全国版2022高考物理一轮复习专题九恒定电流2练习含解析

专题九　恒定电流

考点1   电路的分析与计算

1.[2021安徽名校高三联考,多选]如图所示,电路中R1、R2是材料相同、上下表面均为正方形的长方体导体,R1、R2厚度相同,R1的上下表面积大于R2的上下表面积.闭合开关后,以下判断正确的是              (　　)

A.R1两端的电压小于R2两端的电压

B.R1两端的电压等于R2两端的电压

C.R1的电功率小于R2的电功率

D.R1的电功率等于R2的电功率

2.[2021四川成都毕业班摸底]图示电路中,电源电动势为E,内阻为r,且R1=r,电流表和电压表均为理想电表.闭合开关S,让滑动变阻器的滑片P由图示位置向右滑动到另一位置,则与P滑动前比较              (　　)

A.电流表A的示数变大 B.电压表V的示数变大

C.电容器所带电荷量变小 D.电源的输出功率变小

3.[2021浙江五校高三联考]风扇是夏日必备用品,如图为一电脑连接的迷你风扇的铭牌,由此我们可以得到的信息是(　　)

A.该风扇的内阻为10 Ω

B.该风扇的机械功率为2.5 W

C.若该风扇正常工作,8小时耗电0.02 kW·h

D.若该风扇被卡住,产生的热功率为2.5 W

4.[2020北京,12]图甲表示某金属丝的电阻R随摄氏温度t变化的情况.把这段金属丝与电池、电流表串联起来(图乙),用这段金属丝做测温探头,把电流表的刻度改为相应的温度刻度,就得到了一个简易温度计.下列说法正确的是              (　　)

A.tA应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是线性关系

B.tA应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是非线性关系

C.tB应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是线性关系

D.tB应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是非线性关系

5.[2020山东济宁实验中学检测]在图

所示的电路中,A、B、C分别表示理想电流表或电压表,它们的示数以安或伏为单位.当开关S闭合后,A、B、C三表示数分别为1、2、3时,灯L1、L2正好均正常发光.已知灯L1、L2的额定功率之比为3:1,则可判断              (　　)

A.A、B、C均为电流表

B.A、B、C均为电压表

C.B为电流表,A、C为电压表

D.B为电压表,A、C为电流表

考点2  实验:测定金属的电阻率

1.[2021江苏南京学情调研,10分]某同学测量一个由新材料制成的均匀圆柱体的电阻率ρ.他用刻度尺测得其长度为50.0 mm,用螺旋测微器测量其直径如图1所示.当他用多用电表粗测该圆柱体的电阻时,发现其阻值较小.为了较精确地测量该圆柱体的电阻,他设计了如图2所示的电路原理图.其中定值电阻阻值为R0=5.0 Ω,其余器材如下:

①电流表(量程:0~0.6 A,内阻约为0.2 Ω);

②电压表(量程:0~3 V,内阻约9 kΩ);

③滑动变阻器(最大阻值20 Ω);

④电源(电动势3.0 V,内阻不计);

⑤开关一个、导线若干.

(1)由图1可读出圆柱体的直径为　　　　mm. 

(2)图2中,在闭合S前应将滑动变阻器的滑片移至　　　　端(选填“a”或“b”). 

(3)在图3所示实物图中,已正确连接了部分导线,请根据实验原理图将图3所示的实物图连线补充完整.

(4)实验中将多次测量出来的数据描入了如图4所示的坐标系中,请根据所描的点作出U-I图像.求得该圆柱体的电阻R=　　　　Ω(保留两位有效数字),可进一步求得电阻率. 

2.[2020安徽蚌埠四模,10分]有一根由a、b两段横截面积相同,材料不同的金属线串接而成的导线,总长度为1.0 m,某兴趣小组利用实验探究其电阻的规律.

(1)小明用欧姆表测其电阻值,选用“×100”倍率的电阻挡测量时,发现欧姆表指针偏转过大,因此需选择　　　　(填“×10”或“×1k”)倍率的电阻挡,并将红表笔和黑表笔　　　　,调节旋钮使指针指到欧姆零点,再进行测量时示数如图甲所示,读数为　　　　Ω. 

(2)小红用伏安法描绘其伏安特性曲线,选用的器材包括:

电源(电动势3 V,内阻约1 Ω)

电流表(内阻约2 Ω)

电压表(内阻约30 kΩ)

滑动变阻器R(0~20 Ω,额定电流2 A)

开关、导线若干

为使实验尽可能准确,且电压由零开始调节,用笔画线代替导线,将图乙连接成完整电路.

(3)小刚将导线与电源、电流表连成图丙所示的电路,电流表和电源的内阻均可忽略.电流表的一端接在导线上的某一点,用刻度尺测得接点与导线左端的距离x,由电流表测得电流I,计算导线连入电路的电阻R,作出R-x的关系图像如图丁所示,则导线a的电阻为　　　　Ω,导线a的电阻率　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)导线b的电阻率,要测量导线a的电阻率,还需要的测量仪器是　. 

