内容正文:
第十一章 电路及其应用
电流和电源
1.(2024·南京六校联合体高二上10月月考)电鳗是一种能随意放电,自己掌握放电时间和强度的动物.电鳗放电时的平均电压为350多伏,有时观察到的电压为500 V,电流为2A.关于电源、电流和电阻,下列说法正确的是( )
A. 在金属导体中,自由电子的定向移动形成电流,两者方向相同
B. 放电的电流可达2A,电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位
C. 电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极,保持两极之间有电压
D. 导体的电阻与导体两端电压成正比,与流过导体的电流成反比
【答案】B
2.(2024·镇江中学高二上期中)有一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流强度为I,设每单位体积的导线中有n个自由电子,电子的电量为e,此时电子的定向移动速度为v,在t时间内,通过导线的横截面积的自由电子数目可表示为( )
A. B. C. D.
【答案】D
导体的电阻
1.(2024·扬州江都、仪征、高邮高二上第一次联考) 2019年3月19日,复旦大学科研团队宣称已成功制备出具有较高电导率的砷化银纳米材料,据介绍该材料的电导率是石墨烯的倍.电导率σ就是电阻率ρ的倒数,即.下列说法正确的是( )
A. 电导率的单位是Ω·m
B. 材料的电导率只与材料本身有关,与温度等因素无关
C. 材料的电导率越大,其导电性能越弱
D. 材料的电导率大小与材料的长度、横截面积等因素无关
【答案】D
2.(2024·苏州市高二上期中)砷化铌纳米带是一种具有较高电导率的材料,该材料的电导率是石墨烯的1000倍.电导率就是电阻率的倒数,即,则下列说法正确的是( )
A. 电导率大小与温度有关
B. 电导率单位是
C. 材料的电导率与所选材料的品种无关
D. 材料的电导率与材料的长度和截面积有关
【答案】A
3. (2024·扬州六校高二上第一次联考)在半导体工艺里经常需要测定金属薄膜厚度,目前采用的方式是通过测定电阻而间接测得薄膜厚度,查询资料获知构成该薄膜金属材料的电阻率,取一块厚度均匀、边长为L的正方形该金属薄膜,在薄膜两端施加恒定电压.通过薄膜的电流方向如图所示,测定出流过薄膜的电流I,即可推导出薄膜厚度d,则( )
A. 电流I越大,则薄膜厚度d越小
B. 电流I越大,则薄膜厚度d越大
C. 正方形边长L越大,所测定的电阻值越大
D. 正方形边长L越小,所测定的电阻值越小
【答案】B
4. (2024·苏州新区一中高二上第一次月考)一块均匀的长方体金属导体,长、宽、高分别为a、b、c,如图所示.电流沿AB方向时测得导体的电阻为R,该金属的电阻率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
5. (2024·扬州市树人中学高二上第一次阶段考)如图甲所示是某种电阻率恒定的材料制成的长方体导体,其长、宽、高分别为a、b、c(),在其各个面上分别有PQ、EF,MN三对接线柱.现先、后分别通入沿PQ、EF,MN方向的电流,测得如图乙所示的伏安特性曲线,则下列说法正确的是( )
A. 通入沿PQ方向电流时导体的伏安特性曲线为①
B. 通入沿EF方向电流时导体的伏安特性曲线为②
C. 通入沿MN方向电流时导体的伏安特性曲线为③
D. 通入三个方向电流时导体的伏安特性曲线相同均为②
【答案】B
6.(2024·苏州市四校高二上第一次联考)家用电热水器在使用时有漏电危险,当发生漏电时,电流会经过水管中的水,流到人体而发生意外事故.“隔电墙”可以在一定程度上保护人体的安全,其装置如图甲所示,内部结构是一个螺旋状的绝缘管道,如图乙所示.“隔电墙”实际上是将水管的水道变得更细更长,安装位置如图丙所示.下列分析正确的是( )
A. “隔电墙”是通过增大管道中水的电阻来保护人体安全的
B. “隔电墙”是靠控制水流速度来控制电流大小的
C. 漏电时,“隔电墙”能完全隔断电流
D. “隔电墙”是通过减小管道中水的电阻率来保护人体安全的
【答案】A
7.(2024·扬州新华中学高二上期中)一根长为L、横截面积为S的金属棒,棒内单位体积自由电子数为n,电子的电荷量为e,棒内自由电子定向运动的平均速率为v,金属棒材料的电阻率是ρ,则在棒两端加上的电压是( )
A. B. C. D.
【答案】C
8. (2024·扬州江都、仪征、高邮高二上第一次联考)一根长为L、横截面积为S的金属棒,棒内单位体积自由电子数为n,电子的电荷量为e.在棒两端加上恒定的电压U时,棒内自由电子定向运动的平均速率为v,则金属棒材料的电阻率是( )
A. B. C. D.
【答案】B
串联电路和并联电路
1. (2024·苏州市高二上期中)如图所示,若考虑两表内阻的影响,用两表示数算出的,下列说法正确的是( )
A. R测<R真
B. 该接法适用于测量小电阻
C. 引起误差的主要原因是电流表分压
D. 引起误差的主要原因是电压表分流
【答案】C
2.(2024·扬州新华中学高二上期中)在如图所示的并联电路中,保持通过干路的电流I不变,减小R1的阻值,则( )
A.通过R1的电流增大
B.通过R2的电流增大
C.R1两端的电压增大
D.R2两端的电压增大
【答案】A
3.(2024·扬州江都、仪征、高邮高二上第一次联考)如图所示,A、B两端接在电压恒定的电源上,则( )
A. S断开时,与两端的电压之比为
B. S闭合时,通过与的电流之比为
C. S闭合时,与两端的电压之比为
D. S断开与闭合两种情况下,电阻两端的电压之比为
【答案】A
4.(2024·扬州江都、仪征、高邮高二上第一次联考) 如图为某控制电路的一部分,已知的输入电压为24 V,如果电阻,,,则不可能输出的电压是( )
A. 12 V B. 24 V C. 6 V D. 3 V
【答案】D
5.(2024·扬州六校高二上第一次联考)人体含水量约,水中有钠离子、钾离子等离子存在,因此容易导电,脂肪则不容易导电.某脂肪测量仪如图甲所示,其原理就是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例,其内部电路可简化为图乙,不计电源内阻.测量时,闭合开关,测试者两手分别握手柄A、B,体型相近的两人相比,脂肪含量高者握着手柄时( )
A. 电流表的读数更大 B. 电压表的读数更大
C. 定值电阻R两端的电压更大 D. 电压表的读数与电流表的读数的比值更小
【答案】B
6. (2024·常州市高二上第一次月考)如图所示,是将滑动变阻器作分压器用的电路,A、B为分压器的输出端,R是电阻,电源电压为U保持恒定.如果滑动片P位于变阻器的中央,下列判断正确的是( )
A. 输出端的电压大于 B. 输出端的电压等于
C. 滑动片P向上移动,输出电压增大 D. 负载电阻R的阻值越大,输出电压越小
【答案】C
7.(2024·苏州市四校高二上第一次联考) 如图所示,有一段长为1m,电阻为15Ω的金属丝,两端连接成一闭合圆环,在圆环上取M、N两点与外电路相连,已知M、N间的短圆弧长20cm,沿AM流入圆环的电流强度为0.5A,则( )
A. M、N间的短圆弧金属丝的电阻值为12Ω
B. 闭合圆环在M、N间的电阻值为2.8Ω
C. 闭合圆环在M、N间的电阻值为15Ω
D. 通过M、N间的短圆弧金属丝的电流强度为0.4A
【答案】D
8. (2024·苏州新区一中高二上第一次月考)在许多精密的仪器中,如果需要较精确地调节某一 电阻两端的电压,常常采用如图所示的电路通过两只滑动变阻器和对一阻值为500Ω左右的电阻两端电压进行粗调和微调.已知两个滑动变阻器的最大阻值分别为200Ω和10Ω关于滑动变阻器、的连接关系和各自所起的作用,下列说法正确的是( )
A. 取=200Ω,=10Ω,调节起粗调作用
B. 取=10Ω,=200Ω,调节起微调作用
C. 取=200Ω,=10Ω,调节起粗调作用
D. 取=10Ω,=200Ω,调节起微调作用
【答案】B
9.(2024·镇江中学高二上期中)如图所示电路中,已知电阻R1=5Ω,R2=12Ω,其中电压表示数为2V,电流表示数为0.2A(电表均是理想电表)
(1)求R3的阻值
(2A、C两端的电压值.
