15 kF010 ，额定电流为0.5 A的滑动变阻器G010 ，额定电流为2 A的滑动变阻器H导线，开关该同学测量的数据记录如下：U/V2.43.05.08.010.012.0I/A0.150.200.300.400.450.50(1)该电热器的阻值是否恒定不变？答：_(填“是”或“不是”)(2)合理选择实验器材：电流表选_，电压表选_，滑动变阻器选_(填器材前的字母)(3)请在方框内画出电路图(4)电热器的额定功率为_(保留两位有效数字)2(2019江苏学校联盟模拟)某物理兴趣小组在学习了电流的磁效应后，得知通电长直导线周围某点磁场的磁感应强度B的大小与长直导线中的电流大小I成正比，与该点离长直导线的距离r成反比该小组欲利用如图甲所示的实验装置验证此结论是否正确，所用的器材有：长直导线、学生电源、直流电流表(量程为03 A)、滑动变阻器、小磁针(置于刻有360刻度的盘面上)、开关及导线若干实验步骤如下：a将小磁针放置在水平桌面上，等小磁针静止后，在小磁针上方沿小磁针静止时的指向水平放置长直导线，如图甲所示；b该小组测出多组小磁针与通电长直导线间的竖直距离r、长直导线中电流的大小I及小磁针的偏转角度；c根据测量结果进行分析，得出结论回答下列问题：(1)某次测量时，电路中电流表的示数如图乙所示，则该电流表的读数为_A.(2)在某次测量中，该小组发现长直导线通电后小磁针偏离南北方向的角度为30(如图丙所示)，已知实验所在处的地磁场水平分量大小为B03105 T，则此时长直导线中的电流在小磁针处产生的磁感应强度B的大小为_T(结果保留两位小数)(3)该小组通过对所测数据的分析，作出了小磁针偏转角度的正切值tan 与之间的图象如图丁所示，据此得出了通电长直导线周围磁场的磁感应强度B与通电电流I成正比，与离长直导线的距离r成反比的结论，其依据是_(4)通过查找资料，该小组得知通电长直导线周围某点的磁感应强度B与电流I及距离r之间的数学关系为B，其中0为介质的磁导率根据题给数据和测量结果，可计算出0_Tm/A.3太空探测器在探索宇宙过程中，由太阳能电池板给它提供能源光明中学物理实验室有一块太阳能电池板，当有光照射它时(作为电源)，其路端电压与总电流的关系图象如图甲中的曲线所示；若没有光照射它时，相当于一个只有电阻的电学器件，无电动势物理实验探究小组用“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验方法，探究该太阳能电池板在没有光照射时的伏安特性曲线，利用电压表(内阻约3 k)、电流表(内阻约100 )测得的多组数据作出的图象如图甲中曲线所示 (1)分析曲线可知，该电池板作为电阻器件时的阻值随通过电流的增大而_(填“增大”或“减小”)，若所设计的电路如图乙所示，实验时应将图乙中电压表另一端a接在_点(填“b”或“c”)；(2)图乙电路中a端接好后还少接了一根导线，请在图乙中画出；(3)分析曲线可知，该电池板作为电源时的电动势约为_V，若把它与阻值为1 k的定值电阻连接构成一个闭合电路，在有光照射的情况下，该太阳能电池板的效率约为_%(计算结果保留两位有效数字)4在某些汽车的后挡风玻璃中会嵌入一组电阻丝，可通电加热以化解霜冻某物理兴趣小组对其进行研究，如图甲所示，是用伏安法测量其中一根电阻丝Rx阻值的实物连线图仪表规格如下表所示量程内阻电流表A00.6 A等于0.20 电压表V0.3 V约为1 k(1)将单刀双掷开关S2置于位置b，闭合开关S1，电压表和电流表指针如图乙所示，则可读数电压表的示数U_V，电流表的示数I_A；计算得出电阻丝的阻值Rx_(保留两位有效数字)(2)若将单刀双掷开关置于位置a，则通过电阻丝的电流_(选填“大于”或“小于”)此时电流表的读数(3)现有6根与Rx同型号的电阻丝和一个内阻为2.0 的电源，为了达到最快的化霜效果，请选用几根电阻丝，并用笔画线代替导线，在图丙中进行设计连接热点14电学创新实验1解析：(1)由该同学记录的数据可知，电热器的阻值不是恒定不变的(2)因实验中电热器最大电压为12 V，最大电流为0.5 A，故选择量程为015 V的电压表，量程为00.6 A的电流表；如果采用滑动变阻器的限流接法，则当滑动变阻器阻值调到最大时，电热器上的电压仍然会大于2.4 V，所以采用分压式接法，由于电热器的最大电流为0.5 A，采用分压式时，滑动变阻器的一部分处在干路，故滑动变阻器能承受的最大电流必须大于0.5 A，故选滑动变阻器G.(3)由于电热器的电阻在20 左右，故采用电流表外接法，电路图如图所示(4)PUI12.00.5 W6.0 W.答案：(1)不是(2)CEG(3)见解析图(4)6.0 W2解析：(1)电流表量程为3 A，则最小分度为0.1 A，由指针示数可知电流为2.00 A；(2)小磁针N极指向地磁场分量和电流磁场的合磁场方向，如图所示；则有：tan 30，解得：B3105 T1.73105 T；(3)由题图可知，偏角的正切值与成正比，而根据(2)中分析可知，BB0tan ，则可知B与成正比，故说明通电长直导线周围磁场的磁感应强度B与通电电流I成正比，与离长直导线的距离r成反比； (4)tan 图线的斜率为k，由公式BB0tan B0k可知，B0k，解得：04107 Tm/A.答案：(1)2.00(2)1.73105 (3)电流产生的磁感应强度BB0tan ，而偏角的正切值与成正比(4)41073解析：(1)由图线可知，无光照时太阳能电池板的阻值远大于电流表内阻，所以采用电流表内接法，即a端接b点(2)描绘伏安特性曲线要求电压从零开始调节，即滑动变阻器要采用分压式接法，故应该将滑动变阻器右端与电源正极用导线相连，如图1所示(3)太阳能电池板的电动势由图线与纵轴的交点直接读出，即2.75 V；在题图甲中作1 k 电阻的伏安特性曲线如图2所示，图线与图线的交点即电路的工作点，其坐标为(1.80，1.80)，电池板的效率100%100%100%100%65%.答案：(1)减小b(2)如解析图1所示(3)2.75654解析：(1)如题图乙所示，电流表选取的量程为00.6 A，故读数为0.50 A；电压表的量程为03 V，故读数为1.60 V，当开关S2接b时，电流表内接，电阻RxRA3.20 0.20 3.0 .(2)当开关S2接a时，电流表外接，由于电压表分流，所以此时电流表读数为流过电压表电流与流过电阻丝电流之和，故通过电阻丝的电流小于电流表读数(3)当外电路电阻和内电路电阻相等时，电源输出功率最大，化霜最快，即外电路电阻需为2.0 ，如图(a)、图(b)所示答案：(1)1.600.503.0(2)小于(3)见解析- 6 -