2024鲁科版高中物理必修第三册同步练习--第4章　闭合电路欧姆定律与科学用电复习提升

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2024鲁科版高中物理必修第三册同步
本章复习提升
易混易错练
易错点1　对闭合电路输出功率最大的条件适用对象不明确
1.(2022山东临沂二十四中期中)如图所示,定值电阻R0=2 Ω,滑动变阻器R1的最大阻值为10 Ω,E为电源电动势,电源内阻r=5 Ω,以下说法中正确的是 (　　)
A.滑动变阻器的滑片从最左端滑到最右端的过程中,R0的功率先增大后减小
B.滑动变阻器的滑片从最左端滑到最右端的过程中,R1的功率先增大后减小
C.滑动变阻器的滑片从最左端滑到最右端的过程中,r的功率先增大后减小
D.滑动变阻器的滑片从最左端滑到最右端的过程中,电源的输出功率一直增大
易错点2　不能正确理解U-I图像
2.(2022江苏期中)如图所示,线段a表示电源甲两端的电压随电流变化的图线,线段b表示某电阻乙两端电压随电流变化的图线,若将甲电源和乙电阻连成闭合电路,则下列判断正确的是 (　　)
A.电阻乙的阻值小于电源甲的内阻
B.阴影部分的面积表示电源的输出功率
C.若α=β,此时电源的输出功率最大
D.α越大,电源甲的效率越低
3.(2021江苏苏州木渎高中自主调研)如图甲所示,不计电表对电路的影响,改变滑动变阻器的滑片位置,测得电压表V1和V2的示数随电流表A的示数变化规律分别如图乙中a、b所示,下列判断正确的是 (　　)
①图线a的延长线与纵轴交点的坐标值等于电源电动势
②图线b斜率的绝对值等于电源的内阻
③图线a、b交点的横、纵坐标之积等于此状态下电源的输出功率
④图线a、b交点的横、纵坐标之积等于此状态下电阻R0消耗的功率
　　　　　　　　　　　　　　　
A.①③ B.①④
C.①③④ D.②③
易错点3　不能根据实验方法的变化灵活处理数据
4.(2023福建龙岩上杭一中月考)某同学进行“测定电池电动势和内阻”的实验。
(1)该同学想要将量程为0~200 μA、内阻为1.00 kΩ的电流表串联一个电阻改装为电压表。若实验室现有两种规格的定值电阻:A.阻值1.00 kΩ,B.阻值7.00 kΩ,他应该选择　　　(填“A”或“B”)电阻。
(2)根据图甲的电路图进行测量,请据此在图乙实物图中完成剩下的接线。
(3)在正确进行实验后,记录几组数据,其中某次电流表A2的指针位置如图丙所示,其读数为　　　　A。然后描点作图如图丁,据此可知,干电池的电动势为　　　　V,内阻为　　　　Ω(结果取小数点后两位数字)。
易错点4　不清楚多用电表内部结构
5.图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池;R1、R2、R3、R4和R5是定值电阻,R6是可变电阻;表头的满偏电流为250 μA,内阻为480 Ω。虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位,5个挡位为:直流电压1 V挡和5 V挡,直流电流1 mA挡和2.5 mA挡,欧姆×100 Ω 挡。
图(a)
图(b)
(1)图(a)中的A端与　　　(填“红”或“黑”)色表笔相连接。
(2)关于R6的使用,下列说法正确的是　　　(填正确答案标号)。
A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
(3)根据题给条件可得R1+R2=　　　Ω,R4=　　　Ω。
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。若此时B端是与“1”相连的,则多用电表读数为　　　;若此时B端是与“3”相连的,则读数为　　　;若此时B端是与“5”相连的,则读数为　　　。(结果均保留3位有效数字)
