2023年高考物理预测系列试题十一实验题147263高中物理.docx

2023年高考物理预测系列试题(11)·实验题 高中物理实验是高考的必考内容，而考查的重点仍是设计性实验。力学设计性实验在2023年、2023年和2023年高考中屡次出现，引起了师生们的足够重视。电学设计性实验是学生的难点，也是2023年高考的重点。电学学生实验共有8个，可归纳为四三二，即知道四种测量电路〔描绘小灯泡的伏安特性曲线及分压电路、伏安法测电阻电路、半偏法测电表内阻和电表的校对电路、测定电源电动势和内阻电路〕，会画三种曲线〔电场中平面上的等势线、电阻〔小灯泡〕的伏安特性曲线、 电源的伏安特性曲线〕，掌握两种仪器〔多用电表、示波器〕的使用。下面对2023年电学设计性实验题作出如下猜测，供参考。 1．用方程的思想测量电阻 例1．某同学利用如图1所示的电路测量电流表G的内阻,其中R1、R2是电阻箱，电源的内阻很小忽略不计.其操作步骤如下： G R1 R2 S1 S2 E,r 图1 A．实验时先将电阻箱R1调到最大位置，闭合开关S1，调节电阻箱R1的阻值，电流表G指针指到近满偏电流的某一刻度值I〔或满偏电流Ig〕,记下电阻箱R1的阻值R1 B．将电阻箱Ｒ２阻值调到最小值位置，为了保护电流表Ｇ，必须先闭合开关Ｓ２，后调节电阻箱R1阻值为刚刚实验时的一半，以免电路中的电流通过电流表Ｇ太大而烧坏电流表 Ｇ.再调节电阻箱Ｒ２阻值，使电流表Ｇ指针仍指到原来的刻度值I(或满偏电流Ｉg),这时电阻箱Ｒ２阻值读数为Ｒ２ 那么电流表的内阻Rg= 分析与解：此题电路与课本“半偏法〞的电路相同，但却不是“半偏法〞。 依题意根据欧姆定律可得： 解方程组得： 热身练习： 1.一块电流表的内阻大约是几百欧，某同学用如图电路测量其内阻和满偏电流，局部实验步骤如下： ①选择器材：两个电阻箱、2节干电池〔每节电动势为1.5V，内阻不计〕、2个单刀单掷开关和假设干导线； ②按如图1所示的电路图连接好器材，断开开关S1、S2，将电阻箱1的电阻调至最大； ③闭合开关S1，调节电阻箱R1，并同时观察电流表指针，当指针处于满偏刻度时，读取电阻箱R1的阻值为500Ω； ④保持电阻箱R1的电阻不变，再闭合开关S2，只调节电阻箱R2，并同时观测电流表指针，当指针处于半偏刻度时，读取电阻箱R2的阻值为250Ω。 通过分析与计算可知： 电流表内阻的测量值 RA ＝___________； 电流表的满偏电流值 Ig＝___________； V A RP S2 S1 Rx R 图2 参考答案：500Ω；3mA 2．某同学用以下器材测量一电阻丝的电阻Rx：电源E，适当量程的电流表电压表各一只，滑线变阻器R，电阻箱RP，开关S1、S2，导线假设干。他设计的电路图如图2所示，具体做法：先闭合S1，断开S2，调节R和RP，使电流表和电压表示数合理，记下两表示数为I1，U1；再保持RP阻值不变，闭合S2，记下电流表和电压表示数为I2、U2．如果电流表有内阻，电压表内阻不是无限大，请写出被测电阻Rx= 〔用电表的读数表示〕； 参考答案： 3．从以下实验器材中选出适当的器材，设计实验电路来测量两个电压表的内阻，要求方法简捷，操作方便，可进行屡次测量并有尽可能高的测量精度。 A．待测电压表V1，量程0~3V，内电阻约20kΩ—40kΩ B．待测电压表V2，量程0~3V，内电阻约20kΩ—40kΩ C．电阻箱R1，阻值范围0—99999.9Ω D．电阻箱R2，阻值范围0—99.99Ω E．滑动变阻器R3，阻值范围0—250Ω，额定电流2.5A F．滑动变阻器R4，阻值0—20Ω，额定电流2A G．电池组，电动势为6V，内电阻为0.5Ω H．单刀开关假设干和导线假设干 〔1〕请设计一个测量电路，并在下面的方框中画出电路图。 〔2〕实验器材选择除A、B、G、H外，电阻箱应选用： ，滑动变阻器应选用 〔用器材前的字母表示〕。 〔3〕需要测量哪些物理量，写出R和R的表达式，并写出推导过程。 