第十单元 单元提升卷《巅峰突破》2026版物理高三一轮单元突破验收卷（含答案解析）
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| 名称 | 第十单元 单元提升卷《巅峰突破》2026版物理高三一轮单元突破验收卷（含答案解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 748.8KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-09-10 17:02:15 | ||
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文档简介
(
密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线
密 封 线 内 不 要 答 题
)
(
姓名 班级 考号
密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线
密 封 线 内 不 要 答 题
)
单元提升卷
100分,限时75分钟
一、选择题(本题共10小题,共40分。在每小题给出的四个选项中,第1—7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8—10题有多项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
1.在MgCl2溶液中,正、负电荷定向移动,方向如图所示,若测得2 s内分别有5.0×1015个Mg2+和1.0×1016个Cl-通过溶液内部的横截面M,元电荷e=1.6×10-19 C。以下说法正确的是 ( )
A.正、负离子定向移动形成电流,电流方向从B到A
B.溶液内正、负离子沿相反方向运动,电流相互抵消
C.溶液内电流方向从A到B,电流I=0.08 A
D.溶液内电流方向从A到B,电流I=1.6 mA
2.如图,电路中UAB=15 V,R1=R2=R3=3 Ω,那么,理想电压表和理想电流表的示数分别为 ( )
A.10 V,10 A B.15 V,10 A C.15 V,5 A D.5 V,5 A
3.电路上常用的熔断保险丝如图所示,当电路中有较强电流通过时,保险丝会快速熔断、及时切断电源,保障用电设备和人身安全。有一段电阻为R、熔断电流为4 A的保险丝,若将这段保险丝对折后绞成一根,则保险丝的电阻和熔断电流将分别变为 ( )
A.R和2 A B.R和8 A C.R和2 A D.R和8 A
4.如图所示,电路中灯泡A、B均正常发光。忽然灯泡B比原来暗了些,而灯泡A比原来亮了些。电路中出现的故障可能是 ( )
A.R2发生断路 B.R3发生断路
C.R2发生短路 D.R1、R3同时发生断路
5.四个相同的表头分别并联电阻改装成两个电流表、串联电阻改装成两个电压表,电流表A1的量程大于A2的量程,电压表V1的量程大于V2的量程,把它们按如图所示接入电路,则 ( )
A.A1的读数比A2的读数小
B.V1的读数比V2的读数小
C.A1指针偏转角度与A2的一样大
D.V1指针偏转角度比V2指针偏转角度小
6.如图所示电路,电源电动势为E,内阻为r。闭合开关,调节滑动变阻器滑片,电压表示数为U,电流表示数为I。电源的总功率P与电压U、电流I的关系正确的是 ( )
7.简易多用电表的电路图如图。电源E为直流电源,R1、R2、R3、R4和R5是定值电阻;表头G的满偏电流为5 mA,内阻为20 Ω;虚线方框内为换挡开关;A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表共有5个挡位,分别为直流电压5 V挡和10 V挡,直流电流10 mA挡和25 mA挡,欧姆×10挡。则以下说法中正确的是 ( )
A.多用电表的B端应与黑色表笔相连接
B.若换挡开关与3相连,测量中,表盘指针稳定时如图(b)所示,则其读数为11 Ω
C.若换挡开关与2相连,则多用电表此时为直流电流25 mA挡
D.若要使用直流电压5 V挡,则换挡开关应与4相连
8.两电学元件A、B的伏安特性曲线如图所示,两条图线交于点P,A的图线在P点的切线与纵轴的交点坐标数值为0.4,B的图线在P点的切线与横轴的交点坐标数值为0.7,则下列说法正确的是 ( )
A.B元件一定是金属导体
B.当两元件中的电流均为0.5 A时,A、B两元件的电阻阻值相等
C.将两元件串联在电路中,当通过元件的电流小于0.5 A时,A的电阻阻值大于B的电阻阻值
D.将两元件并联在电路中,当元件两端的电压小于1 V时,A的功率大于B的功率
9.如图所示电路,电源电动势为E、内阻为r,定值电阻为R0,滑动变阻器总阻值为R,电压表和电流表均为理想电表。将滑动变阻器滑片P从a端移动至b端的过程中,下列说法正确的是 ( )
