2024届高考物理三轮复习微专题－第06讲 电学创新实验

HKA　　　 　　 　　　 高三物理二轮复习导学案 编号 ER－052 微专题16 实验 第6讲 电学创新实验 2024 .05. 05 1．掌握借助基本实验分析拓展创新实验的方法。 2．掌握传感器的性质，能利用传感器制作简单的自动控制装置。 考向1 研究伏安特性的拓展创新实验 [例1] 五一期间，武汉市在长江两岸进行了“2023建设英雄城劳模风采主题灯光秀”，两江沿岸7座桥体、2座山体、近千栋建设以光影为载体，致敬城市追梦的奋斗者与建设者。小武同学观看后对其中的发光单元产生了兴趣，他查找相关资料，发现一个发光单元是由三个相同的发光二极管和一个定值电阻串联而成（如图甲中虚线框内的结构），供电电压为12V，通过查找相关资料可知，每个发光二极管的工作电压应在3~4V之间，允许流过的最大电流不超过30mA。为研究发光二极管的伏安特性并测量的值，小武同学设计了图甲的电路进行实验。图中电源电压恒为12V，电压表的量程为0~2V、内阻为，电流表量程为0~30mA、内阻很小可忽略。完成下列操作中的要求或填空： （1）为完成实验并准确测量，定值电阻应该选择( ) A．            B．            C．            D． （2）正确选择后接通电源，将R的滑动触头从M端向N端滑动，记录多组电压表的示数U和电流表的示数I，并在图乙中绘出了图线。当R的滑动触头移动到最右端N时，电压表的示数为1.75V，电流表的示数为25.0mA，不考虑电表内阻的影响，则的阻值为 ； （3）如果考虑电表内阻的影响，发光二极管D在通过某一电流时的实际功率 （选填“大于、“小于”或“等于）由图乙得到的测量值； （4）若将一个发光单元直接接到电动势为12V、内阻为的电源两端，在发光单元中，一个发光二极管的功率约为 mW。（计算结果保留2位有效数字） 【答案】 B 60 大于 54 【详解】（1）[1]电压表的量程为0~2V、内阻为，每个发光二极管的工作电压应在3~4V之间，电压表需改装成大量程电压表，量程为4V，根据，，解得，故选B。 （2）[2]电压表的示数为1.75V，根据电压表改装可知发光二极管两端电压为3.5V，根据欧姆定律，的阻值为 （3）[3]根据电压表改装可知发光二极管两端电压为图乙测得电压值的两倍，故发光二极管D在通过某一电流时的实际功率大于由图乙得到的测量值； （4）[4]设电压表示数为，则 如图所示   其工作点（17mA，1.6V)，一个发光二极管的功率约为 考向2 观察矩形波频率对电容器充放电的影响 [例2] （2023·福建·统考高考真题）某同学用图（a）所示的电路观察矩形波频率对电容器充放电的影响。所用器材有：电源、电压传感器、电解电容器C（，），定值电阻R（阻值）、开关S、导线若干。 （1）电解电容器有正、负电极的区别。根据图（a），将图（b）中的实物连线补充完整 ；    （2）设置电源，让电源输出图（c）所示的矩形波，该矩形波的频率为 ；    （3）闭合开关S，一段时间后，通过电压传感器可观测到电容器两端的电压随时间周期性变化，结果如图（d）所示，A、B为实验图线上的两个点。在B点时，电容器处于 状态（填“充电”或“放电”）在 点时（填“A”或“B”），通过电阻R的电流更大； （4）保持矩形波的峰值电压不变，调节其频率，测得不同频率下电容器两端的电压随时间变化的情况，并在坐标纸上作出电容器上最大电压与频率f关系图像，如图（e）所示。当时电容器所带电荷量的最大值 C（结果保留两位有效数字）；    （5）根据实验结果可知，电容器在充放电过程中，其所带的最大电荷量在频率较低时基本不变，而后随着频率的增大逐渐减小。 【答案】    充电 B 【详解】（1）[1]根据电路图连接实物图，如图所示 （2）[2]由图（c）可知周期，所以该矩形波的频率为 （3）[3][4]由图（d）可知，B点后电容器两端的电压慢慢增大，即电容器处于充电状态；从图中可得出，A点为放电快结束阶段，B点为充电开始阶段，所以在B点时通过电阻R的电流更大。 （4）[5]由图（e）可知当时，电容器此时两端的电压最大值约为 根据电容的定义式得此时电容器所带电荷量的最大值为 考向3 传感器的应用 [例3] (2023·湖南卷)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13(a)所示，R1、R2、R3为电阻箱，RF为半导体薄膜压力传感器