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高考物理一轮复习 其他实验
一.多选题(共1小题)
(多选)1.(2025 广西)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中( )
A.估测油酸分子大小时,油酸分子可以视为球形
B.油膜的形状稳定后,油酸分子仍然在做热运动
C.计算油膜面积时,忽略所有不完整的小正方形
D.与油酸酒精溶液相比,纯油酸更容易在水面形成单分子油膜
二.实验题(共8小题)
2.(2025 北京)(1)下列实验操作,正确的是 (填选项前的字母)。
A.用单摆测重力加速度时,在最高点释放摆球并同时开始计时
B.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系时,使用多用电表的交流电压挡测电压
C.用多用电表测电阻前应先把两表笔短接,调整欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点
(2)用双缝干涉实验测量光的波长的实验装置如图1所示。
①双缝应该放置在图1中 处(填“A”或“B”)。
②分划板中心刻线与某亮纹中心对齐时,手轮上的示数如图2所示,读数为 mm。
(3)某电流表出现故障,其内部电路如图3所示。用多用电表的欧姆挡检测故障,两表笔接A、B时表头Rg指针不偏转,接A、C和B、C时表头Rg指针都偏转。出现故障的原因是 (填选项前的字母)。
A.表头Rg断路
B.电阻R1断路
C.电阻R2断路
3.(2025 河北)(1)某学习小组把热敏电阻置于带有温控的加热装置中,利用图1所示电路研究热敏电阻的温度特性。
①闭合开关S,观察到温度改变时电流表示数也随之改变。定量研究热敏电阻的阻值R随温度t变化的规律时,将欧姆表两表笔分别接到热敏电阻a、b两端测量其阻值,这时开关S应 (填“断开”或“闭合”)。
②按照正确方法测出不同温度下热敏电阻的阻值。电阻R1、R2与温度t的关系分别对应图2中曲线Ⅰ、Ⅱ。设计电路时,为防止用电器发生故障引起电流异常增大,导致个别电子元件温度过高而损坏,可串联一个热敏电阻抑制电流异常增大,起到过热保护作用。这种热敏电阻与电阻 (填“R1”或“R2”)具有相同温度特性。
(2)某学习小组在倾斜的气垫导轨上验证机械能守恒定律,实验装置如图3所示,当地重力加速度为g。
①方案设计阶段,该小组同学对需要测量哪些物理量产生了不同意见。
甲同学:需测量滑块和遮光条的总质量、滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的竖直高度差。
乙同学:只需测量滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的竖直高度差。
丙同学:只需测量滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的距离。
你认为 (填“甲”“乙”或“丙”)同学的方案不可行。
②如图3,光电门中光源与光敏管相对,光源发出的光使光敏管感光。当滑块经过时,遮光条把光遮住,计时器记录遮光时间,可计算出滑块的速度。实验中使用的遮光条宽度d1=10.0mm,光电门宽度d2=20.0m。某次测量时,记录通过光电门A的遮光时间为25.0ms,则滑块经过光电门A的速度大小为 m/s。
4.(2025 河北)自动洗衣机水位检测的精度会影响洗净比和能效等级。某款洗衣机水位检测结构如图1所示。洗衣桶内水位升高时,集气室内气体压强增大,铁芯进入电感线圈的长度增加,从而改变线圈的自感系数。洗衣机智能电路通过测定LC振荡电路的频率来确定水位高度。
某兴趣小组在恒温环境中对此装置进行实验研究。
(1)研究集气室内气体压强与体积的关系
①洗衣桶内水位H一定时,其内径D的大小 (填“会”或“不会”)影响集气室内气体压强的大小。
②测量集气室高度h0、集气室内径d。然后缓慢增加桶内水量,记录桶内水位高度H和集气室进水高度,同时使用气压传感器测量集气室内气体压强p。H和h数据如表所示。
