内容正文:
连云港市城头高级中学2024-2025学年度第二学期第一次质量检测
高二年级物理试题
考试时间为75分钟,满分100分。
一、单项选择题:共10题,每题4分,共40分,每题只有一个选项最符合题意。
1. 如图所示,T为理想变压器,A1、A2为交流电流表,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器,原线圈两端接恒压交流电源,当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时( )
A. A1的读数不变,A2的读数变大
B. A1的读数变大,A2的读数变大
C. A1的读数不变,A2的读数变小
D. A1的读数变小,A2的读数变小
2. 图所示的电路图中,L为直流电阻不为0的电感线圈。下列说法正确的是( )
A. 闭合S瞬间,A立即发光
B. 断开S瞬间,A立即熄灭
C. 闭合S瞬间和断开S瞬间,流过A中电流方向相同
D. 闭合S,电路稳定后,A中电流一定小于L中电流
3. 如题图所示,两条抛物线形状的平行光滑固定导轨,其顶端切线水平,底端连接一开关S。一细直金属棒置于导轨顶端,与两导轨垂直并接触良好。当该金属棒从导轨顶端以初速度水平抛出后,恰好能沿导轨无挤压地运动至底端。若在整个空间加上一竖直向下的匀强磁场,该金属棒再以相同速度从导轨顶端水平抛出,不计空气阻力,则在该金属棒落地前的运动过程中( )
A. 若开关S断开,回路中的感应电动势为零
B. 若开关S断开,回路中的感应电动势逐渐变大
C. 若开关S闭合,该金属棒不会离开导轨
D. 若开关S闭合,该金属棒在竖直方向做自由落体运动
4. 在如图所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比,原线圈通过电流表和定值电阻R1连接电压为U的交变电源,定值电阻电流表、电压表均为理想电表,电压表的示数为8V。则( )
A. 电流表示数为1A
B. 交流电源电源U为20V
C. 电阻R1的功率为25.6W
D. 电阻R2的功率为3.2W
5. 如图甲所示是新型的高效节能厨具——电磁炉,又名电磁灶,是现代厨房革命的产物。电磁炉是利用电磁感应加热原理制成的电气烹饪器具,如图乙所示是电磁炉的工作示意图,它无需明火或传导式加热而让热直接在锅底产生,因此热效率得到了极大的提高。下列关于电磁炉的说法正确的是( )
A. 提高励磁线圈中电流变化的频率,可提高电磁炉的加热效果
B. 炊具中的涡流是由励磁线圈中的恒定电流的磁场产生的
C. 利用陶瓷材料制成的炊具可以在电磁炉上正常加热
D. 电磁炉工作时,炉面板中将产生强大的涡流
6. 如图所示,两平行的虚线间的区域内存在着有界匀强磁场,有一较小的三角形闭合导线框abc的ab边与磁场边界平行。现使此线框向右匀速穿过磁场区域,运动过程中始终保持速度方向与ab边垂直。则图中哪一个可以定性地表示线框在上述过程中感应电流随时间变化的规律( )
A. B. C. D.
7. 如图为某交流电电流随时间变化的图像, 其有效值为( )
