高三物理解答题中等难度题
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物理兴趣小组的同学要探究一质地均匀的圆柱形热敏电阻的电阻率随温度变化的规律。
(1)利用以下实验器材设计实验研究热敏电阻的阻值随温度变化的规律:
A.热敏电阻(常温下约300 Ω)
B.温度计
C.电流表A1(60 mA,约10 Ω)
D.电流表A2(3 A,约0.1 Ω)
E.电压表V(6 V,约15 Ω)
F.滑动变阻器R1(500 Ω,0.5 A)
G.滑动变阻器R2(5 Ω,2 A)
H.蓄电池(9 V,0.05 Ω)
I.开关一个,导线若干
①要求通过热敏电阻的电流从零开始增大,电流表应选择________,滑动变阻器应选择________。(填器材前的字母标号)
②请你将图1中的实验器材连接成测量电路。
(2)实验的主要步骤:
a.在烧杯中加入适量冷水和冰块,形成冰水混合物,正确连接电路,闭合开关,记录电流表、电压表的示数和温度计的示数,断开开关;
b.在烧杯中添加少量热水,闭合开关,记录电流表、电压表示数和温度计的示数,断开开关;
c.重复b的操作若干次,测得多组数据。
①若某次测量中,温度计的示数为t,电流表、电压表的示数分别为I、U,则温度为t时热敏电阻的阻值为________。
②若他们得到的热敏电阻的阻值随温度变化的图象如图2所示,则热敏电阻的阻值随温度变化的函数关系为R=________。
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利用图甲电路测量某电池的内阻,其中AB为一段粗细均匀的铅笔芯,笔芯上套有一金属滑环P(宽度和电阻不计,与笔芯良好接触并可自由移动)).实验器材还有:标准电池(电动势为E0,内阻不计),电阻箱(最大阻值为99.99Ω),灵敏电流计G(量程为600μA),待测电池(电动势Ex小于E0,内阻rx未知),开关3个,刻度尺等。
主要实验步骤如下:
a.测量出铅笔芯A、B两端点间的距离L0;
b.将电阻箱调至某一阻值R,闭合开关S1、S2、S3,移动滑环P使电流计G示数为零,测量出此时的AP长度L;
c.改变电阻箱的阻值R,重复步骤b,记录下多组R及对应的L值.
回到以下问题:
(1)移动滑环P使G的示数为零.此时AP两端电压与电阻箱两端电压UR相等,则UR=________(用L、L0、E0表示).
(2)利用记录的多组R、L数据,作出图象如图乙,则随变化的关系式为=________(用Ex、rx、L0、R)表示,待测电池的内阻rx=________Ω(保留两位有效数字).
(3)在不在b的操作过程中,若无论怎样移动滑环P,也无法使G的示数为零,经检查发现,有一个开关未闭合,你认为未闭合的开关是________(填S1、S2、S3).
(4)本实验中若标准电池的内阻不可忽略,则待测电池内阻的测量结果将________(填“偏大”、“不变”或“偏小”).
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某物理课外兴趣小组的三名同学想“验证力的平行四边形定则”,他们找到了如下物品:一根粗细均匀的长橡皮筋、木板、剪刀白纸、铅笔、刻度尺、三角板、三个重量相同的钩码图钉和细绳若干。他们设计了如下实验方案:
步骤1:橡皮筋一端固定,另一端系上细绳套,分别挂上一个两个、三个钩码,用刻度尺测量挂上相应的钩码时橡皮筋的长度,看伸长量是否与所挂钩码数成正比,若成正比则进行下一步;
步骤2:将橡皮筋剪成长度均为的三段,将三段橡皮筋的一端系在一起设为结点O,另一端均系上细绳套,任取两细绳套对拉检查对应橡皮筋长度是否相等,若相等则进行下一步;
步骤3:在木板上固定白纸,在白纸合适位置用图钉套住一细绳套,现用手将另两细绳套成一定角度往下拉适当的距离记录结点O的位置和测量三段橡皮筋的长度l1、l2、l3。(如图所示)
(1)则有关上述操作说法正确的有(______)
A.步骤1的目的是判断橡皮筋是否符合胡克定律
B.步骤2的目的是判断三段橡皮筋劲度系数是否相同
C.步骤3还需要记录橡皮筋2、3的方向
D.步骤3还需要测力计测量三段橡皮筋的拉力大小
(2)该小组的三名同学分别做此实验,则他们在改变细绳的夹角再做实验时___________(填“需要”或“不需要”)保证结点O位置不变。现测得l=10.0m,则甲、乙、丙记录的数据明显存在错误的是___________(填“甲”或“乙”或“丙”)。
甲:l1=l2=l3=15.0cm;
乙:l1=15.0cm,l2=120.cm,l3=12.0cm;
丙:l1=16.0cm,l2=13.0cm,l3=14.0cm
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某物理课外兴趣小组的三名同学想“验证力的平行四边形定则”,他们找到了如下物品:一根粗细均匀的长橡皮筋、木板、剪刀白纸、铅笔、刻度尺、三角板、三个重量相同的钩码图钉和细绳若干。他们设计了如下实验方案:
步骤1:橡皮筋一端固定,另一端系上细绳套,分别挂上一个两个、三个钩码,用刻度尺测量挂上相应的钩码时橡皮筋的长度,看伸长量是否与所挂钩码数成正比,若成正比则进行下一步;
步骤2:将橡皮筋剪成长度均为的三段,将三段橡皮筋的一端系在一起设为结点O,另一端均系上细绳套,任取两细绳套对拉检查对应橡皮筋长度是否相等,若相等则进行下一步;
步骤3:在木板上固定白纸,在白纸合适位置用图钉套住一细绳套,现用手将另两细绳套成一定角度往下拉适当的距离记录结点O的位置和测量三段橡皮筋的长度l1、l2、l3。(如图所示)
(1)则有关上述操作说法正确的有(______)
A.步骤1的目的是判断橡皮筋是否符合胡克定律
B.步骤2的目的是判断三段橡皮筋劲度系数是否相同
C.步骤3还需要记录橡皮筋2、3的方向
D.步骤3还需要测力计测量三段橡皮筋的拉力大小
(2)该小组的三名同学分别做此实验,则他们在改变细绳的夹角再做实验时___________(填“需要”或“不需要”)保证结点O位置不变。现测得l=10.0m,则甲、乙、丙记录的数据明显存在错误的是___________(填“甲”或“乙”或“丙”)。
甲:l1=l2=l3=15.0cm;
乙:l1=15.0cm,l2=120.cm,l3=12.0cm;
丙:l1=16.0cm,l2=13.0cm,l3=14.0cm
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某探究小组计划测量一均匀金属圆柱体的电阻率.
