2025教科版高中物理必修第三册同步练习题--第二章 电路及其应用拔高练（有解析）

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2025教科版高中物理必修第三册
综合拔高练
五年高考练
考点1　电路中的能量转化
1.(2022浙江1月选考,12)某节水喷灌系统如图所示,水以v0=15 m/s的速度水平喷出,每秒喷出水的质量为2.0 kg。喷出的水是从井下抽取的,喷口离水面的高度保持H=3.75 m不变。水泵由电动机带动,电动机正常工作时,输入电压为220 V,输入电流为2.0 A。不计电动机的摩擦损耗,电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率(水泵的输出功率与输入功率之比)为75%,忽略水在管道中运动的机械能损失,重力加速度g取10 m/s2,则(　　)
A.每秒水泵对水做功为75 J
B.每秒水泵对水做功为225 J
C.水泵输入功率为440 W
D.电动机线圈的电阻为10 Ω
考点2　闭合电路欧姆定律的应用
2.(2022江苏,2)如图所示,电路中灯泡均正常发光,阻值分别为R1=2 Ω,R2=3 Ω,R3=2 Ω,R4=4 Ω,电源电动势E=12 V,内阻不计。四个灯泡中消耗功率最大的是(　　)
A.R1　　　B.R2　　　C.R3　　　D.R4
3.(多选题)(2020江苏单科,6)某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时,开关S闭合,电机工作,车灯突然变暗,此时(　　)
A.车灯的电流变小　　　
B.路端电压变小
C.电路的总电流变小　　　
D.电源的总功率变大
4.(2020北京,12)图甲表示某金属丝的电阻R随摄氏温度t变化的情况。把这段金属丝与电池、电流表串联起来(图乙),用这段金属丝做测温探头,把电流表的刻度改为相应的温度刻度,就得到了一个简易温度计。下列说法正确的是(　　)
A.tA应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是线性关系
B.tA应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是非线性关系
C.tB应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是线性关系
D.tB应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是非线性关系
考点3　测电阻实验
5.(2022全国甲,22)某同学要测量微安表内阻,可利用的实验器材有:电源E (电动势1.5 V,内阻很小),电流表(量程10 mA,内阻约10 Ω),微安表(量程100 μA,内阻Rg待测,约1 kΩ),滑动变阻器R(最大阻值10 Ω),定值电阻R0(阻值10 Ω), 开关S,导线若干。
(1)将图中所示的器材符号连线,画出实验电路原理图;
(2)某次测量中,微安表的示数为90.0 μA,电流表的示数为9.00 mA,由此计算出微安表内阻Rg=　　　　Ω。
6.(2022全国乙,23)一同学探究阻值约为550 Ω的待测电阻Rx在0~5 mA范围内的伏安特性。可用器材有:电压表(量程为3 V,内阻很大),电流表(量程为1 mA,内阻为300 Ω),电源E(电动势约为4 V,内阻不计),滑动变阻器R(最大阻值可选10 Ω或1.5 kΩ),定值电阻R0(阻值可选75 Ω或150 Ω),开关S,导线若干。
图(a)
(1)要求通过Rx的电流可在0~5 mA范围内连续可调,将图(a)所示的器材符号连线,画出实验电路的原理图;
(2)实验时,图(a)中的R应选最大阻值为　　　　(选填“10 Ω”或“1.5 kΩ”)的滑动变阻器,R0应选阻值为　　　　(选填“75 Ω”或“150 Ω”)的定值电阻;
(3)测量多组数据可得Rx的伏安特性曲线。若在某次测量中,电压表、电流表的示数分别如图(b)和图(c)所示,则此时Rx两端的电压为　　　　V,流过Rx的电流为　　　　mA,此组数据得到的Rx的阻值为　　　　 Ω(保留3位有效数字)。
图(b)
图(c)