考点3   实验:描绘小电珠的伏安特性曲线

1.[2021浙江杭州五校高三联考,6分]LED被公认为21世纪“绿色照明”,具有“高节能”“寿命长”“多变幻”“利环保”“高新尖”等特点,LED通用照明成为最具市场潜力的行业热点.LED绿色照明技术已经真正走进了我们的生活.某实验小组要精确测定额定电压为3 V的LED灯正常工作时的电阻,已知该灯正常工作时的电阻大约为450 Ω.实验室提供的器材有:

A.电流表(量程为15 mA,内阻r1约为3 Ω,读数记为I1)

B.电流表(量程为5 mA,内阻r2=10 Ω,读数记为I2)

C.电压表(量程为15 V,内阻RV=15 kΩ,读数记为U)

D.定值电阻R1=790 Ω

E.定值电阻R2=1 790 Ω

F.滑动变阻器R3(0~20 Ω)

G.滑动变阻器R4(0~2 000 Ω)

H.蓄电池E(电动势为10 V,内阻很小),开关S一个

(1)如图所示是某同学设计的实验电路图,请你帮他选择合适的器材,电表1应选　　　　　,电表2应选　　　　　,定值电阻应选　　　　　,滑动变阻器应选　　　　　.(这四空均填写器材前的字母代号) 

(2)测量该LED灯电阻的表达式为Rx=　　　　　(用字母表示).实验时,不断改变滑动变阻器的阻值,当电表2的示数达到　　　　　时,其对应的结果为该LED灯正常工作时的电阻. 

2.[9分]某学习小组欲描绘一个标有“3 V　0.9 W”的小灯泡的伏安特性曲线.实验室中有以下器材可供选用:

A.两个一样的电压表(量程为2 V,内阻约为2 kΩ);

B.电压表(量程15 V,内阻未知);

C.电流表(量程0.4 A,内阻约为0.2 Ω);

D.电流表(量程3 A,内阻约0.1 Ω);

E.滑动变阻器R(最大阻值10 Ω,允许通过的最大电流为2 A);

F.滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω,允许通过的最大电流为5 A);

G.电源(电动势E=6 V,内阻不计);

H.开关一个和导线若干.

选择合适的器材,并测绘小灯泡的伏安特性曲线,要求记录多组实验数据,误差尽可能小.

(1)某同学选择器材后,画出了如图甲所示的电路图,请指出他的两处设计错误:

①　                                                             ; 

②　                                                             . 

图甲　　　　　　　　　　　　　　图乙

(2)为了达到实验要求,请选择合适的实验器材,在图乙的虚线框中画出实验电路图,并标出所选择器材符号.

(3)在正确选择器材并连接好电路后,某同学调节滑动变阻器进行多次测量并在表中记录了电流表和一个电压表的读数,请在图丙的坐标纸内画出小灯泡的伏安特性曲线.

(4)根据(3)中作出的小灯泡的伏安特性曲线,可知小灯泡两端的电压为2 V时的电阻为　　　　 Ω(结果保留两位有效数字). 

(5)若某元件的伏安特性曲线如图丁所示,则该伏安特性曲线与小灯泡的伏安特性曲线有何异同点?

相同点:　                                 . 

不同点:　                                 . 

图丙　　　　　　　　　图丁

3.[2019浙江4月选考,18,5分]小明想测额定电压为2.5 V的小灯泡在不同电压下的电功率,设计了如图1所示的电路.

图1　　图2

(1)在实验过程中,调节滑片P,电压表和电流表均有示数但总是调不到零,其原因是　　　　的导线没有连接好(图中用数字标记的小圆点表示接线点,空格中请填写图中的数字,如“7点至8点”); 

(2)正确连好电路,闭合开关,调节滑片P,当电压表的示数达到额定电压时,电流表的指针如图2所示,则电流为　　　A,此时小灯泡的功率为　　　　W; 

(3)做完实验后,小明发现在实验报告上漏写了电压为1.00 V时通过小灯泡的电流,但在草稿纸上记录了下列数据,你认为最有可能的是　　　　. 

A.0.08 A　　　　　B.0.12 A　　　　　C.0.20 A

考点4  实验:测定电源电动势和内阻

1.[生产生活实践问题情境——水果电池][9分]某实验小组自制三个水果电池并将其串联起来(如图甲所示,总电动势约为4.5 V),利用如下器材设计了如图乙所示的电路,先测量未知电阻阻值,再利用图丙所示电路测量水果电池的电动势及内阻.实验室提供的器材有:

电流表A1(量程0~15 mA,内阻为r1=10 Ω);

电流表A2(量程0~100 mA,内阻为r2=1.5 Ω);

定值电阻R1(阻值R1=90 Ω);

定值电阻R2(阻值R2=190 Ω);

滑动变阻器R3(阻值范围0~30 Ω);

电阻箱R4(阻值范围0~99.99 Ω);

待测电阻Rx(电阻约55 Ω);

开关S,导线若干.

(1)图乙中为使测量更准确,电阻A应选　　　　(填符号),已知此电路设计不会损坏电表,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　. 

(2)实验小组在某次实验中,测得I1=12 mA,I2=60 mA,则待测电阻Rx的阻值为　　　　. 

(3)测水果电池电动势和内阻时,图丙中电阻B选择R4,某实验小组通过处理实验数据,作出了电阻B的阻值R与电流表A2示数的倒数之间的关系图像,如图丁所示,则水果电池的总电动势为　　　　,总内阻为　　　　. 

2.[2021吉林长春高三质量监测,10分]某实验小组的同学利用电流表和电压表测定由两节干电池串联而成的电池组的电动势和内阻,实验电路如图(a)所示.

现有开关和导线若干,以及如下器材:

A.电流表(量程0~0.6 A,内阻约为0.125 Ω)

B.电压表(量程0~3 V,内阻约为3 kΩ)

C.滑动变阻器(最大阻值20 Ω)

D.滑动变阻器(最大阻值200 Ω)

(1)为了操作方便,减小实验误差,滑动变阻器应选用　　　　(选填相应器材前的字母). 

(2)图(a)中,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应该置于最　　　　(选填“左”或“右”)端. 