A.电流表示数一直减小
B.电流表示数先减小后增大
C.电压表示数一直增大
D.电压表示数先增大后减小
10.在图甲的电路中,R1是滑动变阻器,R2是定值电阻,阻值为2 Ω。实验时调节R1接入电路的阻值,得到各组电压表和电流表示数,用这些数据在坐标纸上描点、拟合,作出的U-I图像如图乙中AB所示。电压表和电流表皆看作理想电表。下列说法正确的是 ( )
A.该电源电动势为2.5 V,内阻为5 Ω
B.当R1=1 Ω时,电源输出功率最大
C.当R1=9 Ω时,R1消耗的功率最大
D.在滑片从左往右移的过程中,电源的总功率一直在增加
二、非选择题(本题共5小题,共60分)
11.(10分)某兴趣小组欲通过测定工业污水(含多种重金属离子)的电阻率来判断某工厂废水是否达到排放标准(一般工业废水电阻率的达标值ρ≥200 Ω·m)。如图1所示,该同学所用盛水容器的左、右两侧面为金属薄板(电阻极小),其余四面由绝缘材料制成,左、右两侧带有接线柱,容器内表面长a=40 cm,宽b=20 cm,高c=10 cm。将水样注满容器后,进行以下操作:
(1)小组合作设计了欧姆表,原理如图2,其中电流表的满偏电流为300 μA,内阻rg=100 Ω,调零电阻最大阻值R=50 kΩ,串联的定值电阻R0=50 Ω,电池电动势E=1.5 V,用它测量电阻Rx,能准确测量的阻值范围是 。
A.30 kΩ~80 kΩ
B.3 kΩ~8 kΩ
C.300 kΩ~800 kΩ
(2)用实验室里的多用电表欧姆挡的“×100”“×1 k”倍率粗测水样的电阻值时,表盘上指针分别如图3所示,则所测水样的电阻约为 Ω。
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为50 Ω)
B.电压表(量程0~15 V,电阻RV约为10 kΩ)
C.滑动变阻器(0~20 Ω,额定电流1 A)
D.电源(电动势为12 V,内阻约为10 Ω)
E.开关一只、导线若干
请在实物图4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,已在图5所示的坐标纸中作出了U-I关系图像。
U/V 2.0 3.8 6.8 8.0 10.2 11.6
I/mA 0.73 1.36 2.20 2.89 3.66 4.15
(4)结合图5所示U-I图像可以求出待测水样的电阻率为 Ω·m。据此可知,所得水样在电阻率这一指标上 (填“达标”或“不达标”)。
12.(10分)某实验小组计划用一个实验方案完成对一个电流表内阻的测量和电源电动势及内阻的测量。实验器材有:待测电源E,待测内阻的电流表A,电压表V(量程为0~3.0 V,内阻很大),电阻箱R(0~99.99 Ω),单刀开关S1,单刀双掷开关S2,导线若干。设计的电路图如图甲所示,进行了如下操作:
Ⅰ.将S2接到a,闭合S1,拨动电阻箱旋钮,使各旋钮盘的刻度处于如图乙所示的位置,记录下此时的电压表示数为2.00 V,然后断开S1;
Ⅱ.保持电阻箱示数不变,将S2切换到b,闭合S1,记录此时电压表的读数(如图丙所示),然后断开S1。
请你解答下列问题:
(1)图乙所示电阻箱的读数为 Ω,图丙所示的电压表读数为 V。由此可算出电流表内阻RA为5.00 Ω。
(2)在完成上述操作后,继续以下操作:将S2切换到a,闭合S1,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱的示数R和对应的电压表示数U,由测得的数据绘出了如图丁所示的-图线。由图像可求得电源电动势E和电源内阻r,其中E= V,r= Ω。(计算结果均保留2位有效数字)
13.(12分)某同学利用图甲所示装置测定某电动机的效率。分别用电压表和电流表测得电动机的输入电压和输入电流与时间的关系图像分别如图丙、丁所示,当重物匀速上升时,重物上升的位移与时间的关系图线如图乙所示,电动机提升的重物的质量为91.2 g,不计一切摩擦及电表内阻的影响,重力加速度g=10 m/s2。求:
(1)该电源的电动势与内阻;
(2)该电动机在图乙所示时间内的效率;
(3)该电动机的内阻(保留2位有效数字)。
14.(12分)在如图所示的电路中,直流电源的电动势E=10 V,内阻不计,R1=2.5 Ω,R2=5 Ω,R3=2 Ω,R4=3 Ω,电容C=5 F,求:
(1)当滑片置于b处时,通过R1电流;(结果保留3位有效数字)
(2)在滑片从a向b滑动的过程中,R1两端的最小电压;
(3)在滑片从a向b滑动的过程中,电容器C极板上的最小电荷量。
15.(16分)在如图所示的电路中,R1=4 Ω,R2=R3=8 Ω,当开关S接a时,R2上消耗的电功率为8 W,当开关S接b时,电压表示数为9 V,试求:
(1)开关S接a时,通过电源的电流和电源两端的电压;
(2)电源的电动势和内阻;
