传感器可以把力学物理量转化成电学信号，然后通过相互之间的函数

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更新 2022-09-04
科目物理
题型综合题
难度较难
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传感器可以把力学物理量转化成电学信号，然后通过相互之间的函数关系，直接引用力的大小。测量压力大小的压力传感器，工作原理如图所示，其中 $M$ 、 $N$ 均为绝缘材料， $M$ 、 $N$ 间有可收缩的导线（电阻大小不计），弹簧上端和滑动变阻器 $R_{2}$ 的滑片 $P$ 固定在一起，电源电压恒为 $12 V$ ，已知压力 $F$ 的大小与 $R_{2}$ 的阻值大小成正比例关系。闭合开关 $S$ ，压力 $F_{0} = 0$ 时，滑片 $P$ 在最上端；压力 $F_{1} = 1 N$ 时，电流表示数为 $1 A$ ，电压示数为 $3 V$ ，当滑片 $P$ 滑至最下端时，电压表示数为 $7.5 V$ ．求：

（1）定值电阻 $R_{1}$ 的大小；压力 $F_{1}$ 与 $R_{2}$ 阻值之比 $k$ ；

（2）当滑片 $P$ 滑至最下端时，压力 $F_{2}$ 的大小；

（3）压力 $F$ 的大小与电压表示数之间的函数关系表达式。

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“探究电流与电压和电阻的关系”的实验中，准备的电学器材如下：电源（ $4.5 V$ ）、电流表、电压表、滑动变阻器 $R$ 标有“ $30 Ω 1 A$ ”、定值电阻（ $5 Ω 、 10 Ω 、 20 Ω 、 30 Ω$ ）、开关、导线若干。

（1）“探究电流与电压的关系”实验

①某同学＿＿＿＿＿开关，按如图甲所示电路图连接实物。试触时发现：电流表指针向零刻度线左侧偏转，如图乙所示，则电路连接出现的错误是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

②纠正错误后开始实验，应将滑动变阻器滑片 $P$ 向＿＿＿＿＿（选填“左”或“右”）滑动，使电阻 $R_{0}$ 两端电压由 $1.5 V$ 逐渐增大到 $2 V 、 2.5 V$ ，读出所对应的电流值。其中第二次电流表示数如图丙所示为＿＿＿＿＿ $A$ 。实验数据如表所示。

实验次序	1	2	3
U/V	1.5	2	2.5
I/A	0.15	△	0.25

③分析数据，得出结论：电阻一定时，导体中的电流与导体两端电压成＿＿＿＿＿比。

④善于预习的小辉，分析表中数据可知该同学所用的定值电阻阻值为＿＿＿＿＿ $Ω$ 。

（2）“探究电流与电阻的关系”实验

①将 $10 Ω$ 的定值电阻接入A、B两点间，调节滑动变阻器的滑片 $P$ ，使电压表示数为 $2 V$ ，读出电流表示数。

②接下来用 $20 Ω$ 的电阻替换 $10 Ω$ 的电阻，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片 $P$ ，使电压表示数＿＿＿＿＿（选填“大于”、“小于”或“等于”） $2 V$ 时，读出电流表示数。

③将实验器材中＿＿＿＿＿（选填“ $5 Ω$ ”或“ $30 Ω$ ”）定值电阻接入 $A 、 B$ 两点间，无论怎样移动滑片 $P$ 都无法完成实验。

题型：未知
难度：未知

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“探究杠杆的平衡条件”实验

（1）如图甲所示，杠杆处于静止状态。为方便测量＿＿＿＿＿，应向＿＿＿＿＿（选填“左”或“右”）调节螺母，使杠杆在水平位置平衡。

（2）给杠杆两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡。设右侧钩码对杠杆施的力为动力 $F_{1}$ ，左侧钩码对杠杆施的力为阻力 $F_{2}$ ；测出杠杆平衡时的动力臂 $l_{1}$ 和阻力臂 $l_{2}$ ；把 $F_{1} 、 F_{2} 、 l_{1} 、 l_{2}$ 的数据填入表格中。改变动力 $F_{1}$ 和动力臂 $l_{1}$ 的大小，相应调节阻力 $F_{2}$ 和阻力臂 $l_{2}$ ，再做几次实验，实验数据如下表所示。

次数	动力 $F_{1} / N$	动力臂 $l_{1} / m$	阻力 $F_{2} / N$	阻力臂 $l_{2} / m$
1	0.5	0.3	1	0.15
2	1.5	0.1	3	0.05
3	3	0.1	1.5	0.2

