第三章 综合拔高练（含答案解析）

第3章　恒定电流
综合拔高练
高考真题练
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.(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　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　　　　　　　　　　　　　　　　。
　　
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。
(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。
(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)。
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。
(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.(2023全国乙,23)一学生小组测量某金属丝(阻值约十几欧姆)的电阻率。现有实验器材:螺旋测微器、米尺、电源E、电压表(内阻非常大)、定值电阻R0(阻值10.0 Ω)、滑动变阻器R、待测金属丝、单刀双掷开关K、开关S、导线若干。图(a)是学生设计的实验电路原理图。完成下列填空:
　
(1)实验时,先将滑动变阻器R接入电路的电阻调至最大,闭合S。
(2)将K与1端相连,适当减小滑动变阻器R接入电路的电阻,此时电压表读数记为U1,然后将K与2端相连,此时电压表读数记为U2。由此得到流过待测金属丝的电流I=　　　,金属丝的电阻r=　　　　。(结果均用R0、U1、U2表示)
(3)继续微调R,重复(2)的测量过程,得到多组测量数据,如下表所示:
U1/mV 0.57 0.71 0.85 1.14 1.43
U2/mV 0.97 1.21 1.45 1.94 2.43
(4)利用上述数据,得到金属丝的电阻r=14.2 Ω。
(5)用米尺测得金属丝长度L=50.00 cm。用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径,某次测量的示数如图(b)所示,该读数为d=　　　　mm。多次测量后,得到直径的平均值恰与d相等。
(6)由以上数据可得,待测金属丝所用材料的电阻率ρ=　　　　×10-7 Ω·m。(保留2位有效数字)
高考模拟练
应用实践
1.(多选)某分压电路的一部分如图所示,接线柱M、N之间的电压U0恒定不变,C、D间接有定值电阻Rx,开始时滑片P位于滑动变阻器的中央位置不远处,Rx两端的电压刚好等于。下列说法正确的是 (　　)
A.开始时滑片P位于滑动变阻器的中央位置上方不远处
B.滑片P向下移动时定值电阻两端的电压增大
C.当滑片P位于滑动变阻器的中央位置时,Rx两端的电压大于
D.滑片P向下移动一些,则Rx两端的电压小于
2.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.(多选)如图所示,图线1、2、3分别表示导体A、B、C的伏安特性曲线,其中导体C为一非线性电阻,当A、B、C并联接在电压恒为3 V的直流电源两端时,下列说法不正确的是 (　　)
A.此时流过三个导体的总电流为6 A
B.此时三个导体的电阻R1∶R2∶R3=1∶3∶2
C.若将三个导体串联后改接在6 V的直流电源上,则三个导体的阻值之比R1∶R2∶R3=1∶3∶2
D.若将三个导体串联后接在6 V的直流电源上,则各电阻两端的电压之比U1∶U2∶U3=1∶3∶2
4.如图所示,将一盏标有“20 V、20 W”的灯泡和一电阻为4 Ω的电解槽串联后,接在电压恒为60 V的直流电源两端,灯泡正常发光,则 (　　)
A.电路消耗的总功率为150 W
B.电解槽消耗的电功率为400 W
C.电解槽的发热功率为40 W
D.电解槽的输出功率为36 W
5.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
6.(多选)某课外实验兴趣小组用如图甲所示的电路,将电流表G改装成电压表V1,改装后的电压表通过控制开关的闭合和断开有两个量程,并设计了如图乙所示的电路对改装后的电压表进行校对,V为标准表。校对过程中发现,改装后的电压表的示数总稍小于标准电压表的示数,该小组采取了相应措施进行调整,则如下判断和调整措施正确的是(　　)
　
A.开关闭合时,改装后的电压表的量程大
B.开关断开时,改装后的电压表的量程大
C.在R1两端并联一个阻值远大于R1的电阻进行调整
D.在R1两端并联一个阻值远小于R1的电阻进行调整
7.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(电压为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=　　　　。
8.某实验小组利用如图所示电路,用两种方法测量光敏电阻的阻值,并研究光敏电阻的阻值随光照强度的变化规律,实验中用到的电流表、电压表量程合适,滑动变阻器、电阻箱阻值范围足够大,实验操作步骤如下:
方法一:
调整光控室的光照强度为某一定值,将单刀双掷开关S2扳到1,电阻箱的阻值调到最大,闭合开关S1之前,将滑动变阻器的滑片滑到　　　　(选填“a”或“b”)端。
调节滑动变阻器的滑片,使电流表的指针大角度偏转到某个示数I0;将单刀双掷开关S2扳到2,保持滑片位置不变,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I0,记录此时电阻箱的示数R0,则在该光照强度下,光敏电阻的阻值为　　　　。(用题中所给物理量符号表示)
方法二:
将开关S2扳到1,调节滑动变阻器的滑片到某一位置,记录此时电压表和电流表的示数U、I,则此时光敏电阻阻值的测量值为　　　　,该测量值与真实值相比　　　　(选填“偏大”或“偏小”),若已知电流表的内电阻为RA,则光敏电阻阻值的真实值为　　　　。(用题中所给物理量符号表示)
通过两种方法测量不同光照强度下光敏电阻的阻值,即可进一步得到光敏电阻的阻值随光照强度变化的规律。
9.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。
10.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
11.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。
(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。
(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。
(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
(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”)。
　　
　 答案与分层梯度式解析
第3章　恒定电流
综合拔高练
高考真题练
1.C 2.D 3.A 4.B 5.B 6.C
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.A　干路电流I==3 A,则UR1=IR1=6 V,UR2=E-UR1=6 V,由P=可知PR2>PR4,PR1>PR2,由P=I2R可知PR4>PR3,所以PR1最大,故A正确。
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)　　(5)0.150　(6)5.0
解析　(2)R0两端的电压为U2-U1,流过待测金属丝的电流与流过R0的电流相同,则I=,金属丝的电阻r===。
(5)d=15.0×0.01 mm=0.150 mm。
(6)由电阻定律知r=ρ=ρ=ρ,因此ρ== Ω·m≈5.0×10-7 Ω·m。
高考模拟练
1.AD 2.A 3.AB 4.D 5.C 6.BC
1.AD　Rx两端的电压刚好等于,则Rx与滑动变阻器P、N间的电阻并联后的总电阻等于P、M间的电阻,Rx与滑动变阻器P、N间的电阻并联的总电阻小于滑动变阻器P、N间的电阻,因此滑动变阻器P、N间的电阻大于P、M间的电阻,开始时滑片P位于滑动变阻器的中央位置上方不远处,故A正确;P向下滑,并联部分电阻减小,分得电压减小,Rx两端电压小于,故B错误,D正确;当滑片P位于滑动变阻器的中央位置时,P、M间的电阻大于并联部分的电阻,因此Rx两端的电压小于,故C错误。
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.AB　由题图可知,当A、B、C并联接在电压恒为3 V的直流电源两端时,三个导体两端电压均为3 V,通过的电流分别为3 A、1 A、2.2 A,总电流为6.2 A,由欧姆定律可知,此时电阻之比R1∶R2∶R3约为1∶3∶1.4,A、B错误;由题图可知,R1为1 Ω,R2为3 Ω,当三个导体串联接在电压恒为6 V的直流电源两端时,通过各个导体的电流相等,三个导体两端的电压之和为6 V,结合题图可知,此时三个导体中的电流均为1 A,对应电压分别为1 V、3 V、2 V,各导体两端的电压之比为U1∶U2∶U3=1∶3∶2,由欧姆定律可知,此时电阻之比R1∶R2∶R3=1∶3∶2,C、D正确。故选A、B。
4.D　灯泡正常发光,灯泡两端电压为20 V,电路中的电流为I== A=1 A,电路消耗的总功率为P=UI=60×1 W=60 W,故A错误;电解槽与灯泡串联,电解槽两端的电压为U电=U-UL=60 V-20 V=40 V,电解槽消耗的电功率为P电=U电I=40×1 W=40 W,故B错误;电解槽的发热功率P热=I2R=12×4 W=4 W,故C错误;电解槽的输出功率为P出=P电-P热=40 W-4 W=36 W,故D正确。
5.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。
6.BC　由电路相关知识可知,闭合开关时,电压表量程为U2=Ig,断开开关时,电压表量程为U1=Ig(R1+rg),可知开关断开时,改装后的电压表的量程大,故A错误,B正确;改装后的电压表示数偏小,即流过表头的电流偏小,分压电阻偏大,只需让分压电阻减小一点,可在分压电阻R1两端并联一个阻值远大于R1的电阻进行调整,故C正确,D错误。故选B、C。
7.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。
8.答案　b　R0　　偏大　-RA
解析　为保证电路中各元件的安全,闭合干路开关之前需先将滑动变阻器的阻值调到最大,故应将滑片滑到b端。
方法一为等效替代法测电阻,由测量原理可知,方法一中光敏电阻的阻值为R0。
方法二为伏安法测电阻,且为电流表内接法,此时光敏电阻阻值的测量值为,但该结果应为光敏电阻阻值与电流表内阻之和,所以与真实值相比偏大,光敏电阻阻值的真实值为-RA。
9.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。
10.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=
11.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
(4)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=
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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