(3)图(b)是甲同学根据实验数据绘制的U-I图线,根据图线求得被测电池组的电动势E=　　　V,内阻r=　 Ω.(结果均保留到小数点后两位) 

(4)该实验中,产生系统误差的主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　.图(c)为乙同学作出的伏安特性曲线,其中的实线为根据测量数据绘制的图线,虚线为在没有系统误差的情况下,通过电源电流与电压表两端电压的关系的图线,图(c)四幅图中能够正确反映两者关系的是　　　　. 

3.[2020江西七校联考,8分]为测定一电池的电动势和内阻,甲和乙两位同学先后用同一套实验仪器来测量电池的电动势和内阻,其中R、R0分别是电阻箱和定值电阻,R0=2 Ω.实验时甲、乙分别设计了如图a和b所示的两个电路,实验记录电阻箱R的阻值以及对应电压表的示数U.据实验记录的数据作出图c和图d.

(1)可以判断图d是利用图　　(填“a”或“b”)电路进行实验所作出的. 

(2)依据实验数据绘出的-图线如图e所示,则电源电动势E=　　　 V,内阻r=　　　 Ω.(计算结果均保留2位有效数字) 

考点5  实验:练习使用多用电表

1.[2021广东广州高三阶段训练,10分]某同学利用多用电表测量电阻.试完成下列测量步骤.

(1)检查多用电表的机械零点.

(2)将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔,将选择开关拨至电阻测量挡适当的量程处.

(3)将红、黑表笔　　　　,进行欧姆调零. 

(4)为了得到准确的测量结果,应让电表指针尽量指向表盘　　　　(填“左侧”“右侧”或“中央”). 

(5)若测二极管的反向电阻,应将　　　　表笔接二极管正极,将　　　　表笔接二极管负极,读出电表示数. 

(6)测量完成后,将选择开关拨向　　　　　　　　位置. 

2.[2020河北六校第一次联考,8分]如图甲所示为某一电路中的一部分,由于其中的一个电阻发生了断路,导致整个电路不能正常工作,小明和小亮两位同学利用多用电表进行了以下实验操作,请根据他们的测量情况,回答相应的问题.

(1)小明首先在P、Q间接上一直流电源,P接电源正极,多用电表的选择开关置于“直流电压2.5 V”挡位,红表笔接P,黑表笔接Q,稳定后电表指针在表盘上的位置如图乙所示,则P、Q之间的电压是　　　　　V. 

(2)小明又将红表笔接P,黑表笔接M,若多用电表示数与P、Q之间的电压完全相同,则可以确定必定是　　　　　发生了断路. 

(3)小亮同学在该部分电路不接电源的情况下,将多用电表选择开关置于欧姆挡倍率“×10”的挡位,调零后红表笔接P,黑表笔接M,电表指针在表盘上的位置如图丙所示,由于多用电表最上面的刻度线被磨损得很严重,无法直接读取数据,他进一步观察发现,此时指针恰好位于表盘0~15 Ω之间的正中位置,其中15 Ω的位置是多用电表指针半偏时所指的位置,则此时多用电表所测的阻值是　　　　 Ω,小亮据此确定电阻R2没有断路,你认为他的判断是　　　　　(填“正确”或“错误”)的. 

一、选择题(共4小题,24分)　　　　　　　　　　　　　　　

1.如图所示,电源电动势为E,内阻为r.开关S闭合后,将滑动变阻器的滑片向下滑动,理想电压表V1、V2的示数分别为U1、U2,示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2,理想电流表A1、A2的示数分别为I1、I2,示数变化量的绝对值为ΔI1、ΔI2,则下列说法正确的是              (　　)

A.电流表A2示数I2减小

B.电压表V2示数U2增大

C.ΔU1小于ΔU2

D.和都变小

2.[2020浙江1月选考,6]小明在一根细橡胶管中灌满食盐水,两端用粗铜丝塞住管口,形成一段封闭的盐水柱.他将此盐水柱接到电源两端,电源电动势和内阻恒定.握住盐水柱两端将它水平均匀拉伸到原长的1.2倍,若忽略温度对电阻率的影响,则此盐水柱              (　　)

A.通过的电流增大

B.两端的电压增大

C.阻值增大为原来的1.2倍

D.电功率增大为原来的1.44倍

3.[2020北京统考]如图所示,其中电流表的量程为0.6 A,表盘均匀划分为30个小格,每一小格表示0.02 A;R1的阻值等于电流表内阻的;R2的阻值等于电流表内阻的4倍.若用电流表的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值,则下列分析正确的是              (　　)

A.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.04 A

B.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.02 A

C.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.06 A

D.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.01 A

4.[2021安徽合肥高三调研,多选]在图示电路中,电源内阻不可忽略,R1、R2为定值电阻,为灵敏电流计,为理想电压表,平行板电容器两极板水平.开关S闭合后,位于电容器两板间的带电油滴恰好静止.现将滑动变阻器的滑片P向上移动,则以下说法正确的是              (　　)

A.油滴向上运动

B.示数减小

C.中有从b到a的电流

D.R1消耗功率增大

二、非选择题(共8小题,68分)

5.[2021浙江杭州重点中学检测,6分]新冠疫情期间,额温枪被大量应用于排查高温患者,额温枪的原理是通过传感器接收红外线得出感应温度数据.超超同学为了研究额温枪中某导电材料的导电规律,她用该种导电材料制作成电阻较小的元件Z做实验,测量元件Z中的电流随两端电压从零逐渐增大过程中的变化规律.

(1)她应选用下图中所示的　　　　电路进行实验. 

