内容正文:
压轴01 重难多选第13题 2大核心考向
命题预测
仍以力学及电学的综合分析与计算为主,计算的形式,分析与逻辑推理及知识及公式的灵活运用是重点,难度较大
高频考法
1.浮力压强密度的综合、简单机械的综合分析与计算;欧姆定律、电功率的综合分析与计算是考查热点
2.多以综合计算或比例计算等形式出现
知识·技法·思维
一、力学重难选择题的解题思路
1.受力分析与整体隔离方法
把指定的研究对象在特定的物理情景中所受到的所有外力找出来,并画出受力图,就是受力分析。对物体进行正确地受力分析,是解决好力学问题的关键。
(1)受力分析的顺序:先找重力,再找接触力(弹力、摩擦力),最后分析其它力(场力、浮力等)
(2)隔离法与整体法:通常在分析外力对系统作用时,用整体法;在分析系统内各物体之间的相互作用时,用隔离法。有时在解答一个问题时要多次选取研究对象,需要整体法与隔离法交叉使用注意:实际问题中整体法与隔离法要结合起来灵活运用,通常先整体后隔离。
2.平衡方程方法
先对各个不同状态做受力分析再列平衡方程,条件比较多,能求出相关的一些力的大小,然后由平衡方程可以找到一个突破口,然后求出各个力;通过一个共同的未知量来表示比例量,然后得到这个共同未知量的一个方程,从而解出这个未知量。
3.浮力问题解法
按照受力分析→平衡等式→根据条件用不同公式表示浮力→数学处理;涉及到浮力、压强变化的题目,要注意变化的浮力到底是什么(△F浮:减小的重力、减小V排造成的浮力变化、之前漂着的物体沉底造成的支持力),以及△P液=△F浮/S容器公式的应用。
二、电学重难选择题的解题思路
1.问题入手
解答电学综合题,要从题目要求入手,要先读题目中的问题。认清所要计算求解的未知量,搜寻相应的物理公式,然后再从题目中寻找相关已知量。当题目中已知量不足的时候,就要找关键字,也就是隐含条件,比如"串并联""恰好正常发光"等等。
2.分析电路图
分析电路图是解题的关键。分析电路图要掌握方法,串并联关系的分析首先要认清"短路",排除了"短路"的干扰,再综合串并联电路特点,画出等效电路图,然后综合分析电路图。通常来说,"一个圈"的是串联,"多个圈"的是并联。
3.列方程
电学信息量大,公式多,过程变化多,要想快速找到解题思路,掌握解题技巧是特别重要的。
典例·靶向·突破
题型01 力学重难多选题
1.(2024天津)水平桌面上有一底面积为的柱形平底薄壁容器,容器底部直立一底面积为的实心圆柱体(与容器底不密合),圆柱体对容器底的压强为,如图所示。向容器中注入质量为的液体后,圆柱体仍直立于容器底且未完全浸没,则( )
A.圆柱体所受浮力为 B.圆柱体所受浮力为
C.容器底所受液体压强可能为 D.容器底所受液体压强可能为
2.(2022天津)小明在研究物体的浮沉问题时,制作了一个空腔“浮沉子”,将其放入一个底面积为S、水深为h0的薄壁柱形容器内。刚放入水中时,浮沉子恰好悬浮,此时水深为h1,如图所示;一段时间后,由于渗漏空腔内开始进水,最后空腔充满了水,浮沉子沉底且完全浸没,此时水的深度降为h2。已知水的密度为ρ0,则所制作的浮沉子( )
A.质量为ρ0(h1-h0)S B.质量为ρ0(h2-h0)S
C.材料的密度为 D.材料的密度为
题型02 电学重难多选题
3.(2025天津)图所示电路电源电压不变,将定值电阻和滑动变阻器中的一个接在A、B间,另一个接在C、D间。滑动变阻器的滑片位于某一位置,闭合开关S,电流表示数为I0,A、B间电压为U1,C、D间电压为U2(U1≠U2);移动滑片至另一位置,电流表示数变大,A、B间电压减小了ΔU。则( )
A.C、D间应接滑动变阻器
B.定值电阻的阻值为
C.移动滑片前后,电路中电流的变化量为
D.移动滑片前后,电路消耗总功率的比值为
4.(2023天津)如图所示的“电阻测量盒”,内有电源(电压不变且未知)、阻值已知的定值电阻、开关和电流表,并引出两根导线到盒外。将盒外的两根导线分别与待测电阻的两端相连,根据开关闭合、断开时电流表的示数,可以算出的阻值。设计的盒内电路图,其中符合要求的是( )
A. B.
C. D.
1.(2025蓟州三模)某建筑工地上,工人师傅用滑轮组在t时间内将重为的水泥从地面匀速竖直提升h高度,如图所示。已知桶重为,此过程中该装置的机械效率为,不计绳重和摩擦。则( )
A.绳自由端上升的速度为 B.作用在绳子自由端的拉力为
C.装置中动滑轮的重为 D.作用在绳子自由端拉力的功率为
2.(2023河北二模)如图甲所示,水平面上有一个底面积为S的薄壁圆柱形容器,容器中装有密度为、质量为的液体,一个质量分布均匀、体积为的正方体物块(不吸该液体)放入容器中,物块漂浮在液面上,露出液面的体积是物块体积的。现将一个质量为的铁块轻轻放在物块上表面的中间位置(图乙),物块恰好浸没在液体中(液体未溢出)。下列分析正确的是( )
A.物块的密度是液体密度的
B.铁块的质量满足
C.图甲位置时液体对容器底部的压强为
D.图乙位置时液体对容器底部的压强为
3.(2025和平三模)在“测量滑轮组机械效率”的实验中,老师为每组同学提供了一个定滑轮和一个动滑轮、细绳等器材。如图所示,小明组装了图甲装置,将重为G的物体匀速提升高度为h,测出拉力的大小为F;同组的小华组装了图乙装置,他认为图乙的装置更省力,并且将同样重为G的物体匀速提升高度为h,则下列说法正确的是( )(不计绳重和摩擦)
A.图甲装置机械效率
B.图乙装置机械效率
C.图乙装置比图甲装置可以省力
D.图乙装置,若将物体重力增加,则滑轮组的机械效率为
4.(2025西青二模)某工人用如图1所示的滑轮组运送货物上楼,滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图2所示。若工人在t0时间内将重为G0的货物匀速向上提升h0高度。下列说法正确的是(不计绳重和摩擦)( )
A.此时工人所用的拉力为
B.工人所用拉力做功的功率为
C.动滑轮的重力为
D.若工人将2G0的货物匀速提升h0高度,则滑轮组的机械效率为
5.(2025河西一模)将一底面积为的薄壁柱形容器放在水平桌面上,容器中装有适量密度为的水,将一体积为的球A和体积为的物块B用细绳相连放入水中恰好悬浮,如图。当把细绳剪断待稳定后,水对容器底的压强减小了。下列判断正确的是( )
A.图中,绳子上的拉力为 B.最终球A露出水面的体积为
C.球A的重力为 D.物块B的密度为
6.(2025西青一模)在底面积为S0的薄壁平底容器中,注入密度为ρ0的某种液体后,液体的深度为h0,现将一个底面积为S1质量为m的金属圆柱体立于容器中(已知该金属圆柱体的密度大于所注入液体的密度),圆柱体有一部分露出液面,液体也未溢出,如图所示,则此时( )
A.液体对容器底部的压强为
B.液体对容器底部的压强为
C.圆柱体对容器底部的压力为
D.圆柱体对容器底部的压力为
7.(2025河东一模)如图所示,某人用扁担担起两筐质量分别为m1、m2的货物,当他的肩处于O点时,扁担水平平衡,已知l1>l2,扁担和筐的重力不计。若将两筐的悬挂点向O点移近相同的距离Δl,则( )
A.扁担左端向下倾斜
B.扁担右端向下倾斜
C.要使扁担恢复水平平衡,需往某侧筐中增加货物的质量为
D.要使扁担恢复水平平衡,需往某侧筐中增加货物的质量为
8.(2025南开一模)一装有适量水的容器放在水平桌面上,容器底面积为S。一木球和一合金球的体积分别为5V0和2V0。将它们用细线相连放入水中静止时,木球露出水面的体积为V0;当把细线剪断后,合金球沉底,木球静止时露出水面的体积为2V0,如图所示。已知水的密度为ρ0,下列说法正确的是( )
A.合金球的重力为3ρ0gV0
B.合金球的密度为3ρ0
C.木球的密度为0.6ρ0
D.剪断细线后,水对容器底部的压强减少了
9.(2024武清三模)小明看到课本上“通过被压入水中的空饮料罐感受浮力”后,也想自己体验,于是进行了如图所示的操作,在水平桌面上有一底面积为的圆柱形容器,接着将一个体积为的物块(不吸水)放入容器中,物块漂浮在水面上(如图甲),物块浸入水中的体积为,水的密度为;用力缓慢向下压物块使其恰好浸没在水中(水未溢出),如图乙,则下列说法正确的是( )
A.甲图物块受到的浮力为
B.物块的密度为
C.乙图中压力F为
D.甲到乙的过程中水对容器底压强的变化量为
