23.(09年宁夏卷)(11分)青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电,
为路灯提供电能。用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关,实现自动控制。
光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化,作为简化模型,可以近似认为,照射光较强(如白天)时电阻几乎为0:照射光较弱(如黑天)时电阻接近于无穷大。利用光敏电阻作为传感器,借助电磁开关,可以实现路灯自动在白天关闭,黑天打开。电磁开关的内部结构如图所示。1、2两接线柱之间是励磁线圈,3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接。当励磁线圈中电流大于50mA时,电磁铁吸合铁片,弹簧片和触点分离,3、4断开;电流小于50mA时,3、4接通。励磁线圈中允许通过的最大电流为100mA。
(1) 利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路,画出电路原理图。
|
灯泡L,额定功率40W,额定电压36V,符号
![]()
|
![]()
电磁开关,符号
蓄电池E,电压36V,内阻很小;开关S,导线若干。
(2) 回答下列问题:
①如果励磁线圈的电阻为200
,励磁线圈允许加的最大电压为
V,保护电阻
的阻值范围为
。
②在有些应用电磁开关的场合,为了安全,往往需要在电磁铁吸合铁片时,接线柱3、4之间从断开变为接通。为此,电磁开关内部结构应如何改造?请结合本题中电磁开关内部结构图说明。
答: 。
③任意举出一个其它的电磁铁应用的例子。
答: 。
答案:
(1)电路原理如图所示。(4分)
(2)①20 (2分) 160~520(2分)
②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧,保证当电磁铁吸合铁片时,3、4之间接通:不吸合时,3、4之间断开。
③电磁起重机
16.(09年广东物理)(14分)某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率。所用的器材包括:输出为3V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器(千分尺)、米尺、电阻箱、开关和导线等。
(1)他们截取了一段金属丝,拉直后固定在绝缘的米尺上,并在金属丝上夹上一个小金属夹,金属夹,金属夹可在金属丝上移动。请根据现有器材,设计实验电路,并连接电路实物图14
![]()
![]()
|
|
(2)实验的主要步骤如下:
①正确连接电路,设定电阻箱的阻值,开启电源,合上开关;
②读出电流表的示数,记录金属夹的位置;
③断开开关,_________________,合上开关,重复②的操作。
(3)该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据,并据此绘出了图15的关系图线,其斜率为________A-1·m-1(保留三位有效数字);图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了______的电阻之和。
(4)他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图16所示。金属丝的直径是______。图15中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是________,其数值和单位为___________(保留三位有效数字)。
|
答案:⑴电路图如图所示
⑵③读出接入电路中的金属丝的长度
⑶1.63 电源的内阻与电阻箱
⑷0.200mm 金属丝的电阻率 1.54×10-7Ω·m
解析:依据实验器材和实验目的测量金属丝的电阻率,电路图如图所示;电路实物图如图所示,依据闭合电路欧姆定律得
,参照题目给出的图像可得
,可见直线的斜率
,可知斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是金属的电阻率
,其数值和单位为1.54×10-7Ω·m;依据直线可得其斜率为1.63A-1·m-1,截距为
,则图线纵轴截距与电源电动势的乘积为(
);金属丝的直径是0.200mm。
14.(09年海南物理)(11分)图1是利用两个电流表
和
测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图。图中S为开关,R为滑动变阻器,固定电阻
和
内阻之和为10000
(比r和滑动变阻器的总电阻都大得多),
为理想电流表。![]()
①按电路原理图在图2虚线框内各实物图之间画出连线。
②在闭合开关S前,将滑动变阻器的滑动端c移动至
(填“
端”、“中央”或“
端”)。
③闭合开关S,移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置,读出电流表
和
的示数
和
。多次改变滑动端c的位置,得到的数据为
|
|
0.120 |
0.125 |
0.130 |
0.135 |
0.140 |
0.145 |
|
|
480 |
400 |
320 |
232 |
140 |
