内容正文:
专题01 电能 能量守恒定律
考点一 电路中的能量转化与欧姆定律
1.(23-24高一下·江苏徐州·期末)一小型电动机加上2V电压,电动机没有转动,测得电流为2A;加上6V电压,电动机转动,则此时流过电动机的电流( )
A.小于6A B.大于6A C.等于6A D.无法确定
【答案】A
【详解】由题意可得电动机内阻
当电动机加上6V电压时电动机转动,阻碍作用增强,所以此时电流
故选A。
2.(23-24高一下·江苏徐州·期末)用不同材料做成两形状、大小相同的导体棒甲、乙,接在如图所示的电路中,理想电压表V1的示数大于V2的示数。则导体棒甲( )
A.电阻率小 B.电功率小
C.在相同时间内产生的热量多 D.在相同时间内通过的电荷量大
【答案】C
【详解】A.导体棒甲、乙串联,通过导体棒甲、乙的电流相同,理想电压表V1的示数大于V2的示数,则导体棒甲两端的电压大于导体棒乙两端的电压,根据欧姆定律可知,导体棒甲阻值较大,导体棒甲、乙形状、大小相同,则导体棒甲电阻率大,故A错误;
B.根据
通过导体棒甲、乙的电流相同,导体棒甲阻值较大,可知导体棒甲电功率大,故B错误;
C.根据
通过导体棒甲、乙的电流相同,导体棒甲阻值较大,导体棒甲在相同时间内产生的热量多,故C正确;
D.根据
通过导体棒甲、乙的电流相同,故在相同时间内通过导体棒甲、乙的电荷量相同,故D错误。
故选C。
3.(23-24高一下·江苏无锡·期末)如图1所示,用充电宝为一手机电池充电,其等效电路如图2所示。在充电开始后的一段时间t内,充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的,设手机电池的内阻为r,则时间t内( )
A.手机电池产生的焦耳热为
B.手机的输入功率为UI
C.充电宝产生的热功率为I2r
D.手机电池储存的化学能为UIt
【答案】B
【详解】A.手机为非纯电阻电路,不能用计算产生的焦耳热,故A错误;
B.手机的输入功率等于充电宝的输出功率,为
故B正确;
C.充电宝的输出电流为I,但其内阻未知,故无法计算充电宝产生的热功率,故C错误;
D.充电宝输出的电能一部分转化为手机电池储存的化学能,一部分转化为手机电池产生的焦耳热,故根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为
故D错误。
故选B。
4.(22-23高二下·江苏南京·期末)在下列四组用电器中,属于利用电流的热效应的一组是( )
A.电风扇和电动机 B.白炽灯和电烙铁
C.洗衣机和电冰箱 D.电解槽和电吹风
【答案】B
【详解】A.电风扇和电动机正常工作时是非纯电阻,做功是主要的,发热是次要的,主要是将电能转化为机械能,不是利用电流的热效应,故A错误;
B.白炽灯和电烙铁是纯电阻,工作时将电能转化为内能,利用了电流的热效应,故B正确;
C.洗衣机工作时主要将电能转化为机械能,电冰箱主要是将电能转化为电动机的机械能,通过做功使物态发生变化,可知,洗衣机和电冰箱均不是利用电流的热效应,故C错误;
D.电解槽和电吹风均是非纯电阻,电解槽主要将电能转化为化学能,电吹风主要将电能转化为机械能,可知电解槽和电吹风均不是利用电流的热效应,故D错误。
故选B。
5.(22-23高二上·江苏盐城·期末)如图所示,某户家庭有电炉、微波炉、洗衣机、电风扇等家用电器。停电时,用欧姆表测得A、B间电阻为R;供电后所有电器均使用,测得A、B间电压为U,进线电流为I,则该户用电的总功率为( )
A.P=I2R
B.P=UI
C.
D.
【答案】B
【详解】B.加在用户两端的电压为U,电路中的电流为I,所以该户用电的总功率为
故B正确;
ACD.用户洗衣机、电风扇等家用电器为非纯电阻电器,其电功率不可以用
或
计算。更不能用
计算。故ACD错误;
故选B。
6.(23-24高二上·江苏盐城·期末)如图甲所示是来测量脂肪积累程度的仪器,其原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例(体液中含有钠离子、钾离子等,而脂肪不容易导电),模拟电路如图乙所示。测量时,闭合开关,测试者分握两手柄,体型相近的两人相比,脂肪含量高者( )
A.电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值变大
B.电压表示数与电流表示数的比值变大
C.消耗的功率大
D.电源的效率小
【答案】B
【详解】A.根据闭合电路的欧姆定律
可得
可知电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值不变,故A错误;
B.体型相近的两人相比,脂肪含量高者人体电阻较大,总电阻较大,总电流较小,电流表示数较小,定值电阻、和内阻两端的电压较小,人体电阻两端电压较大,电压表示数较大,则电压表示数与电流表示数的比值变大,故B正确;
C.体型相近的两人相比,脂肪含量高者人体电阻较大,总电阻较大,总电流较小,消耗的功率小,故C错误;
D.电源的效率为
可知脂肪含量高者人体电阻较大,总电阻较大,总电流较小,电源的效率大,故D错误。
故选B。
7.(23-24高一下·江苏无锡·期末)某同学用内阻Rg=200Ω、满偏电流Ig=5mA的毫安表及相关元件制作了一个简易欧姆表,电阻刻度值尚未标定,电路如图。该同学将两表笔短接,调节滑动变阻器R使毫安表指针满偏,再将阻值为600Ω的电阻接在两表笔之间,此时毫安表指针位置如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.该电源电动势为3V
B.该电源电动势为4.5V
C.刻度1mA处标注3000Ω
D.刻度1.5mA处标注1500Ω
【答案】B
【详解】AB.满偏时
将阻值为Rx=600Ω的电阻接在两表笔之间时读数为I=3mA,则
解得
E=4.5V,R内=900Ω
选项A错误,B正确;
C.刻度1mA处,根据
可得
Rx1=3600Ω
即刻度1mA处标注3600Ω,选项C错误;
D.刻度1.5mA处,根据
可得
Rx2=2100Ω
即刻度1.5mA处标注2100Ω,选项D错误。
故选B。
考点二 闭合电路的功率与图像分析
8.(23-24高二上·江苏南京·期末)图甲为某电源的U—I图线,图乙为某小灯泡的U—I图线,则下列说法正确的是( )
A.电源的内阻为5Ω
B.把电源和小灯泡组成闭合回路,小灯泡的功率约为0.3W
C.小灯泡的电阻随着功率的增大而减小
D.把电源和小灯泡组成闭合回路,电路的总功率约为0.45W
【答案】B
【详解】A.由闭合回路欧姆定律有
结合图甲可得
,
故A错误;
BD.把电源的图像移到灯泡的图像中,如图所示
由图可知,把电源和小灯泡组成闭合回路,灯泡两端的电压约为,电流约为,则小灯泡的功率约为
电路的总功率约为
故D错误,B正确;
C.根据图像中斜率表示电阻的大小,由图乙可知,小灯泡的电阻随着功率的增大而增大,故C错误。
故选B。
9.(23-24高一下·江苏淮安·期末)如图所示的图像中,直线a、b分别为两个电源的路端电压与电流的关系,曲线c为小灯泡的两端电压与电流的关系,三条线交于Q点。若将小灯泡先后分别与这两电源直接相连组成闭合回路,则( )
A.电源电动势 B.电源内阻
C.电源的输出功率 D.电源的总功率
【答案】D
【详解】AB.根据闭合电路得欧姆定律有
