内容正文:
专题02 恒定电流及闭合电路欧姆定律
题型一 电流的计算 1
题型二 伏安特性曲线及电阻的计算 2
题型三 纯电阻热功率计算 4
题型四 非纯电阻热功率计算 5
题型五 串并联电路及电表改装 6
题型六 闭合电路伏安特性曲线及功率问题 7
题型七 电路的动态分析问题 8
题型八 含容电路问题 10
题型九 电路故障分析 11
题型十 测定金属丝的电阻率 12
题型十一 测电源的电动势和内电阻 14
题型十二 多用电表的使用 17
题型十三 测电阻的多种方法 20
题型一 电流的计算(共3小题)
1.(24-25高二下·陕西·期中)如图所示是一款微公交,该微公交由蓄电池对车上电动机供电,电动机为车提供动力。该车的主要技术参数如表,下列说法正确的是( )
整车质量
600kg
铅酸蓄电池
电压
48V
最高车速
60km/h
容量
120A·h
承载人数
2人
电动机
额定电压
48V
最大承载质量
200kg
额定功率
1.2kW
A.“A·h”为能量单位
B.电动机在额定电压下工作时,额定电流为25A
C.蓄电池充满电后最多能供电动机正常工作48h
D.电动机在额定电压下工作,汽车以最高速度运行时的牵引力大小为60N
2.(24-25高二上·广东深圳·期中)对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻的理解其物理本质。一段长为l、电阻率为ρ、横截面积为S的细金属直导线,单位体积内有n个自由电子,电子电荷量为e、质量为m。经典物理学认为,金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子(即金属原子失去电子后的剩余部分)的碰撞,该碰撞过程将对电子的定向移动形成一定的阻碍作用,该作用可等效为施加在电子上的一个沿导线的平均阻力,若电子受到的平均阻力大小与电子定向移动的速率成正比,比例系数为k。下列说法不正确的是( )
A.比例系数
B.比例系数k与导线中自由电子定向移动的速率ⅴ有关
C.当该导线通有恒定的电流I时导线中自由电子定向移动的速率
D.金属中的自由电子定向移动的速率不变,则电场力对电子做的正功与阻力对电子做的负功大小相等
3.(24-25高二上·浙江·期中)一块均匀的长方体金属样品如图所示,长为a,宽为b,厚为c,金属样品的电阻率为ρ,金属样品中自由电子的电荷量为e,在样品的C、D两端加上电压后样品中自由电子定向移动的平均速率为v,测得通过样品的电流为I,则( )
A.此时样品的电阻为
B.该金属样品中单位体积内的自由电子个数为
C.该金属样品中单位体积内的自由电子个数为
D.该金属样品中自由电子的总个数为
题型二 伏安特性曲线及电阻的计算(共3小题)
4.(24-25高二上·重庆永川·期中)某线性元件甲和非线性元件乙的伏安特性曲线,两图线交于点,点坐标为,甲的图线与轴所成夹角为30°。下列说法正确的是( )
A.随电压的增大,元件乙的电阻变小
B.元件甲的电阻为
C.在点对应的状态时,甲、乙两元件的电阻相等
D.若将甲、乙两元件并联后直接接在电压恒为5V的电源上,则每秒通过干路某一横截面的电荷量为1.5C
5.(24-25高二上·安徽·期中)有些电子原件的接线柱有很多,不同的连接方式在电路中的作用不同。如图所示,一块均匀的长方体电阻的长、宽、高分别为a、b、c,且a = 5b。将AB接入电路时电阻为R1,CD接入电路时电阻为R2,R1与R2的比值为( )
A.5 B.25 C. D.
6.(24-25高二上·江苏连云港·期中)导体的伏安特性曲线是研究导体电流和电压关系的重要工具。一灯泡的伏安特性曲线如图中的AB(曲线)所示,AC为图线在A点的切线,C点的坐标为(0,1A)。下列说法正确的是( )
A.当灯泡两端的电压升高时,小灯泡的电阻不变
B.当灯泡两端的电压升高时,小灯泡的电阻减小
C.当灯泡两端的电压为2V时,小灯泡的电阻为0.5Ω
D.在灯泡两端的电压由2V变化到4V的过程中,灯泡的电阻改变了
题型三 纯电阻热功率计算(共3小题)
7.(24-25高二上·广东·期中)电子产品制作车间里常常使用电烙铁焊接电阻器和电容器等零件,技术工人常将电烙铁和一个灯泡串联使用,灯泡还和一个开关并联,然后再接到家庭电路上,原理示意图如图所示,电烙铁和灯泡均可视为阻值不变的纯电阻,下列说法正确的是( )
A.开关接通时,灯泡发光
B.电烙铁在开关接通时的功率大于在开关断开时的功率
C.开关断开时,电路消耗的总功率增大
D.开关断开时,电烙铁和灯泡的功率之比等于它们阻值的反比
8.(24-25高二上·浙江·期中)一个小型电热水器如图所示,浸入水中的加热元件RL = 1.0 Ω,在外部并联的电阻RS = 2.0 Ω。在正常工作时,电源给电路提供I = 3.0 A的恒定电流。下列说法正确的是( )
A.RL两端的电压为3.0 V B.流过RL的电流为1.0 A
C.RS上消耗的电功率为2.0 W D.RL上消耗的电功率为16.0 W
9.(23-24高二上·广东·期中)某工程师设计一个多挡的发热电路,通过开关S1、S2的闭合或断开来实现。电路如图所示,R1=4R0,R2=3R0,R3=2R0,R4=R0, M、N加恒定电压,最小功率100W,则电路的最大功率为( )
A.1000W B.200W
C.333W D.520W
题型四 非纯电阻热功率计算(共3小题)
10.(24-25高二上·山西运城·期中)小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象:当汽车的电动机启动时,汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示,已知汽车电源电动势为12.6V,内阻为。车灯接通电动机未启动时,电流表示数为12A;电动机启动的瞬间,电流表示数达到52A。电表为理想电表,下列说法正确的是( )
A.电动机未启动时,车灯的功率为125W
B.电动机启动时,车灯的功率为120W
C.电动机启动时,电动机的输入功率为420W
D.电动机启动时,电动机的热功率可能为450W
11.(24-25高二上·浙江·期中)学校的文印室需要采购大量印刷纸,工人常利用电动爬楼机代替人工搬运货物。如图所示是电动爬楼机和相关参数,在某次搬运中工人使用该产品在2min内使90kg的纸送达8m高的三楼文印室,重力加速度。下列说法正确的是( )
参数
空载质量
24.5kg
最大载重
170kg
电池标配
48V 7.5Ah
充电时间
1.5h
续航能力
50~112层(900~1800级台阶)
A.该电池充满电后总电量为 B.该电池最多能储存的电能为
C.完成这次运送,爬楼机对货物做功7200J D.完成这次运送,爬楼机的电动机输出功率60W
12.(24-25高二上·山东滨州·期中)如图甲所示,随着人工智能的发展,机器人用于生产生活中的场景越来越普遍。如图乙为某款配送机器人内部电路结构简化图,电源电动势,内阻。机器人整机净重30kg,在某次配送服务时载重20kg,匀速行驶速度为1.2m/s,行驶过程中受到的阻力大小为总重力的0.2倍,工作电流为4A。不计电动机的摩擦损耗,取,则下列说法正确的是( )
A.电动机消耗的电功率为144W B.电动机输出的机械功率为140W
C.电动机的线圈电阻为 D.电动机内部的热功率为24W
题型五 串并联电路及电表改装(共3小题)
13.(24-25高二上·黑龙江·期中)如图所示的电路中,定值电阻分别为R1= R2=6Ω,R3= R4=3Ω,现在M、N两点间加12V的稳恒电压,则下列说法正确的是( )
A.M、N间的总电阻为9Ω B.R1和R2两端的电压比为2∶1
C.流过R2和R3的电流比为1∶2 D.R1和R4两端的电压比为2∶1
14.(24-25高二上·辽宁·期中)某元件内四个定值电阻连接成的混联电路如图所示,其中R1 = R2 = R,R3 = 2R,R4 = 6R。接入电路后,电阻R1两端的电压为U1,通过电阻R1的电流为I1。下列判断正确的是( )
A.电路中的总电阻为4R B.通过电阻R2的电流为
C.通过电阻R4的电流为 D.电阻R4两端的电压为6U1
15.(24-25高三上·辽宁丹东·期中)实验室常用的双量程电压表内部原理图如图所示。当使用O、A两接线柱时,量程为0~3V;当使用O、B两接线柱时,量程为0~15V。已知灵敏电流表的内阻,满偏电流,下列判断正确的是( )
