專題13電學(xué)創(chuàng)新型實驗題

實驗必備知識

1.發(fā)展型實驗的解答有兩個要點：

①立足于相應(yīng)的教材實驗原型，向新物理量、新物理關(guān)系做轉(zhuǎn)移分析；

②綜合應(yīng)用相關(guān)電學(xué)規(guī)律分析實驗原理，如歐姆定律、電功率、電路的串并聯(lián)規(guī)律、電磁感應(yīng)定律、安培

力等。

2.創(chuàng)新型實驗的解答有三個要點：

①充分參考教材原實驗的原理、器材、步驟及數(shù)據(jù)處理方法，遵循正確、安全、準(zhǔn)確的基本實驗原則。

②立足實驗要求，選用相關(guān)電學(xué)規(guī)律分析實驗原理，如歐姆定律、電功率、電路的串并聯(lián)規(guī)律、電磁感應(yīng)

定律、安培力等。

③加強探究性思考，運用物理方法科學(xué)設(shè)計。

典例分析?

典例1：（2021?重慶?高考真題）某興趣小組使用如圖1電路，探究太陽能電池的輸出功率與光照強度及外電

路電阻的關(guān)系，其中P為電阻箱，&是阻值為37.9kQ的定值電阻，E是太陽能電池，卜iA是電流表（量程

0~100|iA,內(nèi)阻2.10kQ）

圖1

（1）實驗中若電流表的指針位置如題圖2所示，則電阻箱P兩端的電壓是Vo（保留3位有效數(shù)字）

（2）在某光照強度下，測得太陽能電池的輸出電壓U與電阻箱P的電阻R之間的關(guān)系如圖3中的曲線①所

示。不考慮電流表和電阻以消耗的功率，由該曲線可知，M點對應(yīng)的太陽能電池的輸出功率是—mWo

（保留3位有效數(shù)字）

（3）在另一更大光照強度下，測得。-氏關(guān)系如圖3中的曲線②所示。同樣不考慮電流表和電阻凡消耗的

功率，與曲線①相比，在電阻R相同的情況下，曲線②中太陽能電池的輸出功率（選填“較小”、”較

大”），由圖像估算曲線②中太陽能電池的最大輸出功率約為mW。（保留3位有效數(shù)字）

777V

圖3

12.（2022?四川內(nèi)江?三模）研究小組要測定某直流電動機正常工作時的機械功率，電動機銘牌上只有額定

電壓為10V,其它字跡不清楚?，F(xiàn)實驗室提供的器材有：電流表、電壓表、滑動變阻器（阻值較小）、備用

蓄電池，開關(guān)、若干導(dǎo)線、細線、重物等則:

⑴在小組成員中設(shè)計了如圖甲、乙兩個測量電路，其中，比較合理的是（選填“甲”或"乙”）

圖。

（2）根據(jù)選取的電路圖，在答題卡上完成丙圖中用電動機提升重物的實物電路連接。

（3）閉合開關(guān)S前，應(yīng)將丙圖中的滑動變阻器的滑片P移到最（選填“左”或“右”）端，閉合

開關(guān)S后移動滑動變阻器，使電壓表和電流表都有明顯的示數(shù)，但電動機并未轉(zhuǎn)動，讀出此時電壓表和電

流表的示數(shù)分別為2V、1A,繼續(xù)移動滑動變阻器的滑片P,將電壓表的示數(shù)調(diào)為10V,這時電流表的示數(shù)

為0.4A,此時，電動機輸出的機械功率為W,若重物重為8N,那么，重物上升的速度大小為

___________m/so

卜題突破訓(xùn)練

1.（2022?云南昆明?一模）圖甲為一個簡易歐姆表的電路圖，圖乙為其表盤的標(biāo)度，已知表盤中間的刻度值

為“15”，單位為歐姆，圖中所用器材如下：

A.干電池（電動勢E=1.5V,內(nèi)阻尸1。）B.電流表G（滿偏電流/g=lmA,內(nèi)阻耳=180。）

C.電阻箱區(qū)（最大阻值999.9。）D.滑動變阻器R（最大阻值為2000。）

E.開關(guān)一個，導(dǎo)線若干

根據(jù)實驗電路和實驗器材，完成以下問題：

（1）開關(guān)S斷開時，將縱6表筆短接進行歐姆調(diào)零，此時滑動變阻器R接入電路的阻值為Q,此時

該歐姆表的倍率為（選填“*1”“*10，“儀100”或“'1000”）；

（2）現(xiàn)在（1）中倍率情況下進行歐姆調(diào)零后測某一電阻阻值，指針正好指在“30”刻度線上如圖乙所示，由

于歐姆表使用了一段時間，電池電動勢變?yōu)?.45V,內(nèi)阻變大，則該待測電阻的實際阻值為Q

⑶閉合開關(guān)S,適當(dāng)調(diào)整電阻箱&的阻值，該歐姆表的倍率將（選填“變大'或"變小”）。

2.（2022?江蘇?南京外國語學(xué)校模擬）某實驗小組通過實驗探究“電源輸出功率P跟電源內(nèi)電阻和負(fù)載的關(guān)

