【題目】現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng),要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過60 ℃時,系統(tǒng)報警。提供的器材有:熱敏電阻,報警器(內(nèi)阻很小,流過的電流超過時就會報警),電阻箱(最大阻值為999.9 Ω),直流電源(輸出電壓為U,內(nèi)阻不計),滑動變阻器(最大阻值為1 000 Ω),滑動變阻器(最大阻值為2 000 Ω),單刀雙擲開關(guān)一個,導(dǎo)線若干。
在室溫下對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié),已知U約為18 V,約為10 mA;流過報警器的電流超過20 mA時,報警器可能損壞;該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小,在60 ℃時阻值為650.0 Ω。
(1)在答題卡上完成待調(diào)節(jié)的報警系統(tǒng)原理電路圖的連線。
(2)在電路中應(yīng)選用滑動變阻器________(填“”或“”)。
(3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報警系統(tǒng):
①電路接通前,需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值,根據(jù)實驗要求,這一阻值為______Ω;滑動變阻器的滑片應(yīng)置于______(填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是______。
②將開關(guān)向______(填“c”或“d”)端閉合,緩慢移動滑動變阻器的滑片,直至______。
(4)保持滑動變阻器滑片的位置不變,將開關(guān)向另一端閉合,報警系統(tǒng)即可正常使用。
【答案】(1)連線如圖所示
(2)R2(3)①650.0 b接通電源后,流過報警器的電流會超過20 mA,報警器可能損壞 ②c報警器開始報警
【解析】(1)電路連線如圖。
(2)在室溫下對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié),已知U約為18 V,約為10 mA;流過報警器的電流超過20 mA時,報警器可能損壞,可知外電阻的取值范圍大約是,報警器的電阻是650.0 Ω,所以滑動變阻器的取值范圍在250 Ω到1 150 Ω之間,所以滑動變阻器應(yīng)該選R2。
(3)①本題采用的是等效替換法,先用變阻箱來代替熱敏電阻,所以變阻箱的阻值要調(diào)節(jié)到熱敏電阻的臨界電阻也就是在60 ℃時阻值為650.0 Ω;為防止接通電源后,流過報警器的電流會超過20 mA,報警器可能損壞,滑動變阻器的滑片應(yīng)置于b端;②先把變阻箱的電阻接入電路,調(diào)節(jié)滑動變阻器的電阻,調(diào)至報警器開始報警時,保持滑動變阻器的阻值不變,接到熱敏電阻上,當(dāng)熱敏電阻的阻值是650.0 Ω時,也就是溫度達(dá)到了60 ℃,報警器開始報警。
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【題目】如圖,密閉汽缸兩側(cè)與一U形管的兩端相連,汽缸壁導(dǎo)熱;U形管內(nèi)盛有密度為ρ=7.5×102 kg/m3的液體。一活塞將汽缸分成左、右兩個氣室,開始時,左氣室的體積是右氣室的體積的一半,氣體的壓強均為p0=4.5×103 Pa。外界溫度保持不變。緩慢向右拉活塞使U形管兩側(cè)液面的高度差h=40 cm,求此時左、右兩氣室的體積之比。取重力加速度大小g=10 m/s2,U形管中氣體的體積和活塞拉桿的體積忽略不計。
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【題目】如圖甲的光電門傳感器是測定物體通過光電門的時間的儀器,其原理是發(fā)射端發(fā)出一束很細(xì)的紅外線到接收端,當(dāng)固定在運動物體上的一個已知寬度為d的擋光板通過光電門擋住紅外線時,和它連接的數(shù)字計時器可記下?lián)豕獾臅r間,則可以求出運動物體通過光電門的瞬時速度大小。
(1)為了減小測量瞬時速度的誤差,應(yīng)選擇寬度比較_____(選填“寬”或“窄”)的擋光板。
(2)如圖乙是某同學(xué)利用光電門傳感器探究小車加速度與力之間關(guān)系的實驗裝置,他將該光電門固定在水平軌道上的B點,用不同的重物通過細(xì)線拉同一小車,小車每次都從同一位置A點靜止釋放。
