高中物理原子核与放射性原子核结构中国散裂中子源素材鲁科选修.docx

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高中物理原子核与放射性原子核结构中国散裂中子源素材鲁科选修

中国散裂中子源

中国散裂中子源落户东莞，将于2020年左右建设完成，历时6年零6个月。

中国散裂中子源第一期设计束流功率为100Kw，脉冲重复频率为25Hz，它主要由一台80MeV负氢直线加速器、一台1.6GeV快循环质子同步加速器及其前后两条束流传输线、一个靶站和三台中子谱仪及相应的配套设施组成。

　　作为发展中国家的第一台散裂中子源，其建成后将进入世界四大散裂中子源的行列，大为提升我国基础研究和高技术的水平，缩短我国与世界前沿30年的差距。

中国散裂中子源将为我国在物理学、化学、生命科学、材料科学、纳米科学、医药、国防科研和新型核能开发等学科前沿领域的基础研究和高新技术开发研究提供一个新进、功能强大的大科学研究平台。

例如，我国已在南海发现可燃冰发育区，可燃冰的开发利用可能成为我国一种新型清洁能源。

根据国家发改委近期出台的一份研究报告，中国在未来10年将投入8亿元用于可燃冰的勘探研究。

散裂中子源高压下的中子衍射技术可用来研究可燃气体甲烷水合物的形成机制和稳定条件，其研究成果将为安全、高效地开采和利用可燃冰提供科学依据。

　　我国正在开展加速器驱动洁净核能系统（ADS）的研究，对于我国未来裂变核能的可持续发展开辟了创新的技术路线。

它可以有效解决我国核能发展中核燃料不足和核废物处理的瓶颈问题。

散裂中子源项目与ADS在加速器与靶技术方面相通，可视为ADS技术开发的一个发展阶段。

散裂中子源项目的建设，将促进ADS核心技术的发展，提高系统集成的能力。

　　通过散裂中子源项目发展起来的强流质子加速器，还可用于航天器件辐照效应的地面模拟试验研究，包括材料的辐照损伤与电子器件的单粒子反转效应等，其研究成果对于提高航天器件的寿命与可靠性有重要意义。

　　散裂中子源产生的质子和中子可用于肿瘤的放射性治疗研究，为国内外医疗界服务。

　　散裂中子源的建设不但会对我国工业技术、国防技术的发展起到有力的促进作用，也会带动和提升众多相关产业的技术进步，产生巨大的经济效益。

2019-2020学年高考物理模拟试卷

一、单项选择题：

本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的

1．如图所示，图甲为一简谐横波在t=0.10s时的波形图，P是平衡位置在x=0.5m处的质点，Q是平衡位置在x=2m处的质点；图乙为质点Q的振动图象。

下列说法正确的是（）

A．这列波沿x轴正方向传播B．这列波的传播速度为2m/s

C．t=0.15s，P的加速度方向与速度方向相同D．从t=0.10s到t=0.15s，P通过的路程为10cm

2．如图所示，某竖直弹射装置由两根劲度系数为k的轻弹簧以及质量不计的底盘构成，当质量为m的物体竖直射向空中时，底盘对物体的支持力为6mg（g为重力加速度），已知两根弹簧与竖直方向的夹角为θ＝60°，则此时每根弹簧的伸长量为