A B

C D

(2)影响物质材料电阻率的因素很多,一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大,而半导体材料的电阻率与之相反,随温度的升高而减小.由(1)中所选电路测得元件Z的电压与电流关系作出元件Z的I-U图线如图a.根据Z的I-U图线可判断元件Z是　　　　　　　　(填“金属材料”或“半导体材料”). 

(3)超超同学为了进一步验证额温枪测量温度的准确性,设计了图b所示电路,已知电源电动势E=1.5 V,内阻忽略不计,R0=15 Ω,热敏电阻的阻值与温度的关系如图c所示,则:

①温度越高,电压表示数　　　　( 填“越大”或“越小”); 

②闭合开关后,发现电压表示数为0.45 V, 则热敏电阻此时的温度为　　　　℃(保留一位小数). 

图a　　图b

图c

6.[开放题][8分]用下列器材测量电流表的电阻r1:要求测量尽量准确,能够使电路中各表的读数控制在量程范围内,并且大于量程的.

评价下面四个电路设计:认为符合要求的,写出r1的表达式,并说明所用符号的物理意义.认为不符合要求的,写出理由.

(A)                                                                

(B)                                                                

(C)                                                                

(D)                                                                

7.[9分]举世瞩目的嫦娥四号,其能源供给方式实现了新的科技突破.它采用同位素温差发电与热电综合利用技术相结合的方式供能.图甲中探测器两侧张开的是光伏发电板,光伏发电板在外太空将光能转化为电能.

某同学利用图乙所示的电路探究某光伏电池的路端电压U与电流I的关系,图中定值电阻R0=5 Ω,设相同光照强度下光伏电池的电动势不变,电压表、电流表均可视为理想电表.

(1)实验一:用一定强度的光照射该电池,闭合开关S,调节滑动变阻器R的阻值,通过测量得到该电池的U-I图线如图丁中的曲线a.由此可知,该电源内阻是否为固定值?　　　　(填“是”或“否”).某时刻电压表示数如图丙所示,读数为　　　　 V,由图丁可知,此时电源内阻为　　　　 Ω. 

实验二:减小实验一中的光照强度,重复实验,测得U-I图线如图丁中的曲线b.

(2)在实验一中,当滑动变阻器的电阻为某值时路端电压为2.0 V,则在实验二中滑动变阻器仍为该值时,滑动变阻器消耗的电功率为　　　　 W(计算结果保留两位有效数字). 

8.[2020海南,15,10分]在测量定值电阻阻值的实验中,提供的实验器材如下:电压表V1(量程3 V,内阻r1=3.0 kΩ),电压表V2(量程5 V,内阻r2=5.0 kΩ),滑动变阻器R(额定电流1.5 A,最大阻值100 Ω),待测定值电阻Rx,电源E(电动势6.0 V,内阻不计),单刀开关S,导线若干.

回答下列问题:

(1)实验中滑动变阻器应采用　　　　接法(填“限流”或“分压”). 

(2)将虚线框中的电路原理图补充完整.

(3)根据下表中的实验数据(U1、U2分别为电压表V1﹑V2的示数),在图(a)给出的坐标纸上补齐数据点,并绘制U2-U1图像.

图(a)

(4)由U2-U1图像得到待测定值电阻的阻值Rx=　　Ω(结果保留三位有效数字). 

(5)完成上述实验后,若要继续采用该实验原理测定另一个定值电阻Ry(阻值约为700 Ω)的阻值,在不额外增加器材的前提下,要求实验精度尽可能高,请在图(b)的虚线框内画出你改进的电路图.

图(b)

9.[新情境][8分]充电宝是给手机及时充电的一种重要工具.可将充电宝视为跟蓄电池和干电池一样的可移动直流电源.一同学想测量某充电宝在充满电后的电动势(约5 V)和内阻,实验室还提供了如下器材:

A.量程是3 A,内阻约为0.2 Ω的电流表;

B.量程是6 V,内阻约为6 kΩ的电压表;

C.量程是15 V,内阻约为30 kΩ的电压表;

D.阻值为0~1 kΩ,额定电流为0.5 A的滑动变阻器;

E.阻值为0~10 Ω,额定电流为3 A的滑动变阻器;

F.阻值为2.5 Ω的定值电阻;

G.阻值为20 Ω的定值电阻;

H.开关S一个,导线若干.

图甲

(1)实验中滑动变阻器应选用　　　　.(选填相应器材前的字母) 

(2)根据所给器材,该同学设计了如图甲所示的电路,其中R0应选择　　　　　(选填相应器材前的字母),它在电路中的作用是　　　　　　　　　　　　　　. 

(3)该同学记录的8组数据如表中所示,请在图乙的坐标纸上画出该充电宝的U-I图线.由图线可知该充电宝的电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　Ω.(保留到小数点后2位) 

图乙

10.[2020福建五校第二次联考,8分]某物理兴趣小组欲用图示电路将电流表改装成欧姆表,使欧姆表的中央刻度为15,倍率为“×1”.实验室提供的器材有:

A.一节1.5 V干电池E(内阻不计);

B.电流表(量程0~100 mA,内阻为2.5 Ω);

C.电流表(量程0~0.6 A,内阻为0.2 Ω);

D.滑动变阻器R1(0~30 Ω);

E.滑动变阻器R2(0~3 kΩ);

F.一对表笔及导线若干.

(1)图中a为　　　　(填“红”或“黑”)表笔. 

(2)电流表应选用　　　　(填“B”或“C”),滑动变阻器应选用　　　　(填“D”或“E”). 

(3)在正确选用器材的情况下,正确连接好实验电路,并正确操作,若电流表满偏电流为Ig,则电阻刻度盘上原Ig处应标上“　　　　”(填写具体数值). 