10.(2024河北二模)如图甲所示,足够大圆柱形薄壁容器A放在水平桌面上,容器中盛有少量密度为的水,其底面积为,现将一底面积为的木块B(不吸水)放入容器中,水面上升的高度为,此时物块B部分露出水面,如图乙所示。若此时木块对容器底的压强为,则( )
A.容器内水的质量为 B.容器内水的质量为
C.木块所受的重力为 D.木块所受的重力为
11.(2024河东二模)用下图所示滑轮组送货物上楼,每件货物重为G₀,每次运送的数量不定,下图记录了滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图像。不计绳重和摩擦,下列说法正确的是( )
A.该滑轮组中的动滑轮重力为
B.运送一件货物时,绳子的拉力F为
C.运送四件货物时,绳子的拉力 F为
D.运送四件货物时,滑轮组的机械效率为
12.(2024河西一模)如图甲所示,一底面积为的圆柱形容器装有适量密度为的水,一实心小球沉在容器底,小球对容器底的压力为;一烧杯漂浮在水面上,此时烧杯底受到水的压力为。把小球从水中捞起并放入烧杯中,静止时烧杯仍漂浮,如图乙所示,此时烧杯底受到水的压力为。下列判断正确的是( )
A.小球的重力为
B.小球被捞起前受到的浮力为
C.图乙中烧杯排开水的体积比图甲中增大了
D.图乙中容器底受到水的压强比图甲中增大了
13.(2024武清一模)如图1所示,放在水平桌面上的柱形薄壁容器重为G、底面积为S、高为h。先将容器注满密度为的液体,再将重为,边长为a的小立方体物块(图2)从液面处缓慢释放,待物块静止后,容器对桌面的压强可能是( )
A.若物块漂浮,则
B.若物块漂浮,则
C.若物块沉底,则
D.若物块沉底,则
14.(2024河东一模)如图1所示,盛有水的薄壁圆柱形容器放在水平桌面上,容器的底面积为S,弹簧测力计下悬挂一个长方体金属块,从水面开始缓慢浸入水中,在金属块未触底且水未溢出的过程中,测力计示数F随金属块浸入水中深度h的关系图像如图2所示。下列分析正确的是( )
A.金属块浸没后受到的浮力为
B.金属块的高度为
C.金属块的密度为
D.金属块浸没后与入水前相比,水平桌面受到的压强增加
15.(2024和平一模)小明在探究沉与浮的条件时,用一根细线连接A、B两个物体,放在盛水的烧杯中,处于悬浮状态,如图甲所示。剪断细线后,A物体处于漂浮状态,B物体沉到烧杯底部,如图乙所示。已知B物体的重力为G,体积为V,烧杯的成面积为S,水的密度为ρ。则以下关系式正确的有( )
A.甲图中细线的拉力F=G-ρgV
B.甲、乙两图烧杯对桌面的压强分别为p1、p2,则p1>p2
C.水对烧杯底部的压强变化
D.乙图相对于甲图烧杯中水面高度变化
16.(2025蓟州二模)在如图所示的电路中,电源两端电压保持不变。为定值电阻,闭合开关S,调节滑动变阻器,发现电流表示数从0.1A变为0.3A,电压表示数改变了4V,由此可知( )
A.定值电阻阻值 B.定值电阻阻值
C.定值电阻功率变化 D.定值电阻功率变化
17.(2025和平三模)如图所示的电路,电源电压恒为,电流表的量程为“0~I0”,电压表的量程为“0~10U0”,灯泡标有“6U0,4P0”字样。闭合开关S,滑片P从滑动变阻器可以调节的最大电阻移动到最小电阻的过程中,记录电压表示数U与相应的电流表示数I,并作出如图乙所示的图像;现将换成“3U0,3P0”的灯泡,在保证电路元件安全的情况下,移动滑动变阻器的滑片。先后两种情况(灯丝电阻不变),下列说法正确的是( )
A.电阻之比为 B.两种情况下电路最大总功率之比为
C.灯泡消耗最小电功率为 D.灯泡消耗最大功率为
18.(2025河东二模)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P在某一端时,电压表的示数为U1,电流表的示数为I1,移动滑动变阻器的滑片P到另一端,电流表示数变化了ΔI,此时电压表的示数为U2,则下列判断正确的是( )
A.电阻R1的阻值可能为 B.电阻R1的阻值可能为
C.滑动变阻器的最大阻值可能为 D.滑动变阻器的最大阻值可能为
19.(2025滨海新区二模)如图1,电源电压恒定,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。闭合开关S1、断开S2后,滑片P从R2的最左端移动到最右端时,ab两端电压U和电路中电流I之间的关系图象如图2所示,灯泡L标有“15V 15W”字样(不考虑温度对灯丝电阻的影响)。则下列说法正确的是( )
A.电源电压为15V B.R1的阻值为5Ω
C.电路消耗的最大功率为55W D.电路消耗的最小功率为9W
20.(2025西青二模)如图所示,R1、R2阻值不变,甲、乙为同种表(电流表或电压表)。S1闭合、S2断开时,甲、乙两表的示数比为1:3,当S1、S2都闭合时,同时将甲、乙换成另一种电表,下列判断正确的是( )
A.电阻大小之比R1:R2= 2:1
B.更换电表后,甲、乙两电表读数之比为3∶2
C.在前后两个电路中,电阻 R1的电功率之比为9∶1
D.在前后两个电路中,电路消耗的总功率之比为2∶9
21.(2024滨海新区一模)在如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片从最右端滑到最左端,电压表V1示数随电流表示数变化的完整图线如图乙所示。其中Ua、Ub、Ia均为已知量,则下列判断正确的是( )
A.定值电阻的阻值为
B.电压表V2的最大示数为(Ub-Ua)
C.电流表的最大示数为
D.电路的最大总功率为
22.(2025河西一模)如图所示,电源电压保持不变,的阻值分别为10Ω、5Ω。当开关闭合,断开时,电流表的示数为0.6A,两端的电压为;当开关闭合,断开时,电流表的示数为0.15A,两端的电压为。下列判断正确的是( )
A.电源电压为6V
B.
C.的阻值为30Ω
D.当开关闭合,断开时,电流表的示数为1.8A
23.(2025红桥二模)如图所示,电源电压保持6V不变,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V,定值电阻的规格为“10Ω 0.5A”,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”。闭合开关,为了保证电路安全,在变阻器滑片移动过程中,下列说法正确的是( )
A.电阻消耗电功率允许的变化范围为0.4W~0.9W
B.电流表示数允许的变化范围为0.2A~0.5A
C.滑动变阻器允许接入电路阻值的变化范围为10Ω~20Ω
D.电路消耗总电功率允许的变化范围为1.2W~1.8W
24.(2025和平二模)如图所示的电路中,电源电压恒定为U,甲、乙可以是电压表或电流表,定值电阻R1和滑动变阻器R的最大阻值均为R0,闭合开关前,滑动变阻器位于最大阻值处。分析电路,下列说法不正确的是( )
A.若甲、乙均是电流表,闭合开关S和S2,滑片P向左滑动,电表乙示数变大
B.只闭合开关S,滑片P向左滑动,电压表V1示数变化量与电流表示数变化量的乘积等于R1的功率变化量
C.通过开关的断开闭合以及滑动变阻器的调节,电路的最小功率为
D.闭合三个开关,四个电表均有示数,调节滑片P,电路中的最大电流为
25.(2025滨海新区一模)如图所示电路,电源电压恒定,将滑动变阻器的滑片从最左端移动到最右端的过程中,电流表的示数由I0变为6I0,电压表V2的示数变化量为U0,则( )
A.定值电阻R2的阻值为 B.电压表V2示数的最小值为
C.滑动变阻器的最大阻值为 D.电路消耗的总功率最大值
26.(2024河东二模)如图所示的电路,电源电压恒为4.5V,灯泡L1标有“3V 1.5W”字样,电压表量程为“0~3V”,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”,忽略灯丝电阻的变化,在保证电路原件安全的前提下,下列判断正确的是( )
A.该电路的最大功率为2.25W B.灯泡的最小功率为0.75W
C.滑动变阻器阻值变化的范围为4~12Ω D.电路中电流表变化的范围是0.25~0.5A
27.(2024武清三模)实验室提供电源(电压不变且未知)、已知阻值的定值电阻、滑动变阻器、若干开关和导线,只利用电流表或电压表作为测量工具,设计测量小灯泡额定功率(已知小灯泡的额定电压为)的电路图,如图所示,在不拆改电路的情况下可以测出小灯泡的额定功率的方案是( )