7.(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。
(a)
(b)
(c)
(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,即为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,即为机械臂弯曲后的长度。
考点4　测电源电动势和内阻实验
8.(2023湖北,12)某实验小组为测量干电池的电动势和内阻,设计了如图(a)所示电路,所用器材如下:
电压表(量程0~3 V,内阻很大);
电流表(量程0~0.6 A);
电阻箱(阻值0~999.9 Ω);
干电池一节、开关一个和导线若干。
(1)根据图(a),完成图(b)中的实物图连线。
图(a)
图(b)
(2)调节电阻箱到最大阻值,闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻,记录其阻值R、相应的电流表示数I和电压表示数U。根据记录数据作出的U-I图像如图(c)所示,则干电池的电动势为　　　　V(保留3位有效数字)、内阻为　　　　Ω(保留2位有效数字)。
图(c)
(3)该小组根据记录数据进一步探究,作出-R图像如图(d)所示。利用图(d)中图像的纵轴截距,结合(2)问得到的电动势与内阻,还可以求出电流表内阻为　　　　Ω(保留2位有效数字)。
图(d)
(4)由于电压表内阻不是无穷大,本实验干电池内阻的测量值　　　　(填“偏大”或“偏小”)。
9.(2021湖南,12)某实验小组需测定电池的电动势和内阻,器材有:一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻(阻值为R0)、一个电流表(内阻为RA)、一根均匀电阻丝(电阻丝总阻值大于R0,并配有可在电阻丝上移动的金属夹)、导线若干。由于缺少刻度尺,无法测量电阻丝长度,但发现桌上有一个圆形时钟表盘。某同学提出将电阻丝绕在该表盘上,利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度。主要实验步骤如下:
(1)将器材如图(a)连接;
图(a)
图(b)
)
(2)开关闭合前,金属夹应夹在电阻丝的　　　　端(选填“a”或“b”);
(3)改变金属夹的位置,闭合开关,记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角θ和电流表示数I,得到多组数据;
(4)整理数据并在坐标纸上描点绘图,所得图像如图(b)所示,图线斜率为k,与纵轴截距为d,设单位角度对应电阻丝的阻值为r0,该电池电动势和内阻可表示为E=　　　,r=　　　;(用R0、RA、k、d、r0表示)
(5)为进一步确定结果,还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值r0。利用现有器材设计实验,在图(c)方框中画出实验电路图(电阻丝用滑动变阻器符号表示);
(6)利用测出的r0,可得该电池的电动势和内阻。
考点5　描绘小灯泡的伏安特性曲线
10.(2023全国甲,22)某同学用伏安法测绘一额定电压为6 V、额定功率为3 W的小灯泡的伏安特性曲线,实验所用电压表内阻约为6 kΩ,电流表内阻约为1.5 Ω。实验中有图(a)和(b)两个电路图供选择。
(1)实验中得到的电流I和电压U的关系曲线如图(c)所示,该同学选择的电路图是图(　　　　)(填“a”或“b”)。
(2)若选择另一个电路图进行实验,在图(c)上用实线画出实验中应得到的I-U关系曲线的示意图。
三年模拟练
应用实践
1.(2024四川成都七中期中)某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中,为了能让质子进入癌细胞,首先要实现质子的高速运动,该过程需要一种被称作“粒子加速器”的装置来实现。质子先被加速到较高的速度,然后轰击肿瘤并杀死癌细胞。如图所示,来自质子源的质子(初速度为零),经加速电压为U的加速器加速后,形成细柱形的质子流。已知细柱形的质子流横截面积为S,其等效电流为I;质子的质量为m,其电荷量为e。那么这束质子流内单位体积的质子数n是(　　)
A.　　　B.　　　