(1)小组成员取了一段长为1m的这种圆柱体,用螺旋测微器测该段圆柱体的直径如图甲所示,由图甲可知该圆柱体的直径为d=______mm.
(2)小组成员先用多用电表粗测该段圆柱体的阻值,将选择开关调在“×1”的电阻挡,并进行欧姆调零,再将被测圆柱体接在两个表笔间,指针指示如图乙所示的位置,则被测圆柱体的阻值为Rx=______Ω
(3)为了精确测量这段圆柱体的电阻,实验室给出了以下实验器材:
电池组E:电动势6V,内阻约为0.5Ω
电压表V1:量程0~15V,内阻约为20kΩ
电压表V2:量程0~3V,内阻约为4kΩ
电流表A1:量程0~300mA,内阻约为4Ω
电流表A2:量程0~3A,内阻约为1Ω
滑动变阻器R:阻值范围0~10Ω,额定电流1A
开关S、导线若干
为了尽可能减小实验测量的误差,电压表应选______,电流表应选______.根据选用的器材,在如图方框内画出实验电路图__________(标出实验器材的代号,圆柱体电阻用Rx表示)
(4)根据设计的电路图连接好电路,闭合开关,调节滑动变阻器,测出多组电压和电流的值,作出U-I图象,在图线上离坐标原点较远处找一点,读出该点对应的电压值为2.8V、电流值为0.19A,则这段金属圆柱体的电阻Rx=______Ω(结果保留四位有效数字),则该金属圆柱体的电阻率ρ=______Ω•m(结果保留两位有效数字),由于电阻测量存在系统误差,使测得的圆柱体的电阻率比真实值______(填“大”或“小”).
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现有一种足够长的粗细均匀的圆柱形金属电电阻丝,截取长度为L的一段来探究它在不同电压下的电阻率及功率。
(1)用螺旋测器测量它的直径d,如图甲所示,d=________mm。
(2)这是某次得的数据如下表记录
实验器材如图,现已完成部分导线的连接,请根据上表数据推测,用笔划线代替导线在图乙中完成余下导线的连接__________;
(3)若当电压表读数为U,电流表读数力I,则该电压下此金属丝的电阻率为________________(用U、I、L、d等字母表示);
(4)某同学根据数据表,画出了该段金属丝的伏安特性曲线,如图,
①将这段金属丝接在一电动势为3V,内阻为1Ω的电源两端,这段金属丝的电功率为______W,(结里保留两位小数);
②如图,取长度为x的该种金属电阻丝,与①中电源,定值电阻R=4.5Ω串联成闭合回路,恰使金属电阻丝功率最大,则x为L的__________倍。
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现有一种足够长的粗细均匀的圆柱形金属电阻丝,截取长度为L的一段来探究它在不同电压下的电阻率及功率。
(1)用螺旋测微器测量它的直径d,如图甲所示,d=________mm
(2)这是某次测得的数据如下表记录:
序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
电压U(V) | 0 | 0.30 | 0.60 | 0.90 | 1.20 | 1.50 | 1.80 | 2.10 | 2.40 | 2.70 |
电流I(A) | 0 | 0.10 | 0.20 | 0.28 | 0.35 | 0.40 | 0.45 | 0.48 | 0.50 | 0.51 |
实验器材如图所示,现已完成部分导线的连接,请根据上表数据推测,用笔画线代替导线在图乙中完成余下导线的连接__________;
(3)若当电压表读数为U,电流表读数为I,则该电压下此金属丝的电阻率为___________(用U,I,L,d等字母表示)
(4)某同学根据数据表,画出了该段金属丝的伏安特性曲线,如图所示.
①将这段金属电阻丝接在一电动势为3V,内阻为3Ω的电源两端,这段金属电阻丝功率为________W。(结果保留两位小数)
②如图丁,取长度为x的该种金属电阻丝,与①中电源,定值电阻串联成闭合回路,恰使金属电阻丝功率最大,则金属电阻为电源内阻的_______倍。
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实验小组的同学在实验室发现了一段粗细均匀、电阻率较大的电阻丝,于是设计了如图甲所示的电路进行实验探究,其中NM为电阻丝,R0是阻值为1.0Ω的定值电阻。实验中调节滑动变阻器的滑片P,记录电压表示数U,电流表示数1及对应的PN长度x,绘制了U-I图线如图乙所示。
(1)由图乙求得电池的电动势为E=______V, 内电阻为r=______Ω;
(2)实验中由于电表内阻的影响,电动势测量值________其真实值(选填“大于”等于"或“小于”);
(3)根据实验数据可绘制图像,如图丙所示,图像斜率为k,电阻丝横截面积为S,可求得电阻丝的电阻率为ρ=_______,电表内阻对电阻率的测量_________影响(选填“有”或“没有”)。
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