03实验题知识点分类-山东省五年(2018-2022)高考物理真题分类汇编
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一.功能关系(共1小题)
1.(2021•山东)某乒乓球爱好者,利用手机研究乒乓球与球台碰撞过程中能量损失的情况。实验步骤如下:
①固定好手机,打开录音功能;
②从一定高度由静止释放乒乓球;
③手机记录下乒乓球与台面碰撞的声音,其随时间(单位:s)的变化图像如图所示。
根据声音图像记录的碰撞次序及相应碰撞时刻,如表所示。
碰撞次序
1
2
3
4
5
6
7
碰撞时刻(s)
1.12
1.58
2.00
2.40
2.78
3.16
3.47
根据实验数据,回答下列问题:
(1)利用碰撞时间间隔,计算出第3次碰撞后乒乓球的弹起高度为 m(保留2位有效数字,当地重力加速度g=9.80m/s2)。
(2)设碰撞后弹起瞬间与该次碰撞前瞬间速度大小的比值为k,则每次碰撞损失的动能为碰撞前动能的 倍(用k表示),第3次碰撞过程中k= (保留2位有效数字)。
(3)由于存在空气阻力,第(1)问中计算的弹起高度 (填“高于”或“低于”)实际弹起高度。
二.测定匀变速直线运动的加速度(共2小题)
2.(2020•山东)2020年5月,我国进行了珠穆朗玛峰的高度测量,其中一种方法是通过使用重力仪测量重力加速度,进而间接测量海拔高度。某同学受此启发就地取材设计了如下实验,测量当地重力加速度的大小。实验步骤如下:
(i)如图甲所示,选择合适高度的垫块,使木板的倾角为53°,在其上表面固定一与小物块下滑路径平行的刻度尺(图中未画出)。
(ii)调整手机使其摄像头正对木板表面,开启视频录像功能。将小物块从木板顶端释放,用手机记录下小物块沿木板向下做加速直线运动的情况。然后通过录像的回放,选择小物块运动路径上合适的一点作为测量参考点,得到小物块相对于该点的运动距离L与运动时间t的数据。
(iii)该同学选取部分实验数据,画出了﹣t图象,利用图象数据得到小物块下滑的加速度大小为5.6m/s2。
(iv)再次调节垫块,改变木板的倾角,重复实验。
回答以下问题:
(1)当木板的倾角为37°时,所绘图象如图乙所示。由图象可得,物块过测量参考点时速度的大小为 m/s;选取图线上位于坐标纸网格交叉点上的A、B两点,利用A、B两点数据得到小物块下滑加速度的大小为 m/s2(结果均保留2位有效数字)。
(2)根据上述数据,进一步分析得到当地的重力加速度大小为 m/s2.(结果保留2位有效数字,sin37°=0.60,cos37°=0.80)
3.(2019•新课标Ⅰ)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究。物块拖动纸带下滑,打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz,纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在A、B、C、D、E五个点中,打点计时器最先打出的是 点,在打出C点时物块的速度大小为 m/s(保留3位有效数字);物块下滑的加速度大小为 m/s2(保留2位有效数字)。
三.探究弹力和弹簧伸长的关系(共1小题)
4.(2018•新课标Ⅰ)如图(a),一弹簧上端固定在支架顶端,下端悬挂一托盘:一标尺由游标和主尺构成,主尺竖直固定在弹簧左边;托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置,简化为图中的指针。
现要测量图(a)中弹簧的劲度系数。当托盘内没有砝码时,移动游标,使其零刻度线对准指针,此时标尺读数为1.950cm;当托盘内放有质量为0.100kg的砝码时,移动游标,再次使其零刻度线对准指针,标尺示数如图(b)示数,其读数为 cm.当地的重力加速度大小为9.80m/s2,此弹簧的劲度系数为 N/m(保留3位有效数字)。
四.探究加速度与物体质量、物体受力的关系(共1小题)
5.(2022•山东)在天宫课堂中,我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验,受此启发,某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验。如图甲所示,主要步骤如下:
①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上,加速度传感器固定在滑块上;
②接通气源,放上滑块,调平气垫导轨;
③将弹簧左端连接力传感器,右端连接滑块,弹簧处于原长时滑块左端位于O点,A点到O点的距离为5.00cm,拉动滑块使其左端处于A点,由静止释放并开始计时;
④计算机采集获取数据,得到滑块所受弹力F,加速度a随时间t变化的图像,部分图像如图乙所示。
回答以下问题(结果均保留两位有效数字):
(1)弹簧的劲度系数为 N/m;
(2)该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据,画出a﹣F图像如图丙中Ⅰ所示,由此可得滑块与加速度传感器的总质量为 kg;
(3)该同学在滑块上增加待测物体,重复上述实验步骤,在图丙中画出新的a﹣F图像Ⅱ,则待测物体的质量为 kg。
五.测定电源的电动势和内阻(共1小题)
6.(2020•山东)实验方案对实验测量的精度有直接的影响,某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有:
干电池一节(电动势约1.5V,内阻小于1Ω);
电压表V(量程3V,内阻约3kΩ);
电流表A(量程0.6A,内阻约1Ω);
滑动变阻器R(最大阻值为20Ω);
定值电阻R1(阻值2Ω);
定值电阻R2(阻值5Ω);
开关一个,导线若干。
(1)该小组按照图甲所示的电路进行实验,通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏,记录此过程中电压表和电流表的示数,利用实验数据在U﹣I坐标纸上描点,如图乙所示,结果发现电压表示数的变化范围比较小,出现该现象的主要原因是 。(单选,填正确答案标号)
A.电压表分流 B.干电池内阻较小 C.滑动变阻器最大阻值较小 D.电流表内阻较小
(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题,该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案,重新测量得到的数据如表所示。
序号
1
2
3
4
5
6
7
I/A
0.08
0.14
0.20
0.26
0.32
0.36
0.40
U/V
1.35
1.20
1.05
0.88
0.73
0.71
0.52
请根据实验数据,回答以下问题:
①图丁的坐标纸上已标出后3组数据对应的坐标点,请在坐标纸上标出前4组数据对应的坐标点并画出U﹣I图象。
②根据实验数据可知,所选的定值电阻为 (填“R1”或“R2”)。
③用笔画线代替导线,请在图丙上按照改进后的方案,将实物图连接成完整电路。
六.描绘小电珠的伏安特性曲线(共2小题)
7.(2021•山东)热敏电阻是传感器中经常使用的元件,某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。
可供选择的器材有:
待测热敏电阻RT(实验温度范围内,阻值约几百欧到几千欧);
电源E(电动势1.5V,内阻r约为0.5Ω);
电阻箱R(阻值范围0~9999.99Ω);
滑动变阻器R1(最大阻值20Ω);
滑动变阻器R2(最大阻值2000Ω);
微安表(量程100μA,内阻等于2500Ω);
开关两个,温控装置一套,导线若干。
同学们设计了如图甲所示的测量电路,主要实验步骤如下:
①按图示连接电路;
②闭合S1、S2,调节滑动变阻器滑片P的位置,使微安表指针满偏;
③保持滑动变阻器滑片P的位置不变,断开S2,调节电阻箱,使微安表指针半偏;
④记录此时的温度和电阻箱的阻值。
回答下列问题:
(1)为了更准确地测量热敏电阻的阻值,滑动变阻器应选用 (填“R1”或“R2”)。
(2)请用笔画线代替导线,在图丙中将实物图(不含温控装置)连接成完整电路。
(3)某温度下微安表半偏时,电阻箱的读数为6000.00Ω,该温度下热敏电阻的测量值为 Ω(结果保留到个位),该测量值 (填“大于”或“小于”)真实值。
