一同学探究阻值约为550W 的待测电阻 R _ x 在0…——2022 高考物理第 10 题答案解析

2022_全国乙卷

2022 全国 第 10 题 解答题 区分题
2022_全国乙卷

10. 一同学探究阻值约为550W 的待测电阻 $R _ { x }$ 在0 \~ 5mA 范围内的伏安特性。可用器材有:电压表 V(量程为3V,内阻很大),电流表A(量程为1mA ,内阻为300W ),电源E(电动势约为4V,内阻不计),滑动变阻器 R(最大阻值可选10W或1.5kΩ),定值电阻 $R _ { 0 }$ (阻值可选75W或150W),开关 S,导线若干。


图(a)

(1)要求通过 $R _ { x }$ 的电流可在0 \~ 5mA 范围内连续可调,在答题卡上将图(a)所示的器材符号连线,画出实验电路的原理图

(2)实验时,图(a)中的 R 应选最大阻值为\_\_\_\_\_\_(填“10W”或“1.5kΩ”)的滑动变阻器, $R _ { 0 }$ 应选阻值为\_\_\_\_\_\_(填“75W”或“150W”)的定值电阻;

(3)测量多组数据可得 $R _ { x }$ 的伏安特性曲线。若在某次测量中,电压表、电流表的示数分别如图(b)和图(c)所示,则此时 $R _ { x }$ 两端的电压为\_\_\_\_\_\_V,流过 $R _ { x }$ 的电流为\_\_\_\_\_mA,此组数据得到的 $R _ { x }$ 的阻值为\_\_\_\_\_\_W(保留3位有效数字)。


图(b)


图(c)

参考答案

②. 10Ω ③. 75Ω ④. 2.30 ⑤. 4.20 ⑥. 548

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【答案】

②. 10Ω ③. 75Ω ④. 2.30 ⑤.

4.20 ⑥. 548

【解析】

【详解】(1)[1]电流表内阻已知,电流表与 $R _ { 0 }$ 并联扩大电流表量程,进而准确测量通过 $R _ { x }$ 的电流,电压表单独测量 $R _ { x }$ 的电压;滑动变阻器采用分压式接法,电表从0开始测量,满足题中通过 $R _ { x }$ 的电流从0 \~ 5mA 连续可调,电路图如下

(2)[2]电路中 R 应选最大阻值为10Ω 的滑动变阻器,方便电路的调节,测量效率高、实验误差小;[3]通过 $R _ { x }$ 的电流最大为5mA ,需要将电流表量程扩大为原来的5倍,根据并联分流的规律示意图如下5mA 4mA R

根据并联分流,即并联电路中电流之比等于电阻的反比,可知

$$ \frac { 4 \mathrm { m A } } { 1 \mathrm { m A } } { = } \frac { 3 0 0 \Omega } { R _ { \mathrm { 0 } } } $$

解得

$$ R _ { 0 } = 7 5 \Omega $$

(3)[4]电压表每小格表示0.1V,向后估读一位,即U = 2.30V;

[5]电流表每小格表示0.02mA,本位估读,即0.84mA,电流表量程扩大5倍,所以通过 $R _ { x }$ 的电流为

$I = 4 . 2 0 \mathrm { m A }$ ;

[6]根据欧姆定律可知

$$ R _ { x } = \frac { U } { I } = \frac { 2 . 3 0 } { 4 . 2 0 \times 1 0 ^ { - 3 } } \Omega \approx 5 4 8 \Omega $$

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