H/cm 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00
h/cm 0.33 0.40 0.42 0.52 0.61 0.70 0.78 0.87
实验中使用同一把刻度尺对H和h进行测量,根据数据判断,测量 (填“H”或“h”)产生的相对误差较小。
③利用数据处理软件拟合集气室内气体体积V与的关系曲线,如图2所示。图中拟合直线的延长线明显不过原点,经检查实验仪器完好,实验装置密封良好,操作过程规范,数据记录准确,则该延长线不过原点的主要原因是 。
(2)研究洗衣桶水位高度与振荡电路频率的关系图是桶内水位在两个不同高度时示波器显示的u﹣t图像,u的频率即为LC振荡电路的频率。LC振荡电路的频率f与线圈自感系数L、电容C的关系是,则图中 (填“甲”或“乙”)对应的水位较高。
5.(2025 福建)(1)为测糖水的折射率与浓度的关系,设计如下实验:某次射入激光,测得数据如图,则糖水的折射率为 。
(2)改变糖水浓度,记录数据如表
n 1.32 1.34 1.35 1.38 1.42
y(%) 10% 20% 30% 40% 50%
将10%~30%的数据绘图,求得糖水浓度每增加10%,折射率的增加值为 (保留两位有效数字)。
6.(2025 海南)测量某半圆形玻璃砖的折射率,操作步骤如下:
Ⅰ.在白纸上画一条直线,半圆形玻璃砖放白纸上,玻璃砖直径与直线重合,描出直径两端点A和B,取走玻璃砖,用刻度尺求圆心O点,过O点作AB垂线CO,放回玻璃砖,将光屏垂直AB贴近玻璃砖A点放置。
Ⅱ.沿玻璃砖由C向B缓慢移动激光笔,使得入射光线平行纸面且始终沿着半径方向射向圆心O,从玻璃砖射出的激光在AB下方的光屏上恰好消失,记下激光入射点D,取走玻璃砖,过D点作CO的垂线DE。
(1)步骤Ⅱ中,当激光从D点入射到O点在AB面下方光屏上恰好消失时是光的 。
A.色散现象
B.衍射现象
C.全反射现象
(2)用刻度尺测得OB=4.00cm、DE=2.50cm,则玻璃砖的折射率n= 。
7.(2025 河南)实验小组研究某热敏电阻的特性,并依此利用电磁铁、电阻箱等器材组装保温箱。该热敏电阻阻值随温度的变化曲线如图1所示,保温箱原理图如图2所示。回答下列问题:
(1)图1中热敏电阻的阻值随温度的变化关系是 (填“线性”或“非线性”)的。
(2)存在一个电流值I0,若电磁铁线圈的电流小于I0,衔铁与上固定触头a接触;若电流大于I0,衔铁与下固定触头b接触。保温箱温度达到设定值后,电磁铁线圈的电流在I0附近上下波动,加热电路持续地断开、闭合,使保温箱温度维持在设定值。则图2中加热电阻丝的c端应该与触头 (填“a”或“b”)相连接。
(3)当保温箱的温度设定在50℃时,电阻箱旋钮的位置如图3所示,则电阻箱接入电路的阻值为 Ω。
(4)若要把保温箱的温度设定在100℃,则电阻箱接入电路的阻值应为 Ω。
8.(2025 云南)基于铂电阻阻值随温度变化的特性,某兴趣小组用铂电阻做了测量温度的实验。可选用的器材如下:Pt1000型号铂电阻、电源E(电动势5V,内阻不计)、电流表A1(量程100μA,内阻4.5kΩ)、电流表A2(量程500μA,内阻约1kΩ)、定值电阻R1(阻值15kΩ)、定值电阻R2(阻值1.5kΩ)、开关S和导线若干。
查阅技术手册可知,Pt1000型号铂电阻测温时的工作电流在0.1~0.3mA之间,在0~100℃范围内,铂电阻的阻值Rt随温度t的变化视为线性关系,如图(a)所示。
完成下列填空:
(1)由图(a)可知,在0~100℃范围内,温度每升高1℃,该铂电阻的阻值增加 Ω;
(2)兴趣小组设计了如图(b)所示的甲、乙两种测量铂电阻阻值的电路图,能准确测出铂电阻阻值的是 (填“甲”或“乙”),保护电阻R应选 (填“R1”或“R2”);
(3)用(2)问中能准确测出铂电阻阻值的电路测温时,某次测量读得A2示数为295μA,A1示数如图(c)所示,该示数为 μA,则所测温度为 ℃(计算结果保留2位有效数字)。
