内容正文:
专题02 电路及其应用
4大高频考点
1. 电流、电阻与电阻定律
2. 欧姆定律与串并联电路
3. 电功、电功率与焦耳定律
4. 闭合电路欧姆定律及其应用
考点1 电流、电阻与电阻定律
1.(2026·上海·期中)下列电路元器件是定值电阻的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】
根据外形可以知道AC都是电容器,B是线圈,D是定值电阻。
故选D。
2.(2026·上海徐汇·期中)某实验小组利用如图所示的电路测量金属丝的电阻率(图中表示待测金属丝的电阻)。
(1)连接好电路后,开关S闭合前滑动变阻器的滑片应滑至______________。(选填“左端”或“右端”);
(2)用刻度尺测得被测金属丝接入电路的长度为l,螺旋测微器测得金属丝的直径为d,某次电流表和电压表示数分别为I和U,则______________。则被测金属丝的电阻率为______________。(用题中所给物理量的字母表示)
【答案】(1)左端
(2)
【详解】
(1)在滑动变阻器的分压式接法中,开关S闭合前滑动变阻器分压部分的电阻应调到零,即滑片应滑至左端
(2)[1][2]由欧姆定律可得
由电阻定律
联立解得
3.(2026·上海·期中)在______力的作用下,导体内的自由电荷发生定向移动,从而形成电流。一段横截面积为s的金属导体,单位长度包含的自由电子数目是n,已知元电荷为e,当金属导体通以大小为I的电流时,自由电子定向移动的速率为______。
【答案】 静电力
【详解】
[1]通常情况下,金属中的自由电子不断地做无规则的热运动,它们朝任何方向运动的机会都一
样。从宏观上看,没有电荷(自由电子)的定向移动,因而也没有电流。如果导体两端有电势差,
在导体内部就建立了电场,导体中的自由电子就要受到静电力的作用。这样,自由电子在导体中
除了做无规则的热运动外,还要在静电力的作用下定向移动,从而形成电流。
[2]设有一段时间t,在时间t内通过某一横截面的自由电子数为
所以电流大小为
定向移动速率为
【点睛】
4.(2026·上海·期中)在“测定金属的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm。用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某次测量结果如图1所示,其读数应为______mm。该小组的同学在坐标纸上建立坐标系,并描绘出图线如图2,由图线得到金属丝的阻值______本空保留两位有效数字)。根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为______(填选项前的符号)。
A.
B.
C.
D.
【答案】 (0.295到0.298均可) /7.7/7.6 C
【详解】
[1]螺旋测微器的精确度为,金属丝的直径
[2]根据欧姆定律可得图线的斜率表示金属丝的电阻,阻值
[3]根据电阻定律
待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm,代入数据可得电阻率
故选C。
5.(2026·上海·期中)“测量金属丝的电阻率”实验的电路如图所示。实验过程中:
(1)用______测量金属丝长度,用______测量金属丝的直径(均选填“刻度尺”、“螺旋测微器”),为减少误差进行多次测量求平均值,得到金属丝长度L和直径d。
(2)闭合开关S前,滑动变阻器滑动片滑到______端(选填“a”或“b”)。闭合开关,测量多组数据,画出图,图线的斜率就表示金属丝的阻值R。由此可知金属丝的电阻率为______(用L、d、R表示)。
【答案】(1) 刻度尺 螺旋测微器
(2) a
【详解】
(1)[1]金属丝长度较长,所以选用量程较大、分度值较大的刻度尺;
[2]金属丝的直径较细,所以选用量程较小、分度值较小的螺旋测微器。
(2)[1]在闭合开关S前,为了保护电路,滑动变阻器接入电路中的阻值要达到最大,所以闭合S前,滑动变阻器滑动片应滑到a端;
[2]根据电阻定律可得
其中
联立可得金属丝的电阻率为
6.(2026·上海·期中)用伏安法测金属丝的电阻,实验所用器材为:电池组(电压为3V,内阻不计)、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。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。由数据可知,选用的是图中的_____(_选填“甲”或“乙”)图。图丙是测量的实验器材实物图,图中已连接了部分导线。请根据图甲、乙所选的电路图,补充完成图丙中实物间的连线。______
次数
1
2
3
4
5
6
【答案】 甲
【详解】
[1]根据题意,表格中电流最小值为,此时电路中总电阻为
若滑动变阻器采用限流式电路,电路的最大电阻不可能达到此值;
从给出的数据表可知,电流表和电压表的读数变化范围较大,且电压可从非常接近零的位置进行调节,所以变阻器采用的应是分压式接法,即测量采用的是甲图;
[2]实验电路的连接如图所示:
7.(2026·上海·期中)夜晚的上海灯光璀璨,想实现这些照明效果,需要使用各种各样的电路元器件。
(1)(多选)对于欧姆定律、电阻定律、焦耳定律的理解,下列说法中正确的是( )
A.由,通过电阻的电流跟它两端的电压成正比,跟它的电阻成反比
B.由,导体的电阻跟它两端的电压成正比,跟通过它的电流成反比
C.由,对于温度一定的某种金属来说,它的电阻率跟导线的横截面积成正比
D.由,对任意电路,电流流过时放的热,与电流的平方、电阻、通电时间均成正比
(2)关于电动势、内电压、外电压,正确的理解是( )
A.外电压就是路端电压,内电压就是电源两极间的电压
B.同一电源接入不同的电路,电动势就会发生变化
C.电源断开时外电压的大小等于电动势的大小
D.电动势公式中与电压中W一样的,都是电场力做的功
(3)如图所示电路,在滑动变阻器的滑片P向上端a滑动过程中,电压表、电流表的示数变化情况为( )
A.两电表示数都增大 B.两电表示数都减小
C.电压表示数减小,电流表示数增大 D.电压表示数增大,电流表示数减小
(4)如图,电源电动势为15V、内阻为1Ω,定值电阻、的阻值分别为2Ω、6Ω,开关闭合后,电动机M恰好正常工作。已知电动机额定电压U为6V,电阻为1Ω,则求:
(1)电动机正常工作时产生机械功的功率为多少;
(2)此时电源的效率为多少。
【答案】(1)AD
(2)C
(3)D
(4)[1] [2]
【详解】
(1)A.由,通过电阻的电流跟它两端的电压成正比,跟它的电阻成反比,故A正确;
B.导体的电阻是导体本身的一种性质,跟它两端的电压和通过它的电流无关,故B错误;
C.对于温度一定的某种金属来说,它的电阻率是固定的,跟导线的横截面积无关,故C错误;
D.由,对任意电路,电流流过时放的热,与电流的平方、电阻、通电时间均成正比,故D正确。
故选AD。
(2)A.外电压就是路端电压,内电压是电源内部电阻两端的电压,故A错误;
B.电动势是电源本身的性质,同一电源接入不同的电路,电动势不会发生变化,故B错误;
C.根据,电源断开时,电路中电流为零,此时,即电源断开时外电压的大小等于电动势的大小,故C正确;
D.电动势公式中是非静电力做功,电压中W是电场力做的功,二者不同,故D错误。
故选C。
(3)在滑动变阻器的滑片P向上端a滑动过程中,增大,增大,干路电流变小,变大;
变小,电压表示数变大;
变大,电流表示数变小。
故选D。
(4)[1]电源电动势为15V、内阻为1Ω,开关闭合后,电动机M恰好正常工作,由闭合电路欧姆定律有
解得干路电流
通过定值电阻的电流
则通过电动机的电流
电动机正常工作时产生机械功的功率为
[2]此时电源的效率为
【点睛】
8.(2026·上海·期中)测量微小器件的电阻
在科学研究中,经常需要测量较小尺寸器件的电阻。对于这类微小器件,可以通过微纳加工方式测量其阻值。如图是微纳加工时的俯视图,A、B、C、D是4个大金属电极,导电性能良好,电阻可以忽略。中间P为待测微小器件,近似可以看作均匀材质的长方体,长、宽和厚度分别为a、b、c(其中c为样品厚度)。金属电极和待测元件均放置在绝缘的化学胶上。在待测器件P和大金属电极之间镀上金属可以让两者之间导电。
(1)现在需要在电极A和P之间镀上一根“导线”,采用如甲图所示的装置。金属离子发射器发出带正电的金属离子,同时在待测样品之间加入上下、前后两组偏转电场,带电粒子打在待测样品周围被胶粘住,从而形成需要的“导线”。设不加电场时,正电离子恰好打到样品P中心位置处。现需要形成一根从P样品左侧中点到A电极的“导线”,且“导线”形成顺序从P到A(如乙图所示),则图甲中上下极板间的电场强度应该如何变化___________。前后极板间的电场强度应该如何变化___________。
(2)下图甲是微纳加工完成的电路图(金属电极和镀金导线电阻均可忽略),A、D电极分别接与样品P左、右侧面的中心点连接,B、C电极分别与样品P上、下面中心点相连。此时在A、D两端加稳定电压,测得通过样品P的电流为。
(1)样品P的电阻率为多少?
