章末素養(yǎng)提升原創(chuàng)情境新題提升素養(yǎng)原創(chuàng)情境新題提升素養(yǎng)［科學小報］電動汽車是指以車載電源為動力，用電機驅(qū)動車輪行駛,符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛。一般采用高效率充電電池，或燃料電池為動力源。電動汽車無需再用內(nèi)燃機,因此，電動汽車的電動機相當于傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機,蓄電池相當于原來的油箱，由于電能是二次能源,可以由風能、水能、熱能、太陽能等轉(zhuǎn)化而來。［原創(chuàng)新題1］某物理實驗小組看到一則消息:鋰硫電池的能量密度高,可使電動汽車的續(xù)航從500km提升至1500km,再提升三倍,手機一個星期都不需充電。這激起了同學們對電池的研究興趣，他們從市場上買來一新款電池,要測量這款電池的電動勢和內(nèi)阻,并利用這個電池提供電能測量一未知電阻的阻值,設(shè)計了如圖甲所示的實驗電路。器材如下：x（約8。）1（量程0~1A、內(nèi)阻很?。?（量程0~3A、內(nèi)阻很?。〦.電阻箱（最大阻值99.9Q）F.開關(guān)一只，導線若干實驗步驟如下：圖4圖5⑵兩個相同的電流表G.和G2如圖5所示連接,晃動Gi表，當指針向左偏轉(zhuǎn)時,靜止的G2表的指針也向左偏轉(zhuǎn),原因是（多選）。A.兩表都是“發(fā)電機”】表是“發(fā)電機”，G2表是“電動機”】表和G2表之間存在互感現(xiàn)象1表產(chǎn)生的電流流入G2表,產(chǎn)生的安培力使G2表指針偏轉(zhuǎn)?真題解讀考題題型歸類:考查基本規(guī)律的應用一一串并聯(lián)電路的分析?？疾榍擅钪?實驗電路的連線,uq分壓特性曲線的理解。解析：（1）①由電路圖可知，應將電壓表并聯(lián)在電阻箱兩端，又由題圖2可知電源是兩節(jié)干電池，因此電壓表的量程應選擇3V,即連接af;由于滑動變阻器采用分壓接法,因此滑動變阻器的接線柱c與開關(guān)的接線柱e相連，即連接ce;電阻箱的接線柱f應連接在滑動變阻器上側(cè)的一個接線柱上，即連接fdo②由題圖3可知電壓表的讀數(shù)為1.50Vo③在x相同的條件下，電阻箱的阻值越大，電阻箱與滑動變阻器AP部分并聯(lián)的電阻值越接近AP部分的真實阻值，電壓表的示數(shù)越大，因此當R:100。時，分壓特性曲線對應題圖4中的II,由以上分析可知滑動變阻器的最大阻值越小，圖線越接近直線，因此選擇的依據(jù)為Ro<Ro⑵晃動G表,當指針向左偏轉(zhuǎn)時,靜止的G2表的指針也向左偏轉(zhuǎn),其原因是G表中的線圈在磁場中做切割磁感線運動產(chǎn)生了感應電動勢,閉合回路中產(chǎn)生了感應電流,則G2表中線圈存在電流,線圈受安培力的作用，使得G2表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),因此Gi表是“發(fā)電機”，G2表是“電動機”，B、D正確,A、C錯誤。答案：（1）①af、fd、ce②1.50③HR0<R（2）BD4.（2022?河北卷，12）某物理興趣小組利用廢棄電飯煲的部分器材自制簡易電飯煲,設(shè)計電路如圖甲所示。選用的器材有：限溫開關(guān)S1（手動將其按下,開始持續(xù)加熱煮飯,當鍋內(nèi)溫度高于103℃時自動斷開,之后不能自動閉合）；保溫開關(guān)S2（當鍋內(nèi)溫度高于80℃時自動斷開,溫度低于70℃時自動閉合）；電飯煲的框架（結(jié)構(gòu)如圖乙所示）。自備元件有:加熱電阻絲R（阻值為60。，用于加熱煮飯）；限流電阻R,和R2（阻值均為1k。）