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1、专题限时训练专题限时训练 14 电学实验与创新 电学实验与创新 时间：时间：45 分钟分钟 1 (2018宁波镇海中学模拟宁波镇海中学模拟)LED发光二极管技术得到广泛应用， 下表为某发光二极管的正向电压 发光二极管技术得到广泛应用， 下表为某发光二极管的正向电压 U 与正向电流与正向电流 I 关系的数据关系的数据. U/V0.002.562.712.802.842.872.892.912.99 I/mA0.000.030.070.110.340.520.750.913.02 (1)根据以上数据，在图甲中画出电压在根据以上数据，在图甲中画出电压在 2.503.00 V 范围内时 二极管的 范围
2、内时 二极管的 IU 图线图线 答案：答案：如图所示如图所示 (2)分析二极管的分析二极管的 IU 图线可知二极管的电阻随图线可知二极管的电阻随 U 变大而变小变大而变小(选选 填“变大”“变小”或“不变”填“变大”“变小”或“不变”)，在电压，在电压 2.503.00 V 范围内电阻范围内电阻 最小约为最小约为 970(20) (保留三位有效数字保留三位有效数字) (3)某同学用伏安法测电阻的电路描绘该二极管的伏安特性曲 线，要求二极管的正向电压从 某同学用伏安法测电阻的电路描绘该二极管的伏安特性曲 线，要求二极管的正向电压从 0 开始变化，并使测量误差尽量减 小图乙是实验器材实物图，电压表
3、量程为 开始变化，并使测量误差尽量减 小图乙是实验器材实物图，电压表量程为 3 V，内阻约为，内阻约为 3 k， 电流表量程为 ， 电流表量程为 5 mA，内阻约为，内阻约为 10 .图中已连接了部分导线，请按 实验要求将实物图中的连线补充完整 图中已连接了部分导线，请按 实验要求将实物图中的连线补充完整 答案：答案：如图所示如图所示 (4)若此若此 LED 发光二极管的工作电流为发光二极管的工作电流为 2 mA，则此发光二极管 应与一阻值 ，则此发光二极管 应与一阻值 R15(1020 均可均可) 的电阻串联后才能与电动势为的电阻串联后才能与电动势为 3 V、内阻不计的电源相连、内阻不计的电
4、源相连 解析：解析：(1)先描点，然后用平滑的曲线连接；先描点，然后用平滑的曲线连接；(2)IU 图象的斜率表 示电阻的倒数，斜率变大，表示电阻变小，因此当电压 图象的斜率表 示电阻的倒数，斜率变大，表示电阻变小，因此当电压 U3 V 时，时， 电阻最大，大约为电阻最大，大约为 970 (20 )；(3)要描绘伏安特性曲线，需要将 二极管两端的电压从零开始调节， 故用滑动变阻器分压接法， 因为二 极管电阻比较大，为减小测量误差用电流表内接法； 要描绘伏安特性曲线，需要将 二极管两端的电压从零开始调节， 故用滑动变阻器分压接法， 因为二 极管电阻比较大，为减小测量误差用电流表内接法；(4)根据伏
5、安特 性曲线可知，发光二极管器的工作电流为 根据伏安特 性曲线可知，发光二极管器的工作电流为 2 mA 时，电阻两端的电压 为 时，电阻两端的电压 为 2.97 V，根据闭合电路的欧姆定律可知电阻两端的电压为，根据闭合电路的欧姆定律可知电阻两端的电压为 0.03 V， 电阻与二极管串联，通过电阻的电流也为 ， 电阻与二极管串联，通过电阻的电流也为 2 mA，根据欧姆定律可得 电阻 ，根据欧姆定律可得 电阻 R15 . 2(2018郑州第一次质量检测郑州第一次质量检测)要测绘一个标有“要测绘一个标有“3 V，6 W”小 灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到 ”小 灯泡的伏安特性曲