A. B.
C. D.
题型六 闭合电路伏安特性曲线及功率问题(共3小题)
16.(24-25高二上·广西玉林·期中)如图所示的图像中,一条为电源的图线,一条为定值电阻的图线,若将该电源与定值电阻构成闭合回路,下列说法正确的是( )
A.电源的电动势为1.2V
B.电源的输出功率为0.6W
C.定值电阻的阻值为0.42Ω
D.电源的内阻为1Ω
17.(24-25高二上·安徽合肥·期中)为了打击酒驾醉驾行为,保障交通安全,交警常用酒精浓度检测仪对驾驶员进行酒精测试,图1是某型号酒精测试仪,其工作原理如图2所示,为气敏电阻,其阻值随酒精气体浓度的增大而减小,电源的电动势为、内阻为,电路中的电表均为理想电表,为定值电阻,且。当酒驾驾驶员对着测试仪吹气时,下列说法错误的是( )
A.饮酒量越多,电源的输出功率一定越小
B.饮酒量越多,电源的效率越小
C.电压表的示数变小,电流表的示数变大
D.电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变
18.(24-25高二上·江苏苏州·期中)用电阻R=4Ω的均匀电阻丝制成一个圆环,并把它接到如图所示的电路中,图中导线的P端能沿圆环移动,并保持良好接触。已知R0=3Ω,电源内阻忽略不计。则P从圆环的最高点移动至最低点的过程中圆环的电功率( )
A.一直增大 B.一直减小
C.先增大后减小 D.先减小后增大
题型七 电路的动态分析问题(共3小题)
19.(24-25高三上·重庆·期中)开开家有一盏“智能”台灯,它能根据环境的光照强度自动调节亮度,也可以手动调节台灯的亮度。经查阅资料后,开开猜想台灯内部的电路结构可能如图,已知光敏电阻在光照强度增大时,电阻会减小。则闭合开关后,下列分析正确的是( )
A.滑动变阻器滑片不动,光照强度减弱时,小灯泡变亮
B.滑动变阻器滑片不动,光照强度增大时,光敏电阻两端的电压变大
C.在光照条件不变时,滑动变阻器的滑片向左滑,小灯泡变亮
D.在光照条件不变时,滑动变阻器的滑片向右滑,电源输出功率增大
20.(24-25高二上·四川德阳·期末)在如图所示的电路中,电源电动势和内阻为定值,为定值电阻,为滑动变阻器,闭合电键S,理想电流表A的示数为,理想电压表、和的示数分别为、和,当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时,各电表示数变化量分别为、、、,下列说法正确的是( )
A.变大,变大 B.不变,不变
C.G表电流的方向从流向 D.电源的总功率增大
21.(24-25高二上·山东济南·期中)如图是监控汽车安全带使用情况的一种简化报警电路。汽车启动时,开关S1闭合;驾驶员系好安全带时,开关S2将断开。L是报警指示灯,P是蜂鸣报警器,RN为安装在座垫下方的压敏元件(电阻值与所受压力大小成反比),M是一种触发开关(当A、B两端电压升高时,C、D两个端口间将像普通开关一样直接接通),当驾驶员坐在座位上启动汽车但未系安全带时,下列描述正确的是( )
A.RN电阻变小,A、B两端电压降低
B.RN电阻变小,A、B两端电压升高
C.RN电阻变大,A、B两端电压降低
D.RN电阻变大,A、B两端电压升高
题型八 含容电路问题(共3小题)
22.(24-25高二上·江西上饶·期中)在如图所示的电路中,、R是定值电阻,滑动变阻器的滑片位于最左端。闭合开关S,将滑动变阻器的滑片向右移动一段距离,待电路稳定之后,下列判断正确的是( )
A.电阻R两端电压降低
B.滑动变阻器两端电压升高
C.电阻两端电压降低
D.电容器C电荷量减少
23.(23-24高二上·黑龙江哈尔滨·期末)如图所示,直流电路中电源电动势为,内阻为r、、为定值电阻,为滑动变阻器,已知,电容器电容,现闭合,断开,下列说法正确的是( )
A.将滑动变阻器滑片逐渐向左滑动,电压表示数U增大,电流表示数减小
B.将滑动变阻器滑片逐渐向左滑动,电容器两端电势差保持不变
C.将滑动变阻器滑片逐渐向左滑动,保持不变
D.滑动变阻器滑片置于中点,闭合,电容器充电,电荷量增加
24.(23-24高二上·广东·期中)在如图所示的电路中,电源的电动势,电源内阻,定值电阻,滑动变阻器R的最大阻值为,电容器的电容为,闭合开关后,将滑动变阻器滑片从最左端a滑到最右端b,理想电压表的示数变化量的绝对值为,理想电流表的示数变化量的绝对值为,则以下正确的是( )
A.电压表示数变大 B.电流表示数变大
C.变小 D.通过的电荷量为
题型九 电路故障分析(共3小题)
25.(24-25高二上·河南南阳·期中)如图所示的电路,闭合开关发现两个灯泡都不亮,已知导线没问题且电路中只有一处故障,某同学用多用电表的电压挡检查电路故障,测得UAD=3.0V、UAC=3.0V、UAB=0.0V、UBC=3.0V,由此可以判断出电路的故障可能是( )
A.灯L1断路 B.灯L2断路 C.灯L2短路 D.开关S断路
26.(23-24高二上·北京海淀·期中)如图是“测量电源的电动势和内电阻”实验的电路图。某同学在实验中,闭合开关后,发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片,电压表有示数且不变,电流表始终没有示数。为查找故障,在其它连接不变的情况下,他将电压表连接a位置的导线端分别试触b、c、d三个位置,发现试触b、c时,电压表有示数;试触d时,电压表没有示数。若电路中仅有一处故障,则下面选项中正确的是( )
A.导线断路 B.滑动变阻器断路 C.导线断路 D.滑动变阻器短路
27.(23-24高二上·宁夏石嘴山·期中)如图所示,灯泡L1 、L2原来都正常发光,由于故障两灯突然熄灭,(假设电路中仅有一处故障)下列说法正确的是( )
A.将多用表的电压挡并联在ac两端,示数为0,说明ac间短路
B.将多用表的电压挡并联在cd两端,有示数,说明cd间断路
C.将多用表的电压挡并联在ad两端,有示数,并联在ac两端,有示数,说明cd间短路
D.断开S,将L1拆下,使用多用电表欧姆挡,调零后将红黑表笔连接在L1两端,如果指针不偏转,说明L1完好
题型十 测定金属丝的电阻率(共3小题)
28.(24-25高二上·重庆万州·期中)某同学要测量一段导体金属棒的电阻率,除了待测导体棒、多用电表、螺旋测微器之外,实验室还准备了如下器材:
A.游标卡尺
B.电流表A1(量程为0.6A,内阻约为)
C.毫安表A2(量程为1mA,内阻)
D.滑动变阻器(阻值范围为,最大电流为3A)
E.定值电阻
F.定值电阻
G.蓄电池(电动势为6V,内阻很小)
(1)如图甲所示,用螺旋测微器测得导体棒的直径为 mm。
(2)如图乙所示,用游标卡尺测得导体棒的长度为 cm。
(3)实验电路图如图丙所示,因实验室没准备电压表,实际是电路中选用电流表A2与定值电阻 (填写R2或R3)串联当作电压表使用。
(4)该同学改变滑动变阻器的滑片位置,测得多组电流表A1、A2的值、。以()为横坐标,为纵坐标(其中R为所选定值电阻阻值),绘得图像如图丁所示,则金属的电阻率为 。(结果用导体棒长度、导体棒直径和图丁中的、表示)
29.(24-25高二上·四川遂宁·期中)
(1)某小组用铜棒完成“测定金属电阻率”实验,首先通过螺旋测微器测量铜棒直径测量结果如图1所示,则铜棒直径 ;
(2)用伏安法测量一个待测电阻的阻值(阻值约为200Ω),实验室提供如下器材:
电池组E:电动势为3V,内阻不计
电流表:量程为,内阻约为100Ω
电流表:量程为,内阻为1000Ω
滑动变阻器:阻值范围为0~20Ω,额定电流为2A
电阻箱:阻值范围为0~9999Ω,额定电流为1A
要求实验中尽可能准确地测量的阻值,请回答下列问题:
①为了测量待测电阻两端的电压,可以将电流表 (填写器材代号)与电阻箱串联,并将电阻箱阻值调到 Ω,这样可以改装成一个量程为3.0V的电压表;
②请在虚线框中画出测量阻值的完整电路图,并在图中标明器材代号 ;
③调节滑动变阻器,当电流表、的示数分别是、时,则测得待测电阻的阻值是 (用题中已知物理量符号表示)。
30.(24-25高二上·福建泉州·期中)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8 Ω,为精确测量其电阻阻值,可选用的实验器材有:电流表A(0 ~ 0.6 A,内阻约为0.5 Ω);电压表V(0 ~ 3 V,内阻约为5 kΩ);待测电阻Rx(约8 Ω);滑动变阻器R1(0 ~ 20 Ω);滑动变阻器R2(0 ~ 2 kΩ);干电池2节;开关一个;导线若干。
①在所给电路中,应选用 (填“图甲”或“图乙”)作为测量电路;为了便于调节,滑动变阻器应选用 (填“R1”或“R2”)。
②其电压表的示数如图所示,读数为 V(电压表量程0 ~ 3 V),若导电胶的长度为L、直径为D,则该导电胶的电阻率的表达式ρ = (用U、I、L、D表示)。
题型十一 测电源的电动势和内电阻(共3小题)
31.(24-25高二下·全国·期中)某实验小组欲测量某一型号电源的电动势和内阻,实验室提供的实验器材如下:
A.待测电源
B.电流表(量程为,内阻)
C.定值电阻
D.定值电阻
E.定值电阻
F.电阻箱(阻值范围为)
G.开关、导线若干
实验步骤如下:
(1)实验时需要把电流表的量程改装为,定值电阻应选 (选填“”或“”)。
(2)根据电路图甲连接电路,连接前开关断开。
(3)闭合开关,适当调节电阻箱,并记下电阻箱的阻值及对应电流表的示数,然后断开开关。
(4)重复(3)的操作,得到多组的数据。
(5)以为横轴,为纵轴,建立平面直角坐标系,作出的图像如图乙所示,则待测电源的电动势 V,内阻 (结果均保留两位有效数字)。
(6)若不考虑偶然误差,上述测量值与真实值相比: , (均填“>”“<”或“=”)。
32.(24-25高二上·安徽阜阳·期中)某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻,现备有下列器材:
A.被测干电池一节
B.电流表:量程,内阻
C.电流表:量程,内阻约为
D.电压表:量程,内阻未知
E.电压表:量程,内阻未知
F.滑动变阻器:,
G.滑动变阻器:,
H.开关、导线若干
伏安法测电池电动势和内阻的实验中,由于电流表和电压表内阻的影响,测量结果存在系统误差,在现有器材的条件下,要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。
