高三_物理_8分钟精准训练3【衡水中学2020第二轮考前复习】

8分钟快速训练(三)
1．(5分)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验，设计了如图甲所示的实验装置。

(1)下列关于操作步骤的说法正确的是__D__。

(填选项字母标号)
①先测量原长，后竖直悬挂
②先竖直悬挂，后测量原长
③先后顺序对实验结果无影响
④先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重
A．①③B．①④
C．②③D．②④
(2)如果实验时将指针固定在图甲中P点上方的Q处，弹簧劲度系数的测量值与弹簧劲度系数的真实值相比，可能
__偏大__(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。

(3)一个实验小组做该实验时，使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度关系的图象如图乙所示，则a的劲度系数__小于__(选填“大于”“等于”或“小于”)b的劲度系数，a的原长__小于__(选填“大于”“等于”或“小于”)b的原长。

[解析](1)为了减小由弹簧自重而产生的弹簧伸长对实验造成的误差，实验时应先竖直悬挂，后测量原长，D正确。

(2)如果将指针固定在P点上方的Q处，则测得伸长量变小，则弹簧劲度系数的测量值偏大。

(3)在图象中斜率表示弹簧的劲度系数k，故a的劲度系数比b的大，图象中横截距表示弹簧的原长，故b的原长比a的大。

2．(10分)温度传感器的核心部分是一个热敏电阻。

某课外活动小组的同学在学习了伏安法测电阻之后，利用所学知识来测量由某种金属制成的热敏电阻的阻值。

可供选择的实验器
材如下：
A ．直流电源，电动势E ＝6 V ，内阻不计；
B ．毫安表A 1，量程为600 mA ，内阻约为0.5 Ω；
C ．毫安表A 2，量程为10 mA ，内阻R A ＝100 Ω；
D ．定值电阻R 0＝400 Ω；
E ．滑动变阻器最大阻值R ＝5 Ω；
F ．被测热敏电阻R t ，开关、导线若干。

(1)实验要求能够在0～5 V 范围内，比较准确地对热敏电阻的阻值R t 进行测量，请在图甲的方框中设计实验电路。

(2)某次测量中，闭合开关S ，记下毫安表A 1的示数I 1和毫安表A 2的示数I 2，则计算热敏电阻阻值的表达式为R t ＝
I 2I 1(R A ＋R 0)或R t ＝I 2(R A ＋R 0)I 1－I 2
(用题给的物理量符号表示)。

(3)该小组的同学利用图甲电路，按照正确的实验操作步骤，作出的I 2－I 1图象如图乙所示，由图可知，该热敏电阻的阻值随毫安表A 2的示数的增大而__增大__(填“增大”“减小”或“不变”)。

(4)该小组的同学通过查阅资料得知该热敏电阻的阻值随温度的变化关系如图丙所示。

将该热敏电阻接入如图丁所示电路，电路中电源电压恒为9 V ，内阻不计，理想电流表示数为0.7 A ，定值电阻R 1＝30 Ω，则由以上信息可求出定值电阻R 2的阻值为__17.5__Ω，此时该金属热敏电阻的温度为__55__℃。

[答案] (1)如图所示
[解析] (1)由于所给器材中没有电压表，所以要将内阻已知的毫安表A 2与定值电阻串联，改装成一个量程为5 V 的电压表，为了减小实验误差，应将毫安表A 1外接进行测量，滑动变阻器采用分压接法。

(2)由于电流I 1≫I 2，所以可认为流过热敏电阻的电流就是I 1，故计算热敏电阻阻值的表
达式为R t ＝I 2I 1(R A ＋R 0)或R t ＝I 2(R A ＋R 0)I 1－I 2。

(3)由题图乙可知，曲线的斜率逐渐增大，故该热敏电阻的阻值也逐渐增大。

(4)由题图丁和闭合电路欧姆定律可知，流过金属热敏电阻的电流大小为I ＝0.4 A ，结合
题图乙和R t ＝I 2I 1(R A ＋R 0)可知，此时热敏电阻的阻值R t ＝4.0400
(100＋400) Ω＝5 Ω，故电阻R 2的阻值为R 2＝9－0.4×50.4
Ω＝17.5 Ω。

由题图丙可知，该热敏电阻的阻值与温度之间为一次函数关系，设0 ℃时金属热敏电阻的阻值为R ′，图中直线的斜率为k ，则有R t ＝R ′＋kt ，将
(100 ℃，8 Ω)和(10 ℃，2 Ω)分别代入可得R t ＝(43＋115
t ) Ω，故当R t ＝5 Ω时，t ＝55 ℃。