高中物理考题精选（44）——超导及其应用1、下列说法中错误的是（） A．金属导体的电阻随温度升高而增大 B．半导体的电阻随温度升高而减小C．半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间 D.超导体就是一种新型的导体答案D 2、利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电。现有一直流电路，输送端电压为800V，输送的总功率为40kW，输电线的总电阻为0.4Ω。如果用超导电缆替代原来的输电线，保持输送端电压和输送功率不变。那么节约的电功率为（）A．1kW B．1.6×103kW C．1.6kW D．10kW答案A 3、如图所示是一自动控制电路示意图，R1为光敏电阻，当照射到R1处的光消失时，电流表A中的电流I及ab间的电压U的变化情况是（）A.I变大，U变大 B.I变小，U变小C.I变小，U变大 D.I变大，U变小答案A4、为验证小灯泡（点光源）光能的球面散射规律并测定其发光效率，其同学设计并进行了如图甲所示的实验：将一小灯泡接入电路，使之正常发光，在灯炮灯丝的同一水平面、正对光线方向距灯泡d处放一个光强探头，以测定单位时间内在单位面积上获得的光能值，光强用I来表示。若测得多组数据，并分别在I－d，和三个坐标平面内得到对应的点，如图乙所示。-20-\n图甲图乙（1）比较图乙三图可知：能将I表示为线性关系的图是________________，表达式为I＝__________。（2）在与光源等距的各点，认为光源向各方向发出的光强大小几乎相等，依点光源光能向周围空间360°球面均匀散射的物理模型，则光源的发光功率P0与光强I、d的关系式为_____________。 （3）若灯泡的额定功率为P，则灯泡的电－光转换效率可表示为___________。答案1、（1）（c）（3分）（3分）（2）（6分）（3）（6分）5、实验室里有外形十分相似的发光二极管和电容器各一只，它们的性能均正常。1）现在用多用电表的欧姆挡，分别测量它们的正反向电阻。测量结果如下：测甲元件时，-20-\nR正=0.5kΩ，R反=100kΩ；测乙元件时，开始时指针偏转到0.5kΩ，接着读数逐渐增加，最后停在“∞”上。则甲、乙二个元件分别是 、 。2）若想测量上述发光二极管的发光效率，某同学设计了如图甲所示的实验：将一个标有“0.5V1W”的发光二极管接入电路，使之正常发光，在发光二极管的同一水平面、正对光线方向放一个光强探头，以测定与光源间距为d时相应的光强值I（单位面积上光的照射功率）。实验测得数据如下表，并用一数字图象处理器将表内数据分别在I-d、I-d-1、I-d-2坐标平面内标得如下数据点，如图乙所示。d/×10-2m2.503.504.505.506.507.508.509.50I/W・m-232.0016.339.976.614.733.562.772.22①根据图中三个数据点图，可以将I与d之间的数学关系式写为 ，其中的常量为 。②若把发光二极管看成点光源，在与点光源等距离的各点，可以认为光源向各个方向发出的光强大小几乎相等。此时，我们可以建立一个点光源散射光的模型，从而求出光源的发光功率P0、光强I及相应的与光源距离d之间的关系式：P0= 。③根据以上条件和有关数据，可以算出这个发光二极管的电――光转换效率约为η= 。（不考虑光传播过程中的能量损失）答案1）电容器发光二极管2）①0.02W（±0.002W）②=4πI③25.12%-20-\n6、某同学生用力电转换器测量一物体的质量，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k），如图所示．测量时先调节输人端的电压，使转换器空载时的输出电压为零；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U。现有器材：力电转换器、质量为m0的祛码、电压表、滑动变阻器、蓄电池各一个、电键及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上），完成对物体质量的测量．(1)该同学设计了下列（甲）、（乙）两个电路．为了使力电转换器的输人电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，应选______________电路．(2)下图是所用器材的实物示意图．根据选用的电路图，试在图中用笔画线代替导线，连接为进行测量的实验电路．（3）该同学的测量步骤为：①调节滑动变阻器，使转换器输出电压为零；②将祛码放在转换器上，记下输出电压U0-20-\n；③将待测物放在转换器上，记下输出电压Ul；则比例系数k＝________________，待测物体的质量为：________________________。答案(1)（甲）；（2）实物连线如图所示；(3)由Uo=kmog，得k=Uo/mog；测得U1=kmg，所以m=moU1/Uo。评分标准：本题满分20分。其中（l）正确6分；（2）无论考生选（甲）还是（乙），只要能根据自己的选择正确连图都给6分，但连图中只要有任何一处错误均不给分；(3)每空4分。7、光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图(a)所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以精确地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下来． 现利用图(b)所示的装置测量滑块和长木板间的动摩擦因数，图中MN是水平桌面，Q是长木板与桌面的接触点，1和2是固定在长木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，长木板顶端P点悬有一铅锤．