(1)在上述器材中请选择适当的器材(填写器材前的字母):电流表选择 ,电压表选择 ,滑动变阻器选择 。
(2)实验电路图应选择如图中的 (填“甲”或“乙”);
(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的图像,则在修正了实验系统误差后,干电池的电动势 ,内电阻
33.(24-25高二上·江苏扬州·期中)(1)张生同学用如图(a)所示的螺旋测微器测圆柱体的直径为 ;用如图(b)所示的游标卡尺测量圆柱体的长度为 。
(2)某物理兴趣小组自制了甲图所示的水果电池组,测量该电池组的电动势和内阻。实验室提供了以下器材:
A.待测水果电池组(约为约为)
B.电流表,内阻约为
C.电流表,内阻约为
D.电压表,内阻约为
E.电压表,内阻约为
F.滑动变阻器
G.滑动变阻器
H.开关、导线各若干
①选择如乙图所示的实验电路进行实验:实验中电流表应选 (填“”或“”),电压表应选 (填“”或“”),滑动变阻器应选 (填“”或“”);
②根据实验电路连接实物,调节滑动变阻器滑片位置,记下电压表示数与电流表示数的多组数据,作出图像如丙图所示,根据图像和题中所给信息可知该水果电池组的电动势 ,内电阻 。(结果均保留三位有效数字)
③第(2)问中所测电动势与真实值相比 ,所测内阻与真实值相比 (填或)
题型十二 多用电表的使用(共3小题)
34.(24-25高二上·重庆万州·期中)实验:练习使用多用电表
(1)如图为一正在测量中的多用电表表盘。
①如果是用直流250mA挡测量电流,则读数为 mA;
②如果是用直流5V挡测量电压,则读数为 V。
(2)若待测电阻的阻值约为,测量步骤如下:
①机械调零
②将选择开关转到电阻挡的“×1”的位置;
③将红、黑表笔插入“+”“-”插孔,并将两表笔短接,调节 旋钮,使电表指针对准电阻的“0”刻线;
④将两表笔分别与待测电阻相接,读取数据。
(3)完成上述测量后,需要继续测量一个阻值大约是的电阻。在红黑表笔接触这个电阻两端之前,请从下列选项中挑出必要的步骤,并按______的顺序进行操作,再完成读数测量;
A.调节指针定位螺丝,使多用电表指针对准“0”刻线
B.将红、黑表笔接触
C.把选择开关旋转到“×1k”位置
D.把选择开关旋转到“×100”位置
E.调节欧姆调零旋钮,使电表指针对准电阻的“0”刻线
35.(24-25高二上·浙江温州·期中) 在“练习使用多用电表”这一实验中:
(1)如图甲所示, 某同学使用前发现指针没有停在表盘左侧的0刻线上, 他需要适当的调节旋钮 (填“A”、“B”、“C”或“D”); 实验结束后需要把选择开关打到 (填“A”、“B”、“C”或“D”) 。
(2)测量电阻时, 选择开关置于欧姆挡“×10”位置并欧姆调零后, 将红、黑表笔分别与待测电阻两端相连, 指针位置如图乙所示。为了减少测量误差, 应将选择开关旋转到欧姆挡 (填“×1”、“×100”或“×1k”) 位置, 重新调节后, 测量得到指针位置如图丙所示, 则测得该电阻为 Ω; 如果某次测量选择开关打到直流电压“10V”挡时, 指针位置刚好也是如图丙所示, 则测量结果为 V。
(3)用多用电表测量二极管正负极的一次结果如图丁所示, 已知多用电表和二极管皆良好, 测量方法无误, 则与红表笔连接的是二极管的 (填“正”或“负”)极。
36.(24-25高二上·四川自贡·期中)图甲为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E、是电池;R1、R2、R5、R6是固定电阻,R3、R4是可变电阻;表头G的满偏电流为250μA,内阻为480Ω。该多用电表有6个挡位:直流电压1V挡和5V挡,直流电流1mA挡和2.5mA挡,欧姆挡和挡。
(1)图中当中S调到 时电流表量程较大(在1、2、3、4、5、6中选填)。
(2)关于R3、R4的使用,下列说法正确的是_________(填正确答案标号)。
A.在使用多用电表之前,调整R3、R4使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R3或R4使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C.使用电流挡时,调整R3、R4使用电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
(3)根据给出的条件可得R1= Ω。
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图乙所示。若此时B端是与“2”相连的,则多用电表读数为 mA。
题型十三 测电阻的多种方法(共6小题)
37.(24-25高二上·广东广州·期中)用伏安法测金属丝的电阻。实验所用器材为:电池组(电动势,内阻约)、电流表(内阻约)、电压表(内阻约)、滑动变阻器(,额定电流)、开关、导线若干;
(1)某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下:
次数
由以上实验数据可知,他们测量是采用下图中的 图(选填“甲”或“乙”)。
(2)左下图是测量的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,滑动变阻器的滑片置于变阻器的一端。请根据(1)所选的电路图,补充完成图中实物间的连线 ;
38.(23-24高二下·浙江·期中)某实验小组为了测量某一段特殊金属丝的电阻率,采用如下操作步骤开展实验:
(1)先用多用电表×1Ω挡粗测其电阻,显示结果如图甲所示,粗测其电阻阻值为 Ω;用螺旋测微器测量其直径;再用50分度的游标卡尺测量金属丝的长度,长度测量结果为 cm。
(2)为了减小实验误差,实验过程中要求电流表示数从零开始记录多组数据,除待测金属丝外,实验室还备有的实验器材如下:
A.电流表 ,量程为 ,内阻
B.电流表 ,量程为 ,内阻约为1Ω
C.电压表 ,量程为 内阻约为1kΩ
D.定值电阻。
E.定值电阻。
F.滑动变阻器。,最大阻值为10Ω
G.电源(电动势约为15V)
H.开关一只, 导线若干
回答下列问题:
①有实验小组选择采用的电路设计如图所示,为提高实验测量的准确度,与电流表 串联的电阻R应选择 (选填“R1”或“R2”),左端导线a应接 (选填“b”或“c”)触点;
②实验时测得。示数为 ,示数为 ,由此可测得该金属丝的电阻。 (用、 、或表示)。
39.(22-23高三上·辽宁·期末)某同学要测量一捆铜线的长度。他设计了如图甲所示的电路来测量这捆铜线的电阻,图中a、b之间连接这捆铜线;和可视为理想电压表,实验步骤如下:
(1)先用螺旋测微器测量该铜线的直径d如图乙所示,则读数d= mm;
(2)将电阻箱R调节到适当的阻值,闭合开关S,记下此时电阻箱的阻值R、电压表的示数、电压表的示数,则这捆电线的阻值表达式为 (用R、、表示);
(3)改变电阻箱的阻值R,记下多组R、、的示数,计算出每一组的值,作出图像如图乙所示,利用图像可求得这捆铜线的电阻 Ω(结果保留三位有效数字)
(4)已知这捆铜线材料的电阻率为ρ,则这捆铜线的长度L的表达式为 (用ρ、d、表示);
40.(23-24高一上·山西阳泉·开学考试)学习了欧姆定律的知识后,老师给同学们布置了设计不同方案测量未知电阻的任务,三位同学的设计方案如下:
(1)小明的设计方案如图甲所示,闭合开关 S ,调节滑动变阻器 R 的滑片 P 至适当位置, 电压表、 电流表的示数分别如图乙、丙所示,则电压表的示数为 V ,未知电阻Rx 的阻值为 Ω;
(2)小林的设计方案如图丁所示,闭合开关 S ,电流表 A1和A2的示数分别为 I1和 I2。已知定值电阻的阻值为 R0 ,则未知 电阻 Rx= (用 I1、I2 和 R0表示);
(3)小刚的设计方案如图戊所示,闭合开关S后,先将开关S1拨至触点 ,移动滑动变阻器R的滑片P至适当位置,此时电压表的示数为U;保持滑片P的位置不变,再将开关 S1拨至另一触点,调节电阻箱R1的阻值,使 ,此时电阻箱的读数为R0,则未知电阻Rx= 。
41.(24-25高三上·河北唐山·阶段练习)实验小组利用图甲所示的电路同时测量未知电阻,的阻值,图中和为电阻箱,电源E内阻不计,G为灵敏电流计,其外观如图乙所示,0刻度线在表盘的正中央,已知当有电流从接线柱a流入电流计,从接线柱b流出时,指针向右偏转。
(1)按图甲连接好电路,闭合开关后,发现电流计指针最终处于0刻度线的左侧,表明图甲中A、B两点的电势 (填“>”“<”或“=”),为使指针处于0刻度线,可调节,使其阻值 (填“增大”或“减小”);
(2)调节R1恰当后,记下两电阻箱的阻值分别为,。
(3)断开开关k,互换和的位置,再闭合开关,只调节,使指针仍处于0刻度线,记下电阻箱R1的阻值为则电阻,= ,= 。
(4)据上述测量原理可知,排除偶然误差,和的测量值均 (填“大于”“小于”或“等于”)其真实值。
42.(24-25高二下·湖南岳阳·期末)利用如图甲所示的电路测量电流表的内阻,实验仪器有:
待测电流表(量程,内阻约);电流表(量程,内阻约);直流电源(电动势1.5V,内阻不计);滑动变阻器(,额定电流);电阻箱(最大阻值)。
主要实验步骤如下:
(1)①开关闭合,断开,调节滑动变阻器的阻值,使电流表指针偏转到满刻度,读出此时电流表的示数;
②开关、均闭合,同时调节滑动变阻器和电阻箱,使电流表的示数仍为,并使电流表指针偏转到满刻度的一半,记录此时电阻箱的阻值;若步骤②中记录的电阻箱的阻值为,则电流表内阻的测量值为 。
(2)若将该电流表改装成量程为的电流表A,则改装表A的内阻 (结果保留2位有效数字)。
(3)为测量一节旧干电池的电动势E和内阻r,现利用电流表A和其他实验器材设计了如图乙所示的电路。在实验中,多次改变电阻箱阻值,记录每组的电阻箱阻值和电流表A的读数I,画出。图像为一条直线,如图丙所示,已知图线的斜率为,纵截距为a,则该电池的电动势 ,内阻 。(结果均用字母k、a、表示)
43.(23-24高二上·河北保定·期中)“祖冲之”学习小组用如图甲所示的电路测量电压表的内阻,实验仪器有:
待测电压表V1(量程为0~3V,内阻约为4000Ω);
电压表V2(量程为0~5V,内阻约为6000Ω);
电源E(电动势为6V,内阻不计);
滑动变阻器R1(0∼10Ω);
电阻箱R2(最大阻值为9999.9Ω)。
该学习小组采用的主要实验步骤如下:
①开关S1闭合,S2闭合,调节滑动变阻器R1的阻值,使电压表V1的指针偏转到满刻度,读出此时电压表V2的示数U0;
②开关S1闭合,S2断开,同时调节滑动变阻器R1和电阻箱R2,使电压表V2的示数仍为U0,并使电压表V1的指针偏转到满刻度的,记录此时电阻箱R2的阻值。
(1)若步骤②中记录电阻箱R2的阻值为2000Ω,则电压表V1内阻的测量值为 Ω,该测量值 (填“大于”、“小于”或“等于”)电压表V1内阻的实际值;
(2)学习小组中有人认为不用电压表V2也能测量电压表V1的内阻,实验电路如图乙所示,主要实验步骤为:
A.开关S1闭合,S2闭合,调节滑动变阻器R1的阻值,使电压表V1满偏;
B.开关S1闭合,S2断开,保持滑动变阻器R1的阻值不变,调节变阻箱R2的阻值使电压表V1半偏,读出此时变阻箱R2的阻值,此阻值等于电压表V1内阻的阻值。此种情况下测得的电压表V1的内阻阻值 (填“大于”、“小于”或“等于”)电压表V1内阻的实际值。
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专题02 恒定电流及闭合电路欧姆定律
题型一 电流的计算 1
题型二 伏安特性曲线及电阻的计算 3
题型三 纯电阻热功率计算 5
题型四 非纯电阻热功率计算 7
题型五 串并联电路及电表改装 11
题型六 闭合电路伏安特性曲线及功率问题 13
题型七 电路的动态分析问题 16
题型八 含容电路问题 18
题型九 电路故障分析 22
题型十 测定金属丝的电阻率 24
题型十一 测电源的电动势和内电阻 27
题型十二 多用电表的使用 31
题型十三 测电阻的多种方法 36
题型一 电流的计算(共3小题)
1.(24-25高二下·陕西·期中)如图所示是一款微公交,该微公交由蓄电池对车上电动机供电,电动机为车提供动力。该车的主要技术参数如表,下列说法正确的是( )
整车质量
600kg
铅酸蓄电池
电压
48V
最高车速
60km/h
容量
120A·h
承载人数
2人
电动机
额定电压
48V
最大承载质量
200kg
额定功率
1.2kW
A.“A·h”为能量单位
B.电动机在额定电压下工作时,额定电流为25A
C.蓄电池充满电后最多能供电动机正常工作48h
D.电动机在额定电压下工作,汽车以最高速度运行时的牵引力大小为60N
【答案】B
【详解】A.根据知即,“A·h”为电荷量的单位,故A错误;
B.根据故B正确;
C.根据故C错误;
D.根据解得故D错误。故选B。
2.(24-25高二上·广东深圳·期中)对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻的理解其物理本质。一段长为l、电阻率为ρ、横截面积为S的细金属直导线,单位体积内有n个自由电子,电子电荷量为e、质量为m。经典物理学认为,金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子(即金属原子失去电子后的剩余部分)的碰撞,该碰撞过程将对电子的定向移动形成一定的阻碍作用,该作用可等效为施加在电子上的一个沿导线的平均阻力,若电子受到的平均阻力大小与电子定向移动的速率成正比,比例系数为k。下列说法不正确的是( )
A.比例系数
B.比例系数k与导线中自由电子定向移动的速率ⅴ有关
C.当该导线通有恒定的电流I时导线中自由电子定向移动的速率
D.金属中的自由电子定向移动的速率不变,则电场力对电子做的正功与阻力对电子做的负功大小相等
【答案】B
【详解】C.一小间内,流过导线横截面的电子个数为电荷量为根据电流的定义有解得故C正确,不符合题意;
AB.长度为l的一段导体,则电子做定向移动时满足电场力与阻力相等,则,所以故A正确,不符合题意,B错误,符合题意;
D.金属中的自由电子定向移动的速率不变,电子做定向移动时满足电场力与阻力相等,则电场力对电子做的正功与阻力对电子做的负功大小相等,故D正确,不符合题意。
故选B。
3.(24-25高二上·浙江·期中)一块均匀的长方体金属样品如图所示,长为a,宽为b,厚为c,金属样品的电阻率为ρ,金属样品中自由电子的电荷量为e,在样品的C、D两端加上电压后样品中自由电子定向移动的平均速率为v,测得通过样品的电流为I,则( )
A.此时样品的电阻为
B.该金属样品中单位体积内的自由电子个数为
C.该金属样品中单位体积内的自由电子个数为
D.该金属样品中自由电子的总个数为
【答案】D
【详解】A.在样品的C、D两端加上电压后,根据电阻定律可知,此时样品的电阻为故A错误;
BC.根据电流微观表达式可得则该金属样品中单位体积内的自由电子个数为故BC错误;
D.该金属样品中自由电子的总个数为故D正确。故选D。
题型二 伏安特性曲线及电阻的计算(共3小题)
4.(24-25高二上·重庆永川·期中)某线性元件甲和非线性元件乙的伏安特性曲线,两图线交于点,点坐标为,甲的图线与轴所成夹角为30°。下列说法正确的是( )
A.随电压的增大,元件乙的电阻变小
B.元件甲的电阻为
C.在点对应的状态时,甲、乙两元件的电阻相等
D.若将甲、乙两元件并联后直接接在电压恒为5V的电源上,则每秒通过干路某一横截面的电荷量为1.5C
【答案】C
【详解】A.随电压的增大,元件乙图像上的点与原点连线斜率减小,根据
可知其电阻变大,选项A错误;
B.元件甲的电阻为
选项B错误;
C.在点对应的状态时,甲、乙两元件的电压和电流都相等,可知电阻相等,选项C正确;
D.若将甲、乙两元件并联后直接接在电压恒为5V的电源上,通过甲的电流为则干路电流为 I=I1+I2=1A+0.625A=1.625A则每秒通过干路某一横截面的电 荷量为q=It=1.625×1C=1.625C故D错误。故选C。
5.(24-25高二上·安徽·期中)有些电子原件的接线柱有很多,不同的连接方式在电路中的作用不同。如图所示,一块均匀的长方体电阻的长、宽、高分别为a、b、c,且a = 5b。将AB接入电路时电阻为R1,CD接入电路时电阻为R2,R1与R2的比值为( )
A.5 B.25 C. D.
【答案】B
【详解】根据电阻定律可知可知故选B。
6.(24-25高二上·江苏连云港·期中)导体的伏安特性曲线是研究导体电流和电压关系的重要工具。一灯泡的伏安特性曲线如图中的AB(曲线)所示,AC为图线在A点的切线,C点的坐标为(0,1A)。下列说法正确的是( )
A.当灯泡两端的电压升高时,小灯泡的电阻不变
B.当灯泡两端的电压升高时,小灯泡的电阻减小
C.当灯泡两端的电压为2V时,小灯泡的电阻为0.5Ω
D.在灯泡两端的电压由2V变化到4V的过程中,灯泡的电阻改变了
【答案】D
【详解】AB.灯泡的伏安特性曲线可知,图像上每一个点与坐标原点连线斜率为则灯泡两端的电压升高时,灯泡的电阻增大,故AB错误;
C.当灯泡两端的电压为2V时,电流为2A,所以小灯泡的电阻为故C错误;
D.当灯泡两端的电压为4V时,电流为3A,所以小灯泡的电阻为灯泡的电阻改变了故D正确。故选D。
题型三 纯电阻热功率计算(共3小题)
7.(24-25高二上·广东·期中)电子产品制作车间里常常使用电烙铁焊接电阻器和电容器等零件,技术工人常将电烙铁和一个灯泡串联使用,灯泡还和一个开关并联,然后再接到家庭电路上,原理示意图如图所示,电烙铁和灯泡均可视为阻值不变的纯电阻,下列说法正确的是( )
A.开关接通时,灯泡发光
B.电烙铁在开关接通时的功率大于在开关断开时的功率
C.开关断开时,电路消耗的总功率增大
D.开关断开时,电烙铁和灯泡的功率之比等于它们阻值的反比
【答案】B
【详解】ABC.开关接通时,灯泡发生短路,灯泡熄灭,电路中电阻减小,电流增大,根据
可知,电路消耗的功率增大,电烙铁的功率也增大,则电烙铁在开关接通时的功率大于在开关断开时的功率,开关断开时,电路消耗的总功率减小,选项B正确,选项AC错误;
D.开关断开时,根据可知,电烙铁和灯泡的功率之比等于它们阻值之比,选项D错误。故选B。
8.(24-25高二上·浙江·期中)一个小型电热水器如图所示,浸入水中的加热元件RL = 1.0 Ω,在外部并联的电阻RS = 2.0 Ω。在正常工作时,电源给电路提供I = 3.0 A的恒定电流。下列说法正确的是( )
A.RL两端的电压为3.0 V B.流过RL的电流为1.0 A
C.RS上消耗的电功率为2.0 W D.RL上消耗的电功率为16.0 W
【答案】C
【详解】A.RL、RS的并联电阻值为RL两端的电压为故A错误;
B.流过RL的电流为故B错误;
C.RS上消耗的电功率为故C正确;
D.RL上消耗的电功率为故D错误。故选C。
9.(23-24高二上·广东·期中)某工程师设计一个多挡的发热电路,通过开关S1、S2的闭合或断开来实现。电路如图所示,R1=4R0,R2=3R0,R3=2R0,R4=R0, M、N加恒定电压,最小功率100W,则电路的最大功率为( )
A.1000W B.200W
C.333W D.520W
【答案】D
【详解】M、N加恒定电压,令电压为U,根据可知,电路总电阻最小时,电路消耗功率最大,可知此时开关S1、S2均闭合,此时R1,R2,R3并联,并联电阻有解得此时电路消耗功率最大,则有当开关S1、S2均断开,电路总电阻最大,电路消耗功率最小,此时最小功率100W,则有解得故选D。
题型四 非纯电阻热功率计算(共3小题)
10.(24-25高二上·山西运城·期中)小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象:当汽车的电动机启动时,汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示,已知汽车电源电动势为12.6V,内阻为。车灯接通电动机未启动时,电流表示数为12A;电动机启动的瞬间,电流表示数达到52A。电表为理想电表,下列说法正确的是( )
A.电动机未启动时,车灯的功率为125W
B.电动机启动时,车灯的功率为120W
C.电动机启动时,电动机的输入功率为420W
D.电动机启动时,电动机的热功率可能为450W
【答案】C
【详解】A.根据题意可知,电动机未启动时,车灯、电流表和电源串联,根据闭合电路欧姆定律可知此时的路端电压
则车灯的功率
故A错误;
B.根据欧姆定律可知,车灯的电阻
电动机启动瞬间,车灯两端电压
车灯的功率
故B错误;
CD.此时电动机的输入功率
热功率一定小于,故C正确,D错误。
故选C。
