江蘇省2020版高考物理三輪復(fù)習(xí) 熱點(diǎn)14 電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)練習(xí)（含解析）

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1、熱點(diǎn)14　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)汽車電熱器的電功率，此電熱器額定電壓為12 V．實(shí)驗(yàn)室備有下列器材． A．輸出電壓為16 V的學(xué)生電源 B．量程為0～3 A的電流表，內(nèi)阻約0.1 Ω C．量程為0～0.6 A的電流表，內(nèi)阻約0.5 Ω D．量程為0～3 V的電壓表，內(nèi)阻約3 kΩ E．量程為0～15 V的電壓表，內(nèi)阻約15 kΩ F．0～10 Ω，額定電流為0.5 A的滑動(dòng)變阻器 G．0～10 Ω，額定電流為2 A的滑動(dòng)變阻器 H．導(dǎo)線，開關(guān) 該同學(xué)測(cè)量的數(shù)據(jù)記錄如下： U/V 2.4 3.0 5.0 8.0 10.0 1

2、2.0 I/A 0.15 0.20 0.30 0.40 0.45 0.50 (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)畫出電路圖． (4)電熱器的額定功率為________．(保留兩位有效數(shù)字) 2．(2019·江蘇學(xué)校聯(lián)盟模擬)某物理興趣小組在學(xué)習(xí)了電流的磁效應(yīng)后，得知通電長(zhǎng)直導(dǎo)線周圍某點(diǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與長(zhǎng)直導(dǎo)線中的電流大小I成正比，與該點(diǎn)離長(zhǎng)直導(dǎo)線的距離r成反比．該小組欲利用

3、如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證此結(jié)論是否正確，所用的器材有：長(zhǎng)直導(dǎo)線、學(xué)生電源、直流電流表(量程為0～3 A)、滑動(dòng)變阻器、小磁針(置于刻有360°刻度的盤面上)、開關(guān)及導(dǎo)線若干． 實(shí)驗(yàn)步驟如下： a．將小磁針?lè)胖迷谒阶烂嫔希刃〈裴橃o止后，在小磁針上方沿小磁針靜止時(shí)的指向水平放置長(zhǎng)直導(dǎo)線，如圖甲所示； b．該小組測(cè)出多組小磁針與通電長(zhǎng)直導(dǎo)線間的豎直距離r、長(zhǎng)直導(dǎo)線中電流的大小I及小磁針的偏轉(zhuǎn)角度θ； c．根據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析，得出結(jié)論． 回答下列問(wèn)題： (1)某次測(cè)量時(shí)，電路中電流表的示數(shù)如圖乙所示，則該電流表的讀數(shù)為____________A. (2)在某次測(cè)量中，該小組發(fā)現(xiàn)

4、長(zhǎng)直導(dǎo)線通電后小磁針偏離南北方向的角度為30°(如圖丙所示)，已知實(shí)驗(yàn)所在處的地磁場(chǎng)水平分量大小為B0＝3×10－5 T，則此時(shí)長(zhǎng)直導(dǎo)線中的電流在小磁針處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為____________T(結(jié)果保留兩位小數(shù))． (3)該小組通過(guò)對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)的分析，作出了小磁針偏轉(zhuǎn)角度的正切值tan θ與之間的圖象如圖丁所示，據(jù)此得出了通電長(zhǎng)直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與通電電流I成正比，與離長(zhǎng)直導(dǎo)線的距離r成反比的結(jié)論，其依據(jù)是____________． (4)通過(guò)查找資料，該小組得知通電長(zhǎng)直導(dǎo)線周圍某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電流I及距離r之間的數(shù)學(xué)關(guān)系為B＝·，其中μ0為介質(zhì)的磁導(dǎo)率．根據(jù)

5、題給數(shù)據(jù)和測(cè)量結(jié)果，可計(jì)算出μ0＝____________T·m/A. 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”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，利用電壓表(內(nèi)阻約3 kΩ)、電流表(內(nèi)阻約100 Ω)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)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(shí)的阻值隨通過(guò)電流的增大而_____