思想方法练
一、“安阻法”测电动势E和内阻r
1.某班举行了一次物理实验操作技能比赛,其中一项比赛为用规定的电学元件设计合理的电路图,并能较准确地测量若干个由几节电池组成的电池组(均密封,只引出正负电极)的电动势及其内阻。给定的器材如下:
A.电流表G(满偏电流10 mA,内阻10 Ω)
B.电流表A(0~0.6 A,内阻未知)
C.滑动变阻器R0(0~100 Ω,1 A)
D.定值电阻R(阻值990 Ω)
E.开关与导线若干
(1)小刘同学用提供的实验器材,设计了如图甲所示的电路,请你按照电路图在乙图上完成实物连线。
(2)丙图为该同学根据上述设计的实验电路测出的数据绘出的I1-I2图线(I1为电流表G的示数,I2为电流表A的示数),则由图线可以得到被测电池的电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　Ω。(结果保留两位有效数字)
二、“伏阻法” 测电动势E和内阻r
2.(2023福建福州三校期中)在研究性课题中,小刚、小聪和小明所在的小组收集了手机的电池以及从废旧收音机上拆下的电阻、电容器、电感线圈等电子器件。现从这些材料中选取两个待测元件进行研究,一个是电阻Rx(阻值约2 kΩ),另一个是手机中常用的锂电池(电动势E的标称值为3.4 V)。在操作台上还准备了如下实验器材:
A.电压表V(量程0~4 V,电阻RV约10 kΩ)
B.电流表A1(量程0~100 mA,内阻RA1约5 Ω)
C.电流表A2(量程0~2 mA,内阻RA2约50 Ω)
D.滑动变阻器R(0~40 Ω,额定电流1 A)
E.电阻箱R0(0~999.9 Ω)
F.开关S一个、导线若干
(1)小刚采用伏安法测定Rx的阻值,他使用的电源是待测的锂电池。如图甲是他连接的部分实验器材,请你完成实物连接。小刚选用的电流表应是　　　　(填“A1”或“A2”);他用电压表的读数除以电流表的读数作为Rx的测量值,则测量值　　　　真实值(填“大于”或“小于”)。
甲
(2)小聪和小明设计了如图乙所示的电路图测量锂电池的电动势E和内阻r。
a.小聪的实验操作是:闭合开关S,调节电阻箱的阻值为R1时,读出电压表的示数为U1;调节电阻箱的阻值为R2时,读出电压表的示数为U2。根据小聪测出的数据可求得该电池的电动势,其表达式为E=　　　　;
b.小明认为用线性图像处理数据更便于分析。他在实验中多次改变电阻箱阻值,获取了多组数据,画出的-图线为一条直线(见图丙)。则该图像的函数表达式为=　　　　,由图丙可知该电池的电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　Ω。
本章复习提升
易混易错练
1.B 2.BC 3.C
1.B　根据闭合电路的欧姆定律有E=I(r+R0+R1),当滑动变阻器的滑片从最左端滑到最右端的过程中,R1减小,则I增大,根据纯电阻的功率公式有=I2R0,Pr=I2r,则、Pr均一直增大,A、C错误;将R0看做电源的内阻,则电源的内阻r'=7 Ω,当滑动变阻器的阻值等于7 Ω时,滑动变阻器消耗的功率最大,则当滑动变阻器的滑片从最左端滑到最右端的过程中,滑动变阻器R1消耗的电功率先增大后减小,B正确;由题知电源内阻为5 Ω,当滑动变阻器的滑片从最左端滑到最右端的过程中,外电阻就由12 Ω变到2 Ω,由于电源外电阻等于内阻时电源输出功率最大,则整个过程中,电源的输出功率先增大后减小,D错误。故选B。
错因分析　不分析电路而机械地认为在任何情况下只要R=r,则电源的输出功率就最大。解题时要抓住电路的特征,弄清输出功率的计算方法,结合数学知识得出答案,而不是一味地套用结论。