11.[2020吉林长春监测,10分]某同学设想利用如图甲所示的实验电路,测量未知电阻Rx的阻值、电流表A的内阻和电源(内阻忽略不计)的电动势,实验过程中电流表的读数始终符合实验要求.

(1)为了测量未知电阻Rx的阻值,他在闭合开关之前应该将两个电阻箱的阻值调至　　　　(填“最大”或“最小”),然后闭合开关K1,将K2拨至1位置,调节R2,稳定后电流表A读数为I0;接着将开关K2拨至2位置,保持R2不变,调节R1,当R1=34.2 Ω时,电流表A读数仍为I0,则该未知电阻的阻值Rx=　　　　 Ω. 

图甲

图乙

(2)为了测量电流表A的内阻RA和电源的电动势E,他将R1的阻值调到某一值,将R2的阻值调到最大,将开关K2拨至2位置,闭合开关K1;然后多次调节R2,并在表格中记录下了各次R2的阻值和对应电流表A的读数I;最后根据记录的数据,画出如图乙所示的图像,根据你所学的知识和题中所给字母写出该图像对应的函数表达式:　　　　　　　;已知R1=1.5 Ω,利用图像中的数据可求得,电流表A的内阻RA=　　Ω,电源的电动势E=　　　　V. 

12.[2020广东惠州第一次调研,9分]用电阻箱、多用电表(当电流表用)、开关和导线测一节干电池的电动势和内阻.

(1)将图(a)的实物连接成可完成实验的电路.

(2)完成以下步骤的相关内容:

①将多用电表的选择开关旋转至直流电流100 mA挡.

②调节电阻箱,示数如图(b)所示,读得电阻值R=　　　Ω. 

③合上开关,从多用电表上读得数值为I.

④重复②③,收集多组R和I的数据.

……

(3)某同学根据他设计的实验以及收集到的数据,作出了如图(c)所示的R-图线,由此可知,干电池的电动势E=______V(计算结果保留三位有效数字);图像的纵截距的绝对值表示　. 

答  案

专题九　恒定电流

考点1　电路的分析与计算

1.BD　设电阻的上下表面边长为a,厚度为d,根据R=可得R==,则可知电阻与厚度d有关,与上下表面边长无关,因此R1的电阻等于R2的电阻;R1与R2串联,则通过R1和R2的电流相等,由U=IR可知,R1两端的电压等于R2两端的电压,故A错误,B正确.二者电阻值相等,由P=I2R可知,R1的电功率等于R2的电功率,故C错误,D正确.

2.D　滑动变阻器滑片P由图示位置向右滑动,其接入电路的电阻增大,故电路的外电阻R增大.由I=可知,电路中的电流减小,故电流表示数减小,A项错误;由U1=IR1可知,电阻R1两端电压减小,电压表示数减小,B项错误;由U=E-Ir可知,路端电压即电容器两端电压增大,由Q=CU可知,电容器所带电荷量增大,C项错误;由P出=()2R=可知,内、外电阻相等时,电源的输出功率最大,结合R1=r可知,外电路电阻从大于r的某一值开始增大,电源的输出功率不断减小,D项正确.

3.C　由于风扇接在电路中正常工作时为非纯电阻元件,因此欧姆定律不适用,即不能求出该风扇的电阻值,A错误;该风扇正常工作时消耗的电功率为2.5 W,又有P电=P机械+Pr ,则该风扇的机械功率应小于2.5 W,B错误;该风扇正常工作时,8小时内消耗的电能为E电=P电t=2.5×8 W·h=0.02 kW·h,C正确;由以上可知,风扇的内阻为r==,当风扇被卡住时,风扇的热功率为P'r===>P电=2.5 W,D错误.

4.B　tA对应的电阻小,由闭合电路欧姆定律I=可知,对应电路中的电流大,应标在电流较大的刻度上.由于金属丝电阻随温度变化的关系式为R=kt+b,结合I=得I=,故温度与电流是非线性关系,选项B正确.

5.D　由于理想电流表内阻为零,若A、B、C均为电流表,两个灯将被短路,均不亮,A错误.由于理想电压表内阻无穷大,若A、B、C均为电压表,电路中电流为零,两个灯均不亮,与题不符,B错误.B为电流表,A、C为电压表时,两灯串联电流相等,A、C电压之比为1:3,则两灯功率之比为1:3,C错误;A、C为电流表,B为电压表,两灯并联,两灯能同时正常发光,功率之比为3:1,D正确.

考点2　实验:测定金属的电阻率

1.(1)4.713(4.711~4.715均可,2分)　(2)b(2分)　(3)如图甲所示(2分)　(4)如图乙所示(2分)　1.0(0.88~1.1均可,2分)

解析:(1)由螺旋测微器的读数规则可知,该圆柱体的直径为4.5 mm+21.3×0.01 mm=4.713 mm.

(2)为了保护实验器材,在开关S闭合前,应使滑动变阻器接入电路的电阻最大,所以开关S闭合前应将滑动变阻器的滑片移至b端.

(3)根据电路图将实物图连线补充完整,如图甲所示.

(4)舍掉误差较大的点,将坐标系中其余各点用一条直线连接起来,如图乙所示,则图线的斜率大小为该电阻R与定值电阻R0的阻值之和,可得R=1.0 Ω.