A．

B．

C．

D．

3．如图所示，平行板电容器与电源连接，下极板

接地，开关

闭合，一带电油滴在电容器中的

点处于静止状态。

下列说法正确的是（　　）

A．保持开关闭合，

板竖直上移一小段距离，电容器的电容增大

B．保持开关闭合，

板竖直上移一小段距离，

点的电势将升高

C．保持开关闭合，

板竖直上移一小段距离过程中，电流计中电流方向向右

D．开关

先闭合后断开，

板竖直上移一小段距离，带电油滴向下运动

4．如图甲所示，物体在竖直方向受到大小恒定的作用力F=40N，先由静止开始竖直向上做匀加速直线运动，当t=1s时将F反向，大小仍不变，物体的

图象如图乙所示，空气对物体的阻力大小恒定，g=10m/s2，下列说法正确的是（　　）

A．物体在1.25s内拉力F的平均功率为160W

B．物体1.25s内阻力做功的平均功率为为16W

C．空气对物体的阻力为6N

D．物体的质量为4kg

5．如图，半径为R的半球形容器固定在水平转台上，转台绕过容器球心O的竖直轴线以角速度ω匀速转动。

质量相等的小物块A、B随容器转动且相对器壁静止。

A、B和球心O点连线与竖直方向的夹角分别为α、β，α>β，则下列说法正确的是（　　）

A．A的向心力小于B的向心力

B．容器对A的支持力一定小于容器对B的支持力

C．若ω缓慢增大，则A、B受到的摩擦力一定都增大

D．若A不受摩擦力，则B受沿容器壁向下的摩擦力

6．下列说法正确的是（　　）

A．普朗克提出了微观世界量子化的观念，并获得诺贝尔奖

B．爱因斯坦最早发现光电效应现象，并提出了光电效应方程

C．德布罗意提出并通过实验证实了实物粒子具有波动性

D．卢瑟福等人通过

粒子散射实验，提出了原子具有核式结构

7．如图甲所示，AB两绝缘金属环套在同一铁芯上，A环中电流iA随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法中正确的是（）

A．t1时刻，两环作用力最大

B．t2和t3时刻，两环相互吸引

C．t2时刻两环相互吸引，t3时刻两环相互排斥

D．t3和t4时刻，两环相互吸引

8．某理想自耦变压器接入电路中的示意图如图甲所示，图乙是其输入电压u的变化规律．已知滑动触头在图示位置时原、副线圈的匝数比为

，电阻

．下列说法正确的是

A．通过R的交流电的频率为100Hz

B．电流表A2的示数为

C．此时变压器的输入功率

为22W

D．将P沿逆时针方向移动一些，电流表A1的示数变小

9．一物块以某初速度沿水平面做直线运动，一段时间后垂直撞在一固定挡板上，碰撞时间极短，碰后物块反向运动。

整个运动过程中物块的速度随时间变化的v-t图像如图所示，下列说法中正确的是（　　）

A．碰撞前后物块的加速度不变

B．碰撞前后物块速度的改变量为2m/s

C．物块在t=0时刻与挡板的距离为21m

D．0~4s内物块的平均速度为5.5m/s

10．一端装有定滑轮的粗糙斜面体放在地面上，A、B两物体通过细绳连接，并处于静止状态，不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦，如图所示．现用水平力F作用于物体B上，缓慢拉开一小角度，此过程中斜面体与物体A仍然静止．则下列说法正确的是

A．在缓慢拉开B的过程中，水平力F不变

B．物体A所受细绳的拉力一定变大

C．物体A所受斜面体的摩擦力一定变大

D．物体A所受斜面体的作用力的合力一定变大

二、多项选择题：

本题共5小题，每小题3分，共15分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分

11．如图是在四川景区九寨沟拍摄的一张风景照片，湖水清澈见底，近处湖面水下的树枝和池底都看得很清楚，而远处则只看到对岸山峰和绿树的倒影，水面下的景物则根本看不到．下列说法中正确的是（　　）