11.(24-25高二上·浙江·期中)学校的文印室需要采购大量印刷纸,工人常利用电动爬楼机代替人工搬运货物。如图所示是电动爬楼机和相关参数,在某次搬运中工人使用该产品在2min内使90kg的纸送达8m高的三楼文印室,重力加速度。下列说法正确的是( )
参数
空载质量
24.5kg
最大载重
170kg
电池标配
48V 7.5Ah
充电时间
1.5h
续航能力
50~112层(900~1800级台阶)
A.该电池充满电后总电量为 B.该电池最多能储存的电能为
C.完成这次运送,爬楼机对货物做功7200J D.完成这次运送,爬楼机的电动机输出功率60W
【答案】C
【详解】A.该电池充满电后总电量为
故A错误;
B.该电池最多能储存的电能为
故B错误;
C.完成这次运送,根据功能关系可知爬楼机对货物做功为
故C正确;
D.由于爬楼机有质量,所以完成这次运送,爬楼机的重力做负功,则有
爬楼机的电动机做功大于爬楼机对货物做功,则爬楼机的电动机输出功率满足
故D错误。
故选C。
12.(24-25高二上·山东滨州·期中)如图甲所示,随着人工智能的发展,机器人用于生产生活中的场景越来越普遍。如图乙为某款配送机器人内部电路结构简化图,电源电动势,内阻。机器人整机净重30kg,在某次配送服务时载重20kg,匀速行驶速度为1.2m/s,行驶过程中受到的阻力大小为总重力的0.2倍,工作电流为4A。不计电动机的摩擦损耗,取,则下列说法正确的是( )
A.电动机消耗的电功率为144W B.电动机输出的机械功率为140W
C.电动机的线圈电阻为 D.电动机内部的热功率为24W
【答案】C
【详解】A.根据闭合电路欧姆定律可知
则电动机消耗的电功率为
故A错误;
B.行驶过程中受到的阻力大小为
匀速行驶时牵引力和阻力相等,所以匀速运行时的机械功率为
故B错误;
D.电动机内部的热功率为
故D错误;
C.根据,可知电动机的线圈电阻为
故C正确。故选C。
题型五 串并联电路及电表改装(共3小题)
13.(24-25高二上·黑龙江·期中)如图所示的电路中,定值电阻分别为R1= R2=6Ω,R3= R4=3Ω,现在M、N两点间加12V的稳恒电压,则下列说法正确的是( )
A.M、N间的总电阻为9Ω B.R1和R2两端的电压比为2∶1
C.流过R2和R3的电流比为1∶2 D.R1和R4两端的电压比为2∶1
【答案】C
【详解】A.R1、R2和R3并联的电阻值为
解得
=1.5Ω
再和R4串联,总电阻为
=4.5Ω
故A错误;
B.R1和R2并联,两端的电压比为1∶1,故B错误;
C.R2和R3并联,两端的电压相等,流过两电阻的电流与电阻成反比,即流过R2和R3的电流比为
故C正确;
D.R123和R4串联,电流相等,则电压与电阻值成正比,又R123两端的电压,所以R1和R4两端的电压比为
故D错误。
故选C。
14.(24-25高二上·辽宁·期中)某元件内四个定值电阻连接成的混联电路如图所示,其中R1 = R2 = R,R3 = 2R,R4 = 6R。接入电路后,电阻R1两端的电压为U1,通过电阻R1的电流为I1。下列判断正确的是( )
A.电路中的总电阻为4R B.通过电阻R2的电流为
C.通过电阻R4的电流为 D.电阻R4两端的电压为6U1
【答案】C
【详解】A.并联部分,其等效电阻为
电路中的总电阻为
故A错误;
B.根据串联电路电压和电阻成正比可知,并联部分电压为R1的2倍,即2U1,且
通过电阻R2的电流为
故B错误;
C.通过电阻R4的电流为
故C正确;
D.根据B选项分析可知,电阻R4两端的电压为2U1,故D错误。
故选C。
15.(24-25高三上·辽宁丹东·期中)实验室常用的双量程电压表内部原理图如图所示。当使用O、A两接线柱时,量程为0~3V;当使用O、B两接线柱时,量程为0~15V。已知灵敏电流表的内阻,满偏电流,下列判断正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】AB.接O、A时有
即
故AB错误;
CD.接O、B时有
即
故C错误,D正确。
故选D。
题型六 闭合电路伏安特性曲线及功率问题(共3小题)
16.(24-25高二上·广西玉林·期中)如图所示的图像中,一条为电源的图线,一条为定值电阻的图线,若将该电源与定值电阻构成闭合回路,下列说法正确的是( )
A.电源的电动势为1.2V
B.电源的输出功率为0.6W
C.定值电阻的阻值为0.42Ω
D.电源的内阻为1Ω
【答案】B
【详解】AD.根据闭合电路欧姆定律有
结合图b有
,
故AD错误;
B.两图像的交点为电路的工作状态,则电源的输出功率为
故B正确;
C.两图像的交点为电路的工作状态,根据闭合电路欧姆定律有
结合上述解得
故C错误。
故选B。
17.(24-25高二上·安徽合肥·期中)为了打击酒驾醉驾行为,保障交通安全,交警常用酒精浓度检测仪对驾驶员进行酒精测试,图1是某型号酒精测试仪,其工作原理如图2所示,为气敏电阻,其阻值随酒精气体浓度的增大而减小,电源的电动势为、内阻为,电路中的电表均为理想电表,为定值电阻,且。当酒驾驾驶员对着测试仪吹气时,下列说法错误的是( )
A.饮酒量越多,电源的输出功率一定越小
B.饮酒量越多,电源的效率越小
C.电压表的示数变小,电流表的示数变大
D.电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变
【答案】A
【详解】A.电源的输出功率为
根据数学知识可知,当R0+R>r时,P随R的减小而增大,故A错误,符合题意;
B.电源的效率为
当I增大时,路端电压减小,故效率减小,故B正确,不符合题意;
C.酒驾驾驶员对着测试仪吹气时,R减小,电路总电阻减小,总电流I增大,则电流表示数增大,根据
可知R两端的电压减小,故电压表的示数减小,故C正确,不符合题意;
D.根据闭合电路欧姆定律可得
可得
即电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变,故D正确,不符合题意。
故选A。
18.(24-25高二上·江苏苏州·期中)用电阻R=4Ω的均匀电阻丝制成一个圆环,并把它接到如图所示的电路中,图中导线的P端能沿圆环移动,并保持良好接触。已知R0=3Ω,电源内阻忽略不计。则P从圆环的最高点移动至最低点的过程中圆环的电功率( )
A.一直增大 B.一直减小
C.先增大后减小 D.先减小后增大
【答案】C
【详解】圆环上下并联后的电阻为
可得当P端处于中点时,即时,并联电阻最大,为
圆环的电功率为
根据数学知识可知,当与越接近时,圆环的电功率越大;由于
可知P从圆环的最高点移动至最低点的过程中圆环的电功率先增大后减小。
故选C。
题型七 电路的动态分析问题(共3小题)
19.(24-25高三上·重庆·期中)开开家有一盏“智能”台灯,它能根据环境的光照强度自动调节亮度,也可以手动调节台灯的亮度。经查阅资料后,开开猜想台灯内部的电路结构可能如图,已知光敏电阻在光照强度增大时,电阻会减小。则闭合开关后,下列分析正确的是( )
A.滑动变阻器滑片不动,光照强度减弱时,小灯泡变亮
B.滑动变阻器滑片不动,光照强度增大时,光敏电阻两端的电压变大
C.在光照条件不变时,滑动变阻器的滑片向左滑,小灯泡变亮
D.在光照条件不变时,滑动变阻器的滑片向右滑,电源输出功率增大
【答案】A
【详解】A.滑动变阻器滑片不动,光照强度减弱时,光敏电阻阻值增大,并联部分的电阻增大,电路中的干路电流减小,电源内阻和滑动变阻器分得的电压减小,并联部分的电压增大,即光敏电阻两端的电压、小灯泡两端的电压都变大,所以小灯泡变亮,故A正确;
B.滑动变阻器滑片不动,光照强度增大时,光敏电阻阻值减小,并联部分的电阻减小,电路中的干路电流增大,电源内阻和滑动变阻器分得的电压增大,并联部分的电压减小,即光敏电阻两端的电压、小灯泡两端的电压都变小,所以小灯泡变暗,故B错误;
C.在光照条件不变时,滑动变阻器的滑片向左滑,滑动变阻器接入电路中的阻值变大,电路中的干路电流减小,并联部分的电压减小,所以灯泡变暗,故C错误;
D.当外电阻与电源内阻等大时,电源的输出功率最大,不确定滑片向右滑时,外电阻与电源内阻的关系,所以不能确定电源输出功率的变化,故D错误。
故选A。
20.(24-25高二上·四川德阳·期末)在如图所示的电路中,电源电动势和内阻为定值,为定值电阻,为滑动变阻器,闭合电键S,理想电流表A的示数为,理想电压表、和的示数分别为、和,当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时,各电表示数变化量分别为、、、,下列说法正确的是( )
A.变大,变大 B.不变,不变
C.G表电流的方向从流向 D.电源的总功率增大
【答案】B
【详解】A.当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时,电路中总电阻变大,则电流减小,根据
可知变大,故A错误;
B.根据欧姆定律有
根据闭合电路欧姆定律有
可知
则不变,不变,故B正确;
C.根据闭合电路欧姆定律有
可知变大,则电容器两端电势差变大,根据
可知电容器电荷量变大,电容充电,G表电流的方向从流向,故C错误;
D.电源的总功率为,电流减小,则总功率变小,故D错误;
故选B。
21.(24-25高二上·山东济南·期中)如图是监控汽车安全带使用情况的一种简化报警电路。汽车启动时,开关S1闭合;驾驶员系好安全带时,开关S2将断开。L是报警指示灯,P是蜂鸣报警器,RN为安装在座垫下方的压敏元件(电阻值与所受压力大小成反比),M是一种触发开关(当A、B两端电压升高时,C、D两个端口间将像普通开关一样直接接通),当驾驶员坐在座位上启动汽车但未系安全带时,下列描述正确的是( )
A.RN电阻变小,A、B两端电压降低
B.RN电阻变小,A、B两端电压升高
C.RN电阻变大,A、B两端电压降低
D.RN电阻变大,A、B两端电压升高
【答案】B
【详解】驾驶员没有坐在座位上时,触发开关M的C、D两个端口间断开,驾驶员坐在座位上启动汽车,开关S1闭合,未系安全带时,开关S2将处于闭合状态,由于驾驶员坐在座位上,安装在座垫下方的压敏元件所受压力增大,则压敏元件RN接入电阻减小,电路总电阻减小,干路电流增大,定值电阻R两端电压增大,即A、B两端电压升高。
故选B。
题型八 含容电路问题(共3小题)
22.(24-25高二上·江西上饶·期中)在如图所示的电路中,、R是定值电阻,滑动变阻器的滑片位于最左端。闭合开关S,将滑动变阻器的滑片向右移动一段距离,待电路稳定之后,下列判断正确的是( )