【答案】12Ω 4.4V
电流表、电压表的改装
1. (2024·扬州市树人中学高二上第一次阶段考)如图所示,有一个表头G,满偏电流Ig= 500 mA,内阻Rg = 200 Ω,把它改装为有1 A和10 A两种量程的电流表,则R2的阻值为
A. R2=5Ω B. R2=10Ω
C. R2=15Ω D. R2=20Ω
【答案】D
2. (2024·苏州新区一中高二上第一次月考)某同学用一个微安表头(量程,内阻)、电阻箱和电阻箱组装成一个多用电表,有电流“”和电压“”两挡,改装电路如图所示,则应调到的阻值为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
3. (2024·扬州六校高二上第一次联考)大量程电压表、电流表都是由灵敏电流表G和变阻箱R改装而成,如图是改装后的电表,已知灵敏电流表G的满偏电流为,内阻为,变阻箱R接入电路的阻值为,下列说法正确的是( )
A. 甲表是电压表,改装后的量程为
B. 甲表是电流表,若增大接入电路的变阻箱R的阻值,则改装表的量程减小
C. 乙表是电流表,改装后的量程为
D. 乙表是电压表,若减小接入电路的变阻箱R的阻值,则改装表的量程增大
【答案】B
4. (2024·南京高二上期中)某同学将两个相同的灵敏电流表G分别改装成一个电流表和一个电压表,如图甲、乙所示,则下列说法正确的是( )
A. 甲表是电压表,R减小时量程减小 B. 甲表是电流表,R减小时量程增大
C. 乙表是电流表,R增大时量程增大 D. 乙表是电压表,R增大时量程减小
【答案】B
5.(2024·扬州市树人中学高二上第一次阶段考)如图所示的电路,将两个相同的电流表分别改装成A1(0-3A)和A2(0-0.6A)的电流表,把两个电流表并联接入电路中测量电流强度,则下列说法正确的是( )
A. A2的指针还没半偏时,A1的指针已经半偏
B. A1的指针还没半偏时,A2的指针已经半偏
C. A1的读数为1A时,A2的读数为0.6A
D. A1的读数为1A时,干路的电流I为1.2A
【答案】D
6.(2024·苏州市四校高二上第一次联考)如图所示,电流表A1(0~3A)和A2(0~0.6A)是由两个相同的灵敏电流计改装而成,现将这两个电流表并联后接入电路中,闭合开关S,调节滑动变阻器,下列说法中正确的是( )
A. A1、A2的指针偏转角度之比为1:1 B. A1的读数等于A2的读数
C. A1的读数小于A2的读数 D. A1、A2的指针偏转角度之比为5:1
【答案】A
7. (2024·扬州六校高二上第一次联考)有一个电流表G,内阻,满偏电流,
如把它改装成量程为3V的电压表,是要串联还是并联一个电阻?阻值多大?
如把它改装成量程为的电流表,是要串联还是并联一个电阻?阻值多大?
【答案】串联电阻 并联一个电阻
8. (2024·苏州新区一中高二上第一次月考)如图所示是有两个量程的电流表,大量程为,小量程为,已知表头的内阻为,满偏电流是,其中A为公共端点,求:
(1)A与B、C的中的哪个端点为电流表的大量程,并说明理由;
(2)的总阻值.
【答案】(1)A与B 理由见解析 (2)
9.(2024·扬州邗江区高二上期中)(8分)如图所示的电路中,小量程电流表的内阻Rg=100Ω,满偏电流Ig=1mA,R1=9900Ω,.
(1)当S1和S2均断开时,改装成的表是什么表,量程多大?
(2)当S1和S2均闭合时,改装成的表是什么表,量程多大?
【答案】 (1)根据串联电阻具有分压作用可知,S1和S2断开时,表头与定值电阻R1串联,改装成的表应是电压表,由可知电压表的量程是10V;(2)当S1和S2均闭合时,表头与电阻R2并联,改装成的表应是电流表,由所以电流表的量程是100mA.
电路故障分析
1. (2024·苏州新区一中高二上第一次月考)将电池、开关和灯泡组成串联电路,如图所示.闭合开关时,发现灯泡不发光.为了寻找故障原因,某同学在闭合开关且不拆开导线的情况下,用多用电表2.5V直流电压挡进行检测.他将红表笔与接线柱A接触并保持不动,用黑表笔分别接触接线柱B、C、D、E、F.他发现,当黑表笔接触B、C、D时,示数为1.50V;黑表笔接触E、F时,示数为0.若该电路中只存在一处故障,则灯泡不发光的原因可能是( )
A. 灯泡短路 B. 开关接触不良
C. DE间导线断路 D. AF间导线断路
【答案】C
2. (2024·扬州市树人中学高二上第一次阶段考)某同学按如图电路进行实验,电压表内阻看作无限大,电流表内阻看作零.实验中由于电路发生故障,发现两电压表示数相同了(但不为零),若这种情况的发生是由于某一用电器引起的,则可能的故障是( )
A. RP断路 B. R2断路
C. R1短路 D. R3短路
【答案】B
3. (2024·扬州六校高二上第一次联考)在如图所示电路中,开关闭合后,由于电阻元件发生短路或断路故障,电压表和电流表的读数都增大,则肯定出现了下列哪种故障( )
A. 短路 B. 短路 C. 短路 D. 断路
【答案】A
4. (2024·扬州江都、仪征、高邮高二上第一次联考)如图所示的电路中,闭合开关后,电压表有示数、电流表指针几乎不动.关于电路故障分析正确的是( )
A. 灯泡短路 B. 灯泡断路
C. 电流表接触不良 D. 灯泡断路
【答案】D
实验:测量导体的电阻率
1. (2024·苏州市高二上期中)如图所示,游标卡尺测量长度的读数应为( )
A. 8.50mm B. 10.50mm C. 8.10mm D. 10.10mm
【答案】B
2. (2024·苏州新区一中高二上第一次月考)如图是小李同学用螺旋测微器测量金属丝直径时涉及到的步骤.请选出需要的步骤,并按实验时的先后顺序排列,其合理的为( )
A. 甲乙 B. 甲丙 C. 甲乙丙 D. 丙甲乙
【答案】D
3. (2024·苏州新区一中高二上第一次月考)某同学用螺旋测微器测圆柱体的直径时,示数如图甲所示,此示数为___________ mm;用游标卡尺测量某物体的厚度时,示数如图乙所示,此示数为___________ cm.另一位学生用游标卡尺上标有50等分刻度的游标卡尺测一工件的长度,测得的结果如图丙所示,则该工件的长度L = ___________ cm.
【答案】8.021 2.060 5.236
4.(2024·镇江中学高二上期中)(6分)在“测定金属的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准.
(1)该小组的同学用螺旋测微器测量金属丝的直径d,其中某一次测量结果如图所示,其读数应为 mm.
(2)某同学用伏安法测该金属丝的电阻R(阻值大约为0.5Ω),实验所用器材为:电池组(电动势3V,内阻约1Ω)、电流表(内阻约0.1Ω)、电压表(内阻约为3kΩ)、滑动变阻器R(0~20Ω,额定电流2A)、开关、导线若干.
该同学在测量时应使用电流表的_________(填“内”或“外”)接法;滑动变阻器的接法是:__________(填“分压式”或“限流式”).
【答案】(1)0.398/0.397 (2)外 分压式
5.(2024·苏州新区一中高二上第一次月考)甲、乙两电路图分别是滑动变阻器的两种连接方式.下列说法正确的是( )
A. 乙图电路中滑动变阻器采用“一上一下”的连接方式
B. 在闭合开关前,甲、乙两图中滑片P都应置于b端
C. 阻值远远大于滑动变阻器阻值时,选择甲图电路连接
D. 甲、乙两图中待测电阻两端的电压都可以调到零
【答案】B
6. (2024·扬州六校高二上第一次联考)在测量金属丝电阻率的实验中,教材中的实验原理图是以下哪一幅( )
A. B.
C. D.
【答案】A
7.(2024·扬州中学高二上期中)(15分)导电胶具有粘合和导电功能,在医疗辅助中有广泛应用.某研究性学习小组为探究某种导电胶材料电阻率,把导电胶装入玻璃管中,导电胶两端通过电阻不计的金属片与导线相连,如图甲所示.
(1)在装入导电胶之前,先用游标卡尺测量玻璃管的内径,如图乙所示,应该用游标卡尺的 (选填“A”“B”或“C”)进行测量,该玻璃管内径为 cm.
(2)用多用电表粗略测得该导电胶电阻约为30Ω,为精确测量其电阻阻值,现有3.0V的干电池组、开关和若干导线及下列器材:
A.电压表0-3V,内阻约3kΩ
B.电流表0-20mA,内阻Rg=50Ω
C.定值电阻1Ω
D.定值电阻12.5Ω
E.滑动变阻器0~10Ω
①由于电流表量程偏小,需要对电流表进行合理改装,改装时应选 (填器材前面的序号)作为分流电阻R0.
②在答题卡上将图中所示器材符号连线,画出实验电路原理图,要求电压和电流的测量范围尽可能大.
③测出电压表读数U、电流表读数I,则该导电胶的电阻R= (用U、I、Rg、R0表示).
答案 (1)B 2.25 (2)①D ②如图所示 ③
8. (2024·南京六校联合体高二上10月月考)某同学用伏安法测量长为L的导体电阻率,采用分压电路接线,待测导体Rx阻值约为5.
现有器材:
A.量程为3V、内阻约为的电压表
B.量程为0.6A、内阻约为10的电流表
C.干电池两节(内阻不计)
D.滑动变阻器(0~10Ω)
E. 滑动变阻器(0~100Ω)
(1)其中滑动变阻器应选________(填器材前的字母代号);
(2)图甲是未完成的实物连线图,图中a为待测导体右端接线柱,b为电流表正极接线柱,c为滑动变阻器左上端接线柱,d为滑动变阻器左下端接线柱.则导线①应连接________(选填a或b).导线②应连接________(选填c或d).正确接线后,闭合开关前,滑动变阻器滑片应该位于__________(填“最左端”或“最右端”);
(3)闭合开关后滑动滑片取得多组数据并做图线,如图乙所示,则Rx的阻值为________(结果保留两位有效数字)
(4)用螺旋测微器测金属丝直径d,示数如图丙所示,则d=________mm.用游标为20分度的卡尺测量其长度如图丁,由图可知其长度为L=_________cm;用电流表测得某示数如图戊所示,此时电流I=________A;
(5)写出该金属丝的电阻率的表达式_______(用U、I、d、L表示).
