江苏省2025版高考物理三轮复习热点14电学创新实验练习含解析

PAGE5-热点14电学创新试验(建议用时：20分钟)1．某同学在试验室测汽车电热器的电功率，此电热器额定电压为12V．试验室备有下列器材．A．输出电压为16V的学生电源B．量程为0～3A的电流表，内阻约0.1ΩC．量程为0～0.6A的电流表，内阻约0.5ΩD．量程为0～3V的电压表，内阻约3kΩE．量程为0～15V的电压表，内阻约15kΩF．0～10Ω，额定电流为0.5A的滑动变阻器G．0～10Ω，额定电流为2A的滑动变阻器H．导线，开关该同学测量的数据记录如下：U/V2.43.05.08.010.012.0I/A0.150.200.300.400.450.50(1)该电热器的阻值是否恒定不变？答：________(填“是”或“不是”)．(2)合理选择试验器材：电流表选________，电压表选________，滑动变阻器选________．(填器材前的字母)(3)请在方框内画出电路图．(4)电热器的额定功率为________．(保留两位有效数字)2．(2024·江苏学校联盟模拟)某物理爱好小组在学习了电流的磁效应后，得知通电长直导线四周某点磁场的磁感应强度B的大小与长直导线中的电流大小I成正比，与该点离长直导线的距离r成反比．该小组欲利用如图甲所示的试验装置验证此结论是否正确，所用的器材有：长直导线、学生电源、直流电流表(量程为0～3A)、滑动变阻器、小磁针(置于刻有360°刻度的盘面上)、开关及导线若干．试验步骤如下：a．将小磁针放置在水平桌面上，等小磁针静止后，在小磁针上方沿小磁针静止时的指向水平放置长直导线，如图甲所示；b．该小组测出多组小磁针与通电长直导线间的竖直距离r、长直导线中电流的大小I及小磁针的偏转角度θ；c．依据测量结果进行分析，得出结论．回答下列问题：(1)某次测量时，电路中电流表的示数如图乙所示，则该电流表的读数为____________A.(2)在某次测量中，该小组发觉长直导线通电后小磁针偏离南北方向的角度为30°(如图丙所示)，已知试验所在处的地磁场水平重量大小为B0＝3×10－5T，则此时长直导线中的电流在小磁针处产生的磁感应强度B的大小为____________T(结果保留两位小数)．(3)该小组通过对所测数据的分析，作出了小磁针偏转角度的正切值tanθ与eq\f(I,r)之间的图象如图丁所示，据此得出了通电长直导线四周磁场的磁感应强度B与通电电流I成正比，与离长直导线的距离r成反比的结论，其依据是____________．(4)通过查找资料，该小组得知通电长直导线四周某点的磁感应强度B与电流I及距离r之间的数学关系为B＝eq\f(μ0,2π)·eq\f(I,r)，其中μ0为介质的磁导率．依据题给数据和测量结果，可计算出μ0＝____________T·m/A.3．太空探测器在探究宇宙过程中，由太阳能电池板给它供应能源．光明中学物理试验室有一块太阳能电池板，当有光照耀它时(作为电源)，其路端电压与总电流的关系图象如图甲中的曲线①所示；若没有光照耀它时，相当于一个只有电阻的电学器件，无电动势．物理试验探究小组用“描绘小灯泡伏安特性曲线”的试验方法，探究该太阳能电池板在没有光照耀时的伏安特性曲线，利用电压表(内阻约3kΩ)、电流表(内阻约100Ω)测得的多组数据作出的图象如图甲中曲线②所示．(1)分析曲线②可知，该电池板作为电阻器件时的阻值随通过电流的增大而________(填“增大”或“减小”)，若所设计的电路如图乙所示，试验时应将图乙中电压表另一端a接在________点(填“b”或“c”)；(2)图乙电路中a端接好后还少接了一根导线，请在图乙中画出；(3)分析曲线①可知，该电池板作为电源时的电动势约为________V，若把它与阻值为1kΩ的定值电阻连接构成一个闭合电路，在有光照耀的状况下，该太阳能电池板的效率约为________%(计算结果保留两位有效数字)．