第11章 电路及其应用-【三清必刷】2025-2026学年高二物理必修第三册（人教版2019）

— 22 — 第十一章 电路及其应用 (时间:75分钟 满分:100分) 􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌 􀤌 􀤌 􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌 􀤌 􀤌 􀦌 􀦌 􀦌􀦌 【名师推好题】 第11题,本题以测量金属磁电阻率背景,考查学生读数及实验数据处理、实验 误差分析的能力,值得推荐. 第Ⅰ卷(选择题 共46分) 一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分.每小题只有一个选项符合题目要求) 1.安培提出了著名的分子电流假说,根据这一假说,电子绕原子核运动可等 效为一环形电流.如图为一分子电流模型,电量为e的电子以角速度ω 绕原 子核沿顺时针方向做匀速圆周运动,则该环形电流的大小和方向为 ( ) A.eω2π ,逆时针 B.2πeω ,顺时针 C.πe2ω ,逆时针 D.eω2π ,顺时针 2.关于导体的电阻和电阻率,下列说法中正确的是 ( ) A.导体的电阻率由材料的种类决定,与温度无关 B.由ρ= RS L 可知,导体的电阻率与导体的横截面积成正比,与导体的长度成反比 C.由R=UI 可知,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 D.由R=ρLS 可知,导体的电阻与导体的长度成正比,与导体的横截面积成反比 3.某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示,则下列说法中正确的是 ( ) A.加5V电压时,导体的电阻是5Ω B.该元件是非线性元件,所以不能用欧姆定律计算导体在某状态下的电阻 C.由图可知,随着电压的增大,导体的电阻不断减小 D.由图可知,随着电压的减小,导体的电阻不断增大 第3题图 第4题图 第6题图 4.已知R1=R2,R3 未知,把它们接成图示电路,求它们的电流I1∶I2∶I3 ( ) A.1∶1∶2 B.1∶2∶3 C.3∶2∶1 D.2∶1∶3 5.两根完全相同的金属丝甲和乙,长度均为L,横截面积均为S,将甲对折起来,将乙拉长为原来的 两倍后,将两根金属丝串联在同一电路中,甲、乙金属丝两端的电压之比为 ( ) A.1∶4 B.1∶16 C.4∶1 D.16∶1 6.如图所示,电源电压为6V,当开关S接通后,灯泡L1 和L2 都不亮,用电压表测得Uab=6V, Uad=0V,Ucd=6V,由此可知 ( ) A.L1 和L2 的灯丝都断了 B.L1 的灯丝断了 C.L2 的灯丝断了 D.滑动变阻器R 开路 7.如图甲、乙两个电路,是利用一个灵敏电流表G(500μA,200Ω)和一个电 阻箱R 改装成电压表或电流表,若电压表量程为3V,电流表量程为 2.5mA,则 ( ) A.甲表是电压表,乙表是电流表 B.甲表中R=50Ω,乙表中R=5800Ω C.若使用中发现甲表的示数总比准确值稍小一些,则可适当减小电阻箱R 的阻值 D.若使用中发现乙表的示数总比准确值稍小一些,则可适当增大电阻箱R 的阻值 二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分.每小题有多个选项符合题目要求,全部选对得 6分,选对但不全的得3分,选错的得0分) 8.伏安法测电阻中,待测电阻Rx、伏特表、安培表可以采用下面两种 连接方式进行测量,以下说法中正确的是 ( ) A.测量中的系统误差可以通过甲乙图的合理选择得到消除 B.甲图是电压表测量误差,导致待测电阻测量值偏大 C.乙图是电流表测量误差,导致待测电阻测量值偏大 D.