【答案】(1)D (2)a d 最左端 (3)4.7##4.8##4.9##5.0 (4)1.841##1.842##1.843##1.844## 1.845 5.015 0.26 (5)
9.(2024·扬州六校高二上第一次联考)电导率是电阻率的倒数,某学习小组设计实验测量某种纯净水的电阻进而得出该纯净水的电导率.在粗细均匀的圆柱形玻璃管中注满纯净水,玻璃管长为L,玻璃管两端口用插有铜钉的橡皮塞塞住,进行如下实验:
(1)注水前,如图1,用螺旋测微器测金属棒内径为___________mm;如图2用20分度游标卡尺测金属棒长度为___________cm.
(2)对玻璃管中水的电阻进行测量(如图甲所示):当用“”挡时发现指针偏转角度过小,他应该换用___________挡(填“”或“”),换挡并进行一系列正确操作后,指针静止时如图乙所示,则金属棒的阻值约为___________.
(3)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3mA,电阻约为5)
B.电压表(量程6V,电阻约为10k)
C.滑动变阻器(0~20,额定电流1A)
D.电源(6V,内阻约为1)
E.开关一只、导线若干
①请将电路中的线路连接完整____;
②图为根据电流表和电压表的实验数据所画出的图像.根据图像,求出水样的电阻__________(保留2位有效数字);
(4)计算水样电导率表达式________________(用符号、R、d、L表示),通过代入数据可以判定此水样是否合格.
【答案】(1) 或 (2) 1700 (3)如图所示 (4)
10.(2024·扬州新华中学高二上期中)某实验小组测金属丝电阻率,在测未知电阻Rx时,先用多用电表进行粗测,后采用“伏安法”较准确地测量未知电阻.
(1)该小组同学用多用表测量该合金丝的阻值时,选用“×1”倍率的电阻挡测量,该金属丝电阻约______________Ω
(2)该实验小组分别用游标卡尺、螺旋测微器测量其长度L和直径d,某次测量结果如图所示,则直径d=___________mm;
(3)实验室提供的器材如下:
A.待测电阻Rx的金属丝;
B.电流表A(量程0~0.6A,内阻约0.1Ω);
C.电压表V(量程0~3V,内阻约3kΩ);
D.滑动变阻器R(0~20Ω);
E.电源E(电动势为3.0V,内阻不计);
F.开关、若干导线,
根据所选用的实验器材,应选用电路图__________(填“甲”或“乙”)进行实验.
(4)通过测量可知,金属丝接入电路的长度为l,直径为d;通过金属丝的电流为I,金属丝两端的电压为U,由此可计算得出金属丝的电阻率ρ=____________(用题目所给字母表示).
(5)本实验在测量电阻时,将电压表或电流表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表内阻所引起的这种误差.在未消除该误差时本实验电阻丝的测量阻值为R,若已知电压表的内阻为Rv,电流表的内阻为RA,那么消除该误差后,电阻丝的阻值___________(用题目所给的字母表示).
答案 (1)12 (2)0.920 (3)甲 (4) (5)
实验:多用电表的使用
1.(2024·苏州市高二上期中)关于多用电表的使用,下列说法正确的是( )
A. 使用多用电表前首先进行欧姆调零
B. 测电阻时指针偏转至靠近刻度盘最右端附近,需要将欧姆挡倍率调换到低倍率挡
C. 测量电阻时,若双手手指分别与两表笔金属部分接触,则会导致测量值偏大
D. 测量电阻时,电流从红表笔流经被测电阻再到黑表笔
【答案】B
2.(2024·扬州江都、仪征、高邮高二上第一次联考)在利用多用电表欧姆挡前要进行欧姆调零,欧姆调零利用的是( )
A. 甲旋钮 B. 乙旋钮 C. 丙旋钮 D. 丁插孔
【答案】C
3. (2024·苏州新区一中高二上第一次月考)关于多用电表的使用,下列说法正确的是( )
A. 甲图是用多用电表直流电压挡测量小灯泡两端的电压,表笔接法正确
B. 乙图是用多用电表直流电流挡测量电路中的电流,黑表笔电势高于红表笔
C. 丙图中用的是多用电表电阻挡测量二极管的电阻,黑表笔电势高于红表笔
D. 丙图、丁图中用的是多用电表电阻挡测量同一个二极管的电阻,丙图中测量值较大
【答案】C
4.(2024·扬州六校高二上第一次联考)下列关于欧姆表的使用和操作正确的是( )
A. 欧姆表欧姆调零后,用“×100”挡测量电阻的阻值,发现表针偏转如图甲所示,为了提高测量精度,应换用“×10”挡,重新调零后再测量
B. 用多用电表测量不同的电阻R时,均需要重新欧姆调零
C. 若用多用电表欧姆挡测量某晶体二极管,结果如图乙所示,可知该二极管的正极为A端
D. 多用电表用完后,将红黑表笔拔出即可
【答案】C
5. (2024·苏州新区一中高二上第一次月考)多用电表表盘指针指在如图所示的位置,下列说法正确的是( )
A. 若该读数是选用电阻挡“”倍率得到的,应该更换“”倍率,欧姆调零后再测
B. 若选用的是直流电压“”量程,则指针读数为
C. 测直流电压时,必须让黑表笔接外电路的正极,红表笔接外电路负极
D. 测二极管的正向电阻时,必须让黑表笔接二极管正极,红表笔接二极管负极
【答案】D
6.
(2024·常州市高二上第一次月考)某同学利用一个多用电表(表盘如图乙所示)测量一个内阻约、满偏电流的电流表的内阻,主要步骤如下:
(1)欧姆挡的选择开关拨至倍率_______(填“×1”“×10”或“×100”)挡,先将红、黑表笔短接调零后,将多用电表中“黑表笔”接到电流表_______(填“A”或“B”)接线柱上,“红表笔”接另一个接线柱;
(2)多用电表表盘中的指针和电流表表盘指针所指位置如图乙、丙所示,该同学读出欧姆表的读数为_______Ω,这时电流表的读数为_______mA;
(3)测量结束后,将选择开关拨到OFF挡;
(4)通过进一步分析还可得到多用电表内部电池的电动势为_______V.
【答案】(1)×10 B (2)120 40 (4)10.8
实验:测电阻
1. (2024·扬州市树人中学高二上第一次阶段考)某实验小组测量一新材料制成的粗细均匀金属丝的电阻率,金属丝的长度已知.
(1)用螺旋测微器量金属丝的直径,示数如图所示,其直径为___________mm.
(2)用多用电表粗测金属丝的阻值.当用电阻“×10”挡时,发现指针偏转角度过大,进行一系列正确操作后,指针静止时位置如图乙所示,其读数为___________Ω.
(3)为了精确地测量金属丝的电阻,实验室提供了下列器材:
A.电流表(量程,内阻1kΩ)
B.电流表(量程0.3A,内阻约0.1Ω)
C滑动变阻器(0~5Ω,额定电流1.0A)
D.滑动变阻器(0~1Ω,额定电流1.0A)
E.电阻箱R(阻值范围为0~9999.9Ω)
F.电源(电动势3.0V,内阻约0.2Ω)
G.开关S、导线若干
①实验小组设计的实验电路图如图丙所示.由于没有电压表,需要把电流表串联电阻箱R改为量程为3V的电压表,则电阻箱的阻值调为___________Ω,滑动变阻器应选择___________(选填“”或“”).
②正确连接电路后,闭合开关,调节滑动变阻器测得5组电流表、的值,,数据见下表.请根据表中的数据,在方格纸上作出图像,并由图像求出___________Ω(结果保留2位有效数字),进而可以求出金属丝的电阻率.
0.121
0.165
0.218
0.266
0.306
0.100
0.150
0.190
0.230
0.280
③关于本实验的误差,下列说法正确的是___________.
A.用螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起误差属于系统误差
B.用图像处理实验数据求出金属丝阻值可以减小偶然误差
C.需要将得到的几组电表示数取平均值以减小误差
D.为减小读数时的误差,电表读数时应多估读几位数
【答案】(1)1.700(1.698~1.702) (2)6.0 (3)①5000.0 如图所示 ② 6.8(6.6~7.6) ③ B
2. (2024·扬州江都、仪征、高邮高二上第一次联考)某同学通过实验测量长为l的圆柱形导体的电阻率.
(1)他用螺旋测微器测导体的直径d,示数如图所示,则_______mm.
(2)他先用多用电表对该电阻阻值进行了初步测量.用电阻挡进行测量,指针位置如图1所示,则该电阻的阻值约为___________.
(3)在(2)基础上,他想用电压表和电流表更精确地测量这个电阻的阻值.
他找来如下器材:
电流表:量程,内阻约;
电压表:量程,内阻约;
滑动变阻器:最大阻值,额定电流;
电源:电动势3V,内阻约;
开关一个,导线若干.