由图像可得电源电动势
电源内阻
故AB错误;
C.电源的输出功率
由图知小灯泡先后分别与这两电源直接相连组成闭合回路,路端电压U、电流I相同,则
故C错误;
D.电源的总功率
因为
电流I相等,则
故D正确。
故选D。
10.(23-24高一下·江苏无锡·期末)如图所示,直线A为电源a的路端电压与电流的关系图像;直线B为电源b的路端电压与电流的关系图像;直线C为一个电阻R的两端电压与电流的关系图像。如果将这个电阻R分别接到a、b两电源上,那么有( )
A.R接电源a和电源b,R上分得的电压相等
B.R接电源a和电源b,R上流经的电流相等
C.R接到电源a上,电源的输出功率较小
D.R接到电源b上,电源的输出功率较小
【答案】C
【详解】AB.当电阻R与电源组成闭合电路时,电阻R的图线与电源的图线的交点表示电阻的工作状态,交点的纵坐标表示电压,横坐标表示电流,由图可知,R接电源a和电源b,R上分得的电压不相等,R上流经的电流不相等,故AB错误;
CD.当电阻R与电源组成闭合电路时,电阻R的图线与电源的图线的交点表示电阻的工作状态,交点的纵坐标表示电压,横坐标表示电流,两者乘积表示电源的输出功率,由图看出,R接到a电源上,电压与电流的乘积较小,电源的输出功率较小,故C正确,D错误。
故选C。
11.(23-24高二上·江苏盐城·期末)如图是某电源的路端电压与电流的关系图象,下列结论正确的是( )
A.电源的电动势为5.0V B.电源的内阻为
C.电流为0.2A时的外电阻是 D.电源的短路电流为A
【答案】C
【详解】A.根据
U=E-Ir
可知,图像在U轴上的截距等于电源电动势,则电源的电动势为
E=6.0V
选项A错误;
B.图像的斜率等于电源内阻,则电源的内阻为
选项B错误;
C.由图像可知
U=6-2I
可知,电流为0.2A时的路端电压为
U=5.6V
则外电阻是
选项C正确;
D.电源的短路电流为
选项D错误。
故选C。
考点三 伏安法测量电池的电动势和内阻
12.(22-23高三上·江苏·期末)在探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻实验中,提供的实验器材除电源和开关以外,有以下四种组合,其中不可取的一组器材是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】A.用一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器做实验可以测出多组U、I值,根据闭合回路欧姆定律可得
E=U+Ir
可测量多组数据到式求解,故A可取;
B.用一个伏特表和多个定值电阻做实验,可以测出多组U、R值,根据欧姆定律可得
可以列方程组求出E、r,故B可取;
C.用一个安培表和一个电阻箱,可以测出多组I、R值,根据欧姆定律可得
E=I(r+R)
可以列方程组求出E、r,故C可取;
D.两个安培表和一个滑动变阻器,由于不知道滑动变阻器电阻,故无法测量,故D不可取。
故选D。
13.(23-24高二上·江苏泰州·期末)某同学根据闭合电路欧姆定律测量电源的电动势和内阻。
(1)设计如图1所示的电路,现有图2所示的实验器材和若干导线。图中已将实验器材进行了部分连接,还应当用一根导线将电压表接线柱h与 接线柱连接,再用另一根导线将电压表接线柱g与 接线柱连接;填写接线柱对应的字母
(2)电路接线完毕,在保证电路安全的情况下闭合开关,调节滑动变阻器,发现电压表读数一直接近3V而电流表读数始终为零。已知导线与接线柱均无故障,且故障只有一处。现只改变电压表接线,再闭合开关、调节变阻器。下列推断正确的是______;
A.电压表接在a、f之间,电压表、电流表读数总为零,表明滑动变阻器短路
B.电压表接在a、b之间,电压表读数总接近3V、电流表读数总为零,表明电流表断路
C.电压表接在c、d之间,电压表、电流表读数总为零,表明开关是完好的
(3)实验由图1正确操作后,根据下图数据,测得电池的电动势 V,内阻 ;
(4)如果连接线接头严重氧化或与接线柱连接不紧就会产生“接触电阻”,若本实验中连接滑动变阻器和电流表导线接头处有“接触电阻”,则由此产生的影响是:电动势E测量值 选填“偏大”、“偏小”或“不变”;
(5)实验时,小明进行了多次测量,花费了较长时间,测量期间一直保持电路闭合,其实从实验误差考虑,这样的操作不妥,因为 。
【答案】(1) b或c f或p
(2)BC
(3) 1.44 2.47
(4)不变
(5)干电池长时间使用后,电动势和内阻会发生变化,导致实验误差增大
【详解】(1)由图结合电流的流向可知,由于bc、fp是分别同一根导线的两端;故可知还应当用一根导线将电压表接线柱h与b或c连接,而再用另一根导线将电压表接线柱g与f或p连接;
(2)原电路中电压表示数为3V电流表示数为零说明电压表测量电源电压,即开关和电源完好,电流表示数为零说明电流表或者电阻器断路。
A.电压表接在a、f之间,由图可知,测量的是滑动变阻器端电压,若电压表、电流表读数总为零表 明电路没有接通,有可能为电键处断路,故A错误;
B.电压表接在a、b之间,测量的电流表端电压,若电压表读数总接近3V,说明电压表与电源连接良好、而电流表读数总为零,则由故障分析可知为电流表断路,故B正确;
C.电压表接在c、d之间,电压表、电流表读数总为零,开关两端电压为零,说明开关连接是完好的,故C正确。
故选BC。
(3)[1][2]由闭合电路欧姆定律可得
由图像的斜率及截距含义可得
电源的电动势为
电源的内阻为
(4)电压表所测电压值包含了接触电阻的电压,因此对电动势和内阻的测量值都不影响,故电动势E测量值不变;
(5)由实验误差分析可知,由于测量花费了较长时间,且测量期间一直保持电路闭合,使得电动势和内阻会发生变化,会导致实验误差增大,故这样的操作不妥。
14.(23-24高一下·江苏无锡·期末)在“测量一节干电池的电动势和内阻”实验中,电路图如图,可选用的实验器材有:
电压表V1(量程3V);电压表V2(量程15V);
电流表A1(量程0.6A);电流表A2(量程3A);
滑动变阻器R1(最大阻值20Ω);滑动变阻器R2(最大阻值300Ω);
干电池;开关S;导线若干;
(1)选择合适的器材:电压表应选 ,电流表应选 ,滑动变阻器应选 (填写所选器材前的符号)
(2)测得的7组数据已标在如图所示坐标系上,用作图法求干电池的电动势 V和内阻 Ω。(注意纵坐标未从0开始)
(3)两个实验小组用不同的电池完成了上述的实验后,发现各电池电动势相同,只是内阻有差异.同学们选择了内阻差异较大的甲、乙两个电池进一步探究电池的内阻热功率P随路端电压U变化的关系,画出了图3所示的P-U图像。已知甲电池组的内阻较大,则下列各图中可能正确的是 。
(4)按照图1的测量方法,某同学利用图像分析由电表内电阻引起的实验误差。在图4中,实线是根据实验数据描点作图得到的U-I图像;虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U-I图像(没有电表内电阻影响的理想情况)。下列图像中哪一个是该实验的分析
(5)图4中虚线U(I)的函数解析式是,如果考虑电表内阻影响,图4实线U(I)的函数解析式是U=( )·I+( )。(解析式中可能用到的物理量:电源电动势E,内阻r,电压表内阻RV,电流表内阻RA)
