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热点16电学创新实验热考题型实验创新是新课标的特色之一,就创新而言,可以是实验原理的创新,实验器材的重组创新,器材的变更创新,也可以是数据分析和处理的创新,所以在训练中归类找出共性构建模型,如测电阻模型等,找出差异防止错误是应对创新问题的良策。题型一实验方法的创新1.利用如图所示的电路可以较为准确地测量未知电源的电动势。图中Ex为待测电源,ES为标准电源(ES的电动势已准确测出),E为工作电源,为电路提供电流。G为零刻度在中央的灵敏电流计,AB为一根粗细均匀的电阻丝,C、D为AB上的两个活动接触点,可以在电阻丝上移动。与电阻丝AB平行放置的还有一把刻度尺(刻度尺未画出),可以测出C、D之间的长度。实验步骤如下:(1)按图连接好电路,将K1处于断开状态,K2处于两个触点都不接的状态。(2)先闭合K1,调整RP至合适位置。(3)将K2置于1位置,调整C、D触点的位置,使电流计指针指向零刻度,记下。(4)将K2置于2位置,重新调整C、D位置,使,并记下。(5)断开K1,计算待测电源的电动势的表达式为:Ex=。答案(3)C、D间的长度L1(4)电流计指针指向零刻度C、D间的长度L2(5)L2L1ES解析(3)由题意知应记下C、D间的长度L1。(4)应重新调整C、D位置,使电流计指针指向零刻度并记下此时C、D间的长度L2。(5)根据电阻定律有R1=L1S,R2=L2S由电路特点可得I=ESR1=ExR2联立可得ESL1=ExL2,Ex=L2L1ES。题型二电学仪器的创新2.热敏电阻包括正温度系数电阻器(PTC)和负温度系数电阻器(NTC)。正温度系数电阻器(PTC)在温度升高时电阻值增大,负温度系数电阻器(NTC)在温度升高时电阻值减小,热敏电阻的这种特性,常常应用在控制电路中。某实验小组选用下列器材探究通过热敏电阻Rx(常温下阻值约为10.0)的电流随其两端电压变化的特点。A.电流表A1(量程0100mA,内阻约1)B.电流表A2(量程00.6A,内阻约0.3)C.电压表V1(量程03.0V,内阻约3k)D.电压表V2(量程015.0V,内阻约10k)E.滑动变阻器R(最大阻值为10)F.滑动变阻器R(最大阻值为500)G.电源E(电动势15V,内阻可忽略)H.开关、导线若干(1)实验中改变滑动变阻器滑片的位置,使加在热敏电阻两端的电压从零开始逐渐增大,请在所提供的器材中选择必需的器材,应选择的器材为电流表;电压表;滑动变阻器。(只需填写器材前面的字母即可)(2)请在所提供的器材中选择必需的器材,在虚线框内画出该小组设计的电路图。(3)该小组测出热敏电阻R1的U-I图线如图甲中曲线所示。请分析说明该热敏电阻是。(填“PTC”或“NTC”)(4)该小组又通过查阅资料得出了热敏电阻R2的U-I图线如图甲中曲线所示。然后又将热敏电阻R1、R2分别与某电池连成如图乙所示电路,测得通过R1和R2的电流分别为0.30A和0.60A, 则该电池组的电动势为V,内阻为。(结果均保留三位有效数字)甲乙答案(1)BDE(2)如图所示(3)PTC(4)10.0(9.6010.4)6.67(6.008.00)解析(1)由于实验要求电压从零调,所以变阻器应采用分压式接法,变阻器应选择阻值较小的E以方便调节;根据电源电动势为15V可知电压表应选D;常温下当I=0.6A时U=IR=6V15V,由此可见,为了得到多组数据,电流表应选B。(2)由于热敏电阻的阻值远小于电压表内阻,所以电流表应用外接法,又变阻器采用分压式接法,电路图如答案图所示。(3)根据U=RI,可知图象上的点与原点连线的斜率等于待测电阻的阻值大小,从图线可知线上各点与原点连线的斜率逐渐增大,所以电阻随电压(温度)的增大而增大,即该电阻是正温度系数电阻器,所以该热敏电阻是PTC。(4)根据闭合电路欧姆定律,接R1时有E=U1+I1r,接R2时有E=U2+I2r,再根据U-I图象可读出I1=0.3A时对应的电压U1=8.0V,当I2=0.6A时对应的电压U2=6.0V,联立以上两式解得E=10.0V,r=6.67。跟踪集训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12V。实验室备有下列器材。A.输出电压为16V的学生电源B.量程为03A的电流表,内阻约0.1C.量程为00.6A的电流表,内阻约0.5D.量程为03V的电压表,内阻约3kE.量程为015V的电压表,内阻约15kF.010,额定电流为0.5A的滑动变阻器G.010,额定电流为2A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)请在虚线框内画出电路图。(4)电热器的额定功率为。(保留两位有效数字)答案(1)不是(2)CEG(3)见解析图(4)6.0W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12V,最大电流为0.5A,故选择量程为015V的电压表,量程为00.6A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2.4V,所以采用分压式接法,由于电热器的最大电流为0.5A,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0.5A,故选滑动变阻器G。(3)由于电热器的电阻在20左右,200.51510320,故采用电流表外接法,电路图如图所示。(4)P=UI=12.00.5W=6.0W。2.现有一只电压表有刻度但无刻度值,提供以下可选用的器材及导线若干,要求尽可能精确地测量一个电压表的满偏电压Ug。A.待测电压表V1,满偏电压约3V,内阻RV1=3000,刻度均匀、总格数为N;B.电流表A:量程为0.6A、内阻RA约0.1;C.电压表V2:量程为15V、内阻RV2约15k;D.标准电阻R1=10;E.标准电阻R2=10k;F.滑动变阻器R:最大阻值200。G.学生电源E,电动势15V,内阻不计。H.开关一个。方框中已画出部分实验电路图,请你完成剩余的部分电路图,并标上题目中所给仪器的字母代号。测出多组数据,其中一组数据中待测电压表V1的指针偏转了n格,可计算出满偏电压Ug为(用字母表示),式中除题目已给的物理量外,其他字母符号表示的物理量物理意义是。答案如图所示NURV1n(RV1+RV2)U为标准电压表V2的读数解析因待测电压表的满偏电压较小,故应串联一个定值电阻分压,而且RV1=3000,故串联电阻应选R2,而电压值需用电压表V2测出,故要和V2并联,设计成如答案中的电路图。V2的示数为V1和R2的总电压,按照串联分压关系,则有V1两端的电压为RV1RV1+R2U(U为标准电压表V2的读数),除以格数n即可得到每偏转1个格的电压值,再乘以总格数N即可得满偏电压。6
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