第二章 拔高练--2026教科版高中物理必修第三册同步练习（有解析）

2026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
考点3　　欧姆表的使用及原理
3.(2024浙江6月,16-Ⅱ)在测绘发光二极管在导通状态下的伏安特性曲线实验中,
(1)用多用电表欧姆挡判断发光二极管的正负极,选用×100挡时,变换表笔与二极管两极的连接方式,发现电表指针均不偏转,选用　　　挡(选填“×10”或“×1 k”)重新测试,指针仍不偏转,更换二极管极性后,发现指针偏转,此时与多用电表红色表笔相连的是二极管　　　　(选填“正极”或“负极”)。
(2)图(A)是已完成部分连线的实物图,为实现电压可从零开始调节,并完成实验,P应连接　　　　接线柱(选填“a”、“b”、“c”或“d”),Q应连接　　　　接线柱(选填“a”、“b”、“c”或“d”)。
某次选用多用电表量程为50 mA挡测量,指针如图(B)所示,则电流I=　　　　mA。
(3)根据测得数据,绘出伏安特性曲线如图(C)所示,则说明该二极管是　　　　元件(选填“线性”或“非线性”),正常发光时电压在　　　　V范围。
4.(2022湖南,12)小梦同学自制了一个两挡位(“×1”“×10”)的欧姆表,其内部结构如图所示,R0为调零电阻(最大阻值为R0m),Rs、Rm、Rn为定值电阻(Rs+R0m(1)短接①②,将单刀双掷开关S与m接通,电流计示数为Im;保持电阻R0滑片位置不变,将单刀双掷开关S与n接通,电流计示数变为In,则Im　　In(填“大于”或“小于”);
(2)将单刀双掷开关S与n接通,此时欧姆表的挡位为　　　　(填“×1”或“×10”);
(3)若从“×1”挡位换成“×10”挡位,调整欧姆零点(欧姆零点在电流计满偏刻度处)时,调零电阻R0的滑片应该　　　　调节(填“向上”或“向下”);
(4)在“×10”挡位调整欧姆零点后,在①②间接入阻值为100 Ω的定值电阻R1,稳定后电流计的指针偏转到满偏刻度的;取走R1,在①②间接入待测电阻Rx,稳定后电流计的指针偏转到满偏刻度的,则Rx=　　　　Ω。
考点4　　测电阻实验
5.(2024湖南,11)某实验小组要探究一金属丝的阻值随气压变化的规律,搭建了如图(a)所示的装置。电阻测量原理如图(b)所示,E是电源,为电压表,为电流表。
　　
(1)保持玻璃管内压强为1个标准大气压,电流表示数为100 mA,电压表量程为3 V,表盘
图(c)
如图(c)所示,示数为　　　　V,此时金属丝阻值的测量值R为　　　　Ω(保留3位有效数字);
(2)打开抽气泵,降低玻璃管内气压p,保持电流I不变,读出电压表示数U,计算出对应的金属丝阻值;
(3)根据测量数据绘制R-p关系图线,如图(d)所示;
(4)如果玻璃管内气压是0.5个标准大气压,保持电流为100 mA,电压表指针应该在图(c)指针位置的　　　　侧(填“左”或“右”);
(5)若电压表是非理想电压表,则金属丝电阻的测量值　　　　真实值(填“大于”“小于”或“等于”)。
6.(2023湖南,12)某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置,其电路如图(a)所示,R1、R2、R3为电阻箱,RF为半导体薄膜压力传感器,C、D间连接电压传感器(内阻无穷大)。
(1)先用欧姆表“×100”挡粗测RF的阻值,示数如图(b)所示,对应的读数是　　　　Ω;
(2)适当调节R1、R2、R3,使电压传感器示数为0,此时,RF的阻值为　　　　(用R1、R2、R3表示);
(3)依次将0.5 g的标准砝码加载到压力传感器上(压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大小),读出电压传感器示数U,所测数据如下表所示:
次数 1 2 3 4 5 6
砝码质量m/g 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
电压U/mV 0 57 115 168 220 280
　　根据表中数据在图(c)上描点,绘制U-m关系图线;
(4)完成前面三步的实验工作后,该测量微小压力的装置即可投入使用。在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力F0,电压传感器示数为200 mV,则F0大小是　　　　N(重力加速度取9.8 m/s2,保留2位有效数字);