【答案】(1)
(2) 1.50 1.04
(3)B
(4)A
(5)
【详解】(1)[1]一节干电池的电动势大约1.5V,电压表应选择量程为3V的;
[2]一节干电池的内阻大约,为了精确测量电路中电流,电流表应选择量程为的;
[3]电路中的最大电阻约为
为了便于调节电路,滑动变阻器选择。
(2)[1][2]根据图中的点迹作图
根据闭合电路欧姆定律可得
根据图像可知干电池的电动势
干电池的内阻
(3)由焦耳定律可得,电源内阻热功率
P与U为二次函数关系,开口向上,由于电动势相同,当U=0时,纵轴截距为,内阻越大,截距越小,已知甲电池组的内阻较大,则甲的纵轴截距较小,故B正确,ACD错误。
故选B。
(4)图1的实验误差来自于电压表的分流作用,当电压表示数为零时无电流通过电压表,此时测量值等于真实值,电压表的示数越大,实际流过外电路的电流与理论上流过外电路电流的差值越大,故对应图4的U-I图像是A。
(5)由闭合电路欧姆定律可知
解得
15.(23-24高一下·江苏徐州·期末)某实验小组在“电池电动势和内阻的测量”实验中:
(1)先用多用电表2.5V量程粗测一电池的电动势,将多用电表的 表笔(填“红”或“黑”)与电池的正极相连,另一表笔与电池的负极相连,多用电表的示数如图1所示,则电源电动势为 V。
(2)为较准确的测量该电池的电动势和内阻,实验小组设计如图2所示电路,请用笔画线代替导线,将图3所示的实物电路连接完整 。
(3)图4为根据图2所示电路所绘出的U-I图像,U、I分别为电压表V和电流表A的示数,根据该图像可得被测电池的电动势E= ,内阻r= Ω(小数点后保留两位)。
(4)在(2)、(3)中,实验产生系统误差的主要原因是 。
【答案】(1) 红 1.43
(2)
(3) 1.48 0.86
(4)电压表的分流
【详解】(1)[1]为保证电流从红表笔流入多用电表,用多用电表2.5V量程粗测一电池的电动势,将多用电表的红表笔与电池的正极相连。
[2]电源电动势为
(2)电池的电动势约为,为减小实验误差,电压表的量程选择,实物电路如图所示
(3)[1]根据闭合电路的欧姆定律
整理得
可知图像的纵截距表示电源电动势,为
[2]图像斜率的绝对值表示电源内阻,为
(4)实验产生系统误差的主要原因是电压表的分流。
16.(23-24高一下·江苏宿迁·期末)将多个苹果串联制成“水果电池”,测量“水果电池”的电动势E和内阻r。
(1)利用多用电表粗测“水果电池”的电动势,选择直流电压挡0~10V,如图甲所示为多用电表指针偏转位置,则读数为 V。
(2)利用下列器材测量该“水果电池”的电动势E和内阻r。
电流表A(量程5mA,内阻约20Ω)
电压表V(量程15V,内阻约4kΩ)
滑动变阻器R
待测“水果电池”(内阻r约为800Ω)
开关S,导线若干
①图乙中a、b两个实验电路中最合理的电路为 (选填“a”或“b”)。
②根据实验数据画出U-I图线,如图丙所示。由图线可得“水果电池”的电动势E= V,内阻r= Ω。(计算结果保留3位有效数字)
③考虑电流表内阻的影响,采用所选电路测量“水果电池”电动势E的测量值与真实值相比 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)4.4
(2) b 5.00 789 不变
【详解】(1)选择直流电压挡0~10V,最小分度值为0.2V,该读数为4.4V。
(2)①[1]由于
则电流表采用相对电源的内接法,为方便调节电流,采用限流接法,实验电路图如图b所示;
②[2][3]由闭合电路欧姆定律知
所以图像的纵坐标表示电源电动势,即“水果电池”的电动势为
图像的斜率的绝对值表示电源的内阻
③[4]考虑电流表内阻的影响,闭合电路欧姆定律知
可得U-I图像的纵截距仍等于电源电动势,所以E测量值等于真实值。
考点四 动态电路分析
17.(23-24高一下·江苏徐州·期末)电路如图所示,开始时S闭合,灯L1、L2发光。当可变电阻R的滑片P向上滑动时,下列说法正确的是( )
A.灯L1变亮 B.灯L2变亮
C.电源两端电压变小 D.电源的总功率变大
【答案】B
【详解】A.可变电阻R的滑片P向上滑动时,可变电阻R接入电路的阻值增大,电路总电阻增大,电源电动势不变,则电路总电流减小,灯L1变暗,故A错误;
B.电路总电流减小,电源内阻、灯L1两端的电压减小,电源电动势不变,则灯L2两端的电压增大,灯L2变亮,故B正确;
C.电路总电流减小,电源内阻两端的电压减小,电源电动势不变,则电源两端电压增大,故C错误;
D.电路总电流减小,电源电动势不变,电源的总功率变小,故D错误。
故选B。
18.(23-24高一下·江苏宿迁·期末)如图所示,滑动变阻器的总阻值为R,灯泡阻值为R且保持不变。闭合开关S后,滑动变阻器滑片P由a滑向b的过程中( )
A.灯泡变暗
B.电源的效率减小
C.电压表的示数增大
D.滑动变阻器的功率先减小后增大
【答案】B
【详解】A.闭合开关S后,滑动变阻器滑片P由a滑向b的过程中,滑动变阻器接入电路的阻值减小,电路总电阻减小,电路总电流增大,灯泡变亮,故A错误;
B.电源的效率为
电路总电流增大,可知电源的效率减小,故B正确;
C.电路总电流增大,灯泡、电源内阻两端的电压增大,故滑动变阻器两端的电压减小,电压表的示数减小,故C错误;
D.将灯泡阻值看成等效电源内阻的一部分,当滑动变阻器的阻值等于灯泡阻值与电源内阻之和时,滑动变阻器的功率最大,由于滑动变阻器的总阻值等于灯泡阻值,则滑动变阻器的阻值小于灯泡阻值与电源内阻之和,滑动变阻器滑片P由a滑向b的过程中,滑动变阻器的功率一直减小,故D错误。
故选B。
19.(23-24高二上·江苏连云港·期末)数码相机闪光灯是通过电容器放电工作的,其简化电路如图所示,为定值电阻,为电容器,电源内阻为。闭合开关,在滑动变阻器的滑片向上滑动过程中( )
A.电阻中没有电流 B.电阻两端的电压增大
C.电容器极板所带电荷量变大 D.电源的总功率变大
【答案】C
【详解】B.闭合开关S,在滑动变阻器R的滑片向上滑动过程中,滑动变阻器接入电路的阻值变大,电阻中的总电阻变大,由闭合电路欧姆定律,则电路总电流变小。电阻两端的电压
减小。故B错误;
A C.滑动变阻器R两端的电压
电路总电流变小,变大,电容器两端的电压增大,电容器充电,由
得,电容器极板所带电荷量变大,电阻中有充电电流。故A错误,C正确;
D.根据电源的总功率
电路总电流变小,电源的总功率变小。故D错误。
故选C。
20.(23-24高一下·江苏南京·期末)如图所示,光敏电阻R2的阻值随光照强度的增大而减小,R0、R1是定值电阻,电源的电动势和内阻分别为E、r,闭合开关S,增大光敏电阻的光照强度,下列说法正确的是( )
A.电源的效率可能变大 B. R0的功率增大
C.电流表的示数增大 D.光敏电阻的功率一定增大
【答案】C
【详解】C.增大光敏电阻的光照强度,光敏电阻R2的阻值随光照强度的增大而减小,根据串反并同规律,电流表的示数增大,C正确;
B.增大光敏电阻的光照强度,光敏电阻R2的阻值随光照强度的增大而减小,根据串反并同规律, R0的电压减小,R0的功率减小,B错误;
D.增大光敏电阻的光照强度,无法确定光敏电阻的功率,D错误;
A. 电源的效率为
增大光敏电阻的光照强度,光敏电阻R2的阻值随光照强度的增大而减小,电源的效率减小,A错误。