(2)设待测元件电阻率为,、端停止加电压,改为在两端加稳定电压,则此时通过样品P的电流是多少?(最终答案请用本小问中的进行表示)
(3)若某次镀金过程中出现失误,将本该接在间的金属镀在了电极B、D之间(如图乙),此时只在两端间加电压,设待测元件电阻率为,则通过该较细样品P(其中)的电流应为多少?(最终答案请用本小问中的进行表示)
(3)现有一批厚度不同的样品(即不同)。多次通过下方甲图加工方式(与前一小问图甲中加工方式相同)加工这批微小器件,并在、端施加电压后测量流过待测器件的电流。请在下方乙图中画出这批电阻的阻值与样品厚度关系的曲线,并说明原因。
【答案】(1) 竖直方向加上竖直向上的匀强电场 水平方向加上水平向后的匀强电场
(2)(1);(2);(3)
(3),电阻R与厚度c成反比
【详解】
(1)[1][2]设不加电场时,金属离子发射器发出带正电的金属离子沿水平向右方向恰好打到样品P中心位置处;现需要形成一根从P样品左侧中点到A电极的“导线”,且“导线”形成顺序从P到A,因此要使带正电的金属离子在竖直方向沿水平放置的上极板方向运动,在水平方向沿竖直放置的后极板方向运动,因此要在图甲中上下极板间加上竖直向上的匀强电场,在前后极板间的加上水平向后匀强电场。
(2)(1)在A、D两端加稳定电压U,通过样品P的电流为I,根据欧姆定律,样品电阻为
根据电阻定律
解得样品P的电阻率为
(2)设待测元件电阻率为,在BC两端加稳定电压U,根据电阻定律
根据欧姆定律,通过样品P的电流为
(3)镀金失误的等效电路图,如图所示
根据电阻定律,CD间的电阻为
在BC两端加电压U,样品BD之间的电阻被短路,根据欧姆定律,通过样品的电流
(3)在B、C端施加电压后测量流过待测器件的电流,根据电阻定律
可知电阻R与厚度c成反比,则所作图像如图所示
考点2 欧姆定律与串并联电路
1.(2026·上海·期中)下图为多用电表内部结构图,旋钮S拨至4时测量的物理量是______。A、B表笔中______是红表笔。旋钮S拨到______位置时,测量的是电流。旋钮拨到______位置时,可以作为量程较小的电压表。
【答案】电阻 A 1或2 5
【详解】
[1]旋钮S拨至4时,内部结构有电源,相当于欧姆表,测量的物理量是电阻;
[2]根据电流从红表笔流入,黑表笔流出,则A是红表笔;
[3]根据多用电表内部结构可知,旋钮S拨到1或2位置时,测得的是电流;
[4]根据图示可知,电压表6与电压表5中电流计指针满偏时干路电流相等,则电压表6中串联电阻承担的电压大于电压表5中串联电阻承担的电压,即作电压表时6比5量程大,故旋钮拨到5位置时,可以作为量程较小的电压表。
2.(2026·上海徐汇·期中)如图所示的电路接在电源的两端,已知定值电阻的阻值分别为、、,则电路中总电阻为______________;流经电阻和电流之比为:______________。
【答案】 /
【详解】
[1]与并联,等效电阻
总电阻
[2]、并联,电流分配与电阻成反比
干路电流
故
3.(2026·上海·期中)热敏电阻按温度分为正温度系数电器(PTC)和负温度系数电阻器(NTC)两类。正温度系数电阻(PTC)在温度升高时电阻值增大,负温度系数电阻器(NTC)在温度升高时电阻值减小,热敏电阻的这种特性,常常应用在控制电路中、如图1所示为这两种热敏电阻的图像。
(1)如图1中曲线I所示,说明该热敏电阻是________热敏电阻。(A:PTC,B:NTC)
(2)如图1中曲线I中,电压为4.0V时,该元件的功率为________;曲线II中,电压从4.0V增大到8.0V过程中,该元件的电阻改变了________。(均保留2位有效数字)
(3)某同学搭建一套基于某热敏电阻的火灾报警系统,其电路图如图2所示。请根据此电路图将如图3所示的实物图连接完整____。
(4)已知热敏电阻的阻值随温度的变化规律如图4所示。电源电动势为,内阻不计,通过报警器的电流达到就会报警。若要求环境温度达到60℃时,该装置能自动报警,则应先将开关S与电阻箱连接,将其阻值设置为________,然后将滑动变阻器的阻值从最大逐渐减小,直至报警器开始报警,此时________,之后保持阻值不变,将开关与热敏电阻连接即可。若要使该装置在更低的温度下报警,只需将滑动变阻器的阻值________(A:调大,B:调小)即可。
【答案】(1)PTC
(2) 2.0
(3)
(4) 600 400 B:调小
【详解】
(1)根据电阻的定义式有
结合图1中曲线Ⅰ所示的图像可知,随电流的增大,电阻值增大,即温度升高时电阻值增大,说明该热敏电阻是PTC热敏电阻
(2)[1] 图1中曲线Ⅰ所示的图像可知,电压为时,电流为,根据功率的定义式有,结果保留2位有效数字为。
[2] 图1中曲线Ⅱ所示的图像可知,电压为时,电流为,根据电阻的定义式有
解得此时电阻,当电压为时,电流为,根据电阻的定义式有
解得此时电阻,电阻改变了,结果保留2位有效数字为。
(3)由电路图连接实物图,连线如图所示:
(4)[1]电源电动势为,内阻不计,通过报警器的电流达到就会报警此时电路中的电阻为
[2]环境温度达到时,根据图4可知,热敏电阻的阻值为,则应先将开关S与电阻箱连接,将其阻值设置为,然后将滑动变阻器的阻值从最大逐渐减小,直至报警器开始报警,此时的阻值为
[3]若要使该装置在更低的温度下报警,即热敏电阻阻值大于,则滑动变阻器的接入电阻必须小于,即需将滑动变阻器的阻值调小。故选B:调小。
4.(2026·上海·期中)(多选)如图所示,,,,A、B两端接在输出电压恒定的电源上,则( )
A.S断开时,与两端的电压之比为
B.S闭合时,通过与的电流之比为
C.S闭合时,与两端的电压之比为
D.在S断开与闭合两种情况下,电阻两端的电压之比为
【答案】AB
【详解】
A.断开时,R1与R2串联,则由串联分压可得,电压之比等于电阻之比,即1:5,故A正确;
BC.闭合时,R2与R3并联,由并联分流可得,电流之比等于电阻的反比,即1:1,电阻R1位于干路,则通过R1与R2的电流之比为2:1,由欧姆定律变形得U=IR
则电压之比为
故B正确,C错误;
D.设A、B两端所接电源为U
则当断开时,电阻R1两端的电压为
闭合时,R2与R3总电阻为
电阻R1两端的电压为
则两次电压之比为
故D错误。
故选AB。
5.(2026·上海杨浦·期中)手机
智能手机具有独立的操作系统,功能强大实用性高。
(1)目前智能手机普遍采用电容触摸屏。当手指接触到电容屏时,手指和手机屏幕中的某个夹层形成一个电容器,引起接触点所在传感线路的电流变化,下列说法正确的是( )
A.使用绝缘笔在电容触摸屏上也能进行触控操作
B.手指压力变大时,由于手指与屏的夹层工作面距离变小,电容变大
C.手指与接触屏的接触面积变化时,电容不变
D.手指与屏的接触面积变大时,电容变小
(2)图中为手机闪光灯图线的一部分虚线PQ为图线在P点处的切线,当小灯泡两端的电压为2.0V时,它的电阻约为________。
(3)我国空间站自建成以来,成绩斐然。空间站在轨运行时,每天的用电量约为,这些能量来自于我国自主研制的大型柔性太阳能电池翼,其展开面积达,发电功率高达19kW,其中“”是________(填物理量名称)的单位,太阳能电池翼每天至少工作________h才能满足每天的用电量。利用转化后的电能为手机充电时,手机相当于________(选填“电源”或“用电器”)。
(4)图甲是某智能汽车的仪表盘,仪表盘上的LED指示灯是由锗、硅这类材料制成的,图乙为车载充电线,可供三部手机同时充电,充电时三部手机的连接方式是________联。图丙中试电笔的氖管发光,说明所测的孔连接的是________线;当试电笔正常工作时,通过的微弱电流不会对身体造成伤害,但是我国家庭用电电压通常是________V,远高于人体安全电压,因此对家庭用电故障检测时,要熟知操作注意事项,做好防护措施。
(5)小彭研发了一款新型手机保护壳,当手机坠落时,接触地面瞬间手机壳有8个触角会瞬间弹出来,起到缓冲作用。某次实验中,总质量为m的手机从距离地面h的高度跌落,平摔在地面上,保护壳撞击地面的时间为,此后手机保持静止。不计空气阻力,重力加速度为g,则( )
