2023-2025三年高考物理真题分类汇编 专题09 恒定电流与电学实验
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这是一份2023-2025三年高考物理真题分类汇编 专题09 恒定电流与电学实验,共79页。
1.(2023•上海)如图所示,四个完全相同的灯泡,亮度最高的是()
A.L1B.L2C.L3D.L4
2.(2024•广西)将横截面相同、材料不同的两段导体 L1、L2 无缝连接成一段导体,总长度为
1.00m,接入图甲电路。闭合开关 S,滑片 P 从 M 端滑到 N 端,理想电压表读数 U 随滑片 P 的滑动距离 x 的变化关系如图乙,则导体 L1、L2 的电阻率之比约为()
A.2:3B.2:1C.5:3D.1:3
3.(2024•北京)电荷量 Q、电压 U、电流 I 和磁通量 Φ 是电磁学中重要的物理量,其中特定的两个物理量之比可用来描述电容器、电阻、电感三种电磁学元件的属性,如图所示。类似地,上世纪七十年代有科学家预言 Φ 和 Q 之比可能也是一种电磁学元件的属性,并将此元件命名为“忆阻器”,近年来实验室已研制出了多种类型的“忆阻器”。由于“忆阻器”对电阻的记忆特性,其在信息存储、人工智能等领域具有广阔的应用前景。下列说法错误的是( )
A.QU 的单位和 ΦI 的单位不同
B.在国际单位制中,图中所定义的 M 的单位是欧姆
?
C.可以用
来描述物体的导电性质
?
??
D.根据图中电感 L 的定义和法拉第电磁感应定律可以推导出自感电动势的表达式? = ???
4.(2025•北京)如图所示,线圈自感系数为 L,电容器电容为 C,电源电动势为 E,A1、A2 和 A3
是三个相同的小灯泡。开始时,开关 S 处于断开状态。忽略线圈电阻和电源内阻,将开关 S 闭合,下列说法正确的是()
A.闭合瞬间,A1 与 A3 同时亮起
B.闭合后,A3 亮起后亮度不变
C.稳定后,A1 与 A3 亮度一样 D.稳定后,电容器的电荷量是 CE
5.(2024•北京)如图所示为一个加速度计的原理图,滑块可沿光滑杆移动,滑块两侧与两根相同的轻弹簧连接;固定在滑块上的滑动片 M 下端与滑动变阻器 R 接触良好,且不计摩擦;两个电源的电动势 E 相同,内阻不计。两弹簧处于原长时,M 位于 R 的中点,理想电压表的指针位于表盘中央。当 P 端电势高于 Q 端时,指针位于表盘右侧。将加速度计
固定在水平运动的被测物体上,则下列说法正确的是() A.若 M 位于 R 的中点右侧,P 端电势低于 Q 端 B.电压表的示数随物体加速度的增大而增大,但不成正比 C.若电压表指针位于表盘左侧,则物体速度方向向右 D.若电压表指针位于表盘左侧,则物体加速度方向向右
6.(2023•海南)如图所示电路,已知电源电动势为 E,内阻不计,电容器电容为 C,闭合开关 K,待电路稳定后,电容器上电荷量为()
A.CEB.
二.多选题(共 1 小题)
12
CEC.
25
3
CED.CE
5
(多选)7.(2023•乙卷)黑箱外有编号为 1、2、3、4 的四个接线柱,接线柱 1 和 2、2 和 3、3 和 4 之间各接有一个电阻,在接线柱间还接有另外一个电阻 R 和一个直流电源。测得接线柱之间的电压 U12=3.0V,U23=2.5V,U34=﹣1.5V。符合上述测量结果的可能接法是( )
电源接在 1、4 之间,R 接在 1、3 之间
电源接在 1、4 之间,R 接在 2、4 之间
电源接在 1、3 之间,R 接在 1、4 之间
电源接在 1、3 之间,R 接在 2、4 之间
三.填空题(共 1 小题)
8.(2023•北京)(1)用油膜法估测油酸分子直径是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法。已知 1 滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为 V,在水面上形成的单分子油膜面积为 S,则油酸分子的直径 d= 。
采用图 1 所示的电路图来测量金属丝 Rx 的电阻率。
①实验时,闭合开关 S 前,滑动变阻器的滑片 P 应处在 (填“M”或“N”)端。
②按照图 1 连接实物图,如图 2 所示。闭合开关前检查电路时,发现有一根导线接错,该导线为
(填“a”“b”或“c”)。若闭合开关,该错误连接会带来的问题有 。
四.实验题(共 43 小题)
9.(2025•安徽)某同学设计了一个具有两种挡位(“×1”挡和“×10”挡)的欧姆表,其内部电路如图甲所示。电源为电池组(电动势 E 的标称值为 3.0V,内阻 r 未知),电流表 G(表头)的满偏电流 Ig=20mA,内阻 Rg=45Ω,定值电阻 R0=5Ω,滑动变阻器 R 的最大阻值为 200Ω。设计后表盘如图乙所示,中间刻度值为“15”。
测量前,要进行欧姆调零:将滑动变阻器的阻值调至最大,闭合开关 S1、S2,此时欧姆表处于“ × 1 ” 挡, 将红表笔与黑表笔 , 调节滑动变阻器的阻值, 使指针指向
(选填“0”或“∞”)刻度位置。
用该欧姆表对阻值为 150Ω 的标准电阻进行试测, 为减小测量误差, 应选用欧姆表的
(选填“×1”或“×10”)挡。进行欧姆调零后,将电阻接在两表笔间,指针指向图乙中的虚线位置,则该电阻的测量值为 Ω。
该同学猜想造成上述误差的原因是电源电动势的实际值与标称值不一致。为了测出电源电动势,该同学先将电阻箱以最大阻值(9999Ω)接在两表笔间,接着闭合 S1、断开 S2,将滑动变阻器的阻值调到零,再调节电阻箱的阻值。当电阻箱的阻值调为 228Ω 时,指针指向“15”刻度位置
(即电路中的电流为 10mA);当电阻箱的阻值调为 88Ω 时,指针指向“0”刻度位置(即电路中的电流为 20mA)。由测量数据计算出电源电动势为 V。(结果保留 2 位有效数字)
10.(2025•海南)图是“测量电源的电动势和内阻”的实验电路。有如下器材:
电源 E1(约为 3V,内阻未知) 电压表 V(0~3V,RV 约为 3kΩ)
电流表 A(0~0.6A,RA 约为 1Ω)
定值电阻 R0=3Ω
滑动变阻器 R1(0~50Ω)滑动变阻器 R2(0~500Ω)开关 S
导线若干
为了提高测量精度,电路图中滑动变阻器应选 。
闭合开关 S,多次调节滑动变阻器,记录 U、I,如表:
根据表中数据作出 U﹣I 图像。
由 U﹣I 图像可求出电动势 E1= V,内阻 r= Ω(均保留三位有效
数字)。
考虑电压表分流引起的误差,则 E 测 E 真(填“大于”、“等于”或“小于”);
r 测与真实值 r 真之间的关系式为 (用 RV,R0,r 测,r 真表示)。
11.(2024•湖南)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 。
保持玻璃管内压强为 1 个标准大气压,电流表示数为 100mA,电压表量程为 3V,表盘如图
(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);
U/V
1.00
1.30
1.70
2.00
2.50
I/A
0.38
0.32
0.24
0.18
0.08
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;
根据测量数据绘制 R﹣p 关系图线,如图(d)所示;
如果玻璃管内气压是 0.5 个标准大气压,保持电流为 100mA,电压表指针应该在图(c)指针位置的 侧(填“左”或“右”);
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”)。
12.(2024•贵州)某实验小组根据热敏电阻的阻值随温度变化的规律,探测温度控制室内的温度。选用的器材有:
热敏电阻 RT;
电流表 G(内阻 Rg 为 240Ω,满偏电流为 Ig);定值电阻 R(阻值为 48Ω);
电阻箱 R0(阻值 0~999.9Ω);
电源 E(电动势恒定,内阻不计);
单刀双掷开关 S1、单刀单掷开关 S2;导线若干。请完成下列步骤:
该小组设计了如图(a)所示的电路图。根据图(a),完成图(b)中的实物图连线。
开关 S1、S2 断开,将电阻箱的阻值调到(填“最大”或“最小”)。开关 S1
接 1,调节电阻箱,当电阻箱读数为 60.0Ω 时,电流表示数为 Ig。再将 S1 改接 2,电流表示数为
??
2
,断开 S1。得到此时热敏电阻 RT 的阻值为 Ω。
该热敏电阻 RT 阻值随温度 t 变化的 RT﹣t 曲线如图(c)所示,结合(2)中的结果得到温度控制室内此时的温度约为 ℃。(结果取整数)
开关 S1 接 1,闭合 S2,调节电阻箱,使电流表示数为 Ig。再将 S1 改接 2,如果电流表示数
??
T
为(k>1),则此时热敏电阻 R =Ω(用 k 表示),根据图(c)即可得到此时
?
温度控制室内的温度。
13.(2024•新课标)学生实验小组要测量量程为 3V 的电压表 V 的内阻 RV。可选用的器材有:多用电表,电源 E(电动势 5V),电压表 V1(量程 5V,内阻约 3kΩ),定值电阻 R0(阻值为 800Ω),滑动变阻器 R1(最大阻值 50Ω),滑动变阻器 R2(最大阻值 5kΩ),开关 S,导线若干。
完成下列填空:
利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应 (把下列实验步骤前的字母按正
确操作顺序排列);
将红、黑表笔短接
调节欧姆调零旋钮,使指针指向零欧姆
将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置
再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的 (填“正极、负极”或“负极、
正极”)相连,欧姆表的指针位置如图(a)中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差,应将选择开关旋转到欧姆挡 (填“×1”“×100”或“×1k”)位置,重新调节后,测量得到指针
位置如图(a)中实线Ⅱ所示,则粗测得到的该电压表内阻为 kΩ(结果保留 1 位小
数);
( 2 ) 为了提高测量精度, 他们设计了如图( b ) 所示的电路, 其中滑动变阻器应选
(填“R1”或“R2”),闭合开关 S 前,滑动变阻器的滑片应置于 (填“a”或“b”)
端;
闭合开关 S,滑动变阻器滑片滑到某一位置时,电压表 V1、待测电压表的示数分别为 U1、 U,则待测电压表内阻 RV= (用 U1、U 和 R0 表示);
测量得到 U1=4.20V,U=2.78V,则待测电压表内阻 RV=kΩ(结果保留 3 位
有效数字)。
14.(2024•江苏)某同学在实验室做“测定金属的电阻率”的实验,除被测金属丝外,还有如下实验器材可供选择:
直流电源:电动势约为 3V,内阻可忽略不计;
电流表 A:量程 0~100mA,内阻约为 5Ω;
电压表 V:量程 0~3V,内阻为 3kΩ;
滑动变阻器:最大阻值为 100Ω,允许通过的最大电流为 0.5A; E.开关、导线等。
该同学用刻度尺测得金属丝接入电路的长度 L=0.820m,用螺旋测微器测量金属丝直径时的测量结果如图甲所示,从图中读出金属丝的直径为 mm;
用多用电表欧姆“×1”挡测量接入电路部分的金属丝电阻时,多用电表的示数如图乙所示,
从图中读出金属丝电阻约为Ω;
( 3 ) 若该同学根据伏安法测出金属丝的阻值 R = 10.0Ω , 则这种金属材料的电阻率为
Ω•m。(结果保留两位有效数字)
15.(2024•安徽)某实验小组要将电流表 G(铭牌标示:Ig=500μA,Rg=800Ω)改装成量程为 1V和 3V 的电压表,并用标准电压表对其进行校准。选用合适的电源、滑动变阻器、电阻箱、开关和标准电压表等实验器材,按图(1)所示连接电路,其中虚线框内为改装电路。
开关 S1 闭合前,滑片 P 应移动到(填“M”或“N”)端。
( 2 ) 根据要求和已知信息, 电阻箱 R1 的阻值已调至 1200Ω , 则 R2 的阻值应调至
Ω。
当单刀双掷开关 S2 与 a 连接时,电流表 G 和标准电压表 V 的示数分别为 I、U,则电流表 G
的内阻可表示为 。(结果用 U、I、R1、R2 表示)
校准电表时,发现改装后电压表的读数始终比标准电压表的读数偏大,经排查发现电流表 G
内阻的真实值与铭牌标示值有偏差,则只要 即可。(填正确答案标号)
增大电阻箱 R1 的阻值
减小电阻箱 R2 的阻值
将滑动变阻器的滑片 P 向 M 端滑动
校准完成后,开关 S2 与 b 连接,电流表 G 的示数如图(2)所示,此示数对应的改装电压表读数为 V。(保留 2 位有效数字)
16.(2023•辽宁)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:
测得样品截面的边长 a=0.20cm;
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;
将丙调节至某位置,测量丙和某探针之间的距离 L;
闭合开关 S,调节电阻箱 R 的阻值,使电流表示数 I=0.40A,读出相应的电压表示数 U,断开开关 S;
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;
写出电阻率的表达式 ρ= (用 k、a、I 表示);
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)。
17.(2023•甲卷)某同学用伏安法测绘一额定电压为 6V、额定功率为 3W 的小灯泡的伏安特性曲线,实验所用电压表内阻约为 6kΩ 电流表内阻约为 1.5Ω。实验中有图(a)和(b)两个电路图供选择。
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”)。
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关系曲线的示意图。
18.(2025•广西)某小组将电流表改装成欧姆表,所用器材有电源(电动势 E=1.5V,内阻不计),
电流表(满偏电流 Ig=100μA,内阻 Rg=100Ω),电阻 R0=500Ω,滑动变阻器 R(0~20kΩ),导线若干,电路如图。
( 1 ) 欧姆调零时, 应先将 A 、B , 再调节滑动变阻器, 使电流表示数为
μA,此时滑动变阻器的阻值为kΩ。
(2)调零后,在 A、B 间接入电阻 Rx,当电流表示数为 60μA 时,Rx 为kΩ。
19.(2025•甘肃)某兴趣小组设计测量电阻阻值的实验方案。可用器材有:电池(电动势 1.5V)两节,电压表(量程 3V,内阻约 3kΩ),电流表(量程 0.3A,内阻约 1Ω),滑动变阻器(最大阻值 20Ω),待测电阻 Rx,开关 S1,单刀双掷开关 S2,导线若干。
首先设计如图 1 所示的电路。
①要求用 S2 选择电流表内、外接电路,请在图 1 中补充连线将 S2 的 c、d 端接入电路;
②闭合 S1 前,滑动变阻器的滑片 P 应置于 端(填“a”或“b”);
③闭合 S1 后,将 S2 分别接 c 和 d 端,观察到这两种情况下电压表的示数有变化、电流表的示数基本不变,因此测量电阻时 S2 应该接 端(填“c”或“d”)。
为了消除上述实验中电表引入的误差,该小组又设计了如图 2 所示的电路。
①请在图 2 中补充连线将电压表接入电路;
②闭合 S1,将 S2 分别接 c 和 d 端时,电压表、电流表的读数分别为 Uc、Ic 和 Ud、Id。则待测电阻阻值 Rx= (用 Uc、Ud、Ic 和 Id 表示)。
20.(2025•广东)科技小组制作的涡流制动演示装置由电磁铁和圆盘控制部分组成。
图甲(a)是电磁铁磁感应强度的测量电路。所用器材有:电源 E(电动势 15V,内阻不计);电流表 A(量程有 0.6A 和 3A,内阻不计);滑动变阻器 RP(最大阻值 100Ω);定值电阻 R0(阻值 10Ω);开关 S;磁传感器和测试仪;电磁铁(线圈电阻 16Ω);导线若干。图甲(b)是实物图,图中电机和底座相固定,圆形铝盘和电机转轴相固定。
请完成下列实验操作和计算。
量程选择和电路连接。
①由器材参数可得电路中的最大电流为 A(结果保留 2 位有效数字)。为减小测量误差,电流表的量程选择 0.6A 挡。
②图甲(b)中已正确连接了部分电路,请在虚线框中完成 RP、R0 和 A 间的实物图连线。
磁感应强度 B 和电流 I 关系测量。
①将图甲(a)中的磁传感器置于电磁铁中心,滑动变阻器 RP 的滑片 P 置于 b 端。置于 b 端目的是使电路中的电流 ,保护电路安全。
②将滑片 P 缓慢滑到某一位置,闭合 S。此时 A 的示数如图乙所示,读数为 A。分别记录测试仪示数 B 和 I,断开 S。
③保持磁传感器位置不变,重复步骤②。