C.　　　D.
2.(多选题)(2024广东佛山东逸湾实验学校月考)小张同学仔细研究额温枪及其技术参数(如图所示),发现它以两节干电池(内阻不可忽略)为电源,工作电流为5 mA,能通过传感器检测人体向外辐射的红外线,根据红外线能量的强弱,快速、准确且无接触地测量体温,那么下列关于该额温枪的说法正确的是(　　)
A.额温枪工作时,电池组两极间的电压为3 V
B.额温枪工作时,电源的输出功率小于15 mW
C.额温枪工作时,电路中每通过1 C电荷,每节电池都能把1.5 J化学能转化为电能
D.若换用两节充满电的800 mA·h充电电池,则可测温5.76×104次
3.(多选题)(2024四川南充嘉陵一中月考)如图所示的电路中,电源的电动势为E、内阻为r,电路中的电阻R1、R2和R3的阻值都相同。在开关S处于闭合状态下,若将开关S1由位置1切换到位置2,(电压表为理想电表)则(　　)
A.电压表的示数变大
B.电源内部消耗的功率变大
C.电阻R2两端的电压变小
D.电源的效率变高
4.(多选题)(2024四川南充月考)如图1所示,电动势E=8 V、内阻r未知的电源与滑动变阻器R及开关S组成回路,已知滑动变阻器的功率P与其接入电路的阻值R的关系图像如图2所示。下列说法正确的是(　　)
　
A.电源内阻r=2 Ω
B.电源输出功率的最大值为16 W
C.当变阻器的阻值为1 Ω时,其功率为8 W
D.图2中的Rx=4 Ω
5.(多选题)(2024河北衡水武强中学期中)在如图所示的电路中,电源电动势为12 V,内阻为2 Ω,四个电阻的阻值已在图中标出。闭合开关S,下列说法正确的有(　　)
A.路端电压为10 V
B.电源的总功率为10 W
C.a、b间电压的大小为5 V
D.a、b间用导线连接后,电路的总电流为1 A
6.(2023安徽滁州定远育才学校期末)纯电动汽车的发展将极大缓解燃油汽车带来的污染问题,有助于改善城市空气质量。如图所示为纯电动汽车的电路示意简图,若汽车电池组的电动势为400 V,内阻为0.5 Ω,能量容量为20 kW·h。当汽车以90 km/h的速度匀速行驶时,受到的阻力约为400 N,此时直流驱动电机的输入电压为300 V,输入功率为15 kW,则(　　)
A.电路中电流为100 A
B.电池组的热功率为5 kW
C.直流驱动电机的内阻约为1 Ω
D.汽车最大行驶路程约为90 km
7.(2022四川泸县第一中学期末)如图(1)所示是某兴趣小组设计的一个测量电流表内阻和一个电池组的电动势及内电阻的实验电路,他们的实验步骤如下:
①断开单刀双掷开关S2,闭合开关S1,调节滑动变阻器R0的滑片,使电流表A满偏;
②保持R0的滑片不动,将单刀双掷开关S2接M,调节电阻箱R,使电流表A半偏,读出电阻箱R的阻值为a;
③断开开关S1,将单刀双掷开关S2接N,不断改变和记录电阻箱的阻值以及分别与R相对应的电流表的示数I和对应的;
④分别以R和为横坐标和纵坐标建立平面直角坐标系,利用记录的R和对应的进行描点画线,得到如图(2)所示的坐标图像;
⑤通过测量得知该图线在纵轴上的截距为b、斜率为k。
根据以上实验操作,回答以下问题:
(1)在进行实验步骤①之前,应先将滑动变阻器的滑动片置于　　　　(选填“左端”“中间”或“右端”)。
(2)被测电流表的内阻为　　　　(用题中已知量表示),测得值与电流表内阻的真实值相比较　　　　(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。
(3)被测电池组的电动势E=　　　　,内电阻r=　　　　(用实验过程中测得的物理量的字母进行表示,电流表内阻不可忽略)。
　
迁移创新
8.(2024重庆杨家坪中学期中)某同学利用图甲电路测量15 ℃自来水的电阻率,其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管,细管上加有阀门K以控制管内自来水的水量,玻璃管两端接有导电活塞(活塞电阻可忽略),右活塞固定,左活塞可自由移动,实验器材还有:电源(电动势约为3 V,内阻可忽略),电压表 V1(量程为0~3 V,内阻很大),电压表 V2(量程为0~3 V,内阻很大),定值电阻R1(阻值4 kΩ),定值电阻R2(阻值2 kΩ),电阻箱R(最大阻值9 999 Ω),单刀双掷开关S,导线若干,游标卡尺,刻度尺,实验步骤如下:
A.用游标卡尺测量玻璃管的内径d;
B.向玻璃管内注满自来水,并用刻度尺测量水柱长度L;
C.把S拨到1位置,记录电压表 V1示数;
D.把S拨到2位置,调整电阻箱阻值,使电压表 V2示数与电压表 V1示数相同,记录电阻箱的阻值R;
E.改变玻璃管内水柱长度,重复实验步骤C、D,记录每一次水柱长度L和电阻箱阻值R;
F.断开S,整理好器材。
(1)测玻璃管内径d时游标卡尺示数如图乙所示,则d=　　　　 mm;
(2)玻璃管内水柱的电阻的表达式为Rx=　　　　(用R1、R2、R表示);
(3)利用记录的多组水柱长度L和对应的电阻箱阻值R的数据,绘制出如图丙所示的图像,则坐标轴的物理量分别为　　　　　　　　;
(4)本实验中若电压表 V2内阻不是很大,则自来水电阻率测量结果将　　　　(选填“偏大”“不变”或“偏小”)。
9.(2023北京一零一中学期中)如图所示,用电动势为E、内阻为r的电源向滑动变阻器R供电。改变滑动变阻器R的阻值,路端电压U与电流I均随之变化。
(1)以U为纵坐标,I为横坐标,在图甲中画出滑动变阻器R阻值变化过程中U-I图像的示意图,并说明图像与两坐标轴交点的物理意义;
(2)已知滑动变阻器的最大阻值大于电源的内阻,在图乙中定性画出电源输出功率P与滑动变阻器R阻值的关系曲线,并标注出极值点的坐标;
(3)通过分析说明,在图丙中画出电源输出功率P与路端电压U的关系曲线;在图丁中画出电源消耗的总功率P总与路端电压U的关系曲线。
答案与分层梯度式解析
综合拔高练
五年高考练
1.D 2.A 3.ABD 4.B
1.D　根据功能关系可知,每秒钟水泵对水做功W=mgH+=2.0×10×3.75 J+×2.0×152 J=300 J,则水泵输出功率P1=300 W,由题意可知,水泵输入功率P2= W=400 W,故A、B、C错误。根据题意,电动机输出功率P出=400 W,故电动机线圈上热功率P热=I2·R=UI-P出=40 W,则R=10 Ω,D正确。
2.A　干路电流I==3 A,则=IR1=6 V,=6 V,由P=可知,由P=I2R可知,所以最大,故A正确。
一题多解　
　　因并联电路电压相等,则I3(R3+R4)=I2R2,解得I2=2I3,根据串并联电路的特点,则I1=3I3,设R1=2 Ω=2R,则R1、R2、R3、R4消耗的功率分别为
P1=R,比较可知P1>P2>P4>P3,故四个灯泡中消耗功率最大的是R1,A正确。
3.ABD　开关S闭合后外电路增加了一个并联支路,则通过电源的总电流增大,由U=E-Ir可知路端电压减小,再由I灯=可知通过车灯的电流减小,由P=IE可知电源的总功率变大,故A、B、D项正确,C项错误。
方法技巧　
闭合电路的动态分析的一般思路
(1)思路“局部电路 整体电路 局部电路”。
(2)具体步骤:
4.B　由题甲图可知,tA点对应的电阻阻值较小,由闭合电路欧姆定律知tA点对应电路中的电流较大,由题图甲得R=R0+kt,由闭合电路欧姆定律得I=,联立解得t=,可知温度与电流是非线性关系,故A错误,B正确;同理,tB应标在电流较小的刻度上,且温度与电流是非线性关系,故C、D错误。
5.答案　(1)图见解析　(2)990
解析　(1)因为电流表的内阻未知,定值电阻不可能用来改装电压表,要得到待测微安表两端的电压,只能将微安表与定值电阻并联,用U=R0(I-Ig)求得;滑动变阻器最大阻值为10 Ω,远小于待测微安表的内阻,为了测量多组数据,滑动变阻器应采用分压式接法,则电路图如图所示。
(2)根据电路图可知,·R0
则Rg==990 Ω
6.答案　(1)图见解析　(2)10 Ω　75 Ω　(3)2.30　4.20　548
解析　(1)要求通过Rx的电流可在0~5 mA范围内连续可调,则应用滑动变阻器的分压式接法,电流表的量程为1 mA,需测到5 mA,则要对电流表改装,与其并联一个电阻R0,电压表的内阻很大,则电流表采用外接法。
(2)滑动变阻器采用分压式接法,R应选最大阻值较小的滑动变阻器;电流表量程1 mA改装为量程5 mA,则R0==75 Ω,故R0应选阻值为75 Ω的定值电阻。
