2024-2025学年浙江省嘉兴市平湖市当湖高级中学高二（上）月考物理试卷（9月）（含解析）

这是一份2024-2025学年浙江省嘉兴市平湖市当湖高级中学高二（上）月考物理试卷（9月）（含解析），共20页。试卷主要包含了选择题，综合题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题：本大题共15小题，共45分。
1.下列物理量的单位用国际单位制的基本单位表示正确的是( )
A. 电量的单位A·sB. 电动势的单位J/C
C. 磁感应强度的单位TD. 磁通量T·m2
2.下列操作不能产生感应电流的是( )
A. 甲图中，使导体棒AB水平向右切割磁感线运动
B. 乙图中，使条形磁铁插入或拔出线圈
C. 丙图中，闭合或断开开关S瞬间
D. 丙图中，保持开关S闭合，快速断开线圈B上的导线
3.一根电阻丝，在通过2C的电量时，消耗的电能为4J，若在相同时间内通过4C的电量时，电阻器上所加的电压U和消耗的电能E各是( )
A. U=4V，E=16JB. U=8V，E=16J
C. U=4V，E=32JD. U=8V，E=32J
4.有一种手电筒和某台式电子钟都是利用一节干电池工作的，将新电池装在手电筒中，经过一段时间的使用，手电筒的小灯泡只能发出微弱的光而不能正常工作，把该电池取出来，用电压表测其两端电压，电压表的示数略小于1.5V，但把这节旧电池装在台式电子钟上时，却仍能使电子钟正常工作，根据以上现象可判断，下列说法中正确的是( )
A. 旧电池的电动势比新电池的电动势小得多，旧电池的内阻与新电池的内阻相差不多
B. 旧电池的电动势比新电池的电动势小得多，旧电池的内阻比新电池的内阻大得多
C. 台式电子钟的额定电压一定比手电筒的额定电压小得多
D. 台式电子钟正常工作时的电阻一定比手电筒正常工作时的电阻大得多
5.1911年，科学家发现金属汞在4.2K(−268.8)时电阻可以降到零，这种现象叫作超导现象。1987年，国外科学家以及中国科学家相继研制出钇−钡−铜−氧系材料，超导转变温度提高到90K(−183)，2023年7月，室温超导“LK−99”名噪一时。中科院物理所发表了一篇评论，历史上声称室温超导(接近或高于300K)的次数不少于7次，目前实验验证的临界温度最高的超氢化物，它可以在165万个大气压下实现大约252K(−21)超导，结合所学知识及上述材料，分析下列说法，其中正确的是( )
A. 若超导回路中有了电流，电流将几乎无损耗地持续下去
B. 目前已经多次通过实验得到常压室温下的超导材料
C. 金属导体的电阻与温度有关，温度越高，电阻越小
D. 超导转变温度与压强有关，压强越高，转变温度越低
6.DNA分子由于其独特的序列可编程性以及在某些条件下表现出的导电性，而被应用于传感器的制作中。如图所示是郑州大学的对某DNA链的导电性进行的研究，根据实验数据，下列说法正确的是( )
A. (a)图中，在−40mV到40mV范围内，该DNA链的电阻没有明显变化
B. (b)图中，在−20mV到20mV范围内，并联的DNA链的电阻没有明显变化
C. (b)图中，在−20mV到20mV范围内，联的DNA链的电阻约为140Ω
D. 在探究DNA分子的导电性时，为减小实验误差，应该加较大的电压，并长时间通电
7.如图为实验室中供学生使用的电流表电路示意图，“−”表示负接线柱，“0.6A”表示量程为0.6A的正接线柱，“3A”表示量程为3A的接线柱，R为适配电阻，已知表头满偏电流为3mA，表头内阻与电阻R的总电阻Rg为109.45Ω，则电阻R1与R2的值应为( )
A. 1100Ω,4400Ω
B. 3600Ω,4800Ω
C. 0.44Ω,0.11Ω
D. 0.11Ω,0.44Ω