A.电阻R两端电压降低
B.滑动变阻器两端电压升高
C.电阻两端电压降低
D.电容器C电荷量减少
【答案】D
【详解】A.在电路稳定时,电容器所在支路无电流,则R两端电压仍为零,故A错误;
BC.滑动变阻器的滑片向右移动一段距离后,电路的总电阻减小,则电路总电流增大,则电源分压增大,故路端电压减小,由于电阻两端电压
则电阻两端电压增大,故滑动变阻器两端电压降低,故BC错误;
D.路端电压减小,C不变,则电容器C电荷量
Q=UC
减小,故D正确。
故选D。
23.(23-24高二上·黑龙江哈尔滨·期末)如图所示,直流电路中电源电动势为,内阻为r、、为定值电阻,为滑动变阻器,已知,电容器电容,现闭合,断开,下列说法正确的是( )
A.将滑动变阻器滑片逐渐向左滑动,电压表示数U增大,电流表示数减小
B.将滑动变阻器滑片逐渐向左滑动,电容器两端电势差保持不变
C.将滑动变阻器滑片逐渐向左滑动,保持不变
D.滑动变阻器滑片置于中点,闭合,电容器充电,电荷量增加
【答案】C
【详解】A.闭合,断开,滑片逐渐向左滑动,滑动变阻器接入电阻减小,电路总电阻减小,干路电流增大,即电流表示数增大,根据闭合电路欧姆定律有
可知,电压表示数U减小,故A错误;
B.根据上述,闭合,断开,电容器所在支路等压等于路端电压,即等于电压表示数U,可知电容器两端电势差减小,故B错误;
C.根据上述有
则有
可知,保持不变,故C正确;
D.滑动变阻器滑片置于中点,闭合,此时,定值电阻与滑动变阻器并联后与定值电阻串联,电容器两端电压等于定值电阻两端电压,在滑动变阻器滑片置于中点,闭合之前,电容器两端电压为
在滑动变阻器滑片置于中点,闭合之后,由于
则电容器两端电压为
可知
根据电容器电容的定义式有
由于电压减小,可知电荷量减小,电容器处于放电状态,故D错误。
故选C。
24.(23-24高二上·广东·期中)在如图所示的电路中,电源的电动势,电源内阻,定值电阻,滑动变阻器R的最大阻值为,电容器的电容为,闭合开关后,将滑动变阻器滑片从最左端a滑到最右端b,理想电压表的示数变化量的绝对值为,理想电流表的示数变化量的绝对值为,则以下正确的是( )
A.电压表示数变大 B.电流表示数变大
C.变小 D.通过的电荷量为
【答案】B
【详解】AB.滑动变阻器滑片从最左端a滑到最右端b,阻值减小,根据“串反并同”可知,电压表示数变小,电流表示数变大,A错误,B正确;
C.电压表测路端电压,电流表测干路电流,则为电源内阻,保持不变,C错误;
D.滑片处于a端时,,路端电压为
电容器电势差为
滑片处于b端时,,路端电压为
电容器电势差为
根据
得
,
通过的电荷量为
D错误。
故选B。
题型九 电路故障分析(共3小题)
25.(24-25高二上·河南南阳·期中)如图所示的电路,闭合开关发现两个灯泡都不亮,已知导线没问题且电路中只有一处故障,某同学用多用电表的电压挡检查电路故障,测得UAD=3.0V、UAC=3.0V、UAB=0.0V、UBC=3.0V,由此可以判断出电路的故障可能是( )
A.灯L1断路 B.灯L2断路 C.灯L2短路 D.开关S断路
【答案】B
【详解】测得UAB=0.0V,说明电源,灯L1,灯L2之间有一处断路;测得UAD=3.0V,说明电源无问题;测得UAC=3.0V,说明灯L1无断路;测得UBC=3.0V,也说明灯L2断路,综上可知,灯L2断路,故选B。
26.(23-24高二上·北京海淀·期中)如图是“测量电源的电动势和内电阻”实验的电路图。某同学在实验中,闭合开关后,发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片,电压表有示数且不变,电流表始终没有示数。为查找故障,在其它连接不变的情况下,他将电压表连接a位置的导线端分别试触b、c、d三个位置,发现试触b、c时,电压表有示数;试触d时,电压表没有示数。若电路中仅有一处故障,则下面选项中正确的是( )
A.导线断路 B.滑动变阻器断路 C.导线断路 D.滑动变阻器短路
【答案】C
【详解】在实验中,闭合开关后,发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片,电压表有示数且不变,电流表始终没有示数,说明在电路中有断路的地方。在其它连接不变的情况下,他将电压表连接a位置的导线端分别试触b、c、d三个位置,发现试触b、c时,电压表有示数;试触d时,电压表没有示数,则说明导线cd断路,故C正确,ABD错误。故选C。
27.(23-24高二上·宁夏石嘴山·期中)如图所示,灯泡L1 、L2原来都正常发光,由于故障两灯突然熄灭,(假设电路中仅有一处故障)下列说法正确的是( )
A.将多用表的电压挡并联在ac两端,示数为0,说明ac间短路
B.将多用表的电压挡并联在cd两端,有示数,说明cd间断路
C.将多用表的电压挡并联在ad两端,有示数,并联在ac两端,有示数,说明cd间短路
D.断开S,将L1拆下,使用多用电表欧姆挡,调零后将红黑表笔连接在L1两端,如果指针不偏转,说明L1完好
【答案】B
【详解】A.由于故障两灯突然熄灭,且电路中仅有一处故障,则只有可能ad间短路,或者电路中某位置发生了断路,当将多用表的电压挡并联在ac两端时,示数为0,说明可能ad间短路,或者bc间断路,故A错误;
B.根据上述可知,将多用表的电压挡并联在cd两端,有示数,表明cd间断路,故B正确;
C.根据上述可知,将多用表的电压挡并联在ad两端,有示数,并联在ac两端,有示数,说明ac间断路,故C错误;
D.断开S,将L1拆下,使用多用电表欧姆挡,调零后将红黑表笔连接在L1两端,如果指针不偏转,说明L1内部断路损坏,故D错误。故选B。
题型十 测定金属丝的电阻率(共3小题)
28.(24-25高二上·重庆万州·期中)某同学要测量一段导体金属棒的电阻率,除了待测导体棒、多用电表、螺旋测微器之外,实验室还准备了如下器材:
A.游标卡尺
B.电流表A1(量程为0.6A,内阻约为)
C.毫安表A2(量程为1mA,内阻)
D.滑动变阻器(阻值范围为,最大电流为3A)
E.定值电阻
F.定值电阻
G.蓄电池(电动势为6V,内阻很小)
(1)如图甲所示,用螺旋测微器测得导体棒的直径为 mm。
(2)如图乙所示,用游标卡尺测得导体棒的长度为 cm。
(3)实验电路图如图丙所示,因实验室没准备电压表,实际是电路中选用电流表A2与定值电阻 (填写R2或R3)串联当作电压表使用。
(4)该同学改变滑动变阻器的滑片位置,测得多组电流表A1、A2的值、。以()为横坐标,为纵坐标(其中R为所选定值电阻阻值),绘得图像如图丁所示,则金属的电阻率为 。(结果用导体棒长度、导体棒直径和图丁中的、表示)
【答案】(1)4.620(2)10.15(3)R2(4)
【详解】(1)导体棒的直径为
(2)导体棒的长度为
(3)电动势为6V,实际是电路中选用电流表与定值电阻串联当作电压表使用,改装后的电压表量程
(4)由图丙可知结合图丁可得由电阻定律有又联立得
29.(24-25高二上·四川遂宁·期中)
(1)某小组用铜棒完成“测定金属电阻率”实验,首先通过螺旋测微器测量铜棒直径测量结果如图1所示,则铜棒直径 ;
(2)用伏安法测量一个待测电阻的阻值(阻值约为200Ω),实验室提供如下器材:
电池组E:电动势为3V,内阻不计
电流表:量程为,内阻约为100Ω
电流表:量程为,内阻为1000Ω
滑动变阻器:阻值范围为0~20Ω,额定电流为2A
电阻箱:阻值范围为0~9999Ω,额定电流为1A
要求实验中尽可能准确地测量的阻值,请回答下列问题:
①为了测量待测电阻两端的电压,可以将电流表 (填写器材代号)与电阻箱串联,并将电阻箱阻值调到 Ω,这样可以改装成一个量程为3.0V的电压表;
②请在虚线框中画出测量阻值的完整电路图,并在图中标明器材代号 ;
③调节滑动变阻器,当电流表、的示数分别是、时,则测得待测电阻的阻值是 (用题中已知物理量符号表示)。
【答案】(1)1.410
(2) 见解析
【详解】(1)螺旋测微器的精确值为,由图可知铜棒直径为
(2)①[1][2]为了测量待测电阻两端的电压,由于电流表内阻已知,可以将电流表与电阻箱串联,根据解得可知将电阻箱阻值调到,可以改装成一个量程为3.0V的电压表。
②[3]由于改装后的电压表分流已知,所以电流采用外接法,则完整电路图如图所示
③[4]通过的电流并联电路两端电压相等,则两端的电压测得待测电阻的阻值为
30.(24-25高二上·福建泉州·期中)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8 Ω,为精确测量其电阻阻值,可选用的实验器材有:电流表A(0 ~ 0.6 A,内阻约为0.5 Ω);电压表V(0 ~ 3 V,内阻约为5 kΩ);待测电阻Rx(约8 Ω);滑动变阻器R1(0 ~ 20 Ω);滑动变阻器R2(0 ~ 2 kΩ);干电池2节;开关一个;导线若干。
①在所给电路中,应选用 (填“图甲”或“图乙”)作为测量电路;为了便于调节,滑动变阻器应选用 (填“R1”或“R2”)。
②其电压表的示数如图所示,读数为 V(电压表量程0 ~ 3 V),若导电胶的长度为L、直径为D,则该导电胶的电阻率的表达式ρ = (用U、I、L、D表示)。
【答案】(1) B 2.25
(2) 图甲 R1 2.12/2.11/2.13
【详解】(1)[1][2]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B进行测量,该玻璃管内径为
(2)①[1]用多用电表粗略测得该导电胶电阻约为8 Ω,由于则电流表应采用外接法,故应选用图甲作为测量电路;
[2]为了便于调节,使电表示数变化明显,滑动变阻器应选用阻值较小的R1。
②[3]电压表量程0 ~ 3 V,分度值为0.1 V,由图可知读数为2.12 V;
[4]根据电阻定律可得又联立可得
题型十一 测电源的电动势和内电阻(共3小题)
31.(24-25高二下·全国·期中)某实验小组欲测量某一型号电源的电动势和内阻,实验室提供的实验器材如下:
A.待测电源
B.电流表(量程为,内阻)
C.定值电阻
D.定值电阻
E.定值电阻
F.电阻箱(阻值范围为)
G.开关、导线若干
实验步骤如下:
(1)实验时需要把电流表的量程改装为,定值电阻应选 (选填“”或“”)。
(2)根据电路图甲连接电路,连接前开关断开。
(3)闭合开关,适当调节电阻箱,并记下电阻箱的阻值及对应电流表的示数,然后断开开关。