④图丙是根据部分实验数据描绘的 B﹣I 图线,其斜率为 mT/A(结果保留 2 位有效数
字)。
制动时间 t 测量。
利用图甲(b)所示装置测量了 t,结果表明 B 越大,t 越小。
21.(2025•北京)(1)下列实验操作,正确的是 (填选项前的字母)。
A.用单摆测重力加速度时,在最高点释放摆球并同时开始计时 B.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系时,使用多用电表的交流电压挡测电压 C.用多用电表测电阻前应先把两表笔短接,调整欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点
用双缝干涉实验测量光的波长的实验装置如图 1 所示。
①双缝应该放置在图 1 中 处(填“A”或“B”)。
②分划板中心刻线与某亮纹中心对齐时,手轮上的示数如图 2 所示,读数为 mm。
某电流表出现故障,其内部电路如图 3 所示。用多用电表的欧姆挡检测故障,两表笔接 A、 B 时表头 Rg 指针不偏转, 接 A 、C 和 B 、C 时表头 Rg 指针都偏转。出现故障的原因是
(填选项前的字母)。
A.表头 Rg 断路B.电阻 R1 断路C.电阻 R2 断路
22.(2025•四川)某学生实验小组要测量一段合金丝的电阻率。所用实验器材有:待测合金丝样品(长度约 1m)
螺旋测微器
学生电源 E(电动势 0.4V,内阻未知)米尺(量程 0~100cm)
滑动变阻器(最大阻值 20Ω)
电阻箱(阻值范围 0~999.9Ω)
电流表(量程 0~30mA,内阻较小)开关 S1、S2
导线若干
将待测合金丝样品绷直固定于米尺上,将金属夹分别夹在样品 20.00cm 和 70.00cm 位置,用螺旋测微器测量两金属夹之间样品三个不同位置的横截面直径,读数分别为 0.499mm、0.498mm和 0.503mm,则该样品横截面直径的平均值为 mm。
( 2 ) 该小组采用限流电路, 则图 1 中电流表的“ + ” 接线柱应与滑动变阻器的接线柱
(选填“a”或“b”)相连。闭合开关前,滑动变阻器滑片应置于 端(选填“左”或
“右”)。
断开 S2、闭合 S1,调节滑动变阻器使电流表指针恰好指到 15.0mA 刻度处。断开 S1、闭合 S2,保持滑动变阻器滑片位置不变,旋转电阻箱旋钮,使电流表指针仍指到 15.0mA 处,此时电阻箱面板如图 2 所示,则该合金丝的电阻率为 Ω•m(取 π=3.14,结果保留 2 位有
效数字)。
为减小实验误差,可采用的做法有 (有多个正确选项)。
A.换用内阻更小的电源 B.换用内阻更小的电流表
C.换用阻值范围为 0~99.99Ω 的电阻箱
D.多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率,再求平均值
23.(2025•选择性)常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表(表头)改装而成的,与电源及相关元器件组装后可构成多功能、多量程的多用电表。
某同学使用多用电表正确测量了一个 15.0Ω 的电阻后,需要继续测量一个阻值大约是 15kΩ
的电阻。在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前,请选出以下必要的操作步骤并排序:
①把选择开关旋转到“×100”位置。
②把选择开关旋转到“×1k”位置。
③将红表笔和黑表笔接触。
④调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点。
下列选项中正确的是 。(单选,填正确答案标号)
A.①③④B.②③④C.②④③D.①④③
若将一个内阻为 20Ω 、满偏电流为 1mA 的表头改装为量程 0 ~ 2V 的电压表, 需要
(填“串联”或“并联”)一个 Ω 的电阻。
接线柱
1 和 2
2 和 3
3 和 4
1 和 4
2 和 4
1 和 3
U/V
0
1.53
0
0.56
1.05
0.66
如图,某同学为探究由一个直流电源 E、一个电容器 C、一个电阻 RA 及一个电阻 RB(RA> RB)组成的串联电路中各元器件的位置,利用改装好的电压表分别测量各接线柱之间的电压,测得数据如表:
根据以上数据可判断,直流电源 E 处于 之间,电容器 C 处于 之间,电阻 RA 处于 之间。(填“1 和 2”“2 和 3”“3 和 4”或“1 和 4”)
24.(2025•河南)实验小组研究某热敏电阻的特性,并依此利用电磁铁、电阻箱等器材组装保温箱。该热敏电阻阻值随温度的变化曲线如图 1 所示,保温箱原理图如图 2 所示。回答下列问题:
图 1 中热敏电阻的阻值随温度的变化关系是 (填“线性”或“非线性”)的。
存在一个电流值 I0,若电磁铁线圈的电流小于 I0,衔铁与上固定触头 a 接触;若电流大于 I0,衔铁与下固定触头 b 接触。保温箱温度达到设定值后,电磁铁线圈的电流在 I0 附近上下波动,加热电路持续地断开、闭合,使保温箱温度维持在设定值。则图 2 中加热电阻丝的 c 端应该与触 头 (填“a”或“b”)相连接。
当保温箱的温度设定在 50℃时,电阻箱旋钮的位置如图 3 所示,则电阻箱接入电路的阻值为
Ω。
若要把保温箱的温度设定在 100℃,则电阻箱接入电路的阻值应为Ω。
25.(2025•云南)基于铂电阻阻值随温度变化的特性,某兴趣小组用铂电阻做了测量温度的实验。可选用的器材如下:Pt1000 型号铂电阻、电源 E(电动势 5V,内阻不计)、电流表 A1(量程 100μA,内阻 4.5kΩ)、电流表 A2(量程 500μA,内阻约 1kΩ)、定值电阻 R1(阻值 15kΩ)、定值电阻 R2(阻值 1.5kΩ)、开关 S 和导线若干。
查阅技术手册可知,Pt1000 型号铂电阻测温时的工作电流在 0.1~0.3mA 之间,在 0~100℃范围内,铂电阻的阻值 Rt 随温度 t 的变化视为线性关系,如图(a)所示。
完成下列填空:
( 1 ) 由图( a ) 可知, 在 0 ~ 100 ℃ 范围内, 温度每升高 1 ℃ , 该铂电阻的阻值增加
Ω;
兴趣小组设计了如图(b)所示的甲、乙两种测量铂电阻阻值的电路图,能准确测出铂电阻阻值的是 (填“甲”或“乙”),保护电阻 R 应选 (填“R1”或“R2”);
用(2)问中能准确测出铂电阻阻值的电路测温时,某次测量读得 A2 示数为 295μA,A1 示
数如图(c)所示,该示数为 μA,则所测温度为 ℃(计算结果保留 2 位
有效数字)。
26.(2025•选择性)在测量某非线性元件的伏安特性时,为研究电表内阻对测量结果的影响,某同学设计了如图(a)所示的电路。选择多用电表的直流电压挡测量电压。实验步骤如下:
①滑动变阻器滑片置于适当位置,闭合开关;
②表笔分别连 a、b 接点,调节滑片位置,记录电流表示数 I 和 a、b 间电压 Uab;
③表笔分别连 a、c 接点,调节滑片位置,使电流表示数仍为 I,记录 a、c 间电压 Uac;
④表笔分别连 b、c 接点,调节滑片位置,使电流表示数仍为 I,记录 b、c 间电压 Ubc,计算 Uac﹣ Ubc;
⑤改变电流,重复步骤②③④,断开开关。
作出 I﹣Uab、I﹣Uac 及 I﹣(Uac﹣Ubc)曲线如图(b)所示。
回答下列问题:
将多用电表的红、黑表笔插入正确的插孔,测量 a、b 间的电压时,红表笔应连 接
点(填“a”或“b”);
若多用电表选择开关旋转到直流电压挡“0.5V”位置,电表示数如图(c)所示,此时电表读数为V(结果保留三位小数);
图(b)中乙是(填“I﹣Uab”或“I﹣Uac”)曲线;
实验结果表明,当此元件阻值较小时, (填“甲”或“乙”)曲线与 I﹣(Uac﹣ Ubc)曲线更接近。
27.(2025•浙江)某同学研究半导体热敏电阻(其室温电阻约为几百欧姆)Rt 的阻值随温度规律,设计了如图所示电路,器材有:电源 E(4.5V,0.5Ω),电压表(3V,50kΩ),滑动变阻器 R
(A:“0~10Ω”或 B:“0~100Ω”),电阻箱 R1(0~99999.9Ω),开关、导线若干。
要使 cd 两端电压 U0 在实验过程中基本不变,滑动变阻器选 (选填“A”或
“B”);
正确连线,实验操作如下:
①滑动变阻器滑片 P 移到最左端,电阻箱调至合适阻值,合上开关 S1;
②开关 S2 切换到 a,调节滑片 P 使电压表示数为 U0=2.50V;再将开关 S2 切换到 b,电阻箱调至 R1=200ΩΩ,记录电压表示数 U1=1.40V、调温箱温度 t1=20℃,则温度 t1 下 Rt= Ω
(保留三位有效数字);
③保持 R1、滑片 P 位置和开关 S2 状态不变,升高调温箱温度,记录调温箱温度和相应电压表示数,得到不同温度下 Rt 的阻值。
请根据题中给定的电路且滑片 P 位置保持不变, 给出另一种测量电阻 Rt 的简要方
案。 。
28.(2024•重庆)探究电容器充放电规律,实验装置如图甲所示,有电源 E,定值电阻 R0,电容器 C,单刀双掷开关 S。
为测量电容器充放电过程电压 U 和电流 I 变化,需在①、②处接入测量仪器,位置②应该接入测 (电流、电压)仪器。
接通电路并接通开关,当电压表示数最大时,电流表示数为 。
根据测到数据,某过程中电容器两端电压 U 与电流 I 的关系图如图乙所示。该过程为
(充电、放电)。放电过程中电容器两端电压 U 随时间 t 变化关系如图丙所示。0.2s 时 R0 消耗的功率 W。
29.(2024•广东)某科技小组模仿太阳能发电中的太阳光自动跟踪系统,制作光源跟踪演示装置,实现太阳能电池板方向的调整,使电池板正对光源。
图甲是光照方向检测电路,所用器材有:电源 E(电动势 3V);电压表 V1 和 V2(量程均有 3V
和 15V,内阻均可视为无穷大);滑动变阻器 R;两个相同的光敏电阻 RG1 和 RG2;开关 S;手电
筒;导线若干。图乙是实物图,图中电池板上垂直安装有半透明隔板,隔板两侧装有光敏电阻,电池板固定在电动机转轴上,控制单元与检测电路的连接未画出,控制单元对光照方向检测电路无影响。
请完成下列实验操作和判断。
电路连接。
图乙中已正确连接了部分电路,请完成虚线框中滑动变阻器 R、电源 E、开关 S 和电压表 V1 间的实物图连线。
光敏电阻阻值与光照强度关系测试。
①将图甲中 R 的滑片置于 端,用手电筒的光斜照射到 RG1 和 RG2,使 RG1 表面的光照强度比 RG2 表面的小。
②闭合 S,将 R 的滑片缓慢滑到某一位置。V1 的示数如图丙所示,读数 U1 为 V。 V2 的示数 U2 为 1.17V,由此可知,表面光照强度较小的光敏电阻的阻值 (填“较大”或“较小”)。
③断开 S。
光源跟踪测试。
①将手电筒的光从电池板上方斜照射到 RG1 和 RG2。
②闭合 S,并启动控制单元,控制单元检测并比较两光敏电阻的电压,控制电动机转动。此时两 电压表的示数 U1<U2,图乙中的电动机带动电池板 (填“逆时针”或“顺时针”)
转动,直至 时停止转动,电池板正对手电筒发出的光。
30.(2024•选择性)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。
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。
由图线得出纵轴截距为 b,则待测电池的电动势 E= 。
?2
( 3 ) 由 图 线 求 得 Ⅰ 、 Ⅱ 的 斜 率 分 别 k1 、 k2 , 若 ?1 = n , 则 待 测 电 池 的 内 阻 r =
(用 n 和 R0 表示)。
31.(2024•江西)某小组欲设计一种电热水器防触电装置,其原理是:当电热管漏电时,利用自来水自身的电阻,可使漏电电流降至人体安全电流以下。为此,需先测量水的电阻率,再进行合理设计。
如图(a)所示,在绝缘长方体容器左右两侧安装可移动的薄金属板电极,将自来水倒入其中,测得水的截面宽 d=0.07m 和高 h=0.03m。
现有实验器材:电流表(量程 300μA,内阻 RA=2500Ω)、电压表(量程 3V 或 15V,内阻
未知)、直流电源(3V)、滑动变阻器、开关和导线。请在图(a)中画线完成电路实物连接。
连接好电路,测量 26℃的水在不同长度 l 时的电阻值 Rx。将水温升到 65℃,重复测量。绘出 26℃和 65℃水的 Rx﹣l 图线,分别如图(b)中甲、乙所示。
若 Rx﹣l 图线的斜率为 k,则水的电阻率表达式为 ρ= (用 k、d、h 表示)。实
验结果表明,温度 (填“高”或“低”)的水更容易导电。
测出电阻率后,拟将一段塑料水管安装于热水器出水口作为防触电装置。为保证出水量不变,选用内直径为 8.0×10﹣3m 的水管。若人体的安全电流为 1.0×10﹣3A,热水器出水温度最高为 65℃,忽略其他电阻的影响(相当于热水器 220V 的工作电压直接加在水管两端),则该水管的长度至少应设计为 m。(保留两位有效数字)
32.(2024•山东)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 0~16V);
滑动变阻器(最大阻值 10Ω,额定电流 2A);电压表 V(量程 3V,内阻未知);
电流表 A(量程 3A,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:
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;
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;
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 1.70Ω;
使用游标卡尺测得 X、Y 型号铅笔芯的长度分别为 40.68mm、60.78mm。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。
33.(2024•甘肃)精确测量干电池电动势和内阻需要考虑电表内阻的影响。可用器材有:电压表(量程 1.5V,内阻约为 1.5kΩ)、电流表(量程 0.6A)、滑动变阻器、开关、干电池和导线若干。某小组开展了以下实验。
考虑电流表内阻影响
①用图 1 所示电路测量电流表的内阻。从图 2 电压表和电流表读数可得电流表内阻 RA =
Ω(保留 2 位有效数字)。
②用图 3 所示电路测量干电池电动势和内阻。电压表读数、电流表读数、干电池内阻和电流表内阻分别用 U、I、r 和 RA 表示,则干电池电动势 E=U+ (用 I、r 和 RA 表示)。
③调节滑动变阻器测得多组电表读数,作出图 4 所示的 U﹣I 图像。则待测干电池电动势 E=
V(保留 3 位有效数字),内阻 r=Ω(保留 1 位小数)。
考虑电压表内阻影响
该小组也尝试用图 5 所示电路测量电压表内阻,但发现实验无法完成。原因是 (单选,
填正确答案标号)。
A.电路设计会损坏仪器B.滑动变阻器接法错误
C.电压太大无法读数D.电流太小无法读数
34.(2024•福建)某实验小组探究不同电压下红光和蓝光发光元件的电阻变化规律,并设计一款彩 光电路。所用器材有:红光和蓝光发光元件各一个、电流表(量程 30mA)、电压表(量程 3V)、滑动变阻器(最大阻值 20Ω,额定电流 1A)、5 号电池(电动势 1.5V)两节、开关、导线若干。
图(a)为发光元件的电阻测量电路图,按图接好电路;
滑动变阻器滑片先置于 (填“a”或“b”)端,再接通开关 S,多次改变滑动变阻
器滑片的位置,记录对应的电流表示数 I 和电压表示数 U;
某次电流表示数为 10.0mA 时,电压表示数如图(b)所示,示数为 V,此时发
光元件的电阻为 Ω(结果保留 3 位有效数字);
测得红光和蓝光发光元件的伏安特性曲线如图(c)中的Ⅰ和Ⅱ所示。从曲线可知,电流在
1.0~18.0mA 范围内,两个发光元件的电阻随电压变化的关系均是: ;
根据所测伏安特性曲线,实验小组设计一款电路,可使红光和蓝光发光元件同时在 10.0mA
的电流下工作。在图(d)中补充两条导线完成电路设计。
35.(2024•天津)某同学研究闭合电路的规律。
①根据闭合电路的欧姆定律得出了电源输出功率 P 与外电路电阻关系图像,如图 1 所示,则 P 的
峰值对应的外电路电阻值 R 应 电源内阻 r(填“大于”、“小于”或“等于”);
②测定电源的电动势和内阻,可供选用的器材有:
电压表(量程 0~3V,内阻约为 3kΩ)
电流表(量程 0~0.6A,内阻约为 1Ω) C.滑动变阻器(最大阻值 20Ω,额定电流 1A) D.滑动变阻器(最大阻值 1000Ω,额定电流 0.5A) E.待测电源(电动势约为 3V,内阻约为 1Ω) F.开关、导线若干
实验中所用的滑动变阻器应选 (填器材前字母代号);
实物电路如图 2 所示,单刀双掷开关 S2 可分别与 1、2 端闭合,为使电源内阻的测量结果更接近真实值,S2 应与 端闭合。