(3)当开关S接c时,通过R2的电流。
答案全解全析
1.D 电流的方向与正离子定向移动方向相同,与负离子定向移动方向相反。所以正离子定向移动形成电流,方向从A到B,负离子定向移动形成电流,方向也从A到B,不会相互抵消,故溶液内电流方向从A到B,选项A、B错误;溶液内电流方向从A到B,2 s时间内通过溶液横截面的电荷量q=2n1e+n2e,则根据电流的定义式I=,代入数据解得I=1.6 mA,选项C错误,D正确。
2.C 由于电流表和电压表均为理想电表,故简化电路如图所示,则理想电压表示数为U=UAB=15 V,理想电流表的示数为I== A=5 A,选项C正确。
3.B 根据电阻定律有R=ρ,可知对折后的电阻为R'=ρ=R,而两段熔断电流为4 A的保险丝并联,故其熔断电流为I'=2Imax=8 A,选项B正确。
归纳总结 某一导体形状改变后,讨论其电阻变化要抓住两点:①电阻率不变;②总体积不变。由V=lS可知l和S的关系,在ρ、l、S都确定后,应用R=ρ判断。
4.A 假设R2断路,则A所在并联支路的总电阻增大,导致外电路总电阻增大,干路电流减小,路端电压U增大,流过R1的电流I1增大,流过灯泡所在并联支路的总电流I2(I2=I总-I1)减小,B两端的电压减小,B灯变暗,A两端的电压UA(UA=U-UB)增大,A灯变亮,选项A符合题意;若R3断路,则B所在并联支路的总电阻增大,导致外电路总电阻增大,干路电流减小,路端电压U增大,流过R1的电流I1增大,所以通过A和R2的总电流减小,A变暗,B两端电压增大,B变亮,选项B不符合题意;若R2发生短路,总电阻减小,总电流变大,路端电压减小,通过R1的电流减小,流过灯泡B的电流增大,所以A熄灭,B更亮,选项C不符合题意;若R1、R3同时发生断路,则电路中总电阻增大,路端电压增大,总电流减小,则A两端电压减小,B两端电压增大,故A变暗,B变亮,选项D不符合题意。
5.C 表头改装为电流表的原理图如图甲所示,可知量程越大,并联的电阻R越小,则电表总电阻也越小,两电流表并联时两端电压大小相同,则电阻较小的电流表A1中通过的电流较大,所以A1的读数比A2的读数大,选项A错误;表头改装为电压表的原理图如图乙所示,可知量程越大,串联的电阻R越大,则电表总电阻也越大,两电压表在串联时通过的电流大小相同,则电阻较大的电压表V1两端分得的电压较大,即V1的读数比V2的读数大,选项B错误;两电流表在并联时两个表头两端的电压大小相同,且由于两个表头电阻相同,由欧姆定律可知通过两个表头的电流大小相同,故A1指针偏转角度与A2的一样大,选项C正确;两电压表串联时通过两个表头的电流大小相同,故电压表V1的指针偏转角度与V2的一样大,选项D错误。
归纳总结
相同表头改装的电压表和电流表,
判断指针偏角与示数的关系的方法
(1)根据电流确定,通过表头的电流相等,则指针偏角相等。如:把两个由相同表头通过串联电阻改装成的量程不同的电压表V1(量程为0~U1)和V2(量程为0~U2)串联,由于串联电路中电流处处相等,故电压表V1和V2指针偏角之比为1∶1,示数之比为U1∶U2。
(2)根据待测物理量来确定,待测物理量相等,则示数相等。如:把两个由相同表头通过并联电阻改装成的量程不同的电流表A1(量程为0~I1)和A2(量程为0~I2)串联接入电路中,由于串联电路中各处电流相等,故电流表A1和A2示数之比为1∶1,指针偏角之比为I2∶I1。
6.B 由闭合电路欧姆定律有E=U+Ir,化简得I=,则电源的总功率为P=EI=E=-U。若U是自变量,则电源的总功率P与电压U是线性关系,选项A错误,B正确;若I是自变量,则电源的总功率P与电流I成正比,选项C、D错误。
7.D 设想当多用电表的换挡开关置于欧姆×10挡测电阻时,电流从电源正极流出经A接线柱到待测电阻,根据“红进黑出”可知,多用电表的B端与红表笔相连接,选项A错误;当换挡开关接3时,为欧姆表,使用的倍率为“×10”,此时欧姆表的示数为11×10 Ω=110 Ω,选项B错误;由题意知,有直流电流10 mA挡和25 mA挡,由电流表的改装原理知,并联的分流电阻越小,则量程越大,由图可知,换挡开关接2时为直流电流10 mA挡,选项C错误;由题意,有直流电压5 V和10 V两个挡位,由电压表的改装原理,串联的分压电阻越大,量程越大,所以使用直流电压5 V挡时换挡开关应接4,选项D正确。
8.BD 由图像可知,电压越大,B元件阻值越小,则B元件可能是半导体,选项A错误;当两元件中的电流均为0.5 A时,A、B两元件的电阻阻值均为R= Ω=2 Ω,选项B正确;将两元件串联在电路中,通过两元件的电流相等,根据R=,当通过元件的电流小于0.5 A时,A的电阻阻值小于B的电阻阻值,选项C错误;将两元件并联在电路中,两元件两端电压相等,根据P=UI,当元件两端的电压小于1 V时,A的功率大于B的功率,选项D正确。