(4)多次实验后,学习小组绘制了如图乙所示的图像。由图像可知,该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐 (填“增大”或“减小”)。
8.(2018•新课标Ⅰ)某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在25℃~80℃范围内某热敏电阻的温度特性,所用器材有:置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT,其标称值(25℃时的阻值)为900.0Ω;电源E(6V,内阻可忽略);电压表(量程150mV);定值电阻R0(阻值20.0Ω),滑动变阻器R1(最大阻值为1000Ω);电阻箱R2(阻值范围0~999.9Ω);单刀开关S1,单刀双掷开关S2。
实验时,先按图(a)连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0℃.将S2与1端接通,闭合S1,调节R1的滑片位置,使电压表读数为某一值U0:保持R1的滑片位置不变,将R2置于最大值,将S2与2端接通,调节R2,使电压表读数仍为U0;断开S1,记下此时R2的读数。逐步降低温控室的温度t,得到相应温度下R2的阻值,直至温度降到25.0℃,实验得到的R2﹣t数据见表。
t/℃
25.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
R2/Ω
900.0
680.0
500.0
390.0
320.0
270.0
240.0
回答下列问题:
(1)在闭合S1前,图(a)中R1的滑片应移动到 (填“a”或“b”)端;
(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并做出R2﹣t曲线;
(3)由图(b)可得到RT在25℃~80℃范围内的温度特性,当t=44.0℃时,可得RT= Ω;
(4)将RT握于手心,手心温度下R2的相应读数如图(c)所示,该读数为 Ω,则手心温度为 ℃。
七.电表的改装(共1小题)
9.(2019•新课标Ⅰ)某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20mA的电流表。该同学测得微安表内阻为1200Ω,经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接,进行改装。然后利用一标准毫安表,根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。
(1)根据图(a)和题给条件,将图(b)中的实物连线。
(2)当标准毫安表的示数为16.0mA时,微安表的指针位置如图(c)所示。由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值,而是 。(填正确答案标号)
A.18mA
B.21mA
C.25mA
D.28mA
(3)产生上述问题的原因可能是 。(填正确答案标号)
A.微安表内阻测量错误,实际内阻大于1200Ω
B.微安表内阻测量错误,实际内阻小于1200Ω
C.R值计算错误,接入的电阻偏小
D.R值计算错误,接入的电阻偏大
(4)要达到预期目的,无论测得的内阻值是否正确,都不必重新测量,只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可,其中k= 。
八.用半偏法测电阻(共1小题)
10.(2022•山东)某同学利用实验室现有器材,设计了一个测量电阻阻值的实验,实验器材:
干电池E(电动势1.5V,当阻未知);
电流表A1(量程10mA,内阻为90Ω);
电流表A2(量程30mA,内阻为30Ω);
定值电阻R0(阻值为150Ω);
滑动变阻器R(最大阻值为100Ω);
待测电阻Rx;
开关S,导线若干。
测量电路如图所示。
(1)断开开关,连接电路,将滑动变阻器R的滑片调到值最大一端,将定值电阻R0接入电路;闭合开关,调节滑片位置,使电流表指针指在满刻度的处,该同学选到电流表为 (填“A1”或“A2”);若不考虑电池内阻,此时滑动变阻器接入电路的电阻值应为 Ω。