电流表内阻约几欧姆,电压表内阻大于1kΩ,测金属丝电阻率,用乙图的连接方式较好 9.如图所示的电路中,四个定值电阻阻值分别为R1=6Ω,R2=10Ω,R3= 4Ω,R4=3Ω,电路两端电压U=2.4V,三个理想电压表的示数分别记为 U1、U2、U3,下列正确的是 ( ) A.U1= 24 13V B.U1=1.5V C.U3=0.9V D.U3=1.5V 10.用两个相同的小量程电流表G,分别改装成了两个量程不同的大量程电流表A1、A2,若A1 量程 大于A2,将A1、A2 接入如图甲、乙所示的电路中,闭合电键后,下列有关说法正确的是 ( ) A.G改装成A1,A2 时要串联电阻,A1 串联的电阻大 B.图甲中A1,A2 的指针偏角相同 C.G改装成A1,A2 时要并联电阻,A1 并联的电阻大 D.图乙中A1,A2 的示数相同 第Ⅱ卷(非选择题 共54分) 三、非选择题(本题共5小题,共54分) 11.(10分)某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ.步骤如下: (1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图,由图可知其长度为 mm; — 21 — — 24 — (2)用螺旋测微器测量其直径如图,由图可知其直径为 mm; (3)用多用电表的电阻“×10”挡,按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表盘的示数如图,则该 电阻的阻值约为 Ω; (4)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R,现有的器材及其代号和规格如下: 待测圆柱体电阻R 电流表A1(量程0~4mA,内阻约50Ω); 电流表A2(量程0~10mA,内阻约30Ω); 电压表V1(量程0~3V,内阻约10kΩ); 电压表V2(量程0~15V,内阻约25kΩ); 直流电源E(电动势4V,内阻不计); 滑动变阻器R1(阻值范围0~15Ω,允许通过的最大电流2.0A); 滑动变阻器R2(阻值范围0~2kΩ,允许通过的最大电流0.5A); 开关S,导线若干. 为使实验误差较小,电流表应选 ,电压表应选 ,滑动变阻器应选 (填 器材的代号). 12.(10分)一同学探究阻值约为550Ω的待测电阻Rx 在0~5mA范围内的伏安特性。可用器材 有:电压表 (量程为3V,内阻很大),电流表 (量程为1mA,内阻为300Ω),电源U(电压约 为4V),滑动变阻器R(最大阻值可选10Ω或1.5kΩ),定值电阻R0(阻值可选75Ω或150Ω), 开关S,导线若干。 (1)要求通过Rx 的电流可在0~5mA范围内连续可调,将图(a)所示的器材符号连线,画出实验 电路的原理图; (2)实验时,图(a)中的R 应选最大阻值为 (填“10Ω”或“1.5kΩ”)的滑动变阻器,R0 应 选阻值为 (填“75Ω”或“150Ω”)的定值电阻; (3)测量多组数据可得Rx 的伏安特性曲线。若在某次测量中,电压表、电流表的示数分别如图 (b)和图(c)所示,则此时Rx 两端的电压为 V,流过Rx 的电流为 mA,此组数 据得到的Rx 的阻值为 Ω(保留3位有效数字)。 13.(8分)一根长为2m,横截面积为2.0×10-5m2 的铜棒,将其两端与电动势4.0×10-2V,内阻 不计的电源连接,铜棒的电阻为2.0×10-3Ω,铜内自由电子密度为8.0×1029m-3.求: (1)通过铜棒的电流; (2)铜棒内的电场强度; (3)自由电子定向移动的速率. 14.(12分)如图所示是有两个量程的电流表,当使用A、B 两个端点时, 量程为0~1A,当使用A、C两个端点时,量程为0~0.1A,已知表 头的内阻为200Ω,满偏电流是2mA,求: (1)该表头的满偏电压; (2)R1 与R2 的阻值. 15.