专题102科技制作（原卷版+解析版）-2023届高考物理一轮复习知识点精讲与最新高考题模拟题同步训练

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2023高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练第十七章  静电场专题102  科技制作第一部分  知识点精讲科技制作可以培养创新人才，利用常用物品进行科技制作成为近年高考命题的热点，近年高考对与科技制作相关知识加大了考查力度。第二部分 最新高考题精选1．（2022·高考河北物理12，9分）某物理兴趣小组利用废弃电板煲的部分器材自制简易电饭煲，设计电路如图1所示，选用的器材有：限温开关（手动将其按下，开始持续加热煮饭，当锅内温度高于时自动断开，之后不能自动闭合）；保温开关（当锅内温度高于时自动断开，温度低于时自动闭合）；电饭煲的框架（结构如图2所示）。自备元件有：加热电阻丝R（阻值为，用于加热煮饭）；限流电阻R1和，（阻值均为）：指示灯和（，当电流低于时可视为熄灭）；保险丝T。（1）按照兴趣小组设计的电路，下列说法正确的是________（多选）。A．按下，和均发光B．当锅内温度高于时，自动断开，和均发光C．保温过程中，自动在闭合、断开状态之间交替切换D．当锅内温度低于时，自动闭合，发光，熄灭（2）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。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）。A．将选择开关旋转到“”位置B．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C．调整“指针定位螺丝”，使指针指到零刻度D．测量指示灯两端的阻值E．将选择开关置于OFF位置或交流电压最高挡操作时，将多用电表两表笔与两端接触，若指针如图3所示，可判断是________断路损坏；若指针如图4所示，可判断是________短路损坏。（用电路中的元件符号表示）【参考答案】（1）BCD  （2）断路    短路【名师解析】(1) 按下，短路，不发光，发光，A错误；．当锅内温度高于时，自动断开，两指示灯和两限流电阻串联与电源形成闭合电路，由欧姆定律，指示灯中电流I=0.1A，高于，和均发光，B正确；保温过程中，自动在闭合、断开状态之间交替切换，C正确；当锅内温度低于时，自动闭合，发光，短路， 熄灭，D正确。（2）断开电源，使用多用电表欧姆档判断发生故障的元件。操作时，将多用电表两表笔与两端接触，若指针如图3所示，其电阻为1100Ω，大约为R和R0串联电阻值，可判断是L1断路损坏；若指针如图4所示，其阻值为零，可判断是L1短路损坏。2　(2020·全国卷Ⅲ)已知一热敏电阻当温度从10 ℃升至60 ℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)、电压表(可视为理想电表)和毫安表(内阻约为100 Ω)。(1)在虚线框中所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图。(2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5 V和3.0 mA，则此时热敏电阻的阻值为________ kΩ(保留2位有效数字)，实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图(a)所示。(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2 kΩ。由图(a)求得，此时室温为________ ℃(保留3位有效数字)。