9.(2025 浙江)某同学研究半导体热敏电阻(其室温电阻约为几百欧姆)Rt的阻值随温度规律,设计了如图所示电路,器材有:电源E(4.5V,0.5Ω),电压表(3V,50kΩ),滑动变阻器R(A:“0~10Ω”或B:“0~100Ω”),电阻箱R1(0~99999.9Ω),开关、导线若干。
(1)要使cd两端电压U0在实验过程中基本不变,滑动变阻器选 (选填“A”或“B”);
(2)正确连线,实验操作如下:
①滑动变阻器滑片P移到最左端,电阻箱调至合适阻值,合上开关S1;
②开关S2切换到a,调节滑片P使电压表示数为U0=2.50V;再将开关S2切换到b,电阻箱调至R1=200ΩΩ,记录电压表示数U1=1.40V、调温箱温度t1=20℃,则温度t1下Rt= Ω(保留三位有效数字);
③保持R1、滑片P位置和开关S2状态不变,升高调温箱温度,记录调温箱温度和相应电压表示数,得到不同温度下Rt的阻值。
(3)请根据题中给定的电路且滑片P位置保持不变,给出另一种测量电阻Rt的简要方案。 。
高考物理一轮复习 其他实验
参考答案与试题解析
一.多选题(共1小题)
(多选)1.(2025 广西)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中( )
A.估测油酸分子大小时,油酸分子可以视为球形
B.油膜的形状稳定后,油酸分子仍然在做热运动
C.计算油膜面积时,忽略所有不完整的小正方形
D.与油酸酒精溶液相比,纯油酸更容易在水面形成单分子油膜
【考点】用油膜法估测油酸分子的大小.
【专题】定性思想;实验分析法;估算分子个数专题;理解能力.
【答案】AB
【分析】A、实验假设油酸分子为球形,便于估算;
B、分子热运动持续,油膜稳定后分子仍运动;
C、不完整小正方形不能忽略,需合理估算;
D、纯油酸难形成单分子膜,油酸酒精溶液更易。
【解答】解:A、在油膜法测分子直径的实验中,把油膜看成单分子油膜,且分子紧密排列。由于分子形状复杂,为简化计算,通常将其视为球形模型,油膜的厚度可以近似看成是球形分子的直径,故A正确;
C、在计算油膜面积时,为了更准确地估算油膜的面积,对于周边不完整的格子,大于半格记为一个单位面积,小于半格的不计面积,而不是不完整的格子不计面积,故C错误;
B、分子在永不停息地做无规则热运动,与宏观物体是否处于稳定状态无关。油膜稳定时,油酸分子仍然在做热运动,故B正确;
D、酒精可以溶解油酸,使油酸更容易在水面上展开形成单分子油膜,所以实验时加酒精比不加酒精更好地展开油膜,故D错误。
故选:AB。
【点评】本题聚焦实验核心要点,从实验假设、分子特性到操作细节、溶液作用,全面考查对实验的理解深度,选项设置典型,能有效区分学生对实验原理和操作的掌握程度,是一道针对性强、考查扎实的实验题。
二.实验题(共8小题)
2.(2025 北京)(1)下列实验操作,正确的是 B (填选项前的字母)。
A.用单摆测重力加速度时,在最高点释放摆球并同时开始计时
B.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系时,使用多用电表的交流电压挡测电压
C.用多用电表测电阻前应先把两表笔短接,调整欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点
(2)用双缝干涉实验测量光的波长的实验装置如图1所示。
①双缝应该放置在图1中 B 处(填“A”或“B”)。
②分划板中心刻线与某亮纹中心对齐时,手轮上的示数如图2所示,读数为 3.183 mm。
(3)某电流表出现故障,其内部电路如图3所示。用多用电表的欧姆挡检测故障,两表笔接A、B时表头Rg指针不偏转,接A、C和B、C时表头Rg指针都偏转。出现故障的原因是 C (填选项前的字母)。
A.表头Rg断路
B.电阻R1断路
C.电阻R2断路
【考点】用双缝干涉测量光的波长;根据电路现象分析故障原因及位置;用单摆测定重力加速度;探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系.
【专题】实验题;定量思想;实验分析法;恒定电流专题;交流电专题;光的干涉专题;实验探究能力.
