素养提升练素养一 科学思维考点1含容电路的分析与计算1.确定电容器和哪个电阻并联,该电阻两端电压即为电容器两端电压2.当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时,此电路两端电压即为电容器两端电压3.当电容器与电源直接相连,则电容器两极板间电压即等于电源电动势4.含容电路的分析与计算的关键词转化:学业评价1.(水平2)如图所示,电路中R1、R2均为可变电阻,电源内阻不能忽略,平行板电容器C的极板水平放置闭合开关S,电路达到稳定时,带电油滴悬浮在两板之间静止不动如果仅改变下列某一个条件,油滴仍能静止不动的是 ( )A.增大R1的阻值 B.增大R2的阻值C.增大两板间的距离 D.断开开关S【解析】选B由闭合电路欧姆定律可知:增大R1的阻值会使总电阻增大,总电流减小,R1两端电压增大,则电容器两板间电压增大,板间电场强度增大,油滴受电场力增大,油滴将向上运动,选项A错误;电路稳定时R2中无电流,R2阻值变化对电路无任何影响,则选项B正确;只增大板间距离d,会使板间电场强度减小,油滴将向下运动,选项C错误;断开开关S,电容器放电,油滴将向下运动,选项D错误2.(水平4)在如图所示的电路中,R1=11 Ω,r=1 Ω,R2=R3=6 Ω,当开关S闭合且电路稳定时,电容器C带电荷量为Q1;当开关S断开且电路稳定时,电容器C带电荷量为Q2,则 ( )A.Q1∶Q2=1∶3 B.Q1∶Q2=3∶1C.Q1∶Q2=1∶5 D.Q1∶Q2=5∶1【解析】选A。
当开关S闭合时,电容器两端电压等于R2两端的电压,U2==,Q1=C;当开关S断开时,电容器两端电压等于电源电动势,U=E,Q2=EC,所以Q1∶Q2=1∶3,则A正确,B、C、D错误考点2科学测量中的仪器选择1.电压表、电流表的选择:估算电路中的电流或电压,指针应偏转到满刻度的以上若无法估算电路中的电流和电压,则应先选用较大的量程,再逐步减小量程2.滑动变阻器的选择:(1)选择的原则2)都不超出允许通过的最大电流的情况下,选择阻值范围小的;分压接法选择阻值范围小的3.科学测量中的仪器选择的关键词转化:学业评价1.(水平2)某同学通过实验测定一个阻值约为5 Ω的电阻Rx的阻值现有电源(4 V,内阻可不计)、滑动变阻器(0～50 Ω,额定电流2 A)、开关和导线若干,以及下列电表:A.电流表(0～3 A,内阻约0.025 Ω)B.电流表(0～0.6 A,内阻约0.125 Ω)C.电压表(0～3 V,内阻约3 kΩ)D.电压表(0～15 V,内阻约15 kΩ)为减小测量误差,在实验中,电流表应选用______,电压表应选用______(选填器材前的字母) 【解析】为了减小误差,应使电表读数为量程的～,电源电动势为4 V,故电压表选C。
估算通过Rx的最大电流约为Im= A=0.6 A,所以电流表应选B答案:B C2.(水平4)、电脑等电器已经普及到人们的日常生活中,这些电器都要用到锂电池某同学利用下列器材测定一节锂电池的电动势和内阻,锂电池的电动势约为3 V1)这位同学设计的电路图中的导线应连接到________处选填“①”或“②”) (2)为了减小实验误差,电压表应选择__________选填器材前的序号) A.量程是0～0.6 A,内阻约为0.5 Ω的电流表B.量程是0～3 V,内阻是6 kΩ的电压表C.量程是0～15 V,内阻是30 kΩ的电压表D.阻值为0～1 kΩ,额定电流为0.5 A的滑动变阻器E.阻值为0～10 Ω,额定电流为2 A的滑动变阻器F.定值电阻4 Ω,额定功率4 WG.开关S一个,导线若干(3)为了使电压表和电流表的读数变化比较明显,滑动变阻器应选择__________填器材前的序号) 【解析】(1)接①②的差别在于电流表的分压和电压表的分流的相对大小,由于蓄电池内阻较小,为了避免电流表分压带来较大的误差,所以选择①2)蓄电池的电动势约为3 V,为了减小实验误差,电压表应选择B3)改变滑动变阻器阻值时,为了使电压表和电流表的读数变化比较明显,滑动变阻器应选择E。