9.AD 由闭合电路欧姆定律U并=E-I(R0+r)可知,滑动变阻器滑片P上下两部分并联后,其两端的电压U并先增加后减小。当U并增加时,滑片P以上部分电阻一直减小,则其电流增大,因干路电流I减小,则电流表示数减小;当U并减小时,因滑片P以下部分电阻一直增大,则电流表示数减小;故电流表的示数一直减小,选项A正确,B错误。滑动变阻器滑片P由a端向b端移动过程中,滑片P上下两部分总电阻R并先增大后减小,干路电流I先减小后增大,电源内阻分压先减小后增大,外电压先增大后减小,故电压表示数先增大后减小,选项C错误,D正确。
归纳总结
分析电路动态变化问题的“两公式、两关系”
10.BD
思路点拨
解答本题可分三步走
解析 由闭合电路欧姆定律可知U=E-I(R2+r),结合图像解得E=2.5 V,r=3 Ω,选项A错误;当外电阻等于电源内阻时电源输出功率最大,则当R1=r-R2=1 Ω时,电源输出功率最大,选项B正确;将R2等效为电源的内阻,则当R2+r=R1,即当R1=5 Ω时R1消耗的功率最大,选项C错误;在滑片从左往右移的过程中,R1接入电路的阻值减小,电路中的电流增大,则电源的总功率一直在增加,选项D正确。
11.答案 (1)B(2分) (2)1.75×103(2分) 图见解析(2分) (4)138(135~140均可)(2分) 不达标(2分)
解析 (1)当红、黑表笔短接调零时Ig=,整理可得R'+rg+R0== Ω=5 000 Ω,又=,解得Rx=5 000 Ω,使用欧姆表测电阻时待测电阻的阻值在5 kΩ左右读数最为准确,所以能准确测量的阻值范围是3 kΩ~8 kΩ,选项B正确。(2)由图3可知,选多用电表欧姆挡的“×100”倍率时,指针在中央刻度线附近,误差较小,则所测水样的电阻约为1.75×103 Ω。因为要精确测量电阻值,需要电路中电压有较大的变化范围,而滑动变阻器阻值又远小于待测电阻,所以连线时滑动变阻器要用分压式接法;又因为电流表内阻已知,则采用电流表内接法,电路连接如图所示。
(4)由图像斜率可知,待测水样与电流表的总电阻为R总== Ω≈2 810 Ω,又R=R总-RA=2 760 Ω,根据电阻定律R=ρ,代入数据得ρ=138 Ω·m,小于200 Ω·m,故不达标。
12.答案 (1)20.00(2分) 2.50(2分) (2)2.5(3分) 2.5(3分)
解析 (1)图乙电阻箱读数为2×10 Ω+0×1 Ω+0×0.1 Ω+0×0.01 Ω=20.00 Ω,图丙所示的电压表每小格是0.1 V,要求估读,电压表读数为U2=2.50 V。(2)根据闭合电路欧姆定律,S2切换到a时,有E=U+(RA+r),可变形为=·+,由图可得=0.40 V-1,==3 Ω/V,解得E=2.5 V,r=2.5 Ω。
13.答案 (1)3.2 V 1.25 Ω (2)95% (3)0.94 Ω
解析 (1)电动机与电源构成闭合回路,由图丙、丁知,刚启动时U1=2.8 V,I1=0.32 A,由闭合电路欧姆定律可得E=U1+I1r (1分)
电动机稳定工作时U2=3.0 V,I2=0.16 A,有E=U2+I2r (1分)
联立解得E=3.2 V,r=1.25 Ω(2分)
(2)电动机的输入功率为P入=U2I2 (1分)
由题图乙可知重物匀速上升时的速度为v= (1分)
电动机的输出功率为P出=mgv (1分)
电动机的效率为η=×100% (1分)
联立解得η=95% (1分)
(3)设电动机的内阻为r0,电动机稳定工作时,根据焦耳定律得P=r0 (1分)
P=P入-P出 (1分)
联立解得r0≈0.94 Ω(1分)
易错警示
电动机的特殊情况
并不是含电动机的电路一定是非纯电阻电路,如果电动机没有转动,它消耗的电能仍然全部转化为内能,还是属于纯电阻电路。
14.答案 (1)2.17 A (2)5 V (3)25 C
解析 (1)当滑片置于b处时,R3、R2串联后与R4并联,再与R1串联,可知通过R1的电流为
I=≈2.17 A(3分)
(2)若使R1两端的电压最小,则通过R1的电流最小,即电路中总电阻最大。当R2滑片上方电阻为3 Ω,R2滑片下方电阻为2 Ω时电路中的总电阻最大,此时通过R1的电流为I'==2 A(3分)
R1两端的最小电压为U'=I'R1=5 V(2分)
(3)由于电容器与R1并联,则电容器两端电压与R1两端电压相等,根据Q=CU (2分)
可知R1端电压最小时,电容器C极板上的电荷量最小,为Q=CU'=25 C(2分)
归纳总结
解答含容电路问题的思路
15.答案 (1)1 A 8 V (2)12 V 4 Ω (3)0.5 A
思路点拨
解答本题的三个过程:
解析 (1)S接a时,R1被短路,外电阻为R2,通过电源的电流
I1== A=1 A(2分)
电源两端电压U1==8 V(2分)
(2)S接a时,有E=U1+I1r (1分)
S接b时,R1和R2串联,外电阻R外=R1+R2=12 Ω(1分)
