章末卷10 电路与电能-【高考领航】2026年高考物理总复习四测通关卷

章末卷10　电路与电能 (满分：100分) 一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求) 1．扫地机器人是智能家电的一种，借助人工智能技术，可以自动在房间内完成地板的吸尘清扫工作。如图所示为某品牌扫地机器人，由主机和充电座两部分组成，使用说明书上关于主机的一些信息如表所示。当电池剩余电荷量为额定容量的20%时，主机会自动返回充电座充电。下列说法正确的是(　　) 主机 电池 14.4 V/2400 mAh(额定容量) 产品质量 约4.7 kg 无线连接 Wi-Fi 额定电压 14.4 V 额定功率 40 W A．将额定功率和额定电压代入公式P＝可以计算出主机工作时的电阻 B．主机正常工作时，每秒钟可以将40 J电能全部转化为机械能 C．电池充满电后，储存的总电荷量为8640 C D．主机从满电荷量开始工作，至其自动返回前清扫时间为0.864 h 2．(2024·广西卷)将横截面相同、材料不同的两段导体L1、L2无缝连接成一段导体，总长度为1.00 m，接入图甲电路。闭合开关S，滑片P从M端滑到N端，理想电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图乙，则导体L1、L2的电阻率之比约为(　　) 甲 乙 A．2∶3　 B．2∶1　 C．5∶3　 D．1∶3 3．空气炸锅的等效简化电路图如图所示，电源的电动势为6 V，电源的内阻不计，小风扇M的额定电压为6 V，额定功率为3 W，线圈内阻为r＝1 Ω，电阻R1＝ R2＝10 Ω，则下列说法中正确的是(　　) A．只闭合开关S1，小风扇正常工作时电流为6 A B．只闭合开关S1，小风扇正常工作时发热功率为2.75 W C．同时闭合开关S1和S2，若小风扇正常工作，则通过电阻R1的电流为0.3 A D．同时闭合开关S1和S2，若小风扇正常工作，则电阻R1消耗的功率为3.6 W 4．我国每年由于酒后驾车引发的交通事故达数万起，酒后驾车已经成为交通事故的第一大“杀手”，交警通常用酒精浓度检测仪对驾驶员进行酒精测试。某型号酒精浓度检测仪的原理图如图所示，电源的电动势为E，内阻为r，R为气敏电阻，其阻值随着酒精气体浓度的增大而减小，R0为定值电阻(R0>r)，电路中的电表均为理想电表。当对酒驾者进行测试时，与未饮酒的驾驶员相比(　　) A．电流表的示数变大 B．电压表的示数变大 C．电源的输出功率变小 D．电源的总功率变小 5．在如图所示的U-I图像中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线，曲线Ⅱ为某一小灯泡L的伏安特性曲线，曲线Ⅱ与直线Ⅰ的交点坐标为(1.5，0.75)，该点的切线与横轴的交点坐标为(1.0，0)，用该电源直接与小灯泡L连接成闭合电路，由图像可知(　　) A．电源电动势为2.0 V B．电源内阻为0.5 Ω C．小灯泡L接入电源时的电阻为1.5 Ω D．小灯泡L实际消耗的电功率为1.125 W 6．如图所示，电源电动势E＝1.5 V，内阻不计，滑动变阻器R1的最大阻值为2 Ω，两定值电阻R2、R3的阻值均为1 Ω，电容器C的电容为3 μF。初始时R1的滑片置于最上端，开关S掷于a端。下列说法正确的是(　　) A．当R1的滑片向下移动时，R2两端的电压减小 B．移动R1的滑片过程中，R1消耗的最大功率为1.125 W C．开关从a掷向b，流过R3的电流方向由d到c D．开关从a掷向b，流过R3的电荷量为4.5×10-6 C 7．单晶硅太阳能发电原理是光线照射到单晶硅太阳能板上，会激发电子形成电流。某高铁站枢纽屋顶铺设了面积为1.5×104 m2的单晶硅太阳能板，阳光照射下平均发电功率3×106 W。