A.保护壳使得手机撞击地面的时间缩短
B.保护亮的缓冲作用是减小了手机落地过程的动量变化率
C.手机从开始掉落到恰好静止的过程中重力冲量的大小为
D.手机从开始掉落到恰好静止的过程中地面对手机的平均作用力为
【答案】(1)B (2)3.3 (3) 能量 16 用电器 (4) 并联 火 220 (5)BD
【详解】
(1)A.电容触摸屏利用手指与屏幕形成电容来感知触摸,绝缘笔不导电,无法形成电容,故A错误;
B.手指压力增大,距离d减小,根据可知,导致电容C增大,故B正确;
C.接触面积S变化,电容C也会变化,故C错误;
D.接触面积S增大,电容C也会增大,故D错误。
故选B。
(2)当小灯泡两端的电压为2.0V时,电流为0.6A,则它的电阻约为
(3)[1] “kW•h”是能量的单位;
[2]由可得,太阳能电池翼每天至少工作的时间
[3]利用转化后的电能为手机充电时,手机消耗电能,手机相当于用电器。
(4)[1]给三部手机充电时,手机可以独立工作,互不影响,所以三部手机的连接方式是并联。
[2]图丙中试电笔的氖管发光,说明所测的孔连接的是火线;
[3]我国家庭用电电压通常是220V。
(5)AB.根据动量定理可知,保护壳使得手机撞击地面的时间延长,即保护壳的缓冲作用是减小了手机落地过程中的动量变化率,故A错误,B正确;
CD.手机自由下落的时间为
手机从开始掉落到恰好静止的过程中重力冲量的大小为
规定竖直向下的方向为正方向,根据动量定理有mg(t+Δt)-FΔt=0
解得 ,故C错误,D正确。
故选BD。
6.(2026·上海·期中)电阻的作用
电阻按阻值特性可分固定电阻、可调电阻和敏感电阻,选用不同的电阻可实现我们对电路的控制要求。
(1)如图,两个截面不同、长度相等的均匀铜棒接在电路中,两端的电压分别为U1、U2,则( )
A.通过两棒的电流不相等 B.细棒两端电压U1等于粗棒两端电压U2
C.细棒内场强E1小于粗棒内部场强E2 D.两棒的自由电子定向移动的平均速率v1>v2
(2)如图所示是流过一个小灯泡的电流随其两端电压变化的关系图,不考虑灯丝体积的变化,根据小灯泡的伏安特性曲线可判定,下列说法中正确的是( )
A.当小灯泡两端电压为4V时,其灯丝阻值为20Ω
B.当小灯泡两端电压为1V时,其灯丝阻值为5.0Ω
C.小灯泡灯丝的电阻率随着灯丝温度的升高而减小
D.欧姆定律适用于此小灯泡
(3)“电测井”技术,用钻头在地上钻孔,在钻孔中进行电特性测量,可以反映地下的有关情况。一钻孔如图所示,其形状为圆柱状,半径r=10cm,设里面充满某浓度均匀的盐水,其电阻率ρ=0.314Ω·m,现在钻孔的上表面和底部加上电压,测得U=60V,I=50mA,则该钻孔的深度h约为( )
A.120m B.130m C.140m D.150m
(4)已知磁敏电阻在无磁场时电阻很小,有磁场时电阻变大,并且磁场越强电阻值越大。为探测有无磁场,利用磁敏电阻作为传感器设计了如图所示电路,电源的电动势E和内阻r不变。在没有磁场时调节变阻器R使电灯L正常发光。若探测装置从无磁场区进入强磁场区,则( )
A.电流表的示数增大 B.电灯L变暗
C.磁敏电阻两端的电压增大 D.电源的内电压变大
(5)如图所示,已知U=12V,变阻器的总阻值R1=100Ω,负载电阻R2=50Ω,变阻器滑动端P在AB的中点上,当电键K断开时,电压表的读数_________V,当电键K闭合时,电压表的读数_________V。
(6)将标有“110V、40W”白炽灯L1和标有“110V、100W”白炽灯L2,与一只滑动变阻器(0~300Ω)组合起来在220V的线路上,请你设计一个能使L1、L2都正常发光而且最省电(即消耗的电功率最小)的电路。
(1)试画出你设计的电路图;
(2)求出滑动变阻器使用部分的阻值。
【答案】(1)D
(2)B
(3)A
(4)C
(5) 6 4
(6);
【详解】
(1)A.由于两棒串联,根据串联电路电流的特点可知,它们的电流相等,故A错误;
B.由
由题意两铜棒电阻率同,长度相同,则横截面小的铜棒电阻大,由串联电路电压特点可知,故B错误;
C.由场强公式可知
由题意知同,故上述分析,解得,故C错;
D.两棒电流相等,而两棒横截面积关系为,由电流的微观表达式
可知两棒中的自由电子定向移动的平均速率,故D正确。
故选D。
(2)A.由于每一点与原点的连线斜率表示该点电阻的倒数,所以当小灯泡两端电压为时,由图可知电流为,可知
解得,故A错误;
B.由于每一点与原点的连线斜率表示该点电阻的倒数,所以当小灯泡两端电压为时,由图可知电流为,可知
解得,故B正确;
C.根据
可知随着电压的增大,该点与原点的连线斜率越小,则小灯泡的电阻随电压的增大而增大,由
可知小灯泡灯丝的电阻率随着灯丝温度的升高而增大,故C错误;
D.小灯泡的电阻会随着温度的升高而增大,其伏安特性曲线是弯曲的,而不是直线。欧姆定律适用于线性元件,即伏安特性曲线为直线的元件。对于非线性元件,欧姆定律的公式并不成立,故D错误。
故选B。
(3)根据欧姆定律
由电阻的决定式
横截面积,联立解得,由题意知,,,,代入数据解得,故选A。
(4)ABC.根据题意,若探测装置从无磁场区进入强磁场区,磁敏电阻增大,则电路总电阻增大,根据闭合电路欧姆定律
可知总电流减小,电流表示数减小;由
可知总电流I减小时,路端电压U增大,则电灯变亮、磁敏电阻两端的电压增大,故AB错误,C正确;
D.由
已知路端电压U增大,则电源的内电压变小,故D错误。
故选C。
(5)[1] 当电键K断开时,电压表测量段的电压,则有
[2] 当电键K闭合时,电压表测量与段并联的电压,并联电阻为
则电压表的示数为
(6)[1] 根据题意,白炽灯的额定电流为
根据题意,白炽灯的额定电流为
所以要正常发光,白炽灯和白炽灯不能串联;如果白炽灯和白炽灯并联再与滑动变阻器串联,要正常发光有,由
可知,由功率
可得,电路消耗总电功率为
如果白炽灯和滑动变阻器并联再与白炽灯串联,同理可知要正常发光有,,电路消耗电功率为
如果白炽灯和滑动变阻器并联再与白炽灯串联,同理可知要正常发光有
要满足白炽灯和滑动变阻器并联的电压与白炽灯的电压相等,则必须要,由白炽灯和白炽灯电阻分别为
根据并联规律与滑动变阻器并联电阻不可能等于白炽灯电阻;所以要使、都正常发光而且最省电(即消耗的电功率最小)的电路应该是白炽灯和滑动变阻器并联再与白炽灯串联,如图所示
[2]已知白炽灯和白炽灯电阻分别为
要正常发光有
那么通过滑动变阻器的电流为
解得,滑动变阻器的电阻为
解得
7.(2026·上海·期中)白炽灯与电动机串联接入电路,两者均正常工作,白炽灯的电阻为,两端电压为,流过的电流为;电动机的内电阻为,两端电压为,流过的电流为。则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】
ABC.白炽灯是纯电阻元件,满足欧姆定律,故
电动机为非纯电阻,其电压
因此
由于串联电路中
故
而
因此,故A正确,BC错误;
D.串联电路中电流处处相等,所以,故D错误。
故选A。
8.(2026·上海·期中)实验
(1)关于使用多用电表:
①在使用数字式多用电表测电压时,将______插入电压插孔,______插入公共插孔;
②将______转至(直流)电压挡,根据待测值选择合适的量程;测量时若液晶屏显示“OL”或最高位显示“1”等字样,则代表量程选择______。使用完毕后,功能旋钮应旋至______挡,或者旋至______高压挡,并关闭电源。长期不使用还应取出电池。
(2)如图为伏打电池示意图,由于化学反应,在A、B两电极附近产生了很薄的两个带电接触层a、b。
①沿电流方向绕电路一周,非静电力做功的区域是( )。
A.R B.b C.r D.a
②在如图所示回路的各区域内,电势升高的总和等于电源的______。
(3)“用DIS测定电源的电动势和内阻”的实验电路如图(a)所示,其中为定值电阻,R为滑动变阻器。
①器材A是______传感器。
