17.電學(xué)實(shí)驗(yàn)1.(9分)(2024海南卷)用如圖(a)所示的電路觀察電容器的充、放電現(xiàn)象,實(shí)驗(yàn)器材有電源E、電容器C、電壓表、電流表、電流傳感器、計(jì)算機(jī)、定值電阻R、單刀雙擲開關(guān)S1、開關(guān)S2、導(dǎo)線若干。(a)(b)(1)閉合開關(guān)S2,將S1接1,電壓表示數(shù)增大,最后穩(wěn)定在12.3V。在此過程中,電流表的示數(shù)(填選項(xiàng)標(biāo)號)。

A.一直穩(wěn)定在某一數(shù)值B.先增大,后逐漸減小為零C.先增大,后穩(wěn)定在某一非零數(shù)值(2)先后斷開開關(guān)S2、S1,將電流表更換成電流傳感器,再將S1接2,此時(shí)通過定值電阻R的電流方向?yàn)?選填“a→b”或“b→a”),通過傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī),畫出電流隨時(shí)間變化的It圖像,如圖(b),t=2s時(shí)I=1.10mA,圖中M、N區(qū)域面積比為8∶7,可求出R=kΩ(保留2位有效數(shù)字)。

2.(11分)(2024江西卷)某小組欲設(shè)計(jì)一種電熱水器防觸電裝置,其原理是:當(dāng)電熱管漏電時(shí),利用自來水自身的電阻,可使漏電電流降至人體安全電流以下。為此,需先測量水的電阻率,再進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。(1)如圖甲所示,在絕緣長方體容器左右兩側(cè)安裝可移動的薄金屬板電極,將自來水倒入其中,測得水的截面寬d=0.07m和高h(yuǎn)=0.03m。(2)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材:電流表(量程300μA,內(nèi)阻RA=2500Ω)、電壓表(量程3V或15V,內(nèi)阻未知)、直流電源(3V)、滑動變阻器、開關(guān)和導(dǎo)線。請?jiān)趫D甲中畫線完成實(shí)物圖連接。甲乙(3)連接好電路,測量26℃的水在不同長度l時(shí)的電阻值Rx。將水溫升到65℃,重復(fù)測量。繪出26℃和65℃水的Rxl圖線,分別如圖乙中a、b所示。(4)若Rxl圖線的斜率為k,則水的電阻率表達(dá)式為ρ=(用k、d、h表示)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,溫度(選填“高”或“低”)的水更容易導(dǎo)電。

(5)測出電阻率后,擬將一段塑料水管安裝于熱水器出水口作為防觸電裝置。為保證出水量不變,選用內(nèi)直徑為8.0×103m的水管。若人體的安全電流為1.0×103A,熱水器出水溫度最高為65℃,忽略其他電阻的影響(相當(dāng)于熱水器220V的工作電壓直接加在水管兩端),則該水管的長度至少應(yīng)設(shè)計(jì)為m。(保留2位有效數(shù)字)

3.(14分)(2024浙江6月選考)在測繪發(fā)光二極管在導(dǎo)通狀態(tài)下的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)中。(1)用多用電表電阻擋判斷發(fā)光二極管的正負(fù)極選用×100擋時(shí),變換表筆與二極管兩極的連接方式,發(fā)現(xiàn)電表指針均不偏轉(zhuǎn)。選用(選填“×10”或“×1k”)擋重新測試,指針仍不偏轉(zhuǎn),更換二極管極性后,發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn),此時(shí)與多用電表紅色表筆相連的是二極管(選填“正極”或“負(fù)極”)。

甲乙丙(2)圖甲是已完成部分連線的實(shí)物圖,為實(shí)現(xiàn)電壓可從零開始調(diào)節(jié),并完成實(shí)驗(yàn),P應(yīng)連接(選填“a”“b”“c”或“d”)接線柱,Q應(yīng)連接(選填“a”“b”“c”或“d”)接線柱。某次選用多用電表量程為50mA擋測量,指針如圖乙所示,則電流I=mA。

(3)根據(jù)測得數(shù)據(jù),繪出伏安特性曲線如圖丙所示,說明該二極管是(選填“線性”或“非線性”)元件,正常發(fā)光時(shí)電壓在V范圍。

4.(16分)(2024新課標(biāo)卷)學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組要測量量程為3V的電壓表V的內(nèi)阻RV?？蛇x用的器材有:多用電表,電源E(電動勢5V),電壓表V1(量程5V,內(nèi)阻約3kΩ),定值電阻R0(阻值為800Ω),滑動變阻器R1(最大阻值50Ω),滑動變阻器R2(最大阻值5kΩ),開關(guān)S,導(dǎo)線若干。完成下列填空:(1)利用多用電表粗測待測電壓表的內(nèi)阻。首先應(yīng)(把下列實(shí)驗(yàn)步驟前的字母按正確操作順序排列)。

