2025届高三一轮复习 第八章　电路及其应用章末素养培优练习

电学实验设计能力的培养1．实验设计的基本思路→→→→→2．电路设计的三个原则(1)正确性：实验原理所依据的原理应当符合物理学的基本原理。(2)安全性：实验方案的实施要安全可靠，实施过程中不应对仪器及人身造成危害。要注意到各种电表均有量程、电阻均有最大允许电流和最大功率，电源也有最大允许电流，不能烧坏仪器。(3)方便性：实验应当便于操作，便于读数，便于进行数据处理。(4)精确性：在实验方案、仪器、仪器量程的选择上，应使实验误差尽可能的小。3．电学实验仪器的选择(1)根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表。首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程，然后合理选择量程，务必使指针有较大角度偏转(一般要大于满偏度的)，以减小读数误差。(2)根据电路中可能出现的电流或电压范围选择滑动变阻器，注意流过滑动变阻器的电流不超过它的额定值，对大阻值的变阻器，如果是滑动头稍有移动，使电流、电压有很多变化的，不宜采用。(3)应根据实验的基本要求来选择仪器，对于这种情况，只有熟悉实验原理，才能作出恰当的选择。总之，最优选择的原则是：方法误差尽可能小；间接测定值尽可能有较多的有效数字位数，直接测定值的测量使误差尽可能小，且不超过仪表的量程；实现较大范围的灵敏调节；在大功率装置(电路)中尽可能节省能量；在小功率电路里，在不超过用电器额定值的前提下，适当提高电流、电压值，以提高测试的准确度。例1(2020·江苏卷，10)某同学描绘一种电子元件的I－U关系图像，采用的实验电路图如图1所示，为电压表，为电流表，E为电源(电动势约6V)，R为滑动变阻器(最大阻值20Ω)，R0为定值电阻，S为开关。,(1)请用笔画线代替导线，将图2所示的实物电路连接完整。(2)调节滑动变阻器，记录电压表和电流表的示数如下表电压U/V0.0000.2500.5000.6500.7000.7250.750电流I/mA0.000.100.250.601.704.307.50请根据表中的数据，在方格纸上作出该元件的I－U图线。(3)根据作出的I－U图线可知，该元件是________(选填“线性”或“非线性”)元件。(4)在上述测量中，如果用导线代替电路中的定值电阻R0，会导致的两个后果是________。A．电压和电流的测量误差增大B．可能因电流过大烧坏待测元件C．滑动变阻器允许的调节范围变小D．待测元件两端电压的可调节范围变小答案　(1)如解析图甲所示　(2)如解析图乙所示　(3)非线性　(4)BC解析　(1)根据电路原理图，按着电流的方向进行实物电路图的连线，如图甲所示。,甲(2)由表格中的数据在题图上按着标度描出对应的各点，然后用平滑的曲线连接，使尽可能多的点位于曲线上，如图乙所示。乙(3)根据作出的I－U图线可知，待测元件为非线性元件。(4)根据电路的原理图可知，若用导线代替电路中的定值电阻R0，在调节滑动变阻器滑片时所允许的调节范围会变小，此时若调节滑动变阻器滑片，稍有不慎就会使通过待测元件的电流过大，烧坏待测元件或电流表，B、C正确；电压测量值与待测元件两端电压一致，即测量值误差不变，A错误；去掉R0，导线不分电压，待测元件两端电压可调节范围变大，D错误。例2(2022·江苏苏州模拟)某实验小组为了测量自来水的电阻进而得出自来水的电阻率，在粗细均匀的圆柱形玻璃管中注满自来水，玻璃管两端口用插有铁钉的橡皮塞塞住，进行如下实验：(1)注水前，用如图甲所示游标卡尺的________(填“A”“B”或“C”)测量爪测玻璃管内径，其示数如图乙所示，则该玻璃管的内径为________mm。,(2)用多用电表欧姆挡“×1k”倍率，对玻璃管中水的电阻进行测量，示数如图为________kΩ(3)为了精确测量水柱的阻值，实验小组采用如图所示的实验电路进行实验。①请根据该实物图完成对应的电路图。②在闭合开关之前，应把滑动变阻器的滑片P置于最________端(填“左”或“右”)。③实验时电流表采用量程为0～200μA(内阻约500Ω)的微安表，电压表是量程为0～3V(内阻不详)。闭合开关后调节滑片P，测得的数据如下：,U/V0.080.200.300.400.500.55I/μA2578117145185195请在坐标图上画出U－I关系图线，并求出待测电阻值________kΩ。(4)结果与多用电表的测量值比较差别很大，请分析出现这种情况的主要原因是：_________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案　(1)B　22.50　(2)108　(3)①见解析图　②左　③见解析图　2.75　(4)电压表的分流作用太大，导致电阻测量值偏小太多解析　(1)注水前，用如题图甲所示游标卡尺的B测量爪测玻璃管内径，该游标卡尺为50分度游标卡尺，图中读数为2.2cm＋25×0.02mm＝22.50mm，即该玻璃管的内径为22.50mm。(2)玻璃管中水的电阻108×1kΩ＝108kΩ。(3)对应的电路图如图所示在闭合开关之前，为了使电表读数从最小开始，应把滑动变阻器的滑片P置于最左端；画一条直线，使尽可能多的点落在直线上，并使直线两边的点大致相等,图线的斜率代表待测电阻值的大小，则待测电阻值Rx＝2.75kΩ。(4)电路图中电流表采用外接法，由于自来水柱的电阻比电压表内阻大得多，电压表的分流很大，使得电流表的读数比流过自来水柱的真实电流大得多，导致电阻测量值偏小太多。