A．远处山峰的倒影非常清晰，是因为来自山峰的光线在水面上发生了全反射

B．光从空气射入水中，光的波速变小，波长变小

C．远处水面下景物的光线到水面处，入射角较大，可能发生了全反射，所以看不见

D．来自近处水面下景物的光射到水面处，入射角较小，反射光强而折射光弱，因此有较多的能量射出水面而进入人的眼睛中

12．《大国工匠》节目中讲述了王进利用“秋千法”在1000kV的高压线上带电作业的过程。

如图所示，绝缘轻绳OD一端固定在高压线杆塔上的O点，另一端固定在兜篮上。

另一绝缘轻绳跨过固定在杆塔上C点的定滑轮，一端连接兜篮，另一端由工人控制。

身穿屏蔽服的王进坐在兜篮里，缓慢地从C点运动到处于O点正下方E点的电缆处。

绳OD一直处于伸直状态，兜篮、王进及携带的设备总质量为m，不计一切阻力，重力加速度大小为g。

关于王进从C点运动到E点的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．工人对绳的拉力一直变大

B．绳OD的拉力一直变大

C．OD、CD两绳拉力的合力大小等于mg

D．当绳CD与竖直方向的夹角为30°时，工人对绳的拉力为

mg

13．用头发屑模拟各种电场的分布情况如甲、乙、丙、丁四幅图所示，则下列说法中正确的是（　　）

A．图甲一定是正点电荷形成的电场

B．图乙一定是异种电荷形成的电场

C．图丙可能是同种等量电荷形成的电场

D．图丁可能是两块金属板带同种电荷形成的电场

14．如图所示，质量分别为

的

两物块叠放在一起，以一定的初速度一起沿固定在水平地面上倾角为α的斜面上滑。

已知B与斜面间的动摩擦因数

，则（）

A．整体在上滑的过程中处于失重状态

B．整体在上滑到最高点后将停止运动

C．两物块之间的摩擦力在上滑与下滑过程中大小相等

D．在上滑过程中两物块之间的摩擦力大于在下滑过程中的摩擦力

15．下说法中正确的是。

A．在干涉现象中，振动加强的点的位移有时可能比振动减弱的点的位移小

B．单摆在周期性的外力作用下做受迫振动，则外力的频率越大，单摆的振幅也越大

C．全息照片的拍摄利用了激光衍射的原理

D．频率为v的激光束射向高速迎面而来的卫星，卫星接收到的激光的频率大于v

E.电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直

三、实验题：

共2小题

16．龙泉中学某物理小组欲利用如图所示的电路同时测量一只有30格刻度的毫安表的量程、内阻和光敏电阻的阻值与光照强度之间的关系。

实验室能提供的实验器材有：

学生电源（输出电压为

，内阻不计）、电阻箱

（最大阻值999.9Ω）、单刀双掷开关一个、导线若干。

（1）该小组实验时先将电阻箱的阻值调至最大，然后将单刀双掷开关接至a端，开始调节电阻箱，发现将电阻箱的阻值调为800Ω时，毫安表刚好偏转20格的刻度；将电阻箱的阻值调为500Ω时，毫安表刚好能满偏。

实验小组据此得到了该毫安表的量程为Ig=____mA，内阻

=_____Ω。

（2）该小组查阅资料得知，光敏电阻的阻值随光照强度的变化很大，为了安全，该小组需将毫安表改装成量程为3A的电流表，则需在毫安表两端________（选填“串联”或“并联”）一个阻值为_______Ω的电阻。

（结果保留一位小数）

（3）改装完成后（表盘未改动），该小组将单刀双掷开关接至b端，通过实验发现，流过毫安表的电流I（单位：

mA）与光照强度E（单位：

cd）之间的数量关系满足

，由此可得光敏电阻的阻值R（单位：

Ω）与光照强度E（单位：

cd）之间的关系为

=________Ω。

17．在“探究物体质量一定时加速度与力的关系”实验中，小明同学做了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了用力传感器来测细线中的拉力．

（1）关于该实验的操作，下列说法正确的是________．

A．必须用天平测出砂和砂桶的质量

B．一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量

C．应当先释放小车，再接通电源

D．需要改变砂和砂桶的总质量，打出多条纸带

E.实验中需要将小车轨道适当倾斜以平衡摩擦力

F.实验中小车应从靠近打点计时器位置静止释放

（2）实验得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，相邻两计数点之间还有四个点未画出，由图中的数据可知，打下B点时，小车运动的速率是_____m/s．小车运动的加速度大小是______m/s2.（计算结果保留三位有效数字）

（3）由实验得到小车的加速度a与力传感器示数F的关系如图丙所示．则小车与轨道的滑动摩擦力Ff=____N.

