Ⅳ－2 创新为魂-高考创新考法迁移悟通

创新为魂——高考创新考法迁移悟通Ⅳ－201020304目录创新点(一)实验目的的创新创新点(二)

数据处理的创新创新点(三)

实验器材的等效替换创新点(四)

实验操作的创新05专题跟踪检测01创新点(一)

实验目的的创新[例1]

(2023·广东高考)某兴趣小组设计了测量盐水电导率的实验。所用器材有：电源E(电动势恒定，内阻可忽略)；毫安表(量程15mA，内阻可忽略)；电阻R1(阻值500Ω)、R2(阻值500Ω)、R3(阻值600Ω)和R4(阻值200Ω)；开关S1和S2；装有耐腐蚀电极板和温度计的有机玻璃样品池；导线若干。请完成下列实验操作和计算。(1)电路连接图(a)为实验原理图。在图(b)的实物图中，已正确连接了部分电路，只有R4一端的导线还未连接，该导线应接到R3的________(填“左”或“右”)端接线柱。(2)盐水电导率和温度的测量①测量并记录样品池内壁的长宽高，在样品池中注满待测盐水。②闭合开关S1，________开关S2，毫安表的示数为10.0mA，记录此时毫安表的示数；计算得到流过样品池的电流I1为________mA；

③________开关S2，毫安表的示数为15.0mA，记录此时毫安表的示数；计算得到流过样品池的电流I2为________mA；④断开开关S1，测量并记录盐水的温度。(3)根据上述数据，计算得到样品池两电极板间待测盐水的电阻为________Ω，进而可求得该温度时待测盐水的电导率。[创新分析]借助闭合电路的欧姆定律测量盐水的电导率。[解析]

(1)根据题图(a)电路可知，R4一端的导线应接到R3的右端接线柱。02创新点(二)

数据处理的创新[例2]为判断标称为100m的康铜导线的电阻率及长度是否达标，某同学进行了下列实验，完成步骤中的填空：(1)剥开导线两端绝缘皮，用螺旋测微器测量裸线的直径如图1所示，则读数为________mm。(1)剥开导线两端绝缘皮，用螺旋测微器测量裸线的直径如图1所示，则读数为________mm。(2)用欧姆表粗测导线的总电阻，示数在15～20Ω之间。用图2的电路测量该盘导线的总电阻R，图中电源E的电动势为6V、内阻很小；电压表V1量程为3V、内阻为2970.0Ω；电压表V2量程为5V、内阻为5.0kΩ；定值电阻R0＝30.0Ω。为更准确地测量Rx，图2中a应选用______(选填“V1”或“V2”)。(3)调节滑动变阻器，测得多组数据，描绘出两电压表示数Ub－Ua图像如图3所示，可知Rx＝______Ω(保留3位有效数字)。(4)若导线的长度恰为100m，则导线材料的电阻率为____________Ω·m(保留2位有效数字)。(5)已知20℃时康铜的电阻率为5.0×10－7Ω·m，若实验是在25℃的环境中进行且导线长度恰为100m，则该导线________(填“可能”或“不可能”)是康铜制成的；若实验是在20℃的环境中进行且导线是康铜制成，则该导线的长度________(填“大于”“小于”或“等于”)100m。[创新分析](1)利用Ub－Ua图线求解导线的总电阻Rx。(2)通过测量导线的总电阻以及导线的长度和直径可确定电阻率。(3)由于温度发生变化，引起导线的电阻率的变化带来测量误差。[解析]

(1)螺旋测微器读数为1.5mm＋50.0×0.01mm＝2.000mm。(2)测量时，a的示数小，b的示数大，故a选小量程电压表V1。[答案]

(1)2.000

(2)V1

(3)16.2

(4)5.1×10－7

(5)可能大于03创新点(三)

实验器材的等效替换[例3]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3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4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)[创新分析]用电流传感器、电压传感器替换理想电流表、理想电压表测量电路中的电流、电压大小。[答案]

(1)防止回路电流过大损坏电源或其他设备3.0

0.50

(2)2.8

0.9604创新点(四)

实验操作的创新[例4]

