2024鲁科版高中物理必修第三册同步练习--第3章　恒定电流拔高练

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2024鲁科版高中物理必修第三册同步
综合拔高练
五年高考练
考点1　电流的理解
　　　　　 　　　　　　　　　　
1.(2020课标Ⅰ,17)图(a)所示的电路中,K与L间接一智能电源,用以控制电容器C两端的电压UC。如果UC随时间t的变化如图(b)所示,则下列描述电阻R两端电压UR随时间t变化的图像中,正确的是 (　　)
考点2　电功与电热
2.(2019浙江4月选考,8)电动机与小电珠串联接入电路,电动机正常工作时,小电珠的电阻为R1,两端电压为U1,流过的电流为I1;电动机的内电阻为R2,两端电压为U2,流过的电流为I2。则 (　　)
A.I1
C.= D.<
考点3　对电阻的测量
3.(2021浙江6月选考,18)小李在实验室测量一电阻Rx的阻值。
(1)因电表内阻未知,用如图1所示的电路来判定电流表该内接还是外接。正确连线后,合上开关S,将滑动变阻器的滑片P移至合适位置。单刀双掷开关K掷到1,电压表的读数U1=1.65 V,电流表的示数如图2所示,其读数I1=　　　　A;将K掷到2,电压表和电流表的读数分别为U2=1.75 V,I2=0.33 A。由此可知应采用电流表　　　　(填“内”或“外”)接法。
(2)完成上述实验后,小李进一步尝试用其他方法进行实验:
①器材与连线如图3所示,请在虚线框中画出对应的电路图;
②先将单刀双掷开关掷到左边,记录电流表读数,再将单刀双掷开关掷到右边,调节电阻箱的阻值,使电流表的读数与前一次尽量相同,电阻箱的示数如图3所示,则待测电阻Rx=　　　　Ω。此方法,　　　　(填“有”或“无”)明显的实验误差,其理由是　　　　　　　　　　　　　　　　。
图1
图2
图3
4.(2020课标Ⅱ,23)某同学要研究一小灯泡L(3.6 V,0.30 A)的伏安特性。所用器材有:电流表A1(量程200 mA,内阻Rg1=10.0 Ω)、电流表A2(量程500 mA,内阻Rg2=1.0 Ω)、定值电阻R0(阻值R0=10.0 Ω)、滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω)、电源E(电动势4.5 V,内阻很小)、开关S和若干导线。该同学设计的电路如图(a)所示。
(1)根据图(a),在图(b)的实物图中画出连线。
图(a)
图(b)
(2)若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流,利用I1、I2、Rg1和R0写出:小灯泡两端的电压U=　　　　,流过小灯泡的电流I=　　　　。为保证小灯泡的安全,I1不能超过　　　　 mA。
(3)实验时,调节滑动变阻器,使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的I1和I2。所得实验数据在下表中给出。
I1/mA 32 55 85 125 144 173
I2/mA 171 229 299 379 424 470
根据实验数据可算得,当I1=173 mA时,灯丝电阻R=　　　　 Ω(保留1位小数)。
(4)如果用另一个电阻替代定值电阻R0,其他不变,为了能够测量完整的伏安特性曲线,所用电阻的阻值不能小于　　　　 Ω(保留1位小数)。
5.(2021河北,11)某同学研究小灯泡的伏安特性,实验室提供的器材有:小灯泡(6.3 V,0.15 A),直流电源(9 V)、滑动变阻器、量程合适的电压表和电流表,开关和导线若干,设计的电路如图1所示。
图1
图2
(1)按照图1,完成图2中的实物连线。
