专题20 电流及电路（知识梳理+6大考点精讲精练+实战训练）-【学考必备】2025年高中物理学业水平合格性考试总复习（上海专用）

专题20 电流及电路（解析版） 1、认识电阻并了解影响导体电阻的因素 2、认识电阻率并掌握电阻定律的相关计算1．了解闭合电路的构成及相关物理量，如内电路、外电路、内阻、外电阻、内电压、路端电压等。 3．理解闭合电路中电源的电动势、路端电压和内电压的关系。 4．理解闭合电路中电流的决定因素和闭合电路欧姆定律的意义。 知识点一、电阻与电阻定律 一． 电阻 1．概念：导体两端的的电压与通过导体的电流大小之比。 2．定义式：． 3．单位：欧姆(Ω)，常用的单位还有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)，且1 Ω＝10－3 kΩ＝10－6 MΩ. 4．物理意义：反映导体对电流阻碍作用的大小． 5．应用：电阻器（resistor）是用导体材料制成的、在电路中对电流起一定阻碍作用的电子元件，在日常生活中也常常被直接称为电阻。人们根据电阻定律，设计生产出各种各样的电阻器来满足社会生产生活实际需要。作为重要基础电子元件，电阻器在工业生产中有着重要而且广泛的应用。 二.影响导体电阻的因素 1．导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料有关． 2．探究思路 为探究导体电阻是否与导体横截面积、长度和材料有关，我们采用控制变量法进行实验探究． 3．实验：研究影响导体电阻的因素 如图，a、b、c、d 是四段不同的金属导体。在长度、横截面积和材料三个因素中，b、c、d 跟 a 相比，分别只有一个因素不同。图中四段导体是串联的，每段导体两端的电压与它们的电阻成正比，因研究影响导体电阻的因素此，用电压表分别测量 a、b、c、d 两端的电压，就能知道它们的电阻之比。这样就可以得出长度、横截面积和材料这三个因素与导体电阻的关系。导体电阻与长度的关系 b 与 a，长度不同，横截面积、材料相同。比较 a、b 的电阻之比与它们的长度之比。导体电阻与横截面积的关系 c 与 a，横截面积不同，长度、材料相同。比较 a、c 的 电阻之比与它们的横截面积之比。导体电阻与材料的关系 d 与 a，材料不同，长度、横截面积相同。比较 a、d 的电阻是否相等。改变滑动变阻器滑片的位置，可以获得多组实验数据以得到更可靠的结论。 这个实验得到的是电阻与导线长度、横截面积的比例关系，实验中不必计算电阻大小的数值。通过上述实验我们发现，导体的电阻与长度、横截面积有定量关系，而且，当导体的长度和横截面积确定后，导体的电阻因材料不同而不同。 知识点二：电源、电动势 一、电源 1．电源是通过非静电力做功把其他形式的能量转化为电势能的装置： 在电源内部，存在着由正极指向负极的电场。在这个 电场中，静电力阻碍正电荷向正极移动。因此，在电源内 部要使正电荷向正极移动，就一定要有一种与静电力方向相反的力作用于电荷才行（图 12.2-2）。我们把这种力叫作非静电力 电源把正电荷从负极搬运到正极的过程中，这种非静电力在做功，使电荷的电势能增加。 二、电动势 1．电源电动势 （1）定义：在电源内部，电源移动电荷，增加电荷的电势能。在物理学中，我们用非静电力所做的功与所移动的电荷量之比来表示电源的这种特性，字母为E，单位为伏特（V） （2）物理意义：反映了电源将其他形式的能转化为电能的能力的大小，如电动势1.5V的物理意义是当1C的电荷通过电源时，能够把1.5J的其它形式的能转化为电能； 因此电动势在数值上等于非静电力把 1 C 的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。如果移动电荷量 q 时非静电力所做的功为 W，那么，电动势 E 表示为 （3）影响因素：电源的电动势仅取决于电源本身对于给定的电源。 三、闭合电路 1、闭合电路：将用电器和电源连接起来就构成了闭合电路。 2、闭合电路的组成 （1）外电路和内电路：电源外部的电路为外电路；电源内部的电路为内电路。 （2）外电压和内电压：外电路的电压称为外电压或路端电压； 内电路的电压成为内电压。 （3）内阻 电源内部也是由导体组成的，因此也有电阻，叫电源的内电阻，简称内阻。 符号：r ；单位：Ω 物理意义：电源本身对电流的阻碍作用。内阻由电源本身特性决定，与外电路无关。 知识点三：闭合电路欧姆定律 1、 闭合电路欧姆定律 1、闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比 说明： （1）U外＝IR是外电路上总的电势降落，习惯上叫路端电压或外电压 （2）U内＝Ir是内电路上的电势降落，习惯上叫内电压 （3）能量守恒 W＝Q外＋Q内 E＝IR＋Ir， E＝U外＋U内 二、闭合电路主要物理量的关系 研究闭合电路，主要物理量有E、r、R、I、U，前两个是常量，后三个是变量。闭合电路欧姆定律的表达形式有： 1、E＝U外＋U内 2、I＝（I、R间关系） 3、U外＝E－Ir（U、I间关系） U外＝E（U、R间关系） 4、路端电压与外电阻的关系 （1）当外电阻R增大时，根据可知，电流I减小（E和r为定值），内电压Ir减小，根据U＝E－Ir可知路端电压U增大。 特例：当外电路断开时，R＝∞，I＝0，Ir＝0，U＝E。 （2）当外电阻R减小时，根据可知，电流I增大，内电压Ir增大，根据U＝E－Ir可知路端电压U减小。 特例：当外电阻R＝0（短路）时，，内电压，路端电压＝0。 一、电流强度的定义及单位 电流的微观表达式及其应用 1．横截面积为S的导线中，通有大小为I的电流，已知导线单位体积中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子定向移动的速率是v，则在时间t内通过导线截面的电子数是（　　） A．It B． C． D． 【答案】C 【详解】BC．已知导线单位体积中有n个自由电子，则在时间t内通过导线截面的电子数是 故C正确，B错误； AD．根据电流定义式可得总的电荷量为 在时间t内通过导线截面的电子数是 故AD错误。 故选C。 2．如图所示是一根粗细均匀的橡胶棒，其横截面积为S，由于与毛皮发生摩擦而均匀带负电，若已知该橡胶棒每米长度所带的电荷量为q，则当该棒沿轴线方向向右做速度为v的匀速直线运动时，形成的等效电流的大小和方向为（　　） A．，向右 B．，向左 C．，向右 D．，向左 【答案】B 【详解】橡胶棒沿轴线方向以速度v做匀速直线运动时，Δt内通过的距离为vΔt，Δt内通过某横截面的电荷量 根据电流的定义式得到等效电流 I＝qv 电流方向与负电荷定向移动方向相反。故等效电流方向向左。 故选B。 3．关于电流，下列说法正确的是（    ） A．电流是矢量，其方向为正电荷定向移动的方向 B．电路接通后，电子就由电源出发、只要经过一个极短的时间就能到达用电器 C．在电路不变的条件下，金属导体温度升高时，导体中自由电子热运动速度加快，电流也随之增大 D．由可知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比，与导体的电阻成反比 【答案】D 【详解】A．电流是标量，因电流的合成不满足平行四边形定则，其方向为正电荷定向移动的方向，选项A错误； B．电路接通后，电路内的电子均同时做无规则运动，并不是只由电源出发的电子到达用电器，故B错误； C．电荷做的无规则热运动不能形成电流，故电流与自由电子的热运动无关，故C错误； D．由可知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比，与导体的电阻成反比，选项D正确。 故选D。 4．关于电流，下列说法中正确的是（　　） A．单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大 B．电子运动的速率越大，电流越大 C．电荷的移动形成电流 D．因为电流有方向，所以电流是矢量 【答案】A 【详解】A．根据 可知，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大，选项A正确； B．根据 可知，电子运动的速率越大，电流不一定越大，选项B错误； C．电荷的定向移动形成电流，选项C错误； D．电流有方向，但是电流的合成不遵循平行四边形法则，所以电流是标量，选项D错误。 故选A。 二、测量电阻丝电阻率的实验 5．