8.如图所示，电路中通过R1的电流是4A，已知R1=3Ω，R2=3Ω，R3=6Ω，则下列说法正确的是( )
A. 电路的总电阻是6Ω B. 通过三电阻的电流之比是3:2:2
C. 三电阻两端的电压之比为3:2:1 D. 三电阻消耗的电功率之比为9:4:2
9.电子绕氢原子核顺时针高速旋转，如图所示，角速度为ω，下列说法正确的是( )
A. 由于只有一个电子定向运动，不能形成电流
B. 虽然只有一个电子定向运动，能形成大小为I=2πeω电流
C. 在原子核处存在方向垂直纸面向里的磁场
D. 在原子核处存在方向垂直纸面向外的磁场
10.在如图所示的电路中，灯泡L的电阻等于电源的内阻r，闭合电键S，将滑动变阻器滑片P向右移动一段距离后，电压表示数变化量的绝对值为 ΔU，电流表示数变化量的绝对值为 ΔI，电压表和电流表均视为理想电表，下列结论正确的是( )
A. 灯泡L变暗B. 电源的输出功率减小
C. ΔUΔI减小D. 电容器C上电荷量减小
11.有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量为q，此时电子定向移动的速度为v，则在Δt时间内，通过导体横截面的自由电子数目可表示为( )
A. nvSqΔtB. nvΔtC. IΔtqD. IΔtSq
12.如图甲所示电路中，电源电动势为3.0V，内阻不计，L1、L2、L3为3个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。开关S闭合后下列判断正确的是( )
A. L1电流为L2电流的2倍B. L1、L2、L3的电阻相等
C. 此时L1的电阻为12ΩD. 此时L2消耗的电功率为0.30W
13.如图为一海上风电厂的照片，该海上风电厂的风力发电机的叶片长为50米，有400个发电机组。假设一年中有约100天左右时间可以发电，且发电时风速约10m/s；发电机将风能转变为电能的效率约为30%。空气密度为1.3kg/m3，试通过估算判断：该海上风电厂年发电量与下列选项中哪一个最接近( )
A. 1.5×107kW⋅ℎB. 1.5×108kW⋅ℎC. 1.5×109kW⋅ℎD. 1.5×1010kW⋅ℎ
14.电场线和磁感线不是实际存在的线，但它们可以形象地反映电场和磁场的特点。下图为小明同学画出的四张关于电场和磁场的示意图，各图中均OA=OB，则A、B两点处的电场强度或磁感应强度相同的是( )
A. 正点电荷周围电场 B. 等量异种点电荷周围电场
C. 条形磁体周围磁场 D. 蹄形磁体周围磁场
15.如图所示，A、B分别为电源E和电阻R的U−I图线，虚线C过图线A、B交点的曲线B的切线。现将电源E与电阻R及开关，导线组成闭合电路。由图像可知( )
A. 电源的电动势为3V，内阻为1Ω
B. R的阻值随电压升高而增大，此时的阻值为1Ω
C. 此时电源消耗的热功率为4W，效率约为33.3%
D. 若再串联一定值电阻，电源的输出功率可能不变
二、综合题：本大题共6小题，共55分。
16.（7分）某学校有一卷表面涂有很薄绝缘漆的镍铬合金丝，一兴趣小组同学想通过自己设计实验来测算其长度。已知该镍铬合金丝的常温电阻率ρ=1×10−6Ω⋅m，他们选用的器材有多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器、导线和学生电源等。
(1)他们先使用多用电表粗测合金丝的电阻，操作步骤如下：
①将红、黑表笔分别插入电表正负插孔，选择电阻挡“×100”；
②接着进行机械调零，调整时_______(填“需要”或“不需要”)将两表笔短接；然后进行欧姆调零，调整时_______(选填“必须”或“不能”)将两表笔短接；进行欧姆调零时，指针偏转角度过大，超出了表盘刻度范围，此时调节欧姆调零旋钮，使指针指“0”，其实质是如图乙中使变阻器滑片P向_______(填“上”或“下”)滑；