四、解答题：

本题共3题

18．高铁在改变人们出行和生活方式方面的作用初步显现。

某高铁列车在启动阶段的运动可看作在水平面上做初速度为零的匀加速直线运动，列车的加速度大小为a。

已知该列车（含乘客）的质量为m，运动过程中受到的阻力为其所受重力的k倍，重力加速度大小为g。

求列车从静止开始到速度大小为v的过程中，

（1）列车运动的位移大小及运动时间；

（2）列车牵引力所做的功。

19．（6分）如图，质量为6m、长为L的薄木板AB放在光滑的平台上，木板B端与台面右边缘齐平．B端上放有质量为3m且可视为质点的滑块C，C与木板之间的动摩擦因数为μ＝

，质量为m的小球用长为L的细绳悬挂在平台右边缘正上方的O点，细绳竖直时小球恰好与C接触．现将小球向右拉至细绳水平并由静止释放，小球运动到最低点时细绳恰好断裂，小球与C碰撞后反弹速率为碰前的一半．

（1）求细绳能够承受的最大拉力；

（2）若要使小球落在释放点的正下方P点，平台高度应为多大；

（3）通过计算判断C能否从木板上掉下来．

20．（6分）如图所示，竖直放置的圆柱形密闭气缸，缸体质量m1=10kg，活动质量m2=2kg，横截面积S=2×10－3m²，活塞与一劲度系数k=1.0×103N/m的弹簧相连，当气缸下部被支柱支起时，弹簧刚好无伸长，此时活塞下部被封闭气柱长度L=20cm。

试求：

（已知大气压强为

，设气缸足够长，且不计一切摩擦）

（1）支柱移去前气体的压强；

（2）若将气缸下的支柱移去，待气缸重新平衡时，缸体下降的高度为多少。

参考答案

一、单项选择题：

本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的

1．C

【解析】

【详解】

A．分析振动图像，由乙图读出，在t=0.10s时Q点的速度方向沿y轴负方向，根据波动规律结合图甲可知，该波沿x轴负方向的传播，故A错误；

B．由甲图读出波长为λ=4m，由乙图读出周期为T=0.2s，则波速为

故B错误；

C．从t=0.10s到t=0.15s，质点P振动了

，根据波动规律可知，t=0.15s时，质点P位于平衡位置上方，速度方向沿y轴负方向振动，则加速度方向沿y轴负方向，两者方向相同，故C正确；

D．在t=0.10s时质点P不在平衡位置和最大位移处，所以从t=0.10s到t=0.15s，质点P通过的路程

s≠A=10cm

故D错误。

故选C。

2．D

【解析】

【详解】

对物体m，受重力和支持力，根据牛顿第二定律，有：

N-mg=ma；其中：

N=6mg；解得：

a=5g；再对质量不计的底盘和物体m整体分析，受两个拉力和重力，根据牛顿第二定律，有：

竖直方向：

2Fcos60°-mg=ma；解得：

F=6mg；根据胡克定律，有：

，故选D。

3．B

【解析】

【详解】

A．保持开关闭合，则电压恒定不变，A板竖直上移一小段距离，根据电容的决定式

，可知电容C减小，故A错误。

B．根据

，可知电场强度减小，根据U=Ed可知，P点与下极板的距离不变，但E减小，故P点与下极板的电势差减小，下极板带正电，故P点的电势升高，故B正确。

C．根据Q=CU可知，电容减小，电荷量减小，电容器放电，电流计中电流方向向左，故C错误。

D．开关S先闭合后断开，则电荷量Q不变，A板竖直上移一小段距离，电场强度

恒定不变，故带电油滴静止不动，故D错误。

故选B。

4．B

【解析】

【详解】

A．在1.25s内，图像围成面积为5m，即总位移为5m，拉力第一阶段向上的位移为4m，则拉力做正功160J，第二阶段位移为1m，则拉力做负功40J，总共120J，平均功率96W，故A错误。