(2023·湖南高考)某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置，其电路如图(a)所示，R1、R2、R3为电阻箱，RF为半导体薄膜压力传感器，C、D间连接电压传感器(内阻无穷大)。(1)先用欧姆表“×100”挡粗测RF的阻值，示数如图(b)所示，对应的读数是________Ω；(2)适当调节R1、R2、R3，使电压传感器示数为0，此时，RF的阻值为______(用R1、R2、R3表示)；(3)依次将0.5g的标准砝码加载到压力传感器上(压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大小)，读出电压传感器示数U，所测数据如下表所示：次数123456砝码质量m/g0.00.51.01.52.02.5电压U/mV057115168220280根据表中数据在图(c)上描点，绘制U－m关系图线；(4)完成前面三步的实验工作后，该测量微小压力的装置即可投入使用。在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力F0，电压传感器示数为200mV，则F0大小是________N(重力加速度取9.8m/s2，保留2位有效数字)；(5)若在步骤(4)中换用非理想毫伏表测量C、D间电压，在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力F1，此时非理想毫伏表读数为200mV，则F1________F0(填“>”“＝”或“<”)。[创新分析]本实验考查了利用电桥法测量微小压力，同时也综合考查了多用电表的读数、利用U－m图像处理数据的能力以及误差分析。[解析]

(1)欧姆表读数为10×100Ω＝1000Ω。(3)绘出U－m图像如图所示。(4)由图像可知，当电压传感器的读数为200mV时，所放物体质量为1.80g，则F0＝mg＝1.80×10－3×9.8N≈1.8×10－2N。(5)可将CD以外的电路等效为新的电源，C、D两点电压看作路端电压，因为换用非理想毫伏表后，当读数为200mV时，实际C、D间断路时(接理想电压传感器时)的电压大于200mV，则此时压力传感器的读数F1>F0。05专题跟踪检测1.(2023·绍兴高三调研)在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。(1)观察变压器的铁芯，它的结构和材料是________；A．整块硅钢铁芯

B．整块不锈钢铁芯C．绝缘的铜片叠成D．绝缘的硅钢片叠成(2)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数________(选填“多”或“少”)；(3)为了人身安全，低压交流电源的电压不要超过________；A．2V

B．12V

C．50V(4)实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压可能为______；A．1.5VB．6.0VC．9.0V(5)本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是________。A．控制变量法B．等效替代法C．整体隔离法解析：(1)观察变压器的铁芯，它的结构和材料是绝缘的硅钢片叠成，故选D。副线圈接线“0”和“4”接线柱，可知原、副线圈的匝数比为2∶1，则若副线圈的电压为3.0V，那么原线圈的电压为U1＝2×3.0V＝6.0V。考虑到不是理想变压器有漏磁等现象，则原线圈所接电源电压大于6V，可能为9.0V，故A、B错误，C正确。(5)实验中需要运用的科学方法是控制变量法，故选A。答案：(1)D

(2)少(3)B

(4)C

(5)A2．某物理兴趣小组在物理实验室测量一根粗细均匀的合金丝的电阻率，实验室里有一半径10cm的量角器，但是缺少刻度尺。该小组首先取一段合金丝绕在该量角器上，并接入如图1所示的电路中，通过金属夹所夹位置改变合金丝接入电路的长度，接入电路的合金丝所对应的圆心角θ可以由量角器读出。实验时多次改变金属夹所夹位置，通过调节滑动变阻器的阻值，使每次电流表的读数I达到一相同值时记录电压表的示数U，从而得到多组U、θ的值，作出U－θ图像如图2所示。(1)在实验开始前，滑动变阻器的滑片P应置于____(选填“左端”或“右端”)。(2)实验中电流表指针位置如图3所示，则读数I＝______A。(3)在实验时，b端应与______相连接。A．d端B．e端C．g端D．c端(4)已知合金丝的横截面积为4.0×10－8m2，则合金丝的电阻率为________Ω·m(结果保留2位有效数字)。解析：(1)本实验采用滑变分压接法，需要为使合金丝的电压从0开始记录，故需要将滑动变阻器的滑片P应置于左端。(2)电流表量程是0～0.6A，由题图3所示表盘可知，示数为0.40A。(3)在实验时，b端应与e端相连，通过改变金属夹的位置来改变所接入的合金丝的电阻。答案：(1)左端(2)0.40