(14分)如图所示,UAB=10V,R1=5Ω,R2=R3=R4=10Ω,电流表 内阻可忽略.求: (1)A、B 间的总电阻RAB; (2)电流表的示数. — 23 — —58 — 14.解析 (1)根据粒子在加速电场由动能定理有 qU1= 1 2mv0 2-0 偏转电场中,水平方向 L=v0t 竖直方向 a=qU2md ,vy=at 离开偏转电场 tanθ=vyv0 解得tanθ=U2L2U1d ; (2)偏转电场中竖直位移 y=12at 2 相似三角形 y Y = L 2 3L 2 解得Y=3U2L 2 4U1d . 答案 (1)tanθ=U2L2U1d (2)Y=3U2L 2 4U1d 15.解析 (1)对小球从A 到B,由动能定理得 mgL-EqL=0-0 解得E=mgq ; (2)小球在等效最高点D,当细线拉力等于零时,小球刚好能做完 整的圆周运动,由牛顿第二定律 2mg=m v02 L 对小球A→D,由动能定理得 -mgLsin45°-Eq(L+Lcos45°)=12mv0 2-12mv 2 其中Eq=mg,解得v= (2+3 2)gL. 答案 (1)E=mgq (2)v= (2+3 2)gL 第十一章 电路及其应用 1.A [由电流定义式I=qt ,可知等效电流为I=eT ,又因为 T= 2π ω ,联立可得I=eω2π. 又因为电子带负电,所以电流方向与电子运 动方向相反,故电流方向逆时针.A正确,BCD错误.故选A.] 2.D [温度对电阻率有影响,进而影响电阻的大小,故A错误;导体 的电阻率是由材料本身决定的,与横截面积、长度无关,故B错误; R=UI 为比值定义式,R 的大小与其两端电压U 及电流I 无关,故 C错误;R=ρLS 为电阻的决定式,由此式可看出导体的电阻与导体 的长度成正比,与导体的横截面积成反比,故D正确.故选D.] 3.A [加5V的电压时,电流为1.0A,由欧姆定律可知,导体的电 阻R=UI = 5 1 Ω=5Ω ,故 A正确;虽然该元件是非线性元件,但 仍可以用欧姆定律计算各状态的电阻值,故B错误;由图可知,随 电压的增大,图像上的点到原点连线的斜率减小,又因为I-U 图像 的斜率表示电阻的倒数,则导体的电阻不断增大,同理可知,随电 压的减小,导体的电阻不断减小,故CD错误.故选A.] 4.A [R1 与R2 并联在电路中,再串联R3,根据分流原理可知I1= I2,I3=I1+I2,所以它们的电流之比为I1∶I2∶I3=1∶1∶2,故 选A.] 5.B [根据R=ρLS 可知,甲对折起来,长度减为原来一半,横截面积 变为原来两倍,电阻变为原来的1 4 倍;乙拉长为原来的两倍时,截 面积减小为原来的一半,电阻变为原来的4倍;串联在同一电路 中,电压之比等于电阻之比,故电压之比为1∶16.故选B.] 6.C [据题:Uab=6V,Ucd=6V,即L2 的电压等于电源两极间的电 压,说明d与a 连接完好,c与b 连接完好,所以不可能是L1 的灯 丝烧断了,也不可能变阻器R 断路.只可能是L2 的灯丝烧断,故 ABD错误,C正确.故选C.] 7.B [甲由一个灵敏电流表G和一个变阻器R 并联,利用并联电阻 的分流,改装成电流表,乙由一个灵敏电流表 G和一个变阻器R 串联,利用串联电阻的分压,改装成电压表,故A错误;由公式I= Ig+ IgRg R 知,在甲图中,若改装成的电流表的量程为2.5mA,则 R=50Ω.