CD．根据牛顿第二定律可得：

F－（mg+f）=ma1

F+mg+f=ma2，

又由题图乙可知

a1=2m/s2

a2=6m/s2

联立解得物体的质量

m=2kg

空气对物体的阻力为

f=4N

CD项错误。

B．阻力全程做负功，共Wf=4×5=20J，所以平均功率为

B正确。

故选B。

5．D

【解析】

【分析】

【详解】

A．根据向心力公式知

，质量和角速度相等，A、B和球心O点连线与竖直方向的夹角分别为

、

，

，所以A的向心力大于B的向心力，故A错误；

B．根据径向力知，若物块受到的摩擦力恰好为零，靠重力和支持力的合力提供向心力，则由受力情况根据牛顿第二定律得

解得

若角速度大于

，则会有沿切线向下的摩擦力，若小于

，则会有沿切线向上的摩擦力，故容器对A的支持力不一定小于容器对B的支持力，故B错误；

C．若缓慢增大，则A、B受到的摩擦力方向会发生变化，故摩擦力数值不一定都增大，故C错误；

D．因A受的静摩擦力为零，则B有沿容器壁向上滑动的趋势，即B受沿容器壁向下的摩擦力，故D正确。

故选D。

6．D

【解析】

【分析】

【详解】

A．普朗克最先提出能量子的概念，爱因斯坦提出了微观世界量子化的观念，A错误；

B．最早发现光电效应现象的是赫兹，B错误；

C．德布罗意只是提出了实物粒子具有波动性的假设，并没有通过实验验证，C错误；

D．卢瑟福等人通过

粒子散射实验，提出了原子具有核式结构，D正确。

故选D。

7．B

【解析】

t1时刻感应电流为零，故两环作用力为零，则选项A错误；t2时刻A环中电流在减小，则B环中产生与A环中同向的电流，故相互吸引，t3时刻同理也应相互吸引，故选项B正确，C错误；t4时刻A中电流为零，两环无相互作用，选项D错误．

8．C

【解析】

【分析】

【详解】

由图乙可知，该交流电的周期为T=0.02s，其频率为50Hz，选项A错误；变压器初级输入电压的有效值

次级电压：

，则电流表A2的示数为

，选项B错误；变压器的次级功率为：

，则此时变压器的输入功率为22W，选项C正确；将P沿逆时针方向移动一些，则次级匝数增加，次级电压变大，则电流表A1的示数变大，选项D错误。

故选C.

9．C

【解析】

【分析】

根据速度图像的斜率分析物块的加速度。

读出碰撞前后物块的速度，即可求速度的改变量。

根据图像与时间轴所围的面积求物块在

内的位移，即可得到物块在

时刻与挡板的距离。

根据

内的位移来求平均速度。

【详解】

A．根据v-t图像的斜率大小等于物块的加速度，知碰撞前后物块的加速度大小相等，但方向相反，加速度发生了改变，故A错误；

B．碰撞前后物块的速度分别为v1=4m/s，v2=-2m/s则速度的改变量为：

故B错误；

C．物块在

时刻与挡板的距离等于

内位移大小为：

故C正确；

D．

内的位移为：

平均速度为：

故D错误。

故选C。

10．B

【解析】

【分析】

先对物体B分析，根据共点力平衡条件求出绳子拉力；再对木块A分析，可以得出各个力的情况。

【详解】

A.对木块B受力分析,如图所示,根据共点力平衡条件有:

，在缓慢拉开B的过程中,θ变大,故F变大,故A错误；

B.根据共点力平衡有

在缓慢拉开B的过程中,θ变大,故T变大，B正确;

C.物体A受重力、支持力、细线的拉力,可能没有静摩擦力,也可能有沿斜面向下的静摩擦力,还有可能受沿斜面向上的静摩擦力,故拉力T变大后,静摩擦力可能变小,也可能变大,C错误；

D.支持力不变,故斜面对物体A的作用力的合力可能增大也可能减小或不变,D错误。

【点睛】

本题关键分别对A、B受力分析，然后根据共点力平衡条件分析求解。

二、多项选择题：

本题共5小题，每小题3分，共15分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分

11．BC

【解析】

【分析】

【详解】

试题分析：

远处山峰的倒影非常清晰，是因为山峰的光线在水面上发生了反射，但不是全反射，因为全反射只有光从光密介质射入光疏介质时才可能发生，故A错误．光线由空气射入水中，光的波速变小，频率不变，由波速公式v=λf知波长变小，故B正确．远处水面下景物的光线射到水面处，入射角很大，当入射角大于等于全反射临界角时能发生全反射，光线不能射出水面，因而看不见，故C正确．近处水面下景物的光线到水面处，入射角越小，反射光越弱而折射光越强，射出水面而进入人眼睛中能量越少，故D错误．故选BC．