通过电源的电流I2==0.75 A(1分)
这时有E=U2+I2r (1分)
解得E=12 V,r=4 Ω(2分)
(3)当S接c时,R2与R3并联,并联电阻为R23==4 Ω(2分)
所以R总=R1+r+R23=12 Ω(2分)
总电流I3==1 A(1分)
通过R2的电流I'=I3=0.5 A(1分)
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密 封 线 内 不 要 答 题
)
(
姓名 班级 考号
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)
单元提升卷
100分,限时75分钟
一、选择题(本题共10小题,共40分。在每小题给出的四个选项中,第1—7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8—10题有多项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
1.在MgCl2溶液中,正、负电荷定向移动,方向如图所示,若测得2 s内分别有5.0×1015个Mg2+和1.0×1016个Cl-通过溶液内部的横截面M,元电荷e=1.6×10-19 C。以下说法正确的是 ( )
A.正、负离子定向移动形成电流,电流方向从B到A
B.溶液内正、负离子沿相反方向运动,电流相互抵消
C.溶液内电流方向从A到B,电流I=0.08 A
D.溶液内电流方向从A到B,电流I=1.6 mA
2.如图,电路中UAB=15 V,R1=R2=R3=3 Ω,那么,理想电压表和理想电流表的示数分别为 ( )
A.10 V,10 A B.15 V,10 A C.15 V,5 A D.5 V,5 A
3.电路上常用的熔断保险丝如图所示,当电路中有较强电流通过时,保险丝会快速熔断、及时切断电源,保障用电设备和人身安全。有一段电阻为R、熔断电流为4 A的保险丝,若将这段保险丝对折后绞成一根,则保险丝的电阻和熔断电流将分别变为 ( )
A.R和2 A B.R和8 A C.R和2 A D.R和8 A
4.如图所示,电路中灯泡A、B均正常发光。忽然灯泡B比原来暗了些,而灯泡A比原来亮了些。电路中出现的故障可能是 ( )
A.R2发生断路 B.R3发生断路
C.R2发生短路 D.R1、R3同时发生断路
5.四个相同的表头分别并联电阻改装成两个电流表、串联电阻改装成两个电压表,电流表A1的量程大于A2的量程,电压表V1的量程大于V2的量程,把它们按如图所示接入电路,则 ( )
A.A1的读数比A2的读数小
B.V1的读数比V2的读数小
C.A1指针偏转角度与A2的一样大
D.V1指针偏转角度比V2指针偏转角度小
6.如图所示电路,电源电动势为E,内阻为r。闭合开关,调节滑动变阻器滑片,电压表示数为U,电流表示数为I。电源的总功率P与电压U、电流I的关系正确的是 ( )
7.简易多用电表的电路图如图。电源E为直流电源,R1、R2、R3、R4和R5是定值电阻;表头G的满偏电流为5 mA,内阻为20 Ω;虚线方框内为换挡开关;A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表共有5个挡位,分别为直流电压5 V挡和10 V挡,直流电流10 mA挡和25 mA挡,欧姆×10挡。则以下说法中正确的是 ( )
A.多用电表的B端应与黑色表笔相连接
B.若换挡开关与3相连,测量中,表盘指针稳定时如图(b)所示,则其读数为11 Ω
C.若换挡开关与2相连,则多用电表此时为直流电流25 mA挡
D.若要使用直流电压5 V挡,则换挡开关应与4相连
8.两电学元件A、B的伏安特性曲线如图所示,两条图线交于点P,A的图线在P点的切线与纵轴的交点坐标数值为0.4,B的图线在P点的切线与横轴的交点坐标数值为0.7,则下列说法正确的是 ( )
A.B元件一定是金属导体
B.当两元件中的电流均为0.5 A时,A、B两元件的电阻阻值相等
C.将两元件串联在电路中,当通过元件的电流小于0.5 A时,A的电阻阻值大于B的电阻阻值
D.将两元件并联在电路中,当元件两端的电压小于1 V时,A的功率大于B的功率
9.如图所示电路,电源电动势为E、内阻为r,定值电阻为R0,滑动变阻器总阻值为R,电压表和电流表均为理想电表。将滑动变阻器滑片P从a端移动至b端的过程中,下列说法正确的是 ( )
A.电流表示数一直减小
B.电流表示数先减小后增大
C.电压表示数一直增大
D.电压表示数先增大后减小
10.在图甲的电路中,R1是滑动变阻器,R2是定值电阻,阻值为2 Ω。实验时调节R1接入电路的阻值,得到各组电压表和电流表示数,用这些数据在坐标纸上描点、拟合,作出的U-I图像如图乙中AB所示。电压表和电流表皆看作理想电表。下列说法正确的是 ( )
A.该电源电动势为2.5 V,内阻为5 Ω