6、线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到 3 V，并 便于操作已选用的器材有： ，并 便于操作已选用的器材有： 电池组电池组(电动势电动势 4.5 V，内阻约为，内阻约为 1 )； 电流表电流表(量程为量程为 0250 mA，内阻约为，内阻约为 5 )； 电压表电压表(量程为量程为 03 V，内阻约为，内阻约为 3 k)； 开关一个、导线若干开关一个、导线若干 (1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的实验中所用的滑动变阻器应选下列中的 A(填字母代号填字母代号) A滑动变阻器滑动变阻器(最大阻值最大阻值 20 ，额定电流，额定电流 1 A) B滑动变阻器滑动变阻器(最大阻值最大阻值 1750 ，额
7、定电流，额定电流 0.3 A) (2)实验的电路图应选用下列的图实验的电路图应选用下列的图 B(填字母代号填字母代号) (3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示现将两个这样 的小灯泡并联后再与一个 实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示现将两个这样 的小灯泡并联后再与一个 2 的定值电阻的定值电阻 R 串联，接在电动势为串联，接在电动势为 1.5 V、内阻为、内阻为 1 的电源两端，如图乙所示每个小灯泡消耗的功率是的电源两端，如图乙所示每个小灯泡消耗的功率是 0.09 W. 解析：解析：(1)描绘小灯泡的伏安特性曲线，滑动变阻器应选择分压 接法， 以保证电压可以从零开始在较大的范围内连续调
8、节， 而分压接 法要求滑动变阻器选用阻值较小的变阻器，即滑动变阻器选 描绘小灯泡的伏安特性曲线，滑动变阻器应选择分压 接法， 以保证电压可以从零开始在较大的范围内连续调节， 而分压接 法要求滑动变阻器选用阻值较小的变阻器，即滑动变阻器选 A. (2)“描绘伏安特性曲线”的实验中，滑动变阻器应选择分压接 法，图 “描绘伏安特性曲线”的实验中，滑动变阻器应选择分压接 法，图 A 错误；图错误；图 C 中，变阻器与小灯泡并联，图中，变阻器与小灯泡并联，图 C 错误；小灯泡 正常发光的电阻 错误；小灯泡 正常发光的电阻 RL1.5 ，该电阻与电流表内阻接近，所以电，该电阻与电流表内阻接近，所以电 U2
9、 L PL 流表应采用外接法，图流表应采用外接法，图 B 正确，正确，D 错误错误 (3)设流过灯泡的电流为设流过灯泡的电流为 I，对应的电压为，对应的电压为 U，则对整个闭合回路 有 ，则对整个闭合回路 有 EU2I(Rr)，即，即 U1.56I，在伏安特性曲线上绘出该函数 图线，得交点坐标 ，在伏安特性曲线上绘出该函数 图线，得交点坐标 U10.6 V，I10.15 A，则每个灯泡的电功率，则每个灯泡的电功率 P U1I10.09 W. 3某同学为了测量一节电池的电动势和内阻，从实验室找到以 下器材 ： 一个满偏电流为 某同学为了测量一节电池的电动势和内阻，从实验室找到以 下器材 ： 一个
10、满偏电流为 100 A、 内阻为、 内阻为 2 500 的表头， 一个开关， 两个电阻箱 的表头， 一个开关， 两个电阻箱(0999.9 )和若干导线和若干导线 (1)由于表头量程偏小，该同学首先需将表头改装成量程为由于表头量程偏小，该同学首先需将表头改装成量程为 50 mA 的电流表，则应将表头与电阻箱并联的电流表，则应将表头与电阻箱并联(选填“串联”或“并联”选填“串联”或“并联”)， 并将该电阻箱阻值调为并将该电阻箱阻值调为 5.0 . (2)接着该同学用改装的电流表对电池的电动势及内阻进行测 量，实验电路如图甲所示，通过改变电阻 接着该同学用改装的电流表对电池的电动势及内阻进行测 量，
11、实验电路如图甲所示，通过改变电阻 R 测相应的电流测相应的电流 I，且作相，且作相 关计算后一并记录如下表关计算后一并记录如下表. 123456 R()95.075.055.045.035.025.0 I(mA)15.018.724.829.536.048.0 IR(V)1.421.401.361.331.261.20 根据表中数据，图乙中已描绘出四个点，请将第根据表中数据，图乙中已描绘出四个点，请将第 5、6 两组数 据也描绘在图乙中，并画出 两组数 据也描绘在图乙中，并画出 IRI 图线；图线； 答案：答案：如图所示如图所示 根据图线可得电池的电动势根据图线可得电池的电动势 E 是是 1.