③把红、黑表笔分别与镍铭合金丝的两端(已刮去绝缘漆)相接，多用电表的示数如图所示，该合金丝的电阻约为_______Ω。
(2)他们使用螺旋测微器测量镍铬合金丝的直径，示数如图所示，则镍铬合金丝的直径为_______mm。
(3)根据多用电表测得的镍铬合金丝电阻值，可估算出这卷镍铬合金丝的长度约为_______m，(结果保留整数)
(4)若想更准确地测量镍铬合金丝电阻，宜采用伏安法测量，要求电压表读数从零开始调节下面四个电路中，正确的是( )。
A. B．
C. D．
17.（10分）某研究小组对铭牌如图一所示的移动电源进行研究，设计的实验电路如图二，电源内阻不超过1Ω，除开关和若干导线外，可选用的其他实验器材有：
A.电压表(量程0∼6V，内阻未知)；
B.毫安表(量程0∼3mA，内阻Rg=99.5Ω)
C.定值电阻(阻值0.5Ω)；
D.定值电阻(阻值5Ω)
E.滑动变阻器(阻值范围0∼20Ω)；
F.滑动变阻器(阻值范围0∼2000Ω)
(1)为准确、方便地测出该移动电源的内阻，定值电阻R1应选择_______，定值电阻R2应选择_______，滑动变阻器R应选择_______(填相应器材前的字母标号)；
(2)根据实验室提供的器材，电压表应接在_______(选填“a”、“b”)处。
(3)该组同学实验前进行了理论分析，电压表接在a、b点对应的电压表示数U与改装电流表的示数I的U–I图像应如图三所示，图像的延长线与轴交于a1、a2、b1、b2，电动势可表示为_______；(结果选用a1、a2、b1、b2、R1、R2、R其中的字母表示)；
18.（8分）实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联。测量实际电流表G1内阻r1的电路如图所示甲。
供选择的仪器如下：
①待测电流表G1(0 ∼ 5mA，内阻约300Ω)
②电流表G2(0 ∼ 10mA，内阻约100Ω)
③定值电阻R1(300Ω)
④定值电阻R2(10Ω)
⑤滑动变阻器R3(0 ∼ 1000Ω)
⑥滑动变阻器R4(0 ∼ 20Ω)
⑦干电池(1.5V)
⑧电键S及导线若干
(1)定值电阻应选___，滑动变阻器应选___。(在空格内填写序号)
(2)补全实验步骤：
①按电路图连接在图乙中连接实物图_____，并将滑动触头移至最左端；
②闭合电键S，移动滑动触头至某一位置，记录G1、G2的读数I1、I2；
③______________；
④以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图线，如图丙所示。
(3)根据I2—I1图线的斜率k及定值电阻R，写出待测电流表内阻的表达式r1= ______
19.（8分）如图所示，合上电键S1.当电键S2闭合时，电流表的示数为0.75A；当电键S2断开时，电流表的示数为0.5A，R1=R2=2Ω.求电源电动势E和内电阻r．
20.（10分）如图所示，电源电动势E=10V，内阻r=1Ω。固定电阻的阻值R1=4Ω，R2=5Ω，电容器的电容C=30μF。求：
(1)闭合开关S，电路稳定后电源的输出功率；
(2)闭合开关S，电路稳定后电容器所带的电量；
(3)断开开关S，电容器带电量的变化量。
21.（12分）进入21世纪，低碳环保、注重新能源的开发与利用的理念，已经日益融入生产、生活之中。某节水喷灌系统如图所示，喷口距地面的高度ℎ=1.8m，能沿水平方向旋转，喷口离转动中心的距离a=1.0m，水可沿水平方向喷出，喷水的最大速率v0=10m/s，每秒喷出水的质量m0=7.0kg。所用的水是从井下抽取的，井中水面离地面的高度H=3.2m，并一直保持不变。水泵由电动机带动，电动机电枢线圈电阻r=5.0Ω。电动机正常工作时，电动机的输入电压U=220V，输入电流I=4.0A。不计电动机的摩擦损耗，电动机的输出功率等于水泵所需要的最大输入功率。假设系统总是以最大喷水速度工作，水泵的输出功率与输入功率之比称为水泵的抽水效率。试求：