(3)电压表的分度值为0.1 V,读数时需估读到分度值的下一位,读数为2.30 V,电流表的分度值为0.02 mA,此时示数为0.84 mA,考虑到改装关系,流过Rx的电流为5×0.84 mA=4.20 mA,利用R=解得Rx≈548 Ω。
7.答案　 (2)③变小　　(3)无　(4)51.80
解析　(2)③根据闭合电路欧姆定律,闭合S2后,导电绳与定值电阻并联,电路中总电阻变小,电流变大,电压表的示数变小(提示:也可用串反并同法判断)。根据部分电路欧姆定律,闭合S2 前,I1=,闭合S2 后,I2=,联立解得导电绳的电阻Rx=。(3)根据(2)的分析知,导电绳的电阻Rx=,与电压表内阻无关。(4)由图线可得Rx=1.33 kΩ时,导电绳拉伸后的长度为51.80 cm。
8.答案　(1)图见解析　(2)1.58　0.65　(3)2.5
(4)偏小
解析　(1)实物连线如图
(2)由闭合电路的欧姆定律可得U=E-Ir。由题图(a)可知E=1.58 V,内阻r= Ω=0.65 Ω。
(3)根据E=I(R+RA+r)可得·R+。由题图(d)可知=2 A-1,解得RA=2.5 Ω。
(4)由于电压表内阻不是无穷大,则实验测得的是电压表内阻与干电池内阻的并联值,即实验中测得的电池内阻偏小。
9.答案　(2)b　(4) 　-(R0+RA)
(5)图见解析
解析　(2)为保护电路,开关闭合前应使电阻丝接入电路中的阻值最大,即金属夹应夹在电阻丝的b端。
(4)由闭合电路欧姆定律,结合电路结构有E=I(r+RA+θr0+R0),整理可得 = θ+ ,故可得k= ,d= ,联立解得E= ,r= -(R0+RA)。
(5)现有器材中只有一个电流表,但有一个单刀双掷开关和阻值已知的定值电阻,故考虑采用替代法测电阻,设计电路如图
操作步骤为:先将开关置于1,记录下电流表示数I,再将开关置于2,调节金属夹位置,使电流表示数仍为I,记录下电阻丝接入电路部分对应的圆心角θ,则有r0=。
10.答案　(1)a　(2)图见解析
解析　(1)小灯泡两端电压为额定电压时RL==12 Ω,利用图(c)由伏安法测出小灯泡正常工作时的电阻RL测==12 Ω,与小灯泡实际电阻相符,R标= Ω>RL,故RL属于小电阻,说明采用的是电流表外接法,即图(a)电路。
(2)若采用图(b)电路,对比图(a)电路,I相同时图(b)中U应较大,相差ΔU≈IRA。
方法技巧　
　　电流表内接时R测==Rx+RA,当Rx RA时适用;电流表外接时R测=,当RV Rx时适用。R标=,Rx>R标时采用电流表内接法,Rx三年模拟练
1.D 2.BC 3.BC 4.AD 5.AC 6.D
1.D　质子在加速电场中加速,根据动能定理有Ue=mv2,根据电流的微观表达式有I=neSv,联立解得n=。故选D。
2.BC　额温枪工作时,电池组两极间的电压为路端电压,小于电源的电动势,故电池组两极间电压小于3 V,故A错误;额温枪工作时电源消耗的总功率为P=EI=3 V×5 mA=15 mW,电源的输出功率小于电源消耗的总功率,故B正确;每节电池的电动势为1.5 V,根据电动势的定义可以知道电路中每通过1 C电荷,每节电池消耗的电能为 W=qE=1.5 J,则有1.5 J的化学能转化为电能,故C正确;若换用两节充满电的800 mA·h的充电电池,最多可测温的次数为n==1.15×106次,故D错误。
3.BC　电路中的电阻R1、R2和R3的阻值都相同,设为R,开关S1接位置1时,外电阻R'=R,开关S1接位置2时,外电阻R″=R,故将开关S1由位置1切换到位置2,电路中总电阻减小,总电流增大,则电源内部消耗的功率增大,内电压增大,故路端电压减小,即电压表示数减小,A错误,B正确;开关S1接位置1时,电阻R2两端的电压为E,开关S1接位置2时,电阻R2两端的电压为×E,故将开关S1由位置1切换到位置2,电阻R2两端的电压变小,故C正确;开关S1由位置1切换到位置2,电源内阻r不变,外电阻变小,由η=知电源的效率变低,故D错误。
4.AD　由闭合电路欧姆定律得,电路中的电流I=,则电源的输出功率P=I2R=,可知当R=r时,电源的输出功率最大,Pm=,由题图2可知r=2 Ω,Pm==8 W,故A正确,B错误;当R=1 Ω时,滑动变阻器的功率P=×1 Ω= W,故C错误;由题图2知滑动变阻器的阻值为1 Ω和Rx时的功率相等,即×1 Ω=Rx,解得Rx=4 Ω,故D正确。
方法技巧　
