届高考押题物理 专题十八 与闭合电路欧姆定律有关的实验精准培优专练.docx
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届高考押题物理专题十八与闭合电路欧姆定律有关的实验精准培优专练
培优点十八与闭合电路欧姆定律有关的实验
1.与闭合电路欧姆定律有关的实验是指以闭合电路欧姆定律为基本实验原理的实验,包括测定电源的电动势和内阻、多用电表的原理和使用等实验。
2.两点注意:
(1)测定电源的电动势和内阻的实验中注意用图象法处理数据;
(2)涉及多用电表的实验,理解欧姆表工作原理往往是解题的关键。
典例1.(2018∙全国I卷∙23)某实验小组利用如图(a)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900.0Ω;
电源E(6V,内阻可忽略);电压表V(量程150mV);
定值电阻R1(阻值20.0Ω);滑动变阻器R3(最大阻值为1000Ω);
电阻箱R2(阻值范围0~999.9Ω);单刀开关S1,单刀双掷开关S2。
实验时,先按图(a)连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0°C,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°C,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(a)中R1的滑片应移动到(填“a”或“b”)端;
(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并做出R2-t曲线:
(3)由图(b)可得到RT在25°C-80°C范围内的温度特性,当t=44.0°C时,可得R1=Ω;
(4)将RT握于手心,手心温度下R2的相应读数如图(c)所示,该读数为Ω,则手心温度为°C。
【解析】
(1)图(a)的电路滑动变阻器采用限流接法,在闭合S1前,R1应该调节到接入电路部分的电阻最大处,使电路中电流最小,即图(a)中的R1的滑片应移到b端。
(2)将t=60℃和t=70℃对应的两组数据对应画在坐标图上,然后用平滑曲线过尽可能多的数据点画出R2-t的图象。
(3)根据题述实验过程可知,测量的R2数据等于对应的热敏电阻Rr的电阻值。
由画出的R2-t图象可知当t=44.0℃时对应的Rr=460Ω。
(4)由画出的R2-t图象可知,当Rr=620.0Ω,手心温度t=33.0℃。
【答案】
(1)b
(2)如图所示(3)450(4)620.033.0
典例2.(2017∙全国III卷∙23)图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。
图中E是电池;R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻;表头
的满偏电流为250μA,内阻为480Ω。
虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连。
该多用电表有5个挡位,5个挡位为:
直流电压1V挡和5V挡,直流电流1mA挡和2.5mA挡,欧姆×100Ω挡。
(1)图(a)中的A端与________(填“红”或“黑”)色表笔相连接。
(2)关于R6的使用,下列说法正确的是________(填正确答案标号)。
A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
(3)根据题给条件可得R1+R2=________Ω,R4=________Ω。
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。
若此时B端是与“1”相连的,则多用电表读数为________;若此时B端是与“3”相连的,则读数为________;若此时B端是与“5”相连的,则读数为________。
(结果均保留3位有效数字)
【解析】
(1)A端与电池正极相连,电流从A端流出,A端与黑表笔相连。