测量铅笔芯的电阻率，取一支4B铅笔，去掉两端笔芯外木质部分，不损伤笔芯，如图甲所示安放在接线支座上。 (1)若待测电阻约为几欧姆，乙同学采用实验室提供的下列器材测定铅笔芯电阻。 A．待测笔芯 B．电流表（0~0.6A，内阻约） C．电流表（0~3A，内阻约0.5Ω） D．电压表（0~3V，内阻约6kΩ） E．电压表（0~15V，内阻约30kΩ） F．滑动变阻器（0~10Ω） G．电源3V H．开关、导线若干 要进一步精确测量笔芯的电阻率，电流表应选 ，电压表应选 （只填代号字母）； (2)将实验电路图画在虚线框中 ；       (3)请根据实验要求在图2中用笔画线代替导线（只配有两根导线）完成实物电路连接 。 (4)实验测量过程中，电压表读数为U，电流表读数为I，则铅笔芯电阻率的计算式为 （用以上各小题中字母表示）。 【答案】(1) B D (2) (3) (4) 【详解】（1）[1]铅笔芯电阻约为几欧姆，流过铅笔芯的电流约为零点几安培，可知电流表应选择B。 [2]电源电动势是3V，电压表应选择D。 （2）由于电压表内阻远大于铅笔芯电阻，电流表应采用外接法，由于滑动变阻器最大阻值大于铅笔芯电阻，滑动变阻器可以采用限流接法，电路图如图所示。 （3）实物电路连接如图所示。 （4）由欧姆定律可得铅笔芯电阻 由电阻定律可知 电阻率 五、电阻率 电阻率的测定有非常重要的意义。如：为满足集成电路的性能要求，对金属导体、半导体等电阻率进行测定；又如土壤电阻率是表征土壤电导性能的指标，被广泛应用于雷电风险评估、研究土壤的腐蚀性等方面。 6．“测量金属丝的电阻率”的实验电路如图所示，实验过程中： （1）用 测量金属丝长度，用 （ 两空均选填“刻度尺”或“螺旋测微器”）测量金属丝的直径，为减小误差进行多次测量求平均值，得到金属丝长度L和直径d。 （2）根据电路图连接电路，开关S处于断开状态，滑动变阻器滑动片滑到 （选填：“a” 或“b”）端。闭合开关，调节滑动变阻器，记录多组电压和电流。 （3）根据实验数据，画出U-I图，由图线的斜率得出金属丝的阻值为R。由此可知金属丝的电阻率ρ为 （用L、d、R表示）。 7．测量土壤的电阻率。已知盛满土壤样品的玻璃管的内径d=60mm，改变土壤样品长度，测量每次土壤长度L和土壤的阻值R；利用记录的多组土壤长度L和电阻R的数据，绘制如图所示的R-L关系图像。由图像可求土壤样品的电阻率为 Ω·m。（保留3位有效数字） 8．如图所示，利用圆柱体容器及相关电路测量盐水的电阻率。 （1）用游标卡尺测出圆柱体容器的内直径d，由玻璃管侧壁的刻度尺测出压缩后盐水的高度h。 （2）闭合开关S1，开关S2接 （填“1”或“2”）端，调节滑动变阻器R，使电压表的读数为U1，滑动变阻器滑片不动，然后将开关S2接 （填“1”或“2”）端，再次记录电压表的读数为U2，发现U1＞U2，则电阻R0两端的电压为 。 （3）已知定值电阻R0，根据（1）（2）测量的数据，计算得待测盐水的电阻率为 。 【答案】6． 刻度尺 螺旋测微器 a 7．113 8． 2 1 U1-U2 【解析】6．（1）用刻度尺测量金属丝长度，用螺旋测微器测量金属丝的直径； （2）为了保证闭合开关S时电路中的电流过大，在根据电路图连接电路时，开关S处于断开状态下，滑动变阻器滑动片应该滑到a端； （3）根据电阻定律得 金属丝的横截面为圆形，其直径为d，横截面积为 联立以上两式解得金属丝的电阻率为 7．由小题1可得土壤的电阻与其长度的关系为 再结合题中所给的R-L关系图像可得 将d=60mm代入上式可算得 ρ=113Ω·m 8．（2）由于U1＞U2，所以闭合开关S1后，开关S2应该先接2端再接1端，先后两次电压表的读数为U1和U2之差U1-U2即等于电阻R0两端的电压； （3）由于盐水和电阻R0串联，电流相等，则由欧姆定律和电阻定律得 联立以上两式解得待测盐水的电阻率为 三、闭合电路欧姆定律 9．在如图所示的电路中，电源内电阻为r，R1、R3分别为两个定值电阻。闭合电键S，当变阻器R2的滑动触头向上滑动时，伏特表V1的示数逐渐 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。若移动P的过程中，电流表示数变化量的绝对值为ΔI，则伏特表V3示数变化量的绝对值ΔU3 = 。 【答案】 增大 【详解】[1]滑动触头P向上滑动时回路总电阻减小，则由闭合回路欧姆定律可知回路电流变大，由 可知伏特表V1的示数逐渐增大。 [2] 由闭合回路欧姆定律可知 可知 10．图（a）电路中的电源为化学电池，断开电键时，其电势沿电流方向的变化如图（b）所示（c、d之间为电源内阻）。 (1)电源电动势E的大小可以表示为（　　） A． B． C． D． E． (2)闭合电键S，a、b两点之间电势差为，一电子从a点在电源内部经d、c移动至b点的过程中，非静电力做功为；断开电键S，a、b两点之间电势差为，电子从a点在电源内部经d、c移动至b点的过程中，非静电力做功为，则 ， 。（以上两空均填涂：A“大于”、B“小于”、C“等于”） 【答案】(1)BD (2) 小于 等于 【详解】（1）电源电动势E的大小为电源内部非静电力做功引起的电势升高，即 在闭合回路中，电源电动势E的大小还等于内外电路中电势降低的总和 （2）[1]路端电压 断开电键S，a、b两点之间电势差为，闭合电键S，a、b两点之间电势差为，因电键断开时，外电阻更大，则有 [2]闭合电键S，电子从a点在电源内部经d、c移动至b点的过程中，非静电力做功为 断开电键S，电子从a点在电源内部经d、c移动至b点的过程中，非静电力做功为 可得 11．如图所示，直线oac为某一直流电源的总功率随电流变化的图线，虚线obc为这个电源内部热功率随电流变化的图线，当电路中电流为2A时（　　） A．外电路电阻等于电源内阻 B．电源内部热功率为2W C．电源输出功率为2W D．路端电压为3V 【答案】C 【详解】A. 电源的总功率 P=EIC点表示I=3A，P=9W则电源的电动势 E=3V 电源的内电阻 当电路中电流为2A时，根据闭合电路欧姆定律，有 解得 R= 0.5Ω 故A错误； B. 当电路中电流为2A时，电源内部热功率 Pr=I2r=22×1W=4W 故B错误； C. 当电路中电流为2A时，电源输出功率为 P=I2R=22×0.5W=2W 故C正确； D. 当电路中电流为2A时，路端电压为 U=IR=2×0.5V=1V 故D错误； 故选C。 12．如图所示为某电源的路端电压与电流的关系图像，下列结论正确的是（　　） A．电源的电动势为6.0V B．电源的内阻为12Ω C．电源的短路电流为0.5A D．电流为0.3A时的外电阻是8Ω 【答案】A 【详解】A．由全电路的欧姆定律可知 则图像的纵截距为电源的电动势，即E=6.0V，故A正确； C．因U-I图像的纵轴坐标并不是从零开始的，故横轴上的截距0.5A并不是电源的短路电流，故C错误； B.电源的内阻按图像的斜率的绝对值计算，即 故B错误； D．由闭合电路欧姆定律可知电流I=0.3A时，外电阻为 故D错误。 故选A。 四、测量电源电动势和内阻 13．测量电动势和内阻 某同学用铜片和锌片相隔一定距离平行插入土豆内，制成一个简易土豆电池。为了研究该电池的电动势和内阻，他设计了图（a）所示的电路，电路由土豆电池、电阻箱R、电键S、电压传感器、微电流传感器、导线组成。 (1)图（a）中B为 传感器； (2)实验测得的路端电压U与相应电流I的拟合图线如图（b）所示，由此得到土豆电池的电动势 V，内阻 （保留三位有效数字）；当电压读数为，电阻箱上消耗的功率为 ，此时土豆电池效率为 。 (3)该同学仅将铜片和锌片插入得更深一些，重复上述实验，则实验得到的图线可能为图（c）中的 （选填“①”、“②”或“③”）； (4)该土豆电池 （选填“能”或“不能”）使一个“”的小电器正常工作。并通过计算说明。 【答案】(1)电压 (2) 0.50 (3)③ (4)不能 【详解】（1）电路中，B与外电路并联，测量电压，所以B是电压传感器。 （2）[1][2]根据 U=E-Ir 可知，图像中图线与纵轴的交点表示电源的电动势，故 E=0．50V 图线的斜率大小表示内阻，则可知 [3]当电压读数为，由图（b）可读出流过电阻箱的电流为，则电阻箱消耗的功率为 [4]此时土豆电池效率为 （3）根据电阻定律 可知，将铜片和锌片插入越深，横截面积越大，土豆的内阻越小。结合图像，可知电源电动势不变，电源内阻减小，故选③。 （4）小电器正常工作的电流为 用电器的电阻为 将该用电器接入电路后电流为 所以不能正常工作。 四、测量电源的电动势和内阻实验 某小组做“测量电源的电动势和内阻”实验，可提供的器材有：待测干电池一节（电动势约1.5V，内阻小于1Ω）；电压表V（量程3V，内阻约3kΩ）；电流表A（量程0.6A，内阻约1Ω）；滑动变阻器R（最大阻值20Ω，允许通过电流2A）；定值电阻R1（阻值2Ω）；定值电阻R2（阻值5Ω）；开关一个；导线若干。 14．按图连接电路，移动变阻器的滑片P使电流表示数逐渐增大。读取数据发现：电流表的示数从不足0.1A增大到0.6A的过程中，电压表的指针偏转范围很小。该现象的主要原因是（　　）    A．电压表分流 B．干电池内阻较小 C．电流表内阻较小 D．滑动变阻器最大阻值较小 15．对此问题，同学们在提供器材的基础上改进了实验方案。 （1）在图中用笔画线代替导线，补齐改进后的连线。    （2）正确连接电路，闭合电键后，移动变阻器滑片，    发现电压表、电流表始终不偏转（已知电池无故障）。同学们猜测可能是某导线断路，为确认猜测是否正确，小王同学找到一只数字式多用电表，将表笔插入插孔，选择开关拨到图的位置，你认为他的选择是 （选填“合理”或“不合理”）的。若他将选择开关逆时针从图位置旋转到下一档，再将黑表笔接电源负极a，红表笔分别接c、e，电表读数均为1.49V，则断路的导线是 。 （3）更换故障导线后，重新实验，测得数据记录在下表，并在U—I图上描出对应的数据点，如图所示。    序号 1 2 3 4 5 6 7 I/A 0.08 0.14 0.20 0.26 0.32 0.36 0.40 U/V 1.35 1.20 1.05 0.88 0.73 0.71 0.52 ①请在图中，依据所描的数据点，画出该电池的伏安特性曲线。 ②由实验数据可知，所选定值电阻为 （填“R1”或“R2”）。 【答案】14．B 15．    不合理 ae    R1 【解析】14．移动变阻器的滑片P使电流表示数逐渐增大，电流表的示数从不足0.1A增大到0.6A的过程中，电压表的指针偏转范围很小，根据闭合电路欧姆定律可知，则该现象的主要原因是干电池内阻较小，使得电压表示数U始终接近于干电池的电动势E。 故选B。 15．（1）[1]为使电压表示数变化明显，可将一个定值电阻与干电池串联，所得电路如下图所示    （2）[2]干电池为直流电源，选择开关拨到图的位置为交流电压挡位，所以选择是不合理的。 [3]他将选择开关逆时针从图位置旋转到下一档，即为直流电压挡，此时相当于电压表。再将黑表笔接电源负极a，红表笔分别接c、e，电表读数均为1.49V，即约为电源电动势的大小，则断路的导线是ae。 （3）①[4]依据所描的数据点，画出该电池的伏安特性曲线，如下图所示    ②[5]根据闭合电路欧姆定律有 结合图像可得 则所选的定值电阻为R1。 五、利用电源的U-I图像求解可变电阻的实际功率 16．如图所示，图线甲、乙分别为某电源和某金属导体的U − I图线，电源的电动势和内阻分别用E、r表示，根据所学知识，下列说法正确的是（　　） A．当该导体直接与该电源相连时，该导体的电阻为15 Ω B．当该导体直接与该电源相连时，电路消耗的总功率为40 W C．该电源电动势E = 50 V，内阻 D．当该导体直接与该电源相连时，电源输出的功率为80 W 【答案】D 【详解】C．由图可知，电源的电动势和内阻分别为 故C错误； ABD．图中两条图线的交点对应的电压和电流值就等于将该导体直接与该电源相连时导体两端的电压和电流值，此时导体的电阻为 电路消耗的总功率为 电源输出的功率为 故AB错误，D正确。 故选D。 17．如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是某金属元件的曲线，若把该元件分别与电源1、电源2 单独连接，则下列说法正确的是（　　） A．电源1与电源2的内阻之比是7：11 B．电源1与电源2的电动势不同 C．在这两种连接状态下，该元件消耗的功率之比是1：2 D．在这两种连接状态下，该元件的电阻之比是1：2 【答案】C 【详解】AB．根据电源的U-I图线知两电源的电动势相等为 内阻等于图像斜率的绝对值，分别为 电源1与电源2的内阻之比 故AB错误； CD．灯泡伏安特性曲线与电源外特性曲线的交点即为灯泡与电源连接时的工作状态，则小灯泡与电源1连接时电压为，电流为，小灯泡消耗的功率为 小灯泡的电阻 小灯泡与电源2连接时电压为，电流为，小灯泡消耗的功率为 小灯泡的电阻 因此， ， 故C正确，D错误。 故选C。 18．如图乙所示，用一电源与电阻R组成闭合电路，图甲中A，B分别为电源的路端电压U与电流I关系的图像及电阻R的两端电压U与电流I的关系图像，则关于电路描述正确的是（    ） A．电阻 B．电源的电动势 C．电源内阻消耗的功率为2W D．电阻R消耗的电功率 【答案】C 【详解】A．根据题意，由图甲可知 故A错误； B．由闭合回路欧姆定律有 结合图甲可得 ， 故B错误； C．电源内阻消耗的功率为 故C正确； D．现用该电源与电阻R组成闭合电路，通过电阻的电流为2A，电阻两端的电压为2V，则电阻R消耗的电功率为 故D错误。 故选C。 19．如图所示，直线A为某电源的U-I图线，曲线B为某灯泡L1的U-I图线的一部分，用该电源和灯泡L1组成闭合电路时，灯泡L1恰好能正常发光，则下列说法正确的是（　　） A．此电源的内阻为0.67Ω B．电源内部消耗的功率为1.5W C．灯泡L1的额定电压为3V，额定功率为6W D．由于灯泡L1的U-I图线是一条曲线，所以灯泡发光的过程欧姆定律不适用 【答案】C 【详解】A．由电源的U-I图线可读出电动势，直线A的斜率绝对值为电源的内阻，则 A错误； B．电源内部消耗的功率为 B错误； C．灯泡与电源连接时，A、B两直线的交点表示灯泡的工作状态，则灯泡此时电压为，电流为，则小灯泡的额定电压为3V，额定功率为 C正确； D．灯泡是纯电阻元件，欧姆定律仍然使用，图像为曲线是由于灯泡电阻随温度的增大而增大，D错误。 故选C。 六、实验题 20．某同学设计如图所示电路用来测量电源的电动势和内阻，其中电流表内阻为RA，量程为0~0.6 A。 (1)实验前，应先将电阻箱电阻调到 （填“最大值”“最小值”或“任意值”）。 (2)改变电阻箱的阻值R，分别测出通过电流表的电流I。下列两组R的取值方案中，比较合理的方案是 （填“1”或“2”）。 方案 编号 电阻箱的阻值R/Ω 1 400.0 350.0 300.0 350.0 200.0 2 35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 (3)根据实验数据描点，绘出的-R图像是一条直线。若直线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E= ，内阻r= （用k、b和RA表示）。 【答案】(1)最大值 (2)2 (3) 【详解】（1）为保护电流表，实验前应将电阻箱的电阻调到最大值。 （2）实验时，若电阻箱的阻值太大，电流很小，实验误差大，所以比较合理的是方案2。 （3）[1][2]由闭合电路欧姆定律有 整理得 所以 解得 密立根油滴实验 美国科学家密立根通过油滴实验，首次测量了最小电荷量，并获得1923年的诺贝尔奖。 密立根设计的实验装置如图，用喷雾器向一个透明的圆柱形容器里喷入带电油滴，油液被喷射撕裂成油滴时，一般都是带负电的。将容器中A、B板接入电路。我们可以通过改变极板间的电压（从零开始）来控制油滴的运动，假设极板间为匀强电场。 21．根据实验要求，滑动变阻器应采用 接法。在虚框内画出控制电路图，可用的器材有：滑动变阻器、电压表；并标出直流电源的正负极 。 22．调节电压，使得油滴处于悬浮状态。两极板间的电压为，极板间距为。设油滴质量为m，重力加速度为g，则油滴的带电量 。 23．重复对许多油滴进行实验之后，发现油滴电荷量皆为某最小固定值的整数倍。我们把这最小固定值称之为 ，用符号e表示。 油滴在运动时会受到空气阻力，托克斯定律告诉我们空气阻力与下落速度成正比，请据此回答第4、5小题。 24．若两极板间不加电压，请定性分析油滴由静止开始下落过程中的运动情况： 。 25．若两极板间加电压，油滴在极板间匀速下落的过程中，油滴（　　） A．电势能减小 B．机械能减小 C．电场力大小等于重力大小 D．向电势更高处运动 26．某实验小组想测量元电荷的电量大小。装置如图所示，在真空容器中有正对的两平行金属板和，两板与外部电路连接，两板间相距。