A. B.
C. D.
28.(2024河西二模)如图所示,电源电压为且保持不变,闭合开关S,当滑片P置于滑动变阻器的中点时,电压表的示数为;当滑片P置于滑动变阻器的b端时,定值电阻的电功率为。下列判断正确的是( )
A.的阻值为
B.滑动变阻器的最大阻值为
C.滑片P在中点时,滑动变阻器消耗的功率为
D.改变滑动变阻器滑片P的位置,电路中消耗的最大功率为
29.(2024河北二模)在如图甲的电路中,电源电压保持不变,为定值电阻,为滑动变阻器,L是标有“6V 3.6W”字样的小灯泡。电流表量程为“0~3A”,电压表量程“0~15V”。当开关S和闭合,断开时,将滑动变阻器的滑片P从最右端移到最左端,记录电压表和电流表示示数并描绘图像;保持开关S闭合,断开开关,将滑动变阻器的滑片P移到最右端,再闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,直到小灯泡正常发光,记录电压表和电流表示数并描绘图像。图乙是两次电路中电压表和电流表示数变化关系的图像。在保证电路安全的情况下,下列分析正确的是( )
A.电源电压为9V
B.定值电阻的阻值为15Ω
C.开关S和闭合,断开时,电压表和电流表示数变化关系为图像①
D.当开关S和闭合,断开时,滑动变阻器的阻值变化范围为2.5~20Ω
30.(2024南开一模)如图甲所示的电路,电源电压保持不变,滑动变阻器上标有“”,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,使其从最右端向左滑动到a点时,小灯泡恰好正常发光;在图乙中绘制出电流表与两电压表示数的图像,下列说法中正确的是( )
A.滑片在a点时的电阻为
B.小灯泡的额定电功率为
C.此过程中电路的最小总功率为
D.滑片在a点时,滑动变阻器与小灯泡的实际电功率之比为
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压轴01 重难多选第13题 2大核心考向
命题预测
仍以力学及电学的综合分析与计算为主,计算的形式,分析与逻辑推理及知识及公式的灵活运用是重点,难度较大
高频考法
1.浮力压强密度的综合、简单机械的综合分析与计算;欧姆定律、电功率的综合分析与计算是考查热点
2.多以综合计算或比例计算等形式出现
知识·技法·思维
一、力学重难选择题的解题思路
1.受力分析与整体隔离方法
把指定的研究对象在特定的物理情景中所受到的所有外力找出来,并画出受力图,就是受力分析。对物体进行正确地受力分析,是解决好力学问题的关键。
(1)受力分析的顺序:先找重力,再找接触力(弹力、摩擦力),最后分析其它力(场力、浮力等)
(2)隔离法与整体法:通常在分析外力对系统作用时,用整体法;在分析系统内各物体之间的相互作用时,用隔离法。有时在解答一个问题时要多次选取研究对象,需要整体法与隔离法交叉使用注意:实际问题中整体法与隔离法要结合起来灵活运用,通常先整体后隔离。
2.平衡方程方法
先对各个不同状态做受力分析再列平衡方程,条件比较多,能求出相关的一些力的大小,然后由平衡方程可以找到一个突破口,然后求出各个力;通过一个共同的未知量来表示比例量,然后得到这个共同未知量的一个方程,从而解出这个未知量。
3.浮力问题解法
按照受力分析→平衡等式→根据条件用不同公式表示浮力→数学处理;涉及到浮力、压强变化的题目,要注意变化的浮力到底是什么(△F浮:减小的重力、减小V排造成的浮力变化、之前漂着的物体沉底造成的支持力),以及△P液=△F浮/S容器公式的应用。
二、电学重难选择题的解题思路
1.问题入手
解答电学综合题,要从题目要求入手,要先读题目中的问题。认清所要计算求解的未知量,搜寻相应的物理公式,然后再从题目中寻找相关已知量。当题目中已知量不足的时候,就要找关键字,也就是隐含条件,比如"串并联""恰好正常发光"等等。
2.分析电路图
分析电路图是解题的关键。分析电路图要掌握方法,串并联关系的分析首先要认清"短路",排除了"短路"的干扰,再综合串并联电路特点,画出等效电路图,然后综合分析电路图。通常来说,"一个圈"的是串联,"多个圈"的是并联。
3.列方程
电学信息量大,公式多,过程变化多,要想快速找到解题思路,掌握解题技巧是特别重要的。
典例·靶向·突破
题型01 力学重难多选题
1.(2024天津)水平桌面上有一底面积为的柱形平底薄壁容器,容器底部直立一底面积为的实心圆柱体(与容器底不密合),圆柱体对容器底的压强为,如图所示。向容器中注入质量为的液体后,圆柱体仍直立于容器底且未完全浸没,则( )
A.圆柱体所受浮力为 B.圆柱体所受浮力为
C.容器底所受液体压强可能为 D.容器底所受液体压强可能为
【答案】BD
【解析】AB.由密度公式可得,容器内液体的体积
圆柱体直立在液体中且与容器底接触,放入圆柱体后容器内液体的深度
圆柱体受到的浮力
故A不符合题意,B符合题意;
CD.若圆柱体对容器底部有压力,则容器底受到液体的压强
若圆柱体对容器底部的压力刚好为零时,即圆柱体漂浮,圆柱体所受的浮力等于重力,此时容器底所受液体压强为
故C不符合题意,D符合题意。
故选BD。
2.(2022天津)小明在研究物体的浮沉问题时,制作了一个空腔“浮沉子”,将其放入一个底面积为S、水深为h0的薄壁柱形容器内。刚放入水中时,浮沉子恰好悬浮,此时水深为h1,如图所示;一段时间后,由于渗漏空腔内开始进水,最后空腔充满了水,浮沉子沉底且完全浸没,此时水的深度降为h2。已知水的密度为ρ0,则所制作的浮沉子( )
A.质量为ρ0(h1-h0)S B.质量为ρ0(h2-h0)S
C.材料的密度为 D.材料的密度为
【答案】AD
【解析】AB.刚放入水中时,排开水的体积为
刚放入水中时,浮沉子恰好悬浮,浮力等于浮沉子的重力,等于排开水的重力,故浮子的重力为
经整理可知
故A符合题意,B不符合题意;
CD.一段时间后,空腔充满了水,浮沉子沉底且完全浸没,此时水的深度降为h2,则空腔部分的体积为
实心部分的体积为
材料的密度为
故C不符合题意,D符合题意。
故选AD。
题型02 电学重难多选题
3.(2025天津)图所示电路电源电压不变,将定值电阻和滑动变阻器中的一个接在A、B间,另一个接在C、D间。滑动变阻器的滑片位于某一位置,闭合开关S,电流表示数为I0,A、B间电压为U1,C、D间电压为U2(U1≠U2);移动滑片至另一位置,电流表示数变大,A、B间电压减小了ΔU。则( )
A.C、D间应接滑动变阻器
B.定值电阻的阻值为
C.移动滑片前后,电路中电流的变化量为
D.移动滑片前后,电路消耗总功率的比值为
【答案】BC
【解析】A.依题意可知,定值电阻和滑动变阻器串联,电流表测电路中电流。根据,电流表示数变大时,定值电阻的电压也变大,所以A、B间应接滑动变阻器,C、D间应接定值电阻,故A不符合题意;
B.C、D间接定值电阻,根据欧姆定律,定值电阻的阻值为,故B符合题意;
CD.移动滑片至另一位置,电流表示数变大,A、B间电压减小了ΔU,根据串联电压规律,C、D间电压增大了ΔU,根据,移动滑片前后,电路中电流的变化量为
根据,电压不变时,电功率和电流成正比,移动滑片前后,电源电压不变,则电路消耗总功率的比值为
故C符合题意,D不符合题意。
故选BC。
4.(2023天津)如图所示的“电阻测量盒”,内有电源(电压不变且未知)、阻值已知的定值电阻、开关和电流表,并引出两根导线到盒外。将盒外的两根导线分别与待测电阻的两端相连,根据开关闭合、断开时电流表的示数,可以算出的阻值。设计的盒内电路图,其中符合要求的是( )