4．在某些汽车的后挡风玻璃中会嵌入一组电阻丝，可通电加热以化解霜冻．某物理爱好小组对其进行探讨，如图甲所示，是用伏安法测量其中一根电阻丝Rx阻值的实物连线图．仪表规格如下表所示．量程内阻电流表A0～0.6A等于0.20Ω电压表V0.3V约为1kΩ(1)将单刀双掷开关S2置于位置b，闭合开关S1，电压表和电流表指针如图乙所示，则可读数电压表的示数U＝________V，电流表的示数I＝________A；计算得出电阻丝的阻值Rx＝________Ω(保留两位有效数字)．(2)若将单刀双掷开关置于位置a，则通过电阻丝的电流________(选填“大于”或“小于”)此时电流表的读数．(3)现有6根与Rx同型号的电阻丝和一个内阻为2.0Ω的电源，为了达到最快的化霜效果，请选用几根电阻丝，并用笔画线代替导线，在图丙中进行设计连接．热点14电学创新试验1．解析：(1)由该同学记录的数据可知，电热器的阻值不是恒定不变的．(2)因试验中电热器最大电压为12V，最大电流为0.5A，故选择量程为0～15V的电压表，量程为0～0.6A的电流表；假如采纳滑动变阻器的限流接法，则当滑动变阻器阻值调到最大时，电热器上的电压仍旧会大于2.4V，所以采纳分压式接法，由于电热器的最大电流为0.5A，采纳分压式时，滑动变阻器的一部分处在干路，故滑动变阻器能承受的最大电流必需大于0.5A，故选滑动变阻器G.(3)由于电热器的电阻在20Ω左右，eq\f(20,0.5)<eq\f(15×103,20)，故采纳电流表外接法，电路图如图所示．(4)P＝UI＝12.0×0.5W＝6.0W.答案：(1)不是(2)CEG(3)见解析图(4)6.0W2．解析：(1)电流表量程为3A，则最小分度为0.1A，由指针示数可知电流为2.00A；(2)小磁针N极指向地磁场重量和电流磁场的合磁场方向，如图所示；则有：tan30°＝eq\f(B,B0)，解得：B＝3×10－5×eq\f(\r(3),3)T≈1.73×10－5T；(3)由题图可知，偏角的正切值与eq\f(I,r)成正比，而依据(2)中分析可知，B＝B0tanθ，则可知B与eq\f(I,r)成正比，故说明通电长直导线四周磁场的磁感应强度B与通电电流I成正比，与离长直导线的距离r成反比；(4)tanθ－eq\f(I,r)图线的斜率为k，由公式B＝B0tanθ＝B0keq\f(I,r)＝eq\f(μ0,2π)·eq\f(I,r)可知，eq\f(μ0,2π)＝B0k，解得：μ0＝4π×10－7T·m/A.答案：(1)2.00(2)1.73×10－5(3)电流产生的磁感应强度B＝B0tanθ，而偏角的正切值与eq\f(I,r)成正比(4)4π×10－73．解析：(1)由图线②可知，无光照时太阳能电池板的阻值远大于电流表内阻，所以采纳电流表内接法，即a端接b点．(2)描绘伏安特性曲线要求电压从零起先调整，即滑动变阻器要采纳分压式接法，故应当将滑动变阻器右端与电源正极用导线相连，如图1所示．(3)太阳能电池板的电动势由图线①与纵轴的交点干脆读出，即2.75V；在题图甲中作1kΩ电阻的伏安特性曲线③如图2所示，图线③与图线①的交点即电路的工作点，其坐标为(1.80，1.80)，电池板的效率η＝eq\f(P出,P总)×100%＝eq\f(IU,IE)×100%＝eq\f(U,E)×100%＝eq\f(1.80,2.75)×100%≈65%.答案：(1)减小b(2)如解析图1所示(3)2.75654．解析：(1)如题图乙所示，电流表选取的量程为0～0.6A，故读数为0.50A；电压表的量程为0～3V，故读数为1.60V，当开关S2接b时，电流表内接，电阻Rx＝eq\f(1.60V,0.50A)－RA＝3.20Ω－0.