2018届高考物理二轮讲练专题9-电学实验(课件与作业)

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课件简介:
  • 课件名称: 2018届高考物理二轮讲练专题9-电学实验(课件与作业)
  • 课件科目: 高三物理课件
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课时作业(九)
一、实验题(共14个小题,共100分)
1.(2017•甘肃一模)某物理兴趣小组在“测定金属丝电阻率”实验中用游标卡尺测量金属丝的长度L时,如图甲所示L=________ cm;用螺旋测微器测量金属丝的直径d时,测量结果如图乙所示,则金属丝的直径d=________ mm.
 
答案 10.050 0.688
解析 由图示游标卡尺可知,其示数为:100 mm+0.05×10 mm=100.50 mm=10.050 cm;由图示螺旋测微器可知,其示数为:0.5 mm+18.8×0.01 mm=0.688 mm.
2.(2017•宝鸡一模)在“测定金属丝的电阻率”的实验中,为了安全、准确、方便地测出电阻丝的电阻Rx,设计了如图所示实验电路图来完成实验,实验仪器如下:
A.待测金属丝(Rx约5 Ω)
B.电压表V(量程1 V,内阻RV=1 kΩ)
C.电流表A(量程0.6 A,内阻RA=1 Ω)
D.定值电阻R1(阻值R1=0.5 kΩ)
E.定值电阻R2(阻值R2=2 kΩ)
F.滑动变阻器R3(0~10 Ω)
G.滑动变阻器R4(0~1000 Ω)
H.电源(电动势为3 V,内阻很小)
I.开关、导线若干
(1)实验中定值电阻应选用________,滑动变阻器应选用________(选填仪器前面字母);
(2)用图中电路测量该金属丝的电阻,若某次测量中,电压表的读数为U,电流表的读数为I,该金属丝电阻的表达式为:Rx=________(用测出或已知的物理量的符号表示).
 
答案 (1)E、F (2)3UI-RA
解析 (1)电源的电动势为3 V,而电压表V的量程1 V,内阻RV=1 kΩ,必须通过串联电阻来扩大量程,因此定值电阻应选用定值电阻R2(阻值R2=2 kΩ),从而达到3 V量程,所待测金属丝(Rx约5 Ω),且滑动变阻器是限流式接法,因此滑动变阻器应选用小电阻,即滑动变阻器R3(0~10 Ω).
(2)电压表的读数为U,那么金属丝与电流表两端的电压为3U,由于电流表的读数为I,则金属丝电阻Rx=3UI-RA.
3.(2017•和平区三模)一同学设计了如图(a)所示的实物电路测电流表G1的内阻r1.可供选择的器材如下:
待测电流表G1:量程为0~5 mA,内阻约为300 Ω
电流表G2:量程为0~10 mA,内阻约为40 Ω
滑动变阻器R1:阳值范围为0~1 000 Ω
滑动变阻器R2:阻值范围为0~20 Ω
定值电阻R3:阻值为40 Ω
定值电阻R4:阻值为200 Ω
定值电阻R5:阻值为2 000 Ω
干电池E:电动势约为1.5 V,内阻很小可忽略
开关S及导线若干
①滑动变阻器R应选________,定值电阻R0应选________(填写器材后面的代号)
②实验步骤如下:
a.按电路图连接电路,应将滑动变阻器滑片P调到________(选填“左端”“中间”“右端”)
b.闭合开关S,移动滑片P至某一位置,记录G1和G2的读数,分别记为I1和I2
c.改变滑片P位置,记录各次G1和G2的读数I1和I2,得到多组I1和I2
d.以I2为纵坐标,I1为横坐标,建立坐标系,描点作图得到了如图(b)所示的图线
e.利用求得的I2-I1图线的斜率k和已知的定值电阻R0,计算待测电流表G1内阻的表达式为r1=________(k、R0表示).
③如果实验室只有电动势约为6 V电源,要求利用本题提供的实验器材,仍然在图(a)所示电路图基础上完成本实验,改进办法是:________________________________________ ______________________________________________________________.
 