图3 参考答案：〔1〕实验电路如图3所示 〔2〕C〔或R1〕、F〔或R4〕 〔3〕〕断开开关S2，读出两只电压表的示数、，由欧姆定律得： 闭合开关S2后，测出两只电压表的示数为、，电阻箱的示数为R，由欧姆定律 得： 由上述两式解得： 图4 说明：假设R1与电压表V1并联,电路图正确,推导出和的另一正确表达式同样得正确。 2．研究变内阻的特殊电源的电动势和内阻 例2． 硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件。某同学用图4所示电路探究硅光电池的路端电压U与总电流I的关系。图中R0为定值电阻，电压表视为理想电压表。 图5 〔1〕请根据题图4，用笔画线代替导线将题图5中的实验器材连接成实验电路。 〔2〕假设电压表的读数为，那么I＝ mA； 〔3〕实验一：用一定强度的光照射硅光电池，调节滑动变阻器，通过测量得到该电池的U-I曲线a。见题图6，由此可知电池内阻 〔填“是〞或“不是〞〕常数，短路电流为 mA ，电动势为 V。 图6 〔4〕 实验二：减小实验一中光的强度，重复实验，测得U-I曲线b，见题图6.当滑动变阻器的电阻为某值时，假设实验一中的路端电压为1.5V，那么实验二中外电路消耗的电功率为 mW〔计算结果保存两位有效数字〕。 分析与解：〔1〕见右图； 〔2〕根据欧姆定律可知I＝； 〔3〕路端电压U＝E－Ir，假设r为常数、那么U-I图为一条不过原点的直线，由曲线a可知电池内阻不是常数；当U＝0时的电流为短路电流、约为295μA＝0.295mA；当电流I＝0时路端电压等于电源电动势E、约为2.67V； ④实验一中的路端电压为U1＝1.5V时电路中电流为I1＝0.21mA，连接a中点〔0.21mA、1.5V〕和坐标原点，此直线为此时对应滑动变阻器阻值的外电路电阻〔定值电阻〕的U-I图，和图线b的交点为实验二中的路端电压和电路电流，如右图,电流和电压分别为I＝97μA、U＝0.7V,那么外电路消耗功率为P＝UI＝0.068 mW 热身练习： 1．某同学设计了一种“自动限重器〞，如图〔甲〕所示。该装置由控制电路和工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机〔实质是电动机〕、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等。压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关系如图〔乙〕所示。当货架承受的压力到达限定值，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品。控制电路的电源电动势E＝6V，r＝2Ω，电磁继电器线圈的阻值忽略不计。请你解答以下问题： 〔1〕用笔画线代替导线将图〔甲〕的电路连接完整。 〔2〕当电磁继电器线圈中的电流大小为15mA时，衔铁被吸下。假设货架能承受的最大压力为800N，那么所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为___________Ω 〔3〕硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件。现将控制电路中的电源，换成硅光电源，用一定强度的光照射硅光电池，调节滑动变阻器，通过测量得到该电池的U－I曲线〔如图丙〕。不改变滑片的位置，当货架能承受的压力逐渐增加时，该硅光电池的内阻将__________，内电路上消耗的功率将__________。〔以上两格填写“增加〞“减小〞“先增大后减小〞“先减小后增大〞或“不变〞〕。 〔4〕假设控制电路中的电源，换成硅光电源，不改变滑片的位置，即如〔2〕中数值，现测得硅光电源两端电压为5.4V，那么货架上承受的压力为_________N. .参考答案： (1) 连接电路图〔2〕318 〔3〕　增大，增大 (4)90 N