2.(1)“×10”(1分)　短接(1分)　50(1分)　(2)电路图见解析(2分)　(3)9.0(9.0±0.3均可,2分)　小于(1分)　螺旋测微器(2分)

解析:(1)指针偏转过大,说明所选电阻挡的倍率太大,换用更小的“×10”挡即可;进行欧姆调零过程中,需要将红、黑表笔短接;欧姆表读数为表盘示数乘以倍率,所以读数为5×10 Ω=50 Ω.

(2)电压从零开始调节,所以滑动变阻器采用分压式接法接入电路,待测电阻和电表内阻满足>,可知电压表的分流较小,所以电流表采用外接法,连接电路如图所示.

(3)根据图像可知x=0时,Ra+Rb=48.0 Ω,当x=0.3 m时,Rb=39.0 Ω,所以导线a的电阻为Ra=9.0 Ω;根据电阻定律R=ρ可知Ra=9.0 Ω=ρa、Rb=39.0 Ω=ρb,可知<1,所以导线a的电阻率小于导线b的电阻率;测量导线的电阻率,需要测量导线的横截面积,所以需要使用螺旋测微器测量导线的直径,从而求得横截面积.

考点3　实验:描绘小电珠的伏安特性曲线

1.(1)A(1分)　B(1分)　D(1分)　F(1分)　(2)(1分)　3.75 mA(1分)

解析:(1)要精确测定额定电压为3 V的LED灯正常工作时的电阻,需要测量LED灯两端的电压和通过LED灯的电流,由于电压表的量程较大,测量误差较大,故不能用题给的电压表测量LED两端的电压,可以将电流表与定值电阻串联改装为电压表测量电压;如果将该电流表改装成3 V量程的电压表,则由电表的改装原理得Ug=Ig(r2+R),整理并代入数据解得R=-r2=(-10)Ω=590 Ω,结合题意为了达到量程要求,电流表应与定值电阻R1串联改装成量程为4 V的电压表,电表2选择B,定值电阻选择D;LED灯额定电压下的电流大约为I= A≈6.67 mA,电流表的量程为15 mA,故电表1应选择A;由于滑动变阻器采用了分压接法,因此滑动变阻器应选择最大阻值较小的,即滑动变阻器应选择F.

(2)LED灯工作的电压为I2(R1+r2),电表1测的是总电流,则通过LED灯的电流为(I1-I2),测量LED灯正常工作时的电阻表达式Rx=.因为改装后的电压表内阻为RV=(790+10)Ω=800 Ω,则当I2= mA=3.75 mA时,LED灯两端的电压为3 V,达到额定电压,测出来的电阻为LED正常工作时的电阻.

2.(1)①电压表量程太小(1分)　②滑动变阻器应采用分压式接法(1分)　(2)如图1所示(1分)　(3)如图2所示(2分)　(4)7.9(7.7~8.1均给分 )(2分)　(5)通过该元件的电流与电压的变化关系和通过小灯泡的电流与电压的变化关系都是非线性关系(1分)　该元件的阻值随电压的升高而减小,而小灯泡的阻值随电压的升高而增大(1分)

图1　　　　　　　　　　　　　图2

解析:(1)电压表的量程太小;测量小灯泡的伏安特性,小灯泡的电压必须从0开始,所以滑动变阻器应采用分压式接法.

(2)电压表量程太大,小灯泡额定电压为3 V,故将两电压表串联,滑动变阻器采用分压式接法,选用阻值较小的滑动变阻器R,小灯泡额定电流为0.3 A,通过额定电流时,灯泡电阻约10 Ω,电流表选用电流表,采用外接法,电路图如图1所示.

(3)因为表格中是一个电压表读数,所以小灯泡的实际电压为电压表读数的2倍,根据表格中数据,作出小灯泡的伏安特性曲线如图2所示.

(4)由图2可知,当灯泡两端电压为U=2 V时,电流I=0.253 A,由欧姆定律R=,易得小灯泡电阻R≈7.9 Ω.

(5)相同点,通过该元件的电流与电压的变化关系和通过小灯泡的电流与电压的变化关系都是非线性关系;不同点,该元件的阻值随电压的升高而减小,而小灯泡的阻值随电压的升高而增大.

3.(1)1点至4点(1分)　(2)0.30(1分)　0.75(1分)　(3)C(2分)

解析:(1)根据题意可知,1点至4点的导线没有连接好,使得滑动变阻器的分压接法变为限流接法.(2)根据读数规则,电流表的读数为0.30 A,此时小灯泡的功率P=UI=0.75 W.(3)电压较小时,灯丝温度不高,故阻值比电压较大时的阻值要小,根据I=可知,C可能正确.

考点4　实验:测定电源电动势和内阻

1.(1)R2(1分)　水果电池的内阻可能比较大(2分)　(2)50 Ω(2分)　(3)4.3 V(2分)　41.5 Ω(2分)

解析:(1)水果电池的电动势约4.5 V,电流表A1与电阻R2串联,相当于量程为U=Ig1(r1+R2)=3 V的电压表,此时A2偏转可以较大,测量较准确,而其他电阻阻值太小,可知题图乙中电阻A应选R2;水果电池的内阻可能比较大,所以此电路设计不会损坏电表.

(2)由I1=12 mA,I2=60 mA,可得Rx== Ω=50 Ω.

(3)由题中电路图丙可知,电流表A2、电阻B以及电源组成闭合电路,由闭合电路的欧姆定律有E=I2(R+r2+r),即R=E·-(r2+r),由题图丁中图线可知E=k= V=4.3 V,r2+r=10E Ω,解得r=41.5 Ω.