(2)使用多用电表前,应机械调零,即应调整“指针定位螺丝”,使指针指在表盘左端电流“0”位置,与R6无关,选项A错;使用欧姆挡时,需要红、黑表笔短接,使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置,选项B对;使用电流挡时,B端与“1”或“2”相连,与R6无关,C错。
(3)B端与“1”、“2”相连时,该多用电表挡位分别为直流2.5mA挡、直流1mA挡,如图甲所示,由电表的改装原理可知,B端与“2”相连时,有I2=IG+
,解得R1+R2=160Ω;B端与“4”相连时,如图乙所示,多用电表为直流电压1V挡,表头并联部分电阻R0=
,R4=
-R0=880Ω。
(4)B端与“1”相连时,电表读数为1.47mA;B端与“3”相连时,多用电表为欧姆×100Ω挡,读数为11.0×100Ω=1.10×103Ω;B端与“5”相连时,多用电表为直流电压5V挡,读数为
×5V=2.95V。
【答案】
(1)黑
(2)B (3)160 880 (4)1.47mA1.10×103Ω 2.95V
1.某学习小组在练习使用多用电表的同时,对多用电表进行了探究(以下问题中均使用同一多用电表)。
(1)该学习小组先使用多用电表测量电压,若选择开关处在“10V”挡位,指针的位置如图甲所示,则测量结果为________V。
(2)然后学习小组对多用电表进行了探究,将多用电表选择开关旋至某倍率欧姆挡,测未知电阻值的电路如图乙所示,通过查找资料,了解到表头G的满偏电流为10mA,并通过测量作出了电路中电流I与待测电阻阻值Rx关系图象如图丙所示,由此可确定电池的电动势E=______V,该图象的函数关系式为I=__________________。
综上可判定学习小组使用了多用电表________倍率的欧姆挡。
A.×1B.×10C.×100D.×1k
【答案】
(1)4.6
(2)1.5
B
【解析】
(1)若用多用电表直流10V挡测量电压,其分度值为0.2V,对应读数是4.6V。
(2)对欧姆表内部的电路由闭合电路的欧姆定律有I=
,当欧姆调零时,Rx=0Ω,I=
=10mA;而指针指向中值电阻时,R滑+rg=Rx=150Ω,而I1=
=5mA,故E=1.5V;故电流的表达式为I=
;由此可知欧姆表的内阻150Ω=15×10Ω,则选择的是×10倍率。
2.如图所示为多量程多用电表的示意图。
(1)测量某电阻时,用欧姆挡“×100”挡时,发现指针偏转角度过小,他应该换用欧姆挡______挡(填“×10”或“×1k”),换挡后在测量前要先进行______;若接通3、4时分别对应“×10”、“×100”挡,则E'=_____E。
(2)表头G的标记值为10mA,10Ω,据此改装的多用表测电流时的读数总比标准电流表的读数偏大,则表头G内阻的真实值_______10Ω。
(填“大于”或“小于”)
(3)现提供以下实验器材:
A.多用表表头G,标记值为10mA,10Ω;
B.电阻箱R(0~999.9);
C.滑动变阻器R1(0~200Ω,额定电流1A);
D.滑动变阻器R2(0~2kΩ,额定电流1A);
E.直流电源E1(电动势为1.5V,内阻很小);
F.直流电源E2(电动势为12V,内阻很小);
G.开关S1、S2,导线若干
请在所给的方框中,用上述器材设计一个用半偏法较准确地测量表头G内阻的实验电路图,并在电路图中标明所选择器材的物理量符号。
【答案】
(1)×1k欧姆调零10
(2)小于(3)电路图如图所示
3.某学习小组的同学设计了如图所示的电路来测量定值电阻R0的阻值及某电源的电动势E和内阻r。
待测电源(电动势为E,内阻为r)
待测电阻R0
电流表A(量程为0.6A,内阻不计)
电阻箱R(0~99.9Ω)
单刀单掷开关S1和S2,导线若干。
(1)先测电阻R0的阻值,请将学习小组同学的操作补充完整:
先闭合S1和S2,调节电阻箱,读出其示数r1和对应的电流表示数I,然后______________________________,使电流表的示数仍为I,读出此时电阻箱的示数r2,则电阻R0的表达式为R0=__________。
(2)学习小组同学通过上述操作,测得电阻R0=9.5Ω,继续测电源的电动势E和内阻r,该小组同学的做法是:
闭合S1,断开S2,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数R和对应的电流表示数I,如下表数据:
组数
1
2
3
4
5
电阻R/Ω
0
3.0
6.0
12.0
18.0
电流I/A
0.50
0.40
0.33
0.25
0.20
①请用第1组和第5组数据求出该电源的电动势E=________V,r=________Ω。
②若只考虑系统误差,采用此测量电路所测的电动势与实际值相比_________,测得的内阻与实际值相比____________。
(填“偏大”“偏小”或“相同”)
【答案】
(1)断开S2,调节电阻箱的阻值r1-r2
(2)①62.5②相同偏大
【解析】
(1)电路中只有电流表而没有电压表,无法由伏安法求出电阻,故只有利用电阻箱得出待测电阻的
阻值,当电路中电流相等时,电阻也应相同;因此可以控制电流相等,利用电阻箱的示数变化,得出待测电阻的阻值,因此缺失的步骤应为:
将S2断开,调节电阻箱使电流表的示数仍为I;而待测电阻等于两次电阻箱的示数之差,即R0=r1-r2。
(2)由闭合回路欧姆定律可得E=I1(R0+r),E=I2(R0+r+R2),代入数据解得E=6V,r=2.5Ω;
②由于没考虑电流表内阻的影响,使内阻测量值偏大。
4.某同学设计如图所示的电路测电源的电动势和内阻,图中两个电流表相同,定值电阻阻值为R0。
(1)电路中R0的作用为___________。
(2)闭合开关S1之前,先将电阻箱接入电路的阻值调到________(填“最大”或“最小”),闭合开关S1,再闭合开关S2,调节电阻箱的阻值,使电流表A2的指针偏转较大(接近满偏),读出电流值I0,读出这时电阻箱的阻值R1;断开开关S2,调节电阻箱的阻值,使电流表A2的示数再次为I0,读出这时电阻箱的阻值R2,则电流表A1的阻值为_______。
(3)闭合开关S3,依次调______(填“大”或“小”)电阻箱的阻值,记录每次调节后电阻箱的阻值R,并记录每次调节后电流表A1的示数I,根据记录的R、I,作出IR-I图象,则图象可能是______。
(4)若根据记录的R、I,作出
图象,通过对图象的处理,得到图象与纵轴的截距为a,图象的斜率为b,则电源的电动势E=______,电源的内阻r=______。
【答案】
(1)保护电路元件(或保护电路)
(2)最大R1-R2(3)大D(4)
【解析】
(1)电路中R0作为保护电阻,起到保护电路元件的作用。
(2)为了防止电路中的电流过大,闭合开关S1之前,应将电阻箱接入电路的电阻调到最大,根据等效替代可知,电流表A1的内阻为R1-R2。
(3)由于开始时电流表接近满偏,因此调节电阻箱使电流表的示数逐渐减小,即电阻箱的阻值逐渐调大。
由闭合电路欧姆定律得E=I(R+RA1+R0+r),得到IR=E-I(r+R0+RA1),可见D项正确。
(4)由E=I(R+RA1+R0+r)得
,根据题意有
,得
,由
,得
。
5.如图(a)所示是某汽车转向灯的控制电路,电子闪光器可以产生周期性的开关动作,使转向信号灯和转向指示灯闪烁。
该电路的工作过程为:
汽车若向左转弯,就把转向信号灯开关(单刀三掷开关)拨至左侧位置1,闪光器工作,转向信号灯闪烁,向路人或其他车辆发出信号,同时安装在仪表盘上的转向指示灯也在闪亮,向驾驶员提供转向灯工作的情况;汽车向右转弯的原理与向左转一样。
(1)闭合点火开关,将转向信号灯开关拨至右侧位置2,发现电路不工作。
为排查电路故障,多用电表的选择开关应旋至(选填“欧姆挡”“交流电压挡”“直流电压挡”或“直流电流挡”)的位置;用调节好的多用电表进行排查,若只有电子闪光器断路,则表笔接A、B时指针(选填“偏转”或“不偏转”),接B、D时指针(选填“偏转”或“不偏转”)。
(2)电容式转向信号闪光器的内部结构如图(b)所示,它主要由一个具有双线圈的灵敏维电器和一个大容量的电容器组成。
其工作原理如下:
i.接通转向灯电路,蓄电池通过线圈L1和常闭触点对转向灯供电,在线圈L1的磁场的作用下,。
ii.蓄电池对电容器充电,此时线圈L1、L2均串入电路,故转向灯电流较小,转向灯不亮,在线圈L1、L2的磁场的作用下,触点打开。
iii.充电结束后,电流为零,触点闭合,蓄电池通过线圈L1和触点向转向灯供电,电容器也通过线圈L2放电,。