A. B.
C. D.
【答案】ABD
【解析】A.闭合开关,通过电流表示数和R0的阻值,可以计算出电源电压,再断开开关,将盒外的两根导线分别与待测电阻 Rx的两端相连,根据电源电压和电流表示数,可以计算出 Rx的阻值,故A符合题意;
B.将盒外的两根导线分别与待测电阻 Rx的两端相连,断开开关,则电阻 Rx和R0串联,用两电阻的阻值和电流表示数表示出电源电压;再闭合开关,R0被短路,用电阻 Rx的阻值和电流表示数再次表示出电源电压,由于电源电压不变,联立等式,计算出 Rx的阻值,故B符合题意;
C.将盒外的两根导线分别与待测电阻 Rx的两端相连,断开开关,则电阻 Rx和R0串联,用两电阻的阻值和电流表示数表示出电源电压;再闭合开关,Rx和电流表被短路,电流表无示数,不能再次表示出电源电压,所以不能计算出Rx的阻值,故C不符合题意;
D.闭合开关,通过电流表示数和R0的阻值,可以计算出电源电压,再断开开关,将盒外的两根导线分别与待测电阻Rx的两端相连,则电阻Rx和R0串联,根据电源电压和电流表示数,可以计算出 电路的中阻值,进而可以计算出Rx的阻值,故D符合题意。
故选ABD。
1.(2025蓟州三模)某建筑工地上,工人师傅用滑轮组在t时间内将重为的水泥从地面匀速竖直提升h高度,如图所示。已知桶重为,此过程中该装置的机械效率为,不计绳重和摩擦。则( )
A.绳自由端上升的速度为 B.作用在绳子自由端的拉力为
C.装置中动滑轮的重为 D.作用在绳子自由端拉力的功率为
【答案】ACD
【解析】A.由图可知动滑轮上绳子的段数n=3,则绳子自由端移动的距离s=3h,绳自由端上升的速度为
故A符合题意;
B.此过程中该装置的机械效率为
所以,作用在绳子自由端的拉力为①,故B不符合题意;
C.因不计绳重和摩擦,则作用在绳子自由端的拉力②
由①②得,动滑轮的重
故C符合题意;
D.作用在绳子自由端拉力的功率为
故D符合题意。
故选ACD。
2.(2023河北二模)如图甲所示,水平面上有一个底面积为S的薄壁圆柱形容器,容器中装有密度为、质量为的液体,一个质量分布均匀、体积为的正方体物块(不吸该液体)放入容器中,物块漂浮在液面上,露出液面的体积是物块体积的。现将一个质量为的铁块轻轻放在物块上表面的中间位置(图乙),物块恰好浸没在液体中(液体未溢出)。下列分析正确的是( )
A.物块的密度是液体密度的
B.铁块的质量满足
C.图甲位置时液体对容器底部的压强为
D.图乙位置时液体对容器底部的压强为
【答案】ABD
【解析】A.物块在甲中漂浮,浮力等于重力,则有,即,则有
故A正确;
B.甲乙对比,整体均漂浮,浮力等于重力,则有,则有,所以铁块的重力
则铁块的质量
故B正确;
C.图甲位置时液体对容器底部的压力为
则图甲位置时液体对容器底部的压强为
故C错误;
D.图乙位置时液体对容器底部的压力为
则图乙位置时液体对容器底部的压强为
故D正确。
故选ABD。
3.(2025和平三模)在“测量滑轮组机械效率”的实验中,老师为每组同学提供了一个定滑轮和一个动滑轮、细绳等器材。如图所示,小明组装了图甲装置,将重为G的物体匀速提升高度为h,测出拉力的大小为F;同组的小华组装了图乙装置,他认为图乙的装置更省力,并且将同样重为G的物体匀速提升高度为h,则下列说法正确的是( )(不计绳重和摩擦)
A.图甲装置机械效率
B.图乙装置机械效率
C.图乙装置比图甲装置可以省力
D.图乙装置,若将物体重力增加,则滑轮组的机械效率为
【答案】BCD
【解析】A.不计绳重和摩擦,图甲中,绳子承重股数为,根据
动滑轮重为
根据
则图甲装置机械效率
故A错误;
B.不计绳重和摩擦,图乙中,绳子承重股数为,根据
乙中拉力的大小为
根据
则图乙装置机械效率
故B正确;
C.根据AB选项分析可知,图乙装置比图甲装置可以省力
故C正确;
D.图乙装置,若将物体重力增加,此时乙中拉力的大小为
根据
则滑轮组的机械效率为
故D正确。
故选BCD。
4.(2025西青二模)某工人用如图1所示的滑轮组运送货物上楼,滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图2所示。若工人在t0时间内将重为G0的货物匀速向上提升h0高度。下列说法正确的是(不计绳重和摩擦)( )
A.此时工人所用的拉力为
B.工人所用拉力做功的功率为
C.动滑轮的重力为
D.若工人将2G0的货物匀速提升h0高度,则滑轮组的机械效率为
【答案】ACD
【解析】A.由图可知,绳子承重段数为3,根据机械效率可得,此时工人所用的拉力为,故A正确;
B.工人在t0时间内将重为G0的货物匀速向上提升h0高度,可得绳末端移动的速度为
工人所用拉力做功的功率为,故B错误;
C.不计绳重和摩擦,根据,可得动滑轮的重力为
故C正确;
D.若工人将2G0的货物匀速提升h0高度,绳末端的拉力为
则滑轮组的机械效率为
故D正确。
故选ACD。
5.(2025河西一模)将一底面积为的薄壁柱形容器放在水平桌面上,容器中装有适量密度为的水,将一体积为的球A和体积为的物块B用细绳相连放入水中恰好悬浮,如图。当把细绳剪断待稳定后,水对容器底的压强减小了。下列判断正确的是( )
A.图中,绳子上的拉力为 B.最终球A露出水面的体积为
C.球A的重力为 D.物块B的密度为
【答案】BC
【解析】B.剪断绳子后,水对容器底的压强减小了,根据压强公式计算可知此时容器下降的高度
此时A露出水面的体积
故B正确;
C.当把细绳剪断待稳定后,A在水中漂浮,浮力等于重力,A排开液体的体积
根据阿基米德原理和浮沉条件可得A受到的浮力为
故C正确;
A.由上述分析可知,A的重力为
没有剪断绳子前A受到的浮力,所以绳子的拉力
故A错误;
D.对B进行受力分析可知,没有剪断绳子前,B受到重力、拉力以及浮力,所以B的重力
根据密度公式计算B的密度
故D错误。
故选 BC。
6.(2025西青一模)在底面积为S0的薄壁平底容器中,注入密度为ρ0的某种液体后,液体的深度为h0,现将一个底面积为S1质量为m的金属圆柱体立于容器中(已知该金属圆柱体的密度大于所注入液体的密度),圆柱体有一部分露出液面,液体也未溢出,如图所示,则此时( )
A.液体对容器底部的压强为
B.液体对容器底部的压强为
C.圆柱体对容器底部的压力为
D.圆柱体对容器底部的压力为
【答案】BC
【解析】AB.金属圆柱体的密度大于所注入液体的密度,所以金属圆柱体不会漂浮或悬浮。液体的体积为,金属圆柱体立于容器中时,液体深度为,根据,液体对容器底部的压强为
故A不符合题意,B符合题意;
CD.圆柱体所受浮力为
圆柱体静止,受力平衡,根据力的平衡条件,圆柱体对容器底部的压力为
故C符合题意,D不符合题意。
故选BC。
7.(2025河东一模)如图所示,某人用扁担担起两筐质量分别为m1、m2的货物,当他的肩处于O点时,扁担水平平衡,已知l1>l2,扁担和筐的重力不计。若将两筐的悬挂点向O点移近相同的距离Δl,则( )
A.扁担左端向下倾斜
B.扁担右端向下倾斜
C.要使扁担恢复水平平衡,需往某侧筐中增加货物的质量为
D.要使扁担恢复水平平衡,需往某侧筐中增加货物的质量为
【答案】AD
【解析】AB.在原位置时,扁担水平位置平衡,由杠杆的平衡条件可得G1l1=G2l2
即m1gl1=m2gl2
由l1>l2可知,m1<m2,将两筐的悬挂点向O点移近相同的距离Δl时,左边:m1g(l1-Δl)=m1gl1-m1gΔl
右边:m2g(l2-Δl)=m2gl2-m2gΔl
因为m1<m2,所以m1gΔl<m2gΔl
即m1g(l1-Δl)>m2g(l2-Δl)
则扁担左端向下倾斜,故A符合题意,B不符合题意;
CD.因为扁担左端向下倾斜,所以,要使扁担恢复水平平衡,应向右侧筐中加入货物,由杠杆的平衡条件可得m1g(l1-Δl)=(m2+m)g(l2-Δl)
且m1gl1=m2gl2
解得
故C不符合题意,D符合题意。
故选AD。
8.(2025南开一模)一装有适量水的容器放在水平桌面上,容器底面积为S。一木球和一合金球的体积分别为5V0和2V0。将它们用细线相连放入水中静止时,木球露出水面的体积为V0;当把细线剪断后,合金球沉底,木球静止时露出水面的体积为2V0,如图所示。已知水的密度为ρ0,下列说法正确的是( )
A.合金球的重力为3ρ0gV0
B.合金球的密度为3ρ0
C.木球的密度为0.6ρ0
D.剪断细线后,水对容器底部的压强减少了
【答案】AC