36.(2024•河北)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
(0~20V)、数字电流表(0~20mA)、滑动变阻器 R(最大阻值 50Ω,1.5A)、白炽灯、可调电阻 R1(0~50kΩ)、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。
判断发光二极管的极性
使用多用电表的“×10k”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”)。
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”)。
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。
37.(2024•甲卷)电阻型氧气传感器的阻值会随所处环境中的氧气含量发生变化。在保持流过传感 器的电流(即工作电流)恒定的条件下,通过测量不同氧气含量下传感器两端的电压,建立电压与氧气含量之间的对应关系,这一过程称为定标。一同学用图(a)所示电路对他制作的一个氧气传感器定标。实验器材有:装在气室内的氧气传感器(工作电流 1mA)、毫安表(内阻可忽略)、电压表、电源、滑动变阻器、开关、导线若干、5 个气瓶(氧气含量分别为 1%、5%、10%、15%、 20%)。
完成下列实验步骤并填空:
将图(a)中的实验器材间的连线补充完整,使其能对传感器定标;
连接好实验器材,把氧气含量为 1%的气瓶接到气体入口;
把滑动变阻器的滑片滑到 端(填“a”或“b”),闭合开关;
缓慢调整滑动变阻器的滑片位置,使毫安表的示数为 1mA,记录电压表的示数 U;
断开开关,更换气瓶,重复步骤(3)和(4);
获得的氧气含量分别为 1%、5%、10%和 15%的数据已标在图(b)中;氧气含量为 20%时电压表的示数如图(c),该示数为 V(结果保留 2 位小数)。
现测量一瓶待测氧气含量的气体,将气瓶接到气体入口,调整滑动变阻器滑片位置使毫安表的示数为 1mA,此时电压表的示数为 1.50V,则此瓶气体的氧气含量为 %(结果保留整
数)。
38.(2024•浙江)在测绘发光二极管在导通状态下的伏安特性曲线实验中:
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“×1k”)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”)。
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 50mA 挡测量,指针如图(B)所示,则电流 I= mA。
根据测得数据,绘出伏安特性曲线如图(C)所示,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。
温度/℃
4.1
9.0
14.3
20.0
28.0
38.2
45.5
60.4
电阻/
(102Ω)
220
160
100
60
45
30
25
15
39.(2024•浙江)在探究热敏电阻的特性及其应用的实验中,测得热敏电阻 Rt 在不同温度时的阻值如下表。
某同学利用上述热敏电阻 Rt、电动势 E=3V(内阻不计)的电源、定值电阻 R(阻值有 3kΩ、 5kΩ、12kΩ 三种可供选择)、控制开关和加热系统,设计了 A、B、C 三种电路。因环境温度低于
20℃,现要求将室内温度控制在 20℃~28℃范围,且 1、2 两端电压大于 2V,控制开关开启加热系统加热,则应选择的电路是 ,定值电阻 R 的阻值应选 kΩ,1、2 两端的电压
小于V 时,自动关闭加热系统(不考虑控制开关对电路的影响)。
40.(2024•浙江)在“观察电容器的充、放电现象”实验中,把电阻箱 R(0~9999Ω)、一节干电池、微安表(量程 0~300μA,零刻度在中间位置)、电容器 C(2200μF,16V)、单刀双掷开关组装成如图 1 所示的实验电路。
把开关 S 接 1,微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到零:然后把开关 S 接 2,微安表指针偏转情况是 ;
A.迅速向右偏转后示数逐渐减小B.向右偏转示数逐渐增大
迅速向左偏转后示数逐渐减小D.向左偏转示数逐渐增大
再把电压表并联在电容器两端,同时观察电容器充电时电流和电压变化情况。把开关 S 接 1,微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到 160μA 时保持不变;电压表示数由零逐渐增大,指针 偏转到如图 2 所示位置时保持不变, 则电压表示数为 V, 电压表的阻值为
kΩ(计算结果保留两位有效数字)。
41.(2023•湖北)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 0~3V,内阻很大);电流表(量程 0~0.6A);
电阻箱(阻值 0~999.9Ω);
干电池一节、开关一个和导线若干。
根据图(a),完成图(b)中的实物图连线。
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)。
1
该小组根据记录数据进一步探究,作出?−?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)。
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”)。
42.(2023•广东)某兴趣小组设计了测量盐水电导率的实验。所用器材有:电源 E(电动势恒定,
内阻可忽略);毫安表 (量程 15mA,内阻可忽略);电阻 R1(阻值 500Ω)、R2(阻值 500Ω)、R3(阻值 600Ω)和 R4(阻值 200Ω);开关 S1 和 S2;装有耐腐蚀电极板和温度计的有机玻璃样品池;导线若干。请完成下列实验操作和计算。
电路连接
图(a)为实验原理图,在图(b)的实物图中,已正确连接了部分电路,只有 R4 一端的导线还未连接,该导线应接到 R3 的 (填“左”或“右”)端接线柱。
盐水电导率和温度的测量
①测量并记录样品池内壁的长宽高。在样品池中注满待测盐水。
②闭合开关 S1, 开关 S2,毫安表的示数为 10.0mA,记录此时毫安表的示数。计算得到流过样品池的电流 I1 为 mA。
③开关 S2,毫安表的示数为 15.0mA,记录此时毫安表的示数。计算得到流过样品池的电流 I2 为mA。
④断开开关 S1,测量并记录盐水的温度。
根据上述数据,计算得到样品池两电极板间待测盐水的电阻为 Ω,进而可求得
该温度时待测盐水的电导率。
43.(2023•湖南)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);
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
依次将 0.5g 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:
根据表中数据在图(c)上描点,绘制 U﹣m 关系图线;
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 200mV,则 F0 大小是 N(重力加速度取 9.8m/s2,保留 2 位有效数字);
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微小压力 F1,此时非理想毫伏表读数为 200mV,则 F1 F0 (填“>”“=”或“<”)。
44.(2023•浙江)在“测量干电池的电动势和内阻”实验中
部分连线如图 1 所示,导线 a 端应连接到 (选填“A”、“B”、“C”或“D”)
接线柱上。正确连接后,某次测量中电压表指针位置如图 2 所示,其示数为 V。
测得的 7 组数据已标在如图 3 所示 U﹣ I 坐标系上, 用作图法求干电池的电动势 E= V 和内阻 r=Ω。(计算结果均保留两位小数)
45.(2023•乙卷)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 10.0Ω)、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:
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。
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)
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:
利用上述数据,得到金属丝的电阻 r=14.2Ω。
U1(mV)
0.57
0.71
0.85
1.14
1.43
U2(mV)
0.97
1.21
1.45
1.94
2.43
用米尺测得金属丝长度 L=50.00cm。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。
由以上数据可得,待测金属丝所用材料的电阻率 ρ= ×10﹣7Ω•m。(保留 2 位有
效数字)
46.(2023•河北)某实验小组测量绕制滑动变阻器电阻丝的电阻率 ρ,实验器材:电源 E(3V,内阻很小)、电压表(量程为 0~3V,内阻很大)、待测滑动变阻器 Rr(最大阻值几十欧姆)、电阻箱 R0(最大阻值 9999Ω)、滑动变阻器 R1(最大内阻值 50Ω)、毫米刻度尺、开关 S 以及导线若干。实验电路如图。
第一步:按图连好电路。将滑动变阻器 R1 和 Rr 的滑片均置于最左端,电阻箱 R0 阻值调为零。闭合开关 S,调整 R1 滑片的位置,使电压表的示数为 2.00V。
第二步:断开开关 S,保持 R1 滑片的位置不动,将 R0 的阻值调为 5Ω。
第三步:闭合开关 S,向右移动 Rr 的滑片 P,使电压表的示数仍为 2.00V,记录 R0 的阻值 R 以及
Rr 的滑片 P 到左端点 a 之间的距离 l。
第四步:断开开关 S,保持 R1 滑片的位置不动,调节 R0 的阻值分别为 10Ω、15Ω…,重复第三步。第五步:实验结束,整理仪器。
实验记录的部分数据如表。
上表中不合理的一组数据为 (填组次序号)。
当l 为80.0mm 时,Rr 的滑片P 到a 之间电阻丝的匝数为133,电阻丝的半径r=mm
(保留 2 位有效数字)。
用 l=kR 拟合上表数据,得 k 近似为 4.0×10﹣3m/Ω,测得单匝电阻丝周长为 90.0mm,则电阻丝的电阻率 ρ=Ω•m(保留 2 位有效数字)。
若电阻率 p 的测量值与参考值相比偏大,产生误差的原因可能是 。
未考虑电压表内阻
未考虑电阻丝绝缘层厚度 C.未考虑电源内阻
47.(2023•海南)用如图 1 所示的电路测量一个量程为 100μA,内阻约 为
2000Ω 的微安表头的内阻,所用电源的电动势约为 12V,有两个电阻箱可选,R1(0∼9999.9Ω),
组次
1
2
3
4
5
R/Ω
0
5
10
15
20
l/mm
0
20.3
36.8
60.5
81.1
R2(0∼99999.9Ω)
RM 应选 ,RN 应选 ;
根据电路图,请把实物连线补充完整;
下列操作顺序合理排列是: 。
①将变阻器滑动头 P 移至最左端,将 RN 调至最大值;
②闭合开关 S2,调节 RM,使微安表半偏,并读出 RM 阻值;
③断开 S2,闭合 S1,调节滑动头 P 至某位置再调节 RN 使表头满偏;
④断开 S1、S2,拆除导线,整理好器材。
如图 2 是 RM 调节后面板,则待测表头的内阻为 ,该测量值 (大于、小于、等于)真实值。
将该微安表改装成量程为 2V 的电压表后,某次测量指针指在图示位置,则待测电压为 V(保留三位有效数字)。
某次半偏法测量表头内阻的实验中,S2 断开,电表满偏时读出 RN 值,在滑动头 P 不变,S2闭合后调节电阻箱 RM , 使电表半偏时读出 RM , 若认为 OP 间电压不变, 则微安表内阻为: 。(用 RM、RN 表示)
48.(2023•江苏)小明通过实验探究电压表内阻对测量结果的影响。所用器材有:干电池(电动势
约 1.5V,内阻不计)2 节;两量程电压表(量程 0~3V,内阻约 3kΩ;量程 0~15V,内阻约 15kΩ)1 个;滑动变阻器(最大阻值 50Ω)1 个;定值电阻(阻值 50Ω)21 个;开关 1 个及导线若干。实验电路如图 1 所示。
电压表量程应选用 (选填“3V”或“15V”)。
图 2 为该实验的实物电路(右侧未拍全)。先将滑动变阻器的滑片置于如图 2 所示的位置,然后用导线将电池盒上接线柱 A 与滑动变阻器的接线柱 (选填“B”“C”“D”)连接,
再闭合开关,开始实验。
将滑动变阻器滑片移动到合适位置后保持不变,依次测量电路中 O 与 1,2,…,21 之间的电压。某次测量时,电压表指针位置如图 3 所示,其示数为 V。根据测量数据作出
电压 U 与被测电阻值 R 的关系图线,如图 4 中实线所示。
在如图 1 所示的电路中,若电源电动势为 E,电压表视为理想电压表,滑动变阻器接入的阻值 为 R1 , 定 值 电 阻 的 总 阻 值 为 R2 , 当 被 测 电 阻 为 R 时 , 其 两 端 的 电 压 U =
(用 E、R1、R2、R 表示),据此作出 U﹣R 理论图线如图 4 中虚线所示。小明发现被测电阻较小
或较大时,电压的实测值与理论值相差较小。
分析可知,当 R 较小时,U 的实测值与理论值相差较小,是因为电压表的分流小,电压表内阻对测量结果影响较小。小明认为,当 R 较大时,U 的实测值与理论值相差较小,也是因为相同的原因。你是否同意他的观点?请简要说明理由。
49.(2023•全国)现要利用图(a)中电路测量一电池组的电动势 E 和内阻 r。图中 R0 为固定电阻
(阻值为 4.0Ω),R 为电阻箱(阻值 0~999.9Ω),为电压表(量程为 5V,内阻很大),S 为
开关。
根据图(a)中的电路,在图(b)给出的实物图中画出连线。
若电阻箱阻值分别取为 R1 和 R2 时,电压表的示数分别为 U1 和 U2,分别用 I1 和 I2 表示两种情 况 下 流 过 电 池 组 的 电 流 , 则 电 池 组 的 内 阻 可 由 U1 、 U2 、 I1 和 I2 表 示 为 r
= 。
测量中,当电阻箱阻值取值R1=3.6Ω 时,电压表的示数U1 如图(c)所示;则U1=V
(保留 3 位有效数字)。计算可得此时流过电池组的电流为 A(保留 2 位有效数
字)。
若当电阻箱阻值取值为 R2=60Ω 时,电压表的示数为 U2=3.72V,则所测得的电池组内阻为 r=Ω,电动势为 E=V。(结果均保留 2 位有效数字)
50.(2025•湖北)某实验小组为测量一节干电池的电动势 E 和内阻 r,设计了如图(a)所示电路,所用器材如下:干电池、智能手机、
电流传感器、定值电阻 R0、电阻箱、开关、导线等。按电路图连接电路,将智能手机与电流传感器通过蓝牙 无线连接,闭合开关 S,逐次改变电阻箱的阻值 R,用智能手机记录对应的电流传感器测得的电流 I。回答下列问题:
R0 在电路中起 (填“保护”或“分流”)作用。
11
?与 E、r、R、R0 的关系式为? = 。
1
根据记录数据作出?−R 图像,如图(b)所示。已知 R0=9.0Ω,可得 E= V(保
留三位有效数字),r= Ω(保留两位有效数字)。
电流传感器的电阻对本实验干电池内阻的测量结果 (填“有”或“无”)影响。
51.(2023•浙江)在“测量金属丝的电阻率”实验中
测量一段金属丝电阻时所用器材和部分电路连线如图 1 所示, 图中的导线 a 端应与
(选填“﹣”、“0.6”或“3”)接线柱连接,b 端应与(选填“﹣”、“0.6”或
“3”)接线柱连接。开关闭合前,图 1 中滑动变阻器滑片应置于(选填“左”或
“右”)端。
合上开关,调节滑动变阻器,得到多组 U 和 I 数据。甲同学由每组 U、I 数据计算电阻,然后求电阻平均值;乙同学通过 U﹣I 图像求电阻。则两种求电阻的方法更合理的是 (选
填“甲”或“乙”)。
两同学进一步探究用镍铬丝将满偏电流 Ig=300μA 的表头 G 改装成电流表。如图 2 所示,表头 G 两端并联长为 L 的镍铬丝,调节滑动变阻器使表头 G 满偏,毫安表示数为 I。改变 L,重复
11
上述步骤,获得多组 I、L 数据,作出?−?图像如图 3 所示。则?−?图像斜率 k=mA•
m。若要把该表头 G 改装成量程为 9mA 的电流表,需要把长为 m 的镍铬丝并联在表
头 G 两端。(结果均保留两位有效数字)
五.解答题(共 9 小题)
52.(2025•深圳校级一模)如图所示,理想电流表 A1 和 A2 的示数分别为 1A 和 2A,若将 R3 和 R4
两电阻互换位置,则两电流表的示数不变,试求通过电阻 R1 的电流.