①如圖丙所示,用游標(biāo)卡尺測出擋光板的寬度d=_____mm,實驗時將小車從圖乙A點靜止釋放,由數(shù)字計時器記下?lián)豕獍逋ㄟ^光電門時擋光時間間隔,則小車通過光電門時的瞬時速度大小為_____m/s;
②實驗中設(shè)小車的質(zhì)量為,重物的質(zhì)量為,則在與滿足關(guān)系式_______時可近似認(rèn)為細(xì)線對小車的拉力大小與重物的重力大小相等;
③測出多組重物的質(zhì)量和對應(yīng)擋光板通過光電門的時間,并算出小車經(jīng)過光電門時的速度v,通過描點作出兩物理量的線性關(guān)系圖像,可間接得出小車的加速度與力之間的關(guān)系。處理數(shù)據(jù)時應(yīng)作出________圖像(選填“”或“”);
④某同學(xué)在③中作出的線性關(guān)系圖像不過坐標(biāo)原點,如圖丁所示(圖中的m表示或),其可能的原因是__________
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【題目】某同學(xué)改裝和校準(zhǔn)電壓表的電路圖如圖所示,圖中虛線框內(nèi)是電壓表的改裝電路。
(1)已知表頭G滿偏電流為100 μA,表頭上標(biāo)記的內(nèi)阻值為900 Ω。R1、R2和R3是定值電阻。利用R1和表頭構(gòu)成1 mA的電流表,然后再將其改裝為兩個量程的電壓表。若使用a、b兩個接線柱,電壓表的量程為1 V;若使用a、c兩個接線柱,電壓表的量程為3 V。則根據(jù)題給條件,定值電阻的阻值應(yīng)選R1=_______Ω,R2=_______Ω,R3=_______Ω。
(2)用量程為3 V,內(nèi)阻為2 500 Ω的標(biāo)準(zhǔn)電壓表對改裝表3 V擋的不同刻度進(jìn)行校準(zhǔn)。所用電池的電動勢E為5 V;滑動變阻器R有兩種規(guī)格,最大阻值分別為50 Ω和5 kΩ。為方便實驗中調(diào)節(jié)電壓,圖中R應(yīng)選用最大阻值為______Ω的滑動變阻器。
(3)校準(zhǔn)時,在閉合開關(guān)S前,滑動變阻器的滑動端P應(yīng)靠近_______(填“M”或“N”)端。
(4)若由于表頭G上標(biāo)記的內(nèi)阻值不準(zhǔn),造成改裝后電壓表的讀數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)偏小,則表頭G內(nèi)阻的真實值_______(填“大于”或“小于”)900 Ω。
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【題目】為了測量阻值范圍在200~300之間的電阻Rx的阻值,實驗室提供了如下器材:
A.電阻箱R(阻值范圍0~999.9)
B.毫安表(量程0~3mA,內(nèi)阻約100)
C.直流電源(電動勢約3V,內(nèi)阻不計)
D.兩個單刀單擲開關(guān),導(dǎo)線足量
(1)甲同學(xué)根據(jù)實驗?zāi)康暮吞峁┑膶嶒炂鞑脑O(shè)計出如圖甲所示的實驗電路,設(shè)計的操作步驟如下。
①按電路圖連好電路,閉合開關(guān)K1,記下毫安表的讀數(shù)。
②斷開K1,閉合開關(guān)K2,調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值,使毫安表的讀數(shù)和①中相同,記下此時電阻箱的示數(shù)R1。
假設(shè)該同學(xué)的設(shè)計合理,則待測電阻Rx=_______。
(2)乙同學(xué)根據(jù)實驗?zāi)康暮吞峁┑膶嶒炂鞑脑O(shè)計出如圖乙所示的實驗電路,設(shè)計的操作步驟如下。
①按電路圖連好電路,將R調(diào)到最大,然后閉合K1、K2,調(diào)節(jié)R,使毫安表達(dá)到滿偏,記下此時電阻箱的示數(shù)R2。
②斷開K2,調(diào)節(jié)R,仍使毫安表滿偏,記下此時電阻箱的示數(shù)R3。假設(shè)該同學(xué)的設(shè)計合理,則待測電阻Rx=______。
(3)上述兩位同學(xué)的設(shè)計中有一位是不合理的,不合理的是_____,理由____________。
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【題目】用如圖所示電路測量電源的電動勢和內(nèi)阻。實驗器材:待測電源(電動勢約3 V,內(nèi)阻約2 Ω),保護(hù)電阻R1(阻值10 Ω)和R2(阻值5 Ω),滑動變阻器R,電流表A,電壓表V,開關(guān)S,導(dǎo)線若干。