②测得电源的路端电压U与电流I的关系图线如图(b)所示,则电源电动势______V,内阻______。
③某同学用电流传感器和电阻箱与电源组成如图(c)所示的电路,改变电阻箱的阻值R,得到不同的电流I,由实验数据做出图线,若该图线的斜率为k,则电源电动势为______;该同学没有采用测两组数据、解方程组求电动势和内阻的方法,原因是______。
【答案】(1) 红表笔 黑表笔 选择开关 过小 OFF 交流电压 (2) BD 电动势 (3) 电压 4.4 1.6 k 实验误差较大
【详解】
(1)①[1][2]在使用数字式多用电表测电压时,将红表笔插入电压插孔,黑表笔插入公共插孔;
②[3]将选择开关转至(直流)电压挡,根据待测值选择合适的量程;
[4]测量时若液晶屏显示“OL”或最高位显示“1”等字样,则代表量程选择过小,说明被测电压超出当前挡位的测量范围。此时应尝试切换到更高的量程档位再进行测量。;
[5][6]使用完毕后,功能旋钮应旋至OFF挡,或者旋至交流电压高压挡,并关闭电源。长期不使用还应取出电池。
(2)①[1]沿电流方向绕电路一周,非静电力做功的区域是a、b。
故选BD。
②[2]沿电流方向绕电路一周,非静电力做功的区域是在化学反应层a、b,即电势升高的区域是a、b,电势升高的总和等于电源的电动势。
(3)①[1]由图(a)所示电路图可知,该实验应用伏安法测电源电动势与内阻实验,器材A为电压传感器;
②[2][3]根据闭合电路欧姆定律
整理可得
则由图(b)所示电源图线斜率的绝对值表示电源的内阻,则
纵截距表示电源电动势
③[4]由图(c)所示电路图可知,电源电动势
整理得
所以图线的斜率
[5]测两组数据、解方程组求电动势和内阻的方法求电源电动势与内阻实验误差较大,为减小实验误差,应进行多次实验,测出多组实验数据,应用图像法求电源电动势与内阻。
9.(2026·上海·期中)有一块材质均匀的半圆形金属片,如图所示,从不同方向测量其电阻,、之比为________。
【答案】
【详解】
设圆形金属片的电阻为r,a中是两个为r的电阻并联,则
b中是两个为r的电阻串联,则
因此
考点3 电功、电功率与焦耳定律
1.(2026·上海浦东·期中)如图,输入电压,灯泡L标有“3V、6W”字样,M为电动机。当灯泡正常发光时,电动机的输入功率为( )
A.6W B.10W C.16W D.22W
【答案】B
【详解】
当灯泡正常发光时,通过灯泡电流
则电动机的输入功率
故选B。
2.(2026·上海·期中)电流与电路
欧姆对导线中的电流进行了研究。他猜测导线中两点之间的电流正比于它们之间的其种驱动力(即现在所称的电势差),还证明了电阻与导体的长度和横截面积的关系。1841年英国皇家学会授予其最高荣誉——科普利金牌。
(1)对于欧姆定律、电阻定律、焦耳定律的理解,下列说法中正确的是( )
A.由,通过电阻的电流跟它两端的电压成正比,跟它的电阻成反比
B.由,导体的电阻跟它两端的电压成正比,跟通过它的电流成反比
C.由,对于温度一定的某种金属来说,它的电阻率跟导线的横截面积成正比
D.由,对任意电路,电流流过时放的热,与电流的平方、电阻、通电时间均成正比
(2)一台电动机额定电压是220V,线圈电阻为0.5Ω,电动机在正常工作时通过的电流为32A,则电动机在运转20min的过程中,消耗的电能为__________J,其中有__________J电能转化为热能浪费掉了(保留三位有效数字)
(3)在显像管的电子枪中,从炽热的金属丝中不断放出的电子进入电压为U的加速电场,设其初速度为零,经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束,已知电子的电荷量为e、质量为m,则在刚射出加速电场时,求:
①每个电子的速率
②一小段长为的电子束内的电子个数;
③如果加速场是匀强电场,试求加速场内距灯丝L处和4L处一小段内电子数之比。
【答案】(1)AD
(2)
(3)① ② ③2:1
【详解】
(1)A.由,通过电阻的电流跟它两端的电压成正比,跟它的电阻成反比,故A正确;
B.电阻的定义式,导体的电阻跟它两端的电压以及通过它的电流无关,电阻的大小是由导体自身性质决定的,故B错误;
C.由ρ,对于温度一定的某种金属来说,它的电阻率是由导体材料本身的性质决定的,与导线的长度和横截面积无关,故C错误;
D.根据焦耳定律Q=I2Rt可知,对任意电路,电流流过时放的热,与电流的平方、电阻、通电时间均成正比,故D正确。
故选AD。
(2)[1][2]消耗电能为
线圈电阻产生的热量为
电能转化为热能浪费掉了。
(3)①设每个电子的速率为v,根据动能定理有
解得
②在刚射出加速电场时,一小段长为的电子束内电量为
则电子个数
联立可得
③设距离灯丝L处和4L处电子的速度大小分别为v1和v2,设加速电场的电场强度为E,根据动能定理分别有,
在这个电子束上电流强度是处处相等的,根据电流的微观表达式可得n1eSv1=n2eSv2
所以加速场内距灯丝L处和4L处一小段ΔL内电子数之比为
解得
3.(2026·上海·期中)如图所示的电路中,电源的电动势,内阻,小灯泡L的额定电压为2V,额定功率为2W,开关S闭合时小灯泡L正常发光,电动机M正常工作,此时电动机的输出功率与电动机消耗的电功率之比为,下列说法正确的是( )
A.通过灯泡的电流为6A B.电源内阻上消耗的功率为2W
C.电动机的输出功率为2.5W D.电动机的线圈电阻为
【答案】C
【详解】
A.开关S闭合时小灯泡L正常发光,根据可得通过灯泡的电流为,故A错误;
B.电源内阻上消耗的功率为,故B错误;
C.由闭合电路欧姆定律可知,电动机两端的电压为
则电动机消耗的电功率为
因为电动机的输出功率与电动机消耗的电功率之比为
所以电动机的输出功率为,故C正确;
D.根据
可得电动机的线圈电阻为,故D错误。
故选C。
4.(2026·上海·期中)一台小型电动机在以锂离子电池为电源的的电压下工作,通过的电流是。该电动机能在内把的物体匀速提升。不计各处摩擦,g取,则可以求出电动机输入电功率为________、输出机械功率为________、电动机的效率为________及电动机线圈的电阻为________。
【答案】
【详解】
[1]电动机的输入功率为
[2]重物匀速上升,则绳的拉力为
重物上升的速度为
电动机提升重物的功率为
[3]电动机的效率为
[4]根据能量的转化与守恒,可得电动机的热功率为
热功率为
解得线圈的电阻为
5.(2026·上海徐汇·期中)电路
为了能在导体两端间维持一个稳定的电势差以产生稳定的电流,科学家探寻了很长时间。直到1800年,意大利物理学家伏特(Volta)发明了伏打电池才出现突破,为了纪念伏打在电学中的贡献,把电压的单位命名为伏特。由电源、用电器和导线等组成的完整回路叫做闭合电路或者全电路。
(1)如图为伏打电池示意图,由于化学反应,在A、B两电极附近产生了很薄的两个带电接触层a、b。内电阻为r,外电阻为R。在如图所示回路的各区域内,电势升高的区域是________,电势升高的总和等于________。
(2)如图所示,直线a为电源的U—I图线,直线b为电阻R的U—I图线,用该电源和该电阻组成闭合电路时,电源的输出功率是________W,电源内电阻的发热功率是________W。
(3)如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为R,L1和L2为相同的灯泡,每个灯泡的电阻和定值电阻的阻值均为R,电压表为理想电表,S为单刀双掷开关,当开关由1位置打到2位置时( )
A.电压表读数将变小 B.L1将变亮,L2将变暗
C.L1将变暗,L2将变亮 D.电源输出功率变大
(4)如图所示的电路中,电源电动势为12V,内阻r=1Ω,灯泡L上标有“6V、12W”字样,电动机内阻RM=0.5Ω。闭合电键后,灯泡恰好正常发光,电动机也恰好正常工作,电源的输出功率为___________W,电动机的效率为____________。