答案 ①R2 R4 ②左端 (k-1)R0 ③与电源串联电阻R3
解析 ①因为电流表G2的量程是待测电流表G1的2倍;所以定值电阻要和待测电流表内阻接近;而滑动变阻器采用分压接法,故总电阻不要太大.故定值电阻选R4,滑动变阻器选R2.
②a:分压式电路,滑动变阻器作用为调节分压,为了保证电路安全,应该调节到分压为零的位置,故应将滑动变阻器滑片P调到左端;
e:根据并联分流公式I2=I1r1+R0R0,又I2I1=k,解得r1=(k-1)R0.
③因为电动势约为6 V,所以为了保证电路安全可在定值电阻R3或R5中选择一个与电源串联起到分压作用,由于测量部分的电阻小于滑动变阻器的最大阻值,即:R测<20 Ω,而R5阻值过大,分压过多,使电表偏角过小,导致误差较大,故选择R3与电源串联.
4.(2017•河南模拟)要测量一只量程已知的电压表的内阻,所备器材如下:
A.待测电压表V(量程3 V,内阻约几千欧)
B.电流表A(量程3 A,内阻0.01 Ω)
C.定值电阻R(阻值2 kΩ,额定电流50 mA)
D.蓄电池E(电动势略小于3 V,内阻不计)
E.多用电表
F.开关K1、K2,导线若干
有一同学利用上面所给器材,进行如下实验操作:
(1)首先,用多用电表进行粗测,选用×100倍率,操作方法正确.若这时刻度盘上的指针位置如图甲所示,则测量的结果是________ Ω.
 
 
(2)为了更精确地测出此电压表内阻,该同学设计了如图所示的乙、丙实验电路,你认为其中较合理的电路图是________.其理由是_________________________________________.
(3)在图丁中,根据你选择的电路把实物连接好.
(4)用你选择的电路进行实验时,请简述实验步骤:___________________________________ ____________________________________________________________________________;
(5)用上述所测量的符号表示电压表的内阻RV=________.
答案 (1)3 000 (2)丙;乙图中电流表的示数太小,误差太大.丙图中R的阻值与电压表阻值接近,误差小.
(3)实物图连接如图所示:
 
(4)实验步骤:①闭合K1,再闭合K2,读得电压表示数U1;再断开K2,读得电压表示数U2.
②U2U1-U2R
解析 (1)选用×100倍率,读数为30×100 Ω=3 000 Ω.
(2)较为合理的是丙图,因为电阻较大,乙图中电流表的示数太小,误差太大,丙图中R的阻值与电压表阻值接近,误差小;
(3)实物图如答案图.
(4)需要直接测量的物理量是K2闭合、断开时电压表读数U1和U2;K2闭合时,示数U1相当于电动势,断开时,二者串联,电流相等,即U1-U2R=U2RV,所以RV=U2U1-U2R.
考点 本题考查了欧姆表的使用方法,电路的选择,要根据实际情况分析不同的电路图误差的原因及误差大小,选择最佳电路图,难度稍大
5.(2017•威海市第二次模拟)为了测量阻值范围在200~300 Ω之间的电阻Rx的阻值,实验室提供了如下器材:
A.电阻箱R(阻值范围0~999.9 Ω)
B.毫安表(量程0~3 mA,内阻约100 Ω)
C.直流电源(电动势约3 V,内阻不计)
D.两个单刀单掷开关,导线足量
(1)甲同学根据实验目的和提供的实验器材设计出如图甲所示的实验电路,设计的操作步骤如下.
 
①按电路图连好电路,闭合开关K1,记下毫安表的读数.
②断开K1,闭合开关K2,调节电阻箱R的阻值,使毫安表的读数和①中相同,记下此时电阻箱的示数R1.
假设该同学的设计合理,则待测电阻Rx=________.
(2)乙同学根据实验目的和提供的实验器材设计出如图乙所示的实验电路,设计的操作步骤如下.
①按电路图连好电路,将R调到最大,然后闭合K1、K2,调节R,使毫安表达到满偏,记下此时电阻箱的示数R2.
②断开K2,调节R,仍使毫安表满偏,记下此时电阻箱的示数R3.假设该同学的设计合理,则待测电阻Rx=________.
(3)上述两位同学的设计中有一位是不合理的,不合理的是________,理由_______________ _____________________________________________________________________________.
答案 (1)R1 (2)R2-R3 (3)甲 电流表超量程
解析 (1)根据甲同学的实验电路,该同学采用了等效替代法,故待测电阻Rx=R1;(2)根据乙同学的实验步骤可知:R2=R3+Rx,则Rx=R2-R3;(3)甲电路中,电键接通后,电流表的读数最小为I=ERx=3300 A=10 mA,已超过了电流表的量程,故此设计不合理.
考点 电阻的测量
名师点睛 此题是用等效法测量电阻;解题时关键是理解实验原理,搞清楚实验步骤;除此之外必须要考虑电流表的量程问题.
6.(2017•广东模拟)为探究小灯泡L的伏安特性曲线,提供了以下器材:
小灯泡L,规格“4.0 V 2.8 W”;
电流表A1,量程3 A,内阻约为0.1 Ω;
电流表A2,量程0.6 A,内阻r2=0.2 Ω;
电压表V,量程3 V,内阻rV=9 kΩ;
标准电阻R1,阻值1 Ω;
标准电阻R2,阻值3 kΩ;
滑动变阻器R,阻值范围0~10 Ω;
学生电源E,电动势6 V,内阻不计;
开关S及导线若干.
(1)某同学设计了如图甲所示的电路来进行测量,闭合开关前,滑动变阻器滑片应置于________,当通过L的电流为0.46 A时,电压表的示数如图乙所示,电压表的读数为________ V,此时L的电阻为________ Ω.
 