(2)断开开关,保持滑片的位置不变,用Rx替换R0,闭合开关后,电流表指针指在满刻度的处,则Rx的测量值为 Ω。
(3)本实验中未考虑电池内阻,对Rx的测量值 (填“有”或“无”)影响。
【参考答案】
一.功能关系(共1小题)
1.(2021•山东)某乒乓球爱好者,利用手机研究乒乓球与球台碰撞过程中能量损失的情况。实验步骤如下:
①固定好手机,打开录音功能;
②从一定高度由静止释放乒乓球;
③手机记录下乒乓球与台面碰撞的声音,其随时间(单位:s)的变化图像如图所示。
根据声音图像记录的碰撞次序及相应碰撞时刻,如表所示。
碰撞次序
1
2
3
4
5
6
7
碰撞时刻(s)
1.12
1.58
2.00
2.40
2.78
3.16
3.47
根据实验数据,回答下列问题:
(1)利用碰撞时间间隔,计算出第3次碰撞后乒乓球的弹起高度为 0.20 m(保留2位有效数字,当地重力加速度g=9.80m/s2)。
(2)设碰撞后弹起瞬间与该次碰撞前瞬间速度大小的比值为k,则每次碰撞损失的动能为碰撞前动能的 1﹣k2 倍(用k表示),第3次碰撞过程中k= 0.95 (保留2位有效数字)。
(3)由于存在空气阻力,第(1)问中计算的弹起高度 高于 (填“高于”或“低于”)实际弹起高度。
【解析】解:(1)由表可知从第三次碰撞到第四次碰撞用时0.4s,则碰后弹起的时间为0.2s,根据匀变速直线运动位移与时间关系,有h==
(2)设碰撞后弹起瞬间速度为kv,该次碰撞前瞬间速度大小为v,
则碰撞后的动能为,该次碰撞前动能为,所以每次碰撞损失的动能为,是碰撞前动能的比值为
第3次碰撞前的速度v=gt==0.21g,第3次碰撞后的速度v'==0.2g,所以k=
(3)由于存在空气阻力,使得实际弹起的高度变小,所以第(1)问计算的弹起高度高于实际弹起高度。
故答案为:(1)0.20 (2)1﹣k2,0.95 (3)高于
二.测定匀变速直线运动的加速度(共2小题)
2.(2020•山东)2020年5月,我国进行了珠穆朗玛峰的高度测量,其中一种方法是通过使用重力仪测量重力加速度,进而间接测量海拔高度。某同学受此启发就地取材设计了如下实验,测量当地重力加速度的大小。实验步骤如下:
(i)如图甲所示,选择合适高度的垫块,使木板的倾角为53°,在其上表面固定一与小物块下滑路径平行的刻度尺(图中未画出)。
(ii)调整手机使其摄像头正对木板表面,开启视频录像功能。将小物块从木板顶端释放,用手机记录下小物块沿木板向下做加速直线运动的情况。然后通过录像的回放,选择小物块运动路径上合适的一点作为测量参考点,得到小物块相对于该点的运动距离L与运动时间t的数据。
(iii)该同学选取部分实验数据,画出了﹣t图象,利用图象数据得到小物块下滑的加速度大小为5.6m/s2。
(iv)再次调节垫块,改变木板的倾角,重复实验。
回答以下问题:
(1)当木板的倾角为37°时,所绘图象如图乙所示。由图象可得,物块过测量参考点时速度的大小为 0.32 m/s;选取图线上位于坐标纸网格交叉点上的A、B两点,利用A、B两点数据得到小物块下滑加速度的大小为 3.1 m/s2(结果均保留2位有效数字)。
(2)根据上述数据,进一步分析得到当地的重力加速度大小为 9.4 m/s2.(结果保留2位有效数字,sin37°=0.60,cos37°=0.80)
【解析】解:(1)设物块过测量参考点时速度的大小为v0,根据位移﹣时间关系可得:
L=v0t+
所以有:=2v0+at,
当t=0时速度即为参考点的速度,根据图可得截距为:0.64m/s
故2v0=0.64m/s
解得:v0=0.32m/s
图象的斜率表示加速度,则有:a=m/s2=3.1m/s2;
(2)木板的倾角为53°,小物块加速度大小为a0=5.6m/s2,
对小物块根据牛顿第二定律可得:mgsin53°﹣μmgcos53°=ma0,
当倾角为37°时,有:mgsin37°﹣μmgcos37°=ma
联立解得:g=9.4m/s2。
故答案为:(1)0.32或0.33;3.1;(2)9.4。
