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(共17张PPT)
考向4　创新类电学实验
研透真题·破题有方
(2018·全国卷Ⅰ)
某实验小组利用如图甲所示的电路探究在25
～80
℃范围内某热敏电阻的温度特性。所用器材有:置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT,其标称值(25
℃时的阻值)为900.0
Ω;电源E(6
V,内阻可忽略);电压表
(量程150
mV);定值电阻R0(阻值20.0
Ω);滑动变阻器R1(最大阻值为1
000
Ω);电阻箱R2(阻值范围0～999.9
Ω);单刀开关S1,单刀双掷开关S2。
实验时,先按图甲连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0
℃。将S2与1端接通,闭合S1,调节R1的滑片位置,使电压表读数为某一值U0;保持R1的滑片位置不变,将R2置于最大值,将S2与2端接通,调节R2,使电压表读数仍为U0;断开S1,记下此时R2的读数。逐步降低温控室的温度t,得到相应温度下R2的阻值,直至温度降到
25.0
℃。实验得到的R2-t数据见下表。
t/℃
25.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
R2/Ω
900.0
680.0
500.0
390.0
320.0
270.0
240.0
回答下列问题:
(1)在闭合S1前,图甲中R1的滑片应移动到　　　　
(填“a”或“b”)端。?
(2)在图乙的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并作出R2-t曲线。
(3)由图乙可得到RT在25
～80
℃范围内的温度特性。当t=44.0
℃时,可得
RT=　　　　Ω。?
(4)将RT握于手心,手心温度下R2的相应读数如图丙所示,该读数为　　　　Ω,则手心温度为　　　　℃。?
【解析】(1)为了保护测量电路,在闭合S1前,图甲中R1的滑片应移动到b端。
(2)在图乙的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,做出R2-t曲线如图所示。
(3)由作出的R2-t曲线可知,当t=44.0
℃时,可得RT=450
Ω。
(4)根据图丙所示读数为6×100
Ω+2×10
Ω+1×0
Ω+0.1×0
Ω=620.0
Ω,由作出的R2-t曲线可知,当RT=620.0
Ω时,可得t=33.0
℃。
答案:
(1)b　(2)见解析图　(3)450
(4)620.0　33.0
【真题解码】
命题陷阱点:不理解等效替代法
等效替代是物理实验常用的方法,基本原则就是替代前后电路的状态不变,则替代元件与原来的元件参量相同。
必备知能·融会贯通
【核心必备】电学实验原理的创新方法
解决电
学设计
型实验
常用的
三种
方法
转换法
将不易测量的物理量转换成可以(或易于)测量的物理量进行测量,然后再反求待测物理量的值,这种方法叫转换测量法(简称转换法)。如在测量金属丝电阻率的实验中,虽然无法直接测量电阻率,但可通过测量金属丝的长度和直径,并将金属丝接入电路测出其电阻,然后再计算出它的电阻率
替代法
用一个标准的已知量替代被测量,通过调整标准量,使整个测量系统恢复到替代前的状态,则被测量等于标准量
控制变量法
研究一个物理量与其他几个物理量的关系时,要使其中的一个或几个物理量不变,分别研究这个物理量与其他各物理量的关系,然后再归纳总结,如“探究影响导体电阻的因素实验”
(测电阻率)某兴趣小组欲通过测定工业污水(含多种重金属离子)的电阻率来判断某工厂废水是否达到排放标准(达标的污水中重金属离子浓度低,电阻率大,一般电阻率ρ≥200
Ω·m的工业废水即达到排放标准)。图甲所示为该组同学所用圆柱形盛水容器,其左、右两侧面为金属薄板(电阻极小),其余侧面由绝缘材料制成,左、右两侧带有接线柱。
多维猜押·制霸考场
(1)先用刻度尺和游标卡尺分别测量盛水容器的长度L和内径D,某次测量示数如图乙所示,它们的读数分别为:L=40.0
cm;D=　　　　　cm。?