 
(2)要想更准确完整地描绘出L的伏安特性曲线,需要重新设计电路.请你利用所供器材,在图丙中的虚线框内补画出实验电路图,并在图上标明所选器材代号.
(3)根据实验测得的数据,描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图丁,若将该灯泡接到E=1.5 V、r=3.0 Ω的电源两端,则灯泡实际消耗的功率P=________ W.(结果保留两位有效数字)
答案 (1)左端 2.30 5 (2)如解析图所示 (3)0.18
解析 (1)由图甲可知,测量部分与滑动变阻器左端并联,则可知,为了让电压从零开始调节,滑动变阻器滑片应滑至左端;
由图乙可知,电压表量程为3 V,则最小分度为0.1 V,故读数为2.30 V;由欧姆定律解得电阻值R=UI=2.30.46 Ω=5 Ω.
(2)由于灯泡额定电压为4.5 V,故电压表应串联R2使用,而额定电流I=PU=2.84=0.7 V,大于电流表量程,因此电流表应并联小电阻R1使用,故虚线框内电路如图所示;
 
(3)根据闭合电路欧姆定律得:U=E-Ir,则有U=3-10I,画出U-I图像如图所示,
交点对应的电压与电流即为小灯泡此时的实际电压与电流,所以小灯泡两端电压为0.9 V,电流I=0.2 A,
所以实际功率为:P=UI=0.9×0.2W=0.18 W
7.(2016•四川)用如图所示电路测量电源的电动势和内阻.实验器材:待测电源(电动势约3 V,内阻约2 Ω),保护电阻R1(阻值10 Ω)和R2(阻值5 Ω),滑动变阻器R,电流表A,电压表V,开关S,导线若干.
 
实验主要步骤:
(ⅰ)将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,闭合开关;
(ⅱ)逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值,记下电压表的示数U和相应电流表的示数I;
(ⅲ)以U为纵坐标,I为横坐标,作U-I图线(U、I都用国际单位);
(ⅳ)求出U-I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a.
回答下列问题:
(1)电压表最好选用________;电流表最好选用________.
A.电压表(0-3 V,内阻约15 kΩ)
B.电压表(0-3 V,内阻约3 kΩ)
C.电流表(0-200 mA,内阻约2 Ω)
D.电流表(0-30 mA,内阻约2 Ω)
(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动,发现电压表示数增大,两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是________.
A.两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱
B.两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱
C.一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱,另一条导线接在电阻丝左端接线柱
D.一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱,另一条导线接在电阻丝右端接线柱
(3)选用k、a、R1、R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E=________,r=________,代入数值可得E和r的测量值.
答案 (1)A、C (2)C (3)ka,k-R2
解析 (1)电压表内阻越大,分得的电流越小,误差也就越小,所以选内阻较大的A电压表;当滑动变阻器接入电阻最小时通过电流表电流最大,此时通过电流表电流大小约为I=ER1+R2+r≈176 mA,所以选量程为200 mA的C电流表.(2)由电路分析可知,滑片右移电压表示数变大,意味着滑动变阻器接入电路部分阻值增大,考查B项两导线都接在金属柱两端上,接入电阻为0 Ω;考查A项若两导线都接电阻丝两端,接入电阻为最大阻值,不会变化;考查C项一导线接金属杆左端,一导线接电阻丝左端,则滑片右移时阻值增大,符合题意;考查D项一导线接金属杆右端,一导线接电阻丝右端,则滑片右移阻值减小,不符合题意.(3)由E=U+I(r+R2),得U=-I(r+R2)+E,对比伏安特性曲线可知,图像斜率大小k=r+R2,所以电源内阻r=k-R2;令U=0,得I=Er+R2=Ek,由题意知与横轴截距为a,所以a=I=Ek,则E=ka.
8.(2017•安徽师大附中最后一卷)小王和小李两同学分别用电阻箱、电压表测量不同电源的电动势和内阻.
(1)小王所测电源的内电阻r1较小,因此他在电路中接入了一个阻值为2.0 Ω的定值电阻R0,所用电路如图甲所示.
 