2.(1)C(1分)　(2)右(1分)　(3)2.98(2.97~2.99均可,2分)　1.84(1.80~1.86均可,2分)　(4)电压表的分流作用(2分)　B(2分)

解析:(1)两节干电池串联的电动势约3 V,电流表的量程为0~0.6 A,若滑动变阻器选D,则滑动变阻器阻值从200 Ω到20 Ω,电路中的电流一直很小,所以为了方便实验操作,滑动变阻器应选择C.

(2)滑动变阻器采用限流接法,为保护电路,闭合开关前滑片应置于阻值最大处,即最右端.

(3)结合题给电路图有E=U+Ir,变形可得U=E-Ir,对比U-I图线可知,电源电动势E=2.98 V,电源内阻r=||≈

1.84 Ω.

(4)由题给电路图可知,由于电压表存在分流作用,导致测得的通过电源的电流比实际的偏小,即实线在虚线下方;而当外电路短路时,电压表示数为零,故理想图像和测量图像的短路电流相同,故B正确.

3.(1) b(2分)　 (2) 2.9(3分)　 2.2(3分)

解析:(1)对题图a,由闭合电路欧姆定律有=,可得=+,所以题图c是利用题图a电路进行实验所作出的;对题图b,由闭合电路欧姆定律有=,可得=+·,所以题图d是由题图b电路进行实验所作出的.

(2)由(1)中分析出的表达式,结合题图e可知,=0.34 V-1,解得E=2.9 V,= A-1,解得r=2.2 Ω.

考点5　实验:练习使用多用电表

1.(3)短接(2分)　(4)中央(2分)　(5)红(2分)　黑(2分)　(6)OFF挡(或交流电压最高挡,2分)

解析:(3)测量电阻之前应该先将红、黑表笔短接,进行欧姆调零.(4)为了得到准确的测量结果,应让电表指针尽量指向表盘中央.(5)电流从多用电表的黑表笔流出,测二极管的反向电阻时,应将红表笔接二极管正极,将黑表笔接二极管负极,读出电表示数.

(6)测量完成后,应将选择开关拨向OFF挡或交流电压最高挡位置.

2.(1)2.00(2分)　(2)R2(2分)　(3)50(3分)　错误(1分)

解析:(1)根据多用电表电压挡读数规则,P、Q之间的电压为2.00 V.(2)红表笔接P,黑表笔接M,若多用电表电压示数与P、Q之间的电压相同,说明多用电表测量的是电源电压,所以确定是R2发生了断路.

(3)在该部分电路不接电源的情况下,将多用电表选择开关置于欧姆挡倍率 “×10”的挡位,指针偏转,根据多用电表欧姆挡测量原理,由闭合电路欧姆定律有Ig=,0.5Ig=,0.75Ig=,又R中=150 Ω,联立解得R=50 Ω.P、M之间的电阻值可能是R2的阻值,也可能是R1和R3串联后的电阻值,因此小亮确定R2没有断路是错误的.

1.C　 当滑片向下滑动时,滑动变阻器R接入电路中的阻值变小,并联电阻变小,则电路中总电阻变小,总电流变大(I1变大),由U2=E-I1(r+R1)知并联部分电压变小(U2变小),流过电阻R2的电流变小,结合总电流I1变大可知,流过滑动变阻器的电流变大(I2变大),选项A、B错误;ΔU1=ΔI1R1,而ΔU2=ΔI1(r+R1),所以ΔU2>ΔU1,选项C正确;当滑动变阻器R接入电路中的阻值变小时,变小,而由前面分析有=r+R1,所以不变,选项D错误.

2.B　盐水柱水平均匀地拉伸到原长的1.2倍,则其横截面积变为原来的,由电阻定律R=可知,盐水柱的阻值变为原来的1.44倍,C错误;由闭合电路欧姆定律I=可知,通过盐水柱的电流减小,电源内阻上的分压减小,则盐水柱两端的电压增大,A错误,B正确;盐水柱消耗的电功率为P=I2R=,显然消耗的电功率不是原来的1.44倍,D错误.

3.C　当接线柱1、2接入电路时,电流表与R1并联,根据串、并联规律可知,电流表满偏时,流过R1的电流为1.2 A,故量程为1.2 A+0.6 A=1.8 A,则每一小格表示0.06 A,故A、B错误;当接线柱1、3接入电路时,电流表与R1并联后与R2串联,R2对电流表量程没有影响,因此电流表的量程仍为1.8 A,故每一小格仍表示0.06 A,故C正确,D错误.

4.AC　滑片P向上移动,滑动变阻器接入电路中的阻值变大,则电路中的总阻值变大,总电流变小,由P=I2R可知电阻R1消耗的功率变小,选项D错误.电路中总电流变小,电阻R1和电源内阻r的分压变小,则R2的分压变大,即电压表的示数变大,电容器两端电压变大,故灵敏电流计中有从b到a的电流,选项B错误,C正确.电容器两端电压变大,两极板中的电场强度变大,带电油滴受到的向上的电场力变大,油滴会向上运动,选项A正确.

5.(1)A(2分)　(2)半导体材料(1分)　(3)①越大(1分)　②40.0(2分)

解析:(1)元件Z电阻较小,故用伏安法测量时,电流表应外接;另外元件Z中两端电压要求从零逐渐增大,故滑动变阻器应采用分压式接法,所以电路图A正确.

(2)由元件Z的I-U图线可知,其电阻随电流的增大而减小,而电流越大,温度越高,所以元件Z为半导体材料.

(3)由题图c可知,温度越高,热敏电阻阻值越小,电路中的总电阻减小,由欧姆定律可知,电路中电流越大,R0两端的电压越大,即电压表示数越大;闭合开关后,电压表示数为0.45 V,所以电路中电流I1==0.03 A,而热敏电阻两端的电压UR=E-U1=1.05 V,所以热敏电阻阻值R==35 Ω,结合题图c可知,热敏电阻此时的温度为40.0 ℃.

