2024年高考全国甲卷理综物理真题T23变式题

试卷第=page11页，共=sectionpages33页试卷第=page11页，共=sectionpages33页1．电阻型氧气传感器的阻值会随所处环境中的氧气含量发生变化。在保持流过传感器的电流（即工作电流）恒定的条件下，通过测量不同氧气含量下传感器两端的电压，建立电压与氧气含量之间的对应关系，这一过程称为定标。一同学用图（a）所示电路对他制作的一个氧气传感器定标。实验器材有：装在气室内的氧气传感器（工作电流）、毫安表（内阻可忽略）、电压表、电源、滑动变阻器、开关、导线若干、5个气瓶（氧气含量分别为、、、、）。（1）将图（a）中的实验器材间的连线补充完整，使其能对传感器定标；（2）连接好实验器材，把氧气含量为1%的气瓶接到气体入口；（3）把滑动变阻器的滑片滑到端（填“a”或“b”），闭合开关；（4）缓慢调整滑动变阻器的滑片位置，使毫安表的示数为，记录电压表的示数U；（5）断开开关，更换气瓶，重复步骤（3）和（4）；（6）获得的氧气含量分别为、、和的数据已标在图（b）中；氧气含量为时电压表的示数如图（c），该示数为V（结果保留2位小数）。现测量一瓶待测氧气含量的气体，将气瓶接到气体入口，调整滑动变阻器滑片位置使毫安表的示数为，此时电压表的示数为1.50V，则此瓶气体的氧气含量为（结果保留整数）。2．“开车不饮酒，酒后不开车”是每一位司机都必须遵守的交通法规。图甲是气体中酒精浓度测试仪的原理图，电源电压，是气敏电阻，其阻值随气体中酒精浓度的变化规律如图乙所示。气体中酒精浓度大于或等于20小于80mg/100mL为酒驾，大于或等于80mg/100mL为醉驾。测试仪使用前应先调零，即当气体中酒精浓度为0时，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数，调零后的滑片位置保持不变。求：

（1）调零后，接入电路中的阻值；（保留两位有效数字）（2）当时，消耗的电功率W；（保留两位有效数字）（3）在某次检测中，电流表示数为0.3A，试通过计算分析，判断该司机属于。（请选填“正常”、“酒驾”、“醉驾”）3．老师要求同学们测出一待测电源的电动势及内阻，所给的实验器材有：待测电源E，定值电阻R1（阻值未知），电压表V（量程为3.0V，内阻很大），电阻箱R（0~99.99Ω），单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干。某同学连接了一个如图所示的电路，他接下来的操作是：a．拨动电阻箱旋钮，使各旋钮盘的刻度处于如图甲所示的位置后，将S2接掷于a，闭合S1，记录下对应的电压表示数为2.00V，然后断开S1；b．保持电阻箱示数不变，将S2切换到b，闭合S1，记录此时电压表的读数（电压表的示数如图乙所示），然后断开S1。请你解答下列问题：图甲所示电阻箱的读数为Ω，图乙所示的电压表读数为V，由此可算出定值电阻R1的阻值为Ω。（电阻R1计算结果保留3位有效数字）4．利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑夜打开。某同学利用如下器材制作了一个简易的路灯自动控制装置。A．励磁线圈电源