【答案】(1)B;(2)B;3.183(3.182~3.185);(3)C
【分析】(1)在最高点小球速度为零,此位置摆球的摆动不明显,计时误差较大。摆球在最低点速度最大,在此位置开始计时误差较小;变压器原、副线圈两端的电压为交变电压;用多用电表测电阻之前需要先进行机械调零,之后选择合适的倍率,然后进行欧姆调零。
(2)双缝应置于单缝后边,由图1可知A处为单缝,B处为双缝。确定螺旋测微器的精度值,在进行读数。
(3)若表头Rg断路,则表笔连A、B、C的任意两端时电流都无法通过表头;若电阻R1断路,则连接A、B时电流通过表头表头指针会偏转;若电阻R2断路,则连接A、B时电流无法通过表头,表头指针不偏转,连接A、C和B、C时表头发生偏转。
【解答】解:(1)A.在最高点小球速度为零,此位置摆球的摆动不明显,计时误差较大。摆球在最低点速度最大,在此位置开始计时误差较小,故应在最低点开始计时,故A错误;
B.变压器原、副线圈两端的电压为交变电压,应使用多用电表的交流电压挡测量,故B正确;
C.用多用电表测电阻之前需要先进行机械调零,之后选择合适的倍率,然后将红黑表笔短接,进行欧姆调零,故C错误。
故选:B。
(2)双缝应置于单缝后边,由图1可知A处为单缝,B处为双缝,双缝应该放置在图1中B处。
螺旋测微器的精度值为0.01mm,其读数为:3mm+18.3×0.01mm=3.183mm
(3)A.若表头Rg断路,则表笔连A、B、C的任意两端时电流都无法通过表头,故表头指针均不发生偏转,故A错误;
B.若电阻R1断路,则连接A、B时电流通过表头和R2与欧姆挡构成闭合回路,表头指针会偏转,故B错误;
C.若电阻R2断路,则连接A、B时电流无法通过表头,表头指针不偏转;连接A、C和B、C均能与欧姆挡构成闭合回路,表头发生偏转,故C正确。
故选:C。
故答案为:(1)B;(2)B;3.183(3.182~3.185);(3)C
【点评】本题考查了多用电表的使用方法,应用双缝干涉测量光的波长的实验,电路故障的分析等问题。掌握相关的实验原理与实验操作。
3.(2025 河北)(1)某学习小组把热敏电阻置于带有温控的加热装置中,利用图1所示电路研究热敏电阻的温度特性。
①闭合开关S,观察到温度改变时电流表示数也随之改变。定量研究热敏电阻的阻值R随温度t变化的规律时,将欧姆表两表笔分别接到热敏电阻a、b两端测量其阻值,这时开关S应 断开 (填“断开”或“闭合”)。
②按照正确方法测出不同温度下热敏电阻的阻值。电阻R1、R2与温度t的关系分别对应图2中曲线Ⅰ、Ⅱ。设计电路时,为防止用电器发生故障引起电流异常增大,导致个别电子元件温度过高而损坏,可串联一个热敏电阻抑制电流异常增大,起到过热保护作用。这种热敏电阻与电阻 R1 (填“R1”或“R2”)具有相同温度特性。
(2)某学习小组在倾斜的气垫导轨上验证机械能守恒定律,实验装置如图3所示,当地重力加速度为g。
①方案设计阶段,该小组同学对需要测量哪些物理量产生了不同意见。
甲同学:需测量滑块和遮光条的总质量、滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的竖直高度差。
乙同学:只需测量滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的竖直高度差。
丙同学:只需测量滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的距离。
你认为 丙 (填“甲”“乙”或“丙”)同学的方案不可行。
②如图3,光电门中光源与光敏管相对,光源发出的光使光敏管感光。当滑块经过时,遮光条把光遮住,计时器记录遮光时间,可计算出滑块的速度。实验中使用的遮光条宽度d1=10.0mm,光电门宽度d2=20.0m。某次测量时,记录通过光电门A的遮光时间为25.0ms,则滑块经过光电门A的速度大小为 0.4 m/s。
【考点】研究热敏、光敏、压敏等可变电阻的特性;验证机械能守恒定律.
【专题】定量思想;实验分析法;机械能守恒定律应用专题;电学图象专题;实验探究能力.