B.当R1=1 Ω时,电源输出功率最大
C.当R1=9 Ω时,R1消耗的功率最大
D.在滑片从左往右移的过程中,电源的总功率一直在增加
二、非选择题(本题共5小题,共60分)
11.(10分)某兴趣小组欲通过测定工业污水(含多种重金属离子)的电阻率来判断某工厂废水是否达到排放标准(一般工业废水电阻率的达标值ρ≥200 Ω·m)。如图1所示,该同学所用盛水容器的左、右两侧面为金属薄板(电阻极小),其余四面由绝缘材料制成,左、右两侧带有接线柱,容器内表面长a=40 cm,宽b=20 cm,高c=10 cm。将水样注满容器后,进行以下操作:
(1)小组合作设计了欧姆表,原理如图2,其中电流表的满偏电流为300 μA,内阻rg=100 Ω,调零电阻最大阻值R=50 kΩ,串联的定值电阻R0=50 Ω,电池电动势E=1.5 V,用它测量电阻Rx,能准确测量的阻值范围是 。
A.30 kΩ~80 kΩ
B.3 kΩ~8 kΩ
C.300 kΩ~800 kΩ
(2)用实验室里的多用电表欧姆挡的“×100”“×1 k”倍率粗测水样的电阻值时,表盘上指针分别如图3所示,则所测水样的电阻约为 Ω。
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为50 Ω)
B.电压表(量程0~15 V,电阻RV约为10 kΩ)
C.滑动变阻器(0~20 Ω,额定电流1 A)
D.电源(电动势为12 V,内阻约为10 Ω)
E.开关一只、导线若干
请在实物图4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,已在图5所示的坐标纸中作出了U-I关系图像。
U/V 2.0 3.8 6.8 8.0 10.2 11.6
I/mA 0.73 1.36 2.20 2.89 3.66 4.15
(4)结合图5所示U-I图像可以求出待测水样的电阻率为 Ω·m。据此可知,所得水样在电阻率这一指标上 (填“达标”或“不达标”)。
12.(10分)某实验小组计划用一个实验方案完成对一个电流表内阻的测量和电源电动势及内阻的测量。实验器材有:待测电源E,待测内阻的电流表A,电压表V(量程为0~3.0 V,内阻很大),电阻箱R(0~99.99 Ω),单刀开关S1,单刀双掷开关S2,导线若干。设计的电路图如图甲所示,进行了如下操作:
Ⅰ.将S2接到a,闭合S1,拨动电阻箱旋钮,使各旋钮盘的刻度处于如图乙所示的位置,记录下此时的电压表示数为2.00 V,然后断开S1;
Ⅱ.保持电阻箱示数不变,将S2切换到b,闭合S1,记录此时电压表的读数(如图丙所示),然后断开S1。
请你解答下列问题:
(1)图乙所示电阻箱的读数为 Ω,图丙所示的电压表读数为 V。由此可算出电流表内阻RA为5.00 Ω。
(2)在完成上述操作后,继续以下操作:将S2切换到a,闭合S1,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱的示数R和对应的电压表示数U,由测得的数据绘出了如图丁所示的-图线。由图像可求得电源电动势E和电源内阻r,其中E= V,r= Ω。(计算结果均保留2位有效数字)
13.(12分)某同学利用图甲所示装置测定某电动机的效率。分别用电压表和电流表测得电动机的输入电压和输入电流与时间的关系图像分别如图丙、丁所示,当重物匀速上升时,重物上升的位移与时间的关系图线如图乙所示,电动机提升的重物的质量为91.2 g,不计一切摩擦及电表内阻的影响,重力加速度g=10 m/s2。求:
(1)该电源的电动势与内阻;
(2)该电动机在图乙所示时间内的效率;
(3)该电动机的内阻(保留2位有效数字)。
14.(12分)在如图所示的电路中,直流电源的电动势E=10 V,内阻不计,R1=2.5 Ω,R2=5 Ω,R3=2 Ω,R4=3 Ω,电容C=5 F,求:
(1)当滑片置于b处时,通过R1电流;(结果保留3位有效数字)
(2)在滑片从a向b滑动的过程中,R1两端的最小电压;
(3)在滑片从a向b滑动的过程中,电容器C极板上的最小电荷量。
15.(16分)在如图所示的电路中,R1=4 Ω,R2=R3=8 Ω,当开关S接a时,R2上消耗的电功率为8 W,当开关S接b时,电压表示数为9 V,试求:
(1)开关S接a时,通过电源的电流和电源两端的电压;
(2)电源的电动势和内阻;
(3)当开关S接c时,通过R2的电流。
答案全解全析
1.D 电流的方向与正离子定向移动方向相同,与负离子定向移动方向相反。所以正离子定向移动形成电流,方向从A到B,负离子定向移动形成电流,方向也从A到B,不会相互抵消,故溶液内电流方向从A到B,选项A、B错误;溶液内电流方向从A到B,2 s时间内通过溶液横截面的电荷量q=2n1e+n2e,则根据电流的定义式I=,代入数据解得I=1.6 mA,选项C错误,D正确。