(4)重复(3)的操作,得到多组的数据。
(5)以为横轴,为纵轴,建立平面直角坐标系,作出的图像如图乙所示,则待测电源的电动势 V,内阻 (结果均保留两位有效数字)。
(6)若不考虑偶然误差,上述测量值与真实值相比: , (均填“>”“<”或“=”)。
【答案】 12 2.1 = =
【详解】(1)[1]电流表扩大量程,量程扩大10倍,则并联的电阻为电流表内阻的九分之一,故应选择;
(5)[2][3]由图甲得由图乙斜率、截距得,解得
(6)[4][5]本实验已经考虑了电流表的内阻,根据第(5)的计算过程,得出电源电动势和内阻的测量值和真实值均相等。
32.(24-25高二上·安徽阜阳·期中)某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻,现备有下列器材:
A.被测干电池一节
B.电流表:量程,内阻
C.电流表:量程,内阻约为
D.电压表:量程,内阻未知
E.电压表:量程,内阻未知
F.滑动变阻器:,
G.滑动变阻器:,
H.开关、导线若干
伏安法测电池电动势和内阻的实验中,由于电流表和电压表内阻的影响,测量结果存在系统误差,在现有器材的条件下,要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。
(1)在上述器材中请选择适当的器材(填写器材前的字母):电流表选择 ,电压表选择 ,滑动变阻器选择 。
(2)实验电路图应选择如图中的 (填“甲”或“乙”);
(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的图像,则在修正了实验系统误差后,干电池的电动势 ,内电阻
【答案】(1) B D F(2)甲(3) 1.50(1.48-1.50) 0.660-0.700
【详解】(1)[1]干电池的电动势约为,故为了读数准确,电压表应选择D。
[2]内阻较小,为了准确测量内阻,选择已知内阻的电流表B;
[3]滑动变阻器阻值较小有利于电表的数值变化,减小误差,故选F。
(2)根据以上分析可知,电流表与电池串联,将电流表内阻等效为电源内阻,故电路图选择甲。
(3)[1]根据图像可知,图像的纵截距为电源的电动势
[2]根据图像可知,则图像的斜率为解得
33.(24-25高二上·江苏扬州·期中)(1)张生同学用如图(a)所示的螺旋测微器测圆柱体的直径为 ;用如图(b)所示的游标卡尺测量圆柱体的长度为 。
(2)某物理兴趣小组自制了甲图所示的水果电池组,测量该电池组的电动势和内阻。实验室提供了以下器材:
A.待测水果电池组(约为约为)
B.电流表,内阻约为
C.电流表,内阻约为
D.电压表,内阻约为
E.电压表,内阻约为
F.滑动变阻器
G.滑动变阻器
H.开关、导线各若干
①选择如乙图所示的实验电路进行实验:实验中电流表应选 (填“”或“”),电压表应选 (填“”或“”),滑动变阻器应选 (填“”或“”);
②根据实验电路连接实物,调节滑动变阻器滑片位置,记下电压表示数与电流表示数的多组数据,作出图像如丙图所示,根据图像和题中所给信息可知该水果电池组的电动势 ,内电阻 。(结果均保留三位有效数字)
③第(2)问中所测电动势与真实值相比 ,所测内阻与真实值相比 (填或)
【答案】(1) 6.120 10.235
(2) A1 V1 R2 2.26/2.27 /2.28 () = >
【详解】(1)[1]螺旋测微器测圆柱体的直径为6mm+0.01mm×12.0=6.120mm
[2]游标卡尺测量圆柱体的长度为10.2cm+0.05mm×7=10.235cm。
(2)①[1][2][3]选择如乙图所示的实验电路进行实验:实验中因电路中电流不超过2mA,可知电流表应选,电动势不超过2.5V,则电压表应选,滑动变阻器应选与电源内阻相当的;
②[1][2]根据
U=E-Ir
根据图像和题中所给信息可知该水果电池组的电动势
E=2.27V
内电阻
③[1][2]将安培表内阻等效为电源内阻,可知电动势测量值无误差;内阻测量值等于电源内阻与安培表内阻之和,可知内阻测量值偏大。所测电动势与真实值相比,所测内阻与真实值相比。
题型十二 多用电表的使用(共3小题)
34.(24-25高二上·重庆万州·期中)实验:练习使用多用电表
(1)如图为一正在测量中的多用电表表盘。
①如果是用直流250mA挡测量电流,则读数为 mA;
②如果是用直流5V挡测量电压,则读数为 V。
(2)若待测电阻的阻值约为,测量步骤如下:
①机械调零
②将选择开关转到电阻挡的“×1”的位置;
③将红、黑表笔插入“+”“-”插孔,并将两表笔短接,调节 旋钮,使电表指针对准电阻的“0”刻线;
④将两表笔分别与待测电阻相接,读取数据。
(3)完成上述测量后,需要继续测量一个阻值大约是的电阻。在红黑表笔接触这个电阻两端之前,请从下列选项中挑出必要的步骤,并按______的顺序进行操作,再完成读数测量;
A.调节指针定位螺丝,使多用电表指针对准“0”刻线
B.将红、黑表笔接触
C.把选择开关旋转到“×1k”位置
D.把选择开关旋转到“×100”位置
E.调节欧姆调零旋钮,使电表指针对准电阻的“0”刻线
【答案】(1) 180 3.60
(2)欧姆调零
(3)DBE
【详解】(1)①[1]如果是直流250mA挡测量电流,则分度值为5mA,读数为180mA。
②[2]如果是用直流5V挡测量电压,则分度值为0.1V,读数为3.60V。
(2)将红、黑表笔插入“+”“-”插孔,并将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使电表指针对准电阻的“0”刻线;
(3)测量后需要继续测量一个阻值大约是的电阻,不需要重新机械调零。根据欧姆表测电阻时指针尽可能接近“中值”的原则可知,应先把选择开关旋转到“×100”位置,然后将红、黑表笔接触,最后调节欧姆调零旋钮,使电表指针对准电阻的“0”刻线。即步骤为DBE。
35.(24-25高二上·浙江温州·期中) 在“练习使用多用电表”这一实验中:
(1)如图甲所示, 某同学使用前发现指针没有停在表盘左侧的0刻线上, 他需要适当的调节旋钮 (填“A”、“B”、“C”或“D”); 实验结束后需要把选择开关打到 (填“A”、“B”、“C”或“D”) 。
(2)测量电阻时, 选择开关置于欧姆挡“×10”位置并欧姆调零后, 将红、黑表笔分别与待测电阻两端相连, 指针位置如图乙所示。为了减少测量误差, 应将选择开关旋转到欧姆挡 (填“×1”、“×100”或“×1k”) 位置, 重新调节后, 测量得到指针位置如图丙所示, 则测得该电阻为 Ω; 如果某次测量选择开关打到直流电压“10V”挡时, 指针位置刚好也是如图丙所示, 则测量结果为 V。
(3)用多用电表测量二极管正负极的一次结果如图丁所示, 已知多用电表和二极管皆良好, 测量方法无误, 则与红表笔连接的是二极管的 (填“正”或“负”)极。
【答案】(1) A B
(2) ×100 1600 6.1
(3)正
【详解】(1)[1]使用多用电表前,若发现指针没有停在表盘左侧的0刻线上,需要调节机械调零旋钮,故调节旋钮A;
[2]实验结束后需要把选择开关打到“OFF”,即选择开关打到B;
(2)[1]图乙可知待测电阻较大,故需要选用大倍率测量该电阻,故选“×100”;
[2]图丙可知,该电阻阻值为
[3]选择开关打到直流电压“10V”挡时,结合图丙可知,电压表精度为0.2V,故读数时保留到十分位,所以结果为6.1V;
(3)由二极管特性可知,二极管正向电阻小,反向电阻无穷大,图丁可知,测量二极管时电阻无穷大,可知测量的是二极管的反向电阻,即与红表笔连接的是二极管的正极。
36.(24-25高二上·四川自贡·期中)图甲为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E、是电池;R1、R2、R5、R6是固定电阻,R3、R4是可变电阻;表头G的满偏电流为250μA,内阻为480Ω。该多用电表有6个挡位:直流电压1V挡和5V挡,直流电流1mA挡和2.5mA挡,欧姆挡和挡。
(1)图中当中S调到 时电流表量程较大(在1、2、3、4、5、6中选填)。
(2)关于R3、R4的使用,下列说法正确的是_________(填正确答案标号)。
A.在使用多用电表之前,调整R3、R4使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R3或R4使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C.使用电流挡时,调整R3、R4使用电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
(3)根据给出的条件可得R1= Ω。
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图乙所示。若此时B端是与“2”相连的,则多用电表读数为 mA。
【答案】(1)1
(2)B
(3)64
(4)0.70
【详解】(1)当S调到1时,表头与串联后再与并联,改装成电流表,当S调到2时,与串联后再与表头并联,改装成电流表,即当S调到1、2时多用电表测的是电流;S调到1时,改装电流表的量程
S调到2时,改装电流表的量程
可知,S调到1时电流表量程较大。
(2)A.在使用多用电表之前,需要进行机械调零,即调整机械调零旋钮,使电表指针指在表盘左端电流“0”位置,故A错误;
B.使用欧姆挡时,需要进行欧姆调零,即先将两表笔短接,调整R3或R4使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置,故B正确;
C.结合上述可知,当S调到1、2时,使用的才是电流挡,此时R3、R4不起作用,故C错误。
故选B。
(3)结合上述,S调到1时电流表量程较大,即S调到1时,量程为2.5mA挡,S调到2时,量程为1mA挡,根据
解得
,
(4)此时B端是与“2”相连,表头改装成了量程为1mA的电流表,表头上选用电流为“10”的量程,1小格表示
该读数为
题型十三 测电阻的多种方法(共6小题)
37.(24-25高二上·广东广州·期中)用伏安法测金属丝的电阻。实验所用器材为:电池组(电动势,内阻约)、电流表(内阻约)、电压表(内阻约)、滑动变阻器(,额定电流)、开关、导线若干;