53.(2025•上海)滑动变阻器是电路元件,它可以通过来改变自身的电阻,从而起到控制电路的作用。在电路分析中,滑动变阻器既可以作为一个定值电阻,也可以作为一个变值电阻。滑动变阻器的构成一般包括接线柱、滑片、电阻丝、金属杆和瓷筒等五部分。滑动变阻器的电阻丝绕在绝缘瓷筒上,电阻丝外面涂有绝缘漆。
电学实验中,进行“测量电源电动势和内阻”实验时,记录数据,当电流表 I1=1A 时,电压表示数为 U1 = 3V ; 当电流表示数为 I2 = 2A , 电压表示数 U2 = 1.5V ; 则此电源电动势为 V 内阻为 Ω。
通过实验,某电阻两端的电压与通过它的电流关系,描绘如图所示,在实验过程中,电阻的横截面积和长度保持不变,依据图像分析:
①电阻阻值为 R,其材料电阻率为 ρ,由图可知,随着电阻两端的电压增大,则( )
A.R 增大,ρ 增大B.R 减小,ρ 减小
R 增大,ρ 不变D.R 减小,ρ 不变
②根据图像分析,当电阻两端电压为 1.8V 时,该电阻的功率为 W。
③根据 I﹣U 图像,推测该实验电路为( )
B.C.D
54.(2024•海南)虚接是常见的电路故障,如图所示,电热器 A 与电热器 B 并联。电路中的 C 处由于某种原因形成了虚接,造成了该处接触电阻在 0~240Ω 之间不稳定
阻
变化,可等效为电阻 RC,已知 MN 两端电压 U=220V,A 与 B 的电
RA=RB=24Ω,求:
MN 间电阻 R 的变化范围;
当 RC=240Ω,电热器 B 消耗的功率(保留 3 位有效数字)。
55.(2024•河北)如图,边长为 2L 的正方形金属细框固定放置在绝缘水平面上,细框中心 O 处固
定一竖直细导体轴 OO'。间距为 L、与水平面成 θ 角的平行导轨通过导线分别与细框及导体轴相连。导轨和细框分别处在与各自所在平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度大小均为 B。足够长的细导
体棒 OA 在水平面内绕 O 点以角速度 ω 匀速转动,水平放置在导轨上的导体棒 CD 始终静止。OA棒在转动过程中,CD 棒在所受安培力达到最大和最小时均恰好能静止。已知 CD 棒在导轨间的电阻值为 R,电路中其余部分的电阻均不计,CD 棒始终与导轨垂直,各部分始终接触良好,不计空气阻力,重力加速度大小为 g。
求 CD 棒所受安培力的最大值和最小值。
锁定 OA 棒,推动 CD 棒下滑,撤去推力瞬间,CD 棒的加速度大小为 a,所受安培力大小等于(1)问中安培力的最大值,求 CD 棒与导轨间的动摩擦因数。
56.(2025•登封市)汽车蓄电池供电的简化电路图如图所示。当汽车启动时,启动开关 S 闭合,电动机正常工作,车灯会变暗;当汽车启动之后,启动开关 S 断开,电动机停止工作,车灯恢复正常工作。已知电动机正常工作时的电压为 15V,电动机的电阻为 0.5Ω,汽车左侧灯 L1 和右侧灯 L2 完全一样,规格均为“20V,40W”,不考虑车灯电阻的变化,蓄电池的电动势为 24V。求:
电源的内阻;
电动机正常工作时的输出功率。
57.(2025•乌鲁木齐模拟)全自动洗衣机中采用了很多传感器。如图所示是安装在排水管两侧的浊度传感器,它用于检测洗净程度。洗涤前,排水管
中充满清水,光敏电阻的阻值较小。当洗涤开始后,衣物上的污垢不断地扩散到水中。简述全自动洗衣机利用“光控”从开始洗涤到判断何时结束洗涤的设计思路。
58.(2024•浙江)某小组探究“法拉第圆盘发电机与电动机的功用”,设计了如图所示装置。飞轮由三根长 a=0.8m 的辐条和金属圆环组成,可绕过其中心的水平固定轴转动,不可伸长细绳绕在圆环上,系着质量 m=1kg 的物块,细绳与圆环无相对滑动。飞轮处在方向垂直环面的匀强磁场中,左侧电路通过电刷与转轴和圆环边缘良好接触,开关 S 可分别与图示中的电路连接。已知电源电动势 E0=12V、内阻 r=0.1Ω、限流电阻 R1=0.3Ω、飞轮每根辐条电阻 R=0.9Ω,电路中还有可调电阻 R2(待求)和电感 L,不计其他电阻和阻力损耗,不计飞轮转轴大小。
开关 S 掷 1,“电动机”提升物块匀速上升时,理想电压表示数 U=8V。
①判断磁场方向,并求流过电阻 R1 的电流 I;
②求物块匀速上升的速度 v。
开关 S 掷 2,物块从静止开始下落,经过一段时间后,物块匀速下降的速度与“电动机”匀速提升物块的速度大小相等:
①求可调电阻 R2 的阻值;
②求磁感应强度 B 的大小。
59.(2025•松江区一模)随着国家“碳达峰,碳中和”政策的出台,光伏领域成为最热门的领域之一。
一辆用光伏电池驱动的小车,其电路总电阻为 r。小车受到的阻力大小与其速率之比为 k。某次运动中电池接收到的光照功率恒为 P 时,小车以速率 v 匀速行驶,通过电池的电流大小为 I,则电池的光电转化效率为 。
光照进半导体材料内激发出自由电荷,在材料内部电场作用下,正、负电荷分别往两端积累。若材料内部电场的电场强度 E 与位置 x 的关系如图所示。
①正电荷仅在内部电场力作用下沿 x 轴从 N 点运动到 P 点,其加速度 。
先沿 x 轴负方向减小,后沿 x 轴正方向增大
先沿 x 轴负方向增大,后沿 x 轴正方向减小
先沿 x 轴正方向减小,后沿 x 轴正方向增大
先沿 x 轴正方向增大,后沿 x 轴正方向减小
②取 O 点的电势为零,N 点到 P 点的电势 φ 随位置 x 变化的图象可能为 。
一光伏电池在特定光照下的 I﹣U 关系如图所示。在这种光照条件下,将总长度为 100m、截面积为 0.100mm2 的金属丝绕制的电阻接在该电池两端时,电阻两端电压为 2.10V,则该金属丝的电阻率为 Ω•m。(保留 3 位有效数字)
在某一电压区间内,光伏电池可视为一个恒流源(输出电流恒定)。某同学连接了如图所示的两个电路:电路 a 由干电池、阻值为 R4 的定值电阻、阻值为 RT 的热敏电阻(RT 随温度升高而减小)和小灯连接而成;电路 b 由恒流源、三个阻值分别为 R1、R2,R3(R1<R2<R3)的定值电阻和阻值为 RL 的光敏电阻(RL 随光照强度增大而减小,且其阻值变化范围足够大)连接而成。 RL 受到灯 L 照射。当 RT 所处环境温度降低时:
①设电流表示数变化量为ΔI,R1两端电压变化量为ΔU1,RL两端电压变化量为ΔUL,则 。
A.ΔI<0,|ΔU1|>|ΔUL|B.ΔI<0,|ΔU1|<|ΔUL|
C.ΔI>0,|ΔU1|>|ΔUL|D.ΔI>0,|ΔU1|<|ΔUL|
??
②设电压表的示数变化量为ΔU,电流表的示数变化量为ΔI,则,| ?? |为 。
③(简答)分析说明当 RL 为多大时,RL 和 R1 的总功率 P 最大。
60.(2025•合肥模拟)如图是电饭煲的电路图,S1 是一个控温开关,手动闭合后,当此开关温度达 到居里点(103℃)时,会自动断开,S2 是一个自动控温开关,当温度低于 70℃时,会自动闭合;温度高于 80℃时,会自动断开.红灯是加热时的指示灯,黄灯是保温时的指示灯.电阻 R1=R2= 500Ω,电阻 R3=50Ω,两灯电阻不计.
简述电饭煲的工作原理.
计算加热和保温两种状态下,电饭煲消耗的电功率之比.
专题 09
恒定电流与电学实验
参考答案与试题解析
一.选择题(共 6 小题)
二.多选题(共 1 小题)
一.选择题(共 6 小题)
【专题】定性思想;推理法;恒定电流专题;理解能力.
解:根据电路图可知,灯泡 L1 位于干路上,即流过灯泡 L1 的电流最大,实际功率最大,亮度最亮,故 A 正确,BCD 错误;
故选:A。
【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
题号
1
2
3
4
5
6
答案
A
B
A
C
D
C
题号
7
答案
CD
??
答:根据电阻定律:R = ??,根据欧姆定律:ΔU=I•ΔR,整理可得:? = ? ⋅
??
?
?1
结合乙图可知导体 L1、L2 的电阻率之比为:?2
故 ACD 错误,B 正确,故选:B。
0.2
==
0.252
0.5−0.21
1.00−0.25
【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题;电磁感应与电路结合;推理论证能力.
??
解:A、由法拉第电磁感应定律:? = ?? ,可知 Φ 的单位为 V•s,所以 ΦI 的单位为 V•A•s。由 Q
=It,可知 Q 的单位为 A•s,则 QU 的单位相同为 V•A•s,可见 QU 的单位和 ΦI 的单位是相同的,
故 A 错误;
?
?⋅?
?
B、图中 M 的定义式为:? = ,那么 M 的单位为:
?⋅?
= ?/?,电阻的单位也是 V/A,因此在国
际单位制中,图中 M 的单位为欧姆,故 B 正确;
1?
C、由欧姆定律可得:? = ?,当导体的两端电压 U 不变时,通过的电流越大,导体的电阻越小,
?
说明物体导电能力越大,因此可以用
来描述物体的导电性质,C 正确;
?
???
??
??
D、根据电感的定义式:? = ? =
正确。
??
,法拉第电磁感应定律:? = ?? ,联立解得:? = ?
,故 D
??
本题选择说法错误的,故选:A。
【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
解:A、闭合瞬间,由于线圈的自感作用,线圈中没有电流通过,因为电容器原来不带电,电源能 够给电容器充电,所以灯泡 A2 中有充电电流经过,所以闭合瞬间,A1 与 A2 同时亮起,A3 不亮,故 A 错误;
B、闭合后,随着线圈 L 自感作用的消失,通过 A3 的电流逐渐增大,所以 A3 的亮度是逐渐变亮的,故 B 错误;
C、稳定后,因为电容器的作用,A2 处于断路,A1 和 A3 串联,通过的电流相等,所以 A1 与 A3
的亮度一样,故 C 正确;
D、稳定后,电容器两端的电压和灯泡 A3 两端的电压相等,因为 A1、A2 和 A3 是三个相同的小灯泡,根据串联电路电压分配原则可知 A3 两端电压等于电源电动势的一半,所以电容器的电荷量是
?1
Q = ? ⋅ 2 = 2??,故 D 错误。
故选:C。
【专题】定性思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
解:A、由题意可知,M 位于 R 中点位置时与两电源间的电势相等,设 R 的中点电势为零,则 M
位于 R 的中点右侧,P 端电势高于 Q 端电势,故 A 错误;
B、由欧姆定律可知通过电阻的电流是定值,根据电阻定律以及欧姆定律可知,P 端与 Q 端电势差与指针偏离 R 中点的距离 x 成正比,故 B 错误;
C、已知电压表指针位于表盘左侧,只能确定加速度的方向,不能确定速度的方向,故 C 错误; D、已知电压表指针位于表盘左侧,滑块左侧弹簧压缩、右侧弹簧伸长,滑块所受合力向右,故物体加速度方向向右,故 D 正确。
故选:D。
【专题】定量思想;方程法;恒定电流专题;分析综合能力.