(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图(b)所示。图中，E为直流电源(电动势为10 V，内阻可忽略)；当图中的输出电压达到或超过6.0 V时，便触发报警器(图中未画出)报警。若要求开始报警时环境温度为50 ℃，则图中________(选填“R1”或“R2”)应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为________ kΩ(保留2位有效数字)。[审题指导]1．分析实验目的：测量电阻阻值随温度的变化关系。2．确定实验原理：伏安法测量热敏电阻的阻值。3．制定数据处理方案：(1)用欧姆定律计算电阻R＝，(2)在R­t图象中，由电阻值确定相应温度。【名师解析】　(1)由于滑动变阻器的最大阻值比待测电阻的阻值小得多，因此滑动变阻器应用分压式接法，由于电压表可视为理想电表，则电流表应用外接法，电路图如答图所示。(2)由欧姆定律得R＝＝ Ω≈1.8×103 Ω＝1.8 kΩ。(3)由题图(a)可直接读出热敏电阻的阻值为2.2 kΩ时，室温为25.5 ℃。(4)由题意可知随温度的升高R2两端的输出电压应增大，又由串联电路的特点可知，R1的阻值应减小或R2的阻值应增大，而热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，因此R1应为热敏电阻；当环境温度为50 ℃时，热敏电阻的阻值为0.8 kΩ，则由串联电路的特点有＝，解得R2＝1.2 kΩ。[参考答案]　(1)如图所示(2)1.8　(3)25.5　(4)R1　1.2 第三部分 最新模拟题精选1. （2022山东淄博二模）某同学利用下列实验器材设计一个电路来研究某压敏电阻Rx的压阻效应，然后将该压敏电阻改装为压力传感器测量压力。已知该电阻Rx的阻值变化范围为50Ω～250Ω。供选择的实验器材如下：A．电源E（电动势为3V，内阻不计）B．电流表A1（量程为3mA，内阻r1=10Ω）C．电流表A2（量程为30mA，内阻r2约为1Ω）D．电压表V（量程15V，内阻约为5kΩ）E．电阻箱R1（0～9999.9Ω）F．定值电阻R0=50ΩG．开关S及导线若干（1）为了较准确地测量电阻Rx，请在图甲中虚线框内将测量电阻Rx的实验电路图补充完整，并在图中标出所选器材的符号。（         ）（2）要测量电阻Rx，在电阻Rx上加一个竖直向下的力F，闭合开关S后，根据所设计的电路需要测量和记录的物理量有___________。A．通过电流表A1的电流I1 B．通过电流表A2的电流I2C．电压表V两端的电压U                 D．电阻箱R1的电阻R1（3）所测电阻Rx的表达式为Rx=___________（用题目所给物理量和（2）中所选物理量的字母表示）。（4）该同学根据实验测量结果，作出压敏电阻Rx随所加外力F的Rx﹣F图像，如图乙所示。该同学将这种压敏电阻Rx与一个量程为3V的理想电压表按如图丙所示电路改装成测量压力的仪表，已知电源E=4V，内阻不计，为了使改装后的压力表的量程为0～100N，压力为100N时对应电压表3V的刻度，则定值电阻R=___________Ω，电压表2V刻度对应压力表___________N的刻度。这样改装的压力表的压力刻度___________（选填“均匀”或“不均匀”）。【参考答案】    ①.     ②. ABD    ③.     ④. 150    ⑤. 50    ⑥. 不均匀【名师解析】(1)[1]因电源电动势只有3V，则电压表量程过大，可用已知内阻的电流表A1和电阻箱串联来代替，则电路如图所示(2)[2] 由实验原理可知，电流表A1和串联后和并联，根据欧姆定律得故需要读取的数据为电流表A1和A2的读数、，电阻箱的阻值R1。故选ABD。