分析表中的数据得到杠杆的平衡条件：＿＿＿＿＿（用 $F_{1} 、 l_{1} 、 F_{2} 、 l_{2}$ 表示）。

（3）如图乙所示，在＿＿＿＿＿（选填“A”、“B”或“C”）点竖直＿＿＿＿＿（选填“向上”或“向下”）拉时，可使杠杆保持水平位置平衡，此时杠杆属于省力杠杆。

（4）在完成实验后，小辉利用杠杆平衡条件完成了老师提出的问题。如图丙所示，轻质杠杆可绕 $O$ 点转动，它的中点挂有 $100 N$ 的重物，在杠杆右端用竖直向上的力 $F ＝$ ＿＿＿＿＿ $N$ ，可使杠杆在水平位置平衡。

题型：未知
难度：未知

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“测量盐水的密度”实验。

（1）将天平放在水平桌面上，把＿＿＿＿＿放到标尺左端的零刻度线处，并旋动平衡螺母，使横梁平衡。

（2）烧杯中装入适量的盐水，称出烧杯和盐水的质量，如图甲，烧杯和盐水的质量为＿＿＿＿＿ $g$ ；将烧杯中盐水倒入量筒中一部分，如图乙，量筒中盐水的体积为＿＿＿＿＿ $c m^{3}$ 。称出烧杯和剩余盐水质量为 $34 g$ ，则盐水的密度为＿＿＿＿＿ $k g / m^{3}$ 。

（3）某兴趣小组成员小辉看到一个小木球漂浮在水面上，想知道小木球的密度，与同组成员讨论后，进行了如下实验：

①用调节好的天平正确测量小木球的质量 $m$ ；

②在量筒内盛适量水，读出水面所对刻度 $V_{1}$ ；

③将铅笔 $A$ 和铅笔 $B$ 固定成如图丙所示的形状，放入量筒内的水中，直到铅笔B的下表面刚好与水面相平，如图丁所示，读出水面所对刻度 $V_{2}$ ；

④取出铅笔，将小木球轻轻放入量筒内的水中漂浮，用固定好的铅笔 $A$ 和铅笔 $B$ 将小木球压入水中，直到铅笔 $B$ 下表面刚好与水面相平，如图戊所示，读出水面所对刻度 $V_{3}$ ；

⑤小木球的密度表达式为： $ρ_{木} ＝$ ＿＿＿＿＿（用所测物理量符号表示；水的密度用 $ρ_{水}$ 表示）；

⑥实验评估时，小辉提出，若考虑小木球“吸”水，铅笔不“吸”水，会导致小木球的密度测量值＿＿＿＿＿（选填“偏大”或“偏小”）。

题型：未知
难度：未知

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如图所示，是“探究凸透镜成像的规律”的实验装置，已知使用的凸透镜的焦距为 $10 c m$ 。

（1）实验时，要将＿＿＿＿＿（选填“蜡烛”或“烛焰”）、凸透镜、光屏三者的中心调到同一＿＿＿＿＿。

（2）如图所示，光屏上承接到清晰的实像，像距为＿＿＿＿＿ $c m$ ，＿＿＿＿＿（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是利用这个成像原理制成的。

（3）保持透镜位置不动，将蜡烛向右移动 $10 c m$ ，光屏移动到＿＿＿＿＿ $c m$ 的刻度线处，光屏上再次得到清晰的像。

（4）实验中，由于蜡烛变短，烛焰在光屏上的像位于光屏的＿＿＿＿＿（选填“上半部”或“下半部”）。

题型：未知
难度：未知

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“探究水沸腾时温度变化的特点”实验

（1）在安装器材时出现如图甲所示的情形，应调＿＿＿＿＿（选填“铁杆a”或“铁圈b”）更合理。

（2）器材调整好后，用酒精灯给烧杯中的水加热，当水温接近 $90 ℃$ 时每隔 $0.5 m i n$ 记录一次温度，并观察水中发生的变化。实验数据如下表所示。

时间/min	0	0.5	1	1.5	2	2.5	3	3.5	…
温度/℃	90	92	94	96	97	98	98	98

（3）观察到从第 $2.5 m i n$ 开始，水中产生大量气泡，不断上升、＿＿＿＿＿（选填“变大”或“变小”），到水面破裂开来。

（4）结合实验现象和收集到的数据，得出水沸腾时温度变化的特点是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（5）实验结束后，某实验小组利用如图乙所示的装置探究水沸腾的条件。加热一段时间后，观察到烧杯中的水沸腾，但试管中的水始终没有沸腾， $A 、 B$ 两支完全相同的温度计示数均为 $98 ℃$ ，并保持不变。接着，小辉在烧杯的水中加入少量食盐后，发现试管中的水开始沸腾，温度计 $B$ 示数如图丙所示为＿＿＿＿＿ $℃$ ，此时温度计A的示数为　＿＿＿＿＿ $℃$ 。结合上述现象得出水沸腾的条件是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

题型：未知
难度：未知

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