12、53 V，内阻，内阻 r 是是 2.0 . 解析：解析：(1)将小量程表头改装成更大量程的电流表，需给表头 “并联”一个合适阻值的分流电阻；已知表头的满偏电流 将小量程表头改装成更大量程的电流表，需给表头 “并联”一个合适阻值的分流电阻；已知表头的满偏电流 Ig100 A，表头内阻，表头内阻 Rg2 500 ，改装后电流表量程，改装后电流表量程 IA50 mA，设分流 电阻为 ，设分流 电阻为 Rx，由，由 IgRg(IAIg)Rx解得解得 Rx5.0 . (2)将表中第将表中第 5、6 两组数据描入坐标纸，分析电路并由闭合电 路的欧姆定律可得 两组数据描入坐标纸，分析电路并由闭合电 路的欧姆
13、定律可得 EI(RRAr)，变形得，变形得 IR(RAr)IE，可 知 ，可 知 IRI 图象为一条直线，故应用一条直线拟合各数据点，如图所示 ；图象为一条直线，故应用一条直线拟合各数据点，如图所示 ； 由上述分析知，由上述分析知，IRI 图象的纵轴截距为电池电动势，由图知图象的纵轴截距为电池电动势，由图知 E 1.53 V(1.521.54 V)； 图中直线斜率的绝对值为； 图中直线斜率的绝对值为 RAr， 则， 则 RAr 7.0 ，所以，电池内阻，所以，电池内阻 r7.0 RA2.0 . 4如图所示为多量程多用电表的示意图如图所示为多量程多用电表的示意图 (1)当接通当接通 1 或或 2
14、 时，为电流挡时，为电流挡(填“电流”“电阻”或“电压”填“电流”“电阻”或“电压”).1 的量程比的量程比 2 的量程大的量程大(填“大”或“小”填“大”或“小”) (2)测量某电阻时，用欧姆挡“测量某电阻时，用欧姆挡“10”挡时，发现指针偏转角度 过大，他应该换用欧姆挡 ”挡时，发现指针偏转角度 过大，他应该换用欧姆挡1(填“填“1”或“”或“100”)挡换挡后，挡换挡后， 在测量前要先进行欧姆调零在测量前要先进行欧姆调零 (3)该同学要测量多用电表直流该同学要测量多用电表直流“2.5 V”挡的内阻挡的内阻 RV(约为约为 20 k)除此多用电表外， 还有以下器材 ： 直流电源一个除此多用
15、电表外， 还有以下器材 ： 直流电源一个(电动势电动势E为为3 V， 内阻可忽略不计 ， 内阻可忽略不计)、电阻一个、电阻一个(阻值阻值 R 为为 10 k)、开关一个、导线若 干 、开关一个、导线若 干 要求：在方框中画出实验电路图要求：在方框中画出实验电路图(多用电表用多用电表用表示表示)； 写出写出 RV的表达式的表达式(用字母表示，并说明所用字母的物理意义用字母表示，并说明所用字母的物理意义) 答案：答案：(3)见解析见解析 解析：解析：(1)将电流计改装成电流表时要并联电阻分流，所以将电流计改装成电流表时要并联电阻分流，所以 1、2 是电流挡；并阻电阻越小，分流越大，则改装的电流表量
16、程越大， 故 是电流挡；并阻电阻越小，分流越大，则改装的电流表量程越大， 故 1 位置的量程较大位置的量程较大 (2)因偏转角度过大，则电阻小，要用小量程的，选择“因偏转角度过大，则电阻小，要用小量程的，选择“1”挡， 换挡后电路改变，要重新进行欧姆调零 ”挡， 换挡后电路改变，要重新进行欧姆调零 (3)实验电路图如图所示实验电路图如图所示 在设计的电路图中， 多用电表与电阻串联， 通过它们的电流相在设计的电路图中， 多用电表与电阻串联， 通过它们的电流相 等， 所以有， 因此等， 所以有， 因此 RV， 其中， 其中 U 为多用电表直流为多用电表直流 “2.5 V” U RV E U R U