(2)按照图1连线后,闭合开关,小灯泡闪亮一下后熄灭,观察发现灯丝被烧断,原因可能是　　　　(单项选择,填正确答案标号)。
A.电流表短路
B.滑动变阻器的滑片接触不良
C.滑动变阻器滑片的初始位置在b端
(3)更换小灯泡后,该同学正确完成了实验操作,将实验数据描点作图,得到I-U图像,其中一部分如图3所示。根据图像计算出P点对应状态下小灯泡的电阻为　　　　Ω(保留三位有效数字)。
图3
6.(2021全国甲,23)某同学用图(a)所示电路探究小灯泡的伏安特性,所用器材有:小灯泡(额定电压2.5 V,额定电流0.3 A)、电压表(量程300 mV,内阻300 Ω)、电流表(量程300 mA,内阻0.27 Ω)、定值电阻R0、滑动变阻器R1(阻值0~20 Ω)、电阻箱R2(最大阻值9 999.9 Ω)、电源E(电动势6 V,内阻不计)、开关S、导线若干。完成下列填空:
(1)有3个阻值分别为10 Ω、20 Ω、30 Ω的定值电阻可供选择,为了描绘小灯泡电流在0~300 mA的U-I曲线,R0应选取阻值为　　　　 Ω的定值电阻;
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于变阻器的　　　　(填“a”或“b”)端;
(3)在流过电流表的电流较小时,将电阻箱R2的阻值置零,改变滑动变阻器滑片的位置,读取电压表和电流表的示数U、I,结果如图(b)所示。当流过电流表的电流为10 mA时,小灯泡的电阻为　　　　Ω(保留1位有效数字);
(4)为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3 V,该同学经计算知,应将R2的阻值调整为　　　　 Ω。然后调节滑动变阻器R1,测得数据如下表所示:
U/mV I/mA
24.0 140.0
46.0 160.0
76.0 180.0
110.0 200.0
128.0 220.0
152.0 240.0
184.0 260.0
216.0 280.0
250.0 300.0
(5)由图(b)和上表可知,随流过小灯泡电流的增加,其灯丝的电阻　　　　(填“增大”“减小”或“不变”);
(6)该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为160 mA,可得此时小灯泡电功率P1=　　　　W(保留2位有效数字);当流过电流表的电流为300 mA时,小灯泡的电功率为P2,则P2/P1=　　　　(保留至整数)。
考点4　测量金属丝的电阻率
7.(2022浙江1月选考,18)小明同学根据图1的电路连接器材来“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”。实验时多次改变合金丝甲接入电路的长度l、调节滑动变阻器的阻值,使电流表的读数I达到某一相同值时记录电压表的示数U,从而得到多个的值,作出-l图像,如图2中图线a所示。
图1
图2
图3
(1)在实验中使用的是　　　　(选填“0~20 Ω”或“0~200 Ω”)的滑动变阻器。
(2)在某次测量时,量程为3 V的电压表的指针位置如图3所示,则读数U=　　　　 V。
(3)已知合金丝甲的横截面积为7.0×10-8 m2,则合金丝甲的电阻率为　　　　Ω·m(结果保留2位有效数字)。
(4)图2中图线b是另一根长度相同、材料相同的合金丝乙与合金丝甲并联后采用同样的方法获得的-l图像,由图可知合金丝甲的横截面积　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)合金丝乙的横截面积。
8.(2022广东,12)弹性导电绳逐步成为智能控制系统中部分传感器的敏感元件。某同学测量弹性导电绳的电阻与拉伸后绳长之间的关系,实验过程如下:
(1)装置安装和电路连接
如图(a)所示,导电绳的一端固定,另一端作为拉伸端,两端分别用带有金属夹A、B的导线接入如图(b)所示的电路中。
(2)导电绳拉伸后的长度L及其电阻Rx的测量
①将导电绳拉伸后,用刻度尺测量并记录A、B间的距离,即导电绳拉伸后的长度L。
②将滑动变阻器R的滑片滑到最右端。断开开关S2,闭合开关S1,调节R,使电压表和电流表的指针偏转到合适位置。记录两表的示数U和I1。
③闭合S2,电压表的示数　　　　(选填“变大”或“变小”)。调节R使电压表的示数仍为U,记录电流表的示数I2,则此时导电绳的电阻Rx=　　　　(用I1、I2和U表示)。
④断开S1,增大导电绳拉伸量,测量并记录A、B间的距离,重复步骤②和③。
(3)该电压表内阻对导电绳电阻的测量值　　　　(选填“有”或“无”)影响。
(4)图(c)是根据部分实验数据描绘的Rx-L图线。将该导电绳两端固定在某种机械臂上,当机械臂弯曲后,测得导电绳的电阻Rx为1.33 kΩ,则由图线可读出导电绳拉伸后的长度为　　　　 cm,即机械臂弯曲后的长度。
三年模拟练
应用实践
1.(2022山东高密三中开学考试)如图所示的电路中,若a、b为输入端,A、B为输出端,并把滑动变阻器的滑片置于变阻器的中央,则下列说法正确的是 (　　)
A.空载时输出电压UAB=
B.当A、B间接上负载R时,输出电压UAB<
C.A、B间的负载R越大,UAB越接近
D.A、B间的负载R越小,UAB越接近
2.(2022福建南靖二中开学考试)如图,两个定值电阻R1、R2串联后接在U=9 V的恒压直流电源上。把一个内阻不是很大的电压表接在R1两端,电压表的示数U1=6 V,若把此电压表改接在R2的两端,则下列关于电压表的示数U2的说法正确的是 (　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.U2<3 V B.U2=3 V
C.3 V3.(2021重庆巴蜀中学月考)如图所示为a、b两电阻的伏安特性曲线,图中α=45°,关于两电阻的描述正确的是 (　　)
A.电阻a的阻值随电流的增大而减小
B.电阻b的阻值R==1.0 Ω
C.在两图线交点处,电阻a的阻值小于电阻b的阻值
D.在电阻b两端加4 V电压时,流过电阻的电流是2 A
4.(2021山东师范大学附中月考)如图所示,一套太阳能路灯配备1个太阳能电池组件、1块免维护电池、2只LED灯。太阳能路灯技术参数如下:
太阳能电池组件(光电转换效率为24%,平均输出功率为120 W); 免维护电池(100 A·h,15 V,充电效率为75%,输出效率为80%); 每只LED灯的额定电压为12 V、额定电流为2 A。照明时间可根据需要在4~12 h之间任意调节,结合以上数据可知 (　　)
A.充满电的免维护电池具有的电能为1 500 J
B.利用免维护电池给2只LED灯供电,最长供电时间为25 h
C.太阳光照射2 h,太阳能电池组件吸收的太阳能约为8.64×105 J
D.利用太阳能电池组件给免维护电池充电,充满所需最长时间为12.5 h
5.(2022广东肇庆期末)近年来,机器人逐渐走入我们的生活。如图所示,某科技小组在研究机器人内部直流电动机的性能时,发现当电动机两端电压为U1、通过的电流为I1时,电动机没有转动。当电动机两端电压为U2、通过的电流为I2时,电动机正常转动。则这台电动机正常工作时的输出功率为 (　　)
A.U1I1- B.U2I2-
C.U2I2-U1I1 D.U2I2
6.(2022云南大理巍山第二中学期末)某地强风的风速约为v,空气的密度为ρ,如果通过面积为S的横截面的风的动能有40%转化为电能,则风能转化为电能的功率为 (　　)
A.ρSv B.ρSv2
C.ρSv3 D.ρSv4