若已知太阳的辐射总功率约4×1026 W，太阳与地球之间的距离约1.5×1011 m，则下列说法正确的是(　　) A．单位面积上接收到的太阳辐射功率约200 W B．一天大约可发电7.2×104 kW·h C．光电的转换效率约14% D．单晶硅太阳能板发出的是交流电 二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 8．如图1所示，电源的电动势为E，内阻为r。图2为电源的输出功率P与电阻箱读数R的关系图像，电源输出功率最大值为6 W，电阻箱读数分别为4 Ω、9 Ω时电源输出功率相等为P0，下列说法中正确的是(　　) 图1 图2 A．电源的电动势为12 V B．电源的内阻为6.5 Ω C．当电阻箱阻值为4 Ω时，电源效率较大 D．当电阻箱阻值为6 Ω时，电源输出功率最大 9．如图所示，E为内阻不可忽略的电源，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，V与A分别为电压表与电流表，M、N是平行板电容器的两极板，一带电小球由绝缘丝线悬挂在电容器两板间，现闭合开关S，悬线稳定时偏离竖直方向θ角，下列判断正确的是(　　) A．若将P向左滑，V与A表的读数均减小 B．若将P向左滑，电容器两极板上带电荷量增加 C．若将P向左滑，θ将增大 D．若断开S，将N板向M板靠近，角度θ将变大 10．在如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。下列比值正确的是(　　) A．不变，不变 B．变大，变大 C．变大，不变 D．变大，不变 三、非选择题(本题共5小题，共54分) 11．(7分)某实验小组在练习使用多用电表的实验中。 (1)用多用电表测量某元件的电阻，选用“×10”倍率的电阻挡测量，发现多用电表指针的偏转角度过小，因此需选择________(填“×1”或“×100”)倍率的电阻挡，并需________(填操作过程)后，再次进行测量，若多用电表的指针如图甲所示，测量结果为________Ω。 甲 乙　　　　　　　　　　丙 (2)实验小组最后将一量程为3 V的电压表改装成可测量电阻的仪表——欧姆表。 ①先用如图乙所示的电路测量该电压表的内阻，图中电源内阻可忽略不计，闭合开关S，将电阻箱的阻值调到3 kΩ时，电压表恰好满偏；将电阻箱的阻值调到12 kΩ时，电压表的指针恰好半偏，由以上信息可求得电压表的内阻RV＝________kΩ。 ②将图乙所示的电路稍作改变，在电压表两端接上两个表笔，就改装成了一个可测量电阻的简易欧姆表，如图丙所示，为将表盘的电压刻度转换为电阻刻度，进行了如下操作：将两表笔断开，闭合开关S，调节电阻箱，使指针指在“3 V”处，此处刻度应标阻值为∞；再保持电阻箱阻值不变，在两表笔间接不同阻值的已知电阻，找出对应的电压刻度，则“1 V”处对应的电阻刻度为________Ω。 12．(9分)某实验小组设计了如图甲所示的电路，测量电流表A的内阻及电源的电动势和内阻。所使用的器材有： 甲 乙 A．待测电源E(电动势约3 V，内阻约0.5 Ω) B．待测电流表A(量程0.6 A，内阻RA约1 Ω) C．电流表A1(量程0.6 A，内阻未知) D．电阻箱R1(0～99.99 Ω) E．滑动变阻器R2(0～20 Ω) F．滑动变阻器R3(0～500 Ω) G．单刀双掷开关S H．单刀单掷开关K I．导线若干 (1)利用该电路测电流表A的内阻： ①滑动变阻器应选择__________。(选填仪器前编号“E”或“F”) ②闭合开关K，将开关S与D接通，通过调节电阻箱R1和滑动变阻器R，读取电流表A及A1的读数。