①为了减小实验误差,电流表和电压表的连接方法应该选用图2中的___________选填“甲”或“乙”,采用这种方式测量的结果与真实值相比偏___________选填“大”或“小”.
②他在相关实验手册中,看到图3所示的两种滑动变阻器的连接方式,他选择了其中一种,经过实验他得到下表中的数据.
电压
电流
由数据可知,他选择的滑动变阻器的连接方式是图3中的___________选填“甲”或“乙”.你的判断依据是:_________________.
【答案】(1)1.842 (2)5.0 (3)①甲 ②小 ③乙 ④若选用甲图,电流表示数最小约为0.15A,而表中电流有3组数据都小于0.15A,所以一定是采用了乙图
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第十一章 电路及其应用
电流和电源
1.(2024·南京六校联合体高二上10月月考)电鳗是一种能随意放电,自己掌握放电时间和强度的动物.电鳗放电时的平均电压为350多伏,有时观察到的电压为500 V,电流为2A.关于电源、电流和电阻,下列说法正确的是( )
A. 在金属导体中,自由电子的定向移动形成电流,两者方向相同
B. 放电的电流可达2A,电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位
C. 电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极,保持两极之间有电压
D. 导体的电阻与导体两端电压成正比,与流过导体的电流成反比
【答案】B
【解析】在金属导体中,自由电子的定向移动形成电流,自由电子定向移动的方向与电流方向相反,A错误;放电的电流可达2A,电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位,B正确;电源的作用是在电源内部把电子由正极搬运到负极,保持两极之间有电压,C错误;导体的电阻是导体本身的属性,与导体两端电压以及流过导体的电流无关,D错误.故选B.
2.(2024·镇江中学高二上期中)有一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流强度为I,设每单位体积的导线中有n个自由电子,电子的电量为e,此时电子的定向移动速度为v,在t时间内,通过导线的横截面积的自由电子数目可表示为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】在t时间内,以速度v移动的电子在铜导线中通过的距离为vt,由于铜导线的横截面积为S,则在t时间内,电子经过的导线体积为,又由于单位体积的导线有n个自由电子,则在t时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为,由于流经导线的电流为I,则在t时间内,流经导线的电荷量为,而电子的电荷量为e,则t时间内通过导线横截面的自由电子数目也可表示为,故A、B、C错误,D正确.故选D.
导体的电阻
1.(2024·扬州江都、仪征、高邮高二上第一次联考) 2019年3月19日,复旦大学科研团队宣称已成功制备出具有较高电导率的砷化银纳米材料,据介绍该材料的电导率是石墨烯的倍.电导率σ就是电阻率ρ的倒数,即.下列说法正确的是( )
A. 电导率的单位是Ω·m
B. 材料的电导率只与材料本身有关,与温度等因素无关
C. 材料的电导率越大,其导电性能越弱
D. 材料的电导率大小与材料的长度、横截面积等因素无关
【答案】D
【解析】根据电阻的决定式有,解得,根据单位运算可知,电阻率的单位为Ω·m,由于电导率σ就是电阻率ρ的倒数,则电导率的单位是Ω-1·m-1,A错误;材料的电导率与材料本身、温度有关,故B错误;C.材料的电导率越大,则材料的电阻率越小,其导电性能越强,C错误;根据上述可知,材料的电导率与材料本身、温度有关,与材料的长度、横截面积等因素无关,由于电导率σ就是电阻率ρ的倒数,可知材料的电导率大小与材料的长度、横截面积等因素无关,D正确.故选D.
2.(2024·苏州市高二上期中)砷化铌纳米带是一种具有较高电导率的材料,该材料的电导率是石墨烯的1000倍.电导率就是电阻率的倒数,即,则下列说法正确的是( )
A. 电导率大小与温度有关
B. 电导率单位是
C. 材料的电导率与所选材料的品种无关
D. 材料的电导率与材料的长度和截面积有关
【答案】A
【解析】电阻率与温度有关,而电导率就是电阻率的倒数,所以电导率大小与温度有关,A正确;电阻率的单位是,则电导率单位是,B错误;材料的电阻率、电导率与材料和温度有关,材料的电导率与所选材料的品种有关,与材料的长度和截面积无关,C、D错误.故选A.
3. (2024·扬州六校高二上第一次联考)在半导体工艺里经常需要测定金属薄膜厚度,目前采用的方式是通过测定电阻而间接测得薄膜厚度,查询资料获知构成该薄膜金属材料的电阻率,取一块厚度均匀、边长为L的正方形该金属薄膜,在薄膜两端施加恒定电压.通过薄膜的电流方向如图所示,测定出流过薄膜的电流I,即可推导出薄膜厚度d,则( )
A. 电流I越大,则薄膜厚度d越小
B. 电流I越大,则薄膜厚度d越大
C. 正方形边长L越大,所测定的电阻值越大
D. 正方形边长L越小,所测定的电阻值越小
【答案】B
【解析】根电阻定律,薄膜电阻为,可知所测定的电阻值R与正方形边长L无关,C、D错误;根据欧姆定律,联立解得,根据厚度d公式,d与I成正比,与边长L无关,A错误,B正确;故选B.
4. (2024·苏州新区一中高二上第一次月考)一块均匀的长方体金属导体,长、宽、高分别为a、b、c,如图所示.电流沿AB方向时测得导体的电阻为R,该金属的电阻率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】根据电阻定律,该金属的电阻率为,故选A.
5. (2024·扬州市树人中学高二上第一次阶段考)如图甲所示是某种电阻率恒定的材料制成的长方体导体,其长、宽、高分别为a、b、c(),在其各个面上分别有PQ、EF,MN三对接线柱.现先、后分别通入沿PQ、EF,MN方向的电流,测得如图乙所示的伏安特性曲线,则下列说法正确的是( )
A. 通入沿PQ方向电流时导体的伏安特性曲线为①
B. 通入沿EF方向电流时导体的伏安特性曲线为②
C. 通入沿MN方向电流时导体的伏安特性曲线为③
D. 通入三个方向电流时导体的伏安特性曲线相同均为②
【答案】B
【解析】 根据电阻定律可得通入沿PQ、EF,MN方向的电流时的电阻大小分别为,, ,因为有,横截面积最小,横截面积最大所以可得,根据图乙所示的伏安特性曲线可得图线斜率越大的电阻越小,所以可得通入沿PQ、EF,MN方向的电流时导体的伏安特性曲线分别为③、②、①图线.故选B.
6.(2024·苏州市四校高二上第一次联考)家用电热水器在使用时有漏电危险,当发生漏电时,电流会经过水管中的水,流到人体而发生意外事故.“隔电墙”可以在一定程度上保护人体的安全,其装置如图甲所示,内部结构是一个螺旋状的绝缘管道,如图乙所示.“隔电墙”实际上是将水管的水道变得更细更长,安装位置如图丙所示.下列分析正确的是( )
A. “隔电墙”是通过增大管道中水的电阻来保护人体安全的
B. “隔电墙”是靠控制水流速度来控制电流大小的
C. 漏电时,“隔电墙”能完全隔断电流
D. “隔电墙”是通过减小管道中水的电阻率来保护人体安全的
【答案】A
【解析】根据电阻定律可知,水的电阻率不变,在安装“隔电墙”的情况下,水流变长,横截面积变小,电阻增大,电流减小,从而对人体起到保护作用,但“隔电墙”不能完全隔断电流.故选A.
7.(2024·扬州新华中学高二上期中)一根长为L、横截面积为S的金属棒,棒内单位体积自由电子数为n,电子的电荷量为e,棒内自由电子定向运动的平均速率为v,金属棒材料的电阻率是ρ,则在棒两端加上的电压是( )
A. B. C. D.
8. (2024·扬州江都、仪征、高邮高二上第一次联考)一根长为L、横截面积为S的金属棒,棒内单位体积自由电子数为n,电子的电荷量为e.在棒两端加上恒定的电压U时,棒内自由电子定向运动的平均速率为v,则金属棒材料的电阻率是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由电流的微观表达式得,导体中的电流为,由电阻定律得,导体电阻为,根据欧姆定律得,联立解得,故选B.
串联电路和并联电路
1. (2024·苏州市高二上期中)如图所示,若考虑两表内阻的影响,用两表示数算出的,下列说法正确的是( )
A. R测<R真
B. 该接法适用于测量小电阻
C. 引起误差的主要原因是电流表分压
D. 引起误差的主要原因是电压表分流
【答案】C
【解析】图中测量电路采用电流表内接法,误差在于电流表的分压,电压的测量值偏大,则有R测>R真,A错误;B.图中误差在于电流表的分压,若电流表分压值越小,误差越小,电流表与待测电阻串联,则该接法适用于测量大电阻,B错误;引起误差的主要原因是电流表分压,C正确,D错误.故选C.
2.(2024·扬州新华中学高二上期中)在如图所示的并联电路中,保持通过干路的电流I不变,减小R1的阻值,则( )
A.通过R1的电流增大
B.通过R2的电流增大
C.R1两端的电压增大
D.R2两端的电压增大
【答案】A
3.(2024·扬州江都、仪征、高邮高二上第一次联考)如图所示,A、B两端接在电压恒定的电源上,则( )
A. S断开时,与两端的电压之比为
B. S闭合时,通过与的电流之比为
C. S闭合时,与两端的电压之比为
D. S断开与闭合两种情况下,电阻两端的电压之比为
【答案】A
【解析】S断开时,R1与R2串联,由串联电路规律可得,A正确;S闭合时,R2与R3并联,由并联电路规律可得,,通过R1与R2的电流之比,B错误;S闭合时,R2与R3并联,由并联电路规律可得,R1与串联,由串联电路规律可得,C错误;.S断开时,由串联电路规律可得,S闭合时,联立可得,D错误;故选A.