(5)若在步骤(4)中换用非理想毫伏表测量C、D间电压,在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力F1,此时非理想毫伏表读数为200 mV,则F1　　　　F0(填“>”“=”或“<”)。
考点5　　测量金属丝的电阻率
7.(2024山东,14)某学习小组对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量。实验器材如下:
学生电源(输出电压0~16 V);
滑动变阻器(最大阻值10 Ω,额定电流2 A);
电压表V(量程3 V,内阻未知);
电流表A(量程3 A,内阻未知);
待测铅笔芯R(X型号、Y型号);
游标卡尺,螺旋测微器,开关S,单刀双掷开关K,导线若干。
回答以下问题:
(1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径,某次测量结果如图甲所示,该读数为　　　　 mm;
(2)把待测铅笔芯接入图乙所示电路,闭合开关S后,将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置,将单刀双掷开关K分别掷到1、2端,观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显,则测量铅笔芯电阻时应将K掷到　　　　(填“1”或“2”)端;
(3)正确连接电路,得到Y型号铅笔芯I-U图像如图丙所示,求得电阻RY=　　　　Ω(保留3位有效数字);采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70 Ω;
(4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68 mm、60.78 mm,使用螺旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相等,则X型号铅笔芯的电阻率　　　　(填“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的电阻率。
8.(2023辽宁,12)导电漆是将金属粉末添加于特定树脂原料中制作而成的能导电的喷涂油漆。现有一根用导电漆制成的截面为正方形的细长样品(固态),某同学欲测量其电阻率,设计了如图(a)所示的电路图,实验步骤如下:
a.测得样品截面的边长a=0.20 cm;
b.将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与样品接触,其中甲、乙、丁位置固定,丙可在乙、丁间左右移动;
c.将丙调节至某位置,测量丙和某探针之间的距离L;
d.闭合开关S,调节电阻箱R的阻值,使电流表示数I=0.40 A,读出相应的电压表示数U,断开开关S;
e.改变丙的位置,重复步骤c、d,测量多组L和U,作出U-L图像如图(b)所示,得到直线的斜率k。
回答下列问题:
(1)L是丙到　　　　(填“甲”“乙”或“丁”)的距离;
(2)写出电阻率的表达式ρ=　　　　(用k、a、I表示);
(3)根据图像计算出该样品的电阻率ρ=　　　　Ω·m(保留两位有效数字)。
考点6　　测电源电动势和内阻实验
9.(2024黑吉辽,11)某探究小组要测量电池的电动势和内阻。可利用的器材有:电压表、电阻丝、定值电阻(阻值为R0)、金属夹、刻度尺、开关S、导线若干。他们设计了如图所示的实验电路原理图。
　　
(1)实验步骤如下:
①将电阻丝拉直固定,按照图(a)连接电路,金属夹置于电阻丝的　　　　(填“A”或“B”)端;
②闭合开关S,快速滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数U,断开开关S,记录金属夹与B端的距离L;
③多次重复步骤②,根据记录的若干组U、L的值,作出图(c)中图线Ⅰ;
④按照图(b)将定值电阻接入电路,多次重复步骤②,再根据记录的若干组U、L的值,作出图(c)中图线Ⅱ。
(2)由图线得出纵轴截距为b,则待测电池的电动势E=　　　　。
(3)由图线求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分别为k1、k2,若=n,则待测电池的内阻r=　　　　(用n和R0表示)。
考点7　　描绘小灯泡的伏安特性曲线
10.(2024河北,12)某种花卉喜光,但阳光太强时易受损伤。某兴趣小组决定制作简易光强报警器,以便在光照过强时提醒花农。该实验用到的主要器材如下:学生电源、多用电表、数字电压表(0~20 V),数字电流表(0~20 mA)、滑动变阻器R(最大阻值50 Ω,1.5 A)、白炽灯、可调电阻R1(0~50 kΩ)、发光二极管LED、光敏电阻RG、NPN型三极管VT、开关和若干导线等。