17、R E U 挡的读数，挡的读数，R 为为 10 k，E 为电源的电动势为电源的电动势 5(2018江西省上饶市二模江西省上饶市二模)要测定一个自感系数很大的线圈要测定一个自感系数很大的线圈 L 的直流电阻的直流电阻 RL，实验室提供以下器材：，实验室提供以下器材： A待测线圈待测线圈 L：阻值约为：阻值约为 2 ，额定电流为，额定电流为 2 A B电流表电流表 A1：量程为：量程为 0.6 A，内阻为，内阻为 r10.2 C电流表电流表 A2：量程为：量程为 3.0 A，内阻，内阻 r2约为约为 0.2 D变阻器变阻器 R1：阻值范围为：阻值范围为 010 E变阻器变阻器 R2：阻值范围为：阻
18、值范围为 01 k F定值电阻定值电阻 R310 G定值电阻定值电阻 R4100 H电源电源 E：电动势：电动势 E 约为约为 9 V，内阻很小，内阻很小 I单刀单掷开关两个单刀单掷开关两个 S1和和 S2，导线若干，导线若干 要求实验时， 改变滑动变阻器的阻值， 在尽可能大的范围内测得 多组 要求实验时， 改变滑动变阻器的阻值， 在尽可能大的范围内测得 多组 A1表、表、 A2表的读数表的读数 I1、 I2， 然后利用， 然后利用 I1I2图象求出线圈的电阻图象求出线圈的电阻 RL. (1)实验中定值电阻应选择实验中定值电阻应选择 F，滑动变阻器应选择，滑动变阻器应选择 D.(请填器材序请填
19、器材序 号号) (2)请在方框内画出实验电路原理图请在方框内画出实验电路原理图(器材用适当的符号表示器材用适当的符号表示) (3)实验结束时应先断开开关实验结束时应先断开开关 S2. (4)由实验测得的数据作出由实验测得的数据作出 I2I1图象，如图所示，则线圈的直流 电阻值为 图象，如图所示，则线圈的直流 电阻值为 2.04_. 解析：解析：(1)将内阻已知的电流表将内阻已知的电流表 A1串联定值电阻改装为电压表， 利用伏安法测量线圈的直流电阻值 由于线圈的直流电阻值很小， 测 量电路采用电流表外接法， 控制电路采用滑动变阻器分压接法， 滑动 变阻器选用阻值较小的滑动变阻器 串联定值电阻改装
20、为电压表， 利用伏安法测量线圈的直流电阻值 由于线圈的直流电阻值很小， 测 量电路采用电流表外接法， 控制电路采用滑动变阻器分压接法， 滑动 变阻器选用阻值较小的滑动变阻器 R1； 由于电源电动势约为； 由于电源电动势约为 9 V，改 装电压表时使用量程为 ，改 装电压表时使用量程为 0.6 的电流表的电流表 A1与定值电阻与定值电阻 R310 串联串联 (3)实验结束时若先断开开关实验结束时若先断开开关 S1，则线圈将产生自感电动势与电 流表 ，则线圈将产生自感电动势与电 流表 A1形成回路，可能会烧毁电流表，因此实验结束时应先断开开 关 形成回路，可能会烧毁电流表，因此实验结束时应先断开开 关 S2. (4)开关均闭合时， 利用并联电路知识可得开关均闭合时， 利用并联电路知识可得 I1(R3r)(I2I1)RL， 解得 ， 解得 I2I1，即，即 I2I1图象的斜率图象的斜率 k，由图象的，由图象的 R3rRL RL R3rRL RL 图线斜率图线斜率 k6 解得解得 RL2.04 .