iv.放电结束后,线圈L2的电流为零,触点打开,转向灯不亮。
重复上述过程,实现转向灯的闪烁。
请将上述原理补充完整。
【答案】
(1)直流电压档偏转不偏转
(2)i.触点打开,转向灯电路切断,转向灯不亮iii.L1、L2中电流方向相反,产生的磁场抵消,触点闭合,转向灯发光
【解析】
(1)蓄电池为直流电源,将转向信号灯开关拨至右侧位置2时电源接入电路,为排查电路故障,多用电表的选择开关应旋至直流电压档的位置;用多用电表的直流电压挡检查电路故障,若只有电子闪光器断路,由图示电路图可知,表笔接A、B时,电压表与电源两极相连接,指针偏转,表笔接B、D时,电压表与电源两极不相连,电压表指针不偏转。
(2)i、接通转向灯电路,蓄电池通过线圈L1和常闭触点对转向灯供电,在线圈山的磁场的作用下,触点打开,转向灯电路切断,转向灯不亮。
iii、充电结束后,电流为零,触点闭合,蓄电池通过线圈L1和触点向转向灯供电,电容器也通过线圈L2放电,L1、L2中电流方向相反,产生的磁场抵消,触点闭合,转向灯发光。
6.某物理兴趣小组的同学要测量一节干电池的电动势E和内电阻r。
实验室提供如下器材:
待测干电池
电流表A1:
量程0~0.6A,内阻r1约为0.125Ω
电流表A2:
量程0~300μA,内阻r2为1000Ω
滑动变阻器R:
阻值范围0~20Ω,额定电流2A
电阻箱R′:
阻值范围0~9999Ω,额定电流1A
开关S、导线若干
小组中不同的同学选用了不同的器材和实验方案:
(1)甲同学选用电流表A1、电流表A2和滑动变阻器R、电阻箱R′等来测量干电池的电动势和内电阻,电路如图(a)所示。
①他将电流表A2与电阻箱R′串联,使其改装成一个量程为3.0V的电压表,此时电阻箱R′的阻值应调到________Ω;
②在记录数据时,他没有记录第三组的电压值,请你根据图(b)电流表A2的表盘示数写出对应的电压值U=________V;
(a)(b)(c)
测量次数
1
2
3
4
5
6
电流表A1读数I/A
0.12
0.20
0.36
0.38
0.50
0.57
改装电压表U读数U/V
1.37
1.32
1.14
1.10
1.05
③请你根据他记录的数据,在图(c)的直角坐标系上画出U-I图象;并由图象得到电池的电动势E=________V,内电阻r=________Ω。
(2)乙同学选用电流表A2、电阻箱R′、开关和导线测量干电池的电动势和内阻,电路如图(d)所示。
实验中他先将电阻箱R′阻值调到最大,闭合开关S;多次调节电阻箱阻值,分别记下电流表的示数I和电阻箱对应的阻值R′;以
为纵坐标,以(R′+r2)为横坐标,作
-(R′+r2)图线,如图(e)所示,并根据图象求出图线的斜率k和在纵轴上的截距b。
(d)(e)
请用斜率k和截距b,写出电动势E=________,内电阻r=________.
(3)请你对两位同学的实验作出评价________________________________________。
【答案】
(1)①9000 ②1.20 ③如图所示 1.46(1.45~1.47均可) 0.73(0.71~0.74均可)
(2)
(3)乙同学的设计方案较好,实验器材简单,没有系统误差
圣人之言行身之则----《论语》《论语》是孔子与其弟子的语录结集,儒家重要经典之一。
结集工作是由孔子门人及再传弟子完成的。
《论语》名称的来由,班固《汉书·艺文志》说:
“《论语》者,孔子应答弟子时人及弟子相与言而接闻于夫子之语也。
当时弟子各有所记。
夫子既卒,门人相与辑而论纂,故谓之《论语》。
”这一说法,大体可信。
原始记录杂出于众手,最后编定当在战国初期,以曾参门人为主。
现在通行的《论语》20篇,内容以伦理、教育为主。
《论语》在汉代有《鲁论语》、《齐论语》与《古论语》等不同本子流传,后来统一于郑玄。
现存旧注有魏何晏注、宋邢邴疏《论语注疏》、宋朱熹《论语集注》及清刘宝楠《论语正义》等,今注本有杨伯峻《论语译注》。
《泰伯》第一章:
子曰:
“泰伯,其可谓至德也已矣。
三以天下让,民无得而称焉。
《泰伯》第二章:
子曰:
“恭而无礼则劳,慎而无礼则葸,勇而无礼则乱,直而无礼则绞。
君子笃于亲,则民兴于仁;故旧不遗,则民不偷。
《泰伯》第三章:
曾子有疾,召门弟子曰:
“启予足!