(1)判断发光二极管的极性
使用多用电表的“×10 k”欧姆挡测量二极管的电阻。如图1所示,当黑表笔与接线端M接触,红表笔与接线端N接触时,多用电表指针位于表盘中a位置(见图2);对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置(见图2)。由此判断M端为二极管的　　　　(填“正极”或“负极”)。
(2)研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性
①采用图3中的器材进行实验,部分实物连接已完成。要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始。导线L1、L2和L3的另一端应分别连接滑动变阻器的　　　　、　　　　、　　　　接线柱(以上三空选填接线柱标
号“A”“B”“C”或“D”)。
②图4为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性曲线,图中曲线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ对应光敏电阻受到的光照由弱到强。由图像可知,光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而　　　　(填“增大”或“减小”)。
(3)组装光强报警器电路并测试其功能图5为利用光敏电阻、发光二极管、三极管(当b、e间电压达到一定程度后,三极管被导通)等元件设计的电路。组装好光强报警器后,在测试过程中发现,当照射到光敏电阻表面的光强达到报警值时,发光二极管并不发光,为使报警器正常工作,应　　　　(填“增大”或“减小”)可调电阻R1的阻值,直至发光二极管发光。
学科竞赛
11.(2024安徽竞赛)实验小组用如图甲所示电路图测定一节干电池的电动势(约1.5 V)和内阻(约1 Ω)。要求尽量减小实验误差。
　
(1)现有开关和导线若干,以及以下器材:
A.电流表A1:量程0~0.6 A,内阻约0.1 Ω
B.电压表V1:量程0~3 V,内阻约1 kΩ
C.电压表V2:量程0~15 V,内阻约5kΩ
D.滑动变阻器0~10 Ω
E.滑动变阻器0~1 000 Ω
实验中电压表应选用　　　　　,滑动变阻器应选用　　　　　(选填相应器材前的字母);
(2)实验小组根据记录的数据,并画出U-I图线,如图乙所示。根据图线得出干电池电动势的测量值E测=　　　　　 V,内阻的测量值r测=　　　　　 Ω;
(3)设干电池的电动势为E,内阻为r,电压表内阻为RV,实验中电压表、电流表示数分别为U、I。考虑电压表的分流,U与I的函数关系式为U=　　　　　;
(4)实验过程中由于电表内阻的影响而存在系统误差。下图中实线是根据测量数据(电表是非理想电表的情况下)绘出的图像,虚线代表电表是理想电表的情况下电压与电流关系的图像,则图中能正确表示二者关系的可能是　　　　　(选填选项下面的字母)。
　　　　
　　　　
12.(2024全国竞赛)某研究性学习小组利用实验室提供的实验器材改装了一个“×1”和“×10”的双倍率电阻表,设计电路如图所示,其中干电池的电动势为1.5 V(内阻很小),表头G的满偏电流Ig=1 mA,内阻Rg=90 Ω,定值电阻R1=1 Ω,R2=9 Ω,已知改装后的电阻表表盘的中央刻度为“15”。
(1)若选用“×10”挡位测量电阻,则应将选择开关S拨到　　　(填“a”或“b”)端;
(2)若实验室有两个滑动变阻器,最大阻值分别为20 Ω和200 Ω,则该小组应该选择最大阻值为　　　(填“20”或“200”) Ω的滑动变阻器;
(3)将选择开关S拨到a端,将红黑表笔短接进行电阻调零后测量Rx的阻值时,指针指向表头G的0.25 mA刻度处,则此时指针指向电阻表的刻度为　　　。
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)(2025四川泸州期中)某养殖场为了使饲养员及时关注动物们的饮水情况,设计了一款牛羊饮水提示器,其工作原理如图所示,动物们饮水过后滑片上移,电表为理想电表。下列说法正确的是(　　)
A.若电表为电压表,向水槽内添水时电压表示数变大
B.若电表为电流表,向水槽内添水时电流表示数变小
C.若电表为电压表,减小R0可提高该提示器的灵敏度
D.若电表为电流表,向水槽内添水时电源效率提高