【解析】AB.剪断前,木球和合金球排开水的体积为V排前=5V0+2V0-V0=6V0
因为两球漂浮,由二力平衡知F浮前=ρ0g×6V0=G木球+G合金球 ①
剪断后,木球排开水的体积为V排后=5V0-2V0=3V0
因为木球漂浮,由二力平衡知F浮木球=ρ0g×3V0=G木球 ②
由①②可知,G合金球=3ρ0gV0,合金球的质量为
合金球的密度为
故A正确,B错误;
C.木球的质量为
木球的密度为
故C正确;
D.剪断细线后,木球和合金球受到的浮力之和为F浮后=ρ0g×(5V0+2V0-2V0)=5ρ0gV0
则两球对水的作用力变化量为∆F=F浮前-F浮后=6ρ0gV0-5ρ0gV0=ρ0gV0
所以剪断细线后,水对容器底部的压强减少了
故D错误。
故选AC。
9.(2024武清三模)小明看到课本上“通过被压入水中的空饮料罐感受浮力”后,也想自己体验,于是进行了如图所示的操作,在水平桌面上有一底面积为的圆柱形容器,接着将一个体积为的物块(不吸水)放入容器中,物块漂浮在水面上(如图甲),物块浸入水中的体积为,水的密度为;用力缓慢向下压物块使其恰好浸没在水中(水未溢出),如图乙,则下列说法正确的是( )
A.甲图物块受到的浮力为
B.物块的密度为
C.乙图中压力F为
D.甲到乙的过程中水对容器底压强的变化量为
【答案】BCD
【解析】A.由阿基米德原理可得甲图中物块受到的浮力为
故A错误;
B.甲图中物块漂浮,受到的浮力等于自身重力,即
则物块的密度
故B正确;
C.乙图中,物块受到竖直向下的重力、竖直向下的压力和竖直向上的浮力,则
即
即
解得。故C正确;
D.甲到乙的过程中水面升高了
由可得甲到乙的过程中水对容器底压强的变化量为
故D正确。
故选BCD。
10.(2024河北二模)如图甲所示,足够大圆柱形薄壁容器A放在水平桌面上,容器中盛有少量密度为的水,其底面积为,现将一底面积为的木块B(不吸水)放入容器中,水面上升的高度为,此时物块B部分露出水面,如图乙所示。若此时木块对容器底的压强为,则( )
A.容器内水的质量为 B.容器内水的质量为
C.木块所受的重力为 D.木块所受的重力为
【答案】AD
【解析】AB.水面上升的高度为h0,若原先的高度为h,则水的体积为
V水=3S0h ①
V水=(3S0-S0)(h+h0) ②
由①②可得h=2h0,容器内水的质量为
故A符合题意,B不符合题意;
CD.木块B受到的浮力为
此时木块B对容器底的压强为p0,B对容器底的压力为
F压=p0S0
由于B对容器底的压力与容器底对B的支持力是一对相互作用力,大小相等,所以支持力
F支=F压=p0S0
木块B在水中受到的力为重力、支持力、浮力,在这三个力的作用下,木块B处于静止状态,所以木块B的重力为
G=F支+F浮=
故C不符合题意,D符合题意。
故选AD。
11.(2024河东二模)用下图所示滑轮组送货物上楼,每件货物重为G₀,每次运送的数量不定,下图记录了滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图像。不计绳重和摩擦,下列说法正确的是( )
A.该滑轮组中的动滑轮重力为
B.运送一件货物时,绳子的拉力F为
C.运送四件货物时,绳子的拉力 F为
D.运送四件货物时,滑轮组的机械效率为
【答案】BD
【解析】A.不计绳重和摩擦,滑轮组的机械效率为
由图可知,货物重为G₀时,机械效率为,则
解得该滑轮组中的动滑轮重力为
故A错误;
B.由图可知,承担物重的有效绳子段数,则运送一件货物时,绳子的拉力F为
故B正确;
C.运送四件货物时,绳子的拉力 F为
故C错误;
D.运送四件货物时,滑轮组的机械效率为
故D正确。
故选BD。
12.(2024河西一模)如图甲所示,一底面积为的圆柱形容器装有适量密度为的水,一实心小球沉在容器底,小球对容器底的压力为;一烧杯漂浮在水面上,此时烧杯底受到水的压力为。把小球从水中捞起并放入烧杯中,静止时烧杯仍漂浮,如图乙所示,此时烧杯底受到水的压力为。下列判断正确的是( )
A.小球的重力为
B.小球被捞起前受到的浮力为
C.图乙中烧杯排开水的体积比图甲中增大了
D.图乙中容器底受到水的压强比图甲中增大了
【答案】ACD
【解析】A.甲图中烧杯漂浮,烧杯受到的浮力等于烧杯的重力,乙图中烧杯和小球整体漂浮,浮力等于烧杯和小球总的重力,则两浮力的差值等于小球的重力,即为,故A正确;
B.已知小球对容器底的压力为F0,根据受力分析可得,小球在捞起前受到的浮力为
故B错误;
C.乙图中烧杯收受到的浮力比甲图中受到的浮力多出小球的重力大小,则可得图乙中烧杯排开水的体积比图甲中增大了
故C正确;
D.乙图中小球对水的压力比甲图中小球对水的压力多出小球对容器底部的压力,则图乙中容器底受到水的压强比图甲中增大了,故D正确。
故选ACD。
13.(2024武清一模)如图1所示,放在水平桌面上的柱形薄壁容器重为G、底面积为S、高为h。先将容器注满密度为的液体,再将重为,边长为a的小立方体物块(图2)从液面处缓慢释放,待物块静止后,容器对桌面的压强可能是( )
A.若物块漂浮,则
B.若物块漂浮,则
C.若物块沉底,则
D.若物块沉底,则
【答案】BD
【解析】容器注满密度为的液体,则液体的重力为
AB.若物块漂浮,浮力等于重力,即,根据阿基米德原理,则有
则容器对桌面的压强为
故A不符合题意,B符合题意;
CD.若物块沉底,根据阿基米德原理,物体所受浮力为
则容器对桌面的压强为
故C不符合题意,D不符合题意。
故选BD。
14.(2024河东一模)如图1所示,盛有水的薄壁圆柱形容器放在水平桌面上,容器的底面积为S,弹簧测力计下悬挂一个长方体金属块,从水面开始缓慢浸入水中,在金属块未触底且水未溢出的过程中,测力计示数F随金属块浸入水中深度h的关系图像如图2所示。下列分析正确的是( )
A.金属块浸没后受到的浮力为
B.金属块的高度为
C.金属块的密度为
D.金属块浸没后与入水前相比,水平桌面受到的压强增加
【答案】BC
【解析】A.金属块逐渐浸入水的过程,排开水的体积逐渐变大,当浸没后,排开水的体积不变,根据可知,受到的浮力先变大,后不变,即测力计示数为时,金属块完全浸没,根据可知,金属块浸没后受到的浮力为
故A错误;
B.由图象可知,金属块浸入水中的深度为后,圆柱体受到的拉力不变、即金属块刚刚浸没,所以金属块的高度等于此时金属块浸入水中的深度,故B正确;
C.由图象可知,当
时金属块处于空气中,弹簧测力计示数为,则金属块重力
金属块质量
金属块浸没水中,圆柱体受到的最大浮力
根据可得,金属块的体积是
所以,金属块密度
故C正确;
D.金属块浸没后与入水前相比,水平桌面受到的压力
所以,水平桌面受到的压强变化量
故D错误。
故选BC。
15.(2024和平一模)小明在探究沉与浮的条件时,用一根细线连接A、B两个物体,放在盛水的烧杯中,处于悬浮状态,如图甲所示。剪断细线后,A物体处于漂浮状态,B物体沉到烧杯底部,如图乙所示。已知B物体的重力为G,体积为V,烧杯的成面积为S,水的密度为ρ。则以下关系式正确的有( )
A.甲图中细线的拉力F=G-ρgV
B.甲、乙两图烧杯对桌面的压强分别为p1、p2,则p1>p2
C.水对烧杯底部的压强变化
D.乙图相对于甲图烧杯中水面高度变化
【答案】ACD
【解析】A.甲图中B物体受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力、竖直向上的浮力,所以细线的拉力
故A正确;
B.甲、乙图中烧杯对水平桌面的压力不变,都等于烧杯、水、物体的总重力,受力面积不变,由 知道,甲、乙两图烧杯对桌面的压强不变,即
p1=p2
故B错误;
C.甲、乙图浮力的减小量为
排开水的体积减小量为
液面高度的减小量为
水对烧杯底部的压强变化为
故CD正确。
故选ACD。
16.(2025蓟州二模)在如图所示的电路中,电源两端电压保持不变。为定值电阻,闭合开关S,调节滑动变阻器,发现电流表示数从0.1A变为0.3A,电压表示数改变了4V,由此可知( )
A.定值电阻阻值 B.定值电阻阻值
C.定值电阻功率变化 D.定值电阻功率变化
【答案】AD
【解析】由电路图可知,电阻R0与滑动变阻器RP串联,电压表测RP两端的电压,电流表测电路中的电流。
AB.根据串联电路电压规律可知,电压表示数的变化量与R0两端的电压变化量相等,即
所以
解得定值电阻R0的阻值为,故A符合题意,B不符合题意;