解:电路稳定后,由于电源内阻不计,若取电源负极为零电势点,则电容器上极板的电势为:
?
?上 = 5? ⋅ 2? =
2?
5
?4?
电容器下极板的电势为:?下 = 5? ⋅ 4? = 5
则电容两端的电压为:U=φ 下﹣φ 上
解得:? =
2?
5
则电容器上的电荷量为:Q=CU
2
解得:Q = 5CE,故 C 正确、ABD 错误。
故选:C。
二.多选题(共 1 小题)
【专题】定量思想;图析法;恒定电流专题;推理论证能力.解:A、根据题意画出电路图,如图所示
可知 U34>0,故 A 错误;
B、根据题意画出电路图,如图所示
可知 U34>0,故 B 错误;
C、根据题意画出电路图,如图所示
可知上述接法符合上述测量结果,故 C 正确; D、根据题意画出电路图,如图所示
可知上述接法符合上述测量结果,故 D 正确。故选:CD。
三.填空题(共 1 小题)
【专题】实验题;实验探究题;定量思想;推理法;恒定电流专题;实验探究能力.
?
解:(1)纯油的体积为 V,单分子油膜的面积为 S,则油酸分子直径 d = ?。
(2)①由图 1 所示电路图可知,滑动变阻器采用分压接法,为保护电路,闭合开关前滑片 P 应处于 M 端。
②由图 2 所示实物电路图可知,导线 b 连接错误,若闭合开关,分压电路被短路,分压电路没有电路流过,没有电流流过待测金属丝。
?
故答案为:(1)?;(2)①M;②b,没有电流流过待测金属丝。
四.实验题(共 43 小题)
【专题】实验题;定量思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
解:(1)测量前,要进行欧姆调零:将滑动变阻器的阻值调至最大,闭合开关 S1、S2,此时欧姆表处于“×1”挡,将红表笔与黑表笔短接,调节滑动变阻器的阻值,使指针指向 0 刻度位置。
用该欧姆表对阻值为 150Ω 的标准电阻进行试测,为减小测量误差,应选用欧姆表的×10 挡;进行欧姆调零后,将电阻接在两表笔间,指针指向图乙中的虚线位置,则该电阻的测量值为 16× 10Ω=160Ω
根据闭合电路欧姆定律 E=I1(r+Rg+R 阻),E=I2(r+Rg+R′阻)代入数据 I1=10mA,I2=20mA
联立可得 r=7Ω,E=2.8V
故答案为:(1)短接;0;(2)×10;160;(3)2.8。
【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
解:(1)为了提高测量精度,方便调节电路,滑动变阻器应该选择总阻值较小的 R1;
根据描点作图要求,不能落在直线上的点均匀分布在直线两侧,图像如下
根据闭合电路欧姆定律有 U=E1﹣(I R0+r),结合图线可得 E1=2.90V,斜率大小 k = ?0 +? =
2.90
? = 5.00Ω,解得 r=2.00Ω;
0.58
将电压表和电源等效为新的电源,故此时根据图像得到的电动势和内阻为等效电源的电动势
?真
0
?
和内阻,等效电源的电动势为?测 = ?+? +? ⋅ ??,故 E 测<E 真;将 R0 等效进电源的内阻中,有
111(?真+?0)??
?测 = ?真+?0 + ??,可得等效新电源的内阻为?测 = ?真+?0+??。
(?真+?0)??
故答案为:(1))R1;(2)作图如解析;(3)2.90,2.00;(4)小于,?测 = ?真+?0+??。
【专题】实验题;定量思想;实验分析法;恒定电流专题;实验探究能力.
解:(1)电压表量程为 0~3V,其分度值为 0.1V,读数需估读到分度值下一位,电压表示数为 1.23V。
?1.23
根据欧姆定律可得金属丝阻值的测量值为:? = ? = 100×10−3? = 12.3Ω。
当玻璃管内气压是 0.5 个标准大气压时,相比 1 个标准大气压,玻璃管内气压降低了,根据 R
﹣p 关系图线可知电阻阻值 R 增大了,电流不变,根据欧姆定律可得电压表示数增大,指针应该在图(c)指针位置的右侧。
若电压表是非理想电压表,由于采用的是电流表外接法测量的电阻值,存在电压表分流的影响,所以电流测量值偏大,根据欧姆定律,可知金属丝电阻的测量值小于真实值。
故答案为:(1)1.23;12.3;(4)右;(5)小于
【专题】实验题;定量思想;实验分析法;恒定电流专题;实验探究能力.解:(1)实物图如图所示,
为防止电路中电流太大损坏电流表和电源,所以应该在闭合 S1 前将变阻箱调到最大值位置。
??
根据串并联知识可得:E = ??(?? + ?0) = 2 (?? + ?0 + ??)
解得:E=300Ig,RT=Rg+R0=240Ω+60.0Ω=300Ω;
由图(c)可知,当 RT=300Ω 时,温度为 9℃;
根据串并联知识可得:
????
??
?? ??
??
?
E = ???? +( ? + ??)?0 = ? ?? +( ?+ ? )(?0 + ??)
解得:RT=50(k﹣1)
故答案为:(1)见解答;(2)最大;300;(3)9;(4)50(k﹣1)
【专题】实验题;定量思想;实验分析法;恒定电流专题;实验探究能力.
解:(1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻,首先应选择某一倍率,之后再进行欧姆调零,其操作方法是将红、黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指向零欧姆刻度处。之后进行测量。故正确操作顺序为;CAB。
欧姆表的红表笔连接是内部电源的负极、黑表笔连接是内部电源的正极,故红、黑笔分别与待测电压表的负极、正极相连。
欧姆表的指针位置如图(a)中虚线Ⅰ所示,可知指针偏角太小,误差较大。由虚线Ⅰ所示的位置
(此时倍率是×10)可知测量值大约为 1kΩ~2kΩ 之间,故将选择开关旋转到欧姆挡×100 位置,可使指针指在中间刻度附近,测量误差较小。
重新调节后,测量得到指针位置如图(a)中实线Ⅱ所示,读出刻度值为 16,则粗测得到的该电压表内阻为 16×100Ω=1600Ω=1.6kΩ。
图(b)所示的电路中滑动变阻器采用了分压式接法,故滑动变阻器应选最大阻值较小的 R1;为保护电路闭合开关 S 前,滑动变阻器的滑片应置于 a 端,这样闭合开关时被测电路处于短路状态,起到保护作用。
电压表 V1、待测电压表的示数分别为 U1、U,根据串并联电路的特点和欧姆定律可得流过
?1−?
待测电压表的电流为:I =
?
?0
??0
则待测电压表内阻 RV = ? = ?1−?
??0
2.78×800
测量得到 U1=4.20V,U=2.78V,已知 R0=800Ω,则:Rv = ?1−? =
? ≈ 1566.20Ω
4.20−2.78
≈1.57kΩ
故答案为:(1)CAB;负极、正极;×100;1.6;(2)R1;a;(3)
??0
;(4)1.57
【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.解:(1)根据螺旋测微器的读数规律,该读数为 d=0.5mm+28.7×0.01mm=0.787mm
根据欧姆表的读数规律,该读数为
Rx=9.0×1Ω=9.0Ω
根据电阻定律有
?1−?
??
4??
2
? = ?? = ??( ? )2 = ??2
变形可得
? =
???2 4?
代入数据解得
? =
???2 4?
3.14×10.0×(0.787×10−3)2
=
4×0.820
? ⋅ ? = 5.9 × 10−6? ⋅ ?
故答案为:(1)0.787;(2)9.0;(3)5.9×10﹣6。
【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
解:(1)开关 S1 闭合前,为保护电路,滑动变阻器应处于最大阻值处,故滑片 P 应移动到 M 端;
根据要将电流表 G 改装成量程为 1V 和 3V 的电压表,可得,当单刀双掷开关 S2 与 a 相连时,量程为 3V,根据欧姆定律有:
3?
R2 = ?? −??−?1,代入数值解得:R2=4000Ω
?
当单刀双掷开关 S2 与 a 连接时,根据欧姆定律有:Rg = ? −R1﹣R2
校准电表时,发现改装后电压表的读数始终比标准电压表的读数偏大,则改装后电压表的电流偏大,故电阻偏小,需要增大电阻,故 BC 错误,A 正确。
故选:A。
校准完成后,开关 S2 与 b 连接,此时读数为 430μA,且改装后的电压表量程为 1V,根据比
430
例关系有:=
?′
500
1 ,解得此示数对应的改装电压表读数 U′=0.86V。
?
故答案为:(1)M;(2)4000;(3) ? −R1﹣R2;(4)A;(5)0.86。
【专题】实验题;定量思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
??
解:(1)设丙和某探针之间的电阻为 R′,由电阻定律得:R′=ρ? = ρ 2
?
由图像得,电压表示数与 L 成正比,即与丙和某探针之间的电阻成正比,由欧姆定律得,U=IR′
???
= ?2
则 L 是丙到乙的距离;
??
(2)由(1)得,电压 U = ?2L
??
则 U﹣L 图像的斜率为 k = ?2
??2
电阻率 ρ = ?
??
0.13
(3)由图像得,k = ?? = 2.0×10−2V/m=6.5V/m
则电阻率 ρ =
??2
?
6.5×(0.20×10−2)2
=
0.40
??2
Ω•m=6.5×10﹣5Ω•m
5
故答案为:(1)乙;(2) ? ;(3)6.5×10﹣ 。
【专题】实验题;定量思想;实验分析法;恒定电流专题;实验探究能力.
?2
解:(1)由 R = ? 计算出小灯泡正常发光时的电阻:R=12Ω
R2=144Ω2<RVRA=6×103×1.5Ω2=9×103Ω2
即 R< ????,故采用电流表外接法,即选择 a 电路图。
若选用图(b)进行实验,则有 U=U 灯+IRA,则分别代入电流 100mA、200mA、300mA、 400mA、500mA,可知对应的电压应分别增加 0.15V、0.3V、0.45V、0.6V、0.75V,当小灯泡正常发光时,电流表示数为 0.5A,而电压表示数要为 6.75V,故描点连线得到的关系示意图应如下图实线所示。
故答案为:(1)a;(2)见解析。
【专题】定量思想;实验分析法;恒定电流专题;实验探究能力.
解:(1)欧姆表在使用前需要调零,这个过程需要将红黑表笔短接,即图中的 A、B 点短接;欧姆表短接调零需要将指针调到电流表 G 满偏的状态,即让 G 表示数为 Ig=100μA;
?
因为电源内阻不计,调零过程中根据闭合电路欧姆定律可知?? = ??+?0+??
?
解得?? = ??−??−?0
代入数值得 RP=14.4kΩ
??
(2)当欧姆表的示数是 60μA 时,根据? = ?内+??,?内 = ??
?? ?
1.5
代入数据可得?? = ?−?内 = ?−?? = 60×10−6?−15000? = 10000? = 10??
故答案为:(1)短接,100,14.4;
(2)10。
【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
解:(1)①实物连接图如图所示
②滑动变阻器为限流式接法,为了保护电路的安全,闭合 S1 前,使连入电路中的阻值最大,以保护元件的绝对安全,故滑片 P 应置于 b 端;
③闭合 S1 后,将 S2 分别接 c 和 d 端,观察到这两种情况下电压表的示数有变化、电流表的示数基本不变,说明电流表分压明显,待测电阻较小,为减小实验误差,应采用电流表外接法,因此测量电阻时 S2 应该接 c 端。
①实物连接图如图所示
??
②根据电路分析,当闭合 S1 将 S2 接 c 端时,电压表、电流表的读数分别为 Uc,Ic,则?? = ?? +
??
?? + ?滑,将 S2 接 d 端时,电压表、电流表的读数分别为 Ud,Id,则?? = ?? + ?滑,那么待测电
?? ??
阻阻值 Rx = ?? − ?? 。
??
??
故答案为:(1)①实物连线见解析;②b;③c;(2)①实物连线见解析;② ?? − ?? 。
【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
?15
解:(1)①当电路中电阻最小时,电路中有最大电流,由闭合电路的欧姆定律? = ?0+?线 = 10+16
A≈0.58A;
②由于电路中最大电流为 0.58A,则电流表应选择 0~0.6A 量程,根据电路图实物图连线如下
①滑动变阻器 RP 的滑片 P 置于 b 端时滑动变阻器的电阻最大,电路中的电流最小,以保护电路安全;
②0﹣0.6A 量程的电流表,分度值为 0.02A,根据电流表的读数规则,电流表读数为 0.48A;
④根据题图中数据可知 B−I 图线斜率为 k =
15.2−5.6
mT/A=30mT/A;
0.5−0.18
故答案为:(1)①0.58;②见解析;(2)①最小;②0.48;④30。
【专题】实验题;定量思想;实验分析法;恒定电流专题;交流电专题;光的干涉专题;实验探究能力.
解:(1)A.在最高点小球速度为零,此位置摆球的摆动不明显,计时误差较大。摆球在最低点速度最大,在此位置开始计时误差较小,故应在最低点开始计时,故 A 错误;
变压器原、副线圈两端的电压为交变电压,应使用多用电表的交流电压挡测量,故 B 正确; C.用多用电表测电阻之前需要先进行机械调零,之后选择合适的倍率,然后将红黑表笔短接,进行欧姆调零,故 C 错误。
故选:B。
(2)双缝应置于单缝后边,由图 1 可知 A 处为单缝,B 处为双缝,双缝应该放置在图 1 中 B 处。螺旋测微器的精度值为 0.01mm,其读数为:3mm+18.3×0.01mm=3.183mm
(3)A.若表头 Rg 断路,则表笔连 A、B、C 的任意两端时电流都无法通过表头,故表头指针均不发生偏转,故 A 错误;
B.若电阻 R1 断路,则连接 A、B 时电流通过表头和 R2 与欧姆挡构成闭合回路,表头指针会偏转,故 B 错误;
C.若电阻 R2 断路,则连接 A、B 时电流无法通过表头,表头指针不偏转;连接 A、C 和 B、C 均能与欧姆挡构成闭合回路,表头发生偏转,故 C 正确。
故选:C。
故答案为:(1)B;(2)B;3.183(3.182~3.185);(3)C
【专题】实验题;实验探究题;定量思想;实验分析法;恒定电流专题;实验探究能力.