故选C。
21.(23-24高二上·江苏盐城·期末)图示为一种自动测定油箱内油面高度的装置,装置中金属杠杆的一端接浮标(浮标与杠杆绝缘),另一端的触点P接滑动变阻器R,油量表由电压表改装而成。当汽车加油时,油箱内油面上升过程中,下列说法正确的是( )
A.电路中电流增大 B.两端电压增大
C.整个电路消耗的功率减小 D.电源输出功率一定增大
【答案】C
【详解】A.当汽车加油时,油箱内油面上升过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变大,总电阻变大,电路中电流减小,故A错误;
B.电路中电流减小,两端电压减小,故B错误;
C.根据
电路中电流减小,整个电路消耗的功率减小,故C正确;
D.当外电阻等于电源内阻时,电源输出功率最大,若一开始外电阻大于电源内阻,油箱内油面上升过程中,外电阻增大,电源输出功率减小,故D错误。
故选C。
22.(23-24高一下·江苏无锡·期末)如图电路,R3为热敏电阻(阻值随温度升高而降低)其余为定值电阻。当R3所在处出现火情时,以下说法正确的是( )
A.电压表示数不变 B.电压表示数变大
C.电流表示数变小 D.电流表示数变大
【答案】C
【详解】AB.当R3所在处出现火情时,热敏电阻阻值减小,电路总电阻减小,总电流增大,电源内阻两端消耗的电压增大,路端电压减小,电压表示数减小,故AB错误;
CD.电路总电流增大,电源内阻、两端的电压增大,两端的电压减小,通过的电流减小,电流表示数变小,故C正确,D错误。
故选C。
23.(23-24高一下·江苏淮安·期末)如图所示,电表均为理想电表,其中电流表、、示数变化量的绝对值分别用、、表示,电压表示数的变化量用表示,则滑动变阻器的滑片向a端移动过程中( )
A.电压表V示数变小 B.电流表示数变大
C. D.变大
【答案】C
【详解】详细解答和解析过程见
【解答】B.滑动变阻器向a端移动,接入电路的阻值变大,总电阻变大,根据闭合电路欧姆定律知总电流减小,即示数减小,故B错误;
A.总电流减小,内电压减小,则外电压路端电压)增大,即V的示数增大,故A错误;
D.根据
可知,则不变,故D错误;
C.根据
知增大,则的示数
增大。而减小,则的示数
减小,则
故C正确。
故选C。
24.(23-24高二上·江苏南京·期末)如图所示,是光敏电阻,当它受到的光照强度减弱时,则( )
A.灯泡L变亮 B.电容器所带电荷量变大
C.电压表V的读数减小 D.光敏电阻上的电压增大
【答案】D
【详解】当光敏电阻受到的光照强度减弱时,光敏电阻的阻值变大,电路总电阻变大,根据闭合电路欧姆定律可知,电路总电流减小,路端电压增大;则电压表V的读数增大,通过泡L的电流减小,灯泡L变暗,灯泡L两端电压减小,则光敏电阻上的电压增大,电容器极板间的电压减小,电容器所带电荷量变小。
故选D。
25.(23-24高二上·江苏无锡·期末)如图电路中,电源内阻r小于灯泡L的电阻,电流表A和电压表V均可视为理想电表。现闭合开关S后,将滑动变阻器滑片P向左移动的过程中,则下列说法正确的是( )
A.小灯泡L变亮
B.电压表V的示数变小
C.流过电阻R1的电流方向为从右向左
D.电源的输出功率变大
【答案】C
【详解】AB.闭合开关S后,将滑动变阻器滑片P向左移动时,变阻器接入电路的电阻变大,根据闭合电路欧姆定律得知,电路中总电流I变小,则小灯泡L变暗,电流表A的示数变小,电压表的示数
U=E-I(RL+r)
I变小,其他量不变,则U增大,即电压表V的示数变大,故AB错误;
C.电容器的电压等于变阻器两端的电压,即等于电压表的示数,U变大,由Q=CU知电容器C上的电荷量增大,流过电阻R1的电流方向为从右向左,故C正确;
D.当外电阻等于电源内阻时,有最大的输出功率,且外电阻阻值越接近电源内阻,输出的功率变大。已知RL>r,当滑动变阻器的阻值变大,外电阻变大,所以输出的电功率变小,故D错误;
故选C。
26.(22-23高一下·江苏南京·期末)如图所示,电路中c点接地。若不考虑电流表和电压表对电路的影响,将滑动变阻器的滑片向a端移动,则( )
A.电流表读数变小 B.电路的总电阻变小
C.电压表读数减小 D.电源的效率变小
【答案】A
【详解】ABC.将滑动变阻器的滑片向a端移动,则滑动变阻器接入电路阻值变大,电路的总电阻变大,根据闭合电路欧姆定律可知,电路总电流变小,路端电压变大;由于通过的电流变小,所以两端电压变小,根据
可知两端电压变大,则通过的电流变大,根据
所以通过的电流变小,则电流表读数变小,两端电压变小,滑动变阻器两端电压变大,则电压表读数变大,故A正确,BC错误;
D.电源的效率为
由于路端电压变大,所以电源的效率变大,故D错误。
故选A。
27.(23-24高二上·江苏无锡·期末)如图所示,当滑动变阻器的滑片P向上滑动时,A、B两灯的亮度变化情况是( )
A.A灯和B灯均变亮
B.A灯和B灯均变暗
C.A灯变亮,B灯变暗
D.A灯变暗,B灯变亮
【答案】C
【详解】分析电路可得和B串联再与并联,然后在与串联,为一条支路;最后整体与A并联;当滑动变阻器的滑片P向上滑动时,可得接入的增大,则总电阻增大,根据闭合电路欧姆定律可得总电流减小,根据
则外电压增大,即A两端电压增大,A变亮,根据欧姆定律可得流过A的电流增大;而总电流减小,则流过另一条支路的电流减小,电阻R1上的电压减小,所以R2的电流增大,则流过B的电流减小,B变暗。
故选C。
1.(22-23高二上·江苏连云港·期末)如图所示,直线A为某电源的图线,曲线B为某LED灯泡的图线,用该电源和灯泡串联起来组成闭合回路,灯泡恰能正常发光。下列说法正确的是( )
A.电源的内阻为
B.灯泡正常发光时的功率小于5W
C.灯泡的阻值随其电压增大而增大
D.将灯泡换成的定值电阻后,电源的输出功率增大
【答案】D
【详解】A.根据图线的斜率的绝对值为电源内阻,可得此电源的内阻
故A错误;
B.两图线的交点表示小灯泡与电源连接时的工作状态,由于灯泡正常发光,则知灯泡的额定电压
额定电流
则额定功率为
故B错误;
C.根据欧姆定律
可知灯泡图像上的点与原点连线的斜率表示电阻的大小,可知小灯L的电阻随两端电压的增大而减小,故C错误;
D.电源的输出功率图像如下
由图可看出当时输出功率最大,由选项B知小灯泡L的额定电压,额定电流,则小灯泡正常发光时的电阻为
若把灯泡L换成阻值恒为的纯电阻,则更接近内阻,则电源的输出功率变大,故D正确。
故选D。
2.(22-23高二上·江苏淮安·期末)如图所示,a、b分别为某电源的图像和某电阻的图像,下列说法中正确的是( ).
A.电源的电动势约为
B.电源的内阻随着电流的增大而增加
C.电阻的电阻值随着电流的增大而增加
D.将电源和电阻组成闭合回路,电阻消耗功率约为
【答案】B
【详解】AB.根据闭合电路欧姆定律可得
由图线可知,当电流时,电源的电动势为
根据
由图线可知,电源的内阻随着电流的增大而增加,故A错误,B正确;
C.根据图线可知,电阻的电阻值随着电流的增大而保持不变,故C错误;
D.将电源和电阻组成闭合回路,根据图中交点可知,电阻消耗功率为
故D错误。
故选B。
3.(22-23高二上·江苏淮安·期末)如图所示的闭合电路,电源的电动势E、内阻r保持不变,为定值电阻,水平放置的平行金属板间有一带电质点P处于静止状态;现将滑动变阻器的滑片向b端滑动,则( ).