7.(2022山东期末)如图所示,甲、乙两个电表的内部电路都是由一个灵敏电流计G和两个电阻组成,它们中一个是电压表,另一个是电流表,那么以下结论正确的是 (　　)
A.甲表是电流表,R1减小时量程会变大
B.甲表是电流表,R1减小时对量程无影响
C.乙表是电压表,R2减小时量程会变小
D.乙表是电压表,R2减小时对量程无影响
8.(2023福建福州月考)在测定金属电阻率的实验中,所用金属电阻丝的电阻约为30 Ω。现通过以下实验测量该电阻丝的电阻率。
(1)用螺旋测微器测出电阻丝的直径为d。
(2)实验中能提供的器材有开关、若干导线及下列器材:
电压表V1(量程为0~3 V,内阻约为3 kΩ)
电压表V2(量程为0~15 V,内阻约为15 kΩ)
电流表A1(量程为0~100 mA,内阻约为5 Ω)
电流表A2(量程为0~0.6 A,内阻约为0.1 Ω)
滑动变阻器R1(0~5 Ω)
滑动变阻器R2(0~1 kΩ)
电源(电动势为4.5 V,内阻不计)
为了便于调节电路并能较准确地测出电阻丝的阻值,电流表应选　　　　,滑动变阻器应选　　　　。
(3)如图甲所示,将电阻丝拉直后,将其两端分别固定在刻度尺两端的接线柱a和b上,刻度尺的中间有一个可沿电阻丝滑动的触头,触头的另一端为接线柱c,当用手按下触头时,触头才与电阻丝接触,触头的位置可在刻度尺上读出。实验中改变触头与电阻丝接触的位置后移动滑动变阻器的滑片,使电流表示数I保持不变,分别测量出多组接入电路中电阻丝的长度L与对应的电压表的示数U。请在图甲中完成实验电路的连接,部分已连好的线不能改动。(要求:能改变接入电路中的电阻丝的长度并能进行多次测量)
(4)利用测量数据画出U-L图线,如图乙所示,其中(L0,U0)是U-L图线上的一个点的坐标。根据U-L图线,用电阻丝的直径d、电流I和坐标(L0,U0)计算出电阻丝的电阻率ρ=　　　　。
9.(2022陕西期末)为了研究光敏电阻在室内正常光照射和室外强光照射时电阻的大小关系,某同学用如图甲所示的电路进行实验,得出两种U-I图线,如图乙所示。
(1)根据U-I图线可知正常光照射时光敏电阻的阻值为　　　　Ω,强光照射时的阻值为　　　　Ω;
(2)若实验中所用电压表的内阻约为5 kΩ,毫安表的内阻约为100 Ω,考虑到电表内阻对实验结果的影响,此实验中　　　　(选填“正常光照射时”或“强光照射时”)测得的电阻误差较大。若测量这种光照下的电阻,实物图中毫安表的连接方式采用　　　　(选填“内接”或“外接”)法进行实验,实验结果较为准确。
10.(2022山东枣庄第三中学期中)为了测量一精密金属丝的电阻率,某实验小组先粗测其电阻约为6 Ω。
(1)然后用螺旋测微器测其直径,如图所示,则其直径D=　　　　 mm,再用毫米刻度尺测其长度为L。然后进行较准确测量,除待测金属丝外,实验室还备有的实验器材如下:
A.电压表V1(量程0~3 V,内阻约为15 kΩ)
B.电压表V2(量程0~15 V,内阻约为75 kΩ)
C.电流表A1(量程0~3 A,内阻约为0.2 Ω)
D.电流表A2(量程0~600 mA,内阻约为1 Ω)
E.滑动变阻器R1(0~5 Ω,0.6 A)
F.滑动变阻器R2(0~2 000 Ω,0.1 A)
G.输出电压为3 V的直流稳压电源E
H.电阻箱
L.开关S,导线若干
(2)为了测量范围尽可能大一些,则上述器材中电流表应选择　　　　,滑动变阻器应选择　　　　。(填器材前序号)
(3)请在框内设计最合理的电路图。
11.(2022山东期末)小明找到一段粗细均匀的圆柱体导电材料,欲测量这种材料的电阻率ρ,先粗测其电阻约为2 000 Ω,为进一步精确测得电阻率,实验室提供以下实验器材:
A.20分度的游标卡尺
B.螺旋测微器
C.电流表A1(量程0~5 mA,内阻r1=500 Ω)