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)(2025四川攀枝花期中)一款手持电风扇可通过一个旋钮调节风速,小明将风扇内部电路结构拆出,并连接上电压表和电流表,如图甲所示,图甲中M为电动机,旋钮简化为滑动变阻器R,闭合开关,当滑动变阻器R的滑片从左端滑到另一端的过程中,两电压表的示数随电流表示数的变化情况如图乙所示。电压表V1示数变化量为ΔU1,电压表V2示数变化量为ΔU2,电流表示数变化量为ΔI,已知电流表示数在0.2 A以下时,电动机不转动,不考虑电表对电路的影响,以下判断正确的是(　　)
　
A.电路中电源电动势为3.6 V
B.滑动变阻器滑片向右滑动时,V2示数逐渐减小
C.当电流在0.1~0.2 A范围内时,改变滑动变阻器的滑片位置,该过程中满足<
D.滑动变阻器的最大阻值为30 Ω
6.(2024四川南充二模)如图所示电路中,R1=10 Ω,R2=1 Ω,滑动变阻器R的最大阻值为8 Ω,电表均为理想电
表,A1、A2、V示数分别用I1、I2、U表示,它们示数变化量的绝对值分别用ΔI1、ΔI2、ΔU表示,闭合开关后,当滑片P从最上端向下滑动时,下面说法正确的是(　　)
A.I1增大　　　　B.I2增大　　　　C.=r　　　　D.7.(2024四川绵阳一模)某些半导体吸收某种气体后其阻值会发生变化,气敏电阻就是利用半导体的这一特性制成的。半导体气敏元件有N型和P型之分。N型在检测时阻值随气体浓度的增大而减小,P型在检测时阻值随气体浓度的增大而增大。
(1)某探究小组利用图甲所示电路,测量某一气敏电阻在某一气体浓度下的阻值Rx,实验的主要步骤如下:
①闭合S1,断开S2,调节滑动变阻器R和电阻箱Rp,使电流表和电压表示数合适,记下两表示数分别为I1、U1;
②闭合S2,保持R与Rp阻值不变,记下电流表和电压表示数分别为I2、U2。被测电阻的表达式Rx=　　　　(用两电表的示数表示)。由于电流表、电压表都不是理想电表,则被测电阻的测量值　　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
(2)该气敏电阻的阻值在室温下随某种气体浓度的变化关系如图乙所示,则该气敏电阻为　　型半导体气敏元件(填“N”或“P”)。
(3)若将该气敏电阻与电源、定值电阻、理想电压表构成如图丙所示电路,测量该种气体的含量,并经过计算,把电压表上的电压值标注为气体浓度值,则表盘上刻度值　　　　　(填“是”或“不是”)均匀分布的,表盘左侧对应浓度值　　　　(填“大于”或“小于”)右侧对应浓度值。
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。
甲
乙　丙
(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　根据功能关系可知,每秒钟水泵对水做功W=mgH+m=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,=E-=6 V,由P=可知>,>,由P=I2R可知>,所以最大,故A正确。
3.答案　(1)×1 k　负极　(2)a　d　45.0
(3)非线性　1.9~2.5
解析　(1)发现指针未偏转,说明可能电阻过大或断路,应换用×1 k挡继续实验。根据“红进黑出”原则及二极管的单向导电性,可知红表笔接二极管的负极。
(2)实验要求电压可从零开始调节,所以滑动变阻器采用分压式接法,P接a。由图(C)可得,电压表选0~3 V量程,Q接d。根据多用电表的读数规则知,读数为45.0 mA。
(3)由图(C)可知,I随U非线性变化,则二极管是非线性元件,正常发光(有电流)时,电压在1.9~2.5 V范围。
4.答案　(1)大于　(2)×10　(3)向上　(4)400
解析　(1)因RmIn。
(2)电源总电压一定时,内阻越大,中值电阻越大,挡位越大,因此S接n时为“×10”挡位。
(3)挡位由“×1”挡位切换至“×10”挡位时,中值电阻变大,电流变小,为使得电流计重新满偏,需增大左侧并联部分等效电阻,根据电阻并联特点,结合各处电阻大小可知,调零电阻的滑片应向上移动。
(4)设电流计满偏时干路电流为I干,欧姆调零时=R内,接入阻值为100 Ω的电阻时,=R内+100 Ω,接入Rx时,=Rx+R内,解得Rx=400 Ω。
5.答案　(1)1.24(1.23~1.25均可)　12.4(12.3~12.5均可)　(4)右　(5)小于
解析　(1)电压表的分度值为0.1 V,则示数为1.24 V,由欧姆定律可得R== Ω=12.4 Ω;
(4)由R-p图像可知,随压强的减小,电阻增大,保持电流不变时,金属丝电阻两端的电压增大,则电压表的指针在题图(c)指针位置的右侧;