A.电压表的示数减小 B.带电质点P将向上运动
C.电流表的示数增大 D.电压表示数的变化量与电流表示数的变化量的比值变大
【答案】B
【详解】AC.将滑动变阻器的滑片向b端滑动,则的阻值变大,电路总电阻变大,总电流减小,即电流表示数减小,R1以及电源内阻上的电压减小,则的电压变大,即电压表示数变大,选项AC错误;
B.电容器两板间电压变大,则两板间场强变大,带电质点P所受的向上的电场力变大,则将向上运动,选项B正确;
D.根据
可得
则电压表示数的变化量与电流表示数的变化量的比值不变,选项D错误。
故选B。
4.(22-23高一下·江苏常州·期末)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,,。符合上述测量结果的可能接法是( )
A.电源接在1、4之间,R接在1、3之间 B.电源接在1、4之间,R接在2、4之间
C.电源接在1、3之间,R接在1、4之间 D.电源接在1、3之间,R接在3、4之间
【答案】C
【详解】AB.依题意,有
联立,可得
在外电路中电流从高电势流向低电势,所以电源接在1、3之间。故AB错误;
CD.当R接在3、4之间时,3和4接线柱间的电路无电流,电势差为零。故C正确;D错误。
故选C。
5.(22-23高一下·江苏常州·期末)如图所示,电源电动势为E,内阻恒为r,R是定值电阻,热敏电阻的阻值随温度的降低而增大,C是平行板电容器,电路中的电表均为理想电表。闭合开关S,带电液滴刚好静止在C内。在温度降低的过程中,分别用I、、和表示电流表A、电压表、电压表和电压表的示数,用、、、和表示电流表A、电压表、电压表和电压表的示数变化量的绝对值。温度降低时,关于该电路工作状态的变化,下列说法正确的是( )
A.、、一定都不变 B.、和均不变
C.带电液滴一定向下加速运动 D.电源的工作效率一定变小
【答案】B
【详解】A.根据欧姆定律,有
依题意,温度降低时热敏电阻的阻值增大。不变,、都增大,故A错误;
B.根据欧姆定律,有
保持不变,由闭合电路欧姆定律,有
解得
保持不变,同理,可得
解得
保持不变,故B正确;
C.带电液滴在平行板中受到向上的电场力和向下的重力处于平衡状态,在温度降低的过程,热敏电阻RT阻值变大,回路中电流变小,路端电压增大,由于流过定值电阻R的电流变小,所以分的电压也就变小,而路端电压增大,故V2读数增大,平行板间的电场强度也增大,导致带电液滴向上运动,故C错误;
D.电源的效率为
由于路端电压增大,所以电源的工作效率一定变大,故D错误。
故选B。
6.(23-24高二上·江苏盐城·期末)两组同学分别测量同一节干电池的电动势E和内阻r(E约为1.5V,r约为1Ω)。
(1)第一组采用图甲所示电路。
①为使电表读数连续变化,在电路a、b两点间接入的器件是 。
A.定值电阻 B.电阻箱 C.滑动变阻器
②选择合适的实验器材后,他们记录多组电流表示数I和电压表示数U,并在图乙中画出了图像,则干电池的电动势 V(保留三位有效数字),内阻 Ω(保留两位有效数字)。
(2)第二组设计如图丙所示电路。
①改变电阻箱接入电路中的电阻,记录多组电流表示数I和电阻箱示数R,画出图像。若图像斜率为k,纵截距为b,则干电池内阻 (用k、b表示)
②他们发现电动势的测量值与第一组的结果非常接近,但是内阻的测量值与第一组有明显偏差。重复实验,结果依然如此。下列分析中正确的是 .
A.第二组内阻的测量结果小于第一组的测量结果
B.第二组内阻的测量结果大于第一组的测量结果
C.造成明显偏差的原因是电流表内阻不能近似为零
D.造成明显偏差的原因是电流表读数时眼睛没有正对表盘,使读数有时偏大,有时偏小
【答案】 C 1.48 0.80 BC/CB
【详解】(1)①[1]A.定值电阻不能调节,因此不能使电表读数连续变化,故A错误;
B.调节电阻箱虽然能够使电表示数变化,但由于电阻箱的阻值不连续,因此不能使电表读数连续变化,故B错误;
C.调节滑动变阻器可以使电表读数连续变化,故C正确。
故选C。
②[2][3]根据实验原理可得
变式可得
对照图像可知,图线与纵轴的截距表示电源的电动势,图线斜率的绝对值表示电源的内阻,则可得
,
(2)①[4]根据实验电路图,由闭合电路的欧姆定律有
变式可得
根据题意可得
,
解得
,
②[5]AB.在第一组实验中,电源内阻的测量值实际等于电源内阻与电压表内阻并联后的等效电阻,即测量值小于真实值,而在第二组实验中,考虑到电流表的内阻,则应有
即测量值等于电源内阻与电流表内阻之和,测量值大于真实值,因此可知第二组内阻的测量结果大于第一组的测量结果,故A错误,B正确;
C.根据以上分析可知,第二组内阻测量值大于第一组内阻测量值,而第二组中内阻偏大的原因即为测量值等于内阻与电流表内阻之和,显然造成明显偏差的原因是电流表内阻不能近似为零,故C正确;
D.电流表读数时眼睛没有正对表盘,使读数有时偏大,有时偏小,这属于偶然误差,并不造成系统性的影响,而造成明显偏差的原因是系统误差引起的,故D错误。
故选BC。
7.(23-24高二上·江苏无锡·期末)某实验小组需测定电池的电动势和内阻,器材有:一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻(阻值为)、一个电流表(内阻为)、一根均匀电阻丝(电阻丝总阻值略大于,并配有可在电阻丝上移动的金属夹)、导线若干。由于缺少刻度尺,无法测量电阻丝长度,但发现桌上有一个圆形时钟表盘(表盘周长大于电阻丝的长度)。某同学提出将电阻丝绕在该表盘上,利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度。主要实验步骤如下:
(1)将器材如图(a)连接:
(2)开关闭合前,金属夹应夹在电阻丝的 端(填“”或“”);
(3)改变金属夹的位置,闭合开关,记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角和电流表示数,得到多组数据;
(4)整理数据并在坐标纸上描点绘图,所得图像如图(b)所示,图线斜率为,与纵轴截距为,设单位角度对应电阻丝的阻值为,该电池电动势和内阻可表示为 , (用表示)
(5)为进一步确定结果,还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值。利用现有器材设计实验,在图(c)方框中画出实验电路图(电阻丝用滑动变阻器符号表示) ;
(6)根据图(c)方框中画出实验电路图,简要说明实验操作步骤和需要测量的数据及结论 。
【答案】 b 先将开关置于位置,读出电流表示数;再将开关置于电阻丝处,调节电阻丝的角度,直到电流表示数为,读出此时角度;因为,所以求得
【详解】(2)[1]开关闭合前,金属夹应夹在电阻丝的最大阻值处,即b端;
(4)[2] [3]根据闭合电路欧姆定律有
变形可知
根据图像的斜率与截距可知
,
解得
,
(5)[4]实验器材中有定值电阻和单刀双掷开关,考虑使用等效法测量电阻丝电阻,如图
(6)[5] 先将开关置于位置,读出电流表示数;再将开关置于电阻丝处,调节电阻丝的角度,直到电流表示数为,读出此时角度;因为,所以求得
8.(23-24高三上·江苏常州·期末)我国在锂电研发方面处于全球领先水平。小明从修理厂借了一个三元锂电池,其标称的电动势为,最大放电电流为,内阻。从网上得知,三元锂电池电动势会随充电情况发生变化,充满电时电动势为4.2V,电动势低于3.4V时不能放电。为测量该三元锂电池的电动势和内阻,小明从实验室借得如下器材:
A.电压表(量程3V,内阻)
B.电流表(量程0.6A)
C.电流表(量程3A)
D.定值电阻
E.定值电阻
F.滑动变阻器()
G.滑动变阻器()
H.开关、导线若干
(1)设计测量电路如图甲所示,按照设计电路在图乙上完成实物电路的连接。
(2)在电路中,电流表应选择 ,滑动变阻器应选择 (均填写器材序号)。
(3)正确进行实验操作,根据电压表读数计算出电压表和定值电阻两端的总电压U,读出对应的电流表示数I,在坐标纸上描点,如图丙所示,请作出相应的图线 ,并由图线求得电池的电动势 V,内阻 Ω(结果保留两位小数)。
(4)小明设计的电路中,定值电阻所起的作用是 ,小明并未测出电流表的内阻,这对测量结果 (填“有”、“无”)影响,理由是 。