D.电流表A2(量程0~20 mA,内阻r2约为200 Ω)
E.电压表V1(量程0~10 V,内阻约为10 kΩ)
F.电压表V2(量程0~3 V,内阻约为2 kΩ)
G.滑动变阻器R1(0~200 Ω,额定电流为0.3 A)
H.滑动变阻器R2(0~20 Ω,额定电流为0.5 A)
I.定值电阻R=200 Ω
J.直流电源E(提供恒压12 V)
K.开关一只,导线若干
小明设计的一部分电路如图丙所示,请回答下列问题:
(1)用游标卡尺测得该样品的长度如图甲所示,其示数L=　　　　cm;用螺旋测微器测得该样品的直径如图乙所示,其示数D=　　　　mm。
(2)定值电阻最合理的位置应该是　　　　(填“1”或“2”),应选的滑动变阻器是　　　　(填“G”或“H”)。
(3)用实线代替导线将电路图补充完整(需连好电压表和滑动变阻器)。
(4)实验中电表测量数据分别为U、I,则这种材料的电阻率ρ=　　　　(用题中所给物理量字母表示)。
迁移创新
12.(2022山东德州期末)德州某中学开展“爱物理、学物理、用物理”活动,一兴趣小组想测出学校附近一工厂排出废水的电阻率,以判断废水是否达到排放标准(一般工业废水电阻率ρ≥200 Ω·m为达标)。图1为该小组所用的圆柱形盛水容器,其底面为带有接线柱的圆形金属薄板(电阻极小),侧面由绝缘材料制成。该小组将水样注满容器后,设计实验进行测量。
图1
(1)已知圆柱形容器长L=31.40 cm,该小组用20分度的游标卡尺测量其直径d,如图2所示,d=　　　　 mm。该小组又测得所测水样的电阻约为2 600 Ω。
图2
(2)为更精确地测量所取水样的电阻,该小组从实验室中找到如下实验器材:
A.电流表(量程0~5 mA,电阻RA=200 Ω)
B.电压表(量程0~15 V,电阻RV约为10 kΩ)
C.滑动变阻器(0~200 Ω,额定电流1 A)
D.电源(12 V,内阻约10 Ω)
E.开关一只、导线若干
请在实物图3中完成电路连接。
图3
(3)正确连接电路后,闭合开关,测得一组U、I数据;再调节滑动变阻器,重复上述测量步骤,测出一系列数据如表所示,并作出U-I关系图像如图4所示。
1 2 3 4 5 6
U/V 2.0 3.4 6.8 8.0 10.0 11.6
I/mA 0.60 1.00 2.00 2.40 3.00 3.60
图4
(4)由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率为　　　　 Ω·m(结果保留三位有效数字)。据此可知,所得水样在电阻率这一指标上　　　　(选填“达标”或“不达标”)。
本章达标检测见增分测评卷
综合拔高练
五年高考练
1.A　根据图(b)知,在2~3 s时间内,电容器两端的电压恒定不变,电路中电流为零,故电阻两端电压为零,故D项错误;在1~2 s时间内,电容器两端的电压均匀增大,电容器处于充电过程,在3~5 s时间内,电容器两端的电压均匀减小,电容器处于放电过程,两个过程通过电阻R的电流方向相反,则这两段时间内电阻两端的电压值必定一正一负,故B项错误;由于充电时间比放电时间短,因此充电电流I充比放电电流I放大,则充电时电阻两端电压值大于放电时电阻两端的电压值,故A项正确,C项错误。
2.D　由题意可知I1=I2,选项A错误;因U2>I2R2,U1=I1R1,则<,选项B、C错误,D正确;故选D。
3.答案　(1)0.33~0.34　外　(2)①如图所示　②5
有　电阻箱的最小分度与待测电阻比较接近(或其他合理解释)
解析　(1)由图示电流表可知,电流I1=0.33 A;比较两次测量结果可知,电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大,说明待测电阻的阻值较小,应采用电流表外接法。
