内容正文:
第十章 电路及其应用
第1节 电路的基本概念及规律
电流的概念及表达式T1、11 欧姆定律及电阻定律的理解及应用T3、9
串联电路和并联电路 电表改装原理T4、5、6、8、10 电功、电功率、电热、热功率T2、7
高考真题
1.★★(2021江苏,2,4分)有研究发现,某神经细胞传递信号时,离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流。若将该细胞膜视为1×10-8 F的电容器,在2 ms内细胞膜两侧的电势差从-70 mV 变为30 mV,则该过程中跨膜电流的平均值为( )
A.1.5×10-7 A B.2×10-7 A
C.3.5×10-7 A D.5×10-7 A
1.答案 D
2.★★(2022江苏,2,4分)如图所示,电路中灯泡均正常发光,阻值分别为R1=2 Ω,R2=3 Ω,R3=2 Ω,R4=4 Ω,电源电动势E=12 V,内阻不计。四个灯泡中消耗功率最大的是( )
A.R1 B.R2 C.R3 D.R4
2.答案 A
3.★★(2025广西,6,4分)如图电路中,材质相同的金属导体a和b,横截面积分别为S1、S2,长度分别为l1、l2。闭合开关后,a和b中自由电子定向移动的平均速率之比为( )
A.l1∶2l2 B.2l2∶l1
C.l2S1∶2l1S2 D.2l2S2∶l1S1
3.答案 B
4.★★★(多选)(2023全国乙,20,6分)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U12=3.0 V,U23=2.5 V,U34=-1.5 V。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2、4之间
4.答案 CD
5.(2025广西,11,8分)某小组将电流表改装成欧姆表,所用器材有电源(电动势E=1.5 V,内阻不计),电流表(满偏电流Ig=100 μA,内阻Rg=100 Ω),电阻R0=500 Ω,滑动变阻器R(0~ 20 kΩ),导线若干,电路如图。
(1)欧姆调零时,应先将A、B ,再调节滑动变阻器,使电流表示数为 μA,此时滑动变阻器的阻值为 kΩ。
(2)调零后,在A、B间接入电阻Rx,当电流表示数为60 μA时,Rx为 kΩ。
5.答案 (1)短接 100 14.4 (2)10
解析 (1)欧姆表使用前需要进行欧姆调零,先将A、B两表笔短接,使得欧姆表示数为零(对应电流表满偏刻度),此时电流表示数为100 μA,再根据闭合电路欧姆定律得E=Ig(R0+Rg+R),代入数据解得R=14.4 kΩ。
(2)接入电阻Rx后,由闭合电路欧姆定律有E=I'(R0+Rg+R+Rx),代入数据解得Rx=10 kΩ。
6.(2022辽宁,11,6分)某同学要将一小量程电流表(满偏电流为250 μA,内阻为1.2 kΩ)改装成有两个量程的电流表,设计电路如图(a)所示,其中定值电阻R1=40 Ω,R2=360 Ω。
(1)当开关S接A端时,该电流表的量程为0~ mA;
(2)当开关S接B端时,该电流表的量程比接A端时 (填“大”或“小”);
(3)该同学选用量程合适的电压表(内阻未知)和此改装电表测量未知电阻Rx的阻值,设计了图(b)中的两个电路,不考虑实验操作中的偶然误差,则利用 (填“甲”或“乙”)电路可修正由电表内阻引起的实验误差。
6.答案 (1)1 (2)大 (3)乙
解析 (1)由题图可知当S接A时,R1和R2串联后再和电流表并联,等效电路图如图1所示,满偏时电流表两端的电压为Um=Imr=250×10-6×1.2×103 V=0.3 V,此时R1和R2的电流为I== A=0.75×10-3 A=0.75 mA,所以总电流为I总=Im+I=1 mA,即量程为0~1 mA。
图1
(2)当开关S接B端时,由题图可知R2和电流表串联后再和R1并联,等效电路图如图2所示,由于和电流表并联的电阻变小,当电流表满偏时,流过R1的电流变大,干路电流变大,量程变大。