CD.定值电阻功率变化为
故C不符合题意,D符合题意。
故选AD。
17.(2025和平三模)如图所示的电路,电源电压恒为,电流表的量程为“0~I0”,电压表的量程为“0~10U0”,灯泡标有“6U0,4P0”字样。闭合开关S,滑片P从滑动变阻器可以调节的最大电阻移动到最小电阻的过程中,记录电压表示数U与相应的电流表示数I,并作出如图乙所示的图像;现将换成“3U0,3P0”的灯泡,在保证电路元件安全的情况下,移动滑动变阻器的滑片。先后两种情况(灯丝电阻不变),下列说法正确的是( )
A.电阻之比为 B.两种情况下电路最大总功率之比为
C.灯泡消耗最小电功率为 D.灯泡消耗最大功率为
【答案】ABC
【解析】由图甲得,灯泡、变阻器R串联,电压表测量变阻器的两端电压,电流表测量电路电流。
灯丝电阻不变,根据可得,灯泡L1的灯丝电阻为
灯泡L2的灯丝电阻为
A.L1、L2电阻之比为
故A正确;
B.由乙图可知,当电压表示数为6U0时,电流表示数为,根据欧姆定律,此时变阻器接入电路的电阻为
根据欧姆定律,则电源电压为
整理可得
当灯泡L1接入电路时,电路的最大功率为
将换成“3U0,3P0”的灯泡,灯泡L2的额定电流为
大于电流表量程,故此时电路中最大电流为I0,电路的最大功率为
则两种情况下电路的最大总功率之比为1∶1,故B正确;
C.灯泡L1的灯丝电阻不变,当通过L1的电流最小时,L1的功率最小,最小功率为
故C正确;
D.灯泡L1换成L2后,L2的额定电流超过了电流表量程,考虑到电路安全,L2不能达到额定电流,即不能正常发光,最大功率不能达到额定功率3P0,故D错误。
故选ABC。
18.(2025河东二模)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P在某一端时,电压表的示数为U1,电流表的示数为I1,移动滑动变阻器的滑片P到另一端,电流表示数变化了ΔI,此时电压表的示数为U2,则下列判断正确的是( )
A.电阻R1的阻值可能为 B.电阻R1的阻值可能为
C.滑动变阻器的最大阻值可能为 D.滑动变阻器的最大阻值可能为
【答案】ABD
【解析】AD.假设滑动变阻器滑片移动前滑片在左端,此时只有定值电阻接入电路,则定值电阻两端的电压与电源电压相等,如果电压表示数为U1,定值电阻两端的电压与电源电压大小都为U1,电流表示数为I1,通过定值电阻的电流为I1,则此时定值电阻的阻值为;则当滑动变阻器滑片移至右端时,滑动变阻器接入的电阻最大,滑动变阻器与定值电阻串联,此时电路中的电流I2会变小,可表示为,电压表测量定值电阻两端的电压,则此时定值电阻两端的电压为U2,根据串联电路中电压规律可知,滑动变阻器两端电压,根据欧姆定律可得,电阻R1的阻值为,滑动变阻器此时的阻值为,故AD正确;
B.由“AD”中解析可知,所以,故B正确;
C.假设滑动变阻器滑片移动前滑片在右端,此时滑动变阻器接入的电阻最大,此时定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测量定值电阻两端电压,则定值电阻两端电压为U1,通过定值电阻和滑动变阻器的电流为I1;则当滑动变阻器滑片移至左端时,此时只有定值电阻接入电路,如果电压表示数为U2,则定值电阻两端的电压与电源电压大小都为U2。故当滑动变阻器滑片在右端时,滑动变阻器两端的电压,此时滑动变阻器的阻值,故C错误。
故选ABD。
19.(2025滨海新区二模)如图1,电源电压恒定,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。闭合开关S1、断开S2后,滑片P从R2的最左端移动到最右端时,ab两端电压U和电路中电流I之间的关系图象如图2所示,灯泡L标有“15V 15W”字样(不考虑温度对灯丝电阻的影响)。则下列说法正确的是( )
A.电源电压为15V B.R1的阻值为5Ω
C.电路消耗的最大功率为55W D.电路消耗的最小功率为9W
【答案】ABD
【解析】AB.由电路图知,闭合开关S1,断开S2,R1与R2串联,电压表测R2两端电压,电流表测电路中电流,当滑片P在a端时,变阻器接入电路阻值为0,只有R1连入电路,此时电路中电流最大,由图象知此时电路中电流I=3A,由可得,
当滑片P在b端时,变阻器连入阻值为最大值,此时电路中电流最小,电压表示数最大,由图象知此时电路中电流I′=1A,U2=10V,由欧姆定律可得,变阻器最大值
由串联电路特点和欧姆定律可得
由电源电压不变可得
解得,电源电压,故AB正确;
C.由电路图可知,当两开关都闭合,滑动变阻器阻值调为零,此时定值电阻与灯泡并联,灯泡正常发光,电路中的干路最大电流,则电路消耗的功率最大。通过定值电阻的电流为
定值电阻消耗的功率为
最大功率为
故C错误;
D.由可得,不考虑温度对灯丝电阻的影响,则灯泡电阻
电源电压一定,由可知,电路中电阻最大时电路消耗功率最小,因为RL>R1,由图可知,当只闭合S2时,即L与R2串联且滑片在b端最大值处时,电路消耗功率最小,,故D正确。
故选ABD。
20.(2025西青二模)如图所示,R1、R2阻值不变,甲、乙为同种表(电流表或电压表)。S1闭合、S2断开时,甲、乙两表的示数比为1:3,当S1、S2都闭合时,同时将甲、乙换成另一种电表,下列判断正确的是( )
A.电阻大小之比R1:R2= 2:1
B.更换电表后,甲、乙两电表读数之比为3∶2
C.在前后两个电路中,电阻 R1的电功率之比为9∶1
D.在前后两个电路中,电路消耗的总功率之比为2∶9
【答案】BC
【解析】当S1闭合、S2断开时,电流从电源正极出发,经过开关S1,再经过乙表,最后经过后续电路回到电源负极,由于电路正常工作,故乙表处一定不会是断路,故乙表一定不是电压表,则乙表是电流表,所以此时甲、乙两表都是电流表,电阻R1和电阻R2并联,乙表测量干路电流,甲表与R2串联,测量通过R2的电流I2。当S1、S2都闭合,同时将甲、乙换成另一种电表时,即换成电压表时,电阻R1和电阻R2串联,电压表甲测量总电压,电压表乙测量的是电阻R2两端的电压U2。
A.由上述分析可知,当S1闭合、S2断开,甲乙电流表的示数为1:3时,其与通过电阻R1和电阻R2的电流I1、I2的关系为
即;根据并联电路的分流原理可知,I1、I2与R1、R2的关系为
即,故A错误;
B.更换电表后,根据题意和上述分析可知,电阻R1和电阻R2串联,电压表甲测量总电压,电压表乙测量的是电阻R2两端的电压U2,根据串联电路的分压原理可知,电阻R1和电阻R2的两端的电压与电阻的关系为
所以电压表甲、乙的读数之比为,故B正确;
C.在前一个电路中,电阻R1的电功率为;在后一个电路中,电路中的电流
电阻R1的电功率为
故前后两个电路中R1的电功率之比为,故C正确;
D.在前一个电路中,电路中的总电流为
故前一个电路消耗的总功率
由C中可知,在后一个电路中的电流为
此时电路消耗的总功率
故前一个电路与后一个电路消耗的电功率之比为,故D错误。
故选BC。
21.(2024滨海新区一模)在如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片从最右端滑到最左端,电压表V1示数随电流表示数变化的完整图线如图乙所示。其中Ua、Ub、Ia均为已知量,则下列判断正确的是( )
A.定值电阻的阻值为
B.电压表V2的最大示数为(Ub-Ua)
C.电流表的最大示数为
D.电路的最大总功率为
【答案】BC
【解析】ACD.设定值电阻为R1,滑动变阻器为R2,由图可知,R1与R2串联,电压表V1、V2分别测R1、R2两端的电压,电流表测量电路中的电流;当变阻器R2的滑片P从最右端滑到最左端时,R2接入电路的电阻最小为0,变阻器的电压为0,电路中电流最大,电压表V1示数等于电源电压,即U=Ub,根据欧姆定律和图像知,定值电阻;电路的最大电流
电路的最大总功率为
故AD错误,C正确;
B.当R2的滑片P处于最右端时,R2接入电路的电阻最大,分得的电压最大,由乙图像可知,R1两端电压为Ua;电压表V2的最大示数为U2大=U-Ua =Ub –Ua
故B正确。
故选BC。
22.(2025河西一模)如图所示,电源电压保持不变,的阻值分别为10Ω、5Ω。当开关闭合,断开时,电流表的示数为0.6A,两端的电压为;当开关闭合,断开时,电流表的示数为0.15A,两端的电压为。下列判断正确的是( )
A.电源电压为6V
B.
