2020版高考物理一轮复习试题：第八章专题65 实验的拓展与创新(含答案)

65 实验的拓展与创新

[方法点拨] (1)结合闭合电路欧姆定律、串并联电路特点，去理解电路，找出测量量与已知量间的关系．(2)熟练掌握基本实验的原理、实验方法等是解决创新实验的关键．

1．某同学测量直流恒流电源的输出电流I0和定值电阻R x的阻值，电路如图1所示．

图1

实验器材如下：

直流恒流电源(电源输出的直流电流I0保持不变，I0约为0.8 A)；

待测电阻R x(阻值约为20 Ω)；

滑动变阻器R(最大阻值约为50 Ω)；

电压表V(量程15 V，内阻约为15 kΩ)；

电流表A(量程0.6 A，内阻约为0.2 Ω)；

请回答下列问题．

(1)实验所用器材如图2所示，图中部分电路已经连接好，请完成实验电路的连接．

图2

(2)电路开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应滑动到____处(选填“a”或“b”)，其理由是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________；(3)所得实验数据如下表，请在如图3所示的直角坐标系上画出U—I图象.

1234 5

电流表的示数I/A0.200.300.400.500.60

电压表的示数U/V13.912.110.27.60 6.1

图3

(4)根据所画U－I图象，可求得直流恒流电源输出电流I0＝________A，待测电阻的阻值R x ＝________ Ω.(结果保留两位有效数字)

2．(2018·湖北黄冈模拟)图4中虚线框内是由表头G改装成的一个电流表和一个电压表的电路，其中接a、b时为电流表，接a、c时为电压表．已知表头的满偏电流为2 mA、内阻阻值范围为180～200 Ω，定值电阻R1＝50 Ω，R2＝1 460 Ω，为确定改装后电流表和电压表的量程，实验小组将a、b两个接线柱接入如图所示的电路中，来测量表头G的内阻；

图4

(1)实验室里，电流表A和滑动变阻器R均有两种规格：

电流表：a.0～10 mA b．0～600 mA

滑动变阻器：a.0～20 Ωb．0～1 000 Ω

则电流表应选________，滑动变阻器应选________；(选填字母代号)

(2)将选择的器材接入电路；

①依照电路图，补充完整图5中的实物图；

图5

②闭合S，以I1表示电流表A的示数，I2表示表头G的示数，多次调节滑动变阻器，测量多组I1、I2数据(单位均为mA)，某同学以I1为纵轴，I2为横轴，画出I1－I2图线为一条过原点的倾斜直线，该同学求出了图线的斜率k＝5，则表头内阻R g＝________ Ω，由表头G改装后的电流表量程为________mA，电压表量程为________V.

3．(2017·北京海淀区模拟)利用如图6所示的电路测量一个满偏电流为300 μA，内阻r g 约为100 Ω的电流表的内阻值，有如下的主要实验器材可供选择：

图6

A．滑动变阻器(阻值范围0～20 Ω)

B．滑动变阻器(阻值范围0～1 750 Ω)

C．滑动变阻器(阻值范围0～30 kΩ)

D．电源(电动势1.5 V，内阻0.5 Ω)

E．电源(电动势8 V，内阻2 Ω)

F．电源(电动势12 V，内阻3 Ω)

(1)为了使测量尽量精确，在上述可供选择的器材中，滑动变阻器R应选用________，电源E应选用__________．(选填器材前面的字母序号)

(2)实验时要进行的主要步骤有：

A．断开S2，闭合S1

B．调节R的阻值，使电流表指针偏转到满刻度

C．闭合S2

D．调节R′的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的三分之二

E．记下此时R′的阻值为190 Ω

则待测电流表的内阻r g的测量值为________Ω，该测量值________此电流表内阻的真实值．(选填“大于”“小于”或“等于”)

4．(2017·福建漳州八校模拟)发光二极管(LED)是由镓(Ga)、砷(As)与磷(P)等的化合物制成的一种能够发光的半导体电子元件，通常用在电路及仪器中作为指示灯，或组成文字或数字显示，其显著的特点就是具有单向导电性．其电路符号如图7甲所示，正常使用时带“＋”号的

一端应接在电源的正极，带“－”号的一端应接在电源的负极．某课外活动小组用实验方法测得某型号发光二极管两端的电压U和通过它的电流I的数据如下表所示

图7

实验序号12345678910 U/V00.40.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.6 2.8 3.0

I/mA00.9 2.3 4.3 6.812.19.24.030.037.0

00

验，实验中的系统误差主要是由____________________________________引起的．

(2)请在图8的坐标纸上用描点法画出该型号发光二极管的伏安特性曲线．

图8

(3)若该型号发光二极管的最佳工作电压为2.5 V，现用5 V的稳压电源供电，则需要在电路中串联一个电阻R才能使其处于最佳工作状态，请根据所画出的该型号二极管的伏安特性曲线进行分析，串联的电阻R的阻值为________Ω.(结果保留三位有效数字)

答案精析

1．(1)如图所示

(2)a开关S闭合后，流过电流表的电流不会超过电流表的量程

(3)如图所示

(4)0.87～0.92 19～22

2．(1)a a

(2)①如图所示

②2000～10 mA(10 mA) 0～15 V(15 V)

3．(1)C E (2)95 小于

解析(1)在半偏法测电流表的内阻实验中，为了减小实验误差，滑动变阻器阻值范围尽量

选择较大的，电源电压尽量选择较大的，故滑动变阻器R应选用C，电源E应选用E，如果选择了F，由于它的电压太大，当变阻器的电阻达到最大时电路中的最小电流I＝

12 V

＝400 μA，超过电流表满偏电流；(2)当电流表满偏时，说明干路电流为300 30 000 Ω

μA，若使电流表指针偏转到满刻度的三分之二，即200 μA时，通过电阻箱R′的电流就为100 μA，由于电流表与电阻箱的电流之比为2∶1，则它们的电阻之比为1∶2，所以电