68 |
在图3所示的坐标纸上以
为纵坐标、
为横坐标画出所对应的
曲线。
④利用所得曲线求的电源的电动势E= V,内阻r=
.(保留两位小数)
⑤该电路中电源输出的短路电流
A。
答案:①连线如图1所示(3分)
②b端(1分)
③如图2所示。(2分)
④1.49(在1.48~1.50范围内同样给分)(2分)0.60(在0.55~0.65范围内同样给分)(2分)
⑤2.4(2.3~2.7范围内同样给分)(1分)
![]()
(09年广东物理)
15.(10分)某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”,如图12,他们将拉力传感器固定在小车上,用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连,用拉力传感器记录小车受到拉力的大小。在水平桌面上相距50.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器记录小车通过A、B时的速度大小。小车中可以放置砝码。
(1)实验主要步骤如下:
①测量________和拉力传感器的总质量M1;把细线的一端固定在拉力传感器上另一端通过定滑轮与钩码相连;正确连接所需电路;
②将小车停在C点,__________,小车在细线拉动下运动,记录细线拉力及小车通过A、B时的速度。
③在小车中增加砝码,或_______________,重复②的操作。
(2)表1是他们测得的一组数据,其中M是M1与小车中砝码质量m之和,|v22-v21| 是两个速度传感器记录速度的平方差,可以据此计算出动能变化量△E,F是拉力传感器受到的拉力,W是F在A、B间所作的功。表格中△E3=__________,W3=________.(结果保留三位有效数字)
(3)根据表1,请在图13中的方格纸上作出△E-W图线。
表1 数据记录表
|
次数 |
M/kg |
|v22-v21| /(m/s)2 |
△E/J |
F/N |
W/J |
|
1 |
0.500 |
0.760 |
0.190 |
0.400 |
0.200 |
|
2 |
0.500 |
1.65 |
0.413 |
0.840 |
0.420 |
|
3 |
0.500 |
2.40 |
△E3 |
1.220 |
W3 |
|
4 |
1.000 |
2.40 |
1.20 |
2.420 |
1.21 |
|
5 |
1.000 |
2.84 |
1.42 |
2.860 |
1.43 |
答案:(1)①小车、砝码 ②然后释放小车 ③减少砝码
(2)0.600 0.610
解析:(1)略;(2)由各组数据可见规律
,可得△E3=0.600;观察F-W数据规律可得数值上W=F/2=0.610;
(3)在方格纸上作出△E-W图线如图所示
![]()
11.(09年江苏物理)(10分)“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示。
(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中,打出了一条纸袋如图乙所示。计时器打点的时间间隔为0.02s.从比较清晰的点起,每5个点取一个计数点,量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度a=______m/s2.(结果保留两位有效数字)
![]()
(2)平衡摩擦力后,将5个相同的砝码都放在小车上.挂上砝码盘,然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中,测量小车的加速度。小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表:
|
砝码盘中砝码总重力F(N) |
0.196 |
0.392 |
0.588 |
0.784 |
0.980 |
|
加速度a(m·s-2) |
0.69 |
1.18 |
1.66 |
2.18 |
2.70 |
请根据实验数据作出a-F的关系图像.
![]()
(3)根据提供的试验数据作出的
-F图线不通过原点,请说明主要原因。
答案: (1) 0.16 (0.15也算对) ;(2)(见图);(3)未计入砝码盘的重力。
解析:(1)处理匀变速直线运动中所打出的纸带,求解加速度用公式
,关键弄清公式中各个量的物理意义,
为连续相等时间内的位移差,t为连需相等的时间间隔,如果每5个点取一个点,则连续两点的时间间隔为t=0.1s,
(3.68-3.52)
m,带入可得加速度
=0.16m/s2。也可以使用最后一段和第二段的位移差求解,得加速度
=0.15m/s2.
(2)根据图中的数据,合理的设计横纵坐标的刻度值,使图线倾斜程度太小也不能太大,以与水平方向夹角45°左右为宜。由此确定F的范围从0设置到1N较合适,而a则从0到3m/s2较合适。设好刻度,根据数据确定个点的位置,将个点用一条直线连起来,延长交与坐标轴某一点。如图所示。
(3)处理图象问题要注意图线的斜率、交点、拐点、面积等意义,能正确理解这些量的意义则很多问题将会迎刃而解。与纵坐标相交而不过原点,该交点说明当不挂砝码时,小车仍由加速度,即绳对小车仍有拉力,从此拉力的来源考虑很容易得到答案,是因为砝码盘的重力,而在(2)问的图表中只给出了砝码的总重力,而没有考虑砝码盘的重力。