(5)某型号手机使用的电池如图,有关数据如下表,其中的“mA·h”是物理量___________的单位;请估算这种电池可储存的最大电能是___________J。
配件介绍
锂电池
功能规格
BLD-3B 780mAh 3.7V
适用型号
2100/3200/3300/6220/6610/7210/7250/7250i
商品颜色
白色
商品包装
简装
(6)(1)利用电流传感器与电压传感器“测电源电动势和内电阻”的实验电路如图(a)所示。传感器B是___________传感器,电阻R0起到的作用是___________
(2)某次实验,改变滑动变阻器的触点,记录下多组电压值U和电流值I,通过软件绘制的U-I关系如图(b)所示,通过选择“一次函数”拟合获得“”的实验结果。由此可知电源的电动势E=___________V,内阻___________Ω;
(3)根据实验测得的U、I数据,若令,,则由计算机拟合得出的y-x图线如图(c)所示,则图线最高点A点的纵坐标y=__________W(结果保留3位有效数字)。
【答案】(1) a、b 电动势 (2) 4 2 (3)A (4) 20 75% (5) 电荷量 10389 (6) 电流 保护电路 2.83 1.03 1.94
【详解】
(1)[1][2]沿电流方向绕电路一周,非静电力做功的区域是在化学反应层a、b,即电势升高的区域是a、b,电势升高的总和等于电源的电动势。
(2)[1]两图像的交点乘积即为用该电源和该电阻组成闭合电路时,电源的输出功率。则电源的输出功率为
[2]由图知电源的电动势为,此时电源的总功率为
所以电源内阻的发热功率为
(3)A.当开关打在1位置时,外电路的总电阻为
当开关打在2位置时,外电路的总电阻为
可知当开关由1位置打到2位置时,外电路总电阻变小,根据闭合电路欧姆定律可知总电流I变大,内电压变大,路端电压变小,则电压表读数将变小,故A正确;
BC.当开关打在1位置时,两灯的电压均为
当开关打在2位置时,灯L1的电压
灯L2的电压
可见L1的电压不变,L2的电压变大,则L1亮度不变,L2将变亮,故BC错误;
D.当开关打在1位置时,电源的输出功率为
当开关打在2位置时,电源的输出功率为
所以电源输出功率不变,故D错误。
故选A。
(4)[1]整个电路中的电流
电源的输出功率为
[2]内阻电压
则电动机两端的电压
所以电动机的输入功率
电动机的热功率
则电动机的输出功率
电动机的机械效率为
(5)[1]根据可知,是电荷量单位;
[2]能量
(6)(1)[1][2]传感器B是电流传感器,电阻R0起到的作用是保护电路;
(2)[3][4]根据闭合电路的欧姆定律有
整理可得
又知关系选择“一次函数”拟合获得的实验结果,可知
(3)[5]根据题意可知,UI为电源的输出功率,为电路的外电阻,故计算机拟合得出的图线表示电源的输出功率随外电阻变化的关系图像,当回路外电阻等于电源内阻时电源的输出功率最大,即
代入数据解得
即图线最高点A点的纵坐标为1.94W。
6.(2026·上海·期中)电路是电器元件中组成电流路径的各种装置和电源的总称。家庭电路一般由两根进户线、电能表、闸刀开关(现一般为空气开关)、漏电保护器、保险设备、用电器、插座、导线、开关等组成。
(1)关于家庭电路和安全用电,下列说法正确的是( )
A.开关应该接在火线和用电器之间
B.断路器“跳闸”一定是出现了短路
C.电器着火时,应该迅速浇水灭火
D.有金属外壳的用电器,金属外壳不能接地
(2)一浴霸的额定功率P=1.2kW、额定电压U=220V。则如果浴霸连续正常工作1小时,消耗( )
A.2.64×105度电
B.1.2×103度电
C.1.2度电
D.4.32×106度电
(3)实验室利用如图所示电路对某型号电池进行测量。调节滑动变阻器,当电流表示数I1=1A时,电压表示数U1=3V;当电流表示数I2=2A时,电压表示数为U2=1.5V,则电池电动势为____V,内阻为____Ω。
(4)在电池内部,电子运动的方向为____(选填:A、“从正极到负极”或B、“从负极到正极”);非静电力对电子做____功(选填:A、“正”或B、“负”)。
【答案】(1)A (2)C (3) 4.5 1.5 (4) A A
【详解】
(1)A.开关应接在用电器和火线之间,这样在断开开关时,用电器才不会带电,故A正确;
B.断路器“跳闸”是因为电流过大,可能是出现了短路或总功率过大,故B错误;
C.用电器着火时,要先切断电源,再救火,若直接用水泼易引发触电,故C错误;
D.有金属外壳的用电器的外壳一定要接地,避免金属外壳用电器漏电时发生触电事故,故D错误。
故选A。
(2)根据
浴霸连续正常工作1小时,消耗1.2度电,故选C。
(3)[1][2]根据闭合电路欧姆定律代入数据,
联立解得,
(4)[1]电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置,故在电源内部电子在非静电力的作用下由电源的正极运动到电源的负极。 故选A。
[2]电子在非静电力的作用下由电源的正极运动到电源的负极的过程非静电力做正功,故选A。
7.(2026·上海·期中)电路的应用
(1)一只家用电熨斗的电路结构如图所示,改变开关内部接线方式可以使电熨斗处于断开状态和获得低、中、高三个不同的温度挡,下图是它的四种不同连线方式,其中能获得高挡温度的连接方式是( )
A. B.
C. D.
(2)丙同学研究扫地机器人,某扫地机器人额定功率为,额定电流为,正常工作时电机输出功率为,则扫地机器人正常工作时的效率为________,额定电压为________,电机的电阻为________。
(3)如图为某电子秤的电路图,为理想电源,为定值电阻。当称重物时,滑片向下端滑动,连入电路的电阻和电流表的示数将分别( )
A.变大、变小 B.变大、变小 C.变小、变大 D.变小、变小
(4)为了限制电网的短路电流、减少短路电流对电网的冲击、隔断电网短路电流的传播,“超导限流器”这种电力设备应运而生。图(a)为“35kV/90MW”()超导限流器接入电网的示意图,它的电阻随电流变化关系如图(b)所示。当电路中的电流为时,电路中用电器消耗的功率是________MW。
【答案】(1)D
(2)
(3)C
(4)70
【详解】
(1)由可知,电压一定时,电路的电阻越小,功率越大,由图可知当两个电阻并联时,电路的总电阻最小,功率最大,可获得高温,故能获得高挡温度的连线方式是图中的D。故选D。
(2)[1]扫地机器人正常工作时的效率为
[2]根据,可得额定电压为
[3]电动机内部损耗的功率为
解得电机的内阻为
(3)当称重物时,滑片P向下端滑动,则总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可知电流增大,故ABD错误,C正确。
故选C。
(4)由图(a)结合图(b),当电路中的电流为2kA时,超导限流器的电阻值为0,电路中用电器消耗的功率为
8.(2026·上海·期中)静电的防护和应用
(1)下列各选项属于静电防护的是( )
A.复印机复印文件 B.高楼顶层安装避雷针
C.车间里进行静电喷漆 D.燃气灶上的电子点火器点火
(2)某款喷墨打印机的简化结构如图所示。
①若该打印机待机电流为,若每天待机10h,每年消耗的电能约为________(结果保留2位有效数字)。
②该打印机墨盒发出质量为的微小墨滴,经带电室后所带电荷量由输入信号控制。随后以一定的初速度进入长为、间距为、电压为的带电平行金属板,金属板右端与纸的距离为。不计空气阻力、忽略墨滴所受重力和偏转电场的边缘效应。下列操作中能使纸上的文字尺寸放大的是( )
A.仅增大 B.仅增大 C.仅增大 D.仅增大
(3)某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。如图所示,来自质子源的质子(初速度为零),经加速电压为的加速器加速后,形成细柱形的质子流。已知细柱形的质子流横截面积为S,其等效电流为;质子的质量为,其电荷量为。那么这束质子流内单位体积的质子数是( )