图2
(3)图甲是电流表的外接法,误差是由于电压表的分流引起的;图乙是电流表的内接法,误差是由于电流表的分压引起的,因为题目中电压表内阻未知,而电流表内阻已知,故采用图乙的方法可以修正由电表内阻引起的实验误差。
方法技巧 电表改装的核心问题是对小量程电流表的串联或并联处理,改装中不改变小量程电流表的满偏电流和内阻。
7.★★★(多选)(2024海南,16,10分)虚接是常见的电路故障,如图所示,电热器A与电热器B并联。电路中的C处由于某种原因形成了虚接,造成了该处接触电阻的阻值在0~240 Ω之间不稳定变化,可等效为电阻RC,已知M、N两端电压U=220 V,A与B的电阻RA=RB=24 Ω,求:
(1)M、N间电阻R的变化范围;
(2)当RC=240 Ω,电热器B消耗的功率(保留3位有效数字)。
7.答案 (1)12 Ω≤R≤22 Ω (2)16.7 W
解析 (1)根据串并联电路的规律有=+
解得R==
可知当RC=0时,R最小,最小值为12 Ω
当RC=240 Ω时,R最大,最大值为22 Ω
所以M、N间电阻的变化范围为12 Ω≤R≤22 Ω。
(2)当RC=240 Ω时,流过电热器B的电流IB=
电热器B消耗的功率PB=RB
代入数据解得PB≈16.7 W。
关键点拨 1.无论是串联电路还是并联电路,若电路中任一电阻减小则总电阻减小,若任一电阻增大则总电阻增大。2.求解用电器的功率时,要先明确研究对象——求解哪一个用电器的功率,再判断是否为纯电阻电路,合理选用公式。
高考模拟
8.★★(2025届北京朝阳二模)某学习小组想将一块小量程电流表改装为电压表和电流表,设计了如图所示的电路。下列说法不正确的是( )
A.若将S调到1位置,则为改装后的电流表
B.若将S调到2位置,则为改装后的电压表
C.若想扩大电流表的量程,可适当增大R1的阻值
D.若想扩大电压表的量程,可适当增大R2的阻值
8.答案 C
9.★★(2025届河北秦皇岛二模)现代电器设备的集成电路对各种电子元件微型化的要求特别高,其中材料相同的金属导体制成横截面为正方形时,电阻仅与导体的长、宽、高中一个因素有关,把与电阻无关的另外两个因素的尺寸做成微型。如图所示的集成电路中两块长方体金属导体R1、R2是并联关系,上、下表面均为正方形,R1的上、下表面面积大于R2的上、下表面面积,R1的厚度h1小于R2的厚度h2,闭合开关稳定后,下列说法正确的是( )
A.R1、R2的电阻相等
B.R1的功率小于R2的功率
C.若R1、R2沿竖直方向接入电路,电阻是不变的
D.R1、R2的厚度变化,做成微型不会影响其电阻
9.答案 B
10.★★★(2026届浙江湖州期末)如图所示,甲、乙为电表的接线柱面板图,图中①~⑥为接线柱,共有4个量程。下列说法正确的是( )
A.图甲是电压表的接线柱面板图
B.若图乙中Rg为100 Ω,则量程4是量程3的5倍
C.若图甲中量程1为0.6 A,则量程2为2 A
D.使用图甲中①和③两个接线柱进行测量时发现测量值偏小,可以在这两个接线柱间并联一个大电阻进行调节
10.答案 B
11.★★★(2025届北京房山期末)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,从而更加深刻地理解其物理本质。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移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平均速率成正比,比例系数为k。下列说法正确的是( )
A.比例系数k=ne2ρ
B.比例系数k的单位为 kg·s
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平均速率v=
D.当该导线通有恒定的电流I时,导线中自由电子受到的平均阻力大小为f=
11.答案 A
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