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原创情境新题提升素养章末素养提升[科学小报]电动汽车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆一般采用高效率充电电池,或燃料电池为动力源电动汽车无需再用内燃机,因此,电动汽车的电动机相当于传统汽车的发动机,蓄电池相当于原来的油箱,由于电能是二次能源,可以由风能、水能、热能、太阳能等转化而来[原创新题某物理实验小组看到一则消息:锂硫电池的能量密度高,]1可使电动汽车的续航从提升至再提升三倍,手机一个星500km1500km,期都不需充电这激起了同学们对电池的研究兴趣,他们从市场上买来一新款电池,要测量这款电池的电动势和内阻,并利用这个电池提供电能测量一未知电阻的阻值,设计了如图甲所示的实验电路器材如下约)(x8量程、内阻很小)(10~1A量程、内阻很小)(20~3A电阻箱(最大阻值)E.
99.9Q开关一只,导线若干F.实验步骤如下图4图5⑵两个相同的电流表和如图所示连接,晃动表,当指针向左偏G.G25Gi转时,静止的表的指针也向左偏转,原因是(多选)G2两表都是“发电机”A.】表是“发电机”,表是“电动机”G2】表和表之间存在互感现象G2表产生的电流流入表,产生的安培力使表指针偏转1G2G2真题解读・考题题型归类:考查基本规律的应用一一串并联电路的分析考查巧妙之处:实验电路的连线,分压特性曲线的理解uq解析由电路图可知,应将电压表并联在电阻箱两端,又由题图()
①1可知电源是两节干电池,因此电压表的量程应选择即连接由于23V,af;滑动变阻器采用分压接法,因此滑动变阻器的接线柱与开关的接线柱c相连,即连接电阻箱的接线柱应连接在滑动变阻器上侧的一个接e ce;f线柱上,即连接fdo
②由题图可知电压表的读数为
31.50Vo
③在相同的条件下,电阻箱的阻值越大,电阻箱与滑动变阻器部分x AP并联的电阻值越接近部分的真实阻值,电压表的示数越大,因此当AP时,分压特性曲线对应题图中的由以上分析可知滑动变阻R:1004II,器的最大阻值越小,图线越接近直线,因此选择的依据为⑵晃动RoRo表,当指针向左偏转时,静止的表的指针也向左偏转,其原因是G G2G表中的线圈在磁场中做切割磁感线运动产生了感应电动势,闭合回路中产生了感应电流,则表中线圈存在电流,线圈受安培力的作用,使得G2表的指针发生偏转,因此表是“发电机”,表是“电动机”,G2Gi G
2、正确,、错误B DA C答案、、()
①②③()1af fdce
1.50H R R2BD0•河北卷,某物理兴趣小组利用废弃电饭煲的部分器材自制()
4.202212简易电饭煲,设计电路如图甲所示选用的器材有限温开关(手动S1将其按下,开始持续加热煮饭,当锅内温度高于℃时自动断开,之后103不能自动闭合);保温开关当锅内温度高于℃时自动断开,温(S280度低于℃时自动闭合);电饭煲的框架(结构如图乙所示)自备元70件有:加热电阻丝(阻值为,用于加热煮饭);限流电阻和R60R,R2(阻值均为);指示灯和当电流低于时可(1k L L
2.5V,
0.6W,30mA2视为熄灭);保险丝T⑴按照兴趣小组设计的电路,下列说法正确的是(多选)和均发光Lz当锅内温度高于℃时,自动断开,和均发光B.103St L Lz保温过程中,自动在闭合、断开状态之间交替切换C.S2当锅内温度低于℃时,自动闭合,发光,熄灭D.70S2LLz⑵简易电饭煲制作完成后,试用时始终不亮,但加热和保温功能均正常L在不增加元件的前提下,断开电源,使用多用电表判断发生故障的元件下列操作步骤的正确顺序是(填写各步骤前的字母)将选择开关旋转到位置A.“X100”将两支表笔直接接触,调节“欧姆调零旋钮”,使指针指向欧姆零点B.C.调整“指针定位螺丝”,使指针指到零刻度两端的阻值操作时,将多用电表两表笔与两端接触,若指针如图丙所示,可判断是L断路损坏;若指针如图丁所示,可判断是断路损坏(用电路中的元件符号表示)丁.真题解读考题题型归类:考查基本规律的应用一一串并联电路的分析考查巧妙之处电路故障的判断解析按下后支路被短路,则不会发光,错误;当锅内温()1S1L2L2A度高于℃时,断开,而温度要降到℃以下时才会闭合,则止匕103Si70S2时可能发光,此时电路中与和的串联部分并联,并联的整体L2R R1L.i]2再和、串联,则和的电阻均为・L2R2L1L2R I=371°42Q,M