系，以及在什么情況下電源輸出功率最大實驗室提供下列器材：

A.干電池兩節(jié)；B.定值電阻《（5Q）；C.電阻箱R（099.9Q）；

D.電壓表（03V,內(nèi)阻約為5kQ）；E.電流表（00.6A,內(nèi)阻約為0.50）；F.開關(guān)1只，足量導(dǎo)線。

（1）為了讓實驗效果明顯，將以與兩節(jié)干電池串聯(lián)在一起當(dāng)作“等效電源”。請根據(jù)實驗要求設(shè)計好實驗電

路圖并畫在虛線框中。（)

（2）按電路圖連接實際電路。逐次調(diào)節(jié)電阻箱R,記錄每個測試點的U、/并算出P值（如表所示），根據(jù)

表中數(shù)繪出圖線（如圖所示），則等效電源的電動勢E=V,內(nèi)阻r=

R（。）1.03.05.07.09.013.020.024.0

I(A)0.400.300.260.220.190.140.110.10

U(V)0.601.101.401.651.802.102.302.40

P(W)0.240.330.360.360.360.340.250.24

U-I

、?、

?、、

?、、

、、、

00.10.20.30.40.5

（3）請根據(jù)上表數(shù)進一步繪出“等效電源”的輸出功率P隨電阻R的關(guān)系曲線（如圖所示）（），從

圖中可得出，輸出功率的最大值________（選填“大于”“等于”或“小于”）0.36W。

（4）通過分析，前面測得的“等效電源”的內(nèi)阻廠與真實值幾乎相當(dāng)。有同學(xué)認(rèn)為，當(dāng)電阻箱的阻值時

該“等效電源”的輸出功率最大。通過表格中的數(shù)據(jù)，請你判定該同學(xué)的說法是（選填“正確”或“錯誤”）

的。

3.（2022?河南.模擬）某學(xué)習(xí)小組想要研究濃度對食鹽溶液電導(dǎo)率的影響（電導(dǎo)率為電阻率的倒數(shù)），將食

鹽溶液裝入兩端開口的塑料圓筒形容器內(nèi)，容器兩端用金屬圓片電極密封，從金屬圓片電極分別引出兩根

導(dǎo)線用于電阻的測量，如圖甲所示。經(jīng)查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，食鹽溶液的電導(dǎo)率與塑料的電導(dǎo)率比較接近。

圖甲

（1）學(xué)習(xí)小組首先用多用電表歐姆擋分別粗測出未裝溶液和裝滿溶液時兩導(dǎo)線間的電阻R、R。用游標(biāo)卡

尺測出圓筒的深度/I和內(nèi)徑D,則食鹽溶液的電導(dǎo)率。=；

（2）經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)，裝滿溶液時兩導(dǎo)線間的電阻約為1k。，該學(xué)習(xí)小組想進一步精確測量溶液的電阻，實驗

室可提供以下器材：

A.學(xué)生電源3V（內(nèi)阻可忽略）

B.電流表A1（量程為0?0.6A,內(nèi)阻約為0.6Q）

C.電流表A2（量程為。?50mA,內(nèi)阻約為3.75。）

D.電流表A3（量程為0?0.5mA,內(nèi)阻等于150。）

E.電壓表Y（量程為。?3V,內(nèi)阻約為5k。）

F.電壓表V2（量程為。?15V,內(nèi)阻約為15kQ）

G.滑動變阻器R1（最大阻值為20。）

H.電阻箱鳥（最大阻值為999.9。）

I.開關(guān)、導(dǎo)線若干

為了完成測量，除學(xué)生電源、開關(guān)、導(dǎo)線和滑動變阻器與外，還應(yīng)選擇的器材是（填寫器材前面的

字母）。實驗要求測量盡可能準(zhǔn)確，請你在答題卡中畫出未完成的實驗電路圖（如圖乙所示），并在圖中標(biāo)