解:(1)该样品横截面直径的平均值为? =
0.499+0.498+0.503
3?? = 0.500??;
由于滑动变阻器采用限流式接法,应将其串联授在电路中,根据“一上一 下”原则,即电流表的“+”接线柱应与滑动变阻器的接线柱 a 相连;为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片应最大阻值处,即最左端;
根据图 2,电阻箱的接入电阻 R=0×100Ω+0×10Ω+3×1Ω+2×0.1Ω=3.2Ω
断开 S2、闭合 S1,调节滑动变阻器使电流表指针恰好指到 15.0mA 刻度处;断开 S1、闭合 S2,保持滑动变阻器滑片位置不变,旋转电阻箱旋钮,使电流表指针仍指到 15.0mA 处,说明合金丝的电
阻等于电阻箱的接入电阻,因此合金丝的接入电阻为 Rx = 3.2Ω 合金丝接入电路中的长度 l=
???
4??
4
70.00cm﹣20.00cm = 50.00cm 根据电阻定律?? = ?? = ??2 = ??2
电阻率? =
??2?? 4?
3.14×(0.500×10−3)2×3.2
=? ⋅ ? ≈ 1.3 × 10−6? ⋅ ?。
4×0.5000
??2??
(4)根据电阻率的表达式? =
可知,为了减小实验误差,可减小测合金丝电阻时的误差,
4?
选择更精确的电阻箱,可换用阻值范围为 0~99.99Ω,或多次测量该合金丝不同区间等长度样品的电阻率,再求平均值。
综上分析,故 AB 错误,CD 正确。故选:CD。
故答案为:(1)0.500;(2)a;左;(3)1.3×10﹣6;(4)CD。
【专题】实验题;实验探究题;定量思想;实验分析法;恒定电流专题;实验探究能力.
解:(1)某同学使用多用电表正确测量了一个 15.0Ω 的电阻后,需要继续测量一个阻值大约是 15kΩ的电阻,首先要把选择开关旋转到“×1k”位置,将红表笔和黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮进行欧姆调零,使指针指向欧姆零点,顺序为②③④,故 ACD 错误,B 正确。
故选:B。
串联电阻有分压作用,设串联电阻为 R
电流表的满偏电压?? = ???? = 1 × 10−3 × 20? = 0.02?
??
根据串联电路电压的分配与电阻的关系?? =
代入数据解得 R=1980Ω
?−??
?
将一个内阻为 20Ω、满偏电流为 1mA 的表头改装为量程 0~2V 的电压表,需要串联一个 1980Ω 的电阻;
用电压表进行测量,2 和 3 之间的电压最大,说明电压表直接接在直流电源两端,因此 2 和
3 之间为直流电源;在直流电路中,电路稳定后,电容器相当于断路,由于 1 和 2、3 和 4 之间电
压为零,说明电容器接在 1 和 4 之间;由于 1 和 3 之间的电压比 1 和 4 之间的电压大得不多,说明大电阻 RA 接在 1 和 2 之间,小电阻 RB 接在 3 和 4 之间,电路图如图所示:
综上分析直流电源 E 处于 2 和 3 之间,电容器 C 处于 1 和 4 之间,电阻 RA 处于 1 和 2 之间。故答案为:(1)B;(2)串联;1980;(3)2 和 3;1 和 4;1 和 2。
【专题】实验题;定量思想;实验分析法;恒定电流专题;实验探究能力.
解:(1)由图 1 可知 R﹣t 图像为曲线,则热敏电阻的阻值随温度的变化关系是非线性的。
由图 1 可知热敏电阻的阻值随温度升高而变小,当保温箱的温度较低时,热敏电阻的阻值较大,根据闭合电路欧姆定律可知,电磁铁线圈的电流较小,若其小于 I0,衔铁与上固定触头 a 接触,此时加热电阻丝应与加热电源构成通路,加热电阻丝工作使保温箱升温;反之,衔铁与下固定触头 b 接触,此时加热电阻丝应停止工作,与加热电源构成的电路为断路,由此可知图 2 中加热电阻丝的 c 端应该与触头 a 相连接。
如图 3 所示的电阻箱旋钮的位置,可得电阻箱接入电路的阻值为: R1=1×100Ω+3×10Ω+0×1Ω+0×0.1Ω=130.0Ω
温度为 50℃时,由图 1 可得对应的热敏电阻的阻值 RT1=180Ω,此时电阻箱接入电路的阻值为:R1=130.0Ω;
当温度为 100℃时,由图 1 可得对应的热敏电阻的阻值 RT2=100Ω,设此时电阻箱接入电路的阻值应为 R2。设图 2 中的电池的电动势为 E,其内阻为 r。根据闭合电路欧姆定律可得: E=I0(RT1+R1+r)
E=I0(RT2+R2+r)
联立可得:RT1+R1=RT2+R2,解得:R2=210.0Ω
故答案为:(1)非线性;(2)a;(3)130.0;(4)210.0
【专题】计算题;实验探究题;比较思想;实验分析法;恒定电流专题;实验探究能力.
解:(1)根据图(a)可得,温度每升高 1℃,该铂电阻的阻值增加ΔR = 1.385−1.000 × 103Ω=
100
3.85Ω
因电流表 A1 内阻确定,其示数与内阻的乘积即为其电压,所以用 A1 可以测量铂电阻的电压,用 A2 与 A1 示数之差测量通过铂电阻的电流,故能准确测出铂电阻阻值的是乙;
根据电路中最大电流为 Imax=0.3mA,根据闭合电路欧姆定律可得,电路中电阻的最小值为
Rmin
?
= ????
5
= 0.3×10−3
Ω≈1.7×104Ω=17kΩ
电流表 A2 内阻约 1kΩ,铂电阻与电流表 A1 并联阻值不超过 1.385kΩ,故保护电阻 R 应选 R1。
由图(c)可知 A1 的分度值为 1μA,则其读数为 62.0μA
根据欧姆定律得
?1??1
R = ?2−?1
根据图(a)可得 R=1000+3.85t
代入数据解得 t≈51℃
故答案为:(1)3.85;(2)乙,R1;(3)62.0,51。
【专题】实验题;定量思想;实验分析法;恒定电流专题;实验探究能力.
解:(1)根据电路图可知通过元件的电流方向为 a→b,根据“红进黑出”的原则可知,红表笔应连 a 接点;
选用直流电压挡“0.5V”,则分度值为 0.01V,此时电表读数为 0.378V;
电流一定时,图(b)中乙的电压最大。根据电路图可知当电流表示数一定时,a、c 间的电压 Uac 比 Uab 和(Uac﹣Ubc)都大,故图(b)中乙是 I﹣Uac 的图像;
I﹣U 图像上的点与原点连线的斜率的倒数等于的阻值,由此可知当电流相同时图(b)中曲
线甲对应的电阻值最小,故曲线甲是电流表外接的情况下测量得到的图像,即曲线甲是 I﹣Uab 的图像。由(3)的解答可知图(b)中曲线乙是 I﹣Uac 的图像,是电流表内接的情况下测量得到的图像,而(Uac﹣Ubc)是元件电压的真实值,可知 I﹣(Uac﹣Ubc)图像介于曲线甲、乙之间,可得图(b)中实线是 I﹣(Uac﹣Ubc)的图像,此图像是无系统误差的伏安特性曲线。当此元件阻值较小时,对应图(b)中电压较大的部分,可见图(b)中的实线曲线甲更接近,即当此元件阻值较小时,甲曲线与 I﹣(Uac﹣Ubc)曲线更接近。
故答案为:(1)a;(2)0.378;(3)I﹣Uac;(4)甲
【专题】定量思想;实验分析法;恒定电流专题;实验探究能力.
解:(1)要使得 cd 两端电压 U0 在实验中基本不变,则滑动变阻器应该选择阻值较小的 A;
由电路可知 R1 =
?0−?1
?1
?
(2.50−1.40)×200
=1.40? ≈ 157?;
题中滑片 P 位置保持不变,则电阻箱 R1 与热敏电阻 Rt 两端电压之和保持不变,先让 S2 接
??
?′
a,此时电压表读数为 U,然后接 b,读出电阻箱 R1 的读数和电压表读数 U',可得 R1+Rt = ?′ =
?1
R1
?
则以后保持 S2 接 a,改变电阻箱的阻值 R1,根据 Rt = (?′−1)R1 可得热敏电阻 Rt 的值。
故答案为:(1)A;(2)157;(3)见解析。
【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
解:(1)①处把原电路断开串联接入测量仪器,应该是电流表,②处与电容器并联连接,应该是测电压的仪器;
接通电路并接通开关,给电容器充电,充电完成时电压表示数最大,此时电流表示数为 0;
电容器充电时电压低,充电电流强,放电时电流随电压的降低而减小,所以图乙对应放电过程,根据图丙,当 t=0.2s 时,对应的电压为 8V,结合图乙,此时的放电电流为 40mA,电路中只有 R0 消耗电功率,所以 R0 消耗的功率为 P=UI=8×40×10﹣3W=0.32W。
故答案为:(1)电压;(2)0;(3)放电,0.32W。
【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题;分析综合能力.解:(1)根据电路图得出对应的实物连线图:
①为了保证电路的安全,实验开始前要将 R 的滑片置于阻值最大处,即置于 b 端;
②电压表的分度值为 0.1V,需要估读到分度值的下一位,根据图丙可知,读数 U1 为 1.60V。
电压表 V1 比电压表 V2 的示数大,说明 RG1>RG2,由此可知表面光照强度较小的光敏电阻的阻值较大;
电压表的示数 U1<U2,说明 RG1 表面的光照强度比 RG2 表面的大,因此电动机带动电池板逆时针转动,直至 U1=U2,时停止转动,电池板正对手电筒发出的光。
故答案为:(1)如图所示;(2)①b;②1.60;较大;(3)逆时针;U1=U2。
【专题】实验题;定量思想;实验分析法;恒定电流专题;实验探究能力.
解:(1)①为了保护电路,闭合开关前金属夹置于电阻丝的最大阻值处,由电路图可知,应该置于 A 端。
对于图(a)的电路图,根据闭合电路欧姆定律有:U=E﹣Ir
??
设金属丝的电阻率为 ρ,横截面积为 S,由欧姆定律和电阻定律得:? = ?,? = ??
??
联立可得:? = ?−???
11?? 1
整理可得:? = ? + ?? ⋅ ?
对于图(b)的电路图,根据闭合电路欧姆定律有:U=E﹣I(r+R0)
??
同理有:? = ?,? = ??
11?(?+?0) 1
联立后整理得:? = ? +
??⋅ ?
1
可知图线的纵轴截距:? = ?
1
解得:? = ?
??
?(?+?0)
?1
?2
(3)由(2)的解答可得:?1 = ??,?2 =
?0
联立解得:? = ?−1
??,已知:
= ?
故答案为:(1)A;(2)
1
;(3)
?0
??−1
【专题】实验题;定量思想;实验分析法;恒定电流专题;实验探究能力.
解:(2)由于电流表内阻为已知的确定值,故电流表的分压可以求出,所以电流表采用内接法。电源电动势为 3V,则电压表应以量程 0~3V 接入电路,完成电路实物连接如下图所示。
(4)根据电阻定律得:?? = ?
??
,又有:S=dh,联立可得:?? =?
故 Rx﹣l 图像的斜率:? =
?
?
,解得:ρ=kdh
?ℎ
?ℎ
根据题图(b)可知,温度高的水的 Rx﹣l 图线(图乙)斜率较小,则温度高的水的电阻率较小、更容易导电。
(5)由图(b)中图线乙的斜率为 k1 =
65℃水的电阻率为:ρ1=k1dh
8.0×103
0.7?/?
设该水管的长度至少为 L,根据欧姆定律和电阻定律得:
??
4
? = ? = ?1??2 =
4?1ℎ??
??2
其中:I=1.0×10﹣3A,U=220V,D=8.0×10﹣3m,d=0.07m,h=0.03m代入数据解得:L=0.46m
故答案为:(2)见解答;(4)kdh;高;(5)0.46
【专题】实验题;实验探究题;定量思想;实验分析法;基本实验仪器;恒定电流专题;实验探究能力.
解:(1)螺旋测微器的精确度为 0.01mm,铅笔芯直径 d=2mm+0.01×45.0mm=2.450mm;
由于电压表示数变化更明显,说明电流表分压较多,因此电流表应采用外接法,即测量铅笔芯电阻时应将 K 掷到 1 端:
1
(3)根据欧姆定律? = ?1?
1.3−013
图像斜率? = ?−1 = ?−1
2.5−025
1
结合 I﹣U 函数,图像斜率? = ?1
代入数据解得 R1=1.92Ω
???
4??
4
(4)根据电阻定律? = ?? = ??2 = ??2
电阻率? =
??2? 4?
??
??2??
4??
1.70×60.78
电阻率之比?? = 4?? × ??2?? = 1.92×40.68 ≈ 1.32
因此 ρX>ρY,即 X 型号铅笔芯的电阻率大于 Y 型号铅笔芯的电阻率。故答案为:(1)2.450;(2)1;(3)1.92;(4)大于。
【专题】实验题;定量思想;实验分析法;恒定电流专题;实验探究能力.
解:(1)①由图 2 可得电压表和电流表的读数分别为:0.60V、0.58A,根据欧姆定律可得电流表
0.60
内阻 RA = 0.58 = 1.0Ω。
②根据闭合电路欧姆定律可得干电池电动势 E=U+I(r+RA)。
③由 E=U+I(r+RA),可得:U=E﹣I(r+RA),由图 4 的 U﹣I 图像斜率与纵截距可得:E=1.40V
r+RA =
1.40−1.00
0.20?,其中:RA=1.0Ω
解得:r=1.0Ω
滑动变阻器按“一上一下”连接在电路里,滑动变阻器接法没有错误;电源电动势小于
1.5V,电压表量程最大值为 1.5V,故不会因电压太大无法读数;因电压表内阻较大,使电路中的
电流太小,滑动滑动变阻器的滑片,电流表示数几乎不变,综上分析可知电路设计不会损坏仪器,故 D 正确,ABC 错误。
故答案为:(1)①1.0;②I(r+RA);③1.40;1.0;(2)D 34.【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
解:(2)实验电路中滑动变阻器采用分压式接法,为了保护用电器,开关 S 闭合前应将滑动变阻器的滑片置于 a 端,使测量部分电路两端电压为 0;
电压表量程为 3V,分度值为 0.1V,所以图(b)所示电压表示数为 2.82V;根据欧姆定律可
?2.82
知,发光元件的电阻为? = ? = 10.0×10−3? = 282?;
?
(4)根据欧姆定律? = ? 可知,电流在 1.0~18.0mA 范围内,两个发光元件的电阻随电压增大而
减小;
由图(c)可知,电流为 10.0mA 时蓝光发光元件的电压大于红光发光元件,因此可将滑动变阻器 R2 与红光发光元件串联后再与蓝光发光元件并联后接入电路,如图所示
故答案为:(2)a;(3)2.82,282;(4)电阻随电压增大而减小;(5)补充完整的电路图如上图所示。
【专题】实验题;定量思想;实验分析法;恒定电流专题;实验探究能力.解:①根据闭合电路的欧姆定律:U=E﹣Ir
电源输出功率 P=UI=EI﹣I2r =
2?