A. B. C. D.
8. 如图所示,质量为的闭合金属环用不可伸长的绝缘细线悬挂起来,金属环有一半处于水平且与环面垂直的匀强磁场中。从某时刻开始,磁感应强度开始减小,金属环始终保持静止,重力加速度为,则在磁感应强度减小的过程中,关于细线的拉力和环中感应电流的方向,下列说法中正确的是( )
A. 大于环的重力,沿顺时针方向
B. 小于环的重力,沿顺时针方向
C. 大于环的重力,沿逆时针方向
D. 小于环的重力,沿逆时针方向
9. 一理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=11:5.原线圈与正弦交变电源连接,输入电压u如图所示.副线圈仅接入一个10 Ω的电阻.则( )
A. 流过电阻的电流是20 A
B. 与电阻并联的电压表的示数是100V
C. 经过1分钟电阻发出的热量是6×103J
D. 变压器的输入功率是1×103W
10. 如图所示,一对平行金属板长为,两板间距为,两板间所加交变电压为,交变电压的周期,大量质量为m、电荷量为e的电子先后从平行板左侧以速度沿两板的中线持续不断的进入平行板之间,已知所有电子都能穿过平行板,且最大偏距的电子刚好从极板的边缘飞出,不计重力和电子间的相互作用,则( )
A. 所有电子在极板间运动的时间均为
B. 所有电子离开电场时得动能都不相同
C. 时刻进入电场的电子,在两板间运动时最大侧位移为
D. 时刻进入电场的电子,在两板间运动时最大侧位移为
11. 如图甲所示的电路中,变压器为理想变压器,交流电压表和电流表均可视为理想电表,定值电阻,,灯泡的电阻恒定。当开关S断开、电路的输入端接入如图乙所示的交流电压时,灯泡正常发光,电压表示数为36V,电流表示数为1A,则下列说法正确的是( )
A. 灯泡中的电流是频率为0.5Hz的交流电
B. 理想变压器原、副线圈的匝数比为
C. 若将开关S闭合,则电压表的示数将变为27V
D. 若将开关S闭合,则小灯泡的功率将变为81W
二、非选择题:共5题,共60分。其中第12题-第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
12. 我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律。以下是实验探究过程的一部分。
(1)如图甲所示,当磁铁的N极向下运动时,发现电流计指针偏转,若要探究线圈中产生感应电流的方向,必须知道_______________。
(2)如图乙所示,闭合开关后,线圈A相当于条形磁铁,下端为_____极(填“N”或“S”);实验中发现闭合开关瞬间,电流计指针向左偏。电路稳定后,若向右移动滑动触头,此过程中电流计指针向_____偏转(填“左”或“右”),此时线圈B中感应电流的方向_____(从上向下看,填“逆时针”或“顺时针”);若将线圈A抽出,此过程中电流计指针向_____偏转(填“左”或“右”)。
13. 一输出功率为180W的太阳能板输出的直流电,经转换后变成题图所示交流电。将该交流电接入一理想变压器原线圈,与副线圈相连的一额定电压为220V的用电器正常工作。求:
(1)该理想变压器原、副线圈匝数之比;
(2)通过该用电器的最大电流和1s时间内电流方向变化的次数。
14. 某校用一台不计内阻的发电机来提供照明用电,输电过程如图所示,升压变压器原、副线圈匝数比为1∶5,降压变压器原、副线圈匝数比为5∶1,输电线的总电阻为r = 25 Ω。全校共有33个班,每班有6盏“220 V;40 W”的灯,若要保证全部电灯正常发光,求:
(1)降压变压器副线圈中的电流的大小?
(2)输电线上损失的功率的大小?
(3)升压变压器的输入电压的大小?
15. 如图甲所示,两根足够长的光滑金属导轨竖直放置,两导轨之间的距离为L,导轨下端连接阻值为R的定值电阻。一质量为m、长为L的金属杆ab始终与导轨垂直且接触良好,金属杆ab及导轨电阻不计。在矩形区域cdfe内有垂直于纸面向里的匀强磁场,c、e间的距离为H,cdfe区域内磁场的磁感应强度大小B随时间t变化的关系图像如图乙所示(为已知量)。在t=0时刻,将金属杆ab从图示位置由静止释放,金属杆ab在时刻进入磁场,离开磁场时的速度为进入磁场时的一半。已知重力加速度大小为g,忽略空气阻力,求:
(1)金属杆ab刚进入磁场时的加速度大小;