3.(2019•新课标Ⅰ)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究。物块拖动纸带下滑,打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz,纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在A、B、C、D、E五个点中,打点计时器最先打出的是 A 点,在打出C点时物块的速度大小为 0.233 m/s(保留3位有效数字);物块下滑的加速度大小为 0.75 m/s2(保留2位有效数字)。
【解析】解:物块加速下滑,速度越来越大,在相等时间内物块的位移越来越大,刚开始时在相等时间内的位移较小,由图示纸带可知,打点计时器最先打出的点是A点;
每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出,相邻计数点间的时间间隔为:t=0.02×5=0.1s,
打出C点时的速度大小为:vC=≈0.233m/s;
匀变速直线运动的推论△x=at2可知,加速度为:a==0.75m/s2;
故答案为:A,0.233,0.75。
三.探究弹力和弹簧伸长的关系(共1小题)
4.(2018•新课标Ⅰ)如图(a),一弹簧上端固定在支架顶端,下端悬挂一托盘:一标尺由游标和主尺构成,主尺竖直固定在弹簧左边;托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置,简化为图中的指针。
现要测量图(a)中弹簧的劲度系数。当托盘内没有砝码时,移动游标,使其零刻度线对准指针,此时标尺读数为1.950cm;当托盘内放有质量为0.100kg的砝码时,移动游标,再次使其零刻度线对准指针,标尺示数如图(b)示数,其读数为 3.775 cm.当地的重力加速度大小为9.80m/s2,此弹簧的劲度系数为 53.7 N/m(保留3位有效数字)。
【解析】解:图(b)中主尺读数为3.7cm,游标卡尺的读数为0.05mm×15=0.75mm,故读数为3.7cm+0.75mm=3.775cm;
由题意可得:托盘内放质量m=0.100kg的砝码,弹簧伸长量△x=3.775cm﹣1.950cm=1.825cm;
根据受力分析可得:mg=k△x,故弹簧的劲度系数;
故答案为:3.775;53.7。
四.探究加速度与物体质量、物体受力的关系(共1小题)
5.(2022•山东)在天宫课堂中,我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验,受此启发,某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验。如图甲所示,主要步骤如下:
①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上,加速度传感器固定在滑块上;
②接通气源,放上滑块,调平气垫导轨;
③将弹簧左端连接力传感器,右端连接滑块,弹簧处于原长时滑块左端位于O点,A点到O点的距离为5.00cm,拉动滑块使其左端处于A点,由静止释放并开始计时;
④计算机采集获取数据,得到滑块所受弹力F,加速度a随时间t变化的图像,部分图像如图乙所示。
回答以下问题(结果均保留两位有效数字):
(1)弹簧的劲度系数为 12 N/m;
(2)该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据,画出a﹣F图像如图丙中Ⅰ所示,由此可得滑块与加速度传感器的总质量为 0.20 kg;
(3)该同学在滑块上增加待测物体,重复上述实验步骤,在图丙中画出新的a﹣F图像Ⅱ,则待测物体的质量为 0.13 kg。
【解析】解:(1)由题知,弹簧处于原长时滑块左端位于O点,A点到O点的距离为5.00cm.拉动滑块使其左端处于A点,由静止释放并开始计时。结合图乙的F﹣t图有
Δx=5.00cm=0.005m,F=0.610N
根据胡克定律
k=
计算出
k≈12N/m
(2)根据牛顿第二定律有
F=ma
则a﹣F图像的斜率为滑块与加速度传感器的总质量的倒数,根据图丙中Ⅰ,则有
k==kg﹣1=5kg﹣1
则滑块与加速度传感器的总质量为
m=0.20kg
(3)滑块上增加待测物体,同理,根据图丙中Ⅱ,则有