【答案】(1)断开,R1;(2)丙,0.4。
【分析】(1)①根据欧姆表的实验原理进行作答;
②根据题干中为防止用电器发生故障引起电流异常增大,选择在高温时电阻增加速度较大的电阻;
(2)①对机械能守恒定律进行化简,得出需要求出的物理量,判断同学的方案是否可行;
②根据平均速度公式计算即可,注意排除干扰信息。
【解答】解:(1)①用欧姆表测量热敏电阻的阻值时应该让热敏电阻与电源断开,即开关S应该断开;
②由题意可知要串联的热敏电阻的阻值应该在温度较高时随温度的增加而快速增加,从而抑制电路中电流的增加,由图可知热敏电阻R1在温度65℃左右电阻变化较大,则为防止用电器用电器故障引起电流异常增大,可串联一个热敏电阻与R1具有相同温度特性的热敏电阻;
(2)①要验证机械能守恒定律的关系为,化简得,则只需要测量滑块经过两光电门时的速度和两个光电门间的竖直高度差,即甲乙同学的方案可行,丙同学的方案不可行;
②滑块经过光电门的速度为。
故答案为:(1)断开,R1;(2)丙,0.4。
【点评】本题考查两个实验,一部分电学关于欧姆表和热敏电阻的知识点,懂得根据题干要求结合图片找到关系信息即可,另一部分考查机械能守恒定律,对机械能守恒定律表达式进行化简,最终得出需要求出的量,难度较低。
4.(2025 河北)自动洗衣机水位检测的精度会影响洗净比和能效等级。某款洗衣机水位检测结构如图1所示。洗衣桶内水位升高时,集气室内气体压强增大,铁芯进入电感线圈的长度增加,从而改变线圈的自感系数。洗衣机智能电路通过测定LC振荡电路的频率来确定水位高度。
某兴趣小组在恒温环境中对此装置进行实验研究。
(1)研究集气室内气体压强与体积的关系
①洗衣桶内水位H一定时,其内径D的大小 不会 (填“会”或“不会”)影响集气室内气体压强的大小。
②测量集气室高度h0、集气室内径d。然后缓慢增加桶内水量,记录桶内水位高度H和集气室进水高度,同时使用气压传感器测量集气室内气体压强p。H和h数据如表所示。
H/cm 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00
h/cm 0.33 0.40 0.42 0.52 0.61 0.70 0.78 0.87
实验中使用同一把刻度尺对H和h进行测量,根据数据判断,测量 H (填“H”或“h”)产生的相对误差较小。
③利用数据处理软件拟合集气室内气体体积V与的关系曲线,如图2所示。图中拟合直线的延长线明显不过原点,经检查实验仪器完好,实验装置密封良好,操作过程规范,数据记录准确,则该延长线不过原点的主要原因是 细管内气体的体积不能忽略 。
(2)研究洗衣桶水位高度与振荡电路频率的关系图是桶内水位在两个不同高度时示波器显示的u﹣t图像,u的频率即为LC振荡电路的频率。LC振荡电路的频率f与线圈自感系数L、电容C的关系是,则图中 乙 (填“甲”或“乙”)对应的水位较高。
【考点】理想气体的实验规律;电磁振荡的周期和频率的影响因素.
【专题】实验题;实验探究题;定量思想;实验分析法;气体的状态参量和实验定律专题;电磁场理论和电磁波;实验探究能力.
【答案】(1)①不会;②H;③细管内气体的体积不能忽略;(2)乙。
【分析】(1)①根据液体内部压强公式分析;
②由表格数据可知,随桶内水位高度的增加,桶内水位的变化量相同,据此分析即可;
③根据玻意耳定律分析;
(2)根据LC振荡电路的频率公式分析。
【解答】解:(1)①洗衣机桶内水位升高,集气室内气体的压强增大;洗衣桶内水位的高度一定,根据液体压强公式p=ρgH可知,液体的压强不变,集气室内的压强不变,与洗衣机桶内径D的大小无关;
②由表格数据可知,随桶内水位高度的增加,桶内水位的变化量相同,集气室内进水高度的变化量在0.07与0.09之间,因此测量桶内高度产生的相对误差较小;
③设细管内气体的体积为V0,集气室内的气体做等温变化,根据玻意耳定律p(V+V0)=C
变形得
拟合直线的延长线不过原点气主要原因是细管内气体的体积不能忽略;
(2)桶内水位越高,水的压强越大,集气室内封闭气体的压强越大,铁芯插入电感线圈越深,自感系数越大,根据LC振荡电路的频率公式可知,频率越小;
由图可知,图乙的周期大于图甲的周期,图乙的振荡频率小,因此图中乙对应的水位较高。
故答案为:(1)①不会;②H;③细管内气体的体积不能忽略;(2)乙。
【点评】能够看懂题意是解题的前提,掌握液体内部压强公式、玻意耳定律的应用和LC振荡电路的频率公式是解题的基础。
5.(2025 福建)(1)为测糖水的折射率与浓度的关系,设计如下实验:某次射入激光,测得数据如图,则糖水的折射率为 。
(2)改变糖水浓度,记录数据如表
n 1.32 1.34 1.35 1.38 1.42
y(%) 10% 20% 30% 40% 50%
将10%~30%的数据绘图,求得糖水浓度每增加10%,折射率的增加值为 0.015 (保留两位有效数字)。
【考点】测量玻璃的折射率.