(2)①对应的电路图如答案图所示。②电阻箱的读数为5 Ω,受电阻箱取值限制,阻值只能精确到个位数,电阻箱的最小分度与待测电阻比较接近,有明显的实验误差。
4.答案　(1)见解析　(2)I1(Rg1+R0)　I2-I1　180　(3)11.6　(4)8.0
解析　(1)根据题图(a),将题图(b)中的实物连线,连线不交叉,如图所示。
(2)由欧姆定律及串并联电路特点,可知小灯泡两端的电压U=I1(Rg1+R0);流过小灯泡的电流I=I2-I1;当小灯泡正常工作时,其两端电压为U额=3.6 V,则I1m==0.18 A=180 mA。
(3)由串并联电路特点和欧姆定律得,灯丝电阻R=,当I1=173 mA时,由图表可知I2=470 mA,代入可得R=11.6 Ω。
(4)为了能够测量完整的伏安特性曲线,小灯泡应能达到正常发光,此时小灯泡两端电压为U额=3.6 V,电流为I额=0.3 A;由串并联电路特点和欧姆定律得,所用电阻的阻值R'=-Rg1;当R'取最小值时,通过电流表A2的电流达到最大值,即I2=0.5 A,代入可得R'=8.0 Ω。
5.答案　(1)如图所示　(2)C　(3)27.0
解析　(1)先连接电源、开关与滑动变阻器,再连接小灯泡与电流表所在支路,最后将电压表并联在灯泡两端。(2)电流表短路对电路影响很小,选项A错误。滑动变阻器滑片接触不良只能造成电路时断时续,电流时有时无,不会烧坏灯泡,故选项B错误。滑动变阻器滑片初始位置在b端,此时灯泡直接连在电源的两端,接通电源的瞬间,电源电压大于灯泡额定电压,灯泡闪亮一下就烧断,故选项C正确。(3)P点对应的电阻为P点对应的电压与电流的比值。由图知P点的坐标为(2.00 V,74.0 mA),故R== Ω≈27.0 Ω。
6.答案　(1)10　(2)a　(3)0.7　(4)2 700.0
(5)增大　(6)0.074　10
解析　(1)滑片在b端时灯泡两端电压最大,如果小灯泡中流过额定电流,R0与电流表共分压3.5 V,则R0= Ω-0.27 Ω≈11.4 Ω,可见R0的阻值不能大于11.4 Ω,应选取10 Ω的定值电阻。
(2)从安全角度考虑,闭合开关前滑片应置于a端。
(3)由题图(b)可知,当I=10 mA时,U=7 mV,R==0.7 Ω。
(4)电压表的最大测量值Ug=0.3 V,Rg=300 Ω,则Ig==1×10-3 A,改装后电压表的最大测量值U=3 V,R2=-Rg=2 700.0 Ω。
(5)由题图(b)可知随着小灯泡中的电流增加,R=增大。
(6)由表格数据可知,当I=0.16 A时,U=0.046 V,当I=0.3 A时,U=0.25 V,由于此时表格中的电压为电压表读数,灯泡两端的电压是电压表读数的10倍,则P=10UI,可得P1≈0.074 W,P2=0.75 W,≈10。
7.答案　(1)0~20 Ω　(2)1.31~1.34　(3)0.98×10-6~1.0×10-6　(4)小于
解析　(1)由题图2中a图线知合金丝甲电阻最大约为8 Ω,为了使电压表有明显的读数变化,则滑动变阻器的最大阻值不能太大,故选0~20 Ω的比较合适。
(2)电压表读数U=1.32 V(1.31~1.34 V均可)。
(3)由R=ρ及I=可得=l,根据题图2中图线斜率可求得ρ=·S=0.99×10-6 Ω·m。
(4)由题图2知l=0.40 m时,R甲=6.8 Ω,R并=2.1 Ω,根据R并=可解得R甲>R乙;R=ρ,因为甲、乙长度相同,材料相同,所以S甲8.答案　(2)③变小　　(3)无　(4)51.80
解析　(2)③闭合S2,定值电阻与导电绳的并联电阻小于定值电阻的阻值,则电压表的示数变小。
调节R使电压表的示数仍为U,电流表的示数为I2,此时通过导电绳的电流为I2-I1,导电绳的电阻Rx=。