某次测量数据如下：电流表A的示数为0.25 A、电流表A1的示数如图乙所示，则示数为__________A，电阻箱R1的示数为1 Ω，则电流表A的内阻RA＝________Ω。(保留两位有效数字) (2)利用该电路测量电源的电动势和内阻，断开开关K，将开关S与______(选填“C”或“D”)接通，调节电阻箱R1，记录电阻箱R1的阻值和电流表A的示数；多次调节电阻箱R1，重复实验，并记录多组电阻箱R1的阻值和对应电流表A的示数I。由实验数据绘出的 -R1图像如图丙所示，由此求出电源的电动势E＝________V，内阻r＝______Ω。(计算结果均保留两位有效数字) 丙 13．(10分)某实验小组欲测量一段粗细均匀金属丝的电阻率，他们首先用游标卡尺测量金属丝的直径d，其示数如图甲所示。接着用欧姆表对定值电阻R0的电阻进行测量，正确调零后，使用“×1”的倍率进行测量，指针偏转如图乙所示。然后用如图丙所示的电路来测量此段金属丝的电阻率，金属丝与理想电流表A以及定值电阻R0串联接入电路，电源电动势与内阻恒定，金属丝被固定在带有刻度的木板上，P是鳄鱼夹，用来调节接入电路中金属丝的长度L，回答下列问题： (1)甲图的读数为d＝________mm，乙图的读数为R0＝________Ω； (2)对丙图实验时闭合开关，从右向左逐渐改变鳄鱼夹的位置，记录鳄鱼夹每一个位置对应的金属丝接入电路的有效长度L，以及对应的电流表A的示数I，得到多组(L，I)数据，建立平面直角坐标系，以L为纵轴，以________(填“I”或“I-1”)为横轴，根据实验数据在坐标系中描点，画出的图像为如图丁所示的倾斜直线； (3)若丁图的斜率为k，纵轴的截距为－b，已知电源的电动势为E，则内阻r＝________，金属丝的电阻率ρ＝____________；(用题目所给的已知物理量的符号来表示) (4)若电流表A内阻不可忽略且未知，则金属丝电阻率的测量值______________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值。 14．(13分)如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100 Ω，R2阻值未知，R3为滑动变阻器。当其滑片P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的。求： 图甲　　　　　　　　　图乙　　　 (1)由图乙求电源的电动势和内阻； (2)定值电阻R2的阻值； (3)滑动变阻器的最大阻值。 15．(15分)(2024·河南商丘模拟)某科研小组设计了如下实验，研究油滴在匀强电场中的运动。实验装置的原理示意图，如图所示，两个水平放置、相距为d的金属极板，上极板中央有一小孔，两金属极板与恒压源(可以提供恒定电压U)、定值电阻R、电阻箱R′(最大阻值为R)、开关串联组成电路。用喷雾器将细小的油滴喷入密闭空间，这些油滴由于摩擦而带了负电。油滴通过上极板的小孔进入到观察室中，油滴可视为半径为r的球体，油滴的密度为ρ，重力加速度为g，油滴受到的空气阻力大小为f＝6πηrv，其中η为空气的粘滞系数(已知)，v为油滴运动的速率，不计空气浮力。 (1)开关断开时，观察到油滴A运动到两极板中心处开始匀速下落，之后经过时间t油滴A下落到下极板处，请推导油滴A的半径r的表达式(用η，d、t、ρ和g表示)。 (2)若将图中密闭空间的空气抽出，使油滴运动所受的空气阻力可忽略。闭合开关： ①调整电阻箱的阻值为，观察到半径为r0的油滴B可做匀速直线运动，求油滴B所带的电荷量； ②调整电阻箱的阻值为R，观察到比荷为k、处于下极板的油滴C由静止开始向上加速运动，求油滴C运动到上极板的时间。 学科网（北京）股份有限公司 $ 章末卷10　电路与电能 1．