(1)电动机的输出功率；
(2)水泵的抽水效率η；
(3)在某地区将太阳能电池产生的电能直接供该系统使用。已知：太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，太阳辐射的总功率P0=4×1026W，太阳到地球的距离R=1.5×1011m，太阳能电池的能量转化效率约为15%，球体表面积公式S=4πR2，计算时π取3。根据以上数据求所需太阳能电池板的最小面积Smin。
答案解析
1.A
【解析】国际单位制的7个基本单位是：米(m)、千克(kg)、秒(s)、开尔文(K)、安培(A)、坎德拉(cd)、摩尔(ml)。
A.根据
q=It
可知电量的单位用国际单位制的基本单位可表示为A·s，故A正确；
B.库仑 C 不是国际单位制的基本单位，所以电动势的单位用国际单位制的基本单位表示不是J/C，故B错误；
CD.磁感应强度的单位T，不是国际单位制的基本单位；则磁通量的单位用国际单位制的基本单位表示不是T·m2；故CD错误。
故选A。
2.D
【解析】A.甲图中，使导体棒AB水平向右切割磁感线运动，穿过闭合电路的磁通量发生变化，所以能产生感应电流，故A不符合题意要求；
B.乙图中，使条形磁铁插入或拔出线圈，穿过线圈的磁通量均发生变化，线圈中都能产生感应电流，故B不符合题意要求；
C.丙图中，闭合开关S瞬间，回路中为电流突然增大，小螺线管A产生的磁场增大，螺线管B中的磁通量增大，故有感应电流；断开S瞬间，回路中电流突然减小，小螺线管A产生的磁场减小，螺线管B中的磁通量减少，故有感应电流，故C不符合题意要求；
D.丙图中，保持开关S闭合，快速断开线圈B上的导线，穿过螺线管B的磁通量不变，且穿过螺线管B没有构成回路，不会产生感应电流，故D符合题意要求。
故选D。
3.A
【解析】在通过2C的电量时，消耗的电能为4J，则有
I1=q1t ， E1=I12Rt
在相同时间内通过4C的电量过程有
I2=q2t ， E=I22Rt=UI2t
解得
U=4V，E=16J
故选A。
4.D
【解析】AB.一节干电池的电动势应该为1.5V，现在直接通过电压表示数略小于1.5V，可知，电动势几乎不变；一节干电池已经用了较长时间，使用时小灯泡只能发出很微弱的光，除电动势降低之外，电池的内阻增大，若比灯泡的电阻还大，则输出电压很小，故AB错误；
C.台式电子钟能正常工作是由于它的内阻比电池的内阻大得多，所以输出电压较高，从而能工作，所以台式电子钟的额定电压一定比手电筒小灯泡的额定电压大，故C错误；
D.由于电子钟的电阻较大，所以正常工作的电流较小，故D正确。
故选D。
5.A
【解析】A.超导体的电阻为零，电流在超导回路中流动时不会因为电阻的存在而损耗能量，因此电流可以持续下去，故A正确；
B.目前还没有在常压室温下得到超导材料，超导现象通常需要在极低的温度或高压下才能发生，故B错误；
C.金属导体的电阻与温度有关，温度越高，电阻越大，故C错误；
D.超导转变温度与压强有关，压强越高，转变温度越高，故D错误。
故选A。
6.B
【解析】ABC.根据图像可知图线的斜率表示电阻的倒数，(a)图中，在−40mV到40mV范围内，图线斜率不断发生明显的变化，所以该DNA链的电阻有明显变化，(b)图中，在−20mV到20mV范围内，图线斜率没有发生明显的变化，所以该DNA链的电阻没有明显变化，且电阻约为
R=UI=2×106Ω 故AC错误，B正确；
D.不应该长时间通电，不然会破坏DNA分子的结构，故D错误。
故选B。
7.D
