弹性导电绳逐步成为智能控制系统中部分传感器 敏感元件,某同…——2022 高考物理第 12 题答案解析

2022_省自主命题(广东)

2022 广东 第 12 题 解答题 区分题
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12. 弹性导电绳逐步成为智能控制系统中部分传感器 敏感元件,某同学测量弹性导电绳的电阻与拉伸后的绳长之间的关系,实验过程如下:

(1)装置安装和电路连接;如图(a)所示,导电绳的一端固定,另一端作为拉伸端,两端分别用带有金属夹A、B的导线接入如图(b)所示的电路中。


(b)


(c)

(2)导电绳拉伸后的长度L 及其电阻 $R _ { x }$ 的测量

①将导电绳拉伸后,用刻度尺测量并记录A、B间的距离,即为导电绳拉伸后的长度L。

②将滑动变阻器R的滑片滑到最右端。断开开关 $\mathrm { S } _ { 2 }$ ,闭合开关 $\mathrm { S } _ { 1 }$ ,调节R,使电压表和电流表的指针偏转到合适位置。记录两表的示数U和 $I _ { 1 } ,$ 。

③闭合 $\mathrm { S } _ { 2 }$ ,电压表的示数 (选填“变大”或“变小”)。调节R使电压表的示数仍为U,记录电流表的示数 $I _ { 2 }$ ,则此时导电绳的电阻 $R _ { x }$ (用 $I _ { 1 } , \ I _ { 2 }$ 和U表示)。

④断开 $\mathrm { S } _ { 1 }$ ,增大导电绳拉伸量,测量并记录 A、B间的距离,重复步骤②和③。

(3)该电压表内阻对导电绳电阻的测量值 (选填“有”或“无”)影响。

(4)图11(c)是根据部分实验数据描绘的 $R _ { x } { - } L$ 图线。将该导电绳两端固定在某种机械臂上,当机械臂弯曲后,测得导电绳的电阻 $R _ { x }$ 为1.33kΩ,则由图线可读出导电绳拉伸后的长度为 \_cm,即为机械臂弯曲后的长度。

参考答案

(1) 变小; (2) $\frac { U } { I _ { 2 } - I _ { 1 } }$; (3) 无; (4) 51.80

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【答案】 ①. 变小 ②. $\frac { U } { I _ { 2 } - I _ { 1 } }$ ③. 无 ④. 51.80

【解析】

【详解】(2)[1]闭合 $\mathrm { S } _ { 2 }$ 后,并联部分的电阻减小,根据闭合电路欧姆定律,电压表的示数变小。[2]加在导电绳两端的电压为 $U ,$ ,流过导电绳的电流为 $I _ { 2 } { - } I _ { 1 }$ ,因此导电绳的电阻

$$ R _ {x} = \frac {U}{I _ {2} - I _ {1}} $$

(3)[3]在闭合 $\mathrm { S } _ { 2 }$ 之前,电流表 $I _ { 1 }$ 的示数包括定值电阻的电流和电压表分得的电流,闭合 $\mathrm { S } _ { 2 }$ 之后,加在电压表两端的电压保持不变,因此流过电压表和定值电阻的总电流仍为 $I _ { 1 }$ ,故流过导电绳的电流是 $I _ { 2 } { - } I _ { 1 }$ 与电压表内阻无关,电压表内阻对测量没有影响。

(4)[4]由图 c 可知,导电绳拉伸后的长度为 51.80cm。

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