2.C 由于电流表和电压表均为理想电表,故简化电路如图所示,则理想电压表示数为U=UAB=15 V,理想电流表的示数为I== A=5 A,选项C正确。
3.B 根据电阻定律有R=ρ,可知对折后的电阻为R'=ρ=R,而两段熔断电流为4 A的保险丝并联,故其熔断电流为I'=2Imax=8 A,选项B正确。
归纳总结 某一导体形状改变后,讨论其电阻变化要抓住两点:①电阻率不变;②总体积不变。由V=lS可知l和S的关系,在ρ、l、S都确定后,应用R=ρ判断。
4.A 假设R2断路,则A所在并联支路的总电阻增大,导致外电路总电阻增大,干路电流减小,路端电压U增大,流过R1的电流I1增大,流过灯泡所在并联支路的总电流I2(I2=I总-I1)减小,B两端的电压减小,B灯变暗,A两端的电压UA(UA=U-UB)增大,A灯变亮,选项A符合题意;若R3断路,则B所在并联支路的总电阻增大,导致外电路总电阻增大,干路电流减小,路端电压U增大,流过R1的电流I1增大,所以通过A和R2的总电流减小,A变暗,B两端电压增大,B变亮,选项B不符合题意;若R2发生短路,总电阻减小,总电流变大,路端电压减小,通过R1的电流减小,流过灯泡B的电流增大,所以A熄灭,B更亮,选项C不符合题意;若R1、R3同时发生断路,则电路中总电阻增大,路端电压增大,总电流减小,则A两端电压减小,B两端电压增大,故A变暗,B变亮,选项D不符合题意。
5.C 表头改装为电流表的原理图如图甲所示,可知量程越大,并联的电阻R越小,则电表总电阻也越小,两电流表并联时两端电压大小相同,则电阻较小的电流表A1中通过的电流较大,所以A1的读数比A2的读数大,选项A错误;表头改装为电压表的原理图如图乙所示,可知量程越大,串联的电阻R越大,则电表总电阻也越大,两电压表在串联时通过的电流大小相同,则电阻较大的电压表V1两端分得的电压较大,即V1的读数比V2的读数大,选项B错误;两电流表在并联时两个表头两端的电压大小相同,且由于两个表头电阻相同,由欧姆定律可知通过两个表头的电流大小相同,故A1指针偏转角度与A2的一样大,选项C正确;两电压表串联时通过两个表头的电流大小相同,故电压表V1的指针偏转角度与V2的一样大,选项D错误。
归纳总结
相同表头改装的电压表和电流表,
判断指针偏角与示数的关系的方法
(1)根据电流确定,通过表头的电流相等,则指针偏角相等。如:把两个由相同表头通过串联电阻改装成的量程不同的电压表V1(量程为0~U1)和V2(量程为0~U2)串联,由于串联电路中电流处处相等,故电压表V1和V2指针偏角之比为1∶1,示数之比为U1∶U2。
(2)根据待测物理量来确定,待测物理量相等,则示数相等。如:把两个由相同表头通过并联电阻改装成的量程不同的电流表A1(量程为0~I1)和A2(量程为0~I2)串联接入电路中,由于串联电路中各处电流相等,故电流表A1和A2示数之比为1∶1,指针偏角之比为I2∶I1。
6.B 由闭合电路欧姆定律有E=U+Ir,化简得I=,则电源的总功率为P=EI=E=-U。若U是自变量,则电源的总功率P与电压U是线性关系,选项A错误,B正确;若I是自变量,则电源的总功率P与电流I成正比,选项C、D错误。
7.D 设想当多用电表的换挡开关置于欧姆×10挡测电阻时,电流从电源正极流出经A接线柱到待测电阻,根据“红进黑出”可知,多用电表的B端与红表笔相连接,选项A错误;当换挡开关接3时,为欧姆表,使用的倍率为“×10”,此时欧姆表的示数为11×10 Ω=110 Ω,选项B错误;由题意知,有直流电流10 mA挡和25 mA挡,由电流表的改装原理知,并联的分流电阻越小,则量程越大,由图可知,换挡开关接2时为直流电流10 mA挡,选项C错误;由题意,有直流电压5 V和10 V两个挡位,由电压表的改装原理,串联的分压电阻越大,量程越大,所以使用直流电压5 V挡时换挡开关应接4,选项D正确。
8.BD 由图像可知,电压越大,B元件阻值越小,则B元件可能是半导体,选项A错误;当两元件中的电流均为0.5 A时,A、B两元件的电阻阻值均为R= Ω=2 Ω,选项B正确;将两元件串联在电路中,通过两元件的电流相等,根据R=,当通过元件的电流小于0.5 A时,A的电阻阻值小于B的电阻阻值,选项C错误;将两元件并联在电路中,两元件两端电压相等,根据P=UI,当元件两端的电压小于1 V时,A的功率大于B的功率,选项D正确。
9.AD 由闭合电路欧姆定律U并=E-I(R0+r)可知,滑动变阻器滑片P上下两部分并联后,其两端的电压U并先增加后减小。当U并增加时,滑片P以上部分电阻一直减小,则其电流增大,因干路电流I减小,则电流表示数减小;当U并减小时,因滑片P以下部分电阻一直增大,则电流表示数减小;故电流表的示数一直减小,选项A正确,B错误。滑动变阻器滑片P由a端向b端移动过程中,滑片P上下两部分总电阻R并先增大后减小,干路电流I先减小后增大,电源内阻分压先减小后增大,外电压先增大后减小,故电压表示数先增大后减小,选项C错误,D正确。