；指示燈L和L2（2.5V,0.6W,當電流低于30mA時可視為熄滅）；保險絲T。⑴按照興趣小組設(shè)計的電路,下列說法正確的是（多選）。和Lz均發(fā)光B.當鍋內(nèi)溫度高于103℃時,St自動斷開,L和Lz均發(fā)光C.保溫過程中,S2自動在閉合、斷開狀態(tài)之間交替切換D.當鍋內(nèi)溫度低于70℃時,S2自動閉合,L發(fā)光,Lz熄滅⑵簡易電飯煲制作完成后,試用時L始終不亮,但加熱和保溫功能均正常。在不增加元件的前提下，斷開電源,使用多用電表判斷發(fā)生故障的元件。下列操作步驟的正確順序是（填寫各步驟前的字母）。A.將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“X100”位置B.將兩支表筆直接接觸,調(diào)節(jié)“歐姆調(diào)零旋鈕”，使指針指向歐姆零點C.調(diào)整“指針定位螺絲”，使指針指到零刻度?兩端的阻值操作時，將多用電表兩表筆與L兩端接觸,若指針如圖丙所示,可判斷是斷路損壞;若指針如圖丁所示,可判斷是斷路損壞。（用電路中的元件符號表示）丁.真題解讀考題題型歸類:考查基本規(guī)律的應用一一串并聯(lián)電路的分析考查巧妙之處：電路故障的判斷解析：（1）按下S1后L2支路被短路,則L2不會發(fā)光,A錯誤;當鍋內(nèi)溫度高于103℃時,Si斷開,而溫度要降到70℃以下時S2才會閉合,則止匕時L2可能發(fā)光,此時電路中R與R1和L的串聯(lián)部分并聯(lián),并聯(lián)的整體. i]2再和L2、R2串聯(lián)，則L1和L2的電阻均為Ri=371°?42Q,M756.64Q,則回路總電阻R總二1067.06。，則回路總電流I總二等七0.21A,則RML2一定發(fā)光,此時并聯(lián)的整體的電壓為U并二1總R并仁11.89V,則流過L的電流為中急二七詈麗AML012A,則流過L的電流小于30mA,可視其熄滅,B錯誤；由題知,S2在鍋內(nèi)溫度高于80°C時自動斷開,鍋內(nèi)溫度降到70℃以下時S2自動閉合,C正確；當鍋內(nèi)溫度低于70℃時,S2自動閉合,L2支路被短路,則L2不會發(fā)光,此時電路中R與E_ 220Rl+&10.42+1000R和LE_ 220Rl+&10.42+1000go.218A,則此時流過L的電流大于30mA,則L發(fā)光,D正確。⑵多用電表的操作步驟為調(diào)整“指針定位螺絲”，使指針指到零刻度機械調(diào)零;將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“X100”位置一一選擋;將兩支表筆直接接觸,調(diào)節(jié)“歐姆調(diào)零旋鈕”，使指針指向歐姆零點一一歐姆調(diào)零;測量指示燈L1兩端的阻值一一測量;將選擇開關(guān)置于OFF位置或交流電壓最高擋——關(guān)閉多用電表。故正確順序為CABDE。由于使用時L始終不亮,但加熱和保溫功能均正常,則說明R、L2>R2、T均正常，若指針如題圖丙所示,Li兩端有1090Q左右的電阻，則說明L始終不亮的原因是L1斷路損壞。若指針如題圖丁所示,歐姆表的示數(shù)幾乎為零，但由于Rl=10.42示此時選用的是“X100”擋則說明燈泡L,正常,則L始終不亮的原因是R斷路損壞。答案：(1)CD(2)CABDELR⑴根據(jù)電路圖，請在圖乙的實物圖中畫出連線。&&⑵根據(jù)記錄的電流表A1的讀數(shù)L和電流表A2的讀數(shù)12,以包為縱坐標,以對應的電阻箱的阻值J為橫坐標,得到的圖像如圖丙所示。則圖像在R縱軸的截距為，待測電阻R、二。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）。