(2)金属杆ab从开始下落到离开磁场的过程,回路中产生的热量。
16. 如图所示,间距为、足够长的两条平行金属导轨与水平面成夹角固定放置,导轨上端电阻箱与电动势、内阻不计的电源串联,电阻箱阻值R的调节范围足够大,磁感应强度为的匀强磁场垂直导轨所在的平面向下,开关闭合,质量为、电阻为的导体棒垂直导轨放置,始终处于静止状态,导体棒与导轨之间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,导线、导轨的电阻均忽略不计,重力加速度,、。求:
(1)当电阻箱阻值为时,导体棒所受安培力的大小;
(2)电阻箱的阻值范围。
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连云港市城头高级中学2024-2025学年度第二学期第一次质量检测
高二年级物理试题
考试时间为75分钟,满分100分。
一、单项选择题:共10题,每题4分,共40分,每题只有一个选项最符合题意。
1. 如图所示,T为理想变压器,A1、A2为交流电流表,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器,原线圈两端接恒压交流电源,当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时( )
A. A1的读数不变,A2的读数变大
B. A1的读数变大,A2的读数变大
C. A1的读数不变,A2的读数变小
D. A1的读数变小,A2的读数变小
【答案】B
【解析】
【详解】原线圈两端接恒压交流电源,则原线圈输入电压保持不变,根据理想变压器的原、副线圈电压比等于匝数比可知,副线圈输出电压不变;当滑变阻器的滑动触头向下滑动时,R3接入电路的电阻减小,则副线圈电路总电阻减小,根据欧姆定律可知,副线圈电流增大,则R1分压增大,R2分压减小,通过R2的电流减小,电流表A2的读数变大;根据理想变压器原、副线圈电流比等于匝数的反比可得
可知原线圈电流增大,则电流表A1的读数变大。
故选B。
2. 图所示的电路图中,L为直流电阻不为0的电感线圈。下列说法正确的是( )
A. 闭合S瞬间,A立即发光
B. 断开S瞬间,A立即熄灭
C. 闭合S瞬间和断开S瞬间,流过A中电流方向相同
D. 闭合S,电路稳定后,A中电流一定小于L中电流
【答案】A
【解析】
【详解】A.闭合S瞬间,A灯泡中瞬间有电流通过,所以立即发光。故A正确;
B.闭合开关并到达稳定状态后L中有稳定不变的电流,断开S瞬间,因为线圈的自感现象使L中的电流不能发生突变,此时在L与A组成的回路中,L充当电源的作用,所以A不会立即熄灭,只能逐渐熄灭。故B错误;
C.闭合S瞬间,A和L中电流方向均向右,断开S瞬间,L充当电源,则与A构成回路,A中电流突变为向左的。即闭合S瞬间和断开S瞬间,流过A中电流方向不同。故C错误;
D.因为不知L的直流电阻与灯泡A电阻的大小关系,所以也无法判断电路稳定后二者电流的大小关系。故D错误。
故选A。
3. 如题图所示,两条抛物线形状的平行光滑固定导轨,其顶端切线水平,底端连接一开关S。一细直金属棒置于导轨顶端,与两导轨垂直并接触良好。当该金属棒从导轨顶端以初速度水平抛出后,恰好能沿导轨无挤压地运动至底端。若在整个空间加上一竖直向下的匀强磁场,该金属棒再以相同速度从导轨顶端水平抛出,不计空气阻力,则在该金属棒落地前的运动过程中( )
A. 若开关S断开,回路中的感应电动势为零
B. 若开关S断开,回路中的感应电动势逐渐变大
C. 若开关S闭合,该金属棒不会离开导轨
D. 若开关S闭合,该金属棒在竖直方向做自由落体运动
【答案】C
【解析】
【详解】AB.若开关S断开,该金属棒做平拋运动,水平方向速度不变,回路中的感应电动势不变,AB均错误;
C.若开关S闭合,该金属棒受到水平向左的安培力作用,不会离开导轨,C正确;
D.若开关S闭合,该金属棒受到导轨斜向右上方的弹力,在竖直方向不是做自由落体运动,D错误。
故选C。
4. 在如图所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数比,原线圈通过电流表和定值电阻R1连接电压为U的交变电源,定值电阻电流表、电压表均为理想电表,电压表的示数为8V。则( )
