高考物理经典考题300道9.docx
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高考物理经典考题300道9
238．用电学方法测水流对小球的作用力如图所示，质量为m的小铅球P系在金属丝下，悬挂在O点，开始时小铅球P沿竖直方向处于静止状态．将小铅球P放入水平流动的水中时，球向左摆起一定的角度θ，水流速度越大，θ越大．为了测定水流对小球作用力的大小，在水平方向固定一根电阻丝BC，C端在O点正下方，且OC长为h，BC长为l，BC与金属丝接触良好，接触点为D，不计接触点D处的摩擦和金属丝电阻，再取一只电动势E，电阻不计的电源和一只电压表，将这些器材连接成测量电路．
（1）为使水流作用力增大时，电压表读数增大，四位同学分别连接成了如图所示的四个电路，其中连接正确的是（ ）
A．甲图 B．乙图
C．丙图 D．丁图
（2）若小球平衡时，CD长为x，求水流对小球作用力F的大小
（3）若小球平衡时，电压表读数为u，请写出用m、u、E、h和L表示的F的表达式．
答案：
（1）B
（2）
（3）
239．某同学在实验室测汽车电热器的电功率，此电热器额定电压为12V（车用蓄电池输出的最高直流电压）．该同学用学生电源代替蓄电池，输出电压为16V，导线、开关等已经备齐，供选择的器材有：
A.0～3A电流表B.0～0.6A电流表C.0～3V电压表D.0～15V电压表
E.0～10Ω，0.5A滑动变阻器F.0～10Ω，2A滑动变阻器
该同学测量的数据记录如下：
（1）合理选择使用的器材：
电流表，电压表。
滑动变阻器．（填序号）
（2）在图甲的方框中画出合理的电路图．
（3）在图乙的坐标纸上作出U－I图象．
（4）电热器的额定功率为W．
答案：
（1）BDF
（2）电流表要求外接，滑动变阻器接法（分压式）（图略）
（3）（图略）
（4）电热器的额定功率为6W.
240．有一根细而均匀的导电材料样品，截面为同心圆环，如图所示，此样品长L约为3cm，电阻约为100Ω，已知这种材料的电阻率为ρ，因该样品的内径太小，无法直接测量．现提供以下实验器材：
A.20等分刻度的游标卡尺
B.螺旋测微器
C.电流表A1（量程50mA，内阻r1=100Ω）
D.电流表A2（量程100mA，内阻r2大约为40Ω）
E.滑动变阻器R1（0～10Ω，额定电流2A）
F.直流电源E（12V，内阻很小）
G.导电材料样品R2（长L约为3cm，电阻R2约为100Ω）
H.开关一只，导线若干
请根据上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d的实验方案，回答下列问题：
（1）用游标卡尺侧得该样品的长度如图甲所示，其示数L=；用螺旋测微器测得该样品的外径如图乙所示，其示数D=。
（2）画出设计的实验电路图，并标明所选器材前的字母代号．
（3）用已知物理量和所测得物理量的符号表示样品的内径d，并写出推导过程．
答案：
（1）30.35mm3.205～3.208mm
（2）电路如图所示．
（3）设电流表A1、A2示数分别为I1、I2，则
由电阻定律
，由几何知识得
联立以上各式解得
241．如图甲所示，虚线方框内是由电阻、电源组成的线性网络电路，为了研究它的输出特性，将电流表、电压表、滑动变阻器按图的方式连接在它的输出端A、B之间．开关S闭合后，实验中记录的6组电流表示数I、电压表示数U如下表所示．
（1）试根据这些数据在如图"乙所示的坐标纸上画出U－I图线．
（2）若将方框内的电路等效成电动势为E、内电阻为r的电源，从图线上求出电源的电动势E=V，内电阻r=Ω.
（3）若电流表内阻为0，当滑动变阻器的滑片移至最上端时，电流表示数是A.
（4）变阻器滑片移动过程中，滑动变阻器的最大功率是W.
答案：
（1）如图所示
（2）2.5～2.7V之间均可，0.9～1.1Ω之间均可
（3）2.5～2.8A之间均可
（4）1.55～1.75W之间均可
242．如图甲所示为一黑箱装置，盒内有电源、电阻等元件，a、b为黑箱的两个输出端．
（1）为了探测黑箱，某同学进行了以下几步测量：
①用多用电表的电阻挡测量a、b间的电阻；
②用多用电表的电压挡测量a、b间的输出电压；
③用多用电表的电流挡测量a、b间的输出电流．
你认为以上测量中不妥的有：
（填序号），理由是：
。
（2）含有电源的黑箱相当于一个"等效电源",a、b是等效电源的两极．为了测定这个等效电源的电动势和内阻，该同学设计了如图乙所示的电路，调节变阻器的阻值，记录下电压表和电流表的示数，并在如图所示的方格纸上建立了U－I坐标，根据实验数据画出了坐标点，如图所示．请你作进一步处理，并由图求出等效电源的电动势E=V，内阻r=Ω.