(5)若电压表是非理想电表,则测得的是电压表电阻与金属丝电阻的并联值,故测量值小于真实值。
6.答案　(1)1 000　(2)　(3)如图所示
(4)0.018　(5)>
考教衔接
本题情景与教科版教材P78 T4情景、思维方法相似。
解析　(1)欧姆表的读数为10×100 Ω=1 000 Ω。
(2)当电压传感器示数为0时,根据电桥原理可知=,得RF=。
(3)利用表格数据描点作图,如答案图所示。
(4)在答案图中找到U=200 mV时,对应的质量m=1.79 g,故压力F0=mg≈0.018 N。
(5)非理想毫伏表测得的电压偏小,即要达到相同的电压,所需压力偏大,则F1>F0。
7.答案　(1)2.450　(2)1　(3)1.92　(4)大于
解析　(1)由螺旋测微器的读数规则可知,读数为2 mm+45.0×0.01 mm=2.450 mm;
(2)电压表示数变化更明显,表明铅笔芯电阻与电流表的内阻差距不大,此时应该选择电流表外接法来减小系统误差,故应该将K掷到1端;
(3)由图丙可知RY== Ω≈1.92 Ω;
(4)根据电阻定律R=,S近似相等,则ρ∝,=>1,故ρX>ρY。
8.答案　(1)乙　(2)
(3)6.5×10-5(6.4×10-5~6.6×10-5)
解析　(1)电压表测乙、丙之间样品两端的电压,由U-L图像可知,该图线过坐标原点,则L是丙到乙的距离。
(2)由欧姆定律和电阻定律得R==,则U=L,则图线斜率k=,解得ρ=。
(3)由图像得斜率k≈6.5 V/m,则ρ== Ω·m=
6.5×10-5 Ω·m。
9.答案　(1)①A　(2)　(3)
解析　(1)①为防止闭合开关时电路中电流过大,金属夹应置于电阻丝的A端。
(2)设电阻丝单位长度的阻值为R1,在图(a)所示电路中,E=r+U,即=·+,因此b=,解得E=。
(3)由=·+得k1=,在图(b)所示电路中,E=(R0+r)+U,即=·+,得k2=,依题意有=n,解得r=。
10.答案　(1)负极　(2)①A　A　D(或C)　②减小　(3)增大
解析　(1)对调红、黑表笔前,电阻无穷大,对调红、黑表笔后,红表笔接M,黑表笔接N,此时电阻相对较小,说明测量的是二极管的正向电阻,由“红进黑出”知,此时黑表笔接二极管的正极,红表笔接二极管的负极,即M端为二极管的负极。
(2)①实验要求电压表和电流表的示数从0开始,所以滑动变阻器采用分压式接法,则L2的另一端应接在A接线柱;由于滑片位于左端,闭合开关后电压表和电流表的示数为0,则L1的另一端应接在A接线柱,L3的另一端应接在D或C接线柱。
②I-U图线的斜率越大,说明电阻越小,所以由图像可知,光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而减小。
(3)当光照射到光敏电阻表面的光强达到报警值时,发光二极管并不发光,说明三极管没有导通,b、e间的电压即R1两端电压偏小,所以应增大可调电阻R1的阻值,直至发光二极管发光。
11.答案　(1)B　D　(2)1.45　0.9　(3)-I
(4)B
解析　(1)一节干电池的电动势约为1.5 V,则电压表应选B;干电池内阻较小,为方便实验操作,滑动变阻器应选D。
(2)由U-I图像可知,图线与纵轴交点的坐标即为电源电动势,故E=1.45 V,内阻r==
Ω=0.9 Ω。
(3)根据闭合电路欧姆定律可知E=U+r,变形可得U=-·I。
(4)根据U=E-I可知,实线的纵截距为E,虚线的纵截距为E,实线与虚线的横截距均为。故B正确,A、C、D错误。
12.答案　(1)a　(2)200　(3)45
解析　(1)设电阻表中值刻度为R中,则电阻表为“×1”倍率时的内阻为R内1=R中×1=R中,电阻表为“×10”倍率时的内阻为R内2=R中×10=10R中,电阻表进行电阻调零时,有Im=,倍率越高,电阻表的内阻越大,表头G满偏时对应的电路中的电流越小;由电路图可知,当开关S拨向a端时,电路的总电阻较大,电流较小,则对应电阻表的倍率是“×10”。
(2)当S接a时,有R内2=,Im=Ig+,联立解得R内2=150 Ω=r+R滑+=r+R滑+9 Ω,由于电源内阻很小,所以滑动变阻器接入电路的阻值约为141 Ω,则滑动变阻器应选最大阻值为200 Ω的。
(3)将选择开关S拨到a端时,有R内2=150 Ω,指针指向表头G的0.25 mA刻度处时,回路中的总电流为I=0.25 mA+=2.5 mA,I=,解得Rx=450 Ω,由于开关S拨到a端时,电阻表的倍率为“×10”,所以待测电阻阻值为450 Ω时,指针所指电阻表的刻度为45。
三年模拟练