A. 电流表示数为1A
B. 交流电源电源U为20V
C. 电阻R1的功率为25.6W
D. 电阻R2的功率为3.2W
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】AB.设U1、U2为原副线圈上的电压值,I1、I2为原副线圈上的电流值,因,,由欧姆定律可知副线圈的电流为
由变压器的规律有
可知
,
对原线圈电路有闭合电路的欧姆定律有
解得
故A错误,B正确;
CD. R1的功率为
R2的功率为
故CD错误。
故选B。
5. 如图甲所示是新型的高效节能厨具——电磁炉,又名电磁灶,是现代厨房革命的产物。电磁炉是利用电磁感应加热原理制成的电气烹饪器具,如图乙所示是电磁炉的工作示意图,它无需明火或传导式加热而让热直接在锅底产生,因此热效率得到了极大的提高。下列关于电磁炉的说法正确的是( )
A. 提高励磁线圈中电流变化的频率,可提高电磁炉的加热效果
B. 炊具中的涡流是由励磁线圈中的恒定电流的磁场产生的
C. 利用陶瓷材料制成的炊具可以在电磁炉上正常加热
D. 电磁炉工作时,炉面板中将产生强大的涡流
【答案】A
【解析】
【详解】A.提高励磁线圈中电流变化的频率,可以提高产生交变磁场变化的频率,从而提高穿过炊具底面磁通量的变化率,进而增大涡流,提高电磁炉的加热效果,故A正确;
B.炊具中的涡流是由励磁线圈中的交变电流的磁场产生的,故B错误;
C.陶瓷是绝缘体,无法形成涡流,所以利用陶瓷材料制成的炊具无法在电磁炉上正常加热,故C错误;
D.电磁炉工作时,炊具底面将产生强大的涡流,故D错误。
故选A。
6. 如图所示,两平行的虚线间的区域内存在着有界匀强磁场,有一较小的三角形闭合导线框abc的ab边与磁场边界平行。现使此线框向右匀速穿过磁场区域,运动过程中始终保持速度方向与ab边垂直。则图中哪一个可以定性地表示线框在上述过程中感应电流随时间变化的规律( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】根据感应电动势大小
而导体棒有效长度L等于导体进入磁场过程中与磁场边界相交线的长度,因此进入磁场过程中,感应电动势逐渐减小,从而感应电流逐渐减小;离开磁场时,感应电动势也逐渐减小,从而感应电流也逐渐减小。再根据右手定则,进入磁场过程中感应电流为逆时针方向,离开磁场过程中,感应电流为顺时针方向。
故选D。
7. 如图为某交流电电流随时间变化的图像, 其有效值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由图可知,根据电流的热效应,可得
代入数据解得
故选A。
8. 如图所示,质量为的闭合金属环用不可伸长的绝缘细线悬挂起来,金属环有一半处于水平且与环面垂直的匀强磁场中。从某时刻开始,磁感应强度开始减小,金属环始终保持静止,重力加速度为,则在磁感应强度减小的过程中,关于细线的拉力和环中感应电流的方向,下列说法中正确的是( )
A. 大于环的重力,沿顺时针方向
B. 小于环的重力,沿顺时针方向
C. 大于环的重力,沿逆时针方向
D. 小于环的重力,沿逆时针方向
【答案】A
【解析】
【详解】磁感应强度减小,穿过金属环的磁通量减小,由楞次定律和安培定则可知,感应电流的方向为顺时针方向,再由左手定则可得,金属环所受安培力的方向竖直向下,金属环始终保持静止,则细线的拉力
故选A。
9. 一理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=11:5.原线圈与正弦交变电源连接,输入电压u如图所示.副线圈仅接入一个10 Ω的电阻.则( )
A. 流过电阻的电流是20 A
B. 与电阻并联的电压表的示数是100V
C. 经过1分钟电阻发出的热量是6×103J
D. 变压器的输入功率是1×103W
【答案】D
【解析】
【详解】AB.由图象可知,原线圈中电压的有效值为220V,根据电压与匝数成正比可知,副线圈的电压有效值为100V,与电阻并联的电压表的示数是100V,流过电阻的电流
所以AB错误;
C.由
所以经过60s电阻发出的热量是60000J,所以C错误;
D.由图象可知,原线圈中电压的有效值为220V,根据电压与匝数成正比可知,副线圈的电压有效值为100V,副线圈的电阻为10Ω,所以输出功率
输入功率等于输出功率,所以D正确.