外部电路电源电动势，内阻，保护电阻，电阻箱的阻值可调。实验时，电键闭合、断开时，小组从显微镜发现容器中有一个小油滴正好在两板中间处于静止状态，该油滴质量为，取，求： （1）该油滴带电性质及所带电量； （2）调节电阻箱，闭合电键，油滴将加速下落，求油滴下落到板的时间（结果保留三位有效数字）。 【答案】21． 分压 22． 23．元电荷 24．油滴做加速度逐渐减小的加速运动，直到空气阻力等于重力时，油滴做匀速直线运动 25．B 26．（1）带负电，；（2） 【解析】21．[1][2]根据实验要求，滑动变阻器起到改变电压的作用，所以滑动变阻器应采用分压接法。在虚框内画出控制电路图如下 22．根据平衡条件可知 解得 23．油滴电荷量皆为某最小固定值的整数倍。我们把这最小固定值称之为元电荷。 24．如果不加电压，则在重力作用下，加速运动，随着阻力增大，合力减小，所以油滴做加速度逐渐减小的加速运动，直到空气阻力等于重力时，油滴做匀速直线运动。 25．油滴匀速下落，则电场力做负功，电势能增大，动能不变，重力势能减小，则机械能减小，根据平衡可知，电场力与阻力之和与重力等大，油滴向下运动，靠近负极板，则电势逐渐降低。 故选B。 26．（1）电键闭合、断开时，电路断路 该油滴处于静止状态，受力平衡 ， 解得 由于电场方向竖直向下，电场力竖直向上，故该油滴带负电； （2）闭合电键电容器与并联，因此 根据闭合电路欧姆定律 电场强度 根据牛顿第二定律 油滴下落到B板由运动学公式 联立解得 27．   （1）某实验小组想借助电阻箱得到欧姆表内部的电动势E、内阻和表头的满偏电流，为此设计了如图1所示的电路，测得电阻箱的示数和表头的电流满足如图3所示的关系，其中、、已知，则 。 （2）因表头故障，无法读出电流的大小（仍可显示0刻度和满偏值），为了得到电流，小组在电阻箱的旁边串联了一个电流表之后，再进行欧姆调零，如图2，由于电流表有内阻，E的测量值比真实值 （填“偏大”、“偏小”或“不变”），的测量值比真实值 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 【答案】 不变 偏大 【详解】（1）[1]根据闭合电路的欧姆定律 整理得 图象的斜率表示电动势，为 [2]当时，有 解得内阻为 [3]满偏电流为 （2）[4]由于电流表有内阻，根据闭合电路的欧姆定律 整理得 可知图象的斜率不变，故电动势的测量值比真实值不变。 [5]图象的纵截距的绝对值表示内阻，由于电流表有内阻，图象的纵截距的绝对值增大，的测量值比真实值偏大。 电阻率的测量 28．某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻。 使用游标卡尺和 （填器材名称）测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图（a）和图（b）所示，则测得的长度为 cm，直径为 mm。 29．按图（c）连接电路后，实验操作如下： ①将滑动变阻器R1的阻值置于最 （选填“大”或“小”）处：将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为I0； ②将电阻箱R2的阻值调至最大处；S2拨向接点2；保持 不变，调节R2，使电流表示数仍为I0，此时R2阻值为1280Ω； ③得圆柱体的电阻为 Ω。相应的电阻率为 。（保留三位有效数字） 30．电阻定律适用于浓度均匀的电解液溶液。 （1）某种导电溶液，在1s内有2个二价正离子通过某一横截面，同时有4个电子（电子电荷量为e）反向通过同一横截面，则该导电溶液中的电流为( ) A．0                B．4e            C．6e                D．8e （2）如图甲所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、Q为电极，设a=1m，b=0.2m，c=0.1m，当里面注满某种电解液，且P、Q加上电压后，其U—I图线如图乙所示，当U=10V时，求电解液的电阻为 Ω，电阻率ρ是 。 31．在如图所示的电路中，电源电压U恒为12V，滑动变阻器R的总阻值为30Ω，小灯L上标有“6V，0.3A”的字样。先将滑动变阻器R的滑片P移到b端，闭合电键S，求： （1）此时电流表的示数I1。 （2）将滑动变阻器的滑片P向上移动，当小灯正常发光时，电流表的示数I2为0.3A，这时滑动变阻器上滑片P与a端之间的阻值RPa为多大？ 【答案】28． 螺旋测微器 5.00 5.314 29． 大 滑动变阻器R1的阻值 1280 0.567 30． C 2000 40 31．（1）0.4A；（2） 【解析】28．[1]使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径。 [2]根据游标卡尺的读数可得，测得的长度为 [3]根据螺旋测微器的读数可得，测得的直径为 29．①[1]为了保护电路中的电流表，则需将滑动变阻器R1的阻值置于最大处。 ②[2]S2拨向接点1和2时电路中的电流都为，为确保电阻箱R2的阻值与圆柱体的电阻阻值相同，则S2拨向接点2时，要保持滑动变阻器R1的阻值不变。 ③[3][4]故测得圆柱体的电阻R为，根据电阻定律可得，圆柱体的电阻率为 30．（1）[1]在1s内通过某一横截面的电荷量为 则根据电流的定义式可得，该导电溶液中的电流为。 故选D。 （2）[2]由图可知当U=10V时，则额电解液的电阻为 [3]根据电阻定律可得，电解液的电阻率为 31．（1）滑动变阻器R的滑片P移到b端时，灯泡被电流表短路，电路中只有滑动变阻器的最大电阻，则此时电流表的示数为 （2）小灯泡正常发光时，滑片P与a端之间的电流为 滑片P与a端之间的电压为 则滑片P与a端之间的电阻为 二、导电材料的电阻率 32．如图所示为某电学元器件的伏安特性曲线，图中虚线为曲线上P点的切线。随着该元件两端电压的增大，其电阻逐渐 （选填“增大”或“减小”）；当通过该元器件的电流为0.4A时，该元器件的阻值为 Ω。 33．某同学将待测量的金属丝单层缠绕在圆柱形铅笔上，测得N圈的电阻丝宽为d，电阻丝的总阻值为R，总长度为L，则该电阻丝的电阻率ρ＝ 。 34．两根材料相同的均匀导线a和b，a长为l，b长为3l，串联在电路中时沿长度方向的电势随位置变化的规律如图，则导线a和b的横截面积之比为（　　） A． B． C． D． 35．下图游标卡尺和螺旋测微器的读数分别为 mm和 mm。 【答案】32． 增大 100 33． 34．A 35． 23.7 6.725/6.726/6.727 【解析】32．[1]随着该元件两端电压的增大，图像上的点与原点连线的斜率变大，则其电阻逐渐增大； [2]当通过该元器件的电流为0.4A时，该元器件的阻值为 33．根据 其中 解得 34．由图像可知，两导体两端电压之比为 两导体电流相等，则电阻之比 根据 可得 故选A。 35．[1]游标卡尺的读数为23mm+0.1mm×7=23.7mm [2]螺旋测微器读数6.5mm+0.01mm×22.6=6.726mm。 家用电器 当今美好生活离不开各种各样的家用电器。 36．家庭电路是各种用电器正常工作的基本保证，关于家庭电路，下列说法正确的是（    ） A．电灯与电灯是串联的 B．开关与被控制的电灯是串联的 C．保险丝熔断后，可用铜丝或铁丝代替 D．标有“110 V  25 W”和“110 V  60 W”的两盏白炽灯，串联后接入220 V电路中可正常发光 37．人们常用卡路里（cal）来计量运动消耗的能量，已知1 cal＝4.2 J，而家庭用电则常用千瓦时（kW•h）计量所用的电能，则1 kW·h相当于（    ） A．1000 cal B．3600 cal C．8.6×105cal D．3.6×106cal 38．打印机也逐步成为家中常用电器。某喷墨打印机简化结构如图所示，墨盒发出质量为m的微小墨滴，经带电室后所带电荷量由输入信号控制。随后以一定的初速度v0进入长为L、间距为d、电压为U的带电平行金属板，金属板右端与纸的距离为L1。忽略空气阻力、墨滴所受重力和偏转电场的边缘效应。 （1）若墨滴打到纸上的点偏离入射方向的距离为Y，求该墨滴的电荷量q 。 （2）下列操作中能使纸上的文字尺寸放大的是( ) A．仅增大d    B．仅增大U    C．仅增大L1    D．仅增大q 39．