【答案】 B G 3.90 0.17 增大等效内阻、使电压表示数变化明显 无 实验误差的来源是电压表的分流,与电流表内阻无关
【详解】(1)[1]按照图甲电路图,在图乙上完成实物电路的连接,如图所示
(2)[2]根据题意可知,最大放电电流为,电流表应选择B。
[3]根据题意可知,为了便于调节,滑动变阻器应选择G。
(3)[4]作出相应的图线,如图所示
[5][6]根据题意,由闭合回路欧姆定律有
结合图像可得
,
解得
(4)[7]由于电源内阻较小,实验过程中,电压表示数变化不明显,接入定值电阻所起的作用是增大等效内阻、使电压表示数变化明显。
[8][9]由电路图可知,实验误差的来源是电压表的分流,与电流表内阻无关,则小明并未测出电流表的内阻,这对测量结果无影响。
9.(22-23高一下·江苏宿迁·期末)学习了如何使用多用电表和测电源电动势和内阻实验后,某物理研究小组设计了以下实验,请完成下列问题。
(1)如图甲所示,当选择开关S旋转到位置“1”时,多用电表用来测量( )
A.直流电压 B.直流电流 C.电阻
(2)物理研究小组用多用电表检验电阻箱在某挡位下电阻的准确性,把选择开关旋转到“×10”位置,测量发现多用表指针偏转过小,因此需将选择开关旋转到 (填“×1”或“×100”)位置,选择正确的档挡后,表盘如图乙所示,则被测电阻阻值为 Ω。
(3)用图丙所示的电路测量电源的电动势E和内阻r,实验室提供的器材如下:电压表、电阻箱(阻值范围)、开关、导线若干。根据记录的数据,作出图线如图丁所示,由图线可得电动势E= ,内阻r= 。
【答案】 B ×100 2200
【详解】(1)[1]当选择开关S旋转到位置“1”时,表头与电阻串联再与另一电阻并联,改装成电流表,故此时多用电表用来测量直流电流。
故选B。
(2)[2][3]用多用电表测量电阻时,把选择开关旋转到“×10”位置,测量发现多用表指针偏转过小,说明电阻较大,应选择较大倍率,因此需将选择开关旋转到×100;选择正确的档挡后,表盘指针指在22,则被测电阻阻值为
(3)[4][5]根据闭合电路欧姆定律有
整理得
由图像可得
,
解得
,
10.(22-23高二上·江苏淮安·期末)欧姆表内部电路如图甲所示,G表满偏电流为,为欧姆调零电阻.测量前已欧姆调零,然后以电阻箱代替待测电阻,测得电路中电流I与电阻箱的阻值的关系图像如图乙所示,求:
(1)电源的电动势E和欧姆表的内阻;
(2)将一个未校准电压表接到两表笔间,若G表示数,则电压表两端实际电压U。
【答案】(1),;(2)
【详解】(1)由图乙可知,当时,,当时,电阻箱的阻值为,根据闭合电路欧姆定律可得
代入数据求得
,
(2)将一个未校准电压表接到两表笔间,若G表示数,则电压表两端实际电压
11.(22-23高一下·江苏苏州·期末)小明坐在汽车上看到一个现象:当汽车的电动机启动时,汽车的车灯会瞬时变暗.其电路如图所示,车灯接通电动机未起动时,电流表示数为10A;电动机启动的瞬间,电流表示数达到60A。已知电源电动势为12.5V,内阻为。求:
(1)车灯接通电动机未起动时,车灯两端的电压;
(2)电动机启动的瞬间,车灯减小的功率(结果保留3位有效数字)
【答案】(1);(2)
【详解】(1)电动机未启动时,,根据闭合电路欧姆定律有
车灯两端的电压
(2)电动机未启动时,则车灯的功率为
代入数据解得
根据欧姆定律有
代入数据得灯泡电阻
电动机启动的瞬间,,根据闭合电路欧姆定律有
解得路端电压
此时车灯的功率为
代入数据解得
故灯的功率减少量
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专题01 电能 能量守恒定律
考点一 电路中的能量转化与欧姆定律
1.(23-24高一下·江苏徐州·期末)一小型电动机加上2V电压,电动机没有转动,测得电流为2A;加上6V电压,电动机转动,则此时流过电动机的电流( )
A.小于6A B.大于6A C.等于6A D.无法确定
2.(23-24高一下·江苏徐州·期末)用不同材料做成两形状、大小相同的导体棒甲、乙,接在如图所示的电路中,理想电压表V1的示数大于V2的示数。则导体棒甲( )
A.电阻率小 B.电功率小
C.在相同时间内产生的热量多 D.在相同时间内通过的电荷量大
3.(23-24高一下·江苏无锡·期末)如图1所示,用充电宝为一手机电池充电,其等效电路如图2所示。在充电开始后的一段时间t内,充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的,设手机电池的内阻为r,则时间t内( )
A.手机电池产生的焦耳热为
B.手机的输入功率为UI
C.充电宝产生的热功率为I2r
D.手机电池储存的化学能为UIt
4.(22-23高二下·江苏南京·期末)在下列四组用电器中,属于利用电流的热效应的一组是( )
A.电风扇和电动机 B.白炽灯和电烙铁
C.洗衣机和电冰箱 D.电解槽和电吹风
5.(22-23高二上·江苏盐城·期末)如图所示,某户家庭有电炉、微波炉、洗衣机、电风扇等家用电器。停电时,用欧姆表测得A、B间电阻为R;供电后所有电器均使用,测得A、B间电压为U,进线电流为I,则该户用电的总功率为( )
A.P=I2R
B.P=UI
C.
D.
6.(23-24高二上·江苏盐城·期末)如图甲所示是来测量脂肪积累程度的仪器,其原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例(体液中含有钠离子、钾离子等,而脂肪不容易导电),模拟电路如图乙所示。测量时,闭合开关,测试者分握两手柄,体型相近的两人相比,脂肪含量高者( )
A.电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值变大
B.电压表示数与电流表示数的比值变大
C.消耗的功率大
D.电源的效率小
7.(23-24高一下·江苏无锡·期末)某同学用内阻Rg=200Ω、满偏电流Ig=5mA的毫安表及相关元件制作了一个简易欧姆表,电阻刻度值尚未标定,电路如图。该同学将两表笔短接,调节滑动变阻器R使毫安表指针满偏,再将阻值为600Ω的电阻接在两表笔之间,此时毫安表指针位置如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.该电源电动势为3V
B.该电源电动势为4.5V
C.刻度1mA处标注3000Ω
D.刻度1.5mA处标注1500Ω
考点二 闭合电路的功率与图像分析
8.(23-24高二上·江苏南京·期末)图甲为某电源的U—I图线,图乙为某小灯泡的U—I图线,则下列说法正确的是( )
A.电源的内阻为5Ω
B.把电源和小灯泡组成闭合回路,小灯泡的功率约为0.3W
C.小灯泡的电阻随着功率的增大而减小
D.把电源和小灯泡组成闭合回路,电路的总功率约为0.45W
9.(23-24高一下·江苏淮安·期末)如图所示的图像中,直线a、b分别为两个电源的路端电压与电流的关系,曲线c为小灯泡的两端电压与电流的关系,三条线交于Q点。若将小灯泡先后分别与这两电源直接相连组成闭合回路,则( )
A.电源电动势 B.电源内阻
C.电源的输出功率 D.电源的总功率
10.(23-24高一下·江苏无锡·期末)如图所示,直线A为电源a的路端电压与电流的关系图像;直线B为电源b的路端电压与电流的关系图像;直线C为一个电阻R的两端电压与电流的关系图像。如果将这个电阻R分别接到a、b两电源上,那么有( )
A.R接电源a和电源b,R上分得的电压相等
B.R接电源a和电源b,R上流经的电流相等
C.R接到电源a上,电源的输出功率较小
D.R接到电源b上,电源的输出功率较小
11.(23-24高二上·江苏盐城·期末)如图是某电源的路端电压与电流的关系图象,下列结论正确的是( )
A.电源的电动势为5.0V B.电源的内阻为
C.电流为0.2A时的外电阻是 D.电源的短路电流为A
考点三 伏安法测量电池的电动势和内阻
12.(22-23高三上·江苏·期末)在探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻实验中,提供的实验器材除电源和开关以外,有以下四种组合,其中不可取的一组器材是( )