?
?2
4?
?
−?(?−)2
2?
?
可得 I =
时,P 取最大值,再结合 I = ?+?,可得此时有:R=r,即 P 的峰值对应的外电路电阻
值 R 应等于电源内阻 r。
②(1)待测电源内阻较小约为 1Ω,实验时滑动变阻器串联在电路里,用以调节路端电压,为了操作方便,滑动变阻器应选择最大阻值较小的 C。
(2)由图 2 所示的实物电路,可知单刀双掷开关 S2 与 1 端闭合时,电流表的接法是相对于电源 的内接,测量得到的内阻是电源内阻值与电流表内阻之和,因电源内阻与电流表内阻均约为 1Ω,
故内阻测量误差较大。而单刀双掷开关 S2 与 2 端闭合时,电流表的接法是相对于电源的外接,测量得到的内阻值是电源内阻与电压表内阻并联的等效电阻值,因电源内阻远小于电压表内阻,故内阻测量误差较小。故为使电源内阻的测量结果更接近真实值,S2 应与 2 端闭合。
故答案为:①等于;②(1)C;(2)2
【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题;实验探究能力.
解:(1)欧姆挡的黑表笔是电流流出的接线柱,即其与内接电源的正极相接,由题意可知黑表笔与 M 相接时,电阻为无穷大,所以此种情况为二极管反向连接,故 M 端为二极管的负极;
根据题意要求滑动变阻器采用分压接法,故导线 L1、L2 和 L3 的另一端应分别连接滑动变阻器的 A、A、D(或 C)端。
I﹣U 图像上点与原点连线的斜率表示电阻的倒数,从题图的光敏电阻的伏安特性曲线可以看出:R
Ⅰ>RⅡ>RⅢ,根据题意可知,光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而减小;
由题意可知,当 b、e 间电压达到一定程度后,三极管被导通,结合光敏电阻 RG 与 R1 的串联关系,要增大基极电流,则要增大 be 间的电压,则必须增大 R1 的电阻。
故答案为:(1)负极;(2)①A、A、D(或 C);②减小;(3)增大。
【专题】实验题;实验探究题;定量思想;实验分析法;恒定电流专题;实验探究能力.
解:(1)滑动变阻器采用分压方式接法,由于毫安表内阻不计,毫安表采用内接法,连接的实物图如图所示:
(3)为了保护电路,闭合开关时,气室两端电压应该为 0,因此滑动变阻器的滑动片应该滑动 a
端;
电压表的量程为 0﹣5V,分度值为 0.1V,读数时要估读到下一位,由图(c)可知电压表示数 U=1.40V;
将图(b)中的点用平滑的曲线连接,由题意可知毫安表的示数始终不变,由图乙可以看出,电压
表示数为 1.5V 时,氧气含量约为 17%。
故答案为:(1)见解析;(3)a;(6)1.40;17。
【专题】实验题;实验探究题;定量思想;实验分析法;恒定电流专题;实验探究能力.
解:(1)实验中用多用表欧姆挡判断二极管的正负极时,发现欧姆表指针未偏转,说明可能电阻过大或断路,应换用×1k 挡继续实验;
根据多用表电流“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;
实验要求电压从零开始调节,所以滑动变阻器采用分压式接法,P 接 a;由图(C)可知,电压表选择 0﹣3V 量程,Q 接 d;
多用表电流挡的量程为 0~50mA,分度值为 1mA,要估读到下一位,读数为 45.0mA;
由图(C)可知,I 随 U 作非线性变化,因此二极管是非性线元件;二极管正常发光(有电流通过)时,电压在 1.9~2.5 范围。
故答案为:(1)×1k,负极; (2)a,d,45.0;(3)非线性元件,1.9~2.5。
【专题】实验题;实验探究题;定量思想;实验分析法;恒定电流专题;实验探究能力.解:A.电路 A,定值电阻和热敏电阻并联,电压不变,不能实现电路的控制,故 A 错误;
B.定值电阻和热敏电阻串联,温度越低,热敏电阻的阻值越大,定值电阻分得电压越小,无法实现 1、2 两端电压大于 2V,控制开关开启加热系统加热,故 B 错误;
C.定值电阻和热敏电阻串联,温度越低,热敏电阻的阻值越大,热敏电阻分得电压越大,可以实现 1、2 两端电压大于 2V,控制开关开启加热系统加热,故 C 正确。
故选:C。
由热敏电阻 Rt 在不同温度时的阻值表可知,20.0℃的阻值为 60×100Ω=6kΩ
?
根据闭合电路的欧姆定律,电流中的电流? = ??+?
???6??
根据欧姆定律,1、2 两端电压?12 = ??? = ??+? = 6??+? × 3? = 2?
解得 R=3kΩ 28℃时关闭加热系统,此时热敏电阻阻值为 4.5kΩ
3
此时 1、2 两点间的电压为?12′ = 4.5+3 × 4.5? = 1.8?
因此 1、2 两端的电压小于 1.8V 时,自动关闭加热系统。故答案为:C;3;1.8。
【专题】实验题;实验探究题;定量思想;实验分析法;恒定电流专题;实验探究能力.
解:(1)把开关 S 接 1,电容器充电,电流从右向左流过微安表,微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到零;把开关 S 接 2,电容器放电,电流从左向右流过微安表,则微安表指针迅速向左偏转后示数逐渐减小,故 ABD 错误,C 正确。
故选:C。
电压表应选用 0~3V 量程,分度值为 0.1V,读数为 0.50V。
当微安表示数稳定时,电容器中不再有电流通过,此时干电池、电阻箱、微安表和电压表构成回路;
?0.50
根据欧姆定律,电压表内阻?? = ? = 160×10−6? = 3125? ≈ 3.1??。
故答案为:(1)C;(2)0.50;3.1。
【专题】定量思想;控制变量法;恒定电流专题;实验探究能力.解:(1)根据电路图连接实物图,如图所示
由电路结合闭合电路欧姆定律可得
U=E﹣Ir由图可得 E=1.58V
内阻为 r =
1.58−1.37
0.33Ω=0.64Ω
根据 E=I(R+RA+r)
1
结合图像整理可得? =
1
R +
??+?
?
?
由图像可得
??+?
?= 2
代入数据整理解得
RA=2.5Ω
由于电压表内阻不是无穷大的,所以实验测得的是电压表的内阻和电源内阻的并联值,电阻越并越小,即实验中测得的电池内阻偏小。
故答案为:(1)见解析;(2)1.58,0.64;(3)2.5;(4)偏小。
【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
解:(1)根据图(a)的电路构造可知,R4 一端的导线应接到 R3 的右端接线柱;
②闭合开关 S1,断开开关 S2,毫安表的示数为 10.0mA,则通过电阻 R4 的电流为:
?3?3
?4 =
?4
根据电路构造可得:I1=I3+I4联立解得:I1=40.0mA
③闭合开关 S2,毫安表的示数为 15.0mA,则流过电阻 R4 的电流为:
?3′?3
?4′ =
?4
I2=I3′+I4′
联立解得:I2=60.0mA
设待测盐水的电阻为 R0,根据闭合电路欧姆定律可得:
?3?4
开关 S2 断开时,? = ?1(?0 + ?2 + ?3+?4)
?1?2?3?4
开关 S2 闭合时,? = ?2(?0 + ?1+?2 + ?3+?4)
其中,I1=40.0mA=0.04A;I2=60.0mA=0.06A
联立解得:R0=100Ω
故答案为:(1)右;(2)②断开;40.0;③闭合;60.0;(3)100
【专题】定量思想;推理法;电学图象专题;恒定电流专题;推理论证能力.解:(1)先读取最上面一排刻度的读数,再乘以倍率,即 10.0×100Ω=1000Ω;
?1
12
使电压传感器示数为 0,就是让 R 和 R 两端的电压相等,根据先串联分压得:
??
?2
= ?3,可
以求解 RF =
?1?3
?2 ;
根据表中数据在图(c)上描点,绘制 U﹣m 关系图线,注意用顺次平滑曲线连接各个点,
如下图所示:
根据第(3)问绘制的图像,找电压传感器示数为 200mV 对应的质量约为 1.8g,则可以得出: F0=1.8×10﹣3×9.8N=1.8×10﹣2N;
令 φB=0,若在实验过程中 φC<φD,根据表格并结合电路可知,RF 的阻值随压力变大而变
小;对于理想电压传感器 IAC=ICB,IAD=IDB;对于非理想电压传感器 IAC<ICB,IAD>IDB;如果压力不变,维持原阻值,会使 UCB,即 φC 增大,UDB 减小,即 φD 减小,从而使 UDC 减小,所以要保证 UDC 不变,需要让 RF 减小,压力增大,则 F1>F0;
若在实验过程中 φC>φD,根据表格并结合电路可知,RF 的阻值随压力变大而变大;对于理想电压传感器 IAC=ICB,IAD=IDB;对于非理想电压传感器 IAC>ICB,IAD<IDB;如果压力不变,维持原阻值,会使 UCB,即 φC 减小,UDB 增大,即 φD 增大,从而使 UCD 减小,所以要保证 UCD 不变,需要让 RF 增大,压力增大,则 F1>F0。
综上所述,F1 一定大于 F0。
?1?3
故答案为:(1)1000;(2) ?2
;(3)见解析;(4)1.8×10﹣2;(5)>。
【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
解:(1)根据实验原理可知,电压表要连接在电源的两端,因此导线 a 端应连接到 B 接线柱上。电压表的量程是 0~3V,分度值为 0.1V,需要估读到分度值的下一位,则示数为 1.20V。
根据闭合电路欧姆定律可得:
U=E﹣Ir
根据图像可知,纵截距为 1.50V,斜率的绝对值为:
? =
1.50−1.00
0.48? = 1.04?
结合图 3 可得 U﹣I 图像的解析式为: U=1.50﹣1.04I
由此可得:E=1.50V;r=1.04Ω
故答案为:(1)B;1.20;(2)1.50;1.04
【专题】定量思想;控制变量法;实验分析法;恒定电流专题;实验探究能力.解:(2)根据题意可知,R0 两端的电压为
U=U2﹣U1
则流过 R0 即流过待测金属丝的电流
?
I = ?0 =
?2−?1
?0
金属丝的电阻
?1
r = ?
联立可得
?1?0
r = ?2−?1
螺旋测微器的读数为
d=0+15.0×0.01mm=0.150mm
由于 L=50.00cm=0.5m d=0.150mm=1.5×10﹣4m根据电阻定律
?
r=ρ?
又 S?2
=π•(2)
代入数据联立解得
ρ=5.0×10﹣7Ω•m
?2−?1
?1?0
故答案为:(2)
?0
,
?2−?1
;(5)0.150;(6)5.0。
【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题;理解能力.
解:(1)上表中不合理的一组数据为第 3 组,R 与 l 成正比关系,第 3 组数据不符合此关系;
当 l=80mm 时,Rr 的滑片 P 到 a 之间电阻丝的匝数为 133,电阻丝的半径 r 可以通过公式 r =
?80.0
计算,其中 n 为匝数,代入数据得:r = 2×133mm=0.30mm;
2?
单匝电阻丝的周长为 C=90.0mm=90.0×10﹣3m,滑片 P 到左端点 a 之间的匝数为:n =
? 2?
根据电阻定律得:R=ρ
??
2 =
???
3
??2??
用 l=kR 拟合上表数据,得 k 近似为 4.0×10﹣3m/Ω,可得:k =
2??3
??
2??3
ρ = ??
2×3.14×(0.30×10−3)3
=
4.0×10−3×90.0×10−3
Ω•m=4.7×10﹣7Ω•m;
若电阻率的测量值与参考值相比偏大,产生误差的原因可能是未考虑电阻丝的绝缘层的厚度,因为绝缘层会影响电阻丝的有效长度,从而影响电阻率的测量结果。实验过程中电压表的示数始终为 2.00V,电压表内阻与电源内阻对实验测量无影响,故 AC 错误,B 正确。
故选:B。
故答案为:(1)3;(2)0.30;(3)4.7×10﹣7;(4)B。
【专题】实验题;实验探究题;定量思想;实验分析法;恒定电流专题;推理论证能力.
解:(1)根据半偏法的测量原理可知,RM 与 R1 相当,当闭合 S2 之后,变阻器上方的电流应基本不变,就需要 RN 较大,对下方分压电路影响甚微。故 RM 应选 R1,RN 应选 R2;
实物图如图:
为保证电路安全,闭合开关前先将滑动变阻器调至左侧,电阻箱调至最大,先闭合 S1 开关,调节电阻箱 RN,再闭合 S2 调节电阻箱 RM,最后断开开关整理器材,正确的操作顺序是:①③②
④;
读出的 RM 即是微安表的内阻。 当闭合 S2 后,原电路可看成如下电路:
闭合 S2 后,相当于 RM 由无穷大变成有限值,变小了,不难得到流过 RN 的电流大于原来的电流,
??
则流过 RM 的电流大于2 ,故 RM<RA。
2
按读数规则,只需要读出 65 即可,按换算关系
?
=可知,电压为:u=1.30V
?? ??
10065
?
22
(6)根据题意可得:?(?? + ??) = ( + 2)?? + ⋅ ??
??
????
解得:?? = ??−??
故答案为:(1)R1,R2;(3)①③②④;(4)1998.0Ω,小于;(5)1.30;(6)
????
??−??
【专题】实验题;定量思想;实验分析法;恒定电流专题;实验探究能力.
解:(1)实验所用电源为 2 节电动势约 1.5V 的干电池串联组成,可知电源电动势约为 3V,故电压表量程应选用 3V。
滑动变阻器串联在电路中,由图 2 可知滑动变阻器的滑片先是置于最左端,为使闭合开关时滑动变阻器接入电路的阻值最大,则电池盒上接线柱 A 与滑动变阻器的接线柱 D 连接。
电压表量程为 3V,分度值为 0.1V,读数要估读到分度值下一位,故其示数为 1.50V。
电压表视为理想电压表,根据闭合电路欧姆定律可得电路中的电流为:
?
I = ?1+?2
??
被测电阻为 R 时,其两端的电压 U=IR = ?1+?2。
当 R 较大时,会导致电压表的分流较大,故原因不相同,不同意他的观点。
电压表测量的是自身的电压,电压表与被测电阻 R 为并联关系,两者的电压是相同的,即电压表测量的既是自身的电压,也是被测电阻的电压。当R 较大时,是因为被测电阻 R 的分流较小,被测电阻对电压表测量自身的电压影响较小,也就是对测量结果影响较小。
??