归纳总结
分析电路动态变化问题的“两公式、两关系”
10.BD
思路点拨
解答本题可分三步走
解析 由闭合电路欧姆定律可知U=E-I(R2+r),结合图像解得E=2.5 V,r=3 Ω,选项A错误;当外电阻等于电源内阻时电源输出功率最大,则当R1=r-R2=1 Ω时,电源输出功率最大,选项B正确;将R2等效为电源的内阻,则当R2+r=R1,即当R1=5 Ω时R1消耗的功率最大,选项C错误;在滑片从左往右移的过程中,R1接入电路的阻值减小,电路中的电流增大,则电源的总功率一直在增加,选项D正确。
11.答案 (1)B(2分) (2)1.75×103(2分) 图见解析(2分) (4)138(135~140均可)(2分) 不达标(2分)
解析 (1)当红、黑表笔短接调零时Ig=,整理可得R'+rg+R0== Ω=5 000 Ω,又=,解得Rx=5 000 Ω,使用欧姆表测电阻时待测电阻的阻值在5 kΩ左右读数最为准确,所以能准确测量的阻值范围是3 kΩ~8 kΩ,选项B正确。(2)由图3可知,选多用电表欧姆挡的“×100”倍率时,指针在中央刻度线附近,误差较小,则所测水样的电阻约为1.75×103 Ω。因为要精确测量电阻值,需要电路中电压有较大的变化范围,而滑动变阻器阻值又远小于待测电阻,所以连线时滑动变阻器要用分压式接法;又因为电流表内阻已知,则采用电流表内接法,电路连接如图所示。
(4)由图像斜率可知,待测水样与电流表的总电阻为R总== Ω≈2 810 Ω,又R=R总-RA=2 760 Ω,根据电阻定律R=ρ,代入数据得ρ=138 Ω·m,小于200 Ω·m,故不达标。
12.答案 (1)20.00(2分) 2.50(2分) (2)2.5(3分) 2.5(3分)
解析 (1)图乙电阻箱读数为2×10 Ω+0×1 Ω+0×0.1 Ω+0×0.01 Ω=20.00 Ω,图丙所示的电压表每小格是0.1 V,要求估读,电压表读数为U2=2.50 V。(2)根据闭合电路欧姆定律,S2切换到a时,有E=U+(RA+r),可变形为=·+,由图可得=0.40 V-1,==3 Ω/V,解得E=2.5 V,r=2.5 Ω。
13.答案 (1)3.2 V 1.25 Ω (2)95% (3)0.94 Ω
解析 (1)电动机与电源构成闭合回路,由图丙、丁知,刚启动时U1=2.8 V,I1=0.32 A,由闭合电路欧姆定律可得E=U1+I1r (1分)
电动机稳定工作时U2=3.0 V,I2=0.16 A,有E=U2+I2r (1分)
联立解得E=3.2 V,r=1.25 Ω(2分)
(2)电动机的输入功率为P入=U2I2 (1分)
由题图乙可知重物匀速上升时的速度为v= (1分)
电动机的输出功率为P出=mgv (1分)
电动机的效率为η=×100% (1分)
联立解得η=95% (1分)
(3)设电动机的内阻为r0,电动机稳定工作时,根据焦耳定律得P=r0 (1分)
P=P入-P出 (1分)
联立解得r0≈0.94 Ω(1分)
易错警示
电动机的特殊情况
并不是含电动机的电路一定是非纯电阻电路,如果电动机没有转动,它消耗的电能仍然全部转化为内能,还是属于纯电阻电路。
14.答案 (1)2.17 A (2)5 V (3)25 C
解析 (1)当滑片置于b处时,R3、R2串联后与R4并联,再与R1串联,可知通过R1的电流为
I=≈2.17 A(3分)
(2)若使R1两端的电压最小,则通过R1的电流最小,即电路中总电阻最大。当R2滑片上方电阻为3 Ω,R2滑片下方电阻为2 Ω时电路中的总电阻最大,此时通过R1的电流为I'==2 A(3分)
R1两端的最小电压为U'=I'R1=5 V(2分)
(3)由于电容器与R1并联,则电容器两端电压与R1两端电压相等,根据Q=CU (2分)
可知R1端电压最小时,电容器C极板上的电荷量最小,为Q=CU'=25 C(2分)
归纳总结
解答含容电路问题的思路
15.答案 (1)1 A 8 V (2)12 V 4 Ω (3)0.5 A
思路点拨
解答本题的三个过程:
解析 (1)S接a时,R1被短路,外电阻为R2,通过电源的电流
I1== A=1 A(2分)
电源两端电压U1==8 V(2分)
(2)S接a时,有E=U1+I1r (1分)
S接b时,R1和R2串联,外电阻R外=R1+R2=12 Ω(1分)
通过电源的电流I2==0.75 A(1分)
这时有E=U2+I2r (1分)
解得E=12 V,r=4 Ω(2分)
(3)当S接c时,R2与R3并联,并联电阻为R23==4 Ω(2分)
所以R总=R1+r+R23=12 Ω(2分)
总电流I3==1 A(1分)
通过R2的电流I'=I3=0.5 A(1分)
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