(1)某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下:
次数
由以上实验数据可知,他们测量是采用下图中的 图(选填“甲”或“乙”)。
(2)左下图是测量的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,滑动变阻器的滑片置于变阻器的一端。请根据(1)所选的电路图,补充完成图中实物间的连线 ;
【答案】(1)甲
(2)
【详解】(1)若滑动变阻器为限流接法,电路中最小电流值
则两端的电压最小值为
而从实验数据可知两端电压可为,故滑动变阻器应采用分压接法,故选甲图。
(2)根据甲图,实物连线图如图所示
38.(23-24高二下·浙江·期中)某实验小组为了测量某一段特殊金属丝的电阻率,采用如下操作步骤开展实验:
(1)先用多用电表×1Ω挡粗测其电阻,显示结果如图甲所示,粗测其电阻阻值为 Ω;用螺旋测微器测量其直径;再用50分度的游标卡尺测量金属丝的长度,长度测量结果为 cm。
(2)为了减小实验误差,实验过程中要求电流表示数从零开始记录多组数据,除待测金属丝外,实验室还备有的实验器材如下:
A.电流表 ,量程为 ,内阻
B.电流表 ,量程为 ,内阻约为1Ω
C.电压表 ,量程为 内阻约为1kΩ
D.定值电阻。
E.定值电阻。
F.滑动变阻器。,最大阻值为10Ω
G.电源(电动势约为15V)
H.开关一只, 导线若干
回答下列问题:
①有实验小组选择采用的电路设计如图所示,为提高实验测量的准确度,与电流表 串联的电阻R应选择 (选填“R1”或“R2”),左端导线a应接 (选填“b”或“c”)触点;
②实验时测得。示数为 ,示数为 ,由此可测得该金属丝的电阻。 (用、 、或表示)。
【答案】(1) 26 10.006
(2)
【详解】(1)[1]由图甲可知,多用电表×1Ω挡,粗测电阻阻值为26Ω。
[2]由图乙可知,用50分度的游标卡尺测量金属丝的长度,长度测量结果为
10cm+3×0.02mm=10.006cm
(2)①[1]由实验电路可知,与电流表串联的电阻R,组成电压表,为提高实验测量的准确度,电源电动势约为15V,因此电阻R应选择R2,由欧姆定律可得
[2]因待测电阻约为26Ω,则有
因此左端导线a应接c。
②[3]由实验电路图和欧姆定律可得
解得
39.(22-23高三上·辽宁·期末)某同学要测量一捆铜线的长度。他设计了如图甲所示的电路来测量这捆铜线的电阻,图中a、b之间连接这捆铜线;和可视为理想电压表,实验步骤如下:
(1)先用螺旋测微器测量该铜线的直径d如图乙所示,则读数d= mm;
(2)将电阻箱R调节到适当的阻值,闭合开关S,记下此时电阻箱的阻值R、电压表的示数、电压表的示数,则这捆电线的阻值表达式为 (用R、、表示);
(3)改变电阻箱的阻值R,记下多组R、、的示数,计算出每一组的值,作出图像如图乙所示,利用图像可求得这捆铜线的电阻 Ω(结果保留三位有效数字)
(4)已知这捆铜线材料的电阻率为ρ,则这捆铜线的长度L的表达式为 (用ρ、d、表示);
【答案】 1.130/1.131/1.129 2. 60
【详解】(1)[1]螺旋测微器固定刻度读数为1mm,可动刻度的最小分度值为0.01mm,读数为,故螺旋测微器的读数为
(2)[2]根据串联分压的特点有
解得
(3)[3]根据(2)中表达式可得
结合图像可知
(4)[4]根据电阻定律有
根据几何知识有
联立解得
40.(23-24高一上·山西阳泉·开学考试)学习了欧姆定律的知识后,老师给同学们布置了设计不同方案测量未知电阻的任务,三位同学的设计方案如下:
(1)小明的设计方案如图甲所示,闭合开关 S ,调节滑动变阻器 R 的滑片 P 至适当位置, 电压表、 电流表的示数分别如图乙、丙所示,则电压表的示数为 V ,未知电阻Rx 的阻值为 Ω;
(2)小林的设计方案如图丁所示,闭合开关 S ,电流表 A1和A2的示数分别为 I1和 I2。已知定值电阻的阻值为 R0 ,则未知 电阻 Rx= (用 I1、I2 和 R0表示);
(3)小刚的设计方案如图戊所示,闭合开关S后,先将开关S1拨至触点 ,移动滑动变阻器R的滑片P至适当位置,此时电压表的示数为U;保持滑片P的位置不变,再将开关 S1拨至另一触点,调节电阻箱R1的阻值,使 ,此时电阻箱的读数为R0,则未知电阻Rx= 。
【答案】 2.70 9.0 b 电压表的示数仍为U R0
【详解】(1)[1]由图乙可知,电压表的量程为0~3V,精确度为0.1V,则电压表的示数为2.70V。
[2]由图丙可知,电流表的量程为0~0.6A,精确度为0.02A,则电流表的示数为0.30A,由欧姆定律,可得电阻Rx 的阻值为
(2)[3]由图丁可知,Rx和R0并联,则有
由欧姆定律可得
(3)[4]由题意可知,闭合开关S后,先将开关S1拨至触点b,移动滑动变阻器R的滑片P 至适当位置,此时电压表的示数为U。
[5]保持滑片P的位置不变,再将开关S1拨至另一触点,调节电阻箱R1的阻值,使电压表的示数仍为U,此时电阻箱的读数为R0。
[6]由欧姆定律可知,Rx和R0相等,即Rx= R0。
41.(24-25高三上·河北唐山·阶段练习)实验小组利用图甲所示的电路同时测量未知电阻,的阻值,图中和为电阻箱,电源E内阻不计,G为灵敏电流计,其外观如图乙所示,0刻度线在表盘的正中央,已知当有电流从接线柱a流入电流计,从接线柱b流出时,指针向右偏转。
(1)按图甲连接好电路,闭合开关后,发现电流计指针最终处于0刻度线的左侧,表明图甲中A、B两点的电势 (填“>”“<”或“=”),为使指针处于0刻度线,可调节,使其阻值 (填“增大”或“减小”);
(2)调节R1恰当后,记下两电阻箱的阻值分别为,。
(3)断开开关k,互换和的位置,再闭合开关,只调节,使指针仍处于0刻度线,记下电阻箱R1的阻值为则电阻,= ,= 。
(4)据上述测量原理可知,排除偶然误差,和的测量值均 (填“大于”“小于”或“等于”)其真实值。
【答案】 < 减小 20 30 等于
【详解】(1)[1]由题意知,电流计指针处在0刻度线左侧,表明电流由接线柱b流入,接线柱a流出,所以
[2]如图所示
因,则有
若使指针处于零刻度线,即让,需提高,而
若提高需增大通过的电流,故应减小的阻值;
(3)[1][2]、互换前,有
,
即
,
联立可有
互换后,同理可有
代入数据可求得
,
(4)由上述测量原理可知,该测量无系统误差,所以理论上和的测量值均等于其真实值。
42.(24-25高二下·湖南岳阳·期末)利用如图甲所示的电路测量电流表的内阻,实验仪器有:
待测电流表(量程,内阻约);电流表(量程,内阻约);直流电源(电动势1.5V,内阻不计);滑动变阻器(,额定电流);电阻箱(最大阻值)。
主要实验步骤如下:
(1)①开关闭合,断开,调节滑动变阻器的阻值,使电流表指针偏转到满刻度,读出此时电流表的示数;
②开关、均闭合,同时调节滑动变阻器和电阻箱,使电流表的示数仍为,并使电流表指针偏转到满刻度的一半,记录此时电阻箱的阻值;若步骤②中记录的电阻箱的阻值为,则电流表内阻的测量值为 。
(2)若将该电流表改装成量程为的电流表A,则改装表A的内阻 (结果保留2位有效数字)。
(3)为测量一节旧干电池的电动势E和内阻r,现利用电流表A和其他实验器材设计了如图乙所示的电路。在实验中,多次改变电阻箱阻值,记录每组的电阻箱阻值和电流表A的读数I,画出。图像为一条直线,如图丙所示,已知图线的斜率为,纵截距为a,则该电池的电动势 ,内阻 。(结果均用字母k、a、表示)
【答案】(1)9.9
(2)0.30
(3)
【详解】(1)由于两次测量过程中,电流表的示数始终不变,而当开关、均闭合,电流表指针偏转到满刻度的一半,此时通过电阻箱的电流与通过的电流相等;电阻箱的阻值为,则电流表内阻的测量值也为。
(2)若将该电流表改装成量程为的电流表A,根据欧姆定律则有
代入数据解得
(3)[1][2]根据闭合电路欧姆定律则有
整理可得
故在图像中其斜率为
解得
纵截距为
联立解得
43.(23-24高二上·河北保定·期中)“祖冲之”学习小组用如图甲所示的电路测量电压表的内阻,实验仪器有:
待测电压表V1(量程为0~3V,内阻约为4000Ω);
电压表V2(量程为0~5V,内阻约为6000Ω);
电源E(电动势为6V,内阻不计);
滑动变阻器R1(0∼10Ω);
电阻箱R2(最大阻值为9999.9Ω)。
该学习小组采用的主要实验步骤如下:
①开关S1闭合,S2闭合,调节滑动变阻器R1的阻值,使电压表V1的指针偏转到满刻度,读出此时电压表V2的示数U0;
②开关S1闭合,S2断开,同时调节滑动变阻器R1和电阻箱R2,使电压表V2的示数仍为U0,并使电压表V1的指针偏转到满刻度的,记录此时电阻箱R2的阻值。
(1)若步骤②中记录电阻箱R2的阻值为2000Ω,则电压表V1内阻的测量值为 Ω,该测量值 (填“大于”、“小于”或“等于”)电压表V1内阻的实际值;
(2)学习小组中有人认为不用电压表V2也能测量电压表V1的内阻,实验电路如图乙所示,主要实验步骤为:
A.开关S1闭合,S2闭合,调节滑动变阻器R1的阻值,使电压表V1满偏;
B.开关S1闭合,S2断开,保持滑动变阻器R1的阻值不变,调节变阻箱R2的阻值使电压表V1半偏,读出此时变阻箱R2的阻值,此阻值等于电压表V1内阻的阻值。此种情况下测得的电压表V1的内阻阻值 (填“大于”、“小于”或“等于”)电压表V1内阻的实际值。
【答案】 4000 等于 大于
【详解】(1)[1]开关S1闭合,S2闭合,两电压表并联,因此电压表的示数
开关S1闭合,S2断开时,电压表的示数
电阻箱R2两端电压
根据串联电路电压的分配与电阻的关系
代入数据解得
[2]由于电阻箱两端电压、待测电压表两端电压以及电阻箱的值无误差,因此电压表内阻的测量值等于实际值。
(2)[3]用题图乙测电压表内阻采用的是“半偏法”,实验的原理是闭合开关S2前后电压表支路的总电压不变,当电压表示数半偏时,电压表的内阻的测量值等于电阻箱的接入电阻,即
实际上当开关S2断开时,电压表支路的电阻变大,电路中的总电阻变大,电路中的总电流变小,根据串联电阻的分压原理可知,电压表支路的总电压变大;当电压表示数半偏时,电阻箱两端的真实电压大于半偏的电压,根据串联电路电压的分配与电阻的关系可知,电压表内阻的真实值小于电阻箱的接入电阻,即
综上分析可知,电压表内阻的测量值大于真实值。
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