【专题】定量思想;推理法;光的折射专题;推理论证能力.
【答案】(1) ;(2)0.015。
【分析】(1)根据折射率公式结合相应的几何关系列式求解;
(2)根据题中数据描点作图,结合图像斜率计算解答。
【解答】解:(1)如图
根据折射率公式n,而sinθ,sinβ,联立解得n ;
(2)将不能落在直线上的点均匀分布在直线两侧,描点作图如下
图像的斜率k,即糖水浓度每增加10%,折射率的增加值为0.015。
故答案为:(1) ;(2)0.015。
【点评】考查折射率的测定和描点作图的问题,会根据题意进行准确分析解答。
6.(2025 海南)测量某半圆形玻璃砖的折射率,操作步骤如下:
Ⅰ.在白纸上画一条直线,半圆形玻璃砖放白纸上,玻璃砖直径与直线重合,描出直径两端点A和B,取走玻璃砖,用刻度尺求圆心O点,过O点作AB垂线CO,放回玻璃砖,将光屏垂直AB贴近玻璃砖A点放置。
Ⅱ.沿玻璃砖由C向B缓慢移动激光笔,使得入射光线平行纸面且始终沿着半径方向射向圆心O,从玻璃砖射出的激光在AB下方的光屏上恰好消失,记下激光入射点D,取走玻璃砖,过D点作CO的垂线DE。
(1)步骤Ⅱ中,当激光从D点入射到O点在AB面下方光屏上恰好消失时是光的 C 。
A.色散现象
B.衍射现象
C.全反射现象
(2)用刻度尺测得OB=4.00cm、DE=2.50cm,则玻璃砖的折射率n= 1.6 。
【考点】测量玻璃的折射率.
【专题】定量思想;推理法;光的折射专题;推理论证能力.
【答案】(1)C;(2)1.6。
【分析】(1)根据光的全反射现象进行分析解答;
(2)根据临界角结合相应数据求解折射率。
【解答】解:(1)当激光从D点入射到O点在AB面下方光屏上恰好消失时,光是从光密介质进入光疏介质,折射角为90°,说明此时光线在AB面刚好发生全反射,故是光的全反射现象,故C正确,AB错误。
故选:C。
(2)根据前面分析可知此时入射角等于临界角,即∠DOE=C,故可得,根据,可得玻璃砖的折射率n=1.6。
故答案为:(1)C;(2)1.6。
【点评】考查测定光的折射率的实验原理和注意事项,全反射问题,会根据题意进行准确分析解答。
7.(2025 河南)实验小组研究某热敏电阻的特性,并依此利用电磁铁、电阻箱等器材组装保温箱。该热敏电阻阻值随温度的变化曲线如图1所示,保温箱原理图如图2所示。回答下列问题:
(1)图1中热敏电阻的阻值随温度的变化关系是 非线性 (填“线性”或“非线性”)的。
(2)存在一个电流值I0,若电磁铁线圈的电流小于I0,衔铁与上固定触头a接触;若电流大于I0,衔铁与下固定触头b接触。保温箱温度达到设定值后,电磁铁线圈的电流在I0附近上下波动,加热电路持续地断开、闭合,使保温箱温度维持在设定值。则图2中加热电阻丝的c端应该与触头 a (填“a”或“b”)相连接。
(3)当保温箱的温度设定在50℃时,电阻箱旋钮的位置如图3所示,则电阻箱接入电路的阻值为 130.0 Ω。
(4)若要把保温箱的温度设定在100℃,则电阻箱接入电路的阻值应为 210.0 Ω。
【考点】研究热敏、光敏、压敏等可变电阻的特性.