小明有一款便携式打印机，其自带锂电池，但电池上的铭牌只能依稀看出“1500 mA·h”，因此小明借助青中物理实验室的器材测量电池的电动势和内阻。（定值电阻） （1）测量电路图如图（a）所示，请在图（b）中完成实物电路的连接 。 （2）定值电阻R1所起的作用是 。 （3）由实验数据获得的图像如图（c）所示，则电池的电动势为 V，内阻为 Ω。（结果均保留两位有效数字） （4）若已知执行打印任务时锂电池的放电功率约为30 W。该锂电池充满电后，储存的电荷量为 C，若打印一张A4纸用时5s，则该打印机最多可以打印A4纸 张。 【答案】36．B 37．C 38． BCD 39． 等效为电源内阻，降低实验误差。 3.0 0.33 5400 108 【解析】36．A．电灯与电灯之间的通断互不影响，故电灯与电灯之间时并联的，故A错误； B．开关的通断与电灯的通断同步，故二者是串联的，故B正确； C．保险丝在大电流时容易熔断以保护电路，铜丝和铁丝不易熔断，故不可代替保险丝，故C错误； D．标有“110 V  25 W”和“110 V  60 W”的两盏白炽灯的电阻不相同，串联后两盏白炽灯两端的电压均不为110V，即二者均不能正常发光，故D错误。 故选B。 37． 38．. [1]在偏转极板间 联立解得 [2]由[1]可知 增大偏离入射方向的距离为Y，可以增大文字尺寸，既可以仅增大U或仅增大L1或仅增大q。 故选BCD。 39．[1]根据电路图连接实物图如下 [2]正常电池的内阻一般比较小，故可以增加一个定值电阻，将其等效为电源内阻，降低偶然误差对实验结果的影响。 [3]图像的纵轴截距表示电源的电动势，由图可知 [4]电源的等效内阻等于图像的斜率的绝对值 [5]储存的电量为 [6]打印机的工作电流为 工作总时长为 打印的纸张数为 家庭电路由入户电源线（火线，零线）、电能表、总开关、断路器、用电器、导线、插座开关组成。火线相当于实验室电路的电源正极，零线相当于电源负极，火线和零线之间的电压为交流电，所以家庭电路比实验室电路连接要更注重安全性，尤其在电路出故障进行维修时要尽可能避免危险。 40．作图题：在符合安全用电的原则下，在图中用笔画线代替导线正确连接电路 。 41．节日用的一串串小彩灯中，每个灯的构造都如图所示，除灯丝电阻外，在灯丝引线上还并联有金属丝，下列说法中正确的是（　　） A．正常工作时电流主要流过 B．的阻值远大于 C．灯丝断后电流只流过 D．不发光的灯越多，剩余亮着的灯就越亮 42．图（a）中的元件符号表示用伏安法测电池电动势和内电阻实验中所用的器件。 （1）试在图中画出连线，将器件连接成为实验电路 。 （2）设所得的图线如图（b）所示，可求出电池的电动势为 ，电池内阻为 。 43．在如图所示的电路中，电阻R两端的电压是U；当将R换成3R之后，其两端的电压为2U。则电路换成3R时的电流是电路接入R时的 倍；该电源 内电阻r（填写“存在”或“不存在”）；理由是 。 44．如图所示，电路中有四盏相同规格的灯，规格均为“，”，，，； （1）要使电灯消耗的总功率最大，应该接 盏灯，该功率是 （2）要使电阻上消耗的电功率最大，应该接 盏灯； （3）要使电源输出功率最大，应该接 盏灯。 45．一台小型电动机在的电压下工作，通过的电流是。该电动机能在内把的物体匀速提升。不计各处摩擦，取，求电动机的输入电功率、输出机械功率、电动机的效率及电动机线圈的电阻。 【答案】40． 41．ABC 42． 1.5 0.75 43． 存在内阻r 见解析 44． 2 6.75 4 3 45．6W   4.8W      【解析】40．[1]开关接在火线上，电流在经过灯泡回到零线上 41．[1]并联电阻的阻值远大于灯丝的电阻。因此，在正常发光时，绝大部分电流是通过灯丝的，只有少量电流通过并联电阻，这样小灯泡能够正常发光。如果某个灯的灯丝被烧毁，那么该灯的电阻将不再存在，电流将全部通过并联电阻。由于并联电阻的阻值远大于灯丝，所以并联电阻上的电压会大大增加。这会导致其他灯上的电压减小，从而使其他灯变得比原来暗一些，故选ABC。 42．[1]电流传感器与电阻R串联测干路电压，电压传感器并联测路端电压，连接电路如图所示 [2][3]根据闭合电路的规律可得 图像与纵轴的交点表示电源电动势，即 E=1．5V 图像的斜率表示内阻 43．[1]电路接入R时，根据欧姆定律，电路中的电流 电路接入3R时，根据欧姆定律，电路中的电流 则 得 换成3R时的电流是电路接入R时的倍。 [2][3]该电源存在内电阻r，若电源无内阻，当将R换成3R之后电阻两端电压即电源两端电压不变。由闭合电路欧姆定律 解得 44．[1][2]灯泡的电阻为 根据数学知识可知当外阻等于内阻时，电源输出功率最大，即 解得 n=2 该功率为 [3] 对于定值电阻，当电路中电流最大时，消耗功率最大 当n=4时，电路中电流最大； [4]灯泡的电阻为 根据数学知识可知当外阻等于内阻时，电源输出功率最大，即 解得 n=3 45．[1]电动机的输入功率为 重物匀速上升，则绳的拉力为 重物上升的速度为 电动机提升重物的功率为 电动机的效率为 根据能量的转化与守恒，可得电动机的热功率为 热功率为 解得线圈的电阻为 46．采用图1所示的电路图来测量金属丝的电阻率。 (1)用螺旋测微器（千分尺）测某金属丝直径时，示数如图所示，该金属丝直径为 mm。 (2)实验时，用螺旋测微器测量电阻丝的直径时，当测微螺杆快接近电阻丝时，再旋转 ，直到听见“喀喀”的声音为止。 (3)实验时，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应处在 （填“”或“”）端。 (4)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“”“”或“”）。若闭合开关，该错误连接会带来的问题有 。 【答案】(1)0.849/0.848/0.850 (2)微调旋钮 (3)M (4) b 待测电阻被短路，电表无示数，无法测量 【详解】（1）螺旋测微器的精确值为，由图可知该金属丝直径为 （2）实验时，用螺旋测微器测量电阻丝的直径时，当测微螺杆快接近电阻丝时，再旋转微调旋钮，直到听见“喀喀”的声音为止。 （3）闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应处在M端，使电表示数从零变化。 （4）[1][2]闭合开关前检查电路时，发现有一根导线接错，该导线为b，该导线应接在滑动变阻器左下端；若闭合开关，该错误连接会带来的问题是待测电阻被短路，电表无示数，无法测量。 47．在“测量电源的电动势与内阻”实验中，某同学设计了如图所示的实验电路。其中待测电源（电动势约为3.0V，内阻约为几欧）；R0为定值电阻；ac为阻值均匀的电阻丝（总长60cm，单位长度的电阻为ρ0=0.2Ω/cm，电阻上标有长度刻度）；电流表A量程为0.6A，内阻不计） (1)定值电阻R0的作用是 。 (2)实验时定值电阻R0有下列几种阻值，应选用 。 A．4．0Ω B．20Ω C．30Ω D．40Ω (3)实验中闭合开关S，滑动b点改变bc的长度L，记录bc的长度L和电流表A的示数I，根据测得的多组数据，以为纵坐标，L为横坐标，作出的图线（用直线拟合），并计算出直线的斜率为k，纵截距为b，由此可知电源的电动势E= ，内阻r= （均用字母R0、ρ0、k、b表示）。 【答案】(1)保护电路 (2)A (3) 【详解】（1）定值电阻的作用是防止电路中电流过大烧坏元件，保护电路。 （2）电路连接既要保证安全，又要尽可能减小误差，电动势约为3.0V，电流表量程为0.6A，电路中的最小总电阻为 所以选择A比较好，B、C、D接入电路，电流较小，误差较大。 故选A。 （3）[1][2]电阻丝串入电路的阻值为 根据闭合电路的欧姆定律 整理得到 所以，图线的斜率为 解得 纵截距为 解得 1 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题20 电流及电路（原卷版） 1、认识电阻并了解影响导体电阻的因素 2、认识电阻率并掌握电阻定律的相关计算1．了解闭合电路的构成及相关物理量，如内电路、外电路、内阻、外电阻、内电压、路端电压等。 3．理解闭合电路中电源的电动势、路端电压和内电压的关系。 4．理解闭合电路中电流的决定因素和闭合电路欧姆定律的意义。 知识点一、电阻与电阻定律 一． 电阻 1．概念：导体两端的的电压与通过导体的电流大小之比。 2．定义式：． 3．