A. B.
C. D.
13.(23-24高二上·江苏泰州·期末)某同学根据闭合电路欧姆定律测量电源的电动势和内阻。
(1)设计如图1所示的电路,现有图2所示的实验器材和若干导线。图中已将实验器材进行了部分连接,还应当用一根导线将电压表接线柱h与 接线柱连接,再用另一根导线将电压表接线柱g与 接线柱连接;填写接线柱对应的字母
(2)电路接线完毕,在保证电路安全的情况下闭合开关,调节滑动变阻器,发现电压表读数一直接近3V而电流表读数始终为零。已知导线与接线柱均无故障,且故障只有一处。现只改变电压表接线,再闭合开关、调节变阻器。下列推断正确的是______;
A.电压表接在a、f之间,电压表、电流表读数总为零,表明滑动变阻器短路
B.电压表接在a、b之间,电压表读数总接近3V、电流表读数总为零,表明电流表断路
C.电压表接在c、d之间,电压表、电流表读数总为零,表明开关是完好的
(3)实验由图1正确操作后,根据下图数据,测得电池的电动势 V,内阻 ;
(4)如果连接线接头严重氧化或与接线柱连接不紧就会产生“接触电阻”,若本实验中连接滑动变阻器和电流表导线接头处有“接触电阻”,则由此产生的影响是:电动势E测量值 选填“偏大”、“偏小”或“不变”;
(5)实验时,小明进行了多次测量,花费了较长时间,测量期间一直保持电路闭合,其实从实验误差考虑,这样的操作不妥,因为 。
14.(23-24高一下·江苏无锡·期末)在“测量一节干电池的电动势和内阻”实验中,电路图如图,可选用的实验器材有:
电压表V1(量程3V);电压表V2(量程15V);
电流表A1(量程0.6A);电流表A2(量程3A);
滑动变阻器R1(最大阻值20Ω);滑动变阻器R2(最大阻值300Ω);
干电池;开关S;导线若干;
(1)选择合适的器材:电压表应选 ,电流表应选 ,滑动变阻器应选 (填写所选器材前的符号)
(2)测得的7组数据已标在如图所示坐标系上,用作图法求干电池的电动势 V和内阻 Ω。(注意纵坐标未从0开始)
(3)两个实验小组用不同的电池完成了上述的实验后,发现各电池电动势相同,只是内阻有差异.同学们选择了内阻差异较大的甲、乙两个电池进一步探究电池的内阻热功率P随路端电压U变化的关系,画出了图3所示的P-U图像。已知甲电池组的内阻较大,则下列各图中可能正确的是 。
(4)按照图1的测量方法,某同学利用图像分析由电表内电阻引起的实验误差。在图4中,实线是根据实验数据描点作图得到的U-I图像;虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U-I图像(没有电表内电阻影响的理想情况)。下列图像中哪一个是该实验的分析
(5)图4中虚线U(I)的函数解析式是,如果考虑电表内阻影响,图4实线U(I)的函数解析式是U=( )·I+( )。(解析式中可能用到的物理量:电源电动势E,内阻r,电压表内阻RV,电流表内阻RA)
15.(23-24高一下·江苏徐州·期末)某实验小组在“电池电动势和内阻的测量”实验中:
(1)先用多用电表2.5V量程粗测一电池的电动势,将多用电表的 表笔(填“红”或“黑”)与电池的正极相连,另一表笔与电池的负极相连,多用电表的示数如图1所示,则电源电动势为 V。
(2)为较准确的测量该电池的电动势和内阻,实验小组设计如图2所示电路,请用笔画线代替导线,将图3所示的实物电路连接完整 。
(3)图4为根据图2所示电路所绘出的U-I图像,U、I分别为电压表V和电流表A的示数,根据该图像可得被测电池的电动势E= ,内阻r= Ω(小数点后保留两位)。
(4)在(2)、(3)中,实验产生系统误差的主要原因是 。
16.(23-24高一下·江苏宿迁·期末)将多个苹果串联制成“水果电池”,测量“水果电池”的电动势E和内阻r。
(1)利用多用电表粗测“水果电池”的电动势,选择直流电压挡0~10V,如图甲所示为多用电表指针偏转位置,则读数为 V。
(2)利用下列器材测量该“水果电池”的电动势E和内阻r。
电流表A(量程5mA,内阻约20Ω)
电压表V(量程15V,内阻约4kΩ)
滑动变阻器R
待测“水果电池”(内阻r约为800Ω)
开关S,导线若干
①图乙中a、b两个实验电路中最合理的电路为 (选填“a”或“b”)。
②根据实验数据画出U-I图线,如图丙所示。由图线可得“水果电池”的电动势E= V,内阻r= Ω。(计算结果保留3位有效数字)
③考虑电流表内阻的影响,采用所选电路测量“水果电池”电动势E的测量值与真实值相比 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
考点四 动态电路分析
17.(23-24高一下·江苏徐州·期末)电路如图所示,开始时S闭合,灯L1、L2发光。当可变电阻R的滑片P向上滑动时,下列说法正确的是( )
A.灯L1变亮 B.灯L2变亮
C.电源两端电压变小 D.电源的总功率变大
18.(23-24高一下·江苏宿迁·期末)如图所示,滑动变阻器的总阻值为R,灯泡阻值为R且保持不变。闭合开关S后,滑动变阻器滑片P由a滑向b的过程中( )
A.灯泡变暗
B.电源的效率减小
C.电压表的示数增大
D.滑动变阻器的功率先减小后增大
19.(23-24高二上·江苏连云港·期末)数码相机闪光灯是通过电容器放电工作的,其简化电路如图所示,为定值电阻,为电容器,电源内阻为。闭合开关,在滑动变阻器的滑片向上滑动过程中( )
A.电阻中没有电流 B.电阻两端的电压增大
C.电容器极板所带电荷量变大 D.电源的总功率变大
20.(23-24高一下·江苏南京·期末)如图所示,光敏电阻R2的阻值随光照强度的增大而减小,R0、R1是定值电阻,电源的电动势和内阻分别为E、r,闭合开关S,增大光敏电阻的光照强度,下列说法正确的是( )
A.电源的效率可能变大 B. R0的功率增大
C.电流表的示数增大 D.光敏电阻的功率一定增大
21.(23-24高二上·江苏盐城·期末)图示为一种自动测定油箱内油面高度的装置,装置中金属杠杆的一端接浮标(浮标与杠杆绝缘),另一端的触点P接滑动变阻器R,油量表由电压表改装而成。当汽车加油时,油箱内油面上升过程中,下列说法正确的是( )
A.电路中电流增大 B.两端电压增大
C.整个电路消耗的功率减小 D.电源输出功率一定增大
22.(23-24高一下·江苏无锡·期末)如图电路,R3为热敏电阻(阻值随温度升高而降低)其余为定值电阻。当R3所在处出现火情时,以下说法正确的是( )
A.电压表示数不变 B.电压表示数变大
C.电流表示数变小 D.电流表示数变大
23.(23-24高一下·江苏淮安·期末)如图所示,电表均为理想电表,其中电流表、、示数变化量的绝对值分别用、、表示,电压表示数的变化量用表示,则滑动变阻器的滑片向a端移动过程中( )
A.电压表V示数变小 B.电流表示数变大
C. D.变大
24.(23-24高二上·江苏南京·期末)如图所示,是光敏电阻,当它受到的光照强度减弱时,则( )
A.灯泡L变亮 B.电容器所带电荷量变大
C.电压表V的读数减小 D.光敏电阻上的电压增大
25.(23-24高二上·江苏无锡·期末)如图电路中,电源内阻r小于灯泡L的电阻,电流表A和电压表V均可视为理想电表。现闭合开关S后,将滑动变阻器滑片P向左移动的过程中,则下列说法正确的是( )
A.小灯泡L变亮
B.电压表V的示数变小
C.流过电阻R1的电流方向为从右向左
D.电源的输出功率变大
26.(22-23高一下·江苏南京·期末)如图所示,电路中c点接地。若不考虑电流表和电压表对电路的影响,将滑动变阻器的滑片向a端移动,则( )
A.电流表读数变小 B.电路的总电阻变小
C.电压表读数减小 D.电源的效率变小
27.(23-24高二上·江苏无锡·期末)如图所示,当滑动变阻器的滑片P向上滑动时,A、B两灯的亮度变化情况是( )
A.A灯和B灯均变亮
B.A灯和B灯均变暗
C.A灯变亮,B灯变暗
D.A灯变暗,B灯变亮
1.(22-23高二上·江苏连云港·期末)如图所示,直线A为某电源的图线,曲线B为某LED灯泡的图线,用该电源和灯泡串联起来组成闭合回路,灯泡恰能正常发光。下列说法正确的是( )
A.电源的内阻为
B.灯泡正常发光时的功率小于5W
C.灯泡的阻值随其电压增大而增大
D.将灯泡换成的定值电阻后,电源的输出功率增大
2.(22-23高二上·江苏淮安·期末)如图所示,a、b分别为某电源的图像和某电阻的图像,下列说法中正确的是( ).
