考查主题三 以创新实验器材为主的实验

考查主题三以创新实验器材为主的实验(一)以传感器为载体，测量电源的电动势和内阻1．甲、乙两个实验小组利用传感器研究电池组电动势和内阻及负载功率问题。已知两小组所选用的定值电阻阻值相同，均为R0＝1.0Ω。(2)乙小组利用电压传感器(相当于理想电压表)、电流传感器(相当于理想电流表)和滑动变阻器，实验电路图如图(c)所示。移动滑动变阻器滑片，获得多组电压U与电流I的值，根据P＝UI，利用作图软件生成的P-U图像如图(d)所示，发现当U＝1.4V时，滑动变阻器的功率P达到最大值1.0W。可求出乙小组电池组电动势E2＝________V，内阻r2＝________Ω。(结果均保留两位有效数字)答案：(1)定值电阻为保护电阻，防止回路电流过大损坏电源或其他设备3.0

0.50

(2)2.8

0.962．(2023·汉中高三调研)某同学要准确测量某型号电池的电动势和内阻，该电池的电动势E1约为3V，内阻r1约为2Ω，实验室里还备有下列实验器材：A．另一电池(电动势E2约为4.5V，内阻r2约为3Ω)B．电压表(量程为1V，内阻约为3000Ω)C．电压表(量程为3V，内阻约为5000Ω)D．电流表(量程为0.3A，内阻约为0.5Ω)(二)以双电源为载体，测量电源的电动势和内阻E．电流传感器(内阻未知)F．滑动变阻器(最大阻值为10Ω)G．滑动变阻器(最大阻值为40Ω)H．滑动变阻器(最大阻值为60Ω)I．开关两个，导线若干根据所提供的实验器材，该同学设计了如图甲所示测量电路。实验步骤如下：①将R1、R2调至适当阻值，闭合开关S1；②闭合开关S2，再调节R1、R2，使电流传感器的示数为零；③多次改变R1阻值，相应调节R2阻值，使电流传感器的示数仍然为零，并读取多组电压表、电流表的示数；④根据测得数据描绘出电压表示数U随电流表示数I变化的U-I图像。请回答下列问题：(1)按所设计的实验电路，请用笔画线代替导线将图乙实物连接补画完整；(2)在实验中，电压表应选择________，若滑动变阻器R1选G，则滑动变阻器R2应选__________；(选填器材前面的字母代号)(3)作出的U-I图像如图丙所示，电动势E1＝_____V，内阻r1＝____Ω；(计算结果保留2位有效数字)(4)请从实验误差角度简要评价该实验方案：_____________________________________________________________________________。解析：(1)根据电路图，连线如图所示。(2)根据题意要使电流传感器的示数为零，则电流传感器两端电势差为零，则R1两端电压U应满足U＋Ir1＝E1，故电压表选择C；要使电流传感器的示数为零，则R1两端电压应接近E1，R2两端电压应接近E2，而E2大约是E1的1.5倍，且R1与R2电流相同，则R2应该比R1大一些，故R2应选H。(3)要使电流传感器的示数为零，则电流传感器两端电势差为零，根据E1＝Ir1＋U，有U＝E1－Ir1，结合图像可知E1＝2.9V，r1＝2.0Ω。(4)电流传感器的示数为零，整个电路等效为串联回路，流过两电源的电流相等，电流表所测电流为流过待测电源的真实值，电压表所测电压是待测电源两端的真实路端电压，避免了电压表的分流作用或电流表的分压作用，消除了系统误差；另外，多次测量可减小偶然误差。答案：(1)见解析图(2)C

H

(3)2.9

2.0

(4)一方面避免了电压表的分流作用或电流表的分压作用，消除了系统误差；另一方面多次测量可减小偶然误差[创新分析](1)本实验采用双电源法测量电源的电动势和内阻。(2)实验结束后，对实验方案从实验误差角度进行评价的考法较为新颖。

(三)以人为载体，测量电阻3．(2023·西宁高三质检)根据人体电阻的大小可以初步判断人体脂肪所占比例。(1)实验小组用多用电表直接粗测人体电阻Rx，先把选择开关调至“×1k”挡，经欧姆调零后测量人体电阻，指针偏转如图a所示，为了使测量结果更准确，应把选择开关调至__________(填“×100”或“×10k”)挡，经欧姆调零后再次测量，示数如图b所示，则人体电阻为__________kΩ；(2)现用另外方案测量人体电阻，实验小组根据已有器材设计了一个实验电路。实验室提供的器材如下：电压表V1(量程5V，内阻r1＝50.0kΩ)，电压表V2(量程3V，内阻r2＝30.0kΩ)，电流表A(量程0.6A，内阻r＝1Ω)，滑动变阻器R(额定电流1.5A，最大阻值50Ω)，电源E(电动势6.0V，内阻不计)，开关S，导线若干，请帮助完成下列实验步骤：①图c中虚线框内缺少了一块电表，应选择_____，理由是______；②请把图c中实验电路图补充完整；

③若步骤①中所选电表的示数为D，电压表V1的示数为U1，则待测电阻Rx＝____________(用题中所给的物理量符号表达)。解析：(1)由题图a可知，当选择开关调至“×1k”挡时，欧姆表指针偏角过小，可知选择量程过小，应把选择开关调至“×10k”挡；由题图b可知，人体电阻为R