由公式U=Ig(Rg+R)知,在乙图中,若改装成的电压表 的量程为3V,则R=5800Ω,故B正确;安培表的量程I=Ig+ IgRg R ,若使用中发现甲表的示数总比准确值稍小一些,说明改装后 的量程偏大,导致偏角小,示数偏小,所以应当增大R,减小量程, 故C错误;电压表的量程U=Ig(Rg+R),若使用中发现乙表的示 数总比准确值稍小一些,说明改装后的量程偏大,导致偏角小,示 数偏小,所以应当减小R,减小量程,故D错误;故选B.] 8.BD [伏安法测电阻的误差为系统误差,通过甲乙图的合理选择 得到变小,而不能消除,故A错误;甲图是电流表分压导致电压表 测量偏大,导致待测电阻测量值偏大,故B正确;乙图是电压表分 流导致电流表测量偏大,导致待测电阻测量值偏小,故C错误;电 流表内阻约几欧姆,电压表内阻大于1kΩ,测金属丝电阻率时电 阻较小,满足Rx2<RA·RV,选择小外偏小,用乙图的连接方式较 好,故D正确;故选BD.] 9.BD [R1、R3 串联后与R2 并联,然后它们再与R4 串联.并联电阻 为R并 = (R1+R3)R2 R1+R3+R2 =5Ω,所以U1= U R并 +R4 R并 =1.5V,选项 A错误,B正确;因为U2= U R并 +R4 R4=0.9V,设流过R1、R3 的电 流为I,I= U1R1+R3 =0.15A,U3=IR3+U2=1.5V,选项C错误, D正确.故选BD.] 10.BD [设表头的满偏电流为Ig,内阻为Rg,利用并联分流的原理 改装成电流表,若并联的分流电阻的阻值为R,则改装成的电流 表的量程为I=Ig+ IgRg R ,量程越大,并联的分流电阻越小,由于 A1 量程大于A2,因此A1 并联的电阻小,A、C错误;图甲中,由于 A1、A2 并联,因此小量程电流表G的电压相等,流过小量程电流 表G的电流相等,A1、A2 的指针偏角相同,B正确;图乙中,由于 A1、A2 串联,因此,流过A1、A2 的电流相等,因此,A1、A2 的示数 相同,D正确.故选BD.] 11.解析 (1)游标卡尺读数为 L=50mm+3×0.05mm=50.15mm; (2)螺旋测微器的读数为 d=4.5mm+20.0×0.01mm=4.700mm; (3)欧姆表的读数为 R=22×10Ω=220Ω; (4)直流电源电动势4V,则电压表选择V1;根据闭合电路欧姆定 律可知,电路中的最大电流为 Imax= E Rx = 4220×1000mA≈18mA 所以电流表应选A2;由于要求“测得多组数据”,所以变阻器应用 分压式接法,应选择阻值小的变阻器R1. 答案 (1)50.15 (2)4.700 (3)220 (4)A2 V1 R1 12.解析 (1)电流表内阻已知,电流表与R0 并联扩大电流表量程, 进而准确测量通过Rx 的电流,电压表单独测量Rx 的电压;滑动 变阻器采用分压式接法,电表示数从0开始变化,满足题中通过 Rx 的电流从0~5mA连续可调,电路图如图. (2)电路中R 应选最大阻值为10Ω的滑动变阻器,方便电路的调 节,测量效率高、实验误差小; 通过Rx 的电流最大为5mA,需要将电 流表量程扩大为原来的5倍,根据并联 分流的规律,示意图如图. 根据并联分 流,即 并 联 电 路 中 电 流 之 比 等 于 电 阻 的 反 比,可 知 4mA 1mA= 300Ω R0 ,解得R0=75Ω. (3)电压表每小格表示0.1V,估读到0.01V,即 U0=2.30V; 电流表每小格表示0.02mA,估读到0.01mA,即0.84mA,电流 表量程扩大5倍,所以通过Rx 的电流为I=4.20mA; 根据欧姆定律可知 Rx= U0 I = 2.30 4.20×10-3 Ω≈548Ω. 答案 (1)见解析图 (2)10Ω 75Ω (3)2.30 4.20 548 13.解析 (1)由I=UR 可得:I=4.0×10 -2 2.0×10-3 A=20A; (2)由U=Ed可得E=Ud = 4.0×10-2 2 V /m =2×10-2V/m; (3)设铜导线中自由电子定向移动的速率为v,导线中自由电子 从一端定向移到另一端所用时间为t.