B．路灯电源

C．路灯灯泡L

D．定值电阻

E．光敏电阻

F．电磁开关

G．导线、开关等（1）电磁开关的内部结构如图甲所示。1、2两接线柱接励磁线圈（电磁铁上绕的线圈），3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接，相当于路灯的开关。当流过励磁线圈的电流大于某个值时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开，路灯熄灭。该同学首先用多用电表的欧姆挡测量励磁线圈的电阻，将选择开关置于“×10”挡，调零后测量时的示数如图丙所示，则励磁线圈的电阻约为Ω；（2）图乙为光敏电阻的阻值随照度的变化关系（照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，单位为lx）。从图中可以看出，光敏电阻的阻值随照度的增大而（选填“减小”“不变”或“增大”）；（3）已知励磁线圈电源电动势（内阻不计），定值电阻R0=70Ω。若设计要求当流过励磁线圈的电流为0.02A时点亮路灯，则此时的照度约为lx。（保留1位有效数字）5．国锂电池产能占全世界60%以上，某同学对一块锂电池的电动势Ex和内阻rx非常感兴趣，设计了如图甲所示的电路图。图中R1和R2为电阻箱（0~999.9Ω），S1和S2为开关，E0为干电池（电动势为1.5V，内阻未知）；G是灵敏电流计。

（1）用笔画线代替导线，按照图甲将乙图中的实物连接成完整电路；（2）闭合开关S1和S2，调节两电阻箱，当G表示数为零时，记录下电阻箱的阻值为R1和R2，则有（用R1、R2和rx表示）（3）闭合开关S1和S2，改变两电阻箱阻值，当G表示数重新为零时，记录下电阻箱的阻值为和；（4）某次实验、、、，由此可测出Ex=，rx=。6．某兴趣学习小组根据所学的电学原理，利用相同的器材，自制了以下不同的电子秤。实验器材有：直流电源（电动势为，内阻为）；理想电压表V（量程为）：限流电阻；竖直固定的滑动变阻器（总长，总阻值）；电阻可忽略不计的弹簧，下端固定于水平地面，上端固定秤盘且与滑动变阻器R的滑动端连接，滑片接触良好且无摩擦（弹簧劲度系数）；开关S以及导线若干。重力加速度取，不计摩擦和其他阻力。实验步骤如下：①两种电子秤，托盘中未放被测物前，滑片恰好置于变阻器的最上端，电压表的示数均为零。②两种电子秤，在弹簧的弹性限度内，在托盘中轻轻放入被测物，待托盘静止平衡后，当滑动变阻器的滑片恰好处于下端b处，此时均为电子秤的最大称重。请回答下列问题（所有计算结果保留一位小数）：（1）两种电子秤，当滑动变阻器的滑片恰好置于最下端时，电压表的示数均为V；该电子称的最大可测质量均为kg。（2）当电压表的指针刚好指在表盘刻度的正中间时，如左图所示的第一套方案电子称测得质量为kg。如右图所示的第二套方案电子称测得质量为kg。