圖丁是以電流表A,的讀數(shù)為橫坐標，以電流表A,的讀數(shù)為縱坐標得到的結(jié)果。由圖可求得電池的電動勢E二V,內(nèi)阻尸Qo（結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）。解析：⑴根據(jù)電路圖連接實物圖,如圖所示。A](2)電流表4測通過K的電流，電流表A?測干路電流，同時R與Rx并聯(lián)，則由歐姆定律可得R(l2-L)=RL,變形得勺二f+1,結(jié)合題圖丙可知，縱軸的截距為1.0;根據(jù)題圖丙中數(shù)據(jù)可知，圖線的斜率為k二等二7.2,根據(jù)關(guān)系式可知,此時的斜率即為R、的阻值，即R、的阻值為7.2Qo⑶由題意及全電路歐姆定律可得E=br+IR,變形可得b二&-醫(yī)11，即VY里衛(wèi)工,￡=2.8,由⑵中Rx=7.2Q解得r=3.20Q,E=8.96VoY0.8Y［原創(chuàng)新題2］電動汽車電池的性能常用兩個物理量來衡量:一是電池容量Q,即電池能夠存儲的電量,單位是C;另一個是電池的能量密度P,是指單位質(zhì)量能放出電能的多少,單位是W-h/kgo某次實驗中質(zhì)量mo=O.05kg的電池以恒定電流放電時,兩端電壓與流過電池電量的關(guān)系如圖所示。電池容量檢測系統(tǒng)在電壓為4.0V時顯示剩余電量100%,電壓為3.0V時顯示剩余電量為0。通過計算機測得曲線與電量軸所圍的面積約為7000V?mA?ho重力加速度為go⑴該電池的能量密度P是多少？(2)在放電過程中顯示剩余電量從100%到90%用了時間1小時,依據(jù)圖像信息推測剩余電量從90%到70%約要多少時間？⑶電動汽車的續(xù)航里程是指單次充電后可以在水平路面上勻速行駛的最大距離。某電動汽車除電池外總質(zhì)量為M,配上質(zhì)量為叫能量密度為P的電池,續(xù)航里程為so已知汽車行駛過程中所受阻力與總質(zhì)量成正比,驅(qū)動汽車做功的能量占電池總能量的比例確定,為提升該電動汽車的續(xù)航里程，可以采用增加電池質(zhì)量和提高電池能量密度兩種方式,請通過計算說明哪種方式更合理。解析：(1)根據(jù)圖像的坐標軸可知，圖像所圍面積的物理意義是qU的積累，即表示電池存儲的總能量E=7000V-mA-h=7W-h,根據(jù)題意可知能量密度為Pm解得該電池的能量密度為P W?h/kg=140W?h/kgo⑵根據(jù)q=It可知I保持不變，電荷量q消耗與時間成t正比。由U-q圖像可知剩余電量從100%到90%,通過1小時電池放電量約為100mA-h,當剩余電量從90%到70%,通過電池放電電量約400mA?h,則時間約為4小時。(3)由題意，阻力與總質(zhì)量成正比,則有f=k(M+m),汽車勻速運動,故消耗的電能等于克服阻力做的功AE=fs=k(M+m)s,設(shè)驅(qū)動汽車做功的能量與電池總能量E的比例為n,則有AE二fs二nE=nmP,可得單次充電行駛最大距離為、_vmp_VPSk(M+m)fc(—+1)^由表達式可知,S與m為非線性關(guān)系,行駛的最大距離s隨著電池質(zhì)量m的增加,提升得越來越慢;若電池質(zhì)量m一定時,s與P成正比,提升能量密度P,并不增加阻力,不造成電能額外損耗,可見,提高電池的能量密度P比增加電池質(zhì)量m更合理。答案：⑴140W?h/kg⑵4小時⑶見解析盤點高考真題檢驗成效盤點高考真題檢驗成效題點一電表的改裝1.(2022?遼寧卷，11)某同學要將一小量程電流表(滿偏電流為250□A,內(nèi)阻為1.2kQ)改裝成有兩個量程的電流表,設(shè)計電路如圖a所示,其中定值電阻R尸40。2360Qoi—Oi：R[A!