(3)B

(4)5.9×10－73.(1)探究滑动变阻器的分压特性，采用图1所示的电路，探究滑片P从A移到B的过程中，负载电阻R两端的电压变化。①图2为实验器材部分连线图，还需要________(选填af、bf、fd、fc、ce或cg)连线(多选)。②图3所示电压表的示数为________V。当R＝100Ω，分压特性曲线对应图4中的__________(选填“Ⅱ”或“Ⅲ”)；则滑动变阻器最大阻值的选择依据是______________。(2)两个相同的电流表G1和G2如图5所示连接，晃动G1表，当指针向左偏转时，静止的G2表的指针也向左偏转，原因是______(多选)。A．两表都是“发电机”B．G1表是“发电机”，G2表是“电动机”C．G1表和G2表之间存在互感现象D．G1表产生的电流流入G2表，安培力使G2表指针偏转解析：(1)①由原理图可知，还需要af、fd、ce连线；②由题意，所示电压表的示数为1.50V，考虑到偶然误差(1.50±0.02)V也可；③假定AP部分的电阻为R′，R′分别与10Ω、100Ω并联再与BP部分的电阻串联；由于相同的R′与100Ω并联后的电阻较与10Ω并联后的电阻大，则根据闭合电路的欧姆定律可知，滑片在相同位置下，负载电阻越大，其两端电压越大，即在相同横坐标下，此时负载为100Ω时，电压表的示数应该较图4中的曲线“Ⅰ”的大，故应该选“Ⅱ”。由上述分析可知，对于不同的负载电阻，调节滑片时负载两端的电压变化规律不同，当负载电阻小于滑动变阻器最大阻值时，负载电阻两端电压随滑片的变化而更迅速变化；当负载电阻大于滑动变阻器最大阻值时，负载电阻两端电压随滑片的变化而更加平稳变化，从而获得更多的实验数据。所以，在保证电路安全的情况下，滑动变阻器最大阻值的选择依据是相比负载电阻越小越好，即R0<R。(2)据题意可知：电流表主要部件是永久磁铁和带有指针的线圈，G1表和G2表用导线连接起来，当晃动G1表时，相当于G1表中的线圈做切割磁感线运动，电路中会产生感应电流；由于两个电表构成了闭合电路，则电流会通过G2表中的线圈，而该线圈处于磁场中，由于通电导线在磁场中受力的作用，G2表的指针也会偏转；则G1表相当于“发电机”，G2表相当于“电动机”，A、C错误，B、D正确。答案：(1)①af、fd、ce

②1.50(1.48～1.52均可)

③Ⅱ

R0<R

(2)BD4．(2023·天津高考)某实验小组的同学们为了测量一未知电阻R的阻值，做了以下实验。(1)同学们首先用多用电表欧姆“×1”挡位大致测出电阻R的阻值大小，如图甲所示，则其读数为________Ω；同学们继续使用学生电源(4V)组装图乙电路进行实验，其中电表可以从如下中进行选择：A．电压表V1(0～15V) B．电压表V2(0～3V)C．电流表A1(0～3A) D．电流表A2(0～0.6A)(2)电压表应选择______，电流表应选择______；(填器材前字母序号)(3)下列说法正确的是________。A．电压表分流属于系统误差B．闭合开关前滑动变阻器滑片应该调到b端C．可以通过调节滑片使电压表示数为0D．多次实验可以减小系统误差(3)电压表分流是器材本身带来的实验误差，应属于系统误差，A正确；为保护电路，开关闭合时应使测量电路分得的电压最小，又滑动变阻器采用分压式接法，则闭合开关前滑动变阻器的滑片应该调到a端，B错误；滑动变阻器采用分压式接法时，两电表的示数均可调节为0，C正确；实验时，应多次测量求其平均值，目的是减小偶然误差，D错误。答案：(1)7

(2)B

D

(3)AC5．(2023·浙江北斗星盟一模)某同学设计了一个既能测量定值电阻阻值，又能测量电源电动势和内阻的电路图如图甲所示，他用了如下的实验器材中的一部分：①电流表A1(量程150μA，内阻rA1＝100Ω)；电流表A2(量程0.6A，内阻rA2很小)；②滑动变阻器R(