4.(2024·扬州江都、仪征、高邮高二上第一次联考) 如图为某控制电路的一部分,已知的输入电压为24 V,如果电阻,,,则不可能输出的电压是( )
A. 12 V B. 24 V C. 6 V D. 3 V
【答案】D
【解析】由图可知,输出的是下半部分电阻两端的电压,可知当两电阻均不接入时,输出电压为24V;当只有R1接入时,输出电压,当只有R2接入时,输出电压,当两电阻均接入时,本题选不可能输出的电压,故选D.
5.(2024·扬州六校高二上第一次联考)人体含水量约,水中有钠离子、钾离子等离子存在,因此容易导电,脂肪则不容易导电.某脂肪测量仪如图甲所示,其原理就是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例,其内部电路可简化为图乙,不计电源内阻.测量时,闭合开关,测试者两手分别握手柄A、B,体型相近的两人相比,脂肪含量高者握着手柄时( )
A. 电流表的读数更大 B. 电压表的读数更大
C. 定值电阻R两端的电压更大 D. 电压表的读数与电流表的读数的比值更小
【答案】B
【解析】由题可知脂肪含量高者不容易导电,则电阻较大,所以脂肪含量高者握着手柄,电流较小,则定值电阻R两端的电压更小,电压表示数更大, 电压表的读数与电流表的读数的比值更大.故选B.
6. (2024·常州市高二上第一次月考)如图所示,是将滑动变阻器作分压器用的电路,A、B为分压器的输出端,R是电阻,电源电压为U保持恒定.如果滑动片P位于变阻器的中央,下列判断正确的是( )
A. 输出端的电压大于 B. 输出端的电压等于
C. 滑动片P向上移动,输出电压增大 D. 负载电阻R的阻值越大,输出电压越小
【答案】C
【解析】由电路可知,电阻R与滑动变阻器的下半部分并联,并联后再与上半部分串联,由并联电路特点可知,并联部分的电阻小于滑动变阻器电阻的一半,再由串联电路特点可知,输出端的电压即为并联部分的电压小于,A、B错误;滑动片P向上移动,并联部分的电阻变大,由串联电路特点可知,输出电压增大,C正确;负载电阻R的阻值越大,并联部分的电阻越大,由串联电路特点可知,输出电压越大,D错误.故选C.
7.(2024·苏州市四校高二上第一次联考) 如图所示,有一段长为1m,电阻为15Ω的金属丝,两端连接成一闭合圆环,在圆环上取M、N两点与外电路相连,已知M、N间的短圆弧长20cm,沿AM流入圆环的电流强度为0.5A,则( )
A. M、N间的短圆弧金属丝的电阻值为12Ω
B. 闭合圆环在M、N间的电阻值为2.8Ω
C. 闭合圆环在M、N间的电阻值为15Ω
D. 通过M、N间的短圆弧金属丝的电流强度为0.4A
【答案】D
【解析】根据电阻定律,导体的电阻与长度成正比,故短弧的电阻为,长弧的电阻为,闭合圆环在M、N间的电阻值为短弧和长弧并联的电阻,即,ABC错误;通过M、N间的短圆弧金属丝的电流强度与通过M、N间的长圆弧金属丝的电流强度之比等于其电阻的反比,即,总电流为0.5A,故通过M、N间的短圆弧金属丝的电流强度为,D正确.故选D.
8. (2024·苏州新区一中高二上第一次月考)在许多精密的仪器中,如果需要较精确地调节某一 电阻两端的电压,常常采用如图所示的电路通过两只滑动变阻器和对一阻值为500Ω左右的电阻两端电压进行粗调和微调.已知两个滑动变阻器的最大阻值分别为200Ω和10Ω关于滑动变阻器、的连接关系和各自所起的作用,下列说法正确的是( )
A. 取=200Ω,=10Ω,调节起粗调作用
B. 取=10Ω,=200Ω,调节起微调作用
C. 取=200Ω,=10Ω,调节起粗调作用
D. 取=10Ω,=200Ω,调节起微调作用
【答案】B
【解析】若=200Ω,=10Ω,则与R0组成的部分电路的电阻远小于,移动上的滑片很不方便调节两端的电压.当=10Ω,=200Ω时,移动上的滑片使两端的电压变化较快,移动上的滑片使R0两端的电压变化相对较慢,故B对;ACD错,故选B.
【点睛】滑动变阻器采用分压式接法时,为使电压变化明显,滑动变阻器的总电阻要远小于被测电阻的电阻值.
9.(2024·镇江中学高二上期中)(6分)如图所示电路中,已知电阻R1=5Ω,R2=12Ω,其中电压表示数为2V,电流表示数为0.2A(电表均是理想电表)
(1)求R3的阻值
(2A、C两端的电压值.
【答案】12Ω 4.4V
【解析】(1)干路中的电流为,则通过R3的电流为I3=I-I2=0.4-0.2A=0.2A,则有,(2)UAC=U+I3R3=2+0.2×12V=4.4V.
电流表、电压表的改装
1. (2024·扬州市树人中学高二上第一次阶段考)如图所示,有一个表头G,满偏电流Ig= 500 mA,内阻Rg = 200 Ω,把它改装为有1 A和10 A两种量程的电流表,则R2的阻值为
A. R2=5Ω B. R2=10Ω
C. R2=15Ω D. R2=20Ω
【答案】D
【解析】 改装为1A电流表时,并联电阻的分流电流为:1-500×10-3=0.5A,分流电阻的阻值为= 200Ω,改装为10A电流表时:,解得:R1=180Ω,R2=20Ω.故D正确.
2. (2024·苏州新区一中高二上第一次月考)某同学用一个微安表头(量程,内阻)、电阻箱和电阻箱组装成一个多用电表,有电流“”和电压“”两挡,改装电路如图所示,则应调到的阻值为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】当接o、a接线柱时改装为电流表,根据并联电路特点得,代入数据解得,当接o、b接线柱时改装为电压表,根据串联电路特点得
解得,故选A.
3. (2024·扬州六校高二上第一次联考)大量程电压表、电流表都是由灵敏电流表G和变阻箱R改装而成,如图是改装后的电表,已知灵敏电流表G的满偏电流为,内阻为,变阻箱R接入电路的阻值为,下列说法正确的是( )
A. 甲表是电压表,改装后的量程为
B. 甲表是电流表,若增大接入电路的变阻箱R的阻值,则改装表的量程减小
C. 乙表是电流表,改装后的量程为
D. 乙表是电压表,若减小接入电路的变阻箱R的阻值,则改装表的量程增大
【答案】B
【解析】电流表的改装需要并联一个分流电阻,故改装后甲表是电流表,改装后量程为表头G的电流满偏时通过改装表的总电流,即量程,所以改装后并联的分流电阻越大,其量程越小,A错误,B正确;电压表的改装需要串联一个分压电阻,故改装后乙表是电压表,改装后量程为表头G的电流满偏时加在改装表两端的总电压,即量程,所以改装后串联的分压电阻越小,其量程越小,C、D错误.故选B.
4. (2024·南京高二上期中)某同学将两个相同的灵敏电流表G分别改装成一个电流表和一个电压表,如图甲、乙所示,则下列说法正确的是( )
A. 甲表是电压表,R减小时量程减小 B. 甲表是电流表,R减小时量程增大
C. 乙表是电流表,R增大时量程增大 D. 乙表是电压表,R增大时量程减小
【答案】B
【解析】AB.由串并联规律可知,甲表表头满偏时,并联部分承担电流增大,所以甲表是电流表.表头满偏时,R越小,总电流越大,量程减大,故A错误,B正确;
CD.由串并联规律可知,乙表表头满偏时,总电流不变,串联部分总电压升高,为电压表.表头满偏时,R越大,总电压增大,量程增大,故CD错误.故选B.
5.(2024·扬州市树人中学高二上第一次阶段考)如图所示的电路,将两个相同的电流表分别改装成A1(0-3A)和A2(0-0.6A)的电流表,把两个电流表并联接入电路中测量电流强度,则下列说法正确的是( )
A. A2的指针还没半偏时,A1的指针已经半偏
B. A1的指针还没半偏时,A2的指针已经半偏
C. A1的读数为1A时,A2的读数为0.6A
D. A1的读数为1A时,干路的电流I为1.2A
【答案】D
【解析】电流表是由电流计并联一个电阻改装而成,两电流表并联,两电流计两端电压相等,两电流计相同,则流过两电流计的电流相等,所以A1的指针半偏时,A2的指针也半偏,A、B两项均错误.两电流计改装电流表量程之比为5:1,两电流表的内阻之比为1:5;两电表并联,通过两电流表的电流之比为5:1,当A1的读数为1A时,A2的读数为0.2A,干路中电流为1.2A.C错误,D正确.