(3)[3]所测电阻Rx的表达式 (4)[4]由乙图可知 由丙图利用欧姆定律得 联立得 由题意，时，，得[5] 电压表2V刻度对应压力[6]由整理得 知与不是线性关系，故压力表的刻度不是均匀的。2. （2022山东济南5月模拟）某学习小组利用NTC热敏电阻制作了一台检测仪，可以方便快速地检测是否发烧（额头温度t≥37.3℃视为发烧），实验器材如下∶NTC热敏电阻R（35℃到40℃范围内阻值约为几千欧姆）;毫安表A（量程为0.6mA，内阻约3）滑动变阻器（最大阻值200）滑动变阻器（最大阻值6000）电阻箱（阻值范围0～999.99）电源（电动势E=3V，内阻不计）单刀双掷开关导线若干实验电路如图所示
 （1）该学习小组先测量恒定温度下NTC热敏电阻的阻值。先将单刀双掷开关S掷于1处，调节滑动变阻器，使毫安表的示数为0.40 mA；再将单刀双掷开关 S掷于2处，调节电阻箱，当毫安表 A的示数为_______mA时，电阻箱的读数等于NTC热敏电阻的阻值。（2）改变温度，多次测量得到不同温度下 NTC热敏电阻的阻值，实验数据如下表所示温度t（℃）35363737.3383940阻值R（kΩ）3.983.393.002.902.742.552.44（3）该实验中滑动变阻器应选用_______。（选填“R2”或“R3”）（4）调节电阻箱的阻值为1900，将单刀双掷开关S掷于2处，调节滑动变阻器，使毫安表A的读数为 0.60 mA；将单刀双掷开关S掷于1处，37.3℃对应毫安表A的刻度为_______mA，当毫安表示数小于此刻度时说明_______（选填“发烧”或“没有发烧”）。【参考答案】    ①.     ②.     ③. 0.50    ④. 没有发烧【名师解析】（1）[1] 根据闭合电路的欧姆定律，依题意，在电源相同的情况下，当电流相同时，电路总电阻也相同；所以要使电阻箱的读数即为NTC热敏电阻的阻值，在电路其他部分不变的情况下，当毫安表 A的示数仍为0.40mA时即可；（2）[2]从实验中可知待测电阻为几千欧，且电路中滑动变阻器为限流接法，考虑到调节的有效性，限流式接法中应选择阻值与待测电阻接近的滑动变阻器；其次电动势为3V、电流表最大读数为0.6mA，考虑到滑动变阻器对电路的保护作用，结合题意选择R3较为合适，故选R3；（3）[3]依题意，单刀双掷开关S掷于2处时有单刀双掷开关S掷于1处时有联立解得[4] 从实验表格中可知，温度越低，NTC阻值越大，电流表示数越小，所以当毫安表示数小于0.5mA时，说明低于37.3℃，没有发烧。3. （2022·河北石家庄三模）某同学用热敏电阻制作测温范围为的温度计，设计的电路如图甲所示，现查得热敏电阻的阻值随温度t变化的关系如图乙所示。
 实验室备有如下器材：直流稳压电源（电动势，内阻不计）；滑动变阻器R（最大阻值为）；电流表A（量程为，内阻约为）；标准温度计（测温范围）；开关、导线、自来水、冰块等。（1）请将下列操作步骤补充完整：①按图甲电路连接实物，将滑动变阻器R的滑片P调至________（选填“a”或“b”）端，闭合开关；②将热敏电阻浸没在冰水混合物中，一段时间后，调节滑动变阻器R，使电流表指针________（选填“满偏”或“指零”）；③热敏电阻仍浸没在水中，保持电路中____________不变，将水加热，用标准温度计测水温，记下不同水温时对应的电流值；④利用测得的数据将电流表刻度盘改成温度刻度盘。（2）当电流表的读数为时，水的温度为________℃。（保留3位有效数字）（3）将电流表刻度盘改成温度刻度盘后，温度刻度________A．均匀，温度越高，对应的电流值越大B．均匀，温度越低，对应的电流值越大C．不均匀，温度越高，刻度越密集D．不均匀，温度越低，刻度越密集【参考答案】    ①. b    ②. 满偏    ③. 