(3)若电压表内阻不为无穷大,则Rx==,则该电压表内阻对导电绳电阻的测量值没有影响。
(4)由题图(c)可以读出当导电绳的电阻Rx为1.33 kΩ时,导电绳拉伸后的长度为51.80 cm。
归纳总结　电阻R1和R2串联,其两端的总电压U保持不变,R1两端的电压U1=R1=,保持R2不变,使R1减小,则U1减小,即串联电路中的一个电阻的阻值减小,其他条件不变,则该电阻两端的电压减小。
三年模拟练
1.ABC 2.A 3.AD 4.B 5.B 6.C 7.C
1.ABC　空载时,A、B间电阻为滑动变阻器总电阻的一半,故输出电压UAB=,故A正确;当A、B间接上负载R时,由于负载R与滑动变阻器下半部分并联,所以A、B间电阻变小,小于滑动变阻器总电阻的一半,根据串联电路分压规律,可知输出电压UAB<,故B正确;A、B间的负载R越大,A、B间电阻越接近滑动变阻器总电阻的一半,则UAB越接近,故C正确,D错误。故选A、B、C。
方法技巧　一段复杂的电路一般都可分解为串联和并联电路,必要时可通过画等效电路来分析,在画等效电路时需注意:电容器、理想电压表相当于电路断开,理想电流表相当于其两端短路。分析电路时可先将电源画出,根据电流在电源外部从高电势流向低电势的原则画出等效电路图,这样解决问题就一目了然了。
2.A　当电压表接在R1两端时,设电压表与R1并联后的等效电阻为R1 V,根据串联分压规律可得
==2 ①
根据并联电阻规律可知R1 V联立①②可得R1>2R2 ③
当电压表接在R2两端时,设电压表与R2并联后的等效电阻为R2 V,根据并联电阻规律可知R2 V联立③④可得R1>2R2 V ⑤
根据串联分压规律可得U2=U ⑥
联立⑤⑥可得U2方法技巧　本题特别注意,电压表不是理想电表,当其并联在电阻两端时,电压表分流,应利用串、并联电路的电压分配规律进行分析。即对于混联电路的分析要综合运用“局部法”和“整体法”。
3.AD　由图可知,电阻a的I-U图像上的点与坐标原点的连线的斜率越来越大,故电阻a的阻值随电流的增大而减小,故A正确;I-U图像上某点与坐标原点连线的斜率表示电阻的倒数,电阻b的阻值R= Ω=2.0 Ω,故B错误;两图线的交点处,电流和电压均相等,由欧姆定律可知,两电阻的阻值大小相等,故C错误;由于b电阻的阻值为2.0 Ω,在电阻b两端加4 V电压时,流过电阻的电流I== A=2 A,故D正确。
4.B　充满电的免维护电池具有的能量为E=QU=100×3 600×15 J=5.4×106 J,它不是以电能的形式存在的,故A错误;利用免维护电池给2只LED灯供电,最长供电时间为t=5.4×106×80%÷(12×2×2×3 600)h=25 h,故B正确;太阳能电池组件的光电转换效率为24%,平均输出功率为120 W,则2小时可吸收的太阳能为E= J=3.6×106 J,故C错误;利用太阳能电池组件给免维护电池充电,充满需要的最长时间为t=100×15÷120÷75% h=16.7 h,故D错误。
5.B　这台电动机内阻为rM=,电动机正常工作时的输出功率为P出=U2I2-rM,解得 P出=U2I2-,故选B。
6.C　在t时间内通过面积为S的横截面的空气的体积为V=Svt,在t时间内通过面积为S的横截面的空气的质量为m=ρV,在t时间内通过面积为S的横截面的空气的动能为Ek=mv2,因为风的动能有40%转化为电能,所以在t时间内得到的电能为W=40%Ek,功率为P=,联立以上各式,解得P=ρSv3,故选C。
7.C　甲表的电路中并联了分流电阻R2,所以甲表为电流表;乙表的电路中串联了分压电阻R2,则乙表是电压表;甲表的电路中,若R1减小,则当电流计G满偏时,R2两端电压减小,通过R2的电流减小,则甲表的量程会变小;乙表的电路中,若R2减小,则当电流计G满偏时,R2两端电压减小,则乙表量程变小。故选C。