上相應(yīng)的電學(xué)符號，待測電阻用《表示；

（3）該學(xué)習(xí)小組改變食鹽濃度。（溶質(zhì)質(zhì)量占全部溶液質(zhì)量的百分比）后，測得了不同濃度下的食鹽溶液

的電阻率夕和電導(dǎo)率。，得出了如下實驗數(shù)據(jù)，請你分析說明：。和兩個物理量的函數(shù)關(guān)系是（用

文字說明即可）。

物理量實驗數(shù)據(jù)

0）1.00%2.00%3.00%4.00%5.00%6.00%

p/（Qcm）53.028.820.015.312.410.4

o7（mS?cm-i）18.934.750.065.480.696.2

4.（2022?廣東?模擬）某科技小組設(shè)計一款自動測量水庫水位系統(tǒng)，包括電路系統(tǒng)和絕緣材料制作的長方體

儀器，正視圖如下。儀器內(nèi)部高H=在左右兩側(cè)壁上鋪滿厚度、電阻均可忽略的電極板A、B?儀器

底部內(nèi)側(cè)是邊長為L=20cm的正方形，中間有孔與水庫連通。將儀器豎直固定在水中，長方體中心正好位

于每年平均水位處，此高度定義為0m,建立如圖右側(cè)坐標(biāo)系。每隔一段時間，系統(tǒng)自動用絕緣活塞塞住底

部連通孔，閉合開關(guān)，連接恒壓電源E=1V,讀出電流表示數(shù)/,通過計算得出此時水位〃。已知此處水的

電阻率/?=500O-m。

水庫水位A/m

p'5m

AB

.0m（平均水位）

（1）電流表應(yīng)選擇（請?zhí)钣⑽男蛱枺?/p>

A.滿偏電流/g=60mA,內(nèi)阻可忽略的電流表

B.滿偏電流4=30mA,內(nèi)阻可忽略的電流表

（2）將電流表表盤改為水庫水位表，請寫出電流表示數(shù)/與水位方之間關(guān)系式：/=（請用符號E、/?、

H、P、L表示）

（3）正確選擇電流表后，當(dāng)電流為g滿偏電流時，對應(yīng)水位上

（4）若電流表內(nèi)阻RA不能忽略，由電流表改裝的水位刻度（選填“均勻”、“不均勻”），請列式說明

理由：______

5.（2022?湖北?恩施市第一中學(xué)模擬）電子體溫計（圖1）正在逐漸替代水銀溫度計。電子體溫計中常用的

測溫元器件是熱敏電阻。某物理興趣小組制作一簡易電子體溫計，其原理圖如圖2所示。

（1）興趣小組測出某種熱敏電阻的LU圖像如圖3所示，那么他們選用的應(yīng)該是圖______電路（填“甲”

或“乙”）；

（2）現(xiàn)將上述測量的兩個相同的熱敏電阻（伏安特性曲線如圖3所示）和定值電阻、恒壓電源組成如圖4

所示的電路，電源電動勢為6V,內(nèi)阻不計，定值電阻&=2000,熱敏電阻消耗的電功率為W（結(jié)

果保留3位有效數(shù)字）;

圖5

（3）熱敏電阻的阻值隨溫度的變化如圖5所示，在設(shè)計的電路中（如圖2所示），已知電源電動勢為5.0V

（內(nèi)阻不計），電路中二極管為紅色發(fā)光二極管，紅色發(fā)光二極管的啟動（導(dǎo)通）電壓為3.0V,即發(fā)光二極

管兩端電壓。23.0V時點亮，同時電鈴發(fā)聲，紅色發(fā)光二極管啟動后對電路電阻的影響不計。實驗要求當(dāng)

熱敏電阻的溫度高于38.5。（2時紅燈亮且鈴響發(fā)出警報，其中電阻（填"R/'或"&"）為定值電阻，其

阻值應(yīng)調(diào)為Q（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。

6.（2022?湖北武漢?模擬）半導(dǎo)體薄膜壓力傳感器是一種常用的傳感器，其阻值會隨壓力變化而改變。

（1）利用圖甲所示的電路測量一傳感器在不同壓力下的阻值4,其阻值約幾十千歐，現(xiàn)有以下器材:

壓力傳感器

電源：電動勢6V

電流表A：量程250pA,內(nèi)阻約為50。

電壓表V：量程3V,內(nèi)阻約為20kQ

滑動變阻器R：阻值范圍0~100。

開關(guān)S,導(dǎo)線若干

為了提高測量的準(zhǔn)確性，應(yīng)該選下面哪個電路圖進行測量

⑨<Y><Y>

4ZZI——4ZZI——4ZZ1——

RNRNRN

—￡―￡亭

EE

（2）通過多次實驗測得其阻值&隨壓力尸變化的關(guān)系圖像如圖乙所示:

乙丙

由圖乙可知，壓力越大，阻值&（選填“越大”或“越小”），且壓力小于2.0N時的靈敏度比壓力大

于2.0N時的靈敏度（靈敏度指電阻值隨壓力的變化率|安卜（選填“高”或"低”）；

（3）利用該壓力傳感器設(shè)計了如圖丙所示的自動分揀裝置，可以將質(zhì)量不同的物體進行分揀，圖中原為壓

力傳感器，R為滑動變阻器，電源電動勢為6V（內(nèi)阻不計）。分揀時將質(zhì)量不同的物體用傳送帶運送到托

盤上，。2為一個可繞。轉(zhuǎn)動的杠桿，下端有彈簧，當(dāng)控制電路兩端電壓＜3V時，杠桿水平，物體水平

進入通道1；當(dāng)控制電路兩端電壓＞3V時，杠桿的2端就會被吸下，物體下滑進入通道2,從而實現(xiàn)分揀

功能。重力加速度大小為g=10m/s2,若要將質(zhì)量大于016kg的貨物實現(xiàn)分揀，至少應(yīng)該將R接入電路的

阻值調(diào)為kQ（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。

7.（2022?貴州貴陽?二模）力敏電阻器是一種能將機械力轉(zhuǎn)換為電信號的特殊元件，其電阻值可隨外加壓力

大小而改變。某同學(xué)為研究一個力敏電阻器段（阻值變化范圍為幾歐母到幾十歐姆）的特性。設(shè)計了如圖

a所示的電路，所用電源的電動勢為3V,內(nèi)阻忽略不計，滑動變阻器的調(diào)節(jié)范圍為0~20。。除圖a中的器

材外，還有如下器材可供選擇：

電流表A1（量程為0~0.6A,內(nèi)阻弓=1.5。）

電流表A?（量程為0~0.6A,內(nèi)阻約為2Q）

電壓表V（量程為0~15V,內(nèi)阻約為20kQ）

-----------

力敏電阻段

——（§＞—

ER。

圖a圖b圖c

（1）為使測量更準(zhǔn)確，圖a中P處選用電表,。處選用電表（均填選用電表的符號）;

（2）團合開關(guān)S,多次改變對力敏電阻的壓力尸，記錄下電表讀數(shù)，得到不同的值，描繪出&-尸圖像

如圖b所示，由圖像可得&與F的函數(shù)關(guān)系表達式凡=；

（3）該同學(xué)用力敏電阻和所提供的器材，把電流表A】改成一個壓力表（即在電流表A】表盤的對應(yīng)刻度位

置處標(biāo)上壓力大?。?，請在圖c虛線框內(nèi)畫出設(shè)計電路圖_____；

（4）若將電流表A】表盤的CH5A刻度處標(biāo)為壓力表的0刻度，則滑動變阻器接入電路的阻值應(yīng)調(diào)為

。,該壓力表能測量壓力的最大值是No

8.（2022?貴州貴陽?模擬）某興趣小組“探究一電池的輸出功率與外電路電阻的關(guān)系”的電路如圖1所示，圖

1中R為電阻箱，當(dāng)是阻值為38.0kQ的定值電阻，JiA是電流表（量程0~100NA,內(nèi)阻2.0kQ）,E是電池。

（1）實驗中若電流表的指針位置如圖2所示，則電流表的讀數(shù)是心，此時電阻箱R兩端的電

壓是V（保留3位有效數(shù)字）；

（2）改變電阻箱的電阻R,測得該電池的輸出電壓U與電阻箱的電阻R之間的關(guān)系如圖3中的曲線所示。

由圖像可知，該電池的電動勢為V（保留3位有效數(shù)字）。

圖3

（3）圖3曲線上P點對應(yīng)電阻箱消耗的功率是W,此時電池的總功率為W（均保

留3位有效數(shù)字）。

9.（2022?廣東?模擬）如圖甲所示是某種型號熱敏電阻的阻值&隨溫度f的變化曲線，現(xiàn)利用此熱敏電阻和

如圖乙所示的電路圖設(shè)計一種溫度測量儀，要求溫度測量時盡可能準(zhǔn)確，測量范圍為20℃~20℃。提供器材

如下：

M7?T/Q

40-

30-

20

10

0t/℃

-20-1001020

圖甲圖乙圖丙

A.熱敏電阻與

B.直流電源（電動勢為3V,內(nèi)阻不計）

C.電流表A1（量程為50mA,內(nèi)阻很小，作為溫度表使用）

D.電流表A2（量程為0.5A,內(nèi)阻很小，作為溫度表使用）

E.電阻箱（最大阻值為999.9。）

F.定值電阻R1（阻值為60。）

G.定值電阻&