【解析】已知表头满偏电流Ig=0.003A，由电流表的改装原理及串并联知识可得，
当量程为I1=0.6A时满足
I1=Ig+IgRgR1+R2
当量程为I2=3A时满足
I2=Ig+Ig(Rg+R2)R1
联立两式代入数据可解得R1=0.11Ω，R2=0.44Ω，
故选D。
8.D
【解析】A.电路的总电阻为
R=R1+R2R2R2+R3=3Ω+3×63+6Ω=5Ω
故A错误；
B.设通过 R2 、 R3 的电流分别为 I2 、 I3 ，则有
I1=I2+I3=4A ， I2R2=I3R3
联立解得
I2=83A ， I3=43A
则通过三电阻的电流之比为
I1:I2:I3=4:83:43=3:2:1
故B错误；
C.三电阻两端的电压之比为
U1:U2:U3=I1R1:I2R2:I3R3=3:2:2
故C错误；
D.三电阻消耗的电功率之比为
P1:P2:P3=U1I1:U2I2:U3I3=9:4:2
故D正确。
故选D。
9.D
【解析】AB.电子绕核运动可等效为一环形电流，电子运动的周期
T=2πω
根据电流的定义得
I=eT=eω2π
故AB错误；
CD.等效电流的方向与电子的运动方向相反为逆时针，根据安培定则可知，环形电流在核处产生的磁场垂直纸面向外，故C错误，D正确。
故选：D。
10.D
【解析】A.滑动变阻器滑片P向右移动一段距离，滑动变阻器连入电路的电阻变小，则电路的总电阻变小，电流表的读数变大，灯泡的功率变大，灯泡的亮度变亮，选项A错误；
B.当外电路的总电阻等于电源的内阻时，电源的输出功率最大。由于灯泡L的电阻等于电源的内阻r，滑片P向右移动时，外电路的总电阻逐渐减小到接近电源的内阻，电源的输出功率将变大，选项B错误；
C.U表示电源的外电压，表示电路的总电流，根据U=E−Ir可知，ΔUΔI表示电源的内阻，无论滑片如何滑动，电源的内阻不变，所以ΔUΔI不变，选项C错误；
D.电路的总电流变大，则内电压变大，外电压变小，灯泡两端电压增大，根据串联电路电压规律，所以滑动变阻器两端电压减小，即电容器上的电压变小，根据Q=CU，电容器C上电荷量减小，选项D正确。
故选D。
11.C
【解析】在 Δt 时间内，以速度v移动的电子在铜导线中通过的距离为 vΔt ，由于铜导线的横截面积为S，则在 Δt 时间内，电子经过的导线体积为
V=SvΔt
又单位体积的导线有n个自由电子，则在 Δt 时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为
N=nSvΔt
由于流经导线的电流为I，则在 Δt 时间内，流经导线的电荷量为
Q=IΔt
而电子的电荷量为q，则 Δt 时间内通过导线横截面的自由电子数目也可表示为
N=IΔtq
故选C。
12.D
【解析】A.根据电路图可知，L1两端电压为3.0 V，L2、L3两端电压均为1.5V；根据图像可知，L1的电压为3.0 V，对应的电流约为0.26A，L2两端电压为1.5V，对应的电流为0.2A，所以L1电流不是L2电流的2倍，故A错误；
BC.由图像可知，此时三个灯泡的电阻约为
R1=Ω≈11.5Ω
R2=R3=1.50.2Ω=7.5Ω
故BC错误；
D.此时L2消耗的电功率为
P2=UI=1.5×0.2W=0.30W
故D正确。
故选D。
13.C
【解析】风力发电是利用动能转化成电能，假设在 Δt 时间内，吹到风叶上的空气质量为 Δm ，有
Δm=ρπr2vΔt
每台发电机发电功率为
P=12Δmv2Δt×30%=320πρr2v3
一年发电量为
E=nPt=400×320×3.14×1.3×502×103×100×24W⋅ℎ≈1.5×109kW⋅ℎ
故选C。
14.BC
【解析】A.电场强度是矢量，由于A、B两点处的电场强度方向不同，所以A错误；