1.D 2.AC 3.BC 4.AD 5.AD 6.BD
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.AC　若电表为电压表,向水槽内添水时,弹簧被压缩,滑动变阻器滑片向下移动,电压表示数与滑动变阻器上部分的电压相等,此时滑动变阻器上部分的电压增大,电压表示数变大,故A正确;若电表为电流表,向水槽内添水时弹簧被压缩,滑动变阻器滑片向下移动,滑动变阻器接入电路的阻值减小,则电路总电阻减小,则电流表示数变大,故B错误;若电表为电压表,电压表读数为U=R',则有=(R'为滑动变阻器上部分电阻),减小R0,可使电路中电流增大,即单位电阻对应的电压变大,可提高该提示器的灵敏度,故C正确;若电表为电流表,向水槽内添水时弹簧被压缩,滑动变阻器滑片向下移动,滑动变阻器接入电路的阻值RP减小,电源效率为η=×100%=×100%,可知当RP减小时,电源效率也减小,故D错误。故选A、C。
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=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=E,开关S1接位置2时,电阻R2两端的电压为×E=E=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=R=,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=R=×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.AD　由题图可知,电压表V2测量路端电压,电流增大时,内电压增大,路端电压减小,所以图乙中上面的图线表示电压表V2的示数与电流的关系,由U=E-Ir可知此图线的斜率的绝对值即电源的内阻,则r== Ω=2 Ω,当电流I=0.1 A时,路端电压U=3.4 V,则电源电动势E=U+Ir=3.6 V,故A正确;滑动变阻器滑片向右滑动时,接入电路的阻值变大,总电流减小,内电压减小,路端电压即电压表V2示数逐渐增大,故B错误;保持电流在0.1~0.2 A范围内,改变滑动变阻器的滑片位置,该过程中,==4 Ω,而=r=2 Ω,即>,故C错误;当电路中电流最小时,滑动变阻器接入电路的阻值为最大值,即I=0.1 A时,R===30 Ω,故D正确。
6.BD　设滑片P上方的电阻为x,则下方电阻为(R-x),A1示数为I1=×=,则当滑片P从最上端向下滑动时,x增加,I1减小;A2示数为I2=×=,则当滑片P从最上端向下滑动时,x增加,I2增大,选项A错误,B正确。设总电流为I,则=r,由数学知识可知,当滑片P上面的电阻与下面的电阻满足RP上+R1=RP下+R2时电路中总电阻最大,但是由于R1=10 Ω,R2=1 Ω,滑动变阻器R的最大阻值为8 Ω,则当P在最上端时电路中总电阻最大,总电流最小,可知当P由最上端向下滑动时,总电流I变大,且I1减小,I2增大,I=I1+I2,则ΔI2>ΔI,ΔI1不一定等于ΔI,由=r可知7.答案　(1)　等于　(2)N　(3)不是　大于
解析　(1)由题意可知,U1是电压表的内阻RV与电阻箱Rp并联后的两端电压,由欧姆定律可得=+,U2是电压表的内阻RV、Rx和Rp三者并联后的两端电压,由欧姆定律可得=++,联立解得Rx=,由Rx的表达式可知,Rx的测量值与电流表、电压表的内阻无关,因此被测电阻的测量值等于真实值。
(2)由题图乙可知,气体浓度越大,气敏电阻的阻值越小,因此气敏电阻为N型半导体气敏元件。
(3)由题图乙可知,该气敏电阻的阻值Rx越大气体浓度c越小,则有cRx=A(A为常数),由闭合电路欧姆定律可得,题图丙中电压表的示数U=E=,则U与c不成正比,则电压表表盘上对应的气体浓度值不是均匀分布的。由上式可知,气体浓度c越大,电压表示数越小,因此电压表的表盘左侧对应的浓度值大于右侧对应的浓度值。
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　(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=R=
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=U=U-U2,可知电源输出功率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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