（3）第（填“一”或“二”）套方案更为合理，因为电压表读数与物体质量成线性关系，电压表改装的电子秤刻度均匀的。（填“是”或“不是”）7．某同学设计了一个加速度计，将其固定在待测物体上，能通过电路中电压表的示数反映物体的加速度a，其原理图如图（a）所示。其中，质量的滑块2可以在光滑的框架1中左右平移，滑块两侧各连接一根劲度系数的弹簧3（弹簧始终处于弹性限度内）。4是固定在滑块2上的金属滑动片，与电压表的一端用导线相连，并与一阻值均匀的电阻AB相接触，滑动片4与电阻间的摩擦忽略不计。已知物体加速度为0时，两侧弹簧3均处于原长，滑动片4位于AB中点，AB全长；直流电源电动势（内阻忽略不计）。现有一量程0~3V、内阻的电压表，其表盘如图（b）所示；另有开关、导线若干。(1)为使滑动片4位于B点时电压表满偏，需要将电压表量程改为0~15V，则电压表应（选填“串联”或“并联”）一个阻值为kΩ的电阻，并将电压表的刻度按新量程做好修改；(2)将改装后的电压表接入图（a）的电路中，此装置可测量加速度的最大值为；(3)请在图（c）中画出图像（规定加速度向左为正方向，U为改装后电压表的示数）；(4)若要增大加速度的测量范围，可采用的方法有：（答出一条合理措施即可）。8．某科技小组设计一款自动测量水库水位系统，包括电路系统和绝缘材料制作的长方体仪器，正视图如下。仪器内部高，在左右两侧壁上铺满厚度、电阻均可忽略的电极板A、B。仪器底部内侧是边长为的正方形，中间有孔与水库连通。将仪器竖直固定在水中，长方体中心正好位于每年平均水位处，此高度定义为0m，建立如图右侧坐标系。每隔一段时间，系统自动用绝缘活塞塞住底部连通孔，闭合开关，连接恒压电源，读出电流表示数I，通过计算得出此时水位h。已知此处水的电阻率。（1）电流表应选择（请填英文序号）A.满偏电流，内阻可忽略的电流表B.满偏电流，内阻可忽略的电流表（2）将电流表表盘改为水库水位表，请写出电流表示数I与水位h之间关系式：I=（请用符号E、h、H、、L表示）（3）正确选择电流表后，当电流为满偏电流时，对应水位h=（4）若电流表内阻不能忽略，由电流表改装的水位刻度（选填“均匀”、“不均匀”），请列式说明理由：。9．某学习小组利用砷化镓霍尔元件（载流子为电子）研究霍尔效应，实验原理如图1所示，匀强磁场垂直于元件的工作面，工作电源为霍尔元件提供霍尔电流，通过1、3测脚时，2、4测脚间将产生霍尔电压。（1）2、4测脚中电势高的是（选填“2”或“4”）测脚。（2）某次实验中，利用螺旋测微器测量元件厚度d（如图2），其读数为mm，调节工作电压，改变霍尔电流，测出霍尔电压，实验数据如下表所示：实验次数123450.501.001.502.002.5041.583.1124.8166.4208.1根据实验数据在如图3所示的坐标纸上作出与的关系图像；（3）设该元件单位体积中自由电子的个数为n，元件厚度为d，磁感应强度为B，电子电荷量为e，则与的关系式为。