B．等量异种点电荷周围电场由对称性可知电场强度大小相同，而且方向也相同，所以A、B两点处的电场强度相同，则B正确；
C.条形磁体周围磁场由对称性可知，A、B两点处的磁感应强度相同，所以C正确；
D.蹄形磁体周围磁场的分布可判断，A、B两点处的磁感应强度方向不相同，所以D错误；
故选BC。
15.ACD
【解析】解：AC、电源的U−I图像A的纵截距表示电源的电动势，由图读出电源的电动势E=3V，内阻r=ΔUΔI=33Ω=1Ω。
两图线的交点表示该电源直接与电阻 R相连组成闭合电路时工作状态，由图读出此时路端电压U=1V，电流I=2A，则电源的总功率为P=EI=3×2W=6W，电源内部消耗的电功率为P内=I2r=12×2W=2W，电源的输出功率为P出=UI=1×2W=2W，因此电源的效率为η=P出P×100%=26×100%≈33.3%，故AC正确；
B、电阻R=UI，其大小等于U−I图线B上的点与原点O连线的斜率，可知R随电压的升高而增大，此时电阻值R=UI=12Ω=0.5Ω，故B错误；
D、当外电路电阻与电源内电阻相等时，电源的输出功率最大，所以串联一个定值电阻后，若外电阻与电源内阻的差值减小，电源的输出功率增大，相反减小。若串联后外电路总电阻大于电源的内阻，根据P−R图像知，电源的输出功率也可能不变，故D正确。
故选：ACD。
由电源的U−I图线与纵轴的交点读出电源的电动势，其斜率大小等于电源的内阻。电阻R的伏安特性曲线上的点与原点O连线的斜率表示电阻，求R的阻值。两图线的交点读出电流与电压，求出电源消耗的热功率、电源的输出功率和效率。根据内外电阻的关系分析电源输出功率的关系。
本题关键要理解图像的物理意义，知道电源的U−I图线与纵轴的交点读出电源的电动势，其斜率大小等于电源的内阻。同时要记住“外电路电阻与电源内电阻相等时，电源的输出功率最大”的结论，并能灵活运用。
16.(1) 不需要 必须 上 1900
(2)0.350
(3)183
(4)A

【解析】(1)②[1][2]接着进行机械调零，调整时不需要将两表笔短接；然后进行欧姆调零，调整时必须将两表笔短接，使指针指到欧姆0刻度；
[3]进行欧姆调零时，指针偏转角度过大，超出了表盘刻度范围，说明电流过大，此时调节欧姆调零旋钮，增大电阻，使指针指“0”，其实质是如图乙中使变阻器滑片P向上滑。
③[4]把红、黑表笔分别与镍铭合金丝的两端(已刮去绝缘漆)相接，多用电表的示数如图所示，该合金丝的电阻约为
19×100Ω=1900Ω
(2)螺旋测微器的精确值为 0.01mm ，由图可知镍铬合金丝的直径为
d=0mm+35.0×0.01mm=0.350mm
(3)由电阻定律
R=ρlS
可得镍铬合金丝的长度约为
l=RSρ=Rπd24ρ=1900×3.14×(0.35×10−3)24×1×10−6m≈183m
(4)要求电压表读数从零开始调节，则滑动变阻器应采用分压接法；由于镍铬合金丝电阻约为 1900Ω ，远大于电流表内阻，所以电流表应采用内接法。
故选A。
17.(1) C D E
(2)b
(3) b1

【解析】(1)[1][2]根据图一，移动电源的最大输出电压为5V，最大输出电流为2A，为了确保微安表的精度与安全，需要将微安表改装成大量程电流表，若定值电阻 R1 选择0.5Ω，则改装电流表的量程为
3mA+99.5×30.5mA=0.6A
若定值电阻 R1 选择5Ω，此时量程小于0.6A，达不到要求，可知定值电阻 R1 选择C，则保护电阻 R2 应选择D；
[3]为了使得测量数据的连续性强，滑动变阻器总阻值选择与保护电阻、电源内阻和值相差不太大的，即滑动变阻器R选择 0∼20Ω 的E。
(2)由于电流表内阻已知，为了精确测量，电压表应接在b处；