C　扫地机器人正常工作时是非纯电阻电路，欧姆定律不成立，因此不能用P＝计算主机工作时的电阻，A错误；由W＝Pt可知每秒钟电流做的功为40 J，由能量守恒定律可知消耗的电能一部分转化为内能，而另一部分转化为机械能，B错误；电池充满电后，储存的总电荷量为q＝It＝2400×10-3×3600 C＝8640 C，C正确；当剩余电荷量减少为电池容量的20%时，机器人会主动寻找充电器充电，则充满电后正常工作的时间为t＝ h＝0.6912 h，D错误。 2．B　根据电阻定律R＝ρ与欧姆定律I＝，可得U＝·x，则U-x的图像斜率k＝∝ρ，得，B正确。 3．D　由题图可看出当只闭合S1时，电阻R1与R2串联，再与小风扇M并联，且电源的内阻不计，则小风扇M的电压刚好为额定电压，则PM ＝ IME ，解得IM＝0.5 A，则小风扇M正常工作时发热功率为PM热 ＝ IM2r＝0.25 W，AB错误；由题图可看出同时闭合开关S1和S2，电阻R2被短路，则R1与小风扇M并联，且电源的内阻不计，则通过电阻R1的电流为I1＝＝0.6 A，则电阻R1消耗的功率为P1＝ I12R1＝3.6 W，C错误，D正确。 4．A　当对酒驾者进行测试时，R的阻值变小，电路中的总电阻变小，根据闭合电路欧姆定律I＝，电流表的示数变大，故A正确；电压表的示数为U＝E－I(R0＋r)，当I变大时，U变小，故电压表的示数变小，故B错误；当内外电路阻值相等时，电源的输出功率最大，又R0>r，则当R的阻值变小时，外电路的总电阻变小，电源的输出功率变大，故C错误；由于P＝EI，当电流变大时，电源的总功率变大，故D错误。 5．D　根据题意，由闭合回路欧姆定律有U＝E－Ir，代入题中数据有0.75＝E－1.5r，0＝E－2.0r，解得E＝3.0 V，r＝1.5 Ω，故AB错误；根据题意可知，当用该电源直接与小灯泡L连接成闭合电路时，灯泡L两端的电压为0.75 V，流过灯泡的电流为1.5 A，由欧姆定律可得，小灯泡L接入电源时的电阻为RL＝＝0.5 Ω，小灯泡L实际消耗的电功率为P＝UI＝1.125 W，故C错误，D正确。 6．D　开关S掷于a端，R1与R2串联，R2两端的电压U2＝·R2，当R1的滑片向下滑动时，R1接入电路中的电阻值变小，R2两端电压变大，A错误；R1消耗的功率P＝EI－I2R2，电流I＝，解得当R1＝R2＝1 Ω时，R1消耗的功率最大为0.5625 W，B错误；开关掷于a端时，电容器C右极板带正电，开关从a掷向b，电容器C左极板带正电，所以电容器先放电后充电，电流方向为c→d，C错误；流过R3的电荷量Q＝C·ΔU＝C＝4.5×10-6 C，D正确。 7．C　距离太阳1.5×1011 m的球面面积S＝4πr2＝2.826×1023 m2，单位面积上接收太阳辐射的功率＝1415.43 W/m2，故A错误；若24小时都有太阳，则工作一天大约可发电W＝P电t＝7.2×104 kW·h，但有太阳的时间小于24小时，故B错误；太阳板接收的太阳能P光＝·S′＝2.123×107 W，光电的转换效率约为η＝×100%≈14%，故C正确；依题意，光线照射到单晶硅太阳能板上，电子定向移动形成电流，方向不变，为直流电，故D错误。 8．AD　根据题意可知，电源的输出功率为P＝2R＝，由数学知识可知，当R＝，即R＝r时，电源输出功率最大，最大功率为Pm＝，当R＝4 Ω时，有P0＝，当R＝9 Ω时，有P0＝，解得r＝6 Ω，则当电阻箱阻值为6 Ω时，电源输出功率最大，则有6 W＝，解得E＝12 V，故A、D正确，B错误；电源效率为η＝×100%＝×100%，又I＝，可知当电阻箱接入电路的阻值最大时，电源效率最大，故C错误。 9．