=kg﹣1=3kg﹣1
则滑块、待测物体与加速度传感器的总质量为
m'=0.33kg
则待测物体的质量为
Δm=m'﹣m=0.33kg﹣0.20kg=0.13kg
故答案为:(1)12;(2)0.20;(3)0.13
五.测定电源的电动势和内阻(共1小题)
6.(2020•山东)实验方案对实验测量的精度有直接的影响,某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有:
干电池一节(电动势约1.5V,内阻小于1Ω);
电压表V(量程3V,内阻约3kΩ);
电流表A(量程0.6A,内阻约1Ω);
滑动变阻器R(最大阻值为20Ω);
定值电阻R1(阻值2Ω);
定值电阻R2(阻值5Ω);
开关一个,导线若干。
(1)该小组按照图甲所示的电路进行实验,通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏,记录此过程中电压表和电流表的示数,利用实验数据在U﹣I坐标纸上描点,如图乙所示,结果发现电压表示数的变化范围比较小,出现该现象的主要原因是 B 。(单选,填正确答案标号)
A.电压表分流 B.干电池内阻较小 C.滑动变阻器最大阻值较小 D.电流表内阻较小
(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题,该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案,重新测量得到的数据如表所示。
序号
1
2
3
4
5
6
7
I/A
0.08
0.14
0.20
0.26
0.32
0.36
0.40
U/V
1.35
1.20
1.05
0.88
0.73
0.71
0.52
请根据实验数据,回答以下问题:
①图丁的坐标纸上已标出后3组数据对应的坐标点,请在坐标纸上标出前4组数据对应的坐标点并画出U﹣I图象。
②根据实验数据可知,所选的定值电阻为 R1 (填“R1”或“R2”)。
③用笔画线代替导线,请在图丙上按照改进后的方案,将实物图连接成完整电路。
【解析】解:(1)路端电压:U=E﹣Ir,
当电源内阻r太小时,干路电流I有较大变化时,Ir变化很小,
电压表示数即路端电压U=E﹣Ir变化很小,电压表示数变化范围很小,故选B;
(2)①根据表中实验数据在坐标系内描出对应点,然后根据坐标系内描出的点作出图象,
作图象时使尽可能多的点在直线上,不能穿过直线的点应对称地分布在直线两侧,图象如图所示;
②由图示图象可知,电源与定值电阻整体组成的等效电源内阻:r+R=Ω≈2.67Ω,
由题意可知,电源内阻小于1Ω,则定值电阻应选择R1。
③应用伏安法测电源电动势与内阻,电压表测路端电压,电流表测电路电流,电源内阻较小,为使电压表示数变化明显,把定值电阻与电源整体当作等效电源,为减小实验误差,相对于电源电流表应采用外接法,实物电路图如图所示;
故答案为:(1)B;(2)①图象如图所示;②R1;③实物电路图如图所示。
六.描绘小电珠的伏安特性曲线(共2小题)
7.(2021•山东)热敏电阻是传感器中经常使用的元件,某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。
可供选择的器材有:
待测热敏电阻RT(实验温度范围内,阻值约几百欧到几千欧);
电源E(电动势1.5V,内阻r约为0.5Ω);
电阻箱R(阻值范围0~9999.99Ω);
滑动变阻器R1(最大阻值20Ω);
滑动变阻器R2(最大阻值2000Ω);
微安表(量程100μA,内阻等于2500Ω);
开关两个,温控装置一套,导线若干。
同学们设计了如图甲所示的测量电路,主要实验步骤如下:
①按图示连接电路;
②闭合S1、S2,调节滑动变阻器滑片P的位置,使微安表指针满偏;
③保持滑动变阻器滑片P的位置不变,断开S2,调节电阻箱,使微安表指针半偏;
④记录此时的温度和电阻箱的阻值。
回答下列问题:
(1)为了更准确地测量热敏电阻的阻值,滑动变阻器应选用 R1 (填“R1”或“R2”)。
(2)请用笔画线代替导线,在图丙中将实物图(不含温控装置)连接成完整电路。