单位：欧姆(Ω)，常用的单位还有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)，且1 Ω＝10－3 kΩ＝10－6 MΩ. 4．物理意义：反映导体对电流阻碍作用的大小． 5．应用：电阻器（resistor）是用导体材料制成的、在电路中对电流起一定阻碍作用的电子元件，在日常生活中也常常被直接称为电阻。人们根据电阻定律，设计生产出各种各样的电阻器来满足社会生产生活实际需要。作为重要基础电子元件，电阻器在工业生产中有着重要而且广泛的应用。 二.影响导体电阻的因素 1．导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料有关． 2．探究思路 为探究导体电阻是否与导体横截面积、长度和材料有关，我们采用控制变量法进行实验探究． 3．实验：研究影响导体电阻的因素 如图，a、b、c、d 是四段不同的金属导体。在长度、横截面积和材料三个因素中，b、c、d 跟 a 相比，分别只有一个因素不同。图中四段导体是串联的，每段导体两端的电压与它们的电阻成正比，因研究影响导体电阻的因素此，用电压表分别测量 a、b、c、d 两端的电压，就能知道它们的电阻之比。这样就可以得出长度、横截面积和材料这三个因素与导体电阻的关系。导体电阻与长度的关系 b 与 a，长度不同，横截面积、材料相同。比较 a、b 的电阻之比与它们的长度之比。导体电阻与横截面积的关系 c 与 a，横截面积不同，长度、材料相同。比较 a、c 的 电阻之比与它们的横截面积之比。导体电阻与材料的关系 d 与 a，材料不同，长度、横截面积相同。比较 a、d 的电阻是否相等。改变滑动变阻器滑片的位置，可以获得多组实验数据以得到更可靠的结论。 这个实验得到的是电阻与导线长度、横截面积的比例关系，实验中不必计算电阻大小的数值。通过上述实验我们发现，导体的电阻与长度、横截面积有定量关系，而且，当导体的长度和横截面积确定后，导体的电阻因材料不同而不同。 知识点二：电源、电动势 一、电源 1．电源是通过非静电力做功把其他形式的能量转化为电势能的装置： 在电源内部，存在着由正极指向负极的电场。在这个 电场中，静电力阻碍正电荷向正极移动。因此，在电源内 部要使正电荷向正极移动，就一定要有一种与静电力方向相反的力作用于电荷才行（图 12.2-2）。我们把这种力叫作非静电力 电源把正电荷从负极搬运到正极的过程中，这种非静电力在做功，使电荷的电势能增加。 二、电动势 1．电源电动势 （1）定义：在电源内部，电源移动电荷，增加电荷的电势能。在物理学中，我们用非静电力所做的功与所移动的电荷量之比来表示电源的这种特性，字母为E，单位为伏特（V） （2）物理意义：反映了电源将其他形式的能转化为电能的能力的大小，如电动势1.5V的物理意义是当1C的电荷通过电源时，能够把1.5J的其它形式的能转化为电能； 因此电动势在数值上等于非静电力把 1 C 的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。如果移动电荷量 q 时非静电力所做的功为 W，那么，电动势 E 表示为 （3）影响因素：电源的电动势仅取决于电源本身对于给定的电源。 三、闭合电路 1、闭合电路：将用电器和电源连接起来就构成了闭合电路。 2、闭合电路的组成 （1）外电路和内电路：电源外部的电路为外电路；电源内部的电路为内电路。 （2）外电压和内电压：外电路的电压称为外电压或路端电压； 内电路的电压成为内电压。 （3）内阻 电源内部也是由导体组成的，因此也有电阻，叫电源的内电阻，简称内阻。 符号：r ；单位：Ω 物理意义：电源本身对电流的阻碍作用。内阻由电源本身特性决定，与外电路无关。 知识点三：闭合电路欧姆定律 1、 闭合电路欧姆定律 1、闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比 说明： （1）U外＝IR是外电路上总的电势降落，习惯上叫路端电压或外电压 （2）U内＝Ir是内电路上的电势降落，习惯上叫内电压 （3）能量守恒 W＝Q外＋Q内 E＝IR＋Ir， E＝U外＋U内 二、闭合电路主要物理量的关系 研究闭合电路，主要物理量有E、r、R、I、U，前两个是常量，后三个是变量。闭合电路欧姆定律的表达形式有： 1、E＝U外＋U内 2、I＝（I、R间关系） 3、U外＝E－Ir（U、I间关系） U外＝E（U、R间关系） 4、路端电压与外电阻的关系 （1）当外电阻R增大时，根据可知，电流I减小（E和r为定值），内电压Ir减小，根据U＝E－Ir可知路端电压U增大。 特例：当外电路断开时，R＝∞，I＝0，Ir＝0，U＝E。 （2）当外电阻R减小时，根据可知，电流I增大，内电压Ir增大，根据U＝E－Ir可知路端电压U减小。 特例：当外电阻R＝0（短路）时，，内电压，路端电压＝0。 一、电流强度的定义及单位 电流的微观表达式及其应用 1．横截面积为S的导线中，通有大小为I的电流，已知导线单位体积中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子定向移动的速率是v，则在时间t内通过导线截面的电子数是（　　） A．It B． C． D． 2．如图所示是一根粗细均匀的橡胶棒，其横截面积为S，由于与毛皮发生摩擦而均匀带负电，若已知该橡胶棒每米长度所带的电荷量为q，则当该棒沿轴线方向向右做速度为v的匀速直线运动时，形成的等效电流的大小和方向为（　　） A．，向右 B．，向左 C．，向右 D．，向左 3．关于电流，下列说法正确的是（    ） A．电流是矢量，其方向为正电荷定向移动的方向 B．电路接通后，电子就由电源出发、只要经过一个极短的时间就能到达用电器 C．在电路不变的条件下，金属导体温度升高时，导体中自由电子热运动速度加快，电流也随之增大 D．由可知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比，与导体的电阻成反比 4．关于电流，下列说法中正确的是（　　） A．单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大 B．电子运动的速率越大，电流越大 C．电荷的移动形成电流 D．因为电流有方向，所以电流是矢量 二、测量电阻丝电阻率的实验 5．测量铅笔芯的电阻率，取一支4B铅笔，去掉两端笔芯外木质部分，不损伤笔芯，如图甲所示安放在接线支座上。 (1)若待测电阻约为几欧姆，乙同学采用实验室提供的下列器材测定铅笔芯电阻。 A．待测笔芯 B．电流表（0~0.6A，内阻约） C．电流表（0~3A，内阻约0.5Ω） D．电压表（0~3V，内阻约6kΩ） E．电压表（0~15V，内阻约30kΩ） F．滑动变阻器（0~10Ω） G．电源3V H．开关、导线若干 要进一步精确测量笔芯的电阻率，电流表应选 ，电压表应选 （只填代号字母）； (2)将实验电路图画在虚线框中 ；       (3)请根据实验要求在图2中用笔画线代替导线（只配有两根导线）完成实物电路连接 。 (4)实验测量过程中，电压表读数为U，电流表读数为I，则铅笔芯电阻率的计算式为 （用以上各小题中字母表示）。 五、电阻率 电阻率的测定有非常重要的意义。如：为满足集成电路的性能要求，对金属导体、半导体等电阻率进行测定；又如土壤电阻率是表征土壤电导性能的指标，被广泛应用于雷电风险评估、研究土壤的腐蚀性等方面。 6．“测量金属丝的电阻率”的实验电路如图所示，实验过程中： （1）用 测量金属丝长度，用 （ 两空均选填“刻度尺”或“螺旋测微器”）测量金属丝的直径，为减小误差进行多次测量求平均值，得到金属丝长度L和直径d。 （2）根据电路图连接电路，开关S处于断开状态，滑动变阻器滑动片滑到 （选填：“a” 或“b”）端。闭合开关，调节滑动变阻器，记录多组电压和电流。 （3）根据实验数据，画出U-I图，由图线的斜率得出金属丝的阻值为R。由此可知金属丝的电阻率ρ为 （用L、d、R表示）。 7．测量土壤的电阻率。已知盛满土壤样品的玻璃管的内径d=60mm，改变土壤样品长度，测量每次土壤长度L和土壤的阻值R；利用记录的多组土壤长度L和电阻R的数据，绘制如图所示的R-L关系图像。由图像可求土壤样品的电阻率为 Ω·m。（保留3位有效数字） 8．如图所示，利用圆柱体容器及相关电路测量盐水的电阻率。 （1）用游标卡尺测出圆柱体容器的内直径d，由玻璃管侧壁的刻度尺测出压缩后盐水的高度h。 （2）闭合开关S1，开关S2接 （填“1”或“2”）端，调节滑动变阻器R，使电压表的读数为U1，滑动变阻器滑片不动，然后将开关S2接 （填“1”或“2”）端，再次记录电压表的读数为U2，发现U1＞U2，则电阻R0两端的电压为 。 （3）已知定值电阻R0，根据（1）（2）测量的数据，计算得待测盐水的电阻率为 。 三、闭合电路欧姆定律 9．在如图所示的电路中，电源内电阻为r，R1、R3分别为两个定值电阻。闭合电键S，当变阻器R2的滑动触头向上滑动时，伏特表V1的示数逐渐 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。若移动P的过程中，电流表示数变化量的绝对值为ΔI，则伏特表V3示数变化量的绝对值ΔU3 = 。 10．图（a）电路中的电源为化学电池，断开电键时，其电势沿电流方向的变化如图（b）所示（c、d之间为电源内阻）。 (1)电源电动势E的大小可以表示为（　　） A． B． C． D． E． (2)闭合电键S，a、b两点之间电势差为，一电子从a点在电源内部经d、c移动至b点的过程中，非静电力做功为；断开电键S，a、b两点之间电势差为，电子从a点在电源内部经d、c移动至b点的过程中，非静电力做功为，则 ， 。（以上两空均填涂：A“大于”、B“小于”、C“等于”） 11．如图所示，直线oac为某一直流电源的总功率随电流变化的图线，虚线obc为这个电源内部热功率随电流变化的图线，当电路中电流为2A时（　　） A．外电路电阻等于电源内阻 B．电源内部热功率为2W C．电源输出功率为2W D．路端电压为3V 12．如图所示为某电源的路端电压与电流的关系图像，下列结论正确的是（　　） A．电源的电动势为6.0V B．电源的内阻为12Ω C．电源的短路电流为0.5A D．电流为0.3A时的外电阻是8Ω 四、测量电源电动势和内阻 13．测量电动势和内阻 某同学用铜片和锌片相隔一定距离平行插入土豆内，制成一个简易土豆电池。为了研究该电池的电动势和内阻，他设计了图（a）所示的电路，电路由土豆电池、电阻箱R、电键S、电压传感器、微电流传感器、导线组成。 (1)图（a）中B为 传感器； (2)实验测得的路端电压U与相应电流I的拟合图线如图（b）所示，由此得到土豆电池的电动势 V，内阻 （保留三位有效数字）；当电压读数为，电阻箱上消耗的功率为 ，此时土豆电池效率为 。 (3)该同学仅将铜片和锌片插入得更深一些，重复上述实验，则实验得到的图线可能为图（c）中的 （选填“①”、“②”或“③”）； (4)该土豆电池 （选填“能”或“不能”）使一个“”的小电器正常工作。并通过计算说明。 四、测量电源的电动势和内阻实验 某小组做“测量电源的电动势和内阻”实验，可提供的器材有：待测干电池一节（电动势约1.5V，内阻小于1Ω）；电压表V（量程3V，内阻约3kΩ）；电流表A（量程0.6A，内阻约1Ω）；滑动变阻器R（最大阻值20Ω，允许通过电流2A）；定值电阻R1（阻值2Ω）；定值电阻R2（阻值5Ω）；开关一个；导线若干。 14．按图连接电路，移动变阻器的滑片P使电流表示数逐渐增大。读取数据发现：电流表的示数从不足0.1A增大到0.6A的过程中，电压表的指针偏转范围很小。该现象的主要原因是（　　）    A．电压表分流 B．干电池内阻较小 C．电流表内阻较小 D．滑动变阻器最大阻值较小 15．对此问题，同学们在提供器材的基础上改进了实验方案。 （1）在图中用笔画线代替导线，补齐改进后的连线。    （2）正确连接电路，闭合电键后，移动变阻器滑片，    发现电压表、电流表始终不偏转（已知电池无故障）。同学们猜测可能是某导线断路，为确认猜测是否正确，小王同学找到一只数字式多用电表，将表笔插入插孔，选择开关拨到图的位置，你认为他的选择是 （选填“合理”或“不合理”）的。若他将选择开关逆时针从图位置旋转到下一档，再将黑表笔接电源负极a，红表笔分别接c、e，电表读数均为1.49V，则断路的导线是 。 （3）更换故障导线后，重新实验，测得数据记录在下表，并在U—I图上描出对应的数据点，如图所示。    序号 1 2 3 4 5 6 7 I/A 0.08 0.14 0.20 0.26 0.32 0.36 0.40 U/V 1.35 1.20 1.05 0.88 0.73 0.71 0.52 ①请在图中，依据所描的数据点，画出该电池的伏安特性曲线。 ②由实验数据可知，所选定值电阻为 （填“R1”或“R2”）。 五、利用电源的U-I图像求解可变电阻的实际功率 16．如图所示，图线甲、乙分别为某电源和某金属导体的U − I图线，电源的电动势和内阻分别用E、r表示，根据所学知识，下列说法正确的是（　　） A．当该导体直接与该电源相连时，该导体的电阻为15 Ω B．当该导体直接与该电源相连时，电路消耗的总功率为40 W C．该电源电动势E = 50 V，内阻 D．当该导体直接与该电源相连时，电源输出的功率为80 W 17．如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是某金属元件的曲线，若把该元件分别与电源1、电源2 单独连接，则下列说法正确的是（　　） A．电源1与电源2的内阻之比是7：11 B．电源1与电源2的电动势不同 C．在这两种连接状态下，该元件消耗的功率之比是1：2 D．在这两种连接状态下，该元件的电阻之比是1：2 18．如图乙所示，用一电源与电阻R组成闭合电路，图甲中A，B分别为电源的路端电压U与电流I关系的图像及电阻R的两端电压U与电流I的关系图像，则关于电路描述正确的是（    ） A．电阻 B．电源的电动势 C．电源内阻消耗的功率为2W D．电阻R消耗的电功率 19．如图所示，直线A为某电源的U-I图线，曲线B为某灯泡L1的U-I图线的一部分，用该电源和灯泡L1组成闭合电路时，灯泡L1恰好能正常发光，则下列说法正确的是（　　） A．此电源的内阻为0.67Ω B．电源内部消耗的功率为1.5W C．灯泡L1的额定电压为3V，额定功率为6W D．由于灯泡L1的U-I图线是一条曲线，所以灯泡发光的过程欧姆定律不适用 六、实验题 20．某同学设计如图所示电路用来测量电源的电动势和内阻，其中电流表内阻为RA，量程为0~0.6 A。 (1)实验前，应先将电阻箱电阻调到 （填“最大值”“最小值”或“任意值”）。 (2)改变电阻箱的阻值R，分别测出通过电流表的电流I。下列两组R的取值方案中，比较合理的方案是 （填“1”或“2”）。 方案 编号 电阻箱的阻值R/Ω 1 400.0 350.0 300.0 350.0 200.0 2 35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 (3)根据实验数据描点，绘出的-R图像是一条直线。若直线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E= ，内阻r= （用k、b和RA表示）。 密立根油滴实验 美国科学家密立根通过油滴实验，首次测量了最小电荷量，并获得1923年的诺贝尔奖。 密立根设计的实验装置如图，用喷雾器向一个透明的圆柱形容器里喷入带电油滴，油液被喷射撕裂成油滴时，一般都是带负电的。将容器中A、B板接入电路。我们可以通过改变极板间的电压（从零开始）来控制油滴的运动，假设极板间为匀强电场。 21．根据实验要求，滑动变阻器应采用 接法。在虚框内画出控制电路图，可用的器材有：滑动变阻器、电压表；并标出直流电源的正负极 。 22．调节电压，使得油滴处于悬浮状态。两极板间的电压为，极板间距为。设油滴质量为m，重力加速度为g，则油滴的带电量 。 23．重复对许多油滴进行实验之后，发现油滴电荷量皆为某最小固定值的整数倍。我们把这最小固定值称之为 ，用符号e表示。 油滴在运动时会受到空气阻力，托克斯定律告诉我们空气阻力与下落速度成正比，请据此回答第4、5小题。 24．若两极板间不加电压，请定性分析油滴由静止开始下落过程中的运动情况： 。 25．若两极板间加电压，油滴在极板间匀速下落的过程中，油滴（　　） A．电势能减小 B．机械能减小 C．电场力大小等于重力大小 D．向电势更高处运动 26．某实验小组想测量元电荷的电量大小。装置如图所示，在真空容器中有正对的两平行金属板和，两板与外部电路连接，两板间相距。外部电路电源电动势，内阻，保护电阻，电阻箱的阻值可调。实验时，电键闭合、断开时，小组从显微镜发现容器中有一个小油滴正好在两板中间处于静止状态，该油滴质量为，取，求： （1）该油滴带电性质及所带电量； （2）调节电阻箱，闭合电键，油滴将加速下落，求油滴下落到板的时间（结果保留三位有效数字）。 