　　对此类题,解题关键是对图像进行如下剖析,从而获取图像信息。
5.AC　设外阻为R则R= Ω=10 Ω,则I= A=1 A,则外电压U=IR=10 V,电源的总功率P=EI=12 W,则A正确,B错误;根据并联电路的特点可求流过a、b电流均为0.5 A,所以Uba=0.5×(15-5) V=5 V,故C正确;a、b间用导线连接后,根据电路的连接可求得外电路电阻R'=2× Ω=7.5 Ω,电流I'= A≈1.26 A,故D错。
归纳总结　
　　本题考查串并联电路电阻的求解及闭合电路欧姆定律,计算前要明确电路结构,这是求解问题的关键。
6.D　汽车以90 km/h的速度行驶,电路中电流为I= A=50 A,选项A错误;电池组的热功率P热=I2R=502×0.5 W=1 250 W,选项B错误;直流驱动电机的输出功率P出=Fv=fv=400×90× W=10 000 W,内阻消耗的功率P内=P-P出=5 000 W,直流驱动电机的内阻r= Ω=2 Ω,选项C错误;电池组能量容量为E0=7.2×107 J,电池组总功率为P总=EI=400×50 W=20 000 W,电池可用的时间t==3.6×103 s=1 h,汽车以90 km/h的速度行驶,最大行驶路程约为90 km,选项D正确。
7.答案　(1)右端　(2)a　偏小　(3)　-a
解析　(1)在进行实验步骤①之前,应先将滑动变阻器R0的滑片置于电阻最大的位置,即置于最右端的位置。
(2)半偏法测电阻的基本思路是可以认为回路中总电流不变,则在保持R0的滑片不动的同时,将单刀双掷开关S2接M,调节电阻箱R,使电流表A半偏,此时可以认为被测电流表的内阻与电阻箱R的阻值相等,即为a。将单刀双掷开关S2接M后,回路中总电阻有所减小,致使总电流有所增大,即通过电阻箱的电流略大于回路中总电流的一半,根据并联分流原理,被测电流表的内阻略大于电阻箱的电阻,即测得值与电流表内阻的真实值相比较偏小。
(3)根据闭合电路欧姆定律,有E=I(R+RA+r),可得,则=b,RA=a,则被测电池组的电动势E=,电池组的内电阻r=-a。
方法创新　
　　本题的创新处体现在利用半偏法替代伏安法测电阻,而且利用-R图像和闭合电路欧姆定律处理数据,体现数形结合思想在物理实验中的应用。
8.答案　(1)30.00　(2)　
(3)纵坐标应该表示电阻箱阻值R,横坐标应该表示对应水柱长度的倒数
(4)偏小
解析　(1)游标卡尺的主尺读数为3.0 cm=30 mm,游标尺上0刻度和主尺上刻度对齐,所以最终读数为30.00 mm。
(2)设把S拨到1位置时,电压表 V1示数为U,则此时电路中的电流为,总电压E=+U
当把S拨到2位置,调整电阻箱阻值,使电压表 V2示数与电压表 V1示数相同也为U,则此时电路中的电流为,总电压E=+U
由于两次总电压相等,都等于电源电动势E,可得,解得玻璃管内水柱的电阻的表达式Rx=
(3)由电阻定律Rx=,电阻箱阻值R=·,所以纵坐标应该表示电阻箱阻值R,横坐标应该表示对应水柱长度的倒数。
(4)若电压表 V2内阻不是很大,则把S拨到2位置时,此时电路电流大于,实际总电压将大于+U,所以测量的Rx将偏小,因此自来水电阻率测量结果将偏小。
9.答案　见解析
解析　
甲
(1)滑动变阻器R阻值变化时,电源的U-I图像是一条倾斜的直线,如图甲所示。
其中图线与纵轴交点的坐标值表示电源电动势,与横轴交点的坐标值表示短路电流。
(2)电路中的电流为I=
电源的输出功率P=I2R=
乙
当R=r时电源输出功率最大,最大输出功率Pm=
则电源输出功率P与滑动变阻器R阻值的关系曲线如图乙所示。
(3)根据P=IU=U2,可知电源输出功率
丙
P与路端电压U的关系曲线为抛物线,当电源输出功率最大时,路端电压只有电动势的一半,之后随路端电压的增加,输出功率逐渐减小,当路端电压等于电动势时,输出功率为零,则P-U图像如图丙所示。
电源的总功率为P总=EI=E·U,由此可知,电源总功率与路端电压成一次函数关系,如图丁所示。
知识迁移　
　　本题以闭合电路的欧姆定律为依托,借助电源输出功率以及电源总功率的计算,巧妙利用数学知识,迁移至画出物理图像,体现了科学思维核心素养。
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