(3)电压表接在a处时的系统误差在于电压表的分流，测量的是电压表与保护电阻、电源并联等效新电源的电动势与内阻，电动势与内阻的测量值均小于真实值；电压表接在b处时的系统误差在于电流表的分压，测量的是电流表与保护电阻、电源串联等效新电源的电动势与内阻，电动势的测量值等于真实值，内阻的测量值大于真实值；可知，电压表接在a处时的图像为 a2b2 ，电压表接在b处时的图像为 a1b1 ，可知电源电动势为
E=b1
18. ③ ⑥ 多次移动滑动触头，记录相应的G1、G2的读数I1、I2 r1 = (k−1)R1
【解析】(1)[1]由于待测电流表G1的量程等于电流表G2量程的一半，所以应用阻值与待测电流表G1内阻相当的定值电阻R1与待测电流表G1并联进行改装，使得改装后的电流表量程与电流表G2的量程相当，以便于测量；
[2]由于变阻器采用分压式接法时，阻值越小调节越方便，所以变阻器应选阻值小的R4；
(2)①[3]实物图连接如图所示
③[4]实验需测量多组数据，则应多次移动滑动触头，记录相应的G1、G2的读数I1、I2；
(3)[5]由电路图根据串并联规律应有
I1+I1r1R1=I2
整理得
I2=(1+r1R1)I1
则I2—I1图像的斜率有
k=(1+r1R1)
解得
r1 = (k−1)R1
19.解：当电键S2断开时，根据闭合电路欧姆定律：
E=I1(R1+r)
当电键S2闭合时，根据闭合电路欧姆定律：
E=I2(R1R2R1+R2+r)
代入数据：E=0.5(r+2)
E=0.75(r+1)
解得：E=1.5V，r=1Ω．
答：电源电动势E为1.5V，内电阻r为1Ω．
【解析】对电键闭合和断开时分别根据闭合电路欧姆定律列方程求解即可．
解答本题的关键是掌握闭合电路欧姆定律，并能用来分析和计算直流电流的问题．
20.解：(1)闭合开关S，电路稳定后，根据闭合电路欧姆定律可得：
I=Er+R1+R2，解得：I=1A
电源的输出功率为：P出=I2(R1+R2)
解得：P出=9W
(2)闭合开关S，电路稳定后电容器两端电压U等于R2两端的电压，则有：
U=IR2=1×5V=5V
电容器所带的电量为：
Q=CU=30×10−6×5C=1.5×10−4C
(3)断开开关S，电容器两端电压等于电源电动势，即U′=E=10V
电容器所带的电量变为：
Q′=CU′=30×10−6×10C=3×10−4C
电容器带电量的变化量为：
ΔQ=Q′−Q=3×10−4C−1.5×10−4C=1.5×10−4C
答：(1)闭合开关S，电路稳定后电源的输出功率为9W；
(2)闭合开关S，电路稳定后电容器所带的电量1.5×10−4C；
(3)断开开关S，电容器带电量的变化量1.5×10−4C。
【解析】(1)根据闭合电路欧姆定律求出电路中的电流，两个固定电阻的功率之和等于电源的输出功率。
(2)闭合开关S，电容器两端电压等于电阻R2两端的电压，根据电容的定义式求解其所带的电量。
(3)断开开关S，电容器两端电压等于电源电动势，根据电容的定义式求解其所带的电量，从而求解电容器带电量的变化量。
本题考查了含容电路基础计算，考查了电容定义式，闭合电路欧姆定律的应用。要知道如何确定电路中电容器的电压。
21.(1)电动机的输入功率为
P电=UI=220×4.0W=880W
电动机的热功率为
P热=I2r=4.02×5.0W=80W
水泵的输入功率等于电动机的输出功率，则有
P入=P电−P热=800W
(2)水泵的输出功率为
P出=12mv02+mg(H+ℎ)t
其中
m=m0t
解得
P出=700W
则水泵的抽水效率为
η=P出P入×100%=87.5%
(3)电池板最小面积 Smin 接收太阳能的功率为
P=P04πR2×70%×Smin
电池板接收太阳能转化为电能的功率
P出=UI=P×15%
联立可得
Smin=4πR2UIP0×70%×15%≈5.7m2

【解析】详细解答和解析过程见【答案】