2.BC　两图线的交点纵坐标表示电阻乙两端的电压,根据电路中电压的分配规律可知,因为电阻乙两端电压接近电源电动势,所以电阻乙阻值大于电源内阻,A错误;阴影部分的面积表示电阻乙的功率,即电源的输出功率,B正确;若α=β,则电阻乙阻值与电源内阻相等,此时电源的输出功率最大,C正确;α越大,电阻乙阻值越大,根据η==,知电源的效率越高,D错误。
3.C　当变阻器滑片向右滑动时,电阻减小,电流增大,电压表V2的示数增大,V1的示数减小,所以图线b表示电压表V2的示数随电流表A的示数的变化情况,图线a表示电压表V1的示数随电流表A的示数的变化情况;当外电路电阻无限大时,电路中电流为0,故此时电压表V1的示数就是a的延长线与纵轴交点的纵坐标值,它等于电源的电动势,①正确;图线b斜率的绝对值等于电阻R0的阻值,②错误;图线a、b交点的横、纵坐标之积既等于此状态下电源的输出功率,也等于电阻R0消耗的功率,③、④正确,故选C。
4.答案　(1)B　(2)连线如解析图所示　(3)0.50
1.50(1.49~1.51均可)　0.91
解析　(1)量程为0~200 μA、内阻为1.00 kΩ的电流表,若串联阻值1.00 kΩ的电阻,得到电压表的最大测量值为U=I(Rg+R)=0.4 V。同理,若串联阻值7.00 kΩ的电阻,得到电压表的最大测量值为1.6 V,干电池的电动势约1.5 V,故选B。
(2)由题图甲可知,滑动变阻器与A2串联,然后与改装后的电压表并联, 连线如图所示。
(3)由题图丙可知,电流表A2指针指在0.40和0.60的正中间,故读数为0.50 A。
电流表A1的示数远小于A2,干路中的电流约为I2,由闭合电路欧姆定律可知E=I1(Rg+R)+I2r,转化可得I1=-I2+
可知I1-I2图线在纵轴上的截距为,可得E=1.50 V
图线斜率的绝对值为,可得r=0.91 Ω。
5.答案　(1)黑　(2)B　(3)160　880　(4)1.47 mA　1.10×103 Ω　2.95 V
解析　(1)为了确保电表“红”进“黑”出,A端应与“黑”色表笔相连接。
(2)R6应是欧姆挡的欧姆调零电阻,故B项正确。
(3)当换挡开关接2时,为直流电流1 mA挡,满足IgRg=(I-Ig)(R1+R2),得R1+R2=160 Ω。
当换挡开关接4时,为直流电压1 V挡,则满足U=I(R并+R4),R并=120 Ω,得R4=880 Ω。
(4)若B端与“1”相连,则为直流电流2.5 mA挡,由1/5估读法可得读数为1.47 mA。若B端与“3”相连,则为欧姆×100 Ω挡,可得读数为1.10×103 Ω。若B端与“5”相连,则为直流电压5 V挡,可得读数为2.95 V。
思想方法练
1.答案　(1)见解析　(2)9.0　10
解析　(1)先将电流表及滑动变阻器串接在电源两端;再并联另一支路,电路中连线避免交叉,电路如图所示。
(2)电流表G和定值电阻R组成了一个量程为0~10 V的电压表,电流I1对应的电压U=I1(R+Rg);由U=E-Ir可得,I1=-I2,I1-I2图线与纵轴的交点的纵坐标为9 mA,则电源电动势E=9.0 V;I1-I2图线的斜率的绝对值为,故电源内阻r=10 Ω。
2.答案　(1)见解析图　A2　大于
(2)a.　b.+　(或3.3)　0.25
解析　(1)测量Rx的阻值时,滑动变阻器采取分压接法,由于待测电阻的阻值较大,电流表采取内接法,实物图如图所示:
通过待测电阻的最大电流约为Im= A=1.7 mA,故电流表选取A2;由于电流表采取内接法,用电压表的读数除以电流表的读数为待测电阻与电流表内阻的阻值之和,所以测量值大于真实值。
(2)a.由闭合电路的欧姆定律可知E=U1+r,E=U2+r,联立解得E=;b.由闭合电路的欧姆定律可知E=U+r,整理得=·+,所以=0.3 V-1,解得E= V;斜率k== Ω·V-1= Ω·V-1,解得r=0.25 Ω。
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