实验时，让滑块从长木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为1.0×l0-2s和4.0×10-3-20-\ns．用精度为0．05mm的游标卡尺测量滑块的宽度d，其示数如下图所示．①滑块的宽度d= cm②滑块通过光电门1时的速度口υ1= m／s，滑块通过光电门2时的速度υ2= m／s．③由此测得的瞬时速度υ1和υ2只是一个近似值，它们实质上是滑块经过光电门1和2时的 ，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将 的宽度减小一些． ④为了测量更加准确，除进行多次重复测量取其平均值之外，在不更换器材的基础上，还可以采取的办法有：a． 进行测量b． 进行测量答案①1.015(1分)②1.0，2.5(2分)③平均速度，滑块。(2分)④增加滑块下滑的初速度；下移光电门2；增加木板的倾斜度。(3分，填对一空2分，填对2空3分)(在本小问中，答出两种合理答案即可给满分)8、如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中A是发光仪器，B是传送带上物品，R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是（ ）A、当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压B、当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压C、信号处理系统每获得一次低电压就记数一次D、信号处理系统每获得一次高电压就记数一次-20-\n答案BD分析光敏电阻自动计数器原理如图1所示，当传送带上没有物品挡住由A射出的光信号时，光敏电阻阻值变小.由分压规律知，供给信号处理系统的电压变低；当传送带上有物品挡住由A射出的光信号时，光敏电阻的阻值变大，供给信号系统的电压变高并记数一次.这种高低交替变化的信号经过信号处理系统处理后就实现自动计数的功能.故正确选项为BD9、光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图A所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间。 利用如图B所示装置测量滑块与长1m左右的木板间动摩擦因数，图中木板固定在水平面上，木板的左壁固定有一个处于锁定状态的压缩轻弹簧（弹簧长度与木板相比可忽略），弹簧右端与滑块接触，1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出。现使弹簧解除锁定，滑块获得一定的初速度后，水平向右运动，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为2.0×10-2s和5.0×10-2s，用游标卡尺测量小滑块的宽度d，卡尺示数如图C所示. -20-\n①读出滑块的宽度d= cm.②滑块通过光电门1的速度v1= m/s；滑动通过光电门2的速度v2= m/s；③若用米尺测量出两个光电门之间的距离为L，已知当地的重力加速为g，则滑块与木板动摩擦因数表达式为 （各量均用字母表示）。答案①5.50cm②2.75m/s，1.10m/s③（每小题2分）10、为探究小灯泡(点光源)发出的光能在周围空间的分布规律，并测定该小灯泡正常发光时电能转换为光能的效率，有同学设计并进行了如图甲所示的实验：在一个正常发光的8.0W小灯泡灯丝的同一水平面、正对光线方向放一个光功率传感器，以测定与光源距为d的垂直光线方向的单位面积上获得的光功率，(单位W／m2)，将测得的实验数据通过计算机分别在I―d，I―和I―坐标平面内标得如图乙中的(a)、(b)、(c)所示数据点．(1)据图乙的三个数据点图，可看出I与d、、三个量中的 存在线性关系，由此可将I与d之间的数学关系式表达为：I= ，其中的常量k= W・m2(结果保留两位有效数字)．-20-\n(2)假设点光源能向周围空间各个方向均匀发射光，在与光源距离相等的地方，单位面积上获得的光功率是相等的．设与光源相距d处的单位面积上获得的光功率是I，写出用I和d表示的光源发光总功率P0的表达式：P0= ． (3)根据以上实验数据，算出小灯泡正常工作时电能转换为光能的效率η= ％．答案(12分)(1)(2分)，(1分)，3.5×10－2(3.l×10－2―3.9×10－2范围内均可，3分)(2)P0＝4πd2I(3分)(3)5.5(4.9―6.1范围均可，3分)11、如图所示，要研究光敏电阻的阻值与光照强弱的关系.①应将多用电表的选择开关置于 档；②将红表笔插入 接线孔,黑表笔插入 接线孔（填“+”或“-”）；③将一光敏电阻接在多用电表两表笔上，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为θ′，则可判断θ θ′(填“＜”,“＝”或“＞”)；④测试后应将选择开关置于 档.答案①欧姆(1分)；②“＋”、“－”(2分)；③>(2分);④OFF或交流电压最高或非欧姆(1分)。12、有一种角速度计可以测量航天器的转动角速度，其结构如图所示，角速度计固定在待测装置上，当装置绕竖直轴转动时，元件A在光滑杆上发生位移并输出电压信号，成为航天器制导系统的信息源．已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k,自然长度为l0，电源的电动势为E，当系统以角速度转动时，求U与的函数关系．