①请用笔画线代替导线将图乙所示器材连接成完整的实验电路
 
②闭合开关S,调整电阻箱的阻值R,读出电压表相应的示数U,得到了一组U、R数据.为了比较准确地得出实验结论,小王同学准备用直线图像来处理实验数据,图像的纵坐标表示电压表读数U,则图像的横坐标表示的物理量应该是________.
(2)小李同学所测电源的电动势E2约为9 V,内阻r2为35~55 Ω,允许通过的最大电流为50 mA.小李同学所用电路如图丙所示,图中电阻箱R的阻值范围为0~9 999 Ω.
 
①电路中R0为保护电阻.实验室中备有以下几种规格的定值电阻,本实验中应选用________.
A.20 Ω,125 mA      B.50 Ω,20 mA
C.150 Ω,60 mA   D.1500 Ω,5 mA
②实验中通过调节电阻箱的阻值,记录电阻箱的阻值R及相应的电压表的示数U,根据测得的多组数据,作出1U-1R+R0图线,图线的纵轴截距为a,图线的斜率为b,则电源的电动势E2=________,内阻r2=________.
答案 (1)①图见解析 ②UR (2)①C ②1a ba
解析 (1)①根据电路图,实物连接如图所示:
 
②根据欧姆定律可知:E1=U+UR(R0+r1),可得U=E1-UR(R0+r1),故横坐标为UR;(2)①电路最小总电阻约为Rmin=90.05Ω=180 Ω,为保护电路安全,保护电阻应选C;②在闭合电路中,电源电动势为E2=U+Ir2=U+UR0+Rr2,则1U=r2E2•1R+R0+1E2,则1U-1R+R0图像是直线,截距a=1E2,得E2=1a,斜率b=r2E2,得r2=ba.
考点 测量电源电动势和内阻实验
名师点睛 本题考查测电源电动势和内阻的基础知识,仪器的选择首先考虑的是安全性,实物图与电路图的对应是关键,图像问题处理时一定要看清坐标轴的物理量、单位、纵坐标的初始值等.难度适中,但易出错.
9.(2017•大连二模)有位同学在某次实验中,通过导线把完好的电流表、滑动变阻器、电阻Rx及三节干电池连成如图1所示的电路.他共用了5根导线;ab、cd、ef、gh和ij,由于混进了一根内部断开的导线,当合上开关S后,无论怎样移动变阻器的滑片,电流表读数均为零.
 
(1)若用多用电表的直流电压挡进行检查,合上开关S,那么选择开关最好置于________挡.
A.1 V  B.5 V
C.25 V  D.250 V
(2)接下来在测量gh间直流电压时,红表笔应接________端.若测试结果如图2所示,则gh间直流电压是________ V,其他四根导线两端的电压测量值为零,可以断定________导线内部断开.
(3)改电路故障如果用多用电表的欧姆挡进行检查,请写出操作步骤:______________ ____________________________________________________________________________.
答案 (1)B (2)g 4.20 gh
(3)选择×1挡,欧姆调零,断开电键,用欧姆表的表笔分别测量各段的阻值,无示数为内部断开,有示数为完好
解析 (1)因三节干电池的电动势之和为4.5 V,则电压表选5 V挡,则B项正确,故选B项.
(2)电流由红表笔流入,则红表笔接g端,图2的示数为:4.20 V,电压表有示数,则与电压表串联电路是通的,则测量部分即并联导线断.
(3)用欧姆表测量:选择×1挡,欧姆调零,断开电键,用欧姆表的表笔分别测量各段的阻值,无示数为内部断开,有示数为完好.
10.(2017•太原三模)如图,黑箱中有A、B、C三个接线柱,已知每两个接线柱间最多只有一个电器元件(可能有电源、定值电阻、和二极管).用多用电表对黑箱进行如下检测:
①将选择开关置于OFF挡
②将选择开关调到欧姆挡合适倍率,进行欧姆调零
③将选择开关调到直流电压挡位,两表笔分别检测任意两个接线柱,均无示数
④用两表笔进行检测,红黑表笔的位置和测量结果如下表
红表笔接 A B A C B C
黑表笔接 B A C A C B
测得阻值(Ω) 200 200 11.2 k 270 11 k 70
(1)正确的实验操作顺序为________;(填步骤前序号)
(2)黑箱内的电器元件应该有________;
(3)在图中画出电器元件的连接图.
 