启予手!
诗云:
‘战战兢兢,如临深渊,如履薄冰。
’而今而后,吾知免夫!
《泰伯》第四章:
曾子有疾,孟敬子问之。
曾子言曰:
“鸟之将死,其鸣也哀;人之将死,其言也善。
君子所贵乎道者三:
动容貌,斯远暴慢矣;正颜色,斯近信矣;出辞气,斯远鄙倍矣。
笾豆之事,则有司存。
《泰伯》第五章:
曾子曰:
“以能问于不能,以多问于寡;有若无,实若虚,犯而不校:
昔者吾友尝从事于斯《泰伯》第六章:
曾子曰:
“可以托六尺之孤,可以寄百里之命,临大节而不可夺也:
君子人与?
君子人也。
泰伯》第七章:
曾子曰:
“士不可以不弘毅,任重而道远。
仁以为己任,不亦重乎?
死而后已,不亦远乎。
《泰伯》第八章:
子曰:
“兴于诗,立于礼,成于乐。
《泰伯》第九章:
子曰:
“民可使由之,不可使知之。
”《泰伯》第十章:
子曰:
“好勇疾贫,乱也。
人而不仁,疾之已甚,乱也。
”泰伯》第十一章:
子曰:
“如有周公之才之美,使骄且吝,其余不足观也已。
《泰伯》第十二章:
子曰:
“三年学,不至于谷,不易得也。
”《泰伯》第十三章:
子曰:
“笃信好学,守死善道。
危邦不入,乱邦不居。
天下有道则见,无道则隐。
邦有道,贫且贱焉,耻也。
邦无道,富且贵焉,耻也。
”《泰伯》第十四章:
子曰:
“不在其位,不谋其政。
《泰伯》第十五章:
子曰:
“师挚之始,关睢之乱,洋洋乎盈耳哉。
”《泰伯》第十六章:
子曰:
“狂而不直,侗而不愿,悾悾而不信,吾不知之矣《泰伯》第十七章:
子曰:
“学如不及,犹恐失《泰伯》第十八章:
子曰:
“巍巍乎!
舜禹之有天下也而不与《泰伯》第十九章:
子曰:
“大哉尧之为君也!
巍巍乎!
唯天为大,唯尧则之。
荡荡乎!
民无能名焉。
巍巍乎其有成功也,《泰伯》第二十章:
舜有臣五人而天下治。
武王曰:
“予有乱臣十人。
”孔子曰:
“才难,不其然乎?
唐虞之际,于斯为盛。
有妇人焉,九人而已。
三分天下有其二,以服事殷。
周之德,其可《泰伯》第二十一章:
子曰:
“禹,吾无间然矣。
菲饮食而致孝乎鬼神,恶衣服而致美乎黻冕,卑宫室而尽力乎沟洫。
禹,吾无间然矣。
”泰伯是《论语》的一篇,共计21章,其中著名的文句有:
“鸟之将死,其鸣也哀;人之将死,其言也善”;“任重而道远”;“死而后已”;“民可使由之,不可使知之”;“不在其位,不谋其政”等。
本篇的基本内容,涉及到孔子及其学生对尧舜禹等古代先王的评价;孔子教学方法和教育思想的进一步发挥;孔子道德思想的具体内容以及曾子在若干问题上的见解。
泰伯:
周代始祖古公亶父的长子。
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