则导线的长度为l=vt,体 积为V=Sl=Svt,在t时间内这些电子都能通过下一截面,则电 流为:I=qt = nevtS t =nevS , 所以v= IneS = 20 8.0×1029×1.6×10-19×2.0×10-5 m/s =7.8×10-6m/s 答案 (1)20A (2)2.0×10-2V/m (3)7.8×10-6m/s 14.解析 (1)由欧姆定律可知,该表头的满偏电压为 U=IgRg=2×10-3×200V=0.4V; (2)接A、B 时,R1 起分流作用为一支路,电流表与R2 串联为一 支路,此时量程为I1=1A,此接法电路的量程为当电流表达到满 偏时通过电流表的总电流,即为 I1=Ig+ Ig(Rg+R2) R1 同理,接A、C时,R1 与R2 为一支路起分流的作用,G表为一支 路,此时的量程为I2=0.1A,则 I2=Ig+ IgRg R1+R2 代入数据,解得 R1=0.41Ω R2=3.67Ω. 答案 (1)0.4V (2)R1=0.41Ω R2=3.67Ω 15.解析 先简化电路,标出R3 两端分别为C、D 两点,由于电流表 电阻忽略,可视为导线由 A 经R1,再分为两路R3、R4 到B 为一 支路,由A 经R2 到B 为另一支路,电路可改画成如图(甲)所示, 然后根据串联、并联组合电路的有关规律求解. (1)R3、R4 并联后与R1 串联,有 R34= R3 2= 10 2 Ω=5Ω R串 =R1+R34=5Ω+5Ω=10Ω 而它们又与R2 并联,有 RAB= R2R串 R2+R串 =10×1010+10Ω=5Ω (2)实际上流过电流表的电流是流经R2 与流经R3 的电流之和, 如图(乙)所示 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 — 57 — —60 — 流经电阻R2 的电流 I2= UAB R2 =1010A=1A 流经电阻R1 的电流 I1=1A 则流过电阻R3 的电流 I3= I1 2=0.5A 所以流过电流表的电流 IA=I2+I3=1A+0.5A=1.5A. 答案 (1)5Ω (2)1.5A 第十二章 电能 能量守恒定律 1.D [能源在转化过程中虽然守恒,但并不是所有的能源都能够被 人类所利用,目前作为人类主要能源的化石能源正逐渐被消耗,A 错误;电能不能从自然界直接获取,是二次能源,B错误;核电站是 通过核裂变来发电的,C错误;以风能,太阳能等为代表的可再生 能源是未来理想能源的一个重要发展方向,D正确.故选D.] 2.B [扫地机器人工作时,电动机内阻上会发热,故电能转化为机械 能和内能,A错误;据电功的定义可知,t时间内扫地机器人消耗的 电能为UIt,B正确;由于电动机为非纯电阻电路,故工作电流I≠ U r .C 错误;扫地机器人电机的输入功率为UI,D错误.故选B.] 3.D [接ab,则电路的总电阻为Rab= 9R(R+9R) R+9R+9R= 90R 19 ,接ac,则 电路的总电阻为Rac= R(9R+9R) R+9R+9R= 18R 19 ,接bc,则电路的总电阻 为Rbc= 9R(R+9R) R+9R+9R= 90R 19 ,由题知,不管接那两个点,电压不变, 为U=24V,根据P=U 2 R ,可知Pab=Pbc<Pac,故选D.] 4.A [标签参数电压3.7V即为电池的电动势,A正确,B错误;由 标签参数容量q=550mAh指的是电池储存的电荷量,电池的放 电电流和外电路有关,无法确定,CD错误.故选A.] 5.B [电源的U-I图线与小灯泡L的U-I图线的交点为小灯泡的工 作状态,此时小灯泡正常发光,小灯泡的额定电压为3V,此时电 流为2A,则灯泡L的额定功率P=UI=6W,故B正确,A错误; 根据图像可知小灯泡随电流增大时,其电阻逐渐增大,故C错误;由 图可知电源的电动势E=4V,电源的效率η= U E = 3 4×100%= 75%,故D错误.