6.(2024·苏州市四校高二上第一次联考)如图所示,电流表A1(0~3A)和A2(0~0.6A)是由两个相同的灵敏电流计改装而成,现将这两个电流表并联后接入电路中,闭合开关S,调节滑动变阻器,下列说法中正确的是( )
A. A1、A2的指针偏转角度之比为1:1 B. A1的读数等于A2的读数
C. A1的读数小于A2的读数 D. A1、A2的指针偏转角度之比为5:1
【答案】A
【解析】量程不同的电流表读数不同,电流表A1的量程为3A,A2的量程为0.6A,当偏转角相同时,A1、A2的读数之比为5:1,B、C错误;图中的A1、A2并联,由电流表的改装原理可知表头的电压相等,电流相等,指针偏转的角度相同,所以A1、A2的指针偏转角度之比为1:1;A正确,D错误.故选A.
7. (2024·扬州六校高二上第一次联考)有一个电流表G,内阻,满偏电流,
如把它改装成量程为3V的电压表,是要串联还是并联一个电阻?阻值多大?
如把它改装成量程为的电流表,是要串联还是并联一个电阻?阻值多大?
【答案】串联电阻 并联一个电阻
8. (2024·苏州新区一中高二上第一次月考)如图所示是有两个量程的电流表,大量程为,小量程为,已知表头的内阻为,满偏电流是,其中A为公共端点,求:
(1)A与B、C的中的哪个端点为电流表的大量程,并说明理由;
(2)的总阻值.
【答案】(1)A与B 理由见解析 (2)
【解析】(1)当A与B端点相接时,量程为,当A与C端点相接时,量程为,对比可知,故A与B两个端点对应大量程.(2)根据,
代入数据解得.
9.(2024·扬州邗江区高二上期中)(8分)如图所示的电路中,小量程电流表的内阻Rg=100Ω,满偏电流Ig=1mA,R1=9900Ω,.
(1)当S1和S2均断开时,改装成的表是什么表,量程多大?
(2)当S1和S2均闭合时,改装成的表是什么表,量程多大?
解析:(1)根据串联电阻具有分压作用可知,S1和S2断开时,表头与定值电阻R1串联,改装成的表应是电压表,由可知电压表的量程是10V;(2)当S1和S2均闭合时,表头与电阻R2并联,改装成的表应是电流表,由所以电流表的量程是100mA.
电路故障分析
1. (2024·苏州新区一中高二上第一次月考)将电池、开关和灯泡组成串联电路,如图所示.闭合开关时,发现灯泡不发光.为了寻找故障原因,某同学在闭合开关且不拆开导线的情况下,用多用电表2.5V直流电压挡进行检测.他将红表笔与接线柱A接触并保持不动,用黑表笔分别接触接线柱B、C、D、E、F.他发现,当黑表笔接触B、C、D时,示数为1.50V;黑表笔接触E、F时,示数为0.若该电路中只存在一处故障,则灯泡不发光的原因可能是( )
A. 灯泡短路 B. 开关接触不良
C. DE间导线断路 D. AF间导线断路
【答案】C
【解析】A.若灯泡短路,闭合开关时电池发热冒烟,A错误;B.若开关接触不良,黑表笔接触E时,示数为1.5V,B错误;C. DE间导线断路,符合题意,C正确;D.若 AF间导线断路,黑表笔接触F时,示数为1.5V,D错误.故选C.
2. (2024·扬州市树人中学高二上第一次阶段考)某同学按如图电路进行实验,电压表内阻看作无限大,电流表内阻看作零.实验中由于电路发生故障,发现两电压表示数相同了(但不为零),若这种情况的发生是由于某一用电器引起的,则可能的故障是( )
A. RP断路 B. R2断路
C. R1短路 D. R3短路
【答案】B
【解析】 若短路则电压表示数为零,若断开则测两端电压,测滑动变阻器和串联总电压,两表示数不同;若Rp断路,则电压表示数为零,电压表示数不相同,R1短路,测滑动变阻器和串联总电压,测两端电压,R2断开,两电压表均测R3电压,电压表示数相同,A、C、D错误,B正确.故选B.
3. (2024·扬州六校高二上第一次联考)在如图所示电路中,开关闭合后,由于电阻元件发生短路或断路故障,电压表和电流表的读数都增大,则肯定出现了下列哪种故障( )
A. 短路 B. 短路 C. 短路 D. 断路
【答案】A
【解析】若短路,接入的总电阻减小,干路电流增大,电流表的读数增大,根据,电压表的读数都增大,A正确;若短路,电流表的读数减小为0,接入的总电阻减小,干路电流增大,根据,电压表的读数都增大, B错误;若短路,电压表读数减小为0,与并联,电压增大,根据欧姆定律,电流表的读数增大,C错误;若断路,电流表的读数为0,同时接入的总电阻增大,干路电流减小,根据,电压表的读数减小,D错误.故选A.
4. (2024·扬州江都、仪征、高邮高二上第一次联考)如图所示的电路中,闭合开关后,电压表有示数、电流表指针几乎不动.关于电路故障分析正确的是( )
A. 灯泡短路 B. 灯泡断路
C. 电流表接触不良 D. 灯泡断路
【答案】D
【解析】A.若灯泡短路,则电流表和电压表均有示数,A错误;C.若电流表接触不良时,电路断路,电压表和电流表均无示数,C错误;B.如果灯泡断路,整个电路断路,电压表、电流表指针都不会偏转,B错误;D.灯泡断路,闭合开关后,电压表有示数、电流表指针几乎不动,D正确.故选D.
实验:测量导体的电阻率
1. (2024·苏州市高二上期中)如图所示,游标卡尺测量长度的读数应为( )
A. 8.50mm B. 10.50mm C. 8.10mm D. 10.10mm
【答案】B
【解析】游标卡尺精度为0.05mm,测量长度的读数应为10mm+0.05mm×10=10.50mm,故选B.
2. (2024·苏州新区一中高二上第一次月考)如图是小李同学用螺旋测微器测量金属丝直径时涉及到的步骤.请选出需要的步骤,并按实验时的先后顺序排列,其合理的为( )
A. 甲乙 B. 甲丙 C. 甲乙丙 D. 丙甲乙
【答案】D
【解析】螺旋测微器的使用方法:左手持尺架,右手转动粗调旋钮使测杆与测砧间距稍大于被测物,放入被测物,转动保护旋钮到夹住被测物,直到棘轮发出声音为止,拨动固定旋钮使测杆固定后读数,D正确.
故选D.
3. (2024·苏州新区一中高二上第一次月考)某同学用螺旋测微器测圆柱体的直径时,示数如图甲所示,此示数为___________ mm;用游标卡尺测量某物体的厚度时,示数如图乙所示,此示数为___________ cm.另一位学生用游标卡尺上标有50等分刻度的游标卡尺测一工件的长度,测得的结果如图丙所示,则该工件的长度L = ___________ cm.
【答案】8.021 2.060 5.236
【解析】螺旋测微器读数为8 mm + 2.1 × 0.01 mm = 8.021 mm,由于需要估读,因此在范围8.020 ~ 8.022 mm内均正确.]由图乙可知,游标卡尺为20分度尺,则游标卡尺的读数为20 mm + 12 × 0.05 mm = 20.60 mm = 2.060 cm,由图丙可知,游标卡尺为50分度尺,则工件的长度为L = 52 mm + 0.02 × 18 mm = 5.236 cm.
4.(2024·镇江中学高二上期中)(6分)在“测定金属的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准.
(1)该小组的同学用螺旋测微器测量金属丝的直径d,其中某一次测量结果如图所示,其读数应为 mm.
(2)某同学用伏安法测该金属丝的电阻R(阻值大约为0.5Ω),实验所用器材为:电池组(电动势3V,内阻约1Ω)、电流表(内阻约0.1Ω)、电压表(内阻约为3kΩ)、滑动变阻器R(0~20Ω,额定电流2A)、开关、导线若干.
该同学在测量时应使用电流表的_________(填“内”或“外”)接法;滑动变阻器的接法是:__________(填“分压式”或“限流式”).
【答案】(1)0.398/0.397 (2)外 分压式
5.(2024·苏州新区一中高二上第一次月考)甲、乙两电路图分别是滑动变阻器的两种连接方式.下列说法正确的是( )
A. 乙图电路中滑动变阻器采用“一上一下”的连接方式
B. 在闭合开关前,甲、乙两图中滑片P都应置于b端
C. 阻值远远大于滑动变阻器阻值时,选择甲图电路连接
D. 甲、乙两图中待测电阻两端的电压都可以调到零
【答案】B
【解析】乙图电路中的滑动变阻器电阻全部连入电路,采用并联分压接法,没有采用“一上一下”的连接方式,A错误;在闭合开关前,为了保护电路,要保证两端的电压最小,即甲图中滑动变阻器连入电路的阻值应该最大,乙图中与滑动变阻器部分并联,所以甲、乙两图中滑片P都应置于b端,B正确;当阻值远远大于滑动变阻器阻值时,如果选择甲图电路连接,则通过待测电阻的电流变化很小,所以应选择分压式电路,即选择乙图电路,C错误;甲图电路为限流式电路,滑片滑到b端时,加在两端的电压最低但达不到零,D错误.故选B.
6. (2024·扬州六校高二上第一次联考)在测量金属丝电阻率的实验中,教材中的实验原理图是以下哪一幅( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】根据人教版必修三第65页实验原理图可知A项是原图,金属丝电阻小,电流表外接,电压从零开始连续变化,需要采用分压接法,A正确,BCD错误.故选A.