A. B. C. D.
(4)研究心脏电性质时,人体的体表可以测出与之对应的电势变化,可等效为两等量电荷产生的电场。如图是人体表面的瞬时电势分布图,图中实线为等差等势面,标在等势面上的数值分别表示该等势面的电势,、、、为等势面上的点,、为两电荷连线上对称的两点,、为两电荷连线中垂线上对称的两点,则( )
A.、两点的电场强度相同
B.、两点的电场强度不相同
C.、两点的电势差
D.从到的直线上电场强度先变大后变小
(5)静电喷涂是使雾化了的带负电油漆微粒在静电场的作用下,定向喷向工件,并吸附在工件表面的一种技术,其可简化成如图所示的模型:竖直放置的A、B两块平行金属板间距为,两板间所加电压为,在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪,油漆喷枪的半球形喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒。油漆微粒的质量为、电荷量为,喷出时的初速度为,忽略空气阻力和带电微粒之间的相互作用力。求:
(1)油漆微粒运动至B板可能的最长时间;
(2)若微粒的重力忽略不计,估算喷到B板的油漆区可能的最大面积。
【答案】(1)B
(2) 26 BCD
(3)D
(4)AD
(5)(1);(2)
【详解】
(1)ACD.复印机复印文件、车间里进行静电喷漆、燃气灶上的电子点火器点火均属于静电的利用,故ACD错误;
B.高楼顶层安装避雷针是为了防止静电产生危害,故B正确。
故选B。
(2)①[1]由题知,电流为,家庭电路电压为,一年的待机时间为
根据
代入数据解得
②[2] 墨滴在偏转电场中做类平抛运动,在水平方向有
在竖直方向有,
联立解得
墨滴离开电场时的速度反向延长线经过水平位移的中点,根据几何关系可得
解得
可知要使纸上的文字尺寸放大,即让Y变大,可仅减小d,或仅增大U,或仅增大,或仅增大q。
故选BCD。
(3)质子在电场力作用下加速,加速后的速度为v,根据动能定理有
解得
等效电流为I,单位体积的质子数为n,根据微观表达式
解得
故选D。
(4)A.该瞬时电势分布图可等效为等量异种电荷产生的,a、b为两电荷连线上对称的两点,a、b两点的电场强度大小与方向都相同,故两点的电场强度相同,故A正确;
B.c、d为两电荷连线中垂线上对称的两点,c、d两点的电场强度大小与方向都相同,故两点的电场强度相同,故B错误;
C. a、b两点的电势差,故C错误;
D.根据等势线的疏密程度可判断出从c到d的直线上电场强度先变大后变小,故D正确。
故选AD。
(5)(1)当带电油漆微粒初速度沿平行于金属板方向时,微粒在两板间运动时间最长。在垂直于金属板方向上微粒做初速度为零的匀加速直线运动,由牛顿第二定律得
在垂直于金属板方向上的位移为
解得
(2)当带电微粒初速度沿平行于金属板方向时,带电微粒射到B板的位置偏离正对P点处最远,在垂直于金属板方向,由牛顿第二定律得
在垂直于金属板方向上的位移为
在平行于金属板方向上有
油漆区域的面积为
9.(2026·上海·期中)电路
(1)关于金属导体中电流的形成的主要原因,下列说法正确的是( )。
A.是因为“导体中自由电子的热运动”
B.是因为“存在电场时导体中电子有了漂移速度”
C.是因为“带正电的原子实的移动”
D.以上都对
(2)如图所示,一盏电灯接在家庭电路中,当开关S闭合时,电灯不亮,用测电笔分别接触A、B、C、D时,发现A、B、C三点处测电笔的氖管发光,D点处测电笔的氖管不发光,则电路中的故障原因是( )。
A.开关S接触不良 B.灯泡的灯丝断了
C.导线CD间有断路 D.无法确定
(3)如图为电阻①和电阻②的图像,两电阻的阻值分别为和,把两电阻并联后接入电路,通过它们的电流大小分别为和,则( )。
A., B.,
C., D.,
(4)如图所示,A、B两盏电灯的额定电压都为110V,额定功率分别为,。把它们接到220V的电路。下面四种接法中,两灯不可能正常发光的是( )。
A. B.
C. D.
(5)如图所示,图线AB是某电源的路端电压随电流变化的关系图线;OM是固定电阻R两端的电压随电流变化的图线,由图可知( )。
A.该电源的电动势为6V,内阻是
B.固定电阻R的阻值为
C.当该电源只向电阻R供电时,电源的输出功率为8W
D.当该电源只向电阻R供电时,总功率为10W
(6)如图所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r。当可变电阻的滑片P向b点移动时,电压表的读数与电压表的读数的变化情况是( )。
A.变大,变小 B.变大,变大
C.变小,变小 D.变小,变大
(7)图示的电路中,,滑动触头P正好位于滑动变阻器的中点,当P向左滑动时( )
A.电源的路端电压增大 B.消耗的功率增大
C.消耗的功率减小 D.消耗的功率增大
(8)如图甲为某一小灯泡的图线,现将该小灯泡与一个的定值电阻R串联,接在电动势为5V、内阻为的电源两端,电路如图乙所示。闭合电键后通过小灯泡的电流强度为______A此时小灯泡的电功率为______W。
(9)如图所示,电路中定值电阻,,电键S闭合后,电压表的示数为11.4V,电流表的示数为0.20A。电键断开后,电流表的示数变为0.30A。求:
①定值电阻的阻值。
②电源的电动势E和内电阻r。
【答案】(1)B
(2)C
(3)C
(4)A
(5)C
(6)A
(7)BCD
(8) 0.3 0.6
(9)(1);(2),
【详解】
(1)A.导体中自由电子的热运动是无规则的,不能形成电流,故A错误;
BCD.金属导体中电流的形成是因为存在电场时导体中电子有了漂移速度,并非带正电的原子实的移动,故B正确,CD错误;
故选B。
(2)由于A、B、C三点处测电笔的氖管发光,说明这三点与火线相连,即A点到C点之间电路正常;CD之间为导线,C点处测电笔氖管发光,D点处不发光,说明C、D之间有断路。
故选C。
(3)因图像的斜率的倒数等于电阻,可知
把两电阻并联,则通过电压相等,即
根据可得
故选C。
(4)A.根据公式
灯泡A的电阻为
灯泡B的电阻
A图是灯泡B和可变电阻并联后又和灯泡A串联,两灯泡要想正常工作,必须满足灯泡B与可变电阻并联后的总电阻和灯泡A的电阻相等;因并联电路中总电阻小于各支路电阻,故灯泡A和灯泡B不能同时正常发光,故A正确;
B.B图中灯泡A和可变电阻并联,其总阻值可与灯泡B的电阻相等,此时A、B灯泡均能正常工作,故B错误;
C.C图是灯泡A和可变电阻串联,根据串联电路电阻的分压特点可知,要使灯泡A正常工作,则与A串联的可变电阻接入与A等值的电阻,同理,B正常工作时,与B串联的可变电阻接入与B等值的电阻,因此两灯可以正常工作,故C错误;
D.D图是灯泡A和灯泡B并联后又与可变电阻串联,两灯泡要想正常工作,必须满足灯泡A与灯泡B并联后和可变电阻R的阻值相等,即通过调节可变电阻可以使两灯泡的电压为110V,可以正常发光,故D错误。
故选A。
(5)A.根据闭合电路欧姆定律可得
由图线AB可知电源的电动势为
内阻,故A错误;
B.由图线OM可知,故B错误:
CD.当该电源只向电阻R供电时,电源的输出功率为
总功率为,故C正确,D错误。
故选C。
(6)当变阻器滑片向b移动时,接入电路的电阻变大,外电路总电阻变大,电流I变小,则路端电压为
E,r不变,U变大,电压表V1读数变大;与V2并联的电阻的电压变小,电压表V2读数变小。
故选A。
(7)由题意,滑动触头P原来正好位于滑动变阻器的中点,电阻与滑动变阻器左侧电阻串联,电阻与滑动变阻器右侧电阻串联,两条支路并联;当P从滑动变阻器的中点向左滑动时,外电路电阻减小,总电流增大,则消耗的功率增大,由于并联部分电路总电阻减小,电压减小,则通过的电流减小,消耗的功率减小,而总电流增大,所以通过的电流增大,消耗的功率增大,故A错误,BCD正确。
故选BCD。
(8)[1]设灯泡两端电压为U,流过灯的电流为I,由闭合电路欧姆定律得
则灯泡两端电压与灯泡中电流的关系满足
在小灯泡的U-I图线中画出的函数图像如图
两图线的交点表示灯泡的工作电压与电流,则闭合电键后通过小灯泡的电流强度为
[2]灯泡两端电压为,此时小灯泡的电功率
(9)①电键S闭合后,根据电路欧姆定律可得两端电压
流过电流
总电流
则两端电压
解得
②根据闭合电路欧姆定律可得
电键断开后,电流表的示数变为0.30A,即,则根据闭合电路欧姆定律可得
解得,
考点4 闭合电路欧姆定律及其应用
1.(2026·上海浦东·期中)如图(a)所示电路中,改变滑动变阻器阻值,电源的外电压随电流变化的关系如图(b)所示,滑动变阻器的最大阻值为15Ω,定值电阻Ω。其中的作用是______,由图像可知电源内阻为______Ω。
【答案】保护电路 7.5
【详解】
[1]定值电阻的作用是保护电路。
[2]根据闭合电路欧姆定律
可知图像斜率绝对值表示电源内阻,即
2.(2026·上海浦东·期中)某同学在测电源的电动势和内阻时,根据实验数据画出如图所示的图像,下列说法中正确的是( )
A.可得待测电源的电动势 B.当时,
C.可得待测电源内阻为 D.由横轴截距得短路电流
【答案】B
【详解】
