PAGEPAGE5高考必考題突破講座7電學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的思想看法及解題策略1．(2022·浙江寧波模擬)某金屬材料制成的電阻，阻值隨溫度變化而變化：為了測(cè)量RT，在0℃到100℃之間的多個(gè)溫度下的阻值，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下圖的電路，其中eq\o(○,\s\up1(A))是量程為3mA、內(nèi)阻忽略不計(jì)的電流表，E為電源(電動(dòng)勢(shì)為1.5V，內(nèi)阻約為1Ω)，R1為滑動(dòng)變阻器，R2為電阻箱，S為單刀雙擲開關(guān)．(1)實(shí)驗(yàn)室中提供的滑動(dòng)變阻器有兩個(gè)：RA(0～150Ω)、RB(0～500Ω)，本實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器選用RB(選填“RA〞或“RB〞)．(2)完成下面實(shí)驗(yàn)步驟中的填空；①調(diào)節(jié)溫度，使得RT的溫度到達(dá)T1；②將S接1，調(diào)節(jié)R1，使電流表的指針偏轉(zhuǎn)到適當(dāng)位置，記下此時(shí)電流表的讀數(shù)I；③將S接2，調(diào)節(jié)R2，使電流表讀數(shù)仍為I，記下此時(shí)電阻箱的讀數(shù)R0；④那么當(dāng)溫度為T1時(shí)，電阻RT＝R0；⑤改變RT的溫度，在每一溫度下重復(fù)步驟②③④，即可測(cè)得電阻阻值隨溫度變化的規(guī)律．(3)由上述實(shí)驗(yàn)測(cè)得的不同溫度下RT的電阻值，畫出該金屬材料制成的電阻RT隨溫度t變化的圖象如圖甲所示．假設(shè)把該電阻與電池(電動(dòng)勢(shì)E＝1.5V，內(nèi)阻不計(jì))、電流表(量程為5mA、內(nèi)阻Rg＝100Ω)、電阻箱串聯(lián)起來(lái)，連成如圖乙所示的電路，用電阻RT作測(cè)溫探頭，把電流表的電流作溫度計(jì)．假設(shè)電阻箱取值R＝50Ω，那么電流表5mA處對(duì)應(yīng)的溫度數(shù)值為50℃解析：(1)電路最小電阻約為R＝eq\f(E,Imax)＝500Ω，RA最大阻值太小，因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇RB．(3)當(dāng)電流為5mA時(shí)，由閉合電路的歐姆定律得I＝eq\f(E,R＋Rg＋RT)，RT＝eq\f(E,I)－R－Rg＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1.5,0.005)－50－100))Ω＝150Ω，由R－t圖象，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)得到RT＝t＋100(Ω)，當(dāng)RT＝150Ω時(shí)，t＝50℃.2．(2022·山東濟(jì)南二模)現(xiàn)有一電動(dòng)勢(shì)E約為9V、內(nèi)阻r約為40Ω的電源，最大額定電流為50mA，現(xiàn)有量程為3V，內(nèi)阻為2kΩ的電壓表和阻值為0～999.9Ω的電阻箱各一只，另有假設(shè)干定值電阻、開關(guān)和導(dǎo)線等器材，為測(cè)定該電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)答復(fù)以下問(wèn)題：(1)實(shí)驗(yàn)室備有以下幾種規(guī)格的定值電阻R0，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用的定值電阻是(C)A．200Ω B．2kΩC．4kΩ D．10kΩ(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先將電阻箱的電阻調(diào)到最大值(選填“最大值〞“最小值〞或“任意值〞)，目的是：保護(hù)電源．(3)該同學(xué)接入符合要求的R0后，閉合開關(guān)S，調(diào)整電阻箱的阻值，讀取電壓表的示數(shù)，根據(jù)記錄的多組數(shù)據(jù)，作出如圖乙所示的eq\f(1,U)－eq\f(1,R)線，根據(jù)該圖線可求得電源的電動(dòng)勢(shì)E＝8.6V，內(nèi)阻r＝36Ω.(保存兩位有效數(shù)字)解析：(1)定值電阻的作用是擴(kuò)大電壓表的量程到9V，所以實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用的定值電阻是C．(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先將電阻箱的電阻調(diào)到最大值，目的是保護(hù)電源．(3)由閉合電路歐姆定律E＝3U＋eq\f(3U,R)r，轉(zhuǎn)化成eq\f(1,U)＝eq\f(3r,E)·eq\f(1,R)＋eq\f(3,E)，eq\f(1,U)－eq\f(1,R)圖線截距eq\f(3,E)＝0.35，解得E＝8.6V，由斜率eq\f(3r,E)＝eq\f(0.1,8×10－3)，解得r＝36Ω.3．