(3)某温度下微安表半偏时,电阻箱的读数为6000.00Ω,该温度下热敏电阻的测量值为 3500 Ω(结果保留到个位),该测量值 大于 (填“大于”或“小于”)真实值。
(4)多次实验后,学习小组绘制了如图乙所示的图像。由图像可知,该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐 减小 (填“增大”或“减小”)。
【解析】解:(1)用半偏法测量热敏电阻的阻值,尽可能让该电路的电压在S2闭合前、后保持不变,由于该支路与滑动变阻器前半部分并联,滑动变阻器的阻值越小,S2闭合前、后该部分电阻变化越小,从而电压的值变化越小,故滑动变阻器应选R1;
(2)电路连接图如图所示:
(3)微安表半偏时,该支路的总电阻为原来的2倍,即热敏电阻和微安表的电阻之和与电阻箱阻值相等,有RT+RμA=6000Ω,可得:RT=3500Ω;
当断开S2,微安表半偏时,由于该支路电阻增加,电压略有升高,根据欧姆定律,总电阻比原来2倍略大,也就是电阻箱的阻值略大于热敏电阻与微安表的总电阻,而认为电阻箱的阻值等于热敏电阻与微安表的总电阻,因此热敏电阻的测量值比真实值偏大;
(4)由于是lnRT﹣图像,当温度T升高时,减小,从图中可以看出lnRT减小,从而RT减小,因此热敏电阻随温度的升高逐渐减小。
故答案为:
(1)R1;
(2)如图所示:
(3)3500,大于;
(4)减小。
8.(2018•新课标Ⅰ)某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在25℃~80℃范围内某热敏电阻的温度特性,所用器材有:置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT,其标称值(25℃时的阻值)为900.0Ω;电源E(6V,内阻可忽略);电压表(量程150mV);定值电阻R0(阻值20.0Ω),滑动变阻器R1(最大阻值为1000Ω);电阻箱R2(阻值范围0~999.9Ω);单刀开关S1,单刀双掷开关S2。
实验时,先按图(a)连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0℃.将S2与1端接通,闭合S1,调节R1的滑片位置,使电压表读数为某一值U0:保持R1的滑片位置不变,将R2置于最大值,将S2与2端接通,调节R2,使电压表读数仍为U0;断开S1,记下此时R2的读数。逐步降低温控室的温度t,得到相应温度下R2的阻值,直至温度降到25.0℃,实验得到的R2﹣t数据见表。
t/℃
25.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
R2/Ω
900.0
680.0
500.0
390.0
320.0
270.0
240.0
回答下列问题:
(1)在闭合S1前,图(a)中R1的滑片应移动到 b (填“a”或“b”)端;
(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并做出R2﹣t曲线;
(3)由图(b)可得到RT在25℃~80℃范围内的温度特性,当t=44.0℃时,可得RT= 450.0 Ω;
(4)将RT握于手心,手心温度下R2的相应读数如图(c)所示,该读数为 620.0 Ω,则手心温度为 33.0 ℃。
【解析】解:(1)由图可知,滑动变阻器采用限流接法,实验开始时应让电路中电流最小,所以滑动变阻器接入电阻应为最大,故开始时滑片应移动到b端;
(2)根据描点法可得出对应的图象如图所示;
(3)由图b可知,当t=44.0℃时,对应在的坐标约为450.0Ω;可得:RT=450.0Ω;
(4)根据电阻箱的读数方法可知,电阻箱的读数为:6×100+2×10=620.0Ω,由图可知对应的温度为33.0℃;
故答案为:(1)b;(2)如图所示;(3)450.0(440.0﹣460.0);(4)620.0;33.0(32.0﹣34.0)。
七.电表的改装(共1小题)