考点：

光的折射；全反射

12．BCD

【解析】

【分析】

【详解】

AB．对兜篮、王进及携带的设备整体受力分析如图所示

绳OD的拉力为F1，与竖直方向的夹角为θ，绳CD的拉力为F2，与竖直方向的夹角为α。

根据几何知识有

由正弦定理可得

解得

α增大，θ减小，则F1增大，F2减小，故A错误，B正确；

C．两绳拉力的合力大小等于mg，故C正确；

D．当α=30°时，则θ=30°，根据平衡条件有

可得

故D正确。

故选BCD。

13．BC

【解析】

【详解】

A．点电荷的电场都是辐射状的，所以图甲模拟的可能是正点电荷形成的电场，也可能是负点电荷形成的电场，A错误；

B．根据等量异种电荷电场线分布的特点对比可知，图乙一定是异种电荷形成的电场，B正确；

C．根据等量同种电荷电场线的特点对比可知，图丙可能是同种等量电荷形成的电场，也可能是同种不等量电荷形成的电场，C正确；

D．由图可知，两个金属板之间的电场类似于匀强电场，所以图丁可能是两块金属板带异种电荷形成的电场，D错误。

故选BC。

14．AC

【解析】

【详解】

A．在上升和下滑的过程，整体都是只受三个个力，重力、支持力和摩擦力，以向下为正方向，根据牛顿第二定律得向上运动的过程中：

（m1+m2）gsinθ+f=（m1+m2）a

f=μ（m1+m2）gcosθ

因此有：

a=gsinθ+μgcosθ

方向沿斜面向下。

所以向上运动的过程中A、B组成的整体处于失重状态。

故A正确；

B．同理对整体进行受力分析，向下运动的过程中，由牛顿第二定律得：

（m1+m2）gsinθ-f=（m1+m2）a′，

得：

a′=gsinθ-μgcosθ

由于μ＜tanθ，所以a′＞0

所以上滑到最高点后A、B整体将向下运动。

故B错误；

CD．以A为研究对象，向上运动的过程中，根据牛顿第二定律有：

m1gsinθ+f′=m1a

解得：

f′=μm1gcosθ

向下运动的过程中，根据牛顿第二定律有：

m1gsinθ-f″=m1a′

解得：

f″=μm1gcosθ

所以

f″=f′

即A与B之间的摩擦力上滑与下滑过程中大小相等；故C正确D错误。

15．ADE

【解析】

【分析】

【详解】

A．在干涉现象中，振动加强的点的振幅比振动减弱的点的振幅大，但是振动加强的点的位移有时可能比振动减弱的点的位移小，选项A正确；

B．单摆在周期性的外力作用下做受迫振动，当驱动力的频率与单摆的固有频率相等时振幅最大，则外力的频率越大时，单摆的振幅不一定越大，选项B错误；

C．全息照片的拍摄利用了激光干涉的原理，选项C错误；

D．根据多普勒效应，频率为v的激光束射向高速迎面而来的卫星，卫星接收到的激光的频率大于v，选项D正确；

E．电磁波是横波，在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直，选项E正确。

故选ADE。

三、实验题：

共2小题

16．

（1）30100

（2）并联1.0（3）

【解析】

【分析】

根据部分电路的欧姆定律，由题中所给的两组数据列方程可求出毫安表的内阻，再结合刻度线就能求出毫安表的量程；电表的改装问题就是部分电路的欧姆定律的应用，根据满偏刻度和内阻的值及量程就能算出要并联的电阻值；设光敏电阻的电流为I′，由欧姆定律太题设条件列式就能表示出光敏电阻与光照强度的关系。

【详解】

（1）设毫安表每格表示电流大小为

，则当电阻箱的阻值为

时，由闭合电路的欧姆定律可得

；当电阻箱的阻值为R=800Ω时，则有

，两式联立并代入数据可解得：

，该毫安表的量程Ig=30mA；

（2）要将量程为300mA的毫安表改成量程为

电流表，则需在毫安表两端并联一个电阻，设其电阻为R′，则有

，代入数据可解得

；

（3）由题意可知，改装后电流表的内阻为

，设通过光敏电阻的电流