756.64Q,则回路总电阻总二,则回路总电流总二等七则R
1067.06I
0.21A,RM一定发光,此时并联的整体的电压为并二总并仁则流过L2U1R
11.89V,的电流为中急二七詈丽则流过的电流小于L AML012A,L可视其熄灭,错误;由题知,在锅内温度高于时自动断30mA,B S280°C开,锅内温度降到℃以下时自动闭合,正确;当锅内温度低于70S C2℃时,自动闭合,支路被短路,则不会发光,此时电路中与70S2L2L2R和的串联部分并联,则此时流过的电流为R LL1/1E_则此时流过的电流大于则go.218A,L30mA,RL+
22010.42+1000发光,正确L D⑵多用电表的操作步骤为调整“指针定位螺丝”,使指针指到零刻度机械调零;将选择开关旋转到位置一一选挡;将两支表“X100”笔直接接触,调节“欧姆调零旋钮”,使指针指向欧姆零点一一欧姆调零;测量指示灯两端的阻值一一测量;将选择开关置于位置或交L1OFF流电压最高挡——关闭多用电表故正确顺序为CABDE由于使用时始终不亮,但加热和保温功能均正常,则说明、、L R LR22均正常,若指针如题图丙所示,两端有左右的电阻,则说明T LI1090Q始终不亮的原因是断路损坏若指针如题图丁所示,欧姆表的示数LL1几乎为零,但由于示此时选用的是“挡则说明灯泡RL=
10.42X100”L,正常,则始终不亮的原因是断路损坏L R答案1CD2CABDE LR⑴根据电路图,请在图乙的实物图中画出连线⑵根据记录的电流表的读数和电流表的读数以包为纵坐标,A1L A1,22以对应的电阻箱的阻值为横坐标,得到的图像如图丙所示则图像在JR纵轴的截距为,待测电阻、二(结果均保留位有效数R2字)图丁是以电流表的读数为横坐标,以电流表的读数为纵坐标得到的A,A,结果由图可求得电池的电动势二内阻尸(结果均保留位有E V,Q o3效数字)解析⑴根据电路图连接实物图,如图所示A]电流表测通过的电流,电流表测干路电流,同时与并联,24K A R Rx则由欧姆定律可得变形得勺二结合题图丙可知,纵轴的Rl2-L=RL,f+1,截距为根据题图丙中数据可知,图线的斜率为二等二根据关
1.0;k
7.2,系式可知,此时的斜率即为、的阻值,即、的阻值为⑶由题意R R
7.2Qo及全电路欧姆定律可得变形可得二-医即,E=br+IR,b11V Y里卫工,由⑵中解得£=
2.8,R=
7.2Q r=
3.20Q,E=
8.96Vx oYY
0.8[原创新题电动汽车电池的性能常用两个物理量来衡量:一是电池容]2量即电池能够存储的电量,单位是另一个是电池的能量密度,是Q,C;P指单位质量能放出电能的多少,单位是某次实验中质量W-h/kg m=O.o o的电池以恒定电流放电时,两端电压与流过电池电量的关系如图所05kg示电池容量检测系统在电压为时显示剩余电量电压为
4.0V100%,
3.0V时显示剩余电量为通过计算机测得曲线与电量轴所围的面积约为07重力加速度为000V•mA•ho go⑴该电池的能量密度是多少?P在放电过程中显示剩余电量从到用了时间小时,依据图像2100%90%1信息推测剩余电量从到约要多少时间?90%70%⑶电动汽车的续航里程是指单次充电后可以在水平路面上匀速行驶的最大距离某电动汽车除电池外总质量为配上质量为叫能量密度为M,P的电池,续航里程为已知汽车行驶过程中所受阻力与总质量成正比,so驱动汽车做功的能量占电池总能量的比例确定,为提升该电动汽车的续航里程,可以采用增加电池质量和提高电池能量密度两种方式,请通过计算说明哪种方式更合理解析根据图像的坐标轴可知,图像所围面积的物理意义是的积1qU累,即表示电池存储的总能量根据题意可知能E=7000V-mA-h=7W-h,量密度为Pm解得该电池的能量密度为P W•h/kg=140W•h/kgo⑵根据可知保持不变,电荷量消耗与时间成正比由图像q=It Iq tU-q可知剩余电量从到通过小时电池放电量约为当剩100%90%,1100mA-h,余电量从到通过电池放电电量约则时间约为小时90%70%,400mA•h,4由题意,阻力与总质量成正比,则有3f=k M+m,汽车匀速运动,故消耗的电能等于克服阻力做的功A E=fs=k M+m s,设驱动汽车做功的能量与电池总能量的比例为,则有二二E nA Efs nE=n mP,可得单次充电行驶最大距离为、_vmp_VPSk M+m fc—+1^由表达式可知,与为非线性关系,行驶的最大距离随着电池质量S m s m的增加,提升得越来越慢;若电池质量一定时,与成正比,提升能量msP密度,并不增加阻力,不造成电能额外损耗,可见,提高电池的能量密P度比增加电池质量更合理P m答案小时⑴・⑵140W h/kg4盘点高考真题检验成效⑶见解析题点一电表的改装辽宁卷,某同学要将一小量程电流表满偏电流为