C.的阻值为30Ω
D.当开关闭合,断开时,电流表的示数为1.8A
【答案】ACD
【解析】A.电路图可知,当开关S1、S3闭合,S2断开时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,由可得,电源的电压U=I1R1=0.6A×10Ω=6V
故A正确;
B.当开关S3闭合,S1、S2断开时,R1与R3串联,电流表测电路中的电流,由可得,R1两端的电压U2=I2R1=0.15A×10Ω=1.5V
则U1∶U2=6V∶1.5V=4∶1
故B错误;
C.当开关S3闭合,S1、S2断开时,R1与R3串联,此时电路的总电阻
根据串联电路的电阻规律可得,R3的阻值R3=R-R1=40Ω-10Ω=30Ω
故C正确;
D.当开关S1、S2闭合,S3断开时,R1与R2并联,电流表测干路中的电流。因并联电路中各支路两端的电压相等,且并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以电流表的示数
故D正确。
故选ACD。
23.(2025红桥二模)如图所示,电源电压保持6V不变,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V,定值电阻的规格为“10Ω 0.5A”,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”。闭合开关,为了保证电路安全,在变阻器滑片移动过程中,下列说法正确的是( )
A.电阻消耗电功率允许的变化范围为0.4W~0.9W
B.电流表示数允许的变化范围为0.2A~0.5A
C.滑动变阻器允许接入电路阻值的变化范围为10Ω~20Ω
D.电路消耗总电功率允许的变化范围为1.2W~1.8W
【答案】ACD
【解析】B.电源两端电压为6V保持不变,定值电阻为10Ω;由题意知,当电压表的最大测量值为3V时,此时定值电阻R1两端的电压U1=3V,电路中的电流
因此电路中的最大电流为0.3A,故B错误;
C.根据欧姆定律的变形公式和串联电路电压的规律,电路中的最大电流为0.3A,滑动变阻器接入电路中的最小电阻
变阻器连入电路中的电阻越大,电流表示数越小,电压表示数也越小,故变阻器的最大电阻可连入电路中,即变阻器R2接入电路的阻值允许变化范围为10Ω~20Ω,故C正确;
A.电路消耗的最大功率P总大=UI=6V×0.3A=1.8W
电阻R1消耗功率最大功率P大=U1I1=3V×0.3A=0.9W
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小
电阻R1电路消耗的最小功率P小=(I小)2R1=(0.2A)2×10Ω=0.4W
则电阻R1消耗功率允许的变化范围为0.4W~0.9W,故A正确;
D.电路消耗的最小功率P总小=UI小=6V×0.2A=1.2W
即电路消耗总功率允许的变化范围为1.2W~1.8W,D正确。
故选ACD。
24.(2025和平二模)如图所示的电路中,电源电压恒定为U,甲、乙可以是电压表或电流表,定值电阻R1和滑动变阻器R的最大阻值均为R0,闭合开关前,滑动变阻器位于最大阻值处。分析电路,下列说法不正确的是( )
A.若甲、乙均是电流表,闭合开关S和S2,滑片P向左滑动,电表乙示数变大
B.只闭合开关S,滑片P向左滑动,电压表V1示数变化量与电流表示数变化量的乘积等于R1的功率变化量
C.通过开关的断开闭合以及滑动变阻器的调节,电路的最小功率为
D.闭合三个开关,四个电表均有示数,调节滑片P,电路中的最大电流为
【答案】ABD
【解析】A.若甲乙均是电流表,闭合开关S和S2,电路为只有定值电阻R1的电路,变阻器被短路,移动滑片不会影响电路中的电流,故A错误,符合题意;
B.只闭合开关S,据图可知,只有乙为电流表时,电路为通路,且变阻器R和定值电阻R1串联,电压表V1测定值电阻两端电压,电流表A1测电路中的电流。将滑片P向左移动,滑动变阻器接入电路的电阻变小,电路的总电阻变小,根据,电路的电流变大,由可知R1两端的电压变大,即电压表V1的示数变大。R1的功率变化量为
电压表V的示数变化量与电流表A示数变化量的乘积为
因为,
所以
即
所以电压表V1示数变化量与电流表示数变化量的乘积小于R1的功率变化量,故B错误,符合题意;
C.根据,当电路中总电阻最大时,电路中的总功率最小。只闭合开关S,电路为变阻器R和定值电阻R1串联,且变阻器移至阻值最大处时,电路最大阻值为
电路的最小功率为
故C正确,不符合题意;
D.闭合三个开关,若要四个电表均有示数,若乙为电流表,电源会短路,则乙为电压表;若甲为电压表,则电路处于开路,电流表A1没有示数,所以甲为电流表,此时电路为定值电阻R1和变阻器R并联,电流表A1测干路电流,由于不确定电流表的量程,无法确定电路的最大电流,故D错误,符合题意。
故选ABD。
25.(2025滨海新区一模)如图所示电路,电源电压恒定,将滑动变阻器的滑片从最左端移动到最右端的过程中,电流表的示数由I0变为6I0,电压表V2的示数变化量为U0,则( )
A.定值电阻R2的阻值为 B.电压表V2示数的最小值为
C.滑动变阻器的最大阻值为 D.电路消耗的总功率最大值
【答案】CD
【解析】A.由图可知,当滑片在最左端时,R1、R2串联,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测R2两端的电压,电流表测电路中的电流,电压表V2的示数为U2=I0R2,电源电压为U=I0(R1+R2);当滑片在最右端时,只有R2的简单电路,电压表V2的示数为U'2=6I0R2,电源电压为U=6I0R2。则电压表V2的示数变化量为U'2-U2=6I0R2-I0R2=5I0R2=U0
所以定值电阻R2的阻值为,故A不符合题意;
B.当滑片在最左端时,R1、R2串联,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大,根据串联电路的分压规律可知,此时滑动变阻器分得的电压最大,此时R2两端的电压最小,则电压表V2示数的最小值为
故B不符合题意;
C.因为电源电压恒定,所以I0(R1+R2)= 6I0R2,则滑动变阻器的最大阻值为
故C符合题意;
D.电源电压为
当滑片在最右端时,只有R2简单电路,电路的总电阻最小,由欧姆定律可知此时电路中电流最大,根据P=UI可知,电路消耗的总功率最大,则电路消耗的总功率最大值为
故D符合题意。
故选CD。
26.(2024河东二模)如图所示的电路,电源电压恒为4.5V,灯泡L1标有“3V 1.5W”字样,电压表量程为“0~3V”,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”,忽略灯丝电阻的变化,在保证电路原件安全的前提下,下列判断正确的是( )
A.该电路的最大功率为2.25W B.灯泡的最小功率为0.75W
C.滑动变阻器阻值变化的范围为4~12Ω D.电路中电流表变化的范围是0.25~0.5A
【答案】AD
【解析】CD.分析电路可知,灯泡和变阻器串联,电压表测变阻器电压,电流表测电路中电流。灯泡的额定电流为
滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”,则电路中电流最大为
