2020新教材高中物理第十一章电路及其应用素养评价练含解析人教版必修第三册 6页

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2021-06-02 发布

2020新教材高中物理第十一章电路及其应用素养评价练含解析人教版必修第三册

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电路及其应用素养一　物理观念考点电压表、电流表及滑动变阻器的使用 ‎1.电流表的内接法和外接法:‎ ‎(1)电路图(如图所示)‎ ‎(2)误差分析 ‎①内接法:U测>UR,R测>R真,适合测量大电阻。‎ ‎②外接法:I测>IR,R测时,即Rx<时,应选外接法;当>,即Rx>时,应选内接法。‎ ‎2.滑动变阻器的限流式与分压式接法:‎ ‎(1)电路图(如图所示)‎ ‎(2)分压式和限流式电路的选择原则 ‎①若实验中要求电压从零开始调节,则必须采用分压式电路。‎ ‎②若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多,以致在限流电路中,滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时,待测电阻上的电流或电压变化范围不够大,此时,应用分压式电路。‎ ‎③若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求,即若滑动变阻器阻值调到最大时,待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程,或超过待测电阻的额定电流(或电压),则此时必须选用分压式电路。‎ ‎【学业评价】‎ ‎(水平4)某同学想描绘小灯泡的伏安特性曲线,他选择“3 V　0.5 A”的小灯泡作为研究对象,请回答下面几个问题:‎ ‎(1)下列实验器材中应选择　　　　。(填入器材序号) ‎ - 6 -‎ A.电流表(量程0～0.6 A, 内阻约1 Ω)‎ B.电流表(量程0～3 A,内阻约1 Ω)‎ C.电压表(量程0～15 V,内阻约10 kΩ)‎ D.电压表(量程0～3 V,内阻约2 kΩ)‎ E.滑动变阻器(阻值0～100 Ω)‎ F.滑动变阻器(阻值0～10 Ω)‎ G.电源6 V H.开关S,导线若干 ‎(2)在本实验中要求电压与电流从零开始变化,滑动变阻器应采用　　　　(选填“分压”或“限流”)式接法,电流表应采用　　　　(选填“内”或“外”)接法。 ‎ ‎(3)在虚线框中画出实验电路图,并用实线代替导线,将图中的器材连接成可供实验的电路。‎ ‎【解析】(1)灯泡额定电流为0.5 A,电流表选择A;灯泡额定电压为3 V,电压表选择D;为方便实验操作滑动变阻器应选择F;实验还需要电源、开关与导线,故需要的实验器材为:ADFGH;‎ ‎(2)本实验要求电压与电流从零开始变化,滑动变阻器应采用分压式接法;由于灯泡电阻远小于电压表内阻,电流表应采用外接法;‎ ‎(3)滑动变阻器采用分压式接法,电流表采用外接法,电路图如图甲所示。‎ 根据电路图连接实物,实物连接图如图乙所示。‎ - 6 -‎ 答案:见解析素养二　物理观念考点仪器的读数 ‎1.电表的读数:‎ ‎(1)如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.001等,读数时应估读到最小刻度的下一位;若表盘的最小刻度为0.2、0.02、0.5、0.05等,读数时只读到与最小刻度位数相同即可。‎ ‎(2)多用电表测电阻时,电阻值等于指针的示数与倍率的乘积。指针指示整刻度时估读或不估读均可,指针指示非整刻度时需要估读。‎ ‎2.游标卡尺:‎ L=主尺上读出的整毫米数+N×最小分度值。‎ ‎3.螺旋测微器:‎ L=固定刻度示数+可动刻度示数(估读一位)×分度值。‎ 注意:以毫米为单位时,小数点后面要有三位有效数字。‎ ‎【学业评价】‎ ‎1.(水平2)某同学要测量一新材料制成的圆柱形均匀电阻丝的电阻率ρ,步骤如下:‎ ‎(1)用游标为20分度的游标卡尺测量其长度如图甲所示,由图甲可知其长度 L=　　　　 mm。 ‎ - 6 -‎ ‎(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示,由图乙可知其直径d=　　　　 mm ‎ ‎(3)用多用电表的电阻“×10挡”,按正确的操作步骤粗测此电阻丝的电阻,表盘的示数如图丙所示,则其阻值约为R0=　　　　 Ω。 ‎ ‎(4)该同学用伏安法更精确地测量出其电阻R,则该新材料的电阻率的表达式 ρ=　　　　(用R、d、L表示)。 ‎ ‎【解析】(1)由图甲所示可知,游标卡尺主尺示数为13 mm,游标尺示数为 ‎15×0.05 mm=0.75 mm,游标卡尺示数为13 mm+0.75 mm=13.75 mm;‎ ‎(2)由图乙所示可知,螺旋测微器固定刻度示数为0.5 mm,可动刻度示数为 ‎45.0×0.01 mm=0.450 mm,螺旋测微器示数为0.5 mm+0.450 mm=0.950 mm;‎ ‎(3)用多用电表的电阻“×10”挡,由图丙所示可知,电阻阻值为11×10 Ω ‎=110 Ω;‎ ‎(4)根据电阻定律可知R=ρ,因为S=,所以该新材料的电阻率的表达式 ρ=‎ 答案:(1)13.75　(2)0.950　(3)110　(4)‎ ‎2.(水平4)某兴趣小组用“测定金属丝的电阻率”的实验方法测出金属丝的长度,用螺旋测微器测量金属丝的直径,用伏安法测出金属丝的电阻,然后根据公式计算出该金属丝的电阻率。‎ ‎(1)若用螺旋测微器测得金属丝直径d的读数如图,‎ 则直径d=　　　　 mm。 ‎ 为了进一步测量一待测电阻Rx的阻值,准备先用多用电表粗测出它的阻值,然后再用伏安法精确地测量。实验室里准备了以下器材:‎ A.多用电表 - 6 -‎ B.电压表V,量程0～6 V,内阻约10 kΩ C.电流表A1,量程 0～0.6 A,内阻约0.2 Ω D.电流表A2,量程 0～3 A,内阻约0.2 Ω E.电源:22 V F.滑动变阻器R1,最大阻值20 Ω,最大电流为2 A G.滑动变阻器R2,最大阻值50 Ω,最大电流为0.2 A H.导线、电键若干 ‎(2)在用多用电表粗测电阻时,该兴趣小组首先选用“×10”欧姆挡,其阻值如图甲中指针所示,‎ 为了减小多用电表的读数误差,多用电表的选择开关应换用　　　　欧姆挡(选填“×100”或“×1”);按正确的操作程序再一次用多用电表测量该待测电阻的阻值时,其阻值如图乙中指针所示,则Rx的阻值大约是　　　　　　　 Ω; ‎ ‎(3)在用伏安法测量该电阻的阻值时,要求待测电阻的电压从0开始可以连续调节,则在上述器材中应选出电流表　　　　和滑动变阻器　　　　(填器材前面的字母代号); ‎ ‎(4)在虚线框内画出用伏安法测量该电阻的阻值时的实验电路。‎ ‎【解析】(1)由螺旋测微器的读数规则可知d=(0.5+0.01×2.0)mm=0.520 mm;‎ ‎(2)选用“×10”欧姆挡时甲图指针偏转过大,说明被测电阻的阻值较小,应改用较低的挡位“×1”;‎ 欧姆表的读数规则:欧姆表读数=刻度盘读数乘倍率,因此R=9×1 Ω=9 Ω。故挡位为“×1”,电阻Rx=9×1 Ω=9 Ω ‎(3)在该实验中要求待测电阻的电压从0开始可以连续调节,因此说明滑动变阻器的接法为分压式,而分压式滑动变阻器的选择为越小越好,因此选择F滑动变阻器;该实验中电压表的量程为0～6 V,待测电阻的阻值约为9 Ω,因此当电压表满偏时电流表的示数I1= A=0.67 A,半偏时为I2= A=0.33 A,因此选0～0.6‎ - 6 -‎ ‎ A的电流表正合适。如果选择0～3 A的电流表,因电流表工作时读数为其三分之一到三分之二量程比较准确,当取三分之一量程即1 A时电路中Rx两端的电压=1×9 V=9 V大于电压表的量程,因此不能选0～3 A的电流表。故电流表应选C,滑动变阻器应选F ‎(4)= Ω≈45 Ω>9 Ω,因此待测电阻属于小电阻,用外接法,因此电路图为答案:(1)0.520　(2)“×1”　9　(3)C　F ‎(4)见解析。‎ - 6 -‎

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