9.(2019•新课标Ⅰ)某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20mA的电流表。该同学测得微安表内阻为1200Ω,经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接,进行改装。然后利用一标准毫安表,根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。
(1)根据图(a)和题给条件,将图(b)中的实物连线。
(2)当标准毫安表的示数为16.0mA时,微安表的指针位置如图(c)所示。由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值,而是 C 。(填正确答案标号)
A.18mA
B.21mA
C.25mA
D.28mA
(3)产生上述问题的原因可能是 AC 。(填正确答案标号)
A.微安表内阻测量错误,实际内阻大于1200Ω
B.微安表内阻测量错误,实际内阻小于1200Ω
C.R值计算错误,接入的电阻偏小
D.R值计算错误,接入的电阻偏大
(4)要达到预期目的,无论测得的内阻值是否正确,都不必重新测量,只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可,其中k= 。
【解析】解:(1)微安表与分流电阻并联可以改装成电流表,根据图(a)所示电路图连接实物电路图,实物电路图如图所示:
(2)微安表量程为250μA,由图(c)所示表盘可知,其分度值为5μA,其示数为160μA,
电流表示数为16.0mA,电流表示数为微安表示数的=100倍,
改装后电流表量程为:250×10﹣6×100=25×10﹣3A=25mA,故C正确;
故选:C;
(3)由(2)可知,改装后电流表量程偏大,则流过分流电阻的电流偏大,由并联电路特点可知,分流电阻阻值偏小,把微安表改装成电流表需要并联分流电阻,并联电阻阻值:R=;
AB、如果微安内阻Rg测量值错误,并联分流电阻阻值R偏小,则微安内阻Rg测量值偏小,微安表内阻实际阻值大于测量值1200Ω,故A正确,B错误;
CD、如果R值计算错误,接入的电阻偏小会导致改装后电流表量程偏大,故C正确,D错误;
故选:AC;
(4)把微安表改装成电流表需要并联分流电阻,并联电阻阻值:R=,
由(2)可知,流过分流电阻电流为流过微安表电流的99倍,则并联电阻:R=,Rg=99R,
把微安表改装成20mA的电流表,并联电阻阻值:R并====kR,
则:k=;
故答案为:(1)实物电路图如图所示;(2)C;(3)AC;(4)。
八.用半偏法测电阻(共1小题)
10.(2022•山东)某同学利用实验室现有器材,设计了一个测量电阻阻值的实验,实验器材:
干电池E(电动势1.5V,当阻未知);
电流表A1(量程10mA,内阻为90Ω);
电流表A2(量程30mA,内阻为30Ω);
定值电阻R0(阻值为150Ω);
滑动变阻器R(最大阻值为100Ω);
待测电阻Rx;
开关S,导线若干。
测量电路如图所示。
(1)断开开关,连接电路,将滑动变阻器R的滑片调到值最大一端,将定值电阻R0接入电路;闭合开关,调节滑片位置,使电流表指针指在满刻度的处,该同学选到电流表为 A1 (填“A1”或“A2”);若不考虑电池内阻,此时滑动变阻器接入电路的电阻值应为 60 Ω。
(2)断开开关,保持滑片的位置不变,用Rx替换R0,闭合开关后,电流表指针指在满刻度的处,则Rx的测量值为 100 Ω。
(3)本实验中未考虑电池内阻,对Rx的测量值 无 (填“有”或“无”)影响。
【解析】解:(1)若不考虑电源内阻,且在电源两端只接R0时,电路中的电流约为I==A=10mA
由题知,闭合开关,调节滑片位置,要使电流表指针指在满刻度的处,则该同学选到的电流表应为A1.
当不考虑电源内阻,根据闭合电路的欧姆定律有E= (R+R0+RA1)
代入数据解得:R=60Ω
(2)断开开关,保持滑片的位置不变,用Rx替换R0,闭合开关后,有
E= (R+Rx+RA1)
代入数据有
Rx=100Ω
(3)若考虑电源内阻,根据闭合电路的欧姆定律有E=[(R+r)+R0+RA1]
E=[(R+r)+Rx+RA1]
联立计算可知Rx不受影响;
故答案为:(1)A1,60;(2)100;(3)无
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