则变阻器阻值最小为
灯泡的电阻为
电压表量程为“0~3V”,当电压表示数最大为3V时,变阻器阻值最大,此时电路中电流最小为
则变阻器阻值最大为
所以滑动变阻器阻值变化的范围为3~12Ω,电路中电流表变化的范围是0.25~0.5A。故C错误,D正确;
A.该电路的最大功率为
故A正确;
B.灯泡的最小功率为
故B错误。
故选AD。
27.(2024武清三模)实验室提供电源(电压不变且未知)、已知阻值的定值电阻、滑动变阻器、若干开关和导线,只利用电流表或电压表作为测量工具,设计测量小灯泡额定功率(已知小灯泡的额定电压为)的电路图,如图所示,在不拆改电路的情况下可以测出小灯泡的额定功率的方案是( )
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】A.闭合S、S2,断开S1,L与R0并联后与滑动变阻器串联,电流表测R0支路的电流,移动滑动变阻器滑片,使电流表示数为,此时灯泡正常发光。保持滑片位置不变,闭合S、S1,断开S2,L与R0并联后与滑动变阻器串联,电流表测L和R0的总电流,记录电流表的示数I,因电路的连接关系没有改变,各电阻大小和通过电流不变,灯仍然正常发光,灯的额定电流为
则灯的额定功率为
故A符合题意;
B.闭合S,R0与滑动变阻器串联,电流表测电路中电流;闭合S、S1,L与R0并联后与滑动变阻器并联,电流表测R0支路的电流,得不到L在额定电压下的额定电流,因此无法测出灯泡的额定功率,故B不符合题意;
C.只闭合S、S1,L与R0、滑动变阻器串联,电压表测R0两端的电压,此时只能得到电路中电流;闭合S、S1、S2,L与R0、滑动变阻器串联,电压表测L与R0的电压之和,两种情况下,均得不到L在额定电压下的额定电流,因此无法测出灯泡的额定功率,故C不符合题意;
D.图中,L与R0以及滑动变阻器串联,V1测灯泡两端电压,V2测R0两端电压,调节滑动变阻器,使V1示数为,读出此时V2的示数U0,则电路中电流为,串联电路中电流处处相等,因此灯泡的额定功率为
故D符合题意。
故选AD。
28.(2024河西二模)如图所示,电源电压为且保持不变,闭合开关S,当滑片P置于滑动变阻器的中点时,电压表的示数为;当滑片P置于滑动变阻器的b端时,定值电阻的电功率为。下列判断正确的是( )
A.的阻值为
B.滑动变阻器的最大阻值为
C.滑片P在中点时,滑动变阻器消耗的功率为
D.改变滑动变阻器滑片P的位置,电路中消耗的最大功率为
【答案】AD
【解析】AB.闭合开关S,该电路是R1和R2组成的串联电路,电压表测量R2两端电压,电源电压为6U0且保持不变,当滑片P置于滑动变阻器R2的中点时,电压表的示数为 2U0,则R1两端电压为4U0。因为串联电路电流处处相等,所以有
可得R1=R2。当滑片P置于滑动变阻器的b端时,定值电阻R1的电功率为P0,则有
解得,因为R1=R2,所以,故A正确,B错误;
C.滑片P在中点时,滑动变阻器R2消耗的功率为
故C错误;
D.当滑片P置于滑动变阻器a点时,滑动变阻器接入电阻为0,此时电路中电阻最小,由得,电路中消耗的最大功率为
故D正确。
故选AD。
29.(2024河北二模)在如图甲的电路中,电源电压保持不变,为定值电阻,为滑动变阻器,L是标有“6V 3.6W”字样的小灯泡。电流表量程为“0~3A”,电压表量程“0~15V”。当开关S和闭合,断开时,将滑动变阻器的滑片P从最右端移到最左端,记录电压表和电流表示示数并描绘图像;保持开关S闭合,断开开关,将滑动变阻器的滑片P移到最右端,再闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,直到小灯泡正常发光,记录电压表和电流表示数并描绘图像。图乙是两次电路中电压表和电流表示数变化关系的图像。在保证电路安全的情况下,下列分析正确的是( )
A.电源电压为9V
B.定值电阻的阻值为15Ω
C.开关S和闭合,断开时,电压表和电流表示数变化关系为图像①
D.当开关S和闭合,断开时,滑动变阻器的阻值变化范围为2.5~20Ω
【答案】AC
【解析】C.由图甲可知,当S、S1闭合,S2断开时,R1与R2串联,电流表测电路中电流,电压表测R2两端电压。将滑动变阻器的滑片P从最右端移到最左端,若电路中电流为I,则R1两端电压;由串联电路电压特点可知,R2两端电压为
因U与R1均为定值,因此电压表示数与电路中电流的关系
为一次函数关系,其图像为一条斜直线,故C正确;
AB.当S、S1闭合,S2断开时,滑片P在最右端时,R2接入电路的电阻最大,电路中电流最小,由图乙可知,电路中电流最小为,此时电压表示数,,变阻器接入电路的电阻
则电源电压
①
滑片P在最左端时,R2接入电路的电阻为0,此时电路中电流最大,由图乙可知,电流最大为,则电源电压
②
由①②可得
,
故A正确,B错误;
D.当开关S和闭合,断开时,R2与L串联,电流表测电路中电流,电压表测R2两端电压。小灯泡正常发光时,由可知,灯泡的额定电流为
电流表量程为“0~3A”,灯泡的额定电流为0.6A,故电路中电流最大为
由串联电路电压特点可知,灯泡正常发光时,电压表的示数
则滑动变阻器接入电路的最小阻值为
因电压表量程为0~15V,电源电压为9V,故变阻器接入电路的电阻最大时,电压表示数小于9V,电压表安全。因此滑动变阻器的阻值变化范围为5~20Ω。故D错误。
故选AC。
30.(2024南开一模)如图甲所示的电路,电源电压保持不变,滑动变阻器上标有“”,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,使其从最右端向左滑动到a点时,小灯泡恰好正常发光;在图乙中绘制出电流表与两电压表示数的图像,下列说法中正确的是( )
A.滑片在a点时的电阻为
B.小灯泡的额定电功率为
C.此过程中电路的最小总功率为
D.滑片在a点时,滑动变阻器与小灯泡的实际电功率之比为
【答案】BCD
【解析】由图得,灯泡与滑动变阻器串联,电压表V1测量滑动变阻器电压,电压表V2测量灯泡电压,电流表测量电路电流;当滑片从最右端向左滑动到a点时,小灯泡恰好正常发光,滑动变阻器接入电路中电阻变小,电路中电流变大,滑动变阻器分到电压变小,灯泡电压变大,电压表示数V1示数变小,电压表V2示数变大;
B.由图乙得,灯泡额定电压为10V,额定电流为0.4A,则小灯泡的额定电功率
PLe=ULeILe=10V×0.4A=4W
故B正确;
C.当滑动变阻器接入电路中电阻最大,为20Ω时,电路中电流最小为0.3A,由图乙得,此时电压表的示数相同,由欧姆定律得,灯泡L与滑动变阻器的电压
UL=UP=IminRmax=0.3A×20Ω=6V
由串联电路特点得,电源电压
U=UL+UP=6V+6V=12V
电路中的最小总功率
Pmin=UImin=12V×0.3A=3.6W
故C正确;
A.滑片在a点时,变阻器的电压
UP′=U-ULe=12V-10V=2V
由欧姆定律得,变阻器接入电路中电阻
故A错误;
D.由P=UI得,滑片在a点时,串联电路中处处电流相等,所以滑动变阻器与灯泡功率比
PP︰PLe=UP′︰ULe=2V︰10V=1︰5
故D正确。
故选BCD。
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