7.(2024·扬州中学高二上期中)(15分)导电胶具有粘合和导电功能,在医疗辅助中有广泛应用.某研究性学习小组为探究某种导电胶材料电阻率,把导电胶装入玻璃管中,导电胶两端通过电阻不计的金属片与导线相连,如图甲所示.
(1)在装入导电胶之前,先用游标卡尺测量玻璃管的内径,如图乙所示,应该用游标卡尺的 (选填“A”“B”或“C”)进行测量,该玻璃管内径为 cm.
(2)用多用电表粗略测得该导电胶电阻约为30Ω,为精确测量其电阻阻值,现有3.0V的干电池组、开关和若干导线及下列器材:
A.电压表0-3V,内阻约3kΩ
B.电流表0-20mA,内阻Rg=50Ω
C.定值电阻1Ω
D.定值电阻12.5Ω
E.滑动变阻器0~10Ω
①由于电流表量程偏小,需要对电流表进行合理改装,改装时应选 (填器材前面的序号)作为分流电阻R0.
②在答题卡上将图中所示器材符号连线,画出实验电路原理图,要求电压和电流的测量范围尽可能大.
③测出电压表读数U、电流表读数I,则该导电胶的电阻R= (用U、I、Rg、R0表示).
答案 (1)B 2.25 (2)①D ②如图所示 ③
8. (2024·南京六校联合体高二上10月月考)某同学用伏安法测量长为L的导体电阻率,采用分压电路接线,待测导体Rx阻值约为5.
现有器材:
A.量程为3V、内阻约为的电压表
B.量程为0.6A、内阻约为10的电流表
C.干电池两节(内阻不计)
D.滑动变阻器(0~10Ω)
E. 滑动变阻器(0~100Ω)
(1)其中滑动变阻器应选________(填器材前的字母代号);
(2)图甲是未完成的实物连线图,图中a为待测导体右端接线柱,b为电流表正极接线柱,c为滑动变阻器左上端接线柱,d为滑动变阻器左下端接线柱.则导线①应连接________(选填a或b).导线②应连接________(选填c或d).正确接线后,闭合开关前,滑动变阻器滑片应该位于__________(填“最左端”或“最右端”);
(3)闭合开关后滑动滑片取得多组数据并做图线,如图乙所示,则Rx的阻值为________(结果保留两位有效数字)
(4)用螺旋测微器测金属丝直径d,示数如图丙所示,则d=________mm.用游标为20分度的卡尺测量其长度如图丁,由图可知其长度为L=_________cm;用电流表测得某示数如图戊所示,此时电流I=________A;
(5)写出该金属丝的电阻率的表达式_______(用U、I、d、L表示).
【答案】(1)D (2)a d 最左端 (3)4.7##4.8##4.9##5.0 (4)1.841##1.842##1.843##1.844## 1.845 5.015 0.26 (5)
【解析】(1)滑动变阻器要接成分压电路,则应选阻值较小的D;
(2)因RV>>Rx,可知应该采用电流表外接,则导线①应连接a.因滑动变阻器用分压解法,则导线②应连接d.正确接线后,闭合开关前,滑动变阻器滑片应该位于最左端;
(3)根据U-I图像可知,Rx的阻值为.
(4)用螺旋测微器测金属丝直径d=1.5mm+0.01mm×34.2=1.842mm,
长度为L=5cm+0.05mm×3=5.015cm,
电流表最小刻度0.02A,则测得电流I=0.26A;
(5)根据,
解得.
9.(2024·扬州六校高二上第一次联考)电导率是电阻率的倒数,某学习小组设计实验测量某种纯净水的电阻进而得出该纯净水的电导率.在粗细均匀的圆柱形玻璃管中注满纯净水,玻璃管长为L,玻璃管两端口用插有铜钉的橡皮塞塞住,进行如下实验:
(1)注水前,如图1,用螺旋测微器测金属棒内径为___________mm;如图2用20分度游标卡尺测金属棒长度为___________cm.
(2)对玻璃管中水的电阻进行测量(如图甲所示):当用“”挡时发现指针偏转角度过小,他应该换用___________挡(填“”或“”),换挡并进行一系列正确操作后,指针静止时如图乙所示,则金属棒的阻值约为___________.
(3)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3mA,电阻约为5)
B.电压表(量程6V,电阻约为10k)
C.滑动变阻器(0~20,额定电流1A)
D.电源(6V,内阻约为1)
E.开关一只、导线若干
①请将电路中的线路连接完整____;
②图为根据电流表和电压表的实验数据所画出的图像.根据图像,求出水样的电阻__________(保留2位有效数字);
(4)计算水样电导率表达式________________(用符号、R、d、L表示),通过代入数据可以判定此水样是否合格.
【答案】(1) 或 (2) 1700 (3)如图所示 (4)
【解析】(1)由图1可知,螺旋测微器测金属棒内径为,由图2可知,用20分度游标卡尺测金属棒长度为.(2)
当用“”挡时发现指针偏转角度过小,说明玻璃管中水的电阻较大,故他应该换挡,让指针在中间附近,可以减少实验误差;由图乙所示,则金属棒的阻值约为.(3)由题知,为更精确地测量所取水样的电阻,故滑动变阻器采用分压接法,因为,属于大电阻,电流表采用内接法,连接好的电路如图所示.根据图像U-I,可得水样的电阻为.(4)根据电阻定律可得,解得,则计算水样的电导率表达式.
10.(2024·扬州新华中学高二上期中)某实验小组测金属丝电阻率,在测未知电阻Rx时,先用多用电表进行粗测,后采用“伏安法”较准确地测量未知电阻.
(1)该小组同学用多用表测量该合金丝的阻值时,选用“×1”倍率的电阻挡测量,该金属丝电阻约______________Ω
(2)该实验小组分别用游标卡尺、螺旋测微器测量其长度L和直径d,某次测量结果如图所示,则直径d=___________mm;
(3)实验室提供的器材如下:
A.待测电阻Rx的金属丝;
B.电流表A(量程0~0.6A,内阻约0.1Ω);
C.电压表V(量程0~3V,内阻约3kΩ);
D.滑动变阻器R(0~20Ω);
E.电源E(电动势为3.0V,内阻不计);
F.开关、若干导线,
根据所选用的实验器材,应选用电路图__________(填“甲”或“乙”)进行实验.
(4)通过测量可知,金属丝接入电路的长度为l,直径为d;通过金属丝的电流为I,金属丝两端的电压为U,由此可计算得出金属丝的电阻率ρ=____________(用题目所给字母表示).
(5)本实验在测量电阻时,将电压表或电流表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表内阻所引起的这种误差.在未消除该误差时本实验电阻丝的测量阻值为R,若已知电压表的内阻为Rv,电流表的内阻为RA,那么消除该误差后,电阻丝的阻值___________(用题目所给的字母表示).
答案 (1)12 (2)0.920 (3)甲 (4) (5)
实验:多用电表的使用
1.(2024·苏州市高二上期中)关于多用电表的使用,下列说法正确的是( )
A. 使用多用电表前首先进行欧姆调零
B. 测电阻时指针偏转至靠近刻度盘最右端附近,需要将欧姆挡倍率调换到低倍率挡
C. 测量电阻时,若双手手指分别与两表笔金属部分接触,则会导致测量值偏大
D. 测量电阻时,电流从红表笔流经被测电阻再到黑表笔
【答案】B
【解析】A.使用多用电表前首先进行机械调零,选择好倍率档后再进行欧姆调零,选项A错误;B.测电阻时指针偏转至靠近刻度盘最右端附近,说明待测电阻偏小,倍率档选择过高,需要将欧姆挡倍率调换到低倍率挡,选项B正确;C.测量电阻时,如果双手手指与两表笔金属部分接触,相当于在被测电阻两端并联了一个电阻,从而会导致测量值偏小,故C错误;D.红表笔接内部电源的负极,则测量电阻时,电流从黑表笔流经被测电阻再到红表笔,故D错误.故选B.
2.(2024·扬州江都、仪征、高邮高二上第一次联考)在利用多用电表欧姆挡前要进行欧姆调零,欧姆调零利用的是( )
A. 甲旋钮 B. 乙旋钮 C. 丙旋钮 D. 丁插孔
【答案】C
【解析】欧姆调零利用的是丙旋钮,故C正确,ABD错误.故选C.
3. (2024·苏州新区一中高二上第一次月考)关于多用电表的使用,下列说法正确的是( )
A. 甲图是用多用电表直流电压挡测量小灯泡两端的电压,表笔接法正确
B. 乙图是用多用电表直流电流挡测量电路中的电流,黑表笔电势高于红表笔
C. 丙图中用的是多用电表电阻挡测量二极管的电阻,黑表笔电势高于红表笔
D. 丙图、丁图中用的是多用电表电阻挡测量同一个二极管的电阻,丙图中测量值较大
【答案】C
【解析】A.甲图是用多用电表直流电压挡测量小灯泡两端的电压,表笔的红黑表笔接错,电流应从红表笔流进,黑表笔流出,故A错误;B.乙图是用多用电表直流电流挡测量电路中的电流,电流从红表笔流入,从黑表笔流出,黑表笔电势低于红表笔,故B错误;CD.欧姆表内置电源正极与黑表笔相连,负极与红表笔相连,由图丙所示电路图可知,黑表笔接二极管正极,红表笔接二极管负极,多用电表测二极管正向电阻,由图丁所示电路图可知,黑表笔接二极管负极,红表笔接二极管正极,多用电表测二极管反向电阻,测量值较大,故C正确,D错误.故选C.