|o1回iLJ__L圖a（1）當開關(guān)s接A端時,該電流表的量程為0?mAo⑵當開關(guān)S接B端時,該電流表的量程比接在A端時（選填“大”或“小”）。⑶該同學選用量程合適的電壓表（內(nèi)阻未知）和此改裝電流表測量未知電阻Rx的阻值,設(shè)計了圖b中兩個電路。不考慮實驗操作中的偶然誤差,則使用（選填“甲”或“乙”）電路可修正由電表內(nèi)阻引起的實驗誤差。L電表，兄 [電表，Rx? i ,甲 乙圖b?真題解讀考題題型歸類:考查基本規(guī)律的應用一一電流表的改裝?？疾榍擅钪?誤差分析。解析：⑴由題圖a可知當S接A時,R.和R2串聯(lián)接入電路,和電流表并聯(lián)，滿偏時電流表兩端的電壓為此I/二250Xl（Txxi03V=0.3V。此時R和R2所在支路的電流為I二二一^―XIO-3A=0.75mA,R1+R240+360所以總電流為I總=Im+I=lmA,即量程為0?1mAo⑵當開關(guān)S接B端時，由題圖a可知R,和電流表串聯(lián)再和R2并聯(lián),當電流表滿偏時，電流表所在支路的電壓IV=L（r+R1）＞Um,R2所在支路的電流i'二等〉i,則電流表可測量的最大電流i總'=L+r,比接在a端時大。⑶甲電路是電流表的外接法,誤差是由電壓表的分流引起的；乙電路是電流表的內(nèi)接法,誤差是由電流表的分壓引起的，因為題目中電壓表電阻未知，故采用乙電路的方法可以修正由電表內(nèi)阻引起的實驗誤差。答案：（1）1（2）大⑶乙（2022?湖南卷，⑵小夢同學自制了一個兩擋位（“XI”“X10”）的歐姆表,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示,R。為調(diào)零電阻（最大阻值為R°）&、Rm、Rn為定值電阻Rs+RoWRWRn,電流計C的內(nèi)阻為Rg（Rs?Rg）。用此歐姆表測量一待測電阻的阻值，回答下列問題：?~1I總①②⑴短接①②,將單刀雙擲開關(guān)S與m接通，電流計?示數(shù)為L;保持電阻R?；恢貌蛔?將單刀雙擲開關(guān)S與n接通，電流計?示數(shù)變?yōu)長,則L（選填“大于”或“小于”）Lo⑵將單刀雙擲開關(guān)S與n接通,此時歐姆表的擋位為（選填“XI”或“X10”）。⑶若從“X1”擋位換成“X10”擋位,調(diào)整歐姆零點（歐姆零點在電流計C滿偏刻度處）時,調(diào)零電阻Ro的滑片應該調(diào)節(jié)（選填“向上”或“向下”）。⑷在“義10”擋位調(diào)整歐姆零點后，在①②間接入阻值為100Q的定值電阻Ri,穩(wěn)定后電流計?的指針偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度的|;取走Ri,在①②間接入待測電阻Rx,穩(wěn)定后電流計C的指針偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度的則Rx二Qo?真題解讀考題題型歸類:考查基本規(guī)律的應用一一歐姆表的原理?？疾榍擅钪?聯(lián)系閉合電路歐姆定律,考查電流表的應用。解析：（1）由于Rn>Rm,所以L,大于Ino⑵將單刀雙擲開關(guān)S與n接通,此時電路中總電阻較大，中值電阻較大,能接入的待測電阻的阻值也較大,故應該為歐姆表的“x10”擋位。⑶若從“X1”擋位換成“X10”擋位，即開關(guān)S從m撥向n,電路中的總電阻增大,干路電流減小,為了使電流計滿偏,則需增大電流計所在支路的電壓,減小其所在支路電阻,故調(diào)零電阻R。的滑片應該向上調(diào)節(jié)。（4）設(shè)歐姆表內(nèi)部等效電阻為R,根據(jù)閉合電路歐姆定律有，汨島沿島K聯(lián)立解得L二400Q。答案：（1）大于（2）X10（3）向上（4）400題點二實驗的探究創(chuàng)新（2022?浙江6月