（3）由于电压表和电流表的内阻会产生系统误差，则采用此测量电路所测得的电动势与实际值相比，测得的内阻与实际值相比（填"偏大"、"偏小"和"相同"）．
答案：
（l）①、③①中不能用电阻挡直接测量含源电路的电阻；③中可能会造成短路
（2）1.45（士0.02）0.73（士0.02）
（3）偏小偏小
243．发光晶体二极管是电器上做指示灯用的一种电子元件．它的电路符号如图甲所示，正常使用时，带"＋"号的一端接高电势，带"一"号的一端接低电势．某同学用实验的方法测得它两端的电压U。
和通过它的电流I的关系数据如下表所示．
（1）在图乙中的虚线框内画出该同学的实验电路图．（实验用电压表内阻RV约为10kΩ，电流表内阻RmA约为100Ω）;
（2）在图丙中的小方格纸上用描点法画出U－I图线．
（3）若发光二极管的最佳工作电压为2.0V，而电源是由内阻不计、电动势为1.5V的两节干电池串联而成．根据画出的伏安特性曲线上的信息分析，应该串联一个阻值多大的电阻后与电源接成闭合电路，才能使二极管工作在最佳状态？
答案：
（1）我们知道同时测定二极管上的电流和电压时，有电流表的内接法和外接法两种接法．而用滑动变阻器改变电压又有分压式和限流式两种接法．画电路前，首先必须对这两个间题作出选择，内、外接法要根据二极管的电阻大小确定，但题目没有直接提供电阻的大致数值。
分压还是限流要根据电压调节的需N殊定：
这两个间题为表格信息的分析提供了方向．由欧姆定律分析表格中的每一组数据，可以看出发光二极管的电阻是变化的，变化的范围大约在100～500Ω之间．与
=1000Ω比较，属于小电阻，应采用电流表外接法；又从表格中得到信息，实验时，电压必须从0开始增大，因此滑动变阻接成分压器的形式．所以实验电路如图所示．
（2）如图中的曲线所示
（3）根据申联电路的特点，由UD=E－IR还可以画出一条发光二极管的伏安特性曲线，该图线是一条直线．其物理意义是：
它的斜率的绝对值就是需串电阻的数值．找出两点即能画出该线．因为两条曲线都是二极管必须遵守的，所以实际的工作点必定是它们的交点，按题意应是UD=2V的点，这可以从已画出的特性曲线上找到，即图中的P点．另一点是当I=0时，UD=E=3V的点．由这两点连成的直线即图中的MN．由其斜率得应串的电阻为R=83.3Ω.
244．某研究性学习小组，为探索航天器球形返回舱穿过大气层时所受空气阻力（风力）的影响因素，进行了模拟实验研究．图为侧定风力的实验装置图，其中CD是一段水平放置的长为L的光滑均匀电阻丝，电阻丝阻值较大，一质量和电阻都不计的细长裸金属丝一端固定于O点，另一端悬挂球P，无风时细金属丝竖直，恰与电阻丝在C点接触,
=H；有风时金属丝将偏离竖直方向，与电阻丝相交于某一点（如图中虚线所示，细金属丝与电阻始终保持良好的导电接触）．
（1）已知电源电动势为E，内阻不计，理想电压表两接线柱分别与O点与C点相连，球P的质量为m，重力加速度为g，由此可推得风力大小F与电压表示数U的关系式为F=。
（2）研究小组的同学猜想：
风力大小F可能与风速大小v和球半径r这两个因素有关，于是他们进行了如下实验：
实验一：
使用同一球，改变风速，记录了在不同风速下电压表的示数如表1。
由表1数据可知：
在球半径一定时，风力大小与风速大小的关系是。
实验二：
保持风速一定，换用同种材料、不同半径的实心球，记录了半径不同情况下电压表的示数如表2。
根据表二数据可知：
在风速一定情况下，风力大小与球半径的关系为．
（球体积
）
（3）根据上述实验结果可知风力大小F与风速大小v、球半径r关系式为。
答案：
（1）
（2）F与v成正比、F与r成正比（3）F=kvr
245．发光二极管是目前很多用电器的指示灯的电子元件，在电路中的符号是
只有电流从标有"+"号的一端流入，从标有"－"号一端流出时，它才能发光，这时可将它视一个纯电阻。
现有某厂家提供的某种型号的发光二极管允许通过的最大电流为56mA，请用实验证明这种元件的伏安特性曲线与厂家提供的数据（如图所示）是否一致。
可选用的器材有：
待测发光二极管
直流电源E（电动势4.5V，内阻可以忽略不计）
滑动变阻器R（最大阻值为20Ω）
电压表V1（量程10V，内阻约50kΩ）
电压表V2（量程5V，内阻约20kΩ）
电流表A1（量程100mA，内阻约50Ω）
电流表A2（量程60mA，内阻约100Ω）
电键S、导线若干
为准确、方便地进行检测，电压表应选用，电流表应选用。
（填字母符号）
画出设计的实验电路图。
答案：
V２ A２
实验电路图略
247．
（1）在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中，为减小实验误差，方便调节，请在如图所示的四个电路图和给定的三个滑动变阻器中选取适当的电路和器材，并将它们的编号填在横线上．
应选取的电路是，滑动变阻器应选取。
E总阻值I5Ω，最大允许电流2A的滑动变阻器
F.总阻值200Ω，最大允许电流2A的滑动变阻器
G．总阻值1000Ω，最大允许电流1A的滑动变阻器
（2）由实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图中b线，将该小灯泡与一干电池组成闭合电路，该电池两极的电压随电路中电流的变化关系图线如图中a线，则小灯泡与电池连接后的实际功率为W;若再将一阻值为0.75Ω的电阻串联在电路中，则小灯泡的实际功率为W.