将水样注满容器后,进行以下操作:
(2)分别用多用电表欧姆挡的“×1
k”“×100”两挡粗测水样的电阻值时,表盘上指针如图所示,则所测水样的电阻约为　　　　　Ω。?
(3)为更精确地测量所取水样的电阻,该小组从实验室中找到如下实验器材:
A.电流表(量程5
mA,电阻RA=800
Ω)
B.电压表(量程15
V,电阻RV约为10
kΩ)
C.滑动变阻器(0～20
Ω,额定电流1
A)
D.电源(12
V,内阻约10
Ω)
E.开关一只,导线若干
请在图中完成电路连接。
(4)正确连接电路后,闭合开关,测得一组U、I数据;再调节滑动变阻器,重复上述测量步骤,得出一系列数据如下表所示。
U/V
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
I/mA
0.73
1.43
2.17
2.89
3.58
由以上测量数据得到
的平均值为2
772
Ω,则待测水样的电阻为　
　　　　Ω。据此可知,所测水样　　　　　排放标准(填“达到”或“没达
到”)。?
【解析】(1)主尺读数15.1
cm,副尺第11条线与主尺刻度对齐而副尺有20个格,每个格为0.05
mm,所以有11×0.05
mm=0.55
mm,故读数为15.1
cm+0.55
mm
=15.155
cm。
(2)丁图指针太靠近0刻度,而丙图指针在表盘中央附近,两图读数结果应该是一样的,所以丙图对应的是×100挡,读数时选择指针在表盘中央附近的。故结果为16×100
Ω=1
600
Ω。
(3)电流表内阻已知,故用电流表内接法。待测电阻较大而滑动变阻器阻值太小,所以用滑动变阻器分压式接法。电路如图所示:
(4)电流表内接法的测量结果为待测电阻与电流表内阻的串联总电阻,所以待测
阻值Rx=R测-RA=1
972
Ω。由R=
得:ρ=
≈89<100,所以没达到排放标准。
答案:(1)15.155　(2)1
600　(3)见解析图　(4)1
972　没达到专题十五　电学、光学实验
考向4　创新类电学实验
　(2018·全国卷Ⅰ)
某实验小组利用如图甲所示的电路探究在25
～80
℃范围内某热敏电阻的温度特性。所用器材有:置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT,其标称值(25
℃时的阻值)为900.0
Ω;电源E(6
V,内阻可忽略);电压表
(量程150
mV);定值电阻R0(阻值20.0
Ω);滑动变阻器R1(最大阻值为1
000
Ω);电阻箱R2(阻值范围0～999.9
Ω);单刀开关S1,单刀双掷开关S2。
实验时,先按图甲连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0
℃。将S2与1端接通,闭合S1,调节R1的滑片位置,使电压表读数为某一值U0;保持R1的滑片位置不变,将R2置于最大值,将S2与2端接通,调节R2,使电压表读数仍为U0;断开S1,记下此时R2的读数。逐步降低温控室的温度t,得到相应温度下R2的阻值,直至温度降到25.0
℃。实验得到的R2-t数据见下表。
t/℃
25.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
R2/Ω
900.0
680.0
500.0
390.0
320.0
270.0
240.0
回答下列问题:
(1)在闭合S1前,图甲中R1的滑片应移动到　　　　
(填“a”或“b”)端。?
(2)在图乙的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并作出R2-t曲线。
(3)由图乙可得到RT在25
～80
℃范围内的温度特性。当t=44.0
℃时,可得RT=　　　　Ω。?
(4)将RT握于手心,手心温度下R2的相应读数如图丙所示,该读数为　　　　Ω,则手心温度为　　　　℃。?