【专题】实验题;定量思想;实验分析法;恒定电流专题;实验探究能力.
【答案】(1)非线性;(2)a;(3)130.0;(4)210.0
【分析】(1)依据图1所示的R﹣t图像为曲线,判断热敏电阻的阻值随温度的变化关系。
(2)由图1可知热敏电阻的阻值随温度升高而变小,当保温箱的温度较低时,热敏电阻的阻值较大,根据闭合电路欧姆定律可知,电磁铁线圈的电流较小,衔铁与上固定触头a接触,此时加热电阻丝应与加热电源构成通路,据此依据题意判断图2中加热电阻丝的c端应该与哪个触头相连接。
(3)根据如图3所示的电阻箱旋钮的位置,确定电阻箱接入电路的阻值。
(4)由图1得到温度为50℃和100℃时热敏电阻的阻值。根据闭合电路欧姆定律求解电阻箱接入电路的阻值。
【解答】解:(1)由图1可知R﹣t图像为曲线,则热敏电阻的阻值随温度的变化关系是非线性的。
(2)由图1可知热敏电阻的阻值随温度升高而变小,当保温箱的温度较低时,热敏电阻的阻值较大,根据闭合电路欧姆定律可知,电磁铁线圈的电流较小,若其小于I0,衔铁与上固定触头a接触,此时加热电阻丝应与加热电源构成通路,加热电阻丝工作使保温箱升温;反之,衔铁与下固定触头b接触,此时加热电阻丝应停止工作,与加热电源构成的电路为断路,由此可知图2中加热电阻丝的c端应该与触头a相连接。
(3)如图3所示的电阻箱旋钮的位置,可得电阻箱接入电路的阻值为:
R1=1×100Ω+3×10Ω+0×1Ω+0×0.1Ω=130.0Ω
(4)温度为50℃时,由图1可得对应的热敏电阻的阻值RT1=180Ω,此时电阻箱接入电路的阻值为:R1=130.0Ω;
当温度为100℃时,由图1可得对应的热敏电阻的阻值RT2=100Ω,设此时电阻箱接入电路的阻值应为R2。设图2中的电池的电动势为E,其内阻为r。根据闭合电路欧姆定律可得:
E=I0(RT1+R1+r)
E=I0(RT2+R2+r)
联立可得:RT1+R1=RT2+R2,解得:R2=210.0Ω
故答案为:(1)非线性;(2)a;(3)130.0;(4)210.0
【点评】本题考查了依据热敏电阻的特性组装保温箱的实验,此实验原理为闭合电路欧姆定律,掌握电磁铁在本实验中的应用。
8.(2025 云南)基于铂电阻阻值随温度变化的特性,某兴趣小组用铂电阻做了测量温度的实验。可选用的器材如下:Pt1000型号铂电阻、电源E(电动势5V,内阻不计)、电流表A1(量程100μA,内阻4.5kΩ)、电流表A2(量程500μA,内阻约1kΩ)、定值电阻R1(阻值15kΩ)、定值电阻R2(阻值1.5kΩ)、开关S和导线若干。
查阅技术手册可知,Pt1000型号铂电阻测温时的工作电流在0.1~0.3mA之间,在0~100℃范围内,铂电阻的阻值Rt随温度t的变化视为线性关系,如图(a)所示。
完成下列填空:
(1)由图(a)可知,在0~100℃范围内,温度每升高1℃,该铂电阻的阻值增加 3.85 Ω;
(2)兴趣小组设计了如图(b)所示的甲、乙两种测量铂电阻阻值的电路图,能准确测出铂电阻阻值的是 乙 (填“甲”或“乙”),保护电阻R应选 R1 (填“R1”或“R2”);
(3)用(2)问中能准确测出铂电阻阻值的电路测温时,某次测量读得A2示数为295μA,A1示数如图(c)所示,该示数为 62.0 μA,则所测温度为 51 ℃(计算结果保留2位有效数字)。
【考点】研究热敏、光敏、压敏等可变电阻的特性.