A.將紅、黑表筆短接B.調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕,使指針指向零歐姆C.將多用電表選擇開關(guān)置于電阻擋“×10”位置再將多用電表的紅、黑表筆分別與待測電壓表的(選填“正極、負(fù)極”或“負(fù)極、正極”)相連,電阻表的指針位置如圖甲中虛線Ⅰ所示。為了減少測量誤差,應(yīng)將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電阻擋(選填“×1”“×100”或“×1k”)位置,重新調(diào)節(jié)后,測量得到指針位置如圖甲中實(shí)線Ⅱ所示,則粗測得到的該電壓表內(nèi)阻為kΩ(結(jié)果保留1位小數(shù))。

甲乙(2)為了提高測量精度,他們設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路,其中滑動變阻器應(yīng)選(選填“R1”或“R2”),閉合開關(guān)S前,滑動變阻器的滑片應(yīng)置于(選填“a”或“b”)端。

(3)閉合開關(guān)S,滑動變阻器滑片滑到某一位置時(shí),電壓表V1和待測電壓表的示數(shù)分別為U1、U,則待測電壓表內(nèi)阻RV=(用U1、U和R0表示)。

(4)測量得到U1=4.20V,U=2.78V,則待測電壓表內(nèi)阻RV=kΩ(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

參考答案1.答案(1)B(2)a→b5.2解析(1)電容器充電過程中,當(dāng)電路剛接通后,電流表示數(shù)從0增大至某一最大值,后隨著電容器的不斷充電,電路中的充電電流在減小,當(dāng)充電結(jié)束電路穩(wěn)定后,此時(shí)電路相當(dāng)于開路,電流為零,故選B。(2)根據(jù)電路圖可知充電結(jié)束后電容器上極板帶正電,將S1接2,電容器放電,此時(shí)通過定值電阻R的電流方向?yàn)閍→b;t=2s時(shí),I=1.10mA,可知此時(shí)電容器兩端的電壓為U2=IR,電容器開始放電前兩端電壓為12.3V,根據(jù)It圖像與橫軸圍成的面積表示放出的電荷量可得,0~2s間放出的電荷量為Q1=ΔU·C=(12.3V1.10×103A×R)C,2s后到放電結(jié)束放出的電荷量為Q2=ΔU'·C=1.10×103A·RC,根據(jù)題意Q1Q2=87,解得R=52.答案(2)見解析圖(4)hdk高(5)0.46解析(2)題目明確給出了電流表的內(nèi)阻RA=2500Ω,故采用“電流表內(nèi)接法”,電源電動勢是3V,電壓表量程選3V,實(shí)物圖連接如圖所示。(4)由電阻定律得Rx=ρldh=ρdh·l,知k=ρdh由題圖乙可知,同等情況下圖線b代表的電阻更小,更容易導(dǎo)電。而圖線b代表65℃時(shí)的圖線,故溫度高的水更容易導(dǎo)電。(5)由電阻定律得Rx=ρlS,其中S=14π由題圖乙知ρ=hdk=0.03×0.07×8×1030.7由歐姆定律得Rx=U聯(lián)立解得l=πUπ×220×(8.0×13.答案(1)×1k負(fù)極(2)ad45.0(3)非線性2.0~2.5解析(1)指針未偏轉(zhuǎn),說明可能電阻過大,應(yīng)換用×1k擋繼續(xù)實(shí)驗(yàn);根據(jù)“紅進(jìn)黑出”原則及二極管單向?qū)щ娦钥芍c紅色表筆相連的是二極管負(fù)極。(2)實(shí)現(xiàn)電壓可從零開始調(diào)節(jié),滑動變阻器采用分壓式接法,P應(yīng)連接a;根據(jù)題圖丙可知電壓表選取0~3V量程,故Q接d;多用電表選用量程為50mA擋測量,分度值為1mA,需要估讀到0.1mA,故多用電表的讀數(shù)為4×10mA+5×1mA+0×0.1mA=45.0mA。(3)根據(jù)題圖丙可知I隨U非線性變化,故說明該二極管是非線性元件,根據(jù)題圖丙可知正常發(fā)光時(shí)即有電流通過時(shí)電壓在2.0~2.5V范圍。4.答案(1)CAB負(fù)極、正極×1001.6(2)R1a(3)U(4)1.57解析(1)利用多用電表粗測待測電壓表的內(nèi)阻。首先應(yīng)選擇電阻擋,接著將紅、黑表筆短接,再調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕,使指針指向零歐姆,故操作順序?yàn)镃AB。由“紅進(jìn)黑出”可知,多用電表的紅、黑表筆應(yīng)該分別與待測電壓表的“負(fù)極、正極”相連。由題圖甲中虛線Ⅰ可知,其偏轉(zhuǎn)角度較小,即倍率選擇過小,為了減少測量誤差,應(yīng)將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電阻擋倍率較大處,而“×1k”倍率又過大,故應(yīng)選擇電阻擋“×100”