4.(2024·扬州六校高二上第一次联考)下列关于欧姆表的使用和操作正确的是( )
A. 欧姆表欧姆调零后,用“×100”挡测量电阻的阻值,发现表针偏转如图甲所示,为了提高测量精度,应换用“×10”挡,重新调零后再测量
B. 用多用电表测量不同的电阻R时,均需要重新欧姆调零
C. 若用多用电表欧姆挡测量某晶体二极管,结果如图乙所示,可知该二极管的正极为A端
D. 多用电表用完后,将红黑表笔拔出即可
【答案】C
【解析】欧姆表欧姆调零后,用“×100”挡测量电阻阻值,发现表针偏转如图甲所示,说明电阻读数较大,倍率挡位选小了,为了提高测量精度,应换用“×1 k”挡,重新调零后再测量,A错误;用多用电表测量不同的电阻R时,如果需要换挡,则需要重新欧姆调零;如果不换挡,则不需要重新欧姆调零,B错误;若用多用电表欧姆挡测量某晶体二极管,结果如图乙所示,由图乙可知左图中电流从B端流入二极管,电阻较大,所测的为二极管的反向电阻;右图中电流从A端流入二极管,电阻较小,测的是正向电阻,则该二极管的正极为A端,C正确;为保护电路与多用电表,多用电表使用完后应把开关置于OFF挡或交流电压最高挡,D错误.故选C.
5. (2024·苏州新区一中高二上第一次月考)多用电表表盘指针指在如图所示的位置,下列说法正确的是( )
A. 若该读数是选用电阻挡“”倍率得到的,应该更换“”倍率,欧姆调零后再测
B. 若选用的是直流电压“”量程,则指针读数为
C. 测直流电压时,必须让黑表笔接外电路的正极,红表笔接外电路负极
D. 测二极管的正向电阻时,必须让黑表笔接二极管正极,红表笔接二极管负极
【答案】D
【解析】.欧姆表的读数为倍率×指针示数,该图指针所示位置电阻读数小,说明倍率选大了,应该改用的倍率,欧姆调零后再测,故A错误;B.若使用直流电压10V量程,最小分度为0.2V,读数应该为9.0V左右,B错误;.测直流电压或直流电流时,应该让电流从红表笔流进,从黑表笔流出,以保证表盘指针能够正偏,必须让红表笔接外电路的正极,黑表笔接外电路负极,C错误.测二极管的正向电阻时,应该让电流从红表笔流进,从黑表笔流出,黑表笔应接二极管正极,红表笔应接二极管负极,D正确.故选D.
6.
(2024·常州市高二上第一次月考)某同学利用一个多用电表(表盘如图乙所示)测量一个内阻约、满偏电流的电流表的内阻,主要步骤如下:
(1)欧姆挡的选择开关拨至倍率_______(填“×1”“×10”或“×100”)挡,先将红、黑表笔短接调零后,将多用电表中“黑表笔”接到电流表_______(填“A”或“B”)接线柱上,“红表笔”接另一个接线柱;
(2)多用电表表盘中的指针和电流表表盘指针所指位置如图乙、丙所示,该同学读出欧姆表的读数为_______Ω,这时电流表的读数为_______mA;
(3)测量结束后,将选择开关拨到OFF挡;
(4)通过进一步分析还可得到多用电表内部电池的电动势为_______V.
【答案】(1)×10 B (2)120 40 (4)10.8
【解析】(1)当欧姆表的指针指在中间位置附近时,测量值较为准确,故选择“×10”挡较好;多用电表的黑表笔与内部电源正极连接,与外电路形成闭合回路后,电流从黑表笔流出,红表笔流进,而电流表接入电路要注意“+”进“-”出,故应使电流从B(+)接线柱流入.(2)欧姆表读数等于表盘刻度值×倍率,即欧姆表的读数为120Ω;电流表的量程是0~100mA,分度值为2mA,则示数为40mA.(4)由题图乙可知表盘中间刻度为15,又选择倍率为“×10”挡,所以此时多用电表的中值电阻为150Ω,根据,得.
实验:测电阻
1. (2024·扬州市树人中学高二上第一次阶段考)某实验小组测量一新材料制成的粗细均匀金属丝的电阻率,金属丝的长度已知.
(1)用螺旋测微器量金属丝的直径,示数如图所示,其直径为___________mm.
(2)用多用电表粗测金属丝的阻值.当用电阻“×10”挡时,发现指针偏转角度过大,进行一系列正确操作后,指针静止时位置如图乙所示,其读数为___________Ω.
(3)为了精确地测量金属丝的电阻,实验室提供了下列器材:
A.电流表(量程,内阻1kΩ)
B.电流表(量程0.3A,内阻约0.1Ω)
C滑动变阻器(0~5Ω,额定电流1.0A)
D.滑动变阻器(0~1Ω,额定电流1.0A)
E.电阻箱R(阻值范围为0~9999.9Ω)
F.电源(电动势3.0V,内阻约0.2Ω)
G.开关S、导线若干
①实验小组设计的实验电路图如图丙所示.由于没有电压表,需要把电流表串联电阻箱R改为量程为3V的电压表,则电阻箱的阻值调为___________Ω,滑动变阻器应选择___________(选填“”或“”).
②正确连接电路后,闭合开关,调节滑动变阻器测得5组电流表、的值,,数据见下表.请根据表中的数据,在方格纸上作出图像,并由图像求出___________Ω(结果保留2位有效数字),进而可以求出金属丝的电阻率.
0.121
0.165
0.218
0.266
0.306
0.100
0.150
0.190
0.230
0.280
③关于本实验的误差,下列说法正确的是___________.
A.用螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起误差属于系统误差
B.用图像处理实验数据求出金属丝阻值可以减小偶然误差
C.需要将得到的几组电表示数取平均值以减小误差
D.为减小读数时的误差,电表读数时应多估读几位数
【答案】(1)1.700(1.698~1.702) (2)6.0 (3)①5000.0 如图所示 ② 6.8(6.6~7.6) ③ B
【解析】 (1)根据螺旋测微器的读数规则可知.(2)由题意,当用“”挡时发现指针偏转角度过大,说明被测电阻很小,应该换用低倍率电阻挡,即“”挡,由题图乙可知读数为6.0Ω(欧姆挡不需要估读).(3)①当电流表满偏时,两端电压为,因此需要把电阻箱的阻值调为,滑动变阻器和的最大阻值都小于待测金属丝的阻值,则用分压式接法,当选择时,回路中的最大电流,约等于滑动变阻器的额定电流.当选择时,回路内的最小电流约为,超过滑动变阻器的额定电流,因此选择.②根据表格中数据作出图像如图所示,根据电路图,有,因为远大于,故,得,根据图像的斜率可得,解得.③用螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起的误差属于偶然误差,A错误;用图像处理实验数据求出金属丝阻值可以减小偶然误差,B正确;得到的几组电表示数后,应先分别用对应电表示数求出待测电阻,再求电阻的平均值,或者根据几组电表示数作出对应图像,以减小误差,C错误;读数时只需估读到分度值的下一位,多估读几位数没有意义,不可以减小误差,D错误.故选B
2. (2024·扬州江都、仪征、高邮高二上第一次联考)某同学通过实验测量长为l的圆柱形导体的电阻率.
(1)他用螺旋测微器测导体的直径d,示数如图所示,则_______mm.
(2)他先用多用电表对该电阻阻值进行了初步测量.用电阻挡进行测量,指针位置如图1所示,则该电阻的阻值约为___________.
(3)在(2)基础上,他想用电压表和电流表更精确地测量这个电阻的阻值.
他找来如下器材:
电流表:量程,内阻约;
电压表:量程,内阻约;
滑动变阻器:最大阻值,额定电流;
电源:电动势3V,内阻约;
开关一个,导线若干.
①为了减小实验误差,电流表和电压表的连接方法应该选用图2中的___________选填“甲”或“乙”,采用这种方式测量的结果与真实值相比偏___________选填“大”或“小”.
②他在相关实验手册中,看到图3所示的两种滑动变阻器的连接方式,他选择了其中一种,经过实验他得到下表中的数据.
电压
电流
由数据可知,他选择的滑动变阻器的连接方式是图3中的___________选填“甲”或“乙”.你的判断依据是:_________________.
【答案】(1)1.842 (2)5.0 (3)①甲 ②小 ③乙 ④若选用甲图,电流表示数最小约为0.15A,而表中电流有3组数据都小于0.15A,所以一定是采用了乙图
【解析】(1)螺旋测微器测导体的直径.(2)欧姆表的读数为指针示数与倍率的乘积,故该电阻约为.(3)①用伏安法测待测电阻,由于,,所以待测电阻是小电阻,电流表采用外接法,故选图2中的甲;外接法误差是电压表的分流,导致电流的测量值偏大,根据可知电阻测量值偏小.②由实验数据可知滑动变阻器的连接方式是图3中的乙.理由:若选用甲图,电路最大电阻约为20Ω,则电流表示数最小约为0.15A,而表中电流有3组数据都小于0.15A,所以一定是采用了乙图.
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