-20-\n答案解：当系统以角速度转动时，对元件A，弹簧弹力提供做圆周运动的向心力为,电压表的读数U=E，解得U与的函数关系U=.当x=l时，，上式成立的条件是。13、图甲是在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻Rt=20kΩ,R2=10kΩ,R3=40kΩ,R1为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示．当a、b端电压Uab≤0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当a、b端电压Uab>0时，电压鉴别器会令开关S断开，停止加热，则恒温箱内的温度可保持在（ ）A.10℃B.20℃C.35℃D.45℃答案C14、演示位移传感器的工作原理如图示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆p，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是 ()A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化-20-\nB．物体M运动时，电压表的示数会发生变化C．物体M不动时，电路中没有电流D．物体M不动时，电压表没有示数答案B15、为了测定当地的重力加速度，某同学设计了如图所示的实验装置.A是放在斜面上的小车，B、C是固定在斜面体侧面的光电计时器D的光电门.当小车上的挡板先后经过B、C两光电门时，计时器D就会记录下小车在B、C两点间运动所用的时间t.该同学还测出了小车与斜面间的摩擦因数μ，为了完成实验，他还需测出哪些物理量的值?用测出的物理量的代表字母，写出计算g值的表达式.答案解析：设斜面倾角为θ，B、C两点间斜面的长度为L，由牛顿第二定律有：mgsinθ-μmgcosθ=mag=……①由匀变速运动的公式有：L=at2a=………②由①、②两式可解出：g=由g的表达式可知，还需测出L、θ.-20-\n16、压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，右位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图6（a）所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图6（b）所示，下列判断正确的是A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动答案D17、如图所示的电路为一光敏电阻自动计数器的一部分，其中R1为光敏电阻，当照射到光敏电阻R1处的光被挡住时，电流表A显示的电流I的ab间电压U的变化情况是（）A、I变大，U变大 B、I变小，U变小C、I变小，U变大 D、I变大，U变小答案A18、给你如下器材：热敏电阻、电铃、电源继电器，滑动变阻器，开关和导线若干。如果热敏电阻是类似于日光灯启动器的双金属片，试从所给器材中选用一些器材制作一个高温自动报警器，要求是：不必要的器材尽量不用，画出电路图。答案如图-20-\n19、有一热敏电阻的电阻值在的温度变化范围内，R-t图像如图所示，现将该热敏电阻接在电阻表的两表笔上，做成一个电子温度计，为了便于读数，再把电阻表上的电阻值转换成温度值。现想使该温度计对温度的变化反应较为灵敏，那么该温度的测量哪段范围内的温度较为适宜（设在温度范围内，电阻表的倍率不变）?A．段B．段C．段D．和段答案A提示：要电阻小，电阻变化率大的一段，电阻小的电阻表的刻度间隔大，电阻变化率大，相同温差电阻变化大20、在自动恒温箱中，某种半导体材料的电阻率与温度的关系如图所示，已知这种材料具有发热和控温双重功能，下列判断正确的是：-20-\n①通电前材料温度低于，通电后，电压保持不变，它的功率（）A．先增大后减小B．先减小后增大C．达到某一温度后功率不变D．功率一直在变化②当其产生热量跟散失热相等时，温度保持在（）A． B．C．至间某值D．大于的某值答案①AC②C21、如图所示，为用热敏电阻R和继电器L等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小。电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器（图中未画出）相连接。则（ ）（A）当温度升高到某一数值，衔铁P将会被吸合下（B）当温度降低到某一数值，衔铁P将会被吸合下（C）工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端（D）工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C、D端答案AC22、光敏电阻是自动化控制中经常使用的电器元件，其最大特点是，当有光照射时其阻值很小，没光照射时阻值很大。如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1-20-\n为光敏电阻，R2为定值电阻，物品在传送带上匀速移动，此光电计数器的基本工作原理是：（ ）A．当有光照射R1时，信号处理系统获得较低电压B．当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压C．信号处理系统每获得一次高电压就记数一次D．信号处理系统每获得一次低电压就记数一次答案AC23、下列说法正确的是（ ）A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号B．楼道里的灯只有天黑时出现声音才亮，说明它的控制电路中只有声传感器C．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量D．