故选D。
10. 如图所示,一对平行金属板长为,两板间距为,两板间所加交变电压为,交变电压的周期,大量质量为m、电荷量为e的电子先后从平行板左侧以速度沿两板的中线持续不断的进入平行板之间,已知所有电子都能穿过平行板,且最大偏距的电子刚好从极板的边缘飞出,不计重力和电子间的相互作用,则( )
A. 所有电子在极板间运动的时间均为
B. 所有电子离开电场时得动能都不相同
C. 时刻进入电场的电子,在两板间运动时最大侧位移为
D. 时刻进入电场的电子,在两板间运动时最大侧位移为
【答案】C
【解析】
【详解】AB.电子进入电场后做类平抛运动,在两板间的运动时间为
不同时刻进入电场的电子竖直方向分速度图像如图所示
由图看出,所有电子离开电场时竖直方向分速度,速度都等于,即不同时刻进入极板间的电子离开极板时其速度相同,所有电子离开电场时得动能都相同,故AB错误;
C.在时刻进入电场的电子,在时刻侧位移最大,最大侧位移为
在时刻进入电场的电子侧位移最大为,则有
联立得
故C正确;
D.在时刻进入电场的电子在垂直极板方向的速度—时间图像如下图所示
在时刻侧位移最大,最大侧位移为
故D错误。
故选C。
11. 如图甲所示的电路中,变压器为理想变压器,交流电压表和电流表均可视为理想电表,定值电阻,,灯泡的电阻恒定。当开关S断开、电路的输入端接入如图乙所示的交流电压时,灯泡正常发光,电压表示数为36V,电流表示数为1A,则下列说法正确的是( )
A. 灯泡中的电流是频率为0.5Hz的交流电
B. 理想变压器原、副线圈的匝数比为
C. 若将开关S闭合,则电压表的示数将变为27V
D. 若将开关S闭合,则小灯泡的功率将变为81W
【答案】C
【解析】
【详解】A.由图乙可知,电路输入端输入的交变电流的频率为
变压器不改变交变电流的频率,所以灯泡中电流的频率为,故A错误;
B.当开关断开时,电阻两端的电压为
电路输入电压的有效值为
则原线圈两端的电压为
电压表测量的是副线圈的电压,则根据
故B错误;
C.根据
可得,副线圈的电流为,则灯泡的电阻为
副线圈在原线圈中的等效电阻为
此时原线圈中的电流为
电阻的分压为
原线圈的电压为
则电压表的示数,即副线圈的电压为
故C正确;
D.灯泡的功率为
故D错误。
故选C。
二、非选择题:共5题,共60分。其中第12题-第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
12. 我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律。以下是实验探究过程的一部分。
(1)如图甲所示,当磁铁的N极向下运动时,发现电流计指针偏转,若要探究线圈中产生感应电流的方向,必须知道_______________。
(2)如图乙所示,闭合开关后,线圈A相当于条形磁铁,下端为_____极(填“N”或“S”);实验中发现闭合开关瞬间,电流计指针向左偏。电路稳定后,若向右移动滑动触头,此过程中电流计指针向_____偏转(填“左”或“右”),此时线圈B中感应电流的方向_____(从上向下看,填“逆时针”或“顺时针”);若将线圈A抽出,此过程中电流计指针向_____偏转(填“左”或“右”)。
【答案】(1)电流表指针偏转方向与电流方向间的关系
(2) ①. N ②. 右 ③. 顺时针 ④. 右
【解析】
【小问1详解】
若要探究线圈中产生的感应电流的方向,必须知道电流从正(负)接线柱流入时,电流表指针的偏转方向。
【小问2详解】
[1]根据安培定则,闭合开关后,线圈A相当于条形磁铁,下端为N极;
[2]因为当闭合开关时,电路中的电流增大,穿过线圈的磁通量增加,已知此时产生的感应电流使电流表指针向左偏;
电路稳定后,若向右移动滑动触头,变阻器接入电路阻值增大,则电流减小,穿过线圈的磁通量减少,则此过程中电流计指针向右偏;
[3] 由上分析,穿过线圈向下的磁通量减少,根据楞次定律和安培定则,此时线圈B中感应电流的方向从上向下看 “顺时针”;