命题陷阱点:不理解等效替代法
等效替代是物理实验常用的方法,基本原则就是替代前后电路的状态不变,则替代元件与原来的元件参量相同。
电学实验原理的创新方法
解决电学设计型实验常用的三种方法
转换法
将不易测量的物理量转换成可以(或易于)测量的物理量进行测量,然后再反求待测物理量的值,这种方法叫转换测量法(简称转换法)。如在测量金属丝电阻率的实验中,虽然无法直接测量电阻率,但可通过测量金属丝的长度和直径,并将金属丝接入电路测出其电阻,然后再计算出它的电阻率
替代法
用一个标准的已知量替代被测量,通过调整标准量,使整个测量系统恢复到替代前的状态,则被测量等于标准量
控制变量法
研究一个物理量与其他几个物理量的关系时,要使其中的一个或几个物理量不变,分别研究这个物理量与其他各物理量的关系,然后再归纳总结,如“探究影响导体电阻的因素实验”
　(测电阻率)某兴趣小组欲通过测定工业污水(含多种重金属离子)的电阻率来判断某工厂废水是否达到排放标准(达标的污水中重金属离子浓度低,电阻率大,一般电阻率ρ≥200
Ω·m的工业废水即达到排放标准)。图甲所示为该组同学所用圆柱形盛水容器,其左、右两侧面为金属薄板(电阻极小),其余侧面由绝缘材料制成,左、右两侧带有接线柱。
(1)先用刻度尺和游标卡尺分别测量盛水容器的长度L和内径D,某次测量示数如图乙所示,它们的读数分别为:L=40.0
cm;D=　　　　　cm。?
将水样注满容器后,进行以下操作:
(2)分别用多用电表欧姆挡的“×1
k”“×100”两挡粗测水样的电阻值时,表盘上指针如图所示,则所测水样的电阻约为　　　　　Ω。?
(3)为更精确地测量所取水样的电阻,该小组从实验室中找到如下实验器材:
A.电流表(量程5
mA,电阻RA=800
Ω)
B.电压表(量程15
V,电阻RV约为10
kΩ)
C.滑动变阻器(0～20
Ω,额定电流1
A)
D.电源(12
V,内阻约10
Ω)
E.开关一只,导线若干
请在图中完成电路连接。
(4)正确连接电路后,闭合开关,测得一组U、I数据;再调节滑动变阻器,重复上述测量步骤,得出一系列数据如下表所示。
U/V
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
I/mA
0.73
1.43
2.17
2.89
3.58
由以上测量数据得到
的平均值为2
772
Ω,则待测水样的电阻为　　　　　Ω。据此可知,所测水样　　　　　排放标准(填“达到”或“没达到”)。
专题十五　电学、光学实验
考向4
///研透真题·破题有方///
　【解析】(1)为了保护测量电路,在闭合S1前,图甲中R1的滑片应移动到b端。
(2)在图乙的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,做出R2-t曲线如图所示。
(3)由作出的R2-t曲线可知,当t=44.0
℃时,可得RT=450
Ω。
(4)根据图丙所示读数为6×100
Ω+2×10
Ω+1×0
Ω+0.1×0
Ω=620.0
Ω,由作出的R2-t曲线可知,当RT=620.0
Ω时,可得t=33.0
℃。
答案:
(1)b　(2)见解析图　(3)450
(4)620.0　33.0
///多维猜押·制霸考场///
　【解析】(1)主尺读数15.1
cm,副尺第11条线与主尺刻度对齐而副尺有20个格,每个格为0.05
mm,所以有11×0.05
mm=0.55
mm,故读数为15.1
cm+0.55
mm=15.155
cm。
(2)丁图指针太靠近0刻度,而丙图指针在表盘中央附近,两图读数结果应该是一样的,所以丙图对应的是×100挡,读数时选择指针在表盘中央附近的。故结果为16×100
Ω=1
600
Ω。
(3)电流表内阻已知,故用电流表内接法。待测电阻较大而滑动变阻器阻值太小,所以用滑动变阻器分压式接法。电路如图所示:
(4)电流表内接法的测量结果为待测电阻与电流表内阻的串联总电阻,所以待测阻值Rx=R测-RA=1
972
Ω。由R=ρ
得:ρ=
≈89<100,所以没达到排放标准。
答案:(1)15.155　(2)1
600　(3)见解析图　(4)1
972　没达到
?

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