电子秤所使用的测力装置是温度传感器答案AC24、有一种测量压力的电子秤，其原理如图所示。E是内阻不计、电动势为6V的电源。R0是一个阻值为400Ω的限流电阻。G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器。R是压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而改变，其关系如下表所示。C是一个用来保护显示器的电容器。秤台的重力忽略不计。压力F/N050100150200250300．．．．．．电阻R/Ω300280260240220200180．．．．．．(1)在坐标系中画出电阻R随压力F变化的图线,并归纳出电值R随压力F变化的函数关系式(2)写出压力与电流的关系式,说明该测力显示器的刻度是否均匀（3）若电容器的耐压值为5V，该电子秤的量程是多少牛顿？-20-\n答案25、如图（甲）表示某电阻R随摄氏温度t变化的关系，图中R0表示0℃时的电阻，K表示图线的斜率．若用该电阻与电池（E，r）、电流表Rg、变阻器R′串连起来，连接成如图（乙）所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，于是就得到了一个简单的“电阻测温计”．①实际使用时要把电流表的刻度值改为相应的温度刻度值，若温度t1＜t2，则t1的刻度应在t2的 __________侧（填“左”、“右”）；②在标识“电阻测温计”的温度刻度时，需要弄清所测温度和电流的对应关系。请用E、R0、K等物理量表示所测温度t与电流I的关系式：t＝ ；③由②知，计算温度和电流的对应关系，需要测量电流表的内阻（约为200Ω）．已知实验室有下列器材：A.电阻箱（0～99.99Ω）；B.电阻箱（0～999.9Ω）；C.滑线变阻器（0～20Ω）；D.滑线变阻器（0～20kΩ）．此外，还有电动势合适的电源、开关、导线等．请在方框内设计一个用“半偏法”测电流表内阻Rg的电路；在这个实验电路中，电阻箱应选 ；滑线变阻器应选 ．（只填代码）-20-\n答案①右②③B；D电路图26、某研究性学习小组为探究热敏电阻特性而进行了如下实验,他们分若干次向如烧杯中倒入开水，观察不同温度下热敏电阻的阻值，并把各次的温度值和对应的热敏电阻的阻值记录在表中 (1)将图甲表格中的实验数据在给定的坐标纸上（图乙）描绘出热敏电阻的阻值R随温度t变化的图像，并说明该热敏电阻的阻值随温度的升高而____________(填“增大”或“减小”)。 (2)他们用该热敏电阻作为温度传感器设计了一个温度控制电路，如图丙所示，请在虚线方框中正确画出施密特触发器。图中二极管的作用是_________________。-20-\n(3)当加在斯密特触发器输入端的电压逐渐上升到某个值(1.6V)时，输出端电压会突然从高电平跳到低电平，而当输入端的电压下降到另一个值(0.8V)时，输出端电压会从低电平跳到高电平，从而实现温度控制．已知可变电阻R1=12.6k，则温度可控制在______℃到______℃之间(结果保留整数，不考虑斯密特触发器的分流影响)。答案解析设斯密特触发器输入端电压U’=1.6V时，热敏电阻的阻值为R’,则,将E=5V,R1=12.6k代入，求得R’=5.9k，对应图甲中R-t图像,t’=38℃;同理,触发器输入端电压U”=0.8V时，求出热敏电阻的阻值为R”=2.4k,对应图甲中R-t图像,t”=82℃）答案：(1)减小;阻值R随温度t变化的图像如图甲。(2)画出施密特触发器如图达1乙。二极管的作用是为了防止电磁继电器释放衔铁时线圈中的自感电动势损坏集成电路，二极管提供自感电流的通路。(3)38（2）℃;82（2）℃27、如图所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线圈．P为可经O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱．电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求．其工作方式是（）A．A与B接信号电压，C与D可跟被控电路串联B．A与B接信号电压，C与D可跟被控电路并联C．C与D接信号电压，A与B可跟被控电路串联D．C与D接信号电压，A与B可跟被控电路并联-20-\n答案A28、图(1)中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．将图(2)中的方波电压U1加在小灯泡两端，灯泡随方波电压而明灭变化．灯光照到R1上，引起R2的电压的变化．图(3)的四幅图象能够正确反映A、B两点间电压U2随时间变化的是（）答案A29、金属电阻率随温度的降低而减小，1911年荷兰科学家昂内斯发现：水银的电阻率并不像预料的那样一直随温度的降低而逐渐减小，而在绝对温度4.15K附近突然减小到无法测量出来，即在4.15K附近水银的电阻已趋消失，从而发现了超导现象.在图1所示的电阻率随温度的变化的图象中，能正确反映超导体导电性的是（）答案A-20-\n30、利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电.现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4Ω，它提供给输电线路和用电器的电功率为40kW，电压为800V.如果用临界温度为90K以下的超导电缆替代原来的输电线，保持供给电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为（）A.1kW B.1.6×103kWC.1.6kW D.10kW答案A-20-