答案 (1)③②④① (2)定值电阻和二极管 (3)如图
 
解析 (1)先要确定有无电源,用电压挡,再用欧姆挡测量电阻值确定元件.则正确的实验操作为:③②④①
(2)测量电阻电流由黑表笔入电阻,由红表笔出电阻,因红黑表笔接AB与接BA电阻相同,则AB间为电阻,接BC与CB电阻差别大,则BC间为一二极管,B端为正极;接AC,与CA电阻差别大,且比接BC时多了200 Ω,则AC间为一电阻与二极管串联,则其内部电路为电阻与二极管,综合可知其电路如答案图:
11.(2017•吉林三模)现有一块直流电流计G,满偏电流为200 μA,内阻约为400 Ω,某同学想把它改装成量程为2 V的电压表,他首先根据图示电路,用半偏法测定电流计G的内阻.
(1)为提高测量准确度,在以下器材中,电阻器应选用________;电池应选用________(选填器材前的字母).
 
A.电池(电动势1.5 V,内阻不计)
B.电池(电动势4.5 V,内阻不计)
C.电阻箱(0~999.9 Ω)
D.滑动变阻器(0~500 Ω)
E.电位器(一种可变电阻,与滑动变阻器相当)(0~5.1 kΩ)
F.电位器(0~51 kΩ)
(2)该同学在开关断开的情况下,检查电路连接无误后,将R的阻值调至最大.后续的实验操作步骤依次是________,最后记录R′的阻值并整理好器材(请按合理的实验顺序,选填下列步骤前的字母)
A.S1闭合
B.S2闭合
C.调节R的阻值,使电流计指针偏转到满刻度
D.调节R的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半
E.调节R′的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半
F.调节R′的阻值,使电流计指针偏转到满刻度
(3)如果测得R′的阻值为400.0 Ω,即为电流计G内阻的测量值.则给电流计G________联(选填“串“或”并“)一个阻值为________ kΩ的电阻,就可以将该电流计G改装成量程为2 V的电压表.
(4)请你推断在本实验中电流计G内阻的测量值R′比其内阻的实际值Rg是偏大还是偏小________.
答案 (1)F B (2)ACBE (3)串 9.6 (4)偏小
解析 (1)该实验采用半偏法测量,测量电路要让电流计达到满偏,电源电压至少大于2 V,故选电源B;闭合S2,电路中电流I不能大于200 μA,由I=ER+Rg知,R=EI-Rg,代入数据,得R≈30 kΩ,故选F项.
(2)半偏法测电阻实验步骤:第一步,按原理图连好电路;第二步,闭合电键S1,调节滑动变阻器R,使表头指针满偏;第三步,闭合电键S2,改变电阻箱R′的阻值,当表头指针半偏时记下电阻箱读数,此时电阻箱的阻值等于表头内阻Rg.故应选ACBE项.
(3)将电流计改装成电压表,应串连接入一分压电阻R,由欧姆定律及串联电路分压规律有:U=IgRg+IgR(其中U为改装后电压表的满偏电压)
则R=UIg-Rg=20.000 2 Ω-400 Ω=9.6 kΩ.
(4)实际上电阻箱并入后,电路的总电阻减小了,干路电流增大了,电流计半偏时,流过电阻箱的电流大于流过电流计的电流,电阻箱接入的电阻小于电流计的电阻.所以,该测量值“略小于”实际值.
12.(2017•江西模拟)如图所示为多用电表的原理示意图,已知表头G的满偏电流为2 mA、内阻为150 Ω,刻度盘上电阻刻度线正中央标有“30”.选择开关S旋到“2”时量程为0~10 mA,旋到“3”“4”“5”“6”时的量程未知,但测得R6=570 Ω,R7=900 Ω,E为两节新的干电池内阻忽略.请回答下列问题:
(1)选择开关S旋到“6”时的量程为________.
A.0~15 A   B.0~3 V
C.0~12 V   D.0~15 V
(2)正确使用欧姆挡测量电阻时,滑动变阻器R3连入的阻值为________ Ω.
(3)电池用久后,电动势变小了,内阻变大了,但仍能欧姆调零,用此表去测电阻,则其测量值比真实值________.(填“偏小”“偏大”或“不变”)
 