[4]若将线圈A抽出,穿过线圈向下的磁通量减少,则此过程中电流表指针向右偏转。
13. 一输出功率为180W的太阳能板输出的直流电,经转换后变成题图所示交流电。将该交流电接入一理想变压器原线圈,与副线圈相连的一额定电压为220V的用电器正常工作。求:
(1)该理想变压器原、副线圈匝数之比;
(2)通过该用电器的最大电流和1s时间内电流方向变化的次数。
【答案】(1)
(2),100
【解析】
【小问1详解】
由题知,原线圈两端的电压
故原、副线圈的匝数之比
【小问2详解】
通过原线圈的电流有效值
通过用电器的最大电流强度
解得
该交流电的周期,内电流方向变化的次数(次)
14. 某校用一台不计内阻的发电机来提供照明用电,输电过程如图所示,升压变压器原、副线圈匝数比为1∶5,降压变压器原、副线圈匝数比为5∶1,输电线的总电阻为r = 25 Ω。全校共有33个班,每班有6盏“220 V;40 W”的灯,若要保证全部电灯正常发光,求:
(1)降压变压器副线圈中的电流的大小?
(2)输电线上损失的功率的大小?
(3)升压变压器的输入电压的大小?
【答案】(1)36 A
(2)1296 W (3)256 V
【解析】
【小问1详解】
降压变压器副线圈中的电流为
解得
【小问2详解】
降压变压器原线圈的电流为
所以输电线上损失的功率为
代入数据解得
【小问3详解】
降压变压器原线圈的电压为
输电线上损失的电压为
升压变压器的输出电压为
则升压变压器的输入电压为
解得
15. 如图甲所示,两根足够长的光滑金属导轨竖直放置,两导轨之间的距离为L,导轨下端连接阻值为R的定值电阻。一质量为m、长为L的金属杆ab始终与导轨垂直且接触良好,金属杆ab及导轨电阻不计。在矩形区域cdfe内有垂直于纸面向里的匀强磁场,c、e间的距离为H,cdfe区域内磁场的磁感应强度大小B随时间t变化的关系图像如图乙所示(为已知量)。在t=0时刻,将金属杆ab从图示位置由静止释放,金属杆ab在时刻进入磁场,离开磁场时的速度为进入磁场时的一半。已知重力加速度大小为g,忽略空气阻力,求:
(1)金属杆ab刚进入磁场时的加速度大小;
(2)金属杆ab从开始下落到离开磁场的过程,回路中产生的热量。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【详解】(1)金属杆ab进入磁场之前做自由落体运动,金属杆ab刚进入磁场时的速度大小
刚进入磁场时所受的安培力大小
根据牛顿第二定律有
解得
(2)金属杆ab进入磁场之前,回路中的感应电动势
产生的热量
进入磁场之后,根据能量守恒定律有
解得
所以金属杆ab从开始下落到离开磁场的过程,回路中产生的热量
16. 如图所示,间距为、足够长的两条平行金属导轨与水平面成夹角固定放置,导轨上端电阻箱与电动势、内阻不计的电源串联,电阻箱阻值R的调节范围足够大,磁感应强度为的匀强磁场垂直导轨所在的平面向下,开关闭合,质量为、电阻为的导体棒垂直导轨放置,始终处于静止状态,导体棒与导轨之间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,导线、导轨的电阻均忽略不计,重力加速度,、。求:
(1)当电阻箱阻值为时,导体棒所受安培力的大小;
(2)电阻箱的阻值范围。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)当电阻箱阻值为时,电路中的电流为
根据左手定则可知导体棒所受安培力方向沿斜面向上,大小为
(2)导体棒在斜面上的最大静摩擦力,即滑动摩擦力大小为
对导轨进行受力分析,导轨始终处于静止状态,则安培力的极大值和极小值分别在导轨沿斜面向上和向下的滑动临界状态时取得,有
又根据
,
代入数据,解得
,
电阻箱的阻值范围
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