故答案为:(1)3V;(2)D;(3)1.50;(4)?1+?2;(5)见解答。
【专题】实验题;定量思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.解:(1)实物图如图
由闭合电路欧姆定律得:E=U1+I1r,E=U2+I2r
?2−?1
联立解得:r =
?1−?2
电压表的读数为 U1=3.50V
?1
此时通过电池组的电流为 I1 = ? +? =
3.50
A≈0.46A
014.0+3.6
当电阻箱阻值取值为 R2=60Ω 时,电压表的示数为 U2=3.72V
?2
电路中的电流为 I2 = ? +? =
3.72
A≈0.058A
2060+4.0
电池组内阻 r =
?2−?1
? −?=
3.72−3.50
Ω≈0.55Ω
120.46−0.058
电动势为 E=U2+I2r=3.72V+0.058×0.55V≈3.8V
?2−?1
故答案为:(1)见解析;(2) ?1−?2 ;(3)3.50,0.46;(4)0.55,3.8。
【专题】实验题;实验探究题;定量思想;实验分析法;恒定电流专题;实验探究能力.解:(1)R0 串联电路中,起保护作用。
根据闭合电路欧姆定律得
E=I(R+R0+r)
变形得
1
? =
1
(R+R0+r)
?
11?0+?
?
根据上题分析可得, = R +
??
11
?−R 图像的斜率 k = ? =
?0+?
24−7
V﹣1 =
25
17
V﹣1
25
纵轴截距 b =
= 7A﹣1
?
解得 E≈1.47V,r≈1.3Ω
设电流传感器的内阻为 RA,再根据闭合电路欧姆定律得 E=I(R+R0+r 真+RA)
变形得
1
? =
1?0+?真+??
R +
?
?0+?真+??
则
?
?
= 7A﹣1
可知干电池内阻的测量值 r 测=r 真+RA
故电流传感器的电阻对干电池内阻的测量结果有影响。故答案为:(1)保护;
(2)
1
(R+R0+r);
?
(3)1.47,1.3;
(4)有
【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题;实验探究能力.
解:(1)实验中用两节干电池供电,滑动变阻器采用的是分压式连接,电压从零开始调节,伏安法测电阻时,通过金属丝的电流 I 不宜过大(电流表用 0.6 A 量程),通电时间不宜过长,以免金属丝的温度明显升高,造成其电阻率逐渐增大,则图中的导线 a 端应与“0.6”接线柱连接,金属丝的电阻较小,电流表外接误差较小,故 b 端应与“0.6”接线柱连接,为了保护电表,开关闭合前,图 1 中滑动变阻器滑片应置于左端。
做 U﹣I 图象可以排除偶然误差较大的数据.提高实验的准确程度,减少实验的误差,则乙同学通过 U﹣I 图像求电阻,求电阻的方法更合理;
1
由图像可知?−?图像斜率 k =
7.4−5.8
mA•m=2.3mA•m
3.1−2.4
1
延长图像可知,当 I=9.0mA 时可得?解得:L=0.26m
= 3.8m﹣1
故答案为:(1)0.6,0.6,左;(2)乙;(3)2.3,0.26
五.解答题(共 9 小题)
【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题.
解:画出等效电路图,如图所示,R2、R3、R4 并联,
若互换 R4、R3 的位置,两电流表的示数不变,则 R4=R3,因为电流表 A1 的示数为 1A,所以 I4= I3=0.5A;因为电流表 A2 的示数为 2A,则 I2+I3=2A;所以 I2=1.5A;
所以通过 R1 的电流为: I1=I2+I3+I4=1.5A+0.5A+0.5A=2.5A;
答:通过电阻 R1 的电流为 2.5A.
【专题】实验题;实验探究题;定量思想;实验分析法;恒定电流专题;实验探究能力.解:(1)当电流表 I1=1A 时,电压表示数为 U1=3V,根据闭合电路欧姆定律 E=U1+I1r当电流表示数为 I2=2A,电压表示数 U2=1.5V,根据闭合电路欧姆定律 E=U2+I2r
代入数据联立解得电动势 E=4.5V;内阻 r=1.5Ω
1
(2)①根据欧姆定律? = ? ⋅ ?
1
I﹣U 图线的斜率? = ?
由此可知,随着电阻两端的电压增大,电阻 R 减小
?
根据电阻定律? = ??
在长度和横截面积不变时,导体的电阻率 ρ 减小,故 ACD 错误,B 正确。故选:B。
②根据 I﹣U 图像可知,当电阻两端电压为 U=1.8V 时,流过电阻的电流为 I=0.125V
根据功率公式 P=UI=1.8×0.125W=0.225W
③根据 I﹣U 图像可知,电阻两端的电压变化范围很大,可以测出很小的电压,因此滑动变阻器采用分压式接法;
根据 I﹣U 图像可知,当电压很小时,I﹣U 图像几乎为倾斜直线,最大电阻约为?? =
? = 10?
1.2−0.6
0.06
由于 Rx≪RV,因此电流表采用外接法;
故 ABD 错误,C 正确。故选:C。
故答案为:(1)4.5;1.5;(2)B;0.225;C。
【专题】定量思想;方程法;恒定电流专题;推理论证能力.
解:(1)电路中的 C 处接触电阻为 0Ω 时,MN 间电阻最小,根据并联电路的特点可得:
????24×24
Rmin = ??+?? = 24+24? = 12Ω
电路中的 C 处接触电阻为 240Ω 时,MN 间电阻最大,根据并联电路的特点可得:
??(??+??)
Rmax = ??+??+?? =
24×(24+240)
24+24+240 ? = 22Ω
MN 间电阻 R 的变化范围为:12Ω≤RMN≤22Ω;
?
(2)当 RC=240Ω,通过电热器 B 的电流为:I = ??+??
2205
= 240+A = 6A
24
5
B
电热器 B 消耗的功率:P=I2R = (
6
)2 × 24W=16.7W。
答:(1)MN 间电阻 R 的变化范围为 12Ω≤RMN≤22Ω;
当 RC=240Ω,电热器 B 消耗的功率为 16.7W。
【专题】计算题;信息给予题;定量思想;推理法;恒定电流专题;电磁感应中的力学问题;分析综合能力.
解:(1)OA 棒切割磁感线产生感应电动势,当 OA 垂直正方形金属细框时,产生的感应电动势最小;
OA 棒产生最小感应电动势???? =
1
???2
2
????
根据闭合电路的欧姆定律,电路中的最小电流???? = ?
CD 棒所受安培力的最小值 Fmin=BIminL
?2?3?
代入数据联立解得???? =2?
当 OA 转动至正方形金属细框的对角线位置时,产生的感应电动势最大;根据数学知识,OA 棒的有效长度?有 = 2?
OA 棒产生最大感应电动势?? = ??有 ×
??
?有?
2
= ??2?
电路中的最大电流?? = ?
CD 棒所受安培力的最大值 Fm=BImL =
?2?3?
?
CD 棒在所受安培力达到最大时,CD 棒有向上滑动的趋势,最大静摩擦力方向沿导轨向下根据平衡条件 Fm=mgsinθ+fm
CD 棒在所受安培力达到最小时,CD 棒有向下滑动的趋势,最大静摩擦力方向沿导轨向上根据平衡条件 Fmin+fm=mgsinθ
3?2?3?
联立解得? = 4??????
锁定 OA 棒,推动 CD 棒下滑,撤去推力瞬间,CD 棒的加速度大小为 a,方向沿导轨向上
根据牛顿第二定律 Fm+μmgcsθ﹣mgsinθ=ma
?1
3
联立解得? = ?????−
????。
?2?3?
?2?3?
答:(1)CD 棒所受安培力的最大值为
?
;最小值为
?
1
;
2?
3
(2)CD 棒与导轨间的动摩擦因数为?????−
????。
【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题;分析综合能力.解:(1)开关 S 断开时,两车灯正常工作,则每盏灯的电流为:
??40?
?? = ?? = 20? = 2?
由闭合电路欧姆定律有:
E=UL+2ILr
代入数据可得:r=1Ω
??
(2)车灯的电阻:?? = ?? =
20?
2? = 10?
开关 S 闭合,电动机正常工作,此时通过车灯的电流:
??15?
??′ = ?? = 10? = 1.5?
由闭合电路欧姆定律有:E=UM+Ir代入数据可得干路电流为:I=9A
通过电动机的电流:IM=I﹣2IL′=9A﹣2×1.5A=6A
?
电动机正常工作时的输出功率:?出 = ????−?2 ??
代入数据可得:P 出=72W
答:(1)电源的内阻为 1Ω;
电动机正常工作时的输出功率为 72W。
【专题】简答题;比较思想;模型法;恒定电流专题;理解能力.解:光敏电阻的特性是:光敏电阻的阻值随光照强度增加而减小。
洗涤前,排水管中充满清水,光敏电阻的阻值较小,光敏电阻上的电压较小。
当洗涤开始后,衣物上的污垢不断地扩散到水中,使透光率降低,从而使光敏电阻的阻值增大,光敏电阻上的电压增大,当电压增大到一定值趋于稳定时,洗涤过程结束。
答:见解析。
【专题】计算题;学科综合题;定量思想;推理法;恒定电流专题;电磁感应——功能问题;分析综合能力.
解:(1)开关 S 掷 1,相当于电动机;
①物块上升,则金属轮沿逆时针方向转动,辐条受到的安培力指向逆时针方向,辐条中电流方向从圆周指向 O 点,由左手定则可知,磁场方向垂直纸面向外;
由闭合电路的欧姆定律 E0=U+I(R1+r)代入数据解得流过电阻 R1 的电流为 10A;
?
②三根辐条的并联电阻?并 = 3 =
根据能量守恒定律 UI=I2R 并+mgv
代入数据解得 v=5m/s;
0.9
3 ? = 0.3?
另解:辐条切割磁感线产生的电动势与电源电动势相反,设每根辐条产生的电动势为 E1,等效电路图如图 1 所示:
则 U=E1+IR 并
代入数据解得 E1=5V
此时金属轮可视为电动机 P 出=E1I
当物块 P 匀速上升时 P 出=mgv
解得 v=5m/s
物块匀速下落时,相当于发电机;
①由能量关系可知 mgv′=(I′)2(R2+R 并)代入数据解得 R2=0.2Ω
另解:等效电路图如图 2 所示:
由受力分析可知,辐条受到的安培力与第(1)问相同,经过 R2 的电流 I′=I=10A
由题意可知 v′=v=5m/s
每根辐条切割磁感线产生的感应电动势 E2=E1=5V
?25?
?总 = ?′ = 10? = 0.5?
根据电阻串联、并联电路的特点 R 总=R2+R 并
代入数据解得 R2=0.2Ω
②根据导体棒切割磁感线产生感应电动势?2 =
而 E2=5V
代入数据解得 B=2.5T。
1
???2 =
2
1
2???? =
1
2???′
答:(1)①磁场方向垂直纸面向外;流过电阻 R1 的电流为 10A;
②物块匀速上升的速度为 5m/s;
(2)①可调电阻 R2 的阻值为 0.2Ω;
②磁感应强度 B 的大小为 2.5T。
【专题】定量思想;推理法;电场力与电势的性质专题;恒定电流专题;推理论证能力.解:(1)由焦耳定律可得电路的发热功率为:P 热=I2r
小车以速率 v 匀速行驶,其牵引力等于受到的阻力大小,则有:F=f 阻=kv
小车输出的机械功率为:P 机=Fv=kv2
由能量的转化可得电池的光电转化效率为:η =
?热+?机
=
?
?2?+??2
?
①由电场强度 E 与位置 x 的关系图象,可知沿 x 轴从 N 点运动到 P 点电场强度沿 x 轴正方向先增大后减小,正电荷在内部所受电场力先沿 x 轴正方向增大,后沿 x 轴正方向减小,根据牛顿第二定律,可知其加速度先沿 x 轴正方向增大,后沿 x 轴正方向减小,故 ABC 错误,D 正确。故选:D。
②根据电势φ 随位置x 变化的图象的斜率表示电场强度,因从 N 点到P 点电场强度先增大后减小,故 φ﹣x 图象的斜率从 N 点到 P 点先变大后变小。O 点电场强度最大,则 φ﹣x 图象在 O 点的斜
率最大,只有 C 选项的图象符合此规律,故 C 正确,ABD 错误。故选:C。
电阻两端电压为 U=2.10V,由题图可知流过电阻的电流为 I=3.98mA=3.98×10﹣3A。金属丝总长度为 L=100m、截面积为 S=0.100mm2=1.00×10﹣7m2。根据欧姆定律与电阻定律得:
??
R = ? = ??
??
该金属丝的电阻率为:ρ = ??
代入数据解得:ρ=5.28×10﹣7Ω•m
①当 RT 所处环境温度降低时,其阻值增大,易知小灯 L 的功率变小,其亮度变小,导致光敏电阻 RL 的光照强度减小,其阻值变大。在电路 b 中干路电流恒定,RL 与 R1 串联组成的支路的总电阻变大,则此支路分流变小,即电流表示数变小,其变化量为负值,故ΔI<0。
RL 与 R1 所在的支路电流变小,可得 R1 两端电压变小(即ΔU1<0)。因干路电流不变,故 R2 所在的支路电流变大,R2 两端电压变大,可得 RL 与 R1 所在的支路总电压变大,即:ΔU1+ΔUL> 0,因ΔU1<0,故可得:|ΔU1|<|ΔUL|,故 B 正确,ACD 错误。
故选:B。
②设电压表的示数为 U,电流表的示数为 I,流过 R2 的电流为 I2,干路电流恒定设为 I0,由欧姆定律和串并联电路的性质可得:
U=I0R3+I2R2=I0R3+(I0﹣I)R2=﹣R2•I+I0(R3+R2)
??
可得:| ?? |=R2
③设流过 R1 的电流为 I1,流过 R2 的电流为 I2,干路电流恒定设为 I0,由欧姆定律和串并联电路的性质可得:
I1+I2=I0,I2R2=I1(RL+R1)
?0?2
可得:I1 = ??+?1+?2
2
?0?2
?2?2
0 2
RL 和 R1 的总功率为:P = ?1(RL+R1) = (? +? +? )2(?? + ?1) = (??+?1−?2)2 +4?
?12
??+?12
当 RL+R1=R2,即 RL=R2﹣R1 时,总功率 P 最大。
?2?+??2
故答案为:(1)
;(2)①D;②C;(3)5.28×10﹣7;(4)①B;②R ;③当 R
2L
?
为 R2﹣R1 时,RL 和 R1 的总功率 P 最大。
【专题】计算题;比较思想;比例法;恒定电流专题.
解:(1)电饭煲煮饭时,接上电源,S2 自动闭合,同时把手动开关 S1 闭合,这时黄灯短路,红灯亮,电饭煲处于加热状态.加热到 80℃时,S2 自动断开,S1 仍闭合,继续加热,待水烧开后温
度升高到 103℃,开关 S1 自动断开,这时饭已煮熟,黄灯亮,电饭煲处于保温状态,由于电饭煲散热,待温度下降到 70℃时,S2 自动闭合,电饭煲又处于加热状态,待温度上升到 80℃时,S2 又自动断开,电饭煲再次处于保温状态.
设电饭煲处于加热状态时消耗的电功率为 P1,保温状态电功率为 P2,则有加热时功率为:
?2
P1 = ?2?3
?2+?3
保温时功率为:
?2
P2 = ?1+ ?2?3
?2+?3
?112
联立并代入数据得:=
?21
答:(1)原理如上分析;
(2)加热和保温两种状态下消耗的电功率之比为 12:1.
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