故选B.] 6.C [满偏时Ig= E R内 ,当电流计指针指在满刻度的1 3 时,1 3Ig= E R内 +Rx ,解得Rx=10kΩ.Rx 左侧表笔内部接电源的负极,则为 红色.故选C.] 7.C [整个并联部分的电压U1 增大干路电流减小,电阻R1 上的电 流I1 增大,通过灯泡B 和电阻R3 的总电流减小,则灯泡B 和电阻 R3 并联电压减小,故灯泡B 变暗,灯泡A 两端电压UA=U1-UB 增大,灯泡A 变亮,A错误;由路端电压U=E-Ir可知,路端电压 增大干路电流减小,电阻R4 两端电压U4 减小,电容器两端电压减 小,带电荷量减小,B错误;灯泡B 电压变化量ΔUB=UB-U'B,灯 泡A 电压变化ΔUA=(U'1-U'B)-(U1-UB)=(U'1-U1)+(UB -U'B)故ΔUA>ΔUB,C正确;当电阻R2 发生断路时,整个回路总 外电阻变大,由闭合电路欧姆定律,回路电流I减小,电源的总功 率P=IE 减小,D错误.故选C.] 8.AC [小灯泡L恰好正常发光,其电压为额定电压3V,则电动机 的电压为UM=U-UL=7V,小灯泡的额定电流是电动机的电流, 有I=PUL =1.53 A=0.5A ,则电动机的输入功率为P入 =UMI= 3.5W,A正确;对电动机由能量守恒有P入 =P出 +I2RM,解得电 动机的输出功率为P出 =P入 -I2RM=(3.5-0.25×2)W=3W,B 错误;整个电路消耗的功率为P总 =UI=10×0.5W=5W,C正 确;电动机的效率约为η= P出 P入 ×100%= 3 3.5×100%≈85.7% ,D 错误.故选AC.] 9.CD [把等效电路画出,如图 设Rca=Rx,Rcd =R滑 -Rx,则R外 =R+ (R+Rx)(R+R滑 -Rx) R+R+R滑 , 当Rx= R滑 2 时,R外 有最大值,当滑动变阻器的滑片由c点向a 端 滑动时,Rca减小,Rcd 增大,易得:R外 减小,R总 =R外 +r减小,I1= E R总 增大,故电源内阻消耗的功率Pr=I21r增大,故D正确,UR3+Rcb =UR2+Rca =E-I1(r+R1)减 小,I3= UR3+Rcb R3+Rcb 减 小,故 PR3= I32R3 减小,故B错误,而I2=I1-I3 增大,故PR2=I22R2 增大,故 A错误,根据电源输出功率与R外 的关系图可知,当R外>r时,R外 减小电源输出功率越大,故C正确.] 10.BC [当开关S断开时,R3、R4 和R5 断路,R1、R2 串联,电容器的 电压等于R2 所分的电压;当开关S闭合时,R3 断路,R1、R2 串 联,R4、R5 串联后再并联,电容器的电压等于R1 和R4 所分的电 压差.开关S断开时,将电容器的下极板稍向下移动,电容器的电 压U 不变,电容器的下极板接地,其电势为零.设电容器间距离为 d,P点与上极板的距离为x,则P点的电势为φ=U- U dx ,可知将 电容器的下极板稍向下移动,d 增大,x、U 不变,故P 点电势增 大,故A错误;开关S断开时,电容器的电压U1= R2 R1+R2+r E= 3 1+3+2×12V=6V ,此时电容器的电荷量为Q1=CU1=10× 10-6×6C=6×10-5C,上极板为正,下极板为负;开关S闭合 时,由于R5=0,此时电容器电压依然为R2 电压,外电路总电阻 为R=R4 (R1+R2) R1+R2+R4 =4×44+4Ω=2Ω ,路端电压为U=R· ER+r= 12 2+2×2V=6V ,电容器板间电压U2= R2 R1+R2 U= 31+3×6V= 4.5V,此时电容器电荷量为Q2=CU2=10×10-6×4.5C=4.5 ×10-5C,上极板为正,下极板为负,故流过R3 的电荷量Q=Q1 -Q2=6×10-5C-4.5×10-5C=1.5×10-5C,故B正确;将电 阻箱调到12Ω后再闭合开关S时,由于 R1 R2 = R4 R5 ,可知电容器两 端的电压为零,所以电容器所带的电荷量为零,故C正确;闭合开 关S时,外电阻R=r,此时电源的输出功率最大,在电阻箱从0 开始逐渐调到最大值过程,外阻R 一直增大,故电源的输出功率 一直减小,故D错误.