27．   （1）某实验小组想借助电阻箱得到欧姆表内部的电动势E、内阻和表头的满偏电流，为此设计了如图1所示的电路，测得电阻箱的示数和表头的电流满足如图3所示的关系，其中、、已知，则 。 （2）因表头故障，无法读出电流的大小（仍可显示0刻度和满偏值），为了得到电流，小组在电阻箱的旁边串联了一个电流表之后，再进行欧姆调零，如图2，由于电流表有内阻，E的测量值比真实值 （填“偏大”、“偏小”或“不变”），的测量值比真实值 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 电阻率的测量 28．某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻。 使用游标卡尺和 （填器材名称）测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图（a）和图（b）所示，则测得的长度为 cm，直径为 mm。 29．按图（c）连接电路后，实验操作如下： ①将滑动变阻器R1的阻值置于最 （选填“大”或“小”）处：将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为I0； ②将电阻箱R2的阻值调至最大处；S2拨向接点2；保持 不变，调节R2，使电流表示数仍为I0，此时R2阻值为1280Ω； ③得圆柱体的电阻为 Ω。相应的电阻率为 。（保留三位有效数字） 30．电阻定律适用于浓度均匀的电解液溶液。 （1）某种导电溶液，在1s内有2个二价正离子通过某一横截面，同时有4个电子（电子电荷量为e）反向通过同一横截面，则该导电溶液中的电流为( ) A．0                B．4e            C．6e                D．8e （2）如图甲所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、Q为电极，设a=1m，b=0.2m，c=0.1m，当里面注满某种电解液，且P、Q加上电压后，其U—I图线如图乙所示，当U=10V时，求电解液的电阻为 Ω，电阻率ρ是 。 31．在如图所示的电路中，电源电压U恒为12V，滑动变阻器R的总阻值为30Ω，小灯L上标有“6V，0.3A”的字样。先将滑动变阻器R的滑片P移到b端，闭合电键S，求： （1）此时电流表的示数I1。 （2）将滑动变阻器的滑片P向上移动，当小灯正常发光时，电流表的示数I2为0.3A，这时滑动变阻器上滑片P与a端之间的阻值RPa为多大？ 二、导电材料的电阻率 32．如图所示为某电学元器件的伏安特性曲线，图中虚线为曲线上P点的切线。随着该元件两端电压的增大，其电阻逐渐 （选填“增大”或“减小”）；当通过该元器件的电流为0.4A时，该元器件的阻值为 Ω。 33．某同学将待测量的金属丝单层缠绕在圆柱形铅笔上，测得N圈的电阻丝宽为d，电阻丝的总阻值为R，总长度为L，则该电阻丝的电阻率ρ＝ 。 34．两根材料相同的均匀导线a和b，a长为l，b长为3l，串联在电路中时沿长度方向的电势随位置变化的规律如图，则导线a和b的横截面积之比为（　　） A． B． C． D． 35．下图游标卡尺和螺旋测微器的读数分别为 mm和 mm。 家用电器 当今美好生活离不开各种各样的家用电器。 36．家庭电路是各种用电器正常工作的基本保证，关于家庭电路，下列说法正确的是（    ） A．电灯与电灯是串联的 B．开关与被控制的电灯是串联的 C．保险丝熔断后，可用铜丝或铁丝代替 D．标有“110 V  25 W”和“110 V  60 W”的两盏白炽灯，串联后接入220 V电路中可正常发光 37．人们常用卡路里（cal）来计量运动消耗的能量，已知1 cal＝4.2 J，而家庭用电则常用千瓦时（kW•h）计量所用的电能，则1 kW·h相当于（    ） A．1000 cal B．3600 cal C．8.6×105cal D．3.6×106cal 38．打印机也逐步成为家中常用电器。某喷墨打印机简化结构如图所示，墨盒发出质量为m的微小墨滴，经带电室后所带电荷量由输入信号控制。随后以一定的初速度v0进入长为L、间距为d、电压为U的带电平行金属板，金属板右端与纸的距离为L1。忽略空气阻力、墨滴所受重力和偏转电场的边缘效应。 （1）若墨滴打到纸上的点偏离入射方向的距离为Y，求该墨滴的电荷量q 。 （2）下列操作中能使纸上的文字尺寸放大的是( ) A．仅增大d    B．仅增大U    C．仅增大L1    D．仅增大q 39．小明有一款便携式打印机，其自带锂电池，但电池上的铭牌只能依稀看出“1500 mA·h”，因此小明借助青中物理实验室的器材测量电池的电动势和内阻。（定值电阻） （1）测量电路图如图（a）所示，请在图（b）中完成实物电路的连接 。 （2）定值电阻R1所起的作用是 。 （3）由实验数据获得的图像如图（c）所示，则电池的电动势为 V，内阻为 Ω。（结果均保留两位有效数字） （4）若已知执行打印任务时锂电池的放电功率约为30 W。该锂电池充满电后，储存的电荷量为 C，若打印一张A4纸用时5s，则该打印机最多可以打印A4纸 张。 家庭电路由入户电源线（火线，零线）、电能表、总开关、断路器、用电器、导线、插座开关组成。火线相当于实验室电路的电源正极，零线相当于电源负极，火线和零线之间的电压为交流电，所以家庭电路比实验室电路连接要更注重安全性，尤其在电路出故障进行维修时要尽可能避免危险。 40．作图题：在符合安全用电的原则下，在图中用笔画线代替导线正确连接电路 。 41．节日用的一串串小彩灯中，每个灯的构造都如图所示，除灯丝电阻外，在灯丝引线上还并联有金属丝，下列说法中正确的是（　　） A．正常工作时电流主要流过 B．的阻值远大于 C．灯丝断后电流只流过 D．不发光的灯越多，剩余亮着的灯就越亮 42．图（a）中的元件符号表示用伏安法测电池电动势和内电阻实验中所用的器件。 （1）试在图中画出连线，将器件连接成为实验电路 。 （2）设所得的图线如图（b）所示，可求出电池的电动势为 ，电池内阻为 。 43．在如图所示的电路中，电阻R两端的电压是U；当将R换成3R之后，其两端的电压为2U。则电路换成3R时的电流是电路接入R时的 倍；该电源 内电阻r（填写“存在”或“不存在”）；理由是 。 44．如图所示，电路中有四盏相同规格的灯，规格均为“，”，，，； （1）要使电灯消耗的总功率最大，应该接 盏灯，该功率是 （2）要使电阻上消耗的电功率最大，应该接 盏灯； （3）要使电源输出功率最大，应该接 盏灯。 45．一台小型电动机在的电压下工作，通过的电流是。该电动机能在内把的物体匀速提升。不计各处摩擦，取，求电动机的输入电功率、输出机械功率、电动机的效率及电动机线圈的电阻。 46．采用图1所示的电路图来测量金属丝的电阻率。 (1)用螺旋测微器（千分尺）测某金属丝直径时，示数如图所示，该金属丝直径为 mm。 (2)实验时，用螺旋测微器测量电阻丝的直径时，当测微螺杆快接近电阻丝时，再旋转 ，直到听见“喀喀”的声音为止。 (3)实验时，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应处在 （填“”或“”）端。 (4)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“”“”或“”）。若闭合开关，该错误连接会带来的问题有 。 47．在“测量电源的电动势与内阻”实验中，某同学设计了如图所示的实验电路。其中待测电源（电动势约为3.0V，内阻约为几欧）；R0为定值电阻；ac为阻值均匀的电阻丝（总长60cm，单位长度的电阻为ρ0=0.2Ω/cm，电阻上标有长度刻度）；电流表A量程为0.6A，内阻不计） (1)定值电阻R0的作用是 。 (2)实验时定值电阻R0有下列几种阻值，应选用 。 A．4．0Ω B．20Ω C．30Ω D．40Ω (3)实验中闭合开关S，滑动b点改变bc的长度L，记录bc的长度L和电流表A的示数I，根据测得的多组数据，以为纵坐标，L为横坐标，作出的图线（用直线拟合），并计算出直线的斜率为k，纵截距为b，由此可知电源的电动势E= ，内阻r= （均用字母R0、ρ0、k、b表示）。 1 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$