8.答案　(2)A1　R1　(3)实验电路图如图所示　(4)
解析　(2)由于电源电动势为4.5 V,所以电压表应选V1。采用分压式接法,滑动变阻器选R1。根据欧姆定律可知,通过电阻丝的最大电流为I===0.1 A=100 mA,故依题意要求电流表应选A1。
(3)由Rx满足(4)根据欧姆定律得Rx=,根据电阻定律公式应有Rx=ρ=ρ,联立得U=,故U-L图线的斜率k==,解得ρ=。
方法技巧　实物图连接的要点:
(1)各导线都应连接在接线柱上。
(2)导线不可出现交叉,导线不能跨过仪器。
(3)连接电表应注意量程的选用,正、负接线柱不要接错。
(4)开关要控制整个电路。
9.答案　(1)3 000　200　(2)强光照射时　外接
解析　(1)光敏电阻的阻值随光照的增强而减小,结合图乙知正常光照射时光敏电阻的阻值为R1== Ω=3 000 Ω,强光照射时光敏电阻的阻值为R2== Ω=200 Ω。
(2)实验电路采用的是毫安表内接法,由于毫安表的分压作用,测得的结果比真实值偏大,当待测电阻阻值较大时实验误差较小,所以强光照射时实验误差较大;强光照射时应采用毫安表外接法,此时电压表的分流作用对实验结果影响较小,故实验结果较为准确。
10.答案　(1)5.200　(2)D　E　(3)图见解析
解析　(1)根据螺旋测微器的读数方法,该读数为
5.0 mm+0.01×20.0 mm=5.200 mm。
(2)由于直流稳压电源的输出电压为3 V,为了确保电压测量的精度,电压表应选择A;由于金属丝的电阻约为6 Ω,则电路中的最大电流I=≈ A=0.5 A,为了确保电流表读数的精度,电流表应选择D;实验要求测量范围尽可能大一些,则控制电路应采用分压式,为了调节方便、测量数据的连续性,滑动变阻器应选择E。
(3)由于≈=2.5×103>≈=6,表明电流表分压影响大,实验中需要排除电流表分压的影响,测量电路采用电流表外接法,控制电路采用滑动变阻器分压接法,电路如图所示
导师点睛　(1)两种伏安法测电阻都有误差,用电流表外接法测量电阻,R测=,小于待测电阻R;用电流表内接法测电阻,测量值R测=RA+R,大于待测电阻R。
(2)一般来说,测量阻值较小电阻,即>时,采用电流表外接法,忽略电压表的影响;测量阻值较大电阻,即<时,采用电流表内接法,忽略电流表的影响。
11.答案　(1)5.015　4.700　(2)2　H　(3)图见解析
(4)
解析　(1)L=5 cm+3×0.05 mm=5.015 cm
D=4.5 mm+20.0×0.01 mm=4.700 mm
(2)电流表可能测到的最大电流约为I= A=6 mA,则电流表选择A1即可;因A1的内阻已知,则可采用电流表内接法;由于电压表的内阻都不是确定的值,则定值电阻最合理的位置应该是“2”;滑动变阻器采用分压接法,则应选阻值较小的H。
(3)电路图如图所示。
(4)实验中电表测量数据分别为U、I,则待测电阻Rx=-R-r1
又Rx=ρ
解得ρ=
12.答案　(1)44.00　(2)图见解析　(4)15.5　不达标
解析　(1)由游标卡尺的读数规则可知,圆柱形容器的直径为d=44 mm+0.05 mm×0=44.00 mm。
(2)根据实验设计要求可知,滑动变阻器应采用分压式接法,水样电阻约为2 600 Ω,电压表分流影响大,则电流表应采用内接法,电路图如图所示
(3)根据欧姆定律可得R=,即U-I图像的斜率表示所取水样的阻值,又根据电阻定律
R===
可得ρ=
(4)代入数据,解得ρ=15.5 Ω·m,故所得水样在电阻率这一指标上不达标。
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