BC　若将P向左滑，则R2减小，总电阻减小，总电流变大，则A表读数变大，R1和内阻上的电压变大，则R2上的电压减小，即V表的读数减小，选项A错误；若将P向左滑，R1上的电压变大，电容器两板电压变大，则Q＝CU，可知两极板上带电荷量增加，两板间场强变大，根据Eq＝mg tan θ，可知θ将增大，选项B、C正确；若断开S，电容器通过R1放电，最终极板带电量Q为0，场强为0，θ角减小为0，选项D错误。 10．ACD　R1是定值电阻，有R1＝，都不变，故A正确；当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，R2变大，R2是可变电阻，有＝R2，所以变大，根据闭合电路欧姆定律得U2＝E－I(R1＋r)，则＝R1＋r，不变，故B错误，C正确；根据欧姆定律得＝R1＋R2，R1不变，R2变大，可知变大，又根据闭合电路欧姆定律得U3＝E－Ir，则知＝r，保持不变，故D正确。 11．解析：(1)多用电表指针的偏转角度过小，说明指针靠近无穷处，即电阻过大，所以要换更高的挡位，因此需选择“×100”倍率的电阻挡，同时注意欧姆调零，多用电表的测量结果为12 Ω×100＝1200 Ω。 (2)①由图丙所示电路图可知电源的电动势E＝U＋IR，由题意可知E＝3 V＋×3×103 V，E＝1.5 V＋×12×103 V，解得E＝4.5 V，RV＝6000 Ω＝6 kΩ。 ②若电压表的示数为1 V，电路中的电流为I′＝，其中R并＝，解得Rx＝1000 Ω。 答案：(1)×100　欧姆调零　1200　(2)①6　②1000 12．解析：(1)①滑动变阻器取20 Ω，不考虑其他电阻，电流为0.15 A，已明显小于电流表量程，故滑动变阻器选择E足够。 ②闭合开关K，将开关S与D接通，通过调节电阻箱R1和滑动变阻器R，读取电流表A及A1的读数，其中A1的读数为0.50 A，由部分电路欧姆定律可得RA＝ Ω＝1.0 Ω。 (2)利用该电路测量电源的电动势和内阻，断开开关K，将开关S与C接通，调节电阻箱R1，记录电阻箱R1的阻值和电流表A的示数，由闭合电路欧姆定律可得E＝I(RA＋R1＋r) 整理可得 结合图线可得，斜率为 V-1 截距为＝0.5 A-1 联立解得E＝2.9 V，r＝0.45 Ω。 答案：(1)①E　②0.50　1.0　(2)C　2.9　0.45 13．解析：(1)甲图的读数为d＝8 mm＋0.02×0 mm＝8.00 mm，乙图的读数为R0＝5 Ω(或5.0 Ω)。 (2)由闭合电路欧姆定律可得I＝，由电阻定律可得R＝ρ，结合S＝π2，综合可得L＝(R0＋r)，则丁图以I-1为横轴才能描绘出倾斜的直线。 (3)当丁图斜率为k，纵轴的截距为－b，由L＝(R0＋r)可得(R0＋r)＝b、＝k，综合解得r＝。 (4)由(3)可知，金属丝电阻率与电流表内阻无关。 答案：(1)8.00　5(或5.0)　(2)I-1　(3)－R0　　(4)等于 14．解析：(1)由图像可知，电源的电动势E＝20 V 内阻r＝ Ω＝20 Ω。 (2)当滑片P到最右端时，R1被短路，则此时电路电流为I＝0.8 A，则由全电路的欧姆定律 I＝ 解得R2＝5 Ω。 (3)当滑片P到最左端时，R3最大，则此时路端电压为16 V，电流为0.2 A，则外电阻为 R＝ 解得R3＝300 Ω。 答案：(1)20 V　20 Ω　(2)5 Ω　(3)300 Ω 15．解析：(1)油滴匀速下落的速度v＝ 此时f＝mg 其中f＝6πηrv，m＝πr3ρ 解得r＝。 (2)①由串联电路规律有 解得两极板之间的电压U1＝ 对油滴由平衡条件可知q＝mg 而m＝πr03ρ 解得q＝。 ②设油滴C的电荷量为q、质量为m，两极板之间电压为U2＝ 设油滴向上运动加速度为a，由牛顿第二定律有 q－mg＝ma 解得a＝－g 由运动学公式解得t′＝。 答案：(1)r＝　(2)①　 ② 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