1.2022•11250内阻为改装成有两个量程的电流表,设计电路如图所□A,
1.2kQ a示,其中定值电阻尸R402360Q oi—O iR[A!回|o1i LJ__L图a当开关接端时,该电流表的量程为
(1)s A0〜mAo⑵当开关接端时,该电流表的量程比接在端时(选填“大”或S BA“小”)⑶该同学选用量程合适的电压表(内阻未知)和此改装电流表测量未知电阻的阻值,设计了图中两个电路不考虑实验操作中的偶然误差,Rx b则使用(选填“甲”或“乙”)电路可修正由电表内阻引起的实验误差电表,兄[电表,RL x•i,甲乙图b真题解读・考题题型归类:考查基本规律的应用一一电流表的改装考查巧妙之处:误差分析解析⑴由题图可知当接时,和串联接入电路,和电流表并联,a SAR.R2满偏时电流表两端的电压为此二(I/250Xl Txxi03V=
0.3V此时和所在支路的电流为二二一^―-3R R2I XIO A=
0.75mA,R1+R240+360所以总电流为总=即量程为I Im+I=l mA,0〜1mAo⑵当开关接端时,由题图可知和电流表串联再和并联,当电S Ba R,R2流表满偏时,电流表所在支路的电压所在支路的()>IV=L r+R1Um,R2电流二等〉则电流表可测量的最大电流总=比接在端时大i i,i L+r,A⑶甲电路是电流表的外接法,误差是由电压表的分流引起的;乙电路是电流表的内接法,误差是由电流表的分压引起的,因为题目中电压表电阻未知,故采用乙电路的方法可以修正由电表内阻引起的实验误差答案大⑶乙()()112湖南卷,⑵小梦同学自制了一个两挡位的欧姆表,(・()
2.2022“XI”“X10”其内部结构如图所示,为调零电阻(最大阻值为、、为)RR°Rm Rn定值电阻Rs+RoWRWRn,电流计C的内阻为RG(R S«RG)用此欧姆表测量一待测电阻的阻值,回答下列问题©~1总I
①②⑴短接
①②,将单刀双掷开关与接通,电流计©示数为保持电阻S mL;R滑片位置不变,将单刀双掷开关与接通,电流计©示数变为则(选S nL,L填“大于”或“小于”)Lo⑵将单刀双掷开关与接通,此时欧姆表的挡位为(选填或)S n“XI”“X10”⑶若从“挡位换成“挡位,调整欧姆零点(欧姆零点在电流X1”X10”计满偏刻度处)时,调零电阻的滑片应该调节(选填C Ro“向上”或“向下”)⑷在“义挡位调整欧姆零点后,在
①②间接入阻值为的10”100Q定值电阻稳定后电流计©的指针偏转到满偏刻度的|;取走在
①②Ri,Ri,间接入待测电阻稳定后电流计的指针偏转到满偏刻度的则R,Cx二Rx Qo真题解读・考题题型归类:考查基本规律的应用一一欧姆表的原理考查巧妙之处:联系闭合电路欧姆定律,考查电流表的应用解析由于所以大于()1RnR,L,Inom⑵将单刀双掷开关与接通,此时电路中总电阻较大,中值电阻较大,S n能接入的待测电阻的阻值也较大,故应该为欧姆表的“挡位⑶若x10”从“挡位换成挡位,即开关从拨向电路中的总电阻增X1”“X10”S mn,大,干路电流减小,为了使电流计满偏,则需增大电流计所在支路的电压,减小其所在支路电阻,故调零电阻的滑片应该向上调节R设欧姆表内部等效电阻为根据闭合电路欧姆定律有,汨岛沿岛()4R,K联立解得二L400Q答案大于向上()()()()12X1034400题点二实验的探究创新•浙江月卷,探究滑动变阻器的分压特性,采用图()()
3.202261811所示的电路,探究滑片从移到的过程中,负载电阻两端的电压变P AB R化图1图2图3
①图为实验器材部分连线图,还需要(选填2af”“bf”“fd”或连线(多选))“fc”“ce”“eg”
②图所示电压表的示数为3Vo
③已知滑动变阻器的最大阻值二额定电流二选择负载R10Q,
11.0A电阻,以两端电压为纵轴,:为横轴为的长度,为(R=10R Ux APL的长度),得到分压特性曲线为图中的“;当分压特AB U94I R=100性曲线对应图中(选填或);则滑动变阻器最大阻值的选择依4n”“in”据是。