A.电源的电动势约为
B.电源的内阻随着电流的增大而增加
C.电阻的电阻值随着电流的增大而增加
D.将电源和电阻组成闭合回路,电阻消耗功率约为
3.(22-23高二上·江苏淮安·期末)如图所示的闭合电路,电源的电动势E、内阻r保持不变,为定值电阻,水平放置的平行金属板间有一带电质点P处于静止状态;现将滑动变阻器的滑片向b端滑动,则( ).
A.电压表的示数减小 B.带电质点P将向上运动
C.电流表的示数增大 D.电压表示数的变化量与电流表示数的变化量的比值变大
4.(22-23高一下·江苏常州·期末)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,,。符合上述测量结果的可能接法是( )
A.电源接在1、4之间,R接在1、3之间 B.电源接在1、4之间,R接在2、4之间
C.电源接在1、3之间,R接在1、4之间 D.电源接在1、3之间,R接在3、4之间
5.(22-23高一下·江苏常州·期末)如图所示,电源电动势为E,内阻恒为r,R是定值电阻,热敏电阻的阻值随温度的降低而增大,C是平行板电容器,电路中的电表均为理想电表。闭合开关S,带电液滴刚好静止在C内。在温度降低的过程中,分别用I、、和表示电流表A、电压表、电压表和电压表的示数,用、、、和表示电流表A、电压表、电压表和电压表的示数变化量的绝对值。温度降低时,关于该电路工作状态的变化,下列说法正确的是( )
A.、、一定都不变 B.、和均不变
C.带电液滴一定向下加速运动 D.电源的工作效率一定变小
6.(23-24高二上·江苏盐城·期末)两组同学分别测量同一节干电池的电动势E和内阻r(E约为1.5V,r约为1Ω)。
(1)第一组采用图甲所示电路。
①为使电表读数连续变化,在电路a、b两点间接入的器件是 。
A.定值电阻 B.电阻箱 C.滑动变阻器
②选择合适的实验器材后,他们记录多组电流表示数I和电压表示数U,并在图乙中画出了图像,则干电池的电动势 V(保留三位有效数字),内阻 Ω(保留两位有效数字)。
(2)第二组设计如图丙所示电路。
①改变电阻箱接入电路中的电阻,记录多组电流表示数I和电阻箱示数R,画出图像。若图像斜率为k,纵截距为b,则干电池内阻 (用k、b表示)
②他们发现电动势的测量值与第一组的结果非常接近,但是内阻的测量值与第一组有明显偏差。重复实验,结果依然如此。下列分析中正确的是 .
A.第二组内阻的测量结果小于第一组的测量结果
B.第二组内阻的测量结果大于第一组的测量结果
C.造成明显偏差的原因是电流表内阻不能近似为零
D.造成明显偏差的原因是电流表读数时眼睛没有正对表盘,使读数有时偏大,有时偏小
7.(23-24高二上·江苏无锡·期末)某实验小组需测定电池的电动势和内阻,器材有:一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻(阻值为)、一个电流表(内阻为)、一根均匀电阻丝(电阻丝总阻值略大于,并配有可在电阻丝上移动的金属夹)、导线若干。由于缺少刻度尺,无法测量电阻丝长度,但发现桌上有一个圆形时钟表盘(表盘周长大于电阻丝的长度)。某同学提出将电阻丝绕在该表盘上,利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度。主要实验步骤如下:
(1)将器材如图(a)连接:
(2)开关闭合前,金属夹应夹在电阻丝的 端(填“”或“”);
(3)改变金属夹的位置,闭合开关,记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角和电流表示数,得到多组数据;
(4)整理数据并在坐标纸上描点绘图,所得图像如图(b)所示,图线斜率为,与纵轴截距为,设单位角度对应电阻丝的阻值为,该电池电动势和内阻可表示为 , (用表示)
(5)为进一步确定结果,还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值。利用现有器材设计实验,在图(c)方框中画出实验电路图(电阻丝用滑动变阻器符号表示) ;
(6)根据图(c)方框中画出实验电路图,简要说明实验操作步骤和需要测量的数据及结论 。
8.(23-24高三上·江苏常州·期末)我国在锂电研发方面处于全球领先水平。小明从修理厂借了一个三元锂电池,其标称的电动势为,最大放电电流为,内阻。从网上得知,三元锂电池电动势会随充电情况发生变化,充满电时电动势为4.2V,电动势低于3.4V时不能放电。为测量该三元锂电池的电动势和内阻,小明从实验室借得如下器材:
A.电压表(量程3V,内阻)
B.电流表(量程0.6A)
C.电流表(量程3A)
D.定值电阻
E.定值电阻
F.滑动变阻器()
G.滑动变阻器()
H.开关、导线若干
(1)设计测量电路如图甲所示,按照设计电路在图乙上完成实物电路的连接。
(2)在电路中,电流表应选择 ,滑动变阻器应选择 (均填写器材序号)。
(3)正确进行实验操作,根据电压表读数计算出电压表和定值电阻两端的总电压U,读出对应的电流表示数I,在坐标纸上描点,如图丙所示,请作出相应的图线 ,并由图线求得电池的电动势 V,内阻 Ω(结果保留两位小数)。
(4)小明设计的电路中,定值电阻所起的作用是 ,小明并未测出电流表的内阻,这对测量结果 (填“有”、“无”)影响,理由是 。
9.(22-23高一下·江苏宿迁·期末)学习了如何使用多用电表和测电源电动势和内阻实验后,某物理研究小组设计了以下实验,请完成下列问题。
(1)如图甲所示,当选择开关S旋转到位置“1”时,多用电表用来测量( )
A.直流电压 B.直流电流 C.电阻
(2)物理研究小组用多用电表检验电阻箱在某挡位下电阻的准确性,把选择开关旋转到“×10”位置,测量发现多用表指针偏转过小,因此需将选择开关旋转到 (填“×1”或“×100”)位置,选择正确的档挡后,表盘如图乙所示,则被测电阻阻值为 Ω。
(3)用图丙所示的电路测量电源的电动势E和内阻r,实验室提供的器材如下:电压表、电阻箱(阻值范围)、开关、导线若干。根据记录的数据,作出图线如图丁所示,由图线可得电动势E= ,内阻r= 。
10.(22-23高二上·江苏淮安·期末)欧姆表内部电路如图甲所示,G表满偏电流为,为欧姆调零电阻.测量前已欧姆调零,然后以电阻箱代替待测电阻,测得电路中电流I与电阻箱的阻值的关系图像如图乙所示,求:
(1)电源的电动势E和欧姆表的内阻;
(2)将一个未校准电压表接到两表笔间,若G表示数,则电压表两端实际电压U。
11.(22-23高一下·江苏苏州·期末)小明坐在汽车上看到一个现象:当汽车的电动机启动时,汽车的车灯会瞬时变暗.其电路如图所示,车灯接通电动机未起动时,电流表示数为10A;电动机启动的瞬间,电流表示数达到60A。已知电源电动势为12.5V,内阻为。求:
(1)车灯接通电动机未起动时,车灯两端的电压;
(2)电动机启动的瞬间,车灯减小的功率(结果保留3位有效数字)
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