A.纵截距表示电源的电动势,可得,故A错误;
C.斜率的绝对值表示电源内阻,可得,故C错误;
B.根据可得
当时,得,故B正确;
D.纵轴不是从零开始的,故横截距不表示短路电流,短路电流应为,故D错误。
故选B。
3.(2026·上海黄浦·期中)如图所示电路中,为可变电阻,和为定值电阻,电源电动势E和内阻r保持不变。当滑动变阻器的滑片向上滑动时,下列判断正确的是( )
A.通过的电流增大 B.通过的电流增大
C.通过的电流增大 D.A、B间的电压减小
【答案】B
【详解】
AD.当滑动变阻器的滑片向上滑动时,接入电路电阻变大,则其与组成并联电路的电阻增大,外电路的总电阻增大,据闭合电路的欧姆定律,则总电流减小,路端电压增大,即通过的电流减小,其分的电压减小,则A、B间的电压增大,故AD错误;
BC.当滑动变阻器的滑片向上滑动时,接入电路电阻变大,据串反并同,则通过的电流增大,通过的电流减小,故B正确,C错误;
故选B。
4.(2026·上海杨浦·期中)新能源汽车
我们时常看到新能源汽车——电动汽车在路上行驶。新能源汽车具有环保、智能等优势,越来越受人们的青睐。
(1)常用的干电池电动势为1.5V,铅蓄电池电动势为2V。
(1)电动势的高低,反映了电源内________(选填:“静电力”或“非静电力”)做功的本领不同。
(2)如图所示是一节可充电锂电池,其上所标的参数“5000mAh”反映的物理量是________
A.电能 B.电荷量 C.电压 D.电功率
(2)某新能源汽车是由电池向电动机M供电,进而驱动汽车。某兴趣小组在实验室中开展了模拟研究,其实验电路如图所示。测得电源电动势,定值电阻。
(1)若定值电阻消耗功率,此时R两端电压为________V。
(2)当回路中的电流为0.5A时,测得电动机两端电压,可知电动机的输入功率为________W,电池内阻为________。正常工作1分钟,电池内阻产生的热量为________J。
(3)电池作为新能源汽车的“心脏”,其种类和性能对车辆的整体表现及续航里程起着重要作用。某兴趣小组为测量电源电动势E和内阻r,设计了实验电路图,如图所示。根据电压表和电流表所测数据得出图线,则( )
A.定值电阻两端电压为 B.电源电动势的测量值为
C.电压表测的是电源电动势 D.内阻r等于图线的斜率大小
(4)汽车的后挡风玻璃上有一条条细线,这些细线是金属电阻丝。某兴趣小组在实验室中测量某金属丝的电阻率。该小组使用刻度尺测得金属丝长度为L,使用测量工具________可以测得金属丝直径为d,采用伏安法测出金属丝阻值为R,则金属丝的电阻率________。
(5)电容器在新能源汽车领域中有着重要应用。
(1)现有一电容器标有“100F 2.7V”,该电容器在额定电压下充电完成后所带的电荷量是________。
(2)在“观察电容器的充、放电现象”实验中,电容器充电电流I随时间t变化的图像可能是________
A. B. C. D.
(6)某同学设计的智能停车位计时收费电路如图所示,当汽车进入车位时,会使原磁场发生变化,磁阻传感器所用的材料电阻率减小,电阻值减小,判断的依据是________,安培表的示数增大,判断的依据是________________,电压表的示数减小,判断的依据是________________。
【答案】(1) 非静电力 B
(2) 2 4 4 60
(3)B
(4) 螺旋测微器
(5) C
(6)
【详解】
(1)[1]电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置,电动势表示这种能力的大小。
[2]“5000mAh”的表述相当于是电流强度乘以时间,即,表示电荷量的大小。
(2)[1]定值电阻消耗的功率可表示为
代入数据后,可解得定值电阻两端的电压为
[2]电动机的输入功率为
[3]根据闭合电路欧姆定律,有
代入数据后,可解得
[4]电池内阻产生的热量为
(3)A.定值电阻两端的电压大小应为,会随着滑动变阻器接入电路中的阻值不同而变化,不是,故A错误;
B.根据电路图,可写成闭合电路欧姆定律
所以图像中的截距应表示电动势的大小,即,故B正确;
C.电压表测量的是滑动变阻器两端的电压,不是电源电动势,故C错误;
D.根据电路图以及闭合电路的公式,可知斜率表示,故D错误。
故选B。
(4)[1]测量小尺寸物体的直径,可以利用螺旋测微器,测量精度为0.001mm。
[2]根据电阻定律
可得到
(5)[1]根据电容器的定义式,可知
[2]电容器充电过程中,随着极板上的电荷量增加,电路中的电流在减小,充满电后回路电流为0。
故选C。
(6)[1]根据电阻定律可知,当电阻率减小时,电阻也随之减小。
[2]回路中的总电阻也减小,所以干路电流为随之增大。
[3]根据闭合电路欧姆定律,电压表的示数
随着电流的增加,电压表示数减小。
5.(2026·上海·期中)某同学要测量一节干电池的电动势和内阻,实验器材有电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻、电键及导线若干。利用如图(a)所示电路图进行实验,改变滑动变阻器的阻值,根据测出数据画出的图线如图(b)所示,则此干电池的电动势为________,内阻为________。(结果保留两位小数)
【答案】1.50V 0.67Ω
【详解】
[1]根据闭合电路欧姆定律,可得U与I的函数关系为
根据U-I图线的物理意义,图像纵轴截距表示电源电动势,可得此干电池的电动势
[2]图像的斜率的绝对值等于等效内阻,有
故干电池内阻为
6.(2026·上海奉贤·期中)电容器是一种可以储存电荷和电能的装置,用平行板电容器还可以产生匀强电场,常使用于电子仪器中。如图(a)为一个含有电容器、电阻器、二极管、电流传感器、电键K和电源的电路。
(1)(1)图(a)中,初始时电键K闭合,在断开K的瞬间,关于二极管发光的情况正确的是( )
A.红色发光,绿色不发光 B.都发光
C.绿色发光,红色不发光 D.都不发光
(2)电键K断开,电容器放电;其他条件不变,若增大,则放电时间( )
A.不变 B.增加 C.减小
(2)图(a)中,电源电动势,忽略电源内阻和二极管电阻,,最大阻值10Ω。则闭合电键后功率的最大值为______W;此时电容器电压______V。
(3)在图(a)中,保持电键K闭合,完成充电的电容器竖直放置,如图(b),其长为,宽为,金属板间电压为,在两板中间区域加垂直于纸面的匀强磁场。质量为、电量为的带电油滴从板上高处由静止自由下落,并经两板上端中央点进入板间,油滴在点所受的电场力与洛伦兹力恰好平衡,且最后恰好从金属板的下边缘离开。空气阻力不计,忽略平行金属板的边缘效应,重力加速度为,
(1)根据题意判断,磁场方向为______;(选填A.“垂直纸面向内”或B.“垂直纸面向外”)油滴的电性为______。(选填A.“正”、B.“负”或C.“不能确定”)
(2)点的电场强度______;
(3)通过计算求解油滴离开金属板时的动能______。
【答案】(1) A B
(2) 5 5
(3) B C
【详解】
(1)(1)[1]图(a)中,初始电键K闭合时,电容器的极板M带正电,极板N带负电,在断开K的瞬间,电容器放电,红色二极管导通发光,绿色二极管不导通不发光。
故选A。
(2)[2]电键K断开,电容器放电,其他条件不变,若使R2增大,放电电流的平均值会变小,而放电的电荷量不变,则放电时间会增加。
故选B。
(2)[1]将电阻R1等效为电源的内阻,根据电源输出功率与外电阻的关系,可知当电阻R2的阻值等于电阻R1时,等效电源的输出功率,即电阻R2的功率最大,则R2=R1=5Ω时R2的功率最大,此时回路中的电流为
R2功率的最大值为
[2]此时电容器的电压等于电阻R2两端的电压,可得
(3)(1)[1][2]电容器的极板M带正电,极板N带负电,在两板中间区域的电场方向水平向右。若油滴带正电,油滴在P点所受的电场力方向与电场方向相同,则所受的洛伦兹力方向水平向左,油滴的速度方向竖直向下,由左手定则判断,可知磁场方向垂直于纸面向外;若油滴带负电,油滴在P点所受的电场力方向与电场方向相反,则所受的洛伦兹力方向水平向右,由左手定则判断,可知磁场方向垂直于纸面向外,由此可知磁场方向垂直于纸面向外,而油滴的电性不能确定。
(2)[3]根据电场强度与电势差的关系,可得P点的电场强度
(3)[4]油滴在P点所受的电场力与洛伦兹力恰好大小相等,下落过程速度增大,洛伦兹力会大于电场力,油滴偏转方向与电场力方向相反,电场力做负功,根据动能定理得
解得油滴离开金属板时的动能
7.(2026·上海奉贤·期中)随着国家“碳达峰,碳中和”政策的出台,光伏领域成为最热门的领域之一。
(1)一辆用光伏电池驱动的小车,其电路总电阻为,小车受到的阻力大小与其速率之比为。某次运动中电池接收到的光照功率恒为时,小车以速率匀速行驶,通过电池的电流大小为,则电池的光电转化效率______。
(2)光照进半导体材料内激发出自由电荷,在材料内部电场作用下正、负电荷分别往两端积累。若材料内部电场的电场强度与位置的关系如图所示。取点的电势为零,点到点的电势随位置变化的图像可能为( )