滑动变阻器的滑片位置    ④. ########    ⑤. C【名师解析】（1）[1]为了保护电路，闭合开关前应将滑动变阻器调到阻值最大端，故应调到b端。[2]由图乙可知，热敏电阻随着温度的升高阻值变大，现在热敏电阻放冰水混合物中，是温度最低的时候，故此时电路中电阻阻值最小，电流最大。故此时应该使电流表指针满偏。[3]滑动变阻器作为限流电阻，一旦调整完毕，不能在调整了，应根据热敏电阻的阻值变化，确定电流表示数对应的温度值。（2）[4]0℃时电路的总电阻有解得又有此时，故当电流表的读数为时，有又有解得对应乙图，故温度为。（3）[5]电流示数和热敏电阻阻值关系满足则电流示数与热敏电阻阻值非线性关系，热敏电阻阻值越大，电流表示数变化的越慢，即温度越高，电流表示数变化得越慢，所以电流表刻度盘上，温度刻度不均匀，温度越高刻度越密集，故A项、B项和D项错误，C项正确。 4. （2022山东淄博二模）某同学利用下列实验器材设计一个电路来研究某压敏电阻Rx的压阻效应，然后将该压敏电阻改装为压力传感器测量压力。已知该电阻Rx的阻值变化范围为50Ω～250Ω。供选择的实验器材如下：A．电源E（电动势为3V，内阻不计）B．电流表A1（量程为3mA，内阻r1=10Ω）C．电流表A2（量程为30mA，内阻r2约为1Ω）D．电压表V（量程15V，内阻约为5kΩ）E．电阻箱R1（0～9999.9Ω）F．定值电阻R0=50ΩG．开关S及导线若干（1）为了较准确地测量电阻Rx，请在图甲中虚线框内将测量电阻Rx的实验电路图补充完整，并在图中标出所选器材的符号。（         ）（2）要测量电阻Rx，在电阻Rx上加一个竖直向下的力F，闭合开关S后，根据所设计的电路需要测量和记录的物理量有___________。A．通过电流表A1的电流I1 B．通过电流表A2的电流I2C．电压表V两端的电压U                 D．电阻箱R1的电阻R1（3）所测电阻Rx的表达式为Rx=___________（用题目所给物理量和（2）中所选物理量的字母表示）。（4）该同学根据实验测量结果，作出压敏电阻Rx随所加外力F的Rx﹣F图像，如图乙所示。该同学将这种压敏电阻Rx与一个量程为3V的理想电压表按如图丙所示电路改装成测量压力的仪表，已知电源E=4V，内阻不计，为了使改装后的压力表的量程为0～100N，压力为100N时对应电压表3V的刻度，则定值电阻R=___________Ω，电压表2V刻度对应压力表___________N的刻度。这样改装的压力表的压力刻度___________（选填“均匀”或“不均匀”）。【参考答案】    ①.     ②. ABD    ③.     ④. 150    ⑤. 50    ⑥. 不均匀【名师解析】(1)[1]因电源电动势只有3V，则电压表量程过大，可用已知内阻的电流表A1和电阻箱串联来代替，则电路如图所示(2)[2] 由实验原理可知，电流表A1和串联后和并联，根据欧姆定律得故需要读取的数据为电流表A1和A2的读数、，电阻箱的阻值R1。故选ABD。(3)[3]所测电阻Rx的表达式 (4)[4]由乙图可知 由丙图利用欧姆定律得 联立得 由题意，时，，得[5] 电压表2V刻度对应压力[6]由整理得 知与不是线性关系，故压力表的刻度不是均匀的。5. （2022山东济南5月模拟）某学习小组利用NTC热敏电阻制作了一台检测仪，可以方便快速地检测是否发烧（额头温度t≥37.3℃视为发烧），实验器材如下∶NTC热敏电阻R（35℃到40℃范围内阻值约为几千欧姆）;毫安表A（量程为0.6mA，内阻约3）滑动变阻器（最大阻值200）滑动变阻器（最大阻值6000）电阻箱（阻值范围0～999.99）电源（电动势E=3V，内阻不计）单刀双掷开关导线若干实验电路如图所示