6、___(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，請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出； (3)分析曲線①可知，該電池板作為電源時(shí)的電動(dòng)勢(shì)約為________V，若把它與阻值為1 kΩ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________%(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)． 4．在某些汽車的后擋風(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)物連線圖．儀表規(guī)格如下表所示．

7、 量程 內(nèi)阻 電流表A 0～0.6 A 等于0.20 Ω 電壓表V 0.3 V 約為1 kΩ (1)將單刀雙擲開關(guān)S2置于位置b，閉合開關(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2.0 Ω的電源，為了達(dá)到最快的化霜效果，請(qǐng)選用幾根電阻絲，并用筆畫線代替導(dǎo)線，在圖

8、丙中進(jìn)行設(shè)計(jì)連接． 熱點(diǎn)14　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12 V，最大電流為0.5 A，故選擇量程為0～15 V的電壓表，量程為0～0.6 A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2.4 V，所以采用分壓式接法，由于電熱器的最大電流為0.5 A，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0.5 A，故選滑動(dòng)變阻器G. (3)由于電熱器的電阻在20 Ω左右，<，故采用電流表外接法，電路圖如圖所示． (4)

9、P＝UI＝12.0×0.5 W＝6.0 W. 答案：(1)不是　(2)C　E　G　(3)見解析圖　(4)6.0 W 2．解析：(1)電流表量程為3 A，則最小分度為0.1 A，由指針示數(shù)可知電流為2.00 A； (2)小磁針N極指向地磁場(chǎng)分量和電流磁場(chǎng)的合磁場(chǎng)方向，如圖所示； 則有：tan 30°＝，解得：B＝3×10－5× T≈1.73×10－5 T； (3)由題圖可知，偏角的正切值與成正比，而根據(jù)(2)中分析可知，B＝B0tan θ，則可知B與成正比，故說(shuō)明通電長(zhǎng)直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與通電電流I成正比，與離長(zhǎng)直導(dǎo)線的距離r成反比； (4)tan θ－圖線的斜率為k

10、，由公式B＝B0tan θ＝B0k＝·可知，＝B0k，解得：μ0＝4π×10－7 T·m/A. 答案：(1)2.00　(2)1.73×10－5 (3)電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝B0tan θ，而偏角的正切值與成正比 (4)4π×10－7 3．解析：(1)由圖線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)描繪伏安特性曲線要求電壓從零開始調(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)線相連，如圖1所示． (3)太陽(yáng)能電池板的電動(dòng)勢(shì)由圖線①與縱軸的交點(diǎn)直接讀出，即2.75 V；在題圖甲中作1 kΩ 電阻

11、的伏安特性曲線③如圖2所示，圖線③與圖線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＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%≈65%. 答案：(1)減小　b　(2)如解析圖1所示　(3)2.75　65 4．解析：(1)如題圖乙所示，電流表選取的量程為0～0.6 A，故讀數(shù)為0.50 A；電壓表的量程為0～3 V，故讀數(shù)為1.60 V，當(dāng)開關(guān)S2接b時(shí)，電流表內(nèi)接，電阻Rx＝－RA＝3.20 Ω－0.20 Ω＝3.0 Ω. (2)當(dāng)開關(guān)S2接a時(shí)，電流表外接，由于電壓表分流，所以此時(shí)電流表讀數(shù)為流過(guò)電壓表電流與流過(guò)電阻絲電流之和，故通過(guò)電阻絲的電流小于電流表讀數(shù)． (3)當(dāng)外電路電阻和內(nèi)電路電阻相等時(shí)，電源輸出功率最大，化霜最快，即外電路電阻需為2.0 Ω，如圖(a)、圖(b)所示． 答案：(1)1.60　0.50　3.0　(2)小于 (3)見解析 - 6 -