答案：
（1）CE
（2）0.720.24
248．在"测定金属的电阻率"的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示，用米尺测量金属丝的长度l=0.810m．金属丝的电阻大约为4Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率．
（1）从图中读出金属丝的直径为mm.
（2）在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测电阻丝外，还有如下供选择的实验器材：
A．直流电源：
电动势约4.5V，内阻很小；
B.电流表A1：
量程0～0.6A，内阻0.125Ω;
C．电流表A2：
量程0～3.0A，内阻0.025Ω;
D．电压表V：
量程0～3V，内阻3kΩ;
E.滑动变阻器R1：
最大阻值10Ω；
F.滑动变阻器R2：
最大阻值50Ω;
G．开关、导线等．
在可供选择的器材中，应该选用的电流表是，应该选用的滑动变阻器是。
（3）根据所选的器材，在如图所示的方框中画出实验电路图．
（4）若根据伏安法测出电阻丝的电阻为Rx=4.1Ω，则这种金属材料的电阻率为Ω·m.（保留二位有效数字）
答案：
（1）0.520±0.002
（2）A1R1
（3）实验电路如图所示
（4）（1.1±0.1）×10-6
249．热敏电阻是传感电路中常用的电子元件。
现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整。
已知常温下待测热敏电阻的阻值约4~5Ω。
热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其它备用的仪表和器具有：
盛有热水的热水杯（图中未画出）、电源（3V、内阻可忽略）、直流电流表（内阻约1Ω）、直流电压表（内阻约5kΩ）、滑动变阻器（0~20Ω）、开关、导线若干。
⑴在图（a）的方框中画出实验电路图，要求测量误差尽可能小。
⑵根据电路图，在图（b）的实物图上连线。
⑶简要写出完成接线后的主要实验步骤______________________。
答案：
（1）如图所示
（2）如图所示
（3）①往保温杯中加入一些热水，待温度稳定时读出温度计值；
②调节滑动变阻器，快速测出电流表和电压表的值；
③重复①～②，测量不同温度下的数据；
④绘出各测量温度下热敏电阻的伏安特性曲线。
251．如图甲所示为可调内阻电池，它是一种化学电池。
A、B为电池的正、负极，C，D为靠近正、负极板的两个探针，从C、D两端可测量电池内部的电压。
（1）向电池内打气，可以改变电解液液面的高低，从而改变电池的内电阻，其原理是根据__________定律。
（2）可调内阻电池的内阻较大，且结构易于测量内、外电压，适用于用来验证闭合电路欧姆定律的实验，图乙为该实验所用的器材，R为电阻箱，电压表可视为理想电压表。
如果由Vl测量内电压，由V2测量外电压，在图乙中完成实验电路。
为了估测电源电动势ε的值，需要断开电路中的开关S。
则电压表______的示数等于电源电动势ε，电压表______的示数等于零。
接通电路中的开关S，改变电阻箱的阻值R，记录多个阻值R情况下的电压表示数Ul、U2，如果各次的（Ul＋U2）在误差允许范围内都______，并且________电源电动势，就可以验证闭合电路欧姆定律。
（3）在上面记录的数据中，其中某一次电阻箱的阻值为R。
电压表V1的示数为U10，电压表V2的示数为U20，则电池的内电阻r＝_______。
为了减小误差，可采取的措施是____________。
答案：
（1）电阻定律（或r=ρ
）
（2）电路见图V2，V2，相等，等于
（3）
，多取几组数据，算出多个内阻，取平均值
252．图中E为电源，其电动势为E，
为滑动变阻器，
为电阻箱，A为电流表，用此电路，经以下步骤可近似测得A的内阻
：
①闭合
，断开
，调节
，使电流表读数等于其量程
；
②保持
不变，闭合
，调节
，使电流表读数等于
，然后读出
的值，取
．
（1）按图中甲所示电路在图乙所给出的实物图中画出连接导线．
（2）真实值与测得值之差除以真实值叫做测量结果的相对误差，即
．试导出它与电源电动势E、电流表量程
及电流表内阻
的关系式____．
（3）若
，真实值
约为30，要想使测量结果的相对误差不大于5％，电源电动势最小应为___．
答案：
（1）连线如图所示
（2）由步骤①得
由步骤②得
解得
．
（3）6V．
（来源免费网）
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