 （1）该学习小组先测量恒定温度下NTC热敏电阻的阻值。先将单刀双掷开关S掷于1处，调节滑动变阻器，使毫安表的示数为0.40 mA；再将单刀双掷开关 S掷于2处，调节电阻箱，当毫安表 A的示数为_______mA时，电阻箱的读数等于NTC热敏电阻的阻值。（2）改变温度，多次测量得到不同温度下 NTC热敏电阻的阻值，实验数据如下表所示温度t（℃）35363737.3383940阻值R（kΩ）3.983.393.002.902.742.552.44（3）该实验中滑动变阻器应选用_______。（选填“R2”或“R3”）（4）调节电阻箱的阻值为1900，将单刀双掷开关S掷于2处，调节滑动变阻器，使毫安表A的读数为 0.60 mA；将单刀双掷开关S掷于1处，37.3℃对应毫安表A的刻度为_______mA，当毫安表示数小于此刻度时说明_______（选填“发烧”或“没有发烧”）。【参考答案】    ①.     ②.     ③. 0.50    ④. 没有发烧【名师解析】（1）[1] 根据闭合电路的欧姆定律，依题意，在电源相同的情况下，当电流相同时，电路总电阻也相同；所以要使电阻箱的读数即为NTC热敏电阻的阻值，在电路其他部分不变的情况下，当毫安表 A的示数仍为0.40mA时即可；（2）[2]从实验中可知待测电阻为几千欧，且电路中滑动变阻器为限流接法，考虑到调节的有效性，限流式接法中应选择阻值与待测电阻接近的滑动变阻器；其次电动势为3V、电流表最大读数为0.6mA，考虑到滑动变阻器对电路的保护作用，结合题意选择R3较为合适，故选R3；（3）[3]依题意，单刀双掷开关S掷于2处时有单刀双掷开关S掷于1处时有联立解得[4] 从实验表格中可知，温度越低，NTC阻值越大，电流表示数越小，所以当毫安表示数小于0.5mA时，说明低于37.3℃，没有发烧。6. （2022·河北石家庄三模）某同学用热敏电阻制作测温范围为的温度计，设计的电路如图甲所示，现查得热敏电阻的阻值随温度t变化的关系如图乙所示。
 实验室备有如下器材：直流稳压电源（电动势，内阻不计）；滑动变阻器R（最大阻值为）；电流表A（量程为，内阻约为）；标准温度计（测温范围）；开关、导线、自来水、冰块等。（1）请将下列操作步骤补充完整：①按图甲电路连接实物，将滑动变阻器R的滑片P调至________（选填“a”或“b”）端，闭合开关；②将热敏电阻浸没在冰水混合物中，一段时间后，调节滑动变阻器R，使电流表指针________（选填“满偏”或“指零”）；③热敏电阻仍浸没在水中，保持电路中____________不变，将水加热，用标准温度计测水温，记下不同水温时对应的电流值；④利用测得的数据将电流表刻度盘改成温度刻度盘。（2）当电流表的读数为时，水的温度为________℃。（保留3位有效数字）（3）将电流表刻度盘改成温度刻度盘后，温度刻度________A．均匀，温度越高，对应的电流值越大B．均匀，温度越低，对应的电流值越大C．不均匀，温度越高，刻度越密集D．不均匀，温度越低，刻度越密集【参考答案】    ①. b    ②. 满偏    ③. 滑动变阻器的滑片位置    ④. ########    ⑤. C【名师解析】（1）[1]为了保护电路，闭合开关前应将滑动变阻器调到阻值最大端，故应调到b端。[2]由图乙可知，热敏电阻随着温度的升高阻值变大，现在热敏电阻放冰水混合物中，是温度最低的时候，故此时电路中电阻阻值最小，电流最大。故此时应该使电流表指针满偏。[3]滑动变阻器作为限流电阻，一旦调整完毕，不能在调整了，应根据热敏电阻的阻值变化，确定电流表示数对应的温度值。（2）[4]0℃时电路的总电阻有解得又有此时，故当电流表的读数为时，有又有解得对应乙图，故温度为。（3）[5]电流示数和热敏电阻阻值关系满足则电流示数与热敏电阻阻值非线性关系，热敏电阻阻值越大，电流表示数变化的越慢，即温度越高，电流表示数变化得越慢，所以电流表刻度盘上，温度刻度不均匀，温度越高刻度越密集，故A项、B项和D项错误，C项正确。