（4）由所作的图线可以看出，图像并没有通过坐标原点，可能的原因是（写出一条即可）。10．管道天然气走进千家万户，当空气中天然气浓度达到5%～15%，就会达到爆炸极限。某同学想自己组装一个天然气浓度测试仪，其中传感器的电阻R，随天然气浓度的变化规律如图甲所示，调试电路如图乙所示。实验室提供的器材有：A．天然气浓度传感器；B．直流电源（电动势为8V，内阻不计）；C．电压表（量程为6V，内阻非常大）；D．电阻箱（最大阻值为999.9Ω）；E．定值电阻（阻值为10Ω）；F．定值电阻（阻值为50Ω）；G．单刀双掷开关一个，导线若干。(1)欲通过电压表示数反映天然气浓度，以判断是否达到爆炸极限，图乙中R应选用定值电阻（填“”或“”）。(2)按照下列步骤调节此测试仪：①电路接通前，先将电阻箱调为25.0Ω，然后开关拨至（填“a”或“b”）端，将此时电压表指针对应的刻度线标记为天然气浓度%；②逐步减小电阻箱的阻值，电压表的示数不断（填“变大”或“变小”），结合甲图数据将电压表上“电压”刻度线标为对应的天然气浓度；③将开关向另一端闭合，测试仪即可正常使用。(3)某同学将调适好的天然气浓度测试仪靠近气体打火机并释放一定的气体，发现电压表读数为2.0V，则测量的天然气浓度（填“有”或“没有”）达到爆炸极限。(4)使用一段时间后，由于电源的电动势略微变小，内阻变大，其天然气浓度的测量结果（填“偏大”“偏小”或“不变”）。答案第=page11页，共=sectionpages22页答案第=page11页，共=sectionpages22页参考答案：1．1.4017【详解】（1）[1]为了保持流过传感器的电流恒定，电阻型氧气传感器两端的电压调节范围较大，所以滑动变阻器采用分压式接法，由于毫安表内阻可忽略，所以电流表采用内接法，实物连接图如图所示（3）[2]为了保护电路，闭合开关前，需要电阻型氧气传感器两端的电压为零，故滑动变阻器的滑片滑到端口；（6）[3]由图可知，电压表的分度值为0.1V，需要估读到分度值下一位，其读数为1.40V；[4]当瓶气体的氧气含量为时，电压为1.40V，在图（b）中描出该点，用平滑的曲线将各点连接起来，如图所示可知电压表的示数为1.50V时，此瓶气体的氧气含量为。2．201.0醉驾【详解】[1]由图乙可知，当气体中酒精浓度为0时，此时，根据串联电路分压原理可得[2]根据功率的表达式，有带入数据，可得[3]某次检测中，电流表示数为0.3A，此时两端的电压为由欧姆定律可得结合图乙可知此时气体酒精浓度为80mg/100mL，可知为醉驾。3．20.002.606.00【详解】[1]电阻箱读数为R=(10×2+1×0+0.1×0+0.01×0)Ω=20.00Ω[2]电压表的分度值0.1V，则估读位是0.01V，由指针所指位置可得电压表读数为U2=2.60V[3]当S2打到a端时电路电流为S2打到b端时，有4．200减小0.6【详解】（1）[1]励磁线圈的电阻约为（2）[2]从题图乙中可以看出，光敏电阻的阻值随照度的增大而减小。（3）[3]定值电阻R0应为保护电阻，串联在电路中，当流过励磁线圈的电流为0.02A时，根据闭合电路欧姆定律可得此时光敏电阻的阻值为由题图乙可知此时的照度约为0.6lx。5．见解析6.5V【详解】（1）[1]如图（2）[2]当G表示数为零时得（3）[3][4]把E0=1.5V代入联立得6．2.010.07.55.0一是【详解】（1）[1]滑动变阻器的滑片恰好置于最下端时，由欧姆定律可得[2]由受力平衡可得解得电子称的最大可测质量为。（2）[3][4]当电压表的指针刚好指在表盘刻度的正中间时，电压表读数。如左图所示的第一套方案，根据闭合电路欧姆定律可得由平衡条件可得联立解得如右图所示的第二套方案，设滑动变阻器接入电路的阻值为，根据闭合电路欧姆定律可得解得又由平衡条件可得联立解得（3）[5][6]左边方案一，根据闭合电路欧姆定律可得又联立可得与成线性关系，电子秤刻度均匀；右边方案二，根据闭合电路欧姆定律可得又，联立可得与不成线性关系，电子秤刻度不均匀；故方案一更合理，电压表示数与物体的质量成正比，电压表改装的电子秤刻度是均匀的，便于测量。7．(1)串联12(2)30(3)(4)更换两根劲度系数更大的弹簧##换质量更小的滑块【详解】（1）[1][2]要扩大电压表的量程，需要串联一个电阻，根据解得（2）当滑块处于中点时，加速度为零，当滑块端点A或B时，加速度最大，根据牛顿第二定律解得（3）根据可知加速度与成线性关系，根据串联电路分压规律可知电压表示数与也成线性关系，可知加速度与电压表示数是线性关系，当滑块处于中点时，电压表示数为7.5V，当加速度向右时，滑块在中点的左边，当加速度向左时，滑块在中点的右边，所以图像如图所示（4）滑块所受到的合力最大值由弹簧决定与电压无关，劲度系数越大，加速度的测量范围越大；最大的合力一定的情况下，根据牛顿第二定律可知可以减小滑块的质量增大加速度的测量范围。8．B2.5m不均匀根据式子可知，I与h不成线性关系【详解】（1）[1]水满时，电阻最小，电路电流达到最大，根据电阻定律，最大阻值为最大电流约为故选择满偏电流的电流表比较合适。（2）[2]根据电阻定律，水位为h时阻值为电流表示数（3）[3]当电流为满偏电流时，即根据解得（4）[4][5]根据式子可知，I与h不成线性关系，即由电流表改装的水位刻度不均匀。9．22.000##1.999##2.0