6.(A)电压表的量程太大,指针偏角太小(2分).

(B)滑动变阻器不能将电流控制在电流表的量程范围内(2分).

(C)当的读数大于量程的时,的量程不够(2分).

(D)符合要求,r1的表达式r1=,其中I1是电流表的电流,I2是电流表的电流,r2是电流表的电阻(2分).

7.(1)否(2分)　1.80(2分)　5.0(4.8~5.2均可,2分)　(2)2.7×10-2(2.5×10-2~2.9×10-2均可,3分)

解析:(1)由U-I图线的斜率等于电源的内阻,可知电源内阻不是固定值;由题图丙可知,电压表所选的量程为3.0 V,而分度值为0.1 V,则读数为1.80 V;由题图丁中读出,此时电路中的电流为220 mA,因电源的电动势为E=2.90 V,可得此时电源的内阻r== Ω=5.0 Ω.

(2)在实验一中,当滑动变阻器的电阻为某值时路端电压为2.0 V,可得此时的电流为200 mA,则滑动变阻器的阻值为R=(-5.0) Ω=5.0 Ω;在实验二中滑动变阻器仍为该值时,外电路电阻为R外=R+R0=10 Ω,将外电路电阻的U-I图线画在此电源的U-I图像中,如图所示.直线与图线b的交点的横坐标为电路此时的工作电流,I=74 mA,则滑动变阻器消耗的电功率为P=I2R=0.0742×5 W=2.7×10-2 W.

8.(1)分压(2分)　(2)如图甲所示(2分)　(3)如图乙所示(2分)　(4)1.82×103(1.83×103也可,2分)　(5)如图丙所示(2分)

图甲                      图乙

图丙

解析:(1)两电压表内阻均已知,且比滑动变阻器的最大阻值大得多.如果滑动变阻器采用限流接法,滑动变阻器的滑片移动时,电压表的示数不会有较大范围的改变,故滑动变阻器只能采用分压接法.

(4)根据实验电路图,则有Rx=,变形得U2=U1,则图线的斜率为k=,根据U2-U1图像可得斜率k==1.605,则有1.605=,代入数据解得Rx=1.82×103 Ω.

(5)因待测电阻Ry(阻值约为700 Ω)的阻值较小,若仍与电压表V1串联,则所分得的电压过小,计算过程中产生的误差较大,故待测电阻Ry应与其中一个电压表并联,由于电源电动势只有6 V,为让待测电阻分得较大电压,待测电阻Ry应与电压表V2并联,再与电压表V1串联,故改进后的电路图如图丙所示.

9.(1)E(1分)　(2)F(1分)　防止滑动变阻器调节过度导致电流表损坏,同时方便测量(2分)　(3)如图所示(2分)　5.07(1分)　

0.11(1分)

解析:(1)滑动变阻器R用于改变电路中的电流,依照安全性和方便性原则应选E.

(2)R0作为保护电阻,除了防止滑动变阻器调节过度导致电流表损坏外,还要方便测量,因此不能选G,只能选F.

(3)由E=U+Ir可知,充电宝的电动势为E=5.07 V,U-I图线的斜率大小即为充电宝的内阻大小,则内阻为r=0.11 Ω.

10.(1)红(1分)　(2)B(2分)　D(2分)　(3)45(3分)

解析:(1)根据“红进黑出”可知题图中a为红表笔.

(2)将电流表改装成中央刻度为15,倍率为“×1”的欧姆表,即欧姆表的内电阻为15 Ω,通过的电流最大值为Ig==0.1 A,所以应该选择量程为0~100 mA的电流表,即选择B;为方便测量,滑动变阻器应该选择阻值范围为0~30 Ω的D.

(3)由闭合电路欧姆定律有Ig=,又R内=15 Ω,解得Rx=45 Ω,即原Ig处应该标上45.

11.(1)最大(2分)　34.2(2分)　(2)=R2+(2分)　0.5(2分)　4(2分)

解析:(1)在闭合开关之前,为保护电源和电路中的电表,两个电阻箱的电阻都应该调至最大.闭合开关K1,将K2拨至1位置,调节R2,稳定后电流表读数为I0;将K2拨至2位置,保持R2阻值不变,调节R1,当R1=34.2 Ω时,电流表读数仍为I0,说明此时两次电路中电阻相等,即未知电阻的阻值Rx= R1=34.2 Ω.

(2)将K2拨至2位置,闭合开关K1,由闭合电路欧姆定律有E=I(R1+R2+RA),对照题图乙,可变形为=R2+.由图线斜率k== V-1,可得电动势E=4 V;由图线在纵轴上的截距=0.5 A-1,又R1=1.5 Ω,可解得电流表A的内阻RA=0.5 Ω.

12.

(1)电路图如图所示(3分)　(2)12(2分)　(3)1.44(1.40~1.44均可)(2分)　多用电表在电流挡时的阻值与干电池的内阻之和(2分)

解析:(1)若将多用电表当电流表用,这时测干电池的电动势与内阻应采用安阻法,电路图如答图所示.

(2)由题图(b)可知,电阻箱示数是1×10 Ω+2×1 Ω=12 Ω.

(3)采用安阻法测干电池的电动势与内阻时,由闭合电路欧姆定律可知E=I(r+R),则R=-r,图线的斜率等于干电池的电动势,即E== V=1.44 V,图像的纵截距表示电路中除电阻箱以外的总电阻,即干电池内阻与多用电表在电流挡时的阻值之和.