4. [跨学科实践](2025厦门思明区期中)如图17-3-5甲所示,注水后的猪肉不仅肉质变差易腐烂、营养价值大幅降低,还可能携带有害病菌,食用后会直接威胁人体的生命健康、损害身体健康。猪肉注水后含水量增加,其电阻会发生变化。
小钟设计了如图乙所示的实验电路,将注水猪肉条接入电路的M、N两点,来测量它的电阻大小。

(1)该实验的实验原理是
(2)排除故障后,将一条未注水的猪肉条接入电路,测量猪肉条两端电压及通过的电流,记录数据。向该猪肉条注入一定量的水后再次接入电路,测量电压及电流,记录数据。实验数据如下表所示。表格第2次实验中,注水0.1 mL的猪肉的电阻为

(3)小钟团队在不同环境下重复实验:
①将相同注水量的猪肉条分别置于0 ℃冷藏、25 ℃室温、35 ℃室温,1 h后测量电阻,发现温度越高,电阻越小;
②换用猪肉的瘦肉部位和肥肉部位(注水量相同),测量后发现电阻差异显著。
结合以上现象,分析在菜市场用该电阻测量法识别注水猪肉时,为确保识别结果准确,避免误判危害健康,需同时注意的两个关键前提:
小钟设计了如图乙所示的实验电路,将注水猪肉条接入电路的M、N两点,来测量它的电阻大小。
(1)该实验的实验原理是
$R=\frac{U}{I}$
。(2)排除故障后,将一条未注水的猪肉条接入电路,测量猪肉条两端电压及通过的电流,记录数据。向该猪肉条注入一定量的水后再次接入电路,测量电压及电流,记录数据。实验数据如下表所示。表格第2次实验中,注水0.1 mL的猪肉的电阻为
3750
Ω。由表中数据,小钟总结出猪肉条的电阻和注水量之间的关系:同一猪肉条,注水量越大,电阻越小
。(3)小钟团队在不同环境下重复实验:
①将相同注水量的猪肉条分别置于0 ℃冷藏、25 ℃室温、35 ℃室温,1 h后测量电阻,发现温度越高,电阻越小;
②换用猪肉的瘦肉部位和肥肉部位(注水量相同),测量后发现电阻差异显著。
结合以上现象,分析在菜市场用该电阻测量法识别注水猪肉时,为确保识别结果准确,避免误判危害健康,需同时注意的两个关键前提:
控制测量环境温度一致、保证测量部位的一致性(均为瘦肉部位)
答案
4. (1)$R=\frac{U}{I}$ (2)3750 小 (3)控制测量环境温度一致、保证测量部位的一致性(均为瘦肉部位)
解析
【分析】
本题围绕注水猪肉电阻测量的跨学科实践展开,解题思路如下:第(1)问需回忆伏安法测电阻的核心原理,即利用电压与电流的比值计算电阻;第(2)问根据欧姆定律变形公式计算电阻,再对比不同注水量的电阻数据得出关系;第(3)问需结合实验中发现的影响电阻的变量(温度、猪肉部位),运用控制变量法确定准确识别注水猪肉的前提。
【解析】
(1) 伏安法测电阻的实验原理是欧姆定律的变形公式,通过测量导体两端电压和通过的电流,计算导体电阻,即$R=\frac{U}{I}$。
(2) 根据欧姆定律$R=\frac{U}{I}$,第2次实验代入对应电压、电流值,计算得电阻为$3750Ω$;对比实验数据可知,同一猪肉条注水量越大,电阻越小。
(3) 实验表明温度、猪肉部位都会影响电阻,因此需控制测量环境温度一致,同时保证测量部位一致(均为瘦肉部位),避免误判。
【答案】
(1)$R=\frac{U}{I}$;(2)3750;小;(3)控制测量环境温度一致、保证测量部位的一致性(均为瘦肉部位)
【知识点】
欧姆定律应用、电阻的影响因素、控制变量法
【点评】
本题结合生活实际问题,考查物理知识在实践中的应用,体现了跨学科实践的理念,培养学生运用物理方法解决实际问题的能力。
【难度系数】
0.6
本题围绕注水猪肉电阻测量的跨学科实践展开,解题思路如下:第(1)问需回忆伏安法测电阻的核心原理,即利用电压与电流的比值计算电阻;第(2)问根据欧姆定律变形公式计算电阻,再对比不同注水量的电阻数据得出关系;第(3)问需结合实验中发现的影响电阻的变量(温度、猪肉部位),运用控制变量法确定准确识别注水猪肉的前提。
【解析】
(1) 伏安法测电阻的实验原理是欧姆定律的变形公式,通过测量导体两端电压和通过的电流,计算导体电阻,即$R=\frac{U}{I}$。
(2) 根据欧姆定律$R=\frac{U}{I}$,第2次实验代入对应电压、电流值,计算得电阻为$3750Ω$;对比实验数据可知,同一猪肉条注水量越大,电阻越小。
(3) 实验表明温度、猪肉部位都会影响电阻,因此需控制测量环境温度一致,同时保证测量部位一致(均为瘦肉部位),避免误判。
【答案】
(1)$R=\frac{U}{I}$;(2)3750;小;(3)控制测量环境温度一致、保证测量部位的一致性(均为瘦肉部位)
【知识点】
欧姆定律应用、电阻的影响因素、控制变量法
【点评】
本题结合生活实际问题,考查物理知识在实践中的应用,体现了跨学科实践的理念,培养学生运用物理方法解决实际问题的能力。
【难度系数】
0.6
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