分析 电流表、电压表与欧姆表都是由小量程电流表改装成的;把小量程电流表改装成电流表应并联一个分流电阻,把电流表改装成电压表,应串联一个分压电阻,把电流表改装成欧姆表时,应串联一个滑动变阻器,电路应有一个电源;分析清楚电路结构,根据电流表、电压表与欧姆表的原理分析答题.
答案 (1)D (2)270 (3)偏大
解析 (1)开关S旋到“6”时为电压表,量程为:U=IgRg+I(R6+R7)=10×10-3×(570+900)+2×10-3×150=15 V,故选D项.
(2)由闭合电路欧姆定律可得:R3=E-IgRgI=3-2×10-3×15010×10-3=270 Ω
(3)电池用久了,电源电动势E变小内阻增大,欧姆表调零时,内阻变小
应用欧姆表测电阻时,I=ER内+R测=ImR内R内+R测=Im1+R测R内,由于R内偏小,则电流I偏小,欧姆表指针偏转角度较小,电阻测量值偏大.
点评 知道电流表、电压表、欧姆表的原理,掌握电流表、电压表、欧姆表的读数方法,即可正确解题,难度适中.
13.(2015•课标全国Ⅱ)电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表的电流的两倍.某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)实验室提供材料器材如下:
待测电压表(量程3 V,内阻约为3 000欧),电阻箱R0(最大阻值为99 999.9欧),滑动变阻器R1(最大阻值100欧,额定电流2 A),电源E(电动势6 V,内阻不计),开关两个,导线若干.
(1)虚线框内为同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分,将电路图补充完整.
 
(2)根据设计的电路写出步骤
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV′与内阻的真实值RV比较:RV′________RV(填“>”“=”或“<”)主要理由是___________________________________________________ _______________________________________________________________________.
答案 (1)(2)见解析 (3)> 见解析
解析 (1)实验电路如图所示.
 
(2)移动滑动变阻器的滑片,以保证通电后电压表的支路分压最小;闭合开关S1、S2,调节R1,使电压表指针满偏;保证滑动变阻器的滑片的位置不变,断开S2,调节电阻箱R0,使电压表的指针半偏;读取电阻箱的电阻值,即为测得的电压表内阻.
(3)断开S2,调节电阻箱使电压表成半偏状态,电压表所在支路的总电阻也增大,此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压,故R′V>RV.
14.(2016•课标全国Ⅰ)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时,系统报警.提供的器材有:热敏电阻,报警器(内阻很小,流过的电流超过Ic时就会报警),电阻箱(最大阻值为999.9 Ω),直流电源(输出电压为U,内阻不计),滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω),滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω),单刀双掷开关一个,导线若干.
在室温下对系统进行调节.已知U约为18 V,Ic约为10 mA;流过报警器的电流超过20 mA时,报警器可能损坏;该热敏电阻的阻值随温度升高而减小,在60 ℃时阻值为650.0 Ω.
(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线.
 
(2)电路中应选用滑动变阻器______(填“R1”或“R2”).
(3)按照下列步骤调节此报警系统:
①电路接通前,需将电阻箱调到一固定的阻值,根据实验要求,这一阻值为________ Ω;滑动变阻器的滑片应置于________(填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
②将开关向________(填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至________________________________________________________________________.
(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用.
答案 (1)连线如解析图 (2)R2
(3)①650.0 b 接通电源后,流过报警器的电流会超过20 mA,报警器可能损坏
②c 报警器开始报警
解析 (1)电路如图所示.
 
(2)在室温下对系统进行调节,已知U约为18 V,Ic约为10 mA;流过报警器的电流超过20 mA时,报警器可能损坏,可知外电阻的取值范围是1820×10-3 Ω=900 Ω≤R≤1810×10-3 Ω=1 800 Ω.
报警器的电阻是650.0 Ω,所以滑动变阻器阻值的取值范围在250 Ω到1150 Ω之间,所以滑动变阻器应该选R2.
(3)电阻箱代替报警器工作时的热敏电阻,阻值应为650.0 Ω,滑动变阻器刚开始应置于b端,若置于另一端,接通电源后,流过报警器的电流会超过20 mA,报警器可能损坏;实验调试时,将开关置于c端,缓慢调节滑动变阻器,直至报警器开始报警.