《2025年学霸提优大试卷九年级物理上册苏科版》

22.(12分)物理课外实验小组,用如图甲所示的电路来测量待测电阻R_x的阻值.其中,R₀为定值电阻(R₀= 10Ω),V为电压表,S_1为单刀开关,S_2为单刀双掷开关,R为滑动变阻器,E为电源,采用如下步骤完成该实验:

(1)按照实验电路图,用笔画线表示导线将实物进行连线,组成完整电路(部分导线已连接).
(2)在连线时开关S_1应____(填"断开"或"闭合"),滑动变阻器的滑片P应移到____(填"A"或"B")端.
(3)闭合开关S_1,将开关S_2掷于1端,改变滑动变阻器滑片P的位置,记下此时电压表V的示数U_1;然后,将开关S_2掷于2端,记下此时电压表V的示数U_2.待测电阻阻值的表达式R_x= ____(用R₀、U_1、U_2表示).
(4)重复步骤(3)的实验操作,得到数据记录表.利用表中5次测量的数据,可得$\frac{U_2}{U_1}$的平均值为____,待测电阻的阻值R_x= ____Ω.

答案：

(1)如图所示

(2)断开 B
(3)(U₂ - U₁)/U₁R₀
(4)3 20 解析：
(1)电压表的负接线柱接单刀双掷开关中间的接线柱，定值电阻的右端接单刀双掷开关的1接线柱。
(2)连接电路时，开关要断开；滑动变阻器要移到阻值最大处，即滑片P移动到B端。
(3)R₀和Rₓ串联，单刀双掷开关的选择不影响电阻的串联关系。闭合开关S₁，将开关S₂掷于1端，此时电压表测R₀两端的电压，R₀两端的电压为U₁；然后，将开关S₂掷于2端，此时电压表测R₀和Rₓ两端的总电压，R₀和Rₓ两端的总电压为U₂，根据串联电阻的电压关系可知，Rₓ两端的电压Uₓ = U₂ - U₁，因为两电阻串联，所以通过Rₓ的电流等于通过R₀的电流Iₓ = I₀ = U₁/R₀，由欧姆定律可得，Rₓ的阻值Rₓ = Uₓ/Iₓ = (U₂ - U₁)/U₁R₀。
(4)由表中数据可得U₂/U₁的平均值为(3 + 3 + 3.1 + 3 + 2.9)/5 = 3，由于R₀和Rₓ串联，R₀两端的电压为U₁，R₀和Rₓ两端的总电压为U₂，由串联电路分压原理可得U₁/U₂ = R₀/(R₀ + Rₓ)，又因为U₂/U₁的平均值为3，且R₀ = 10Ω，所以待测电阻的阻值Rₓ = 20Ω。

23.(16分)某兴趣小组为检测操场上的风力等级,设计了一台简易风速仪,其工作原理如图甲所示.装有挡风板和滑片P的轻质滑块与轻质弹簧套在滑杆MN上,滑杆上的摩擦力忽略不计,弹簧左端固定,右端与滑块相连.挡风板的挡风面积为$0.2m^2,$均匀电阻丝AB长30cm,阻值为15Ω,
复习提优卷02-5
电源电压U恒为9V,保护电阻R₀为3Ω,电压表量程0~3V.弹簧弹力F与弹簧长度改变量x的关系如图乙所示.无风时,滑片P在A处,有风时,滑块移动,稳定后读出电压表示数,计算并查阅下表数据可知风速及风级.

(1)无风时,求通过R₀的电流.
(2)为保护电路安全,求出风速仪所测最大风力等级为几级.
(3)某日从天气预报得知,第二天风力等级将会达到五级,风速v预计为10m/s,在原有电路元件和电路基本连接方式均不变的基础上,电路将如何改进?在图丙的虚线框内将电路补充完整.小组成员还想计算出电路改进后电压表的示数,经查阅资料后得知,该挡风板所受的风压与风速的平方成正比,其关系式为$p = kv^2($其中k为常量,数值为0.6),假设你为该小组成员,请你计算出风速为10m/s时,改进后的电路中电压表的示数.

答案：

(1)0.5A
(2)四级
(3)电路见解析图 1.5V 解析：
(1)因电压表接在滑片上且电压表在电路中相当于断路，所以电流要流经全部电阻丝，在滑片P左移的过程中，始终是全部电阻丝与电阻R₀串联，所以电路的总电阻不变；无论有风还是无风时，滑动变阻器接入电路的阻值均为15Ω，通过R₀的电流I = U/(R₀ + R_p) = 9V/(3Ω + 15Ω) = 0.5A。
(2)由图可知，风力越大，电压表测量部分电阻越长，电压表示数越大，电压表最大电压U_max = 3V；滑动变阻器分到电压U_p = IR_p = 0.5A×15Ω = 7.5V，当电压表示数最大时，滑片移动距离L = U_max/U_p×L_AB = 3V/7.5V×30cm = 12cm，由图乙可得，弹簧产生的弹力F = 6N，此时的风压p = F_风/S = F_弹/S = 6N/0.2m² = 30Pa，查表可知，此时风力等级为四级。
(3)当风速为10m/s时，风压p = kv² = 0.6×(10m/s)² = 60Pa ＞ 30Pa，因此会超过电压表量程，弹簧弹力F_弹 = F_风 = pS = 60Pa×0.2m² = 12N，由表可得，弹簧形变量为24cm，因此可将电压表测量对象更换为滑片左侧部分的电阻，此时滑片左侧电阻R = ((30cm - 24cm)/30cm)×15Ω = 3Ω，此时电压表示数U_示 = R/R_总×U = 3Ω/18Ω×9V = 1.5V，改装电路如图所示