故选BC.] 11.解析 (1)由于蓄电池的电动势为2V,因此电压表应选量程为 3V的电压表V1;回路中的电流不易过大,由U-I 图像可知,最大 电流不超过0.6A,因此电流表应选 A1;定值电阻若选10Ω,则 回路中的电流不可能超过0.2A,此时电流表测量不准确,因此 只能选R1; (2)根据闭合电路欧姆定律可知U=E-Ir 因此图像 与 纵 轴 的 交 点 为 电 动 势,图 像 斜 率 的 绝 对 值 为 内 电 阻,则 E=1.96V,r= ΔUΔI = 1.96-1.64 0.60 Ω=0.53Ω ; (3)由于电压表不是理想电压表,流过内电阻的电流为流过电流 表的电流与流过电压表的电流之和,根据闭合电路欧姆定律可知 U=E-(IA+IV)r 从理论上,当电流表示数为零时,仍有电离流过电压表,此时 E测 =E真 -IV·r<E真 测电源内电阻相当于伏安法测电阻的电流表的外接法,测量值偏 小,即r测<r真 产生误差的主要原因是:电压表的分流作用. 答案 (1)C A E (2)1.96 0.53 (3)> > 电压表的分 流作用 12.解析 (1)利用如题图所示的电路图测电池组的内阻,根据闭合 电路欧姆定律有 I= ERA2+R0+r 由于电流表A2 的内阻已知,该电路测出的内阻与真实内阻相比, 测量值不变; (2)将电流表A2 改装为量程为0~3V的电压表,量程变大,改装 成电压表需要串联电阻; 根据欧姆定律得3mA= 3VRA2+R0 可知需串联电阻阻值为 R0=999.0Ω; (3)由于滑动变阻器的阻值小于电阻Rx 的阻值,为使电路方便调 节,电路选择分压电路,由于改装后的电压表内阻已知,故选择电 流表外接,电路图如图所示 (4)由串并联电路特点可知 I1= I2(R0+RA2) Rx +I2 可得Rx= I2(R0+RA2) I1-I2 . 答案 (1)不变 (2)串联 999.0 (3) (4)Rx= I2(R0+RA2) I1-I2 13.解析 (1)300秒(5分钟)内,电机所消耗的电能:E=W=Pt, 解得:E=2.1×105J; (2)由匀速运动可知,牵引力:F=Ff=0.1(m+M)g 解得:F=80N 电机输出功率:P输出 =Fv=400W; (3)电机的热功率:P额 =P-P输出 =700W-400W=300W 由P=UI得,I=PU =20A 由P额 =I2R 得:R=P I2 =0.75Ω. 答案 (1)2.1×105J (2)400W (3)0.75Ω 14.解析 (1)分析电路,闭合电键,电路稳定后,电容器相当于断路, 则两电阻串联,电流表的示数为I=0.50A, 根据闭合电路欧姆定律可知,E=I(2R+r) 代入数据解得:r=1Ω; (2)电容器两端电压等于并联电路两端电压, 根据欧姆定律可知,U=IR=3.75V, 根据电荷量公式可知,Q=CU=7.5×10-12C; (3)根据能量守恒定律可知,电源的输出功率:P出 =P-I2r=8× 0.5W-0.52×1W=3.75W. 电源的效率:η= P出 P = 3.75 8×0.5×100%=93.75%. 答案 (1)1Ω (2)7.5×10-12C (3)3.75W 93.75% 15.解析 (1)根据闭合电路欧姆定律有E=U+Ir 结合图中数据得 E=16+0.2r E=4+0.8r 联立解得 E=20V r=20Ω; (2)滑片P 在变阻器右端时,R1、R3 被短路,电路的总电阻最小, 总电流最大,则外电阻只有定值电阻R2,所以有 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 — 59 —