答案:(1)① (2)B (3)E【补偿训练】有一个电阻Rx,其阻值大约是10 Ω,请选择适当的器材,以便测量其阻值可供选择的电路如图可供选择的器材是:A.电动势4.5 V、内阻不计的电源EB.量程为0～15 V、内阻10 kΩ的电压表V1C.量程为0～3 V、内阻6 kΩ的电压表V2D.量程为0～300 mA、内阻4 Ω的电流表A1E.量程为0～5 A、内阻2 Ω的电流表A2F.最大阻值20 Ω、额定电流1.5 A的滑动变阻器R1G.最大阻值500 Ω、额定电流0.5 A的滑动变阻器R2H.开关和若干根导线则选用的电路是______(选填“甲”或“乙”),选用的器材是______(填器材的字母代号) 【解析】Rx的阻值大约为10 Ω,与电流表内阻接近,因此用电流表外接法,同时Rx的大约值小于滑动变阻器的最大阻值,因而采用限流接法,故选用甲电路;电源电动势E=4.5 V,E=Im(Rx+RA),Im= A=0.321 A=321 mA或Im= A=0.375 A=375 mA,电流表选DUm=ImRx=0.321×10 V=3.21 V,因而电压表选C,变阻器R2最大值为500 Ω,与Rx偏差太大,因此变阻器选F。
答案:甲 A、C、D、F、H素养二 科学探究考点科学测量中的电路设计 1.电流表的内接法、外接法:电流表内接法电流表外接法电路图误差原因电流表分压U测=Ux+UA电压表分流I测=Ix+IV电阻测量值R测==Rx+RA>Rx,测量值大于真实值R测==
若将图(a)和(b)中电路测得的电阻值分别记为和Rx2,则______(选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值,且测量值Rx1______(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值,测量值Rx2______(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值 【解析】由于==10,而==20,可见>,应采用题图(a)电路测量更准确,即更接近待测电阻的真实值;由于=,其中R真=,而U>UR,I=IR,则>R真,即测量值大于真实值;又由于=,R真=,其中U=UR,I>IR,则
1)电流表应选________,电压表应选________,滑动变阻器应选________填器材的元件符号) (2)请在下面的虚线框内画出测量电阻Rx的实验电路图要求所测量范围尽可能大)(3)某次测量中,电压表示数为U时,电流表示数为I,则计算待测电阻阻值的表达式为Rx=________ 【解析】(1)首先选取唯一性器材:电源E(电动势约为3 V,内阻约为0.2 Ω),定值电阻R(20 Ω,允许最大电流 1.0 A),单刀单掷开关S,导线电源电动势约为3 V,所以电压表选择V1(量程0～3 V,内阻很大);待测电阻Rx的阻值约为 30 Ω,流过Rx的最大电流为=0.1 A=100 mA,如果电流表选择A2(量程0～3 A,内阻约0.12 Ω),指针偏转很小,测量不准确,所以只能选择A1(量程0～50 mA,内阻约10 Ω);滑动变阻器R2的最大电阻太大,操作不便,所以滑动变阻器应选 R1(0～10 Ω,允许最大电流2.0 A)2)因为实验要求所测量范围尽可能大,所以滑动变阻器应采用分压接法;因为待测电阻Rx的阻值远小于电压表内阻,所以电流表采用外接法;为了使流过电流表的电流不超过其最大量程,即50 mA,应给待测电阻串联一个定值电阻R。
实验原理图如图所示3)根据欧姆定律可得Rx=-R答案:(1)A1 V1 R1 (2)见解析图 (3)-R。