(2022·河北衡水一模)某同學(xué)想測(cè)量某導(dǎo)電溶液的電阻率，先在一根均勻的長(zhǎng)玻璃管兩端各裝一個(gè)電極(接觸電阻不計(jì))，兩電極相距L＝0.700m，其間充滿待測(cè)的導(dǎo)電溶液．用如下器材進(jìn)行測(cè)量：電壓表(量程15V，內(nèi)阻約30kΩ)、電流表(量程300μA，內(nèi)阻約50Ω)、滑動(dòng)變阻器(100Ω，1A)、電池組(電動(dòng)勢(shì)E＝12V，內(nèi)阻r＝6Ω)、單刀單擲開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線假設(shè)干．下表是他測(cè)量通過(guò)管中導(dǎo)電液柱的電流及兩端電壓的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．實(shí)驗(yàn)中他還用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量了玻璃管的內(nèi)徑，結(jié)果如圖乙所示.U/V01.03.05.07.09.011.0I/μA02265109155175240根據(jù)以上所述請(qǐng)答復(fù)下面的問(wèn)題；(1)玻璃管內(nèi)徑d的測(cè)量值為3.065cm(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖丙的坐標(biāo)中的已描點(diǎn)，請(qǐng)作出U－I圖象，根據(jù)圖象求出電阻R＝4.6×104(4.4×104～4.8×104均正確)Ω(保存兩位有效數(shù)字)．(3)計(jì)算導(dǎo)電溶液的電阻率表達(dá)式ρ＝eq\f(πRd2,4L)(用R、d、L表示)，測(cè)量值為49(45～53均正確)Ω·m(保存兩位有效數(shù)字)．(4)請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)畫出測(cè)量導(dǎo)電溶液電阻的電路圖，并在圖甲中補(bǔ)畫出未連接的導(dǎo)線.見解析圖乙、丙解析：(1)玻璃管內(nèi)徑d＝30mm＋0.05mm×13＝30.65mm＝3.065cm.(2)根據(jù)描點(diǎn)，連線如圖甲所示，由圖可求出電阻R＝4.6×104Ω.(3)由R＝ρeq\f(L,S)和S＝eq\f(1,4)πd2可得ρ＝eq\f(πRd2,4L)，代入數(shù)據(jù)可求得ρ＝49Ω·m.(4)因?yàn)閑q\f(RV,R)<eq\f(R,RA)，所以電流表應(yīng)選內(nèi)接法；由于滑動(dòng)變阻器的最大阻值遠(yuǎn)小于待測(cè)阻值，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)用分壓式接法，電路圖及實(shí)物圖分別如圖乙、丙所示．4．(2022·河北衡水模擬)為測(cè)量電阻Rx(約600Ω)的阻值，實(shí)驗(yàn)室可供選擇的器材有：A．電流表eq\o(○,\s\up1(G))(0～3mA，內(nèi)阻Rg＝100Ω)B．電流表eq\o(○,\s\up1(A))(0～10mA，內(nèi)阻未知)C．定值電阻R1(300Ω)D．定值電阻R2(30Ω)E．滑動(dòng)變阻器R(0～20Ω)F．直流電源(E＝3V，內(nèi)阻不計(jì))G．開關(guān)S及導(dǎo)線假設(shè)干某同學(xué)用圖(甲)的電路進(jìn)行測(cè)量，答復(fù)以下問(wèn)題：(1)定值電阻應(yīng)選擇R1(選填“R1”或“R2(2)按圖甲的電路將圖乙的實(shí)物連成實(shí)驗(yàn)電路(圖中已畫出局部電路)．(3)實(shí)驗(yàn)中，正確接入定值電阻后，閉合開關(guān)S，屢次移動(dòng)滑動(dòng)觸頭，分別記錄電流表eq\o(○,\s\up1(G))、電流表eq\o(○,\s\up1(A))的示數(shù)I1、I2如下表：I1/mA0.921.261.752.122.522.98I2/mA3.004.025.606.808.049.60在圖丙的坐標(biāo)紙上將所缺數(shù)據(jù)點(diǎn)補(bǔ)充完整并作圖，根據(jù)圖線求得斜率k＝3.2.(保存兩位有效數(shù)字)(4)根據(jù)圖線求得Rx＝5.6×102Ω.(保存兩位有效數(shù)字)解析：(1)由圖甲可知，eq\f(Rx＋Rg,R定)＝eq\f(IA－IG,IG)，代入數(shù)據(jù)可得R定＝300Ω，因此定值電阻應(yīng)選擇R1；(2)連接電路實(shí)物圖時(shí)注意電流由電流表正接線柱流入，負(fù)接線柱流出．電流表A的負(fù)接線柱連接滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端接線柱；(3)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，然后用直線擬合各數(shù)據(jù)點(diǎn)，在圖線中找出兩點(diǎn)，計(jì)算出斜率k