實驗主要步驟:
(i)將滑動變阻器接入電路的阻值調(diào)到最大,閉合開關(guān);
(ii)逐漸減小滑動變阻器接入電路的阻值,記下電壓表的示數(shù)U和相應(yīng)電流表的示數(shù)I;
(iii)以U為縱坐標(biāo),I為橫坐標(biāo),作U–I圖線(U、I都用國際單位);
(iv)求出U–I圖線斜率的絕對值k和在橫軸上的截距a。
回答下列問題:
(1)電壓表最好選用_____;電流表最好選用_____。
A.電壓表(0~3 V,內(nèi)阻約15 kΩ)
B.電壓表(0~3 V,內(nèi)阻約3 kΩ)
C.電流表(0~200 mA,內(nèi)阻約2 Ω)
D.電流表(0~30 mA,內(nèi)阻約2 Ω)
(2)滑動變阻器的滑片從左向右滑動,發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大。兩導(dǎo)線與滑動變阻器接線柱連接情況是_____。
A.兩導(dǎo)線接在滑動變阻器電阻絲兩端接線柱
B.兩導(dǎo)線接在滑動變阻器金屬桿兩端接線柱
C.一條導(dǎo)線接在滑動變阻器金屬桿左端接線柱,另一條導(dǎo)線接在電阻絲左端的接線柱
D.一條導(dǎo)線接在滑動變阻器金屬桿右端接線柱,另一條導(dǎo)線接在電阻絲右端的接線柱
(3)選用k、a、R1和R2表示待測電源的電動勢E和內(nèi)阻r的表達(dá)式E=______,r=______,代入數(shù)值可得E和r的測量值。
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【題目】美國宇航局的“信使”號水星探測器按計劃將在2015年3月份隕落在水星表面。工程師找到了一種聰明的辦法,能夠使其壽命再延長一個月。這個辦法就是通過向后釋放推進(jìn)系統(tǒng)中的高壓氦氣來提升軌道。如圖所示,設(shè)釋放氦氣前,探測器在貼近水星表面的圓形軌道Ⅰ上做勻速圓周運動,釋放氦氣后探測器進(jìn)入橢圓軌道Ⅱ上,忽略探測器在橢圓軌道上所受外界阻力,則下列說法中正確的是( )
A. 探測器在軌道Ⅰ上A點運行速率大于在軌道Ⅱ上B點速率
B. 探測器在軌道Ⅱ上某點的速率可能等于在軌道Ⅰ上速率
C. 探測器在軌道Ⅱ上運行的周期小于在軌道Ⅰ運行的周期
D. 探測器在軌道Ⅰ和軌道Ⅱ上A點加速度大小不同
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【題目】小明設(shè)計的電磁健身器的簡化裝置如圖所示,兩根平行金屬導(dǎo)軌相距l(xiāng)=0.50 m,傾角θ=53°,導(dǎo)軌上端串接一個R=0.05 Ω的電阻。在導(dǎo)軌間長d=0.56 m的區(qū)域內(nèi),存在方向垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B=2.0 T。質(zhì)量m=4.0 kg的金屬棒CD水平置于導(dǎo)軌上,用絕緣繩索通過定滑輪與拉桿GH相連。CD棒的初始位置與磁場區(qū)域的下邊界相距s=0.24 m。一位健身者用恒力F=80 N拉動GH桿,CD棒由靜止開始運動,上升過程中CD棒始終保持與導(dǎo)軌垂直。當(dāng)CD棒到達(dá)磁場上邊界時健身者松手,觸發(fā)恢復(fù)裝置使CD棒回到初始位置(重力加速度g=10 m/s2,sin 53°=0.8,不計其他電阻、摩擦力以及拉桿和繩索的質(zhì)量)。求
(1)CD棒進(jìn)入磁場時速度v的大;
(2)CD棒進(jìn)入磁場時所受的安培力FA的大小;
(3)在拉升CD棒的過程中,健身者所做的功W和電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q。
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【題目】一個平板小車置于光滑水平面上,其右端恰好和一個光滑圓弧軌道AB的底端等高對接,如圖.已知小車質(zhì)量M=2 kg,小車足夠長,圓弧軌道半徑R=0.8 m.現(xiàn)將一質(zhì)量m=0.5 kg的小滑塊,由軌道頂端A點無初速度釋放,滑塊滑到B端后沖上小車.滑塊與小車上表面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2.(取g=10 m/s2)試求:
(1)滑塊到達(dá)B端時,對軌道的壓力大;
(2)小車運動2 s時,小車右端距軌道B端的距離;
(3)在2s內(nèi)小車與滑塊組成的系統(tǒng)損失的機械能.
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