【专题】计算题;实验探究题;比较思想;实验分析法;恒定电流专题;实验探究能力.
【答案】(1)3.85;(2)乙,R1;(3)62.0,51。
【分析】(1)根据图(a)的斜率求温度每升高1℃,该铂电阻的阻值增加值;
(2)电流表A1内阻确定,其示数与内阻的乘积即为其电压,所以用A1可以测量铂电阻的电压,用A2与A1示数之差测量通过铂电阻的电流,从而求得铂电阻阻值;根据电路中最大电流为0.3mA,根据闭合电路欧姆定律求出电路中电阻的最小值,再确定保护电阻R;
(3)根据图(c)读出A1的分度值,再读出读数。根据欧姆定律求出铂电阻阻值,由图(a)确定所测温度。
【解答】解:(1)根据图(a)可得,温度每升高1℃,该铂电阻的阻值增加ΔR103Ω=3.85Ω
(2)因电流表A1内阻确定,其示数与内阻的乘积即为其电压,所以用A1可以测量铂电阻的电压,用A2与A1示数之差测量通过铂电阻的电流,故能准确测出铂电阻阻值的是乙;
根据电路中最大电流为Imax=0.3mA,根据闭合电路欧姆定律可得,电路中电阻的最小值为
RminΩ≈1.7×104Ω=17kΩ
电流表A2内阻约1kΩ,铂电阻与电流表A1并联阻值不超过1.385kΩ,故保护电阻R应选R1。
(3)由图(c)可知A1的分度值为1μA,则其读数为62.0μA
根据欧姆定律得
R
根据图(a)可得R=1000+3.85t
代入数据解得t≈51℃
故答案为:(1)3.85;(2)乙,R1;(3)62.0,51。
【点评】解答本题时,要明确电流表内阻确定时,既可以测量电流,也可以测量电压,有双重作用。
9.(2025 浙江)某同学研究半导体热敏电阻(其室温电阻约为几百欧姆)Rt的阻值随温度规律,设计了如图所示电路,器材有:电源E(4.5V,0.5Ω),电压表(3V,50kΩ),滑动变阻器R(A:“0~10Ω”或B:“0~100Ω”),电阻箱R1(0~99999.9Ω),开关、导线若干。
(1)要使cd两端电压U0在实验过程中基本不变,滑动变阻器选 A (选填“A”或“B”);
(2)正确连线,实验操作如下:
①滑动变阻器滑片P移到最左端,电阻箱调至合适阻值,合上开关S1;
②开关S2切换到a,调节滑片P使电压表示数为U0=2.50V;再将开关S2切换到b,电阻箱调至R1=200ΩΩ,记录电压表示数U1=1.40V、调温箱温度t1=20℃,则温度t1下Rt= 157 Ω(保留三位有效数字);
③保持R1、滑片P位置和开关S2状态不变,升高调温箱温度,记录调温箱温度和相应电压表示数,得到不同温度下Rt的阻值。
(3)请根据题中给定的电路且滑片P位置保持不变,给出另一种测量电阻Rt的简要方案。 见解析 。
【考点】研究热敏、光敏、压敏等可变电阻的特性.
【专题】定量思想;实验分析法;恒定电流专题;实验探究能力.
【答案】(1)A;(2)157;(3)见解析。
【分析】(1)根据实验的原理选择滑动变阻器。
(2(3)根据串并联电路的规律和欧姆定律分析求解。
【解答】解:(1)要使得cd两端电压U0在实验中基本不变,则滑动变阻器应该选择阻值较小的A;
(2)由电路可知R1;
(3)题中滑片P位置保持不变,则电阻箱R1与热敏电阻Rt两端电压之和保持不变,先让S2接a,此时电压表读数为U,然后接b,读出电阻箱R1的读数和电压表读数U',可得R1+RtR1
则以后保持S2接a,改变电阻箱的阻值R1,根据RtR1可得热敏电阻Rt的值。
故答案为:(1)A;(2)157;(3)见解析。
【点评】本题考查了欧姆定律、串并联电路的规律等知识,此实验侧重对电学基本实验原理和实验方法的考查,要求同学们对这部分内容要做到足够熟练,加强练习,注重归纳与总结。
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