A. B. C. D.
(3)一光伏电池在特定光照下的关系如图所示。在这种光照条件下,将总长度为100m、截面积为的金属丝绕制的电阻接在该电池两端时,电阻两端电压为2.10V,则该金属丝的电阻率为______。(保留3位有效数字)
(4)在某一电压区间内,光伏电池可视为一个恒流源(输出电流恒定)。某同学连接了如图所示的两个电路:电路由干电池、阻值为的定值电阻、阻值为的热敏电阻(随温度升高而减小)和小灯连接而成;电路由恒流源、三个阻值分别为、、的定值电阻和阻值为的光敏电阻(随光照强度增大而减小,且其阻值变化范围足够大)连接而成。受到灯L照射。当所处环境温度降低时;
①设电流表示数变化量为,两端电压变化量为,两端电压变化量为,则( )
A., B.,
C., D.,
②设电压表的示数变化量为,电流表的示数变化量为,则______;
③当______时,和的总功率最大。
【答案】(1)
(2)C
(3)
(4) B
【详解】
(1)根据题意,可知电池的光转化成电之后有两个功率产生,一个是车的机械功率,一个是电阻的热功率,所以总的电功率为
所以光电的转化效率为
(2)根据,可知在图像的切线斜率绝对值等于电场强度的大小,所以从过程,图像中的切线斜率绝对值先增大后减小。
故选C。
(3)根据图,当电阻两端电压为2.10V时,电流,根据欧姆定律有
由电阻定律
可得
(4)①[1]根据图a可知,当温度降低时电阻增大,则电路总电阻增大,由闭合电路欧姆定律可知电路总电流减小,所以灯泡变暗,光照强度降低,增大。
再对电路图b进行分析,因为是恒流源,干路电流保持不变,但是并联电路的电阻增大,导致并联电路的电压增大,由
可知增大,又由于总电流不变,所以流过的电流会减小,即。
由于流过支路的电流减小,可知两端电压减小,即,根据
可知两端电压增大,即,且有。
故选B。
②[2]由电路图可以得出和的关系式
整理可得
所以我们把、以外的电源和电阻看成一个电动势为,内阻为的等效电源,则有
③[3]由以上分析把以外的电源和电阻看出一个电动势为,内阻为的等效电源,那么要让的总功率最大,就是让这个电源的输出功率最大,可知当
即时,的总功率最大。
8.(2026·上海·期中)(多选)将两个直流电源的总功率随外电压U变化的关系图线画在同一坐标系中,如图中的a、b所示。若已知外电路没有发生断路或短路,则下列关于两电源的说法中正确的是( )
A.两电源电动势关系为
B.两电源内阻关系为
C.两电源能提供的最大输出功率相同
D.两电源的总功率相同时,外电路电阻一定不相同
【答案】ACD
【详解】
A.电源总功率
图像在时的截距为,由图可知、在时截距相同,即
图像斜率的绝对值为,的斜率绝对值更大,故
结合,可推出,A正确;
B.由斜率分析,且,故,B错误;
C.电源最大输出功率。因,故,最大输出功率相等,C正确;
D.电源总功率相同时,由
则有
数学变形为
因为,可得,可知外电路电阻一定不同,D正确。
故选ACD。
9.(2026·上海·期中)在如图所示电路中,电源电动势E=6V,内阻,电阻,,滑动变阻器的阻值。闭合电键K,当滑动变阻器的滑动触头P由a端向b端滑动时,理想电流表和理想电压表示数变化量的绝对值分别用、表示。则=______。消耗的最小电功率为______W。
【答案】6 0.8
【详解】
[1]根据闭合电路欧姆定律有
即
故
[2]为定值电阻,根据可知,通过的电流小时功率最小,图中与并联,因为定值,故当时,并联电阻最大,故
故通过的最小电流为
故消耗的最小电功率为
10.(2026·上海·期中)电源
人们生活中离不开电源,电源是一种把其他形式能转化为电能的装置,电动势和内阻是电源两个非常重要的物理量。
(1)如图所示,在正常工作的化学电池内部,a点、b点分别位于电极和电解液的接触薄层内,两点的电势高低为______(选填“>”、“<”或“=”)。通过做功,正电荷从a点向A极板运动,______能转化为电能;负电荷从a点向b点移动的过程中,电能转化为______能。
(2)如果把上题所述类比成图(b)中儿童在游乐场玩耍时,重力和滑梯对人做功的情形。图(b)中各点的高度可类比为图(a)中各点的电势,设A、B、a、b四点的高度分别为、、、。则该化学电池的电源电动势大小为______(用、、、表示)。
(3)如图(c)所示电路中,电源电动势E=8V,内阻,。
①若在A、B间接一个理想电压表,其读数是多少?
②若在A、B间接一个理想电流表,其读数是多少?
③图(c)中虚线框内的电路可等效为一个电源,即图(c)可等效为图(d),则等效电源的电动势E及内电阻r分别是多大?
【答案】(1) > 化学 内
(2)
(3)[1];[2];[3]
【详解】
(1)[1]如图可知A为电池正极,B为电池负极,、之间为电源内阻区域,根据顺着电流方向电势逐渐减小,电流从点到点,可知点电势高于点,故
[2] 通过非静电力做功,正电荷从点向A极板运动,发生的能量转化是化学能转化为电能。
[3] 负电荷从点向点移动的过程中,静电力做负功,发生的能量转化是电能转化为内能。
(2)利用类比法,将化学电池中化学能转化为电能的过程中类比为游乐场中非静电力做的功过程,化学电池的电源电动势大小为电势升和电势降的差值,根据图中各点高度,可得电动势为
(3)[1] 若在、间接一个理想电压表,根据闭合电路欧姆定律,有
理想电压表读数为
[2] 若在、间接一个理想电流表,这时电阻和并联,并联电阻大小
根据闭合电路欧姆定律,有
理想电流表读数为
[3]依题意,该等效电源的电动势,短路电流
所以其等效内阻
11.(2026·上海·期中)(多选)如图为一个闭合电路电势高低变化示意图,则下列说法正确的是( )
A.回路中电流在电源外部由流向,电源内部由B流向A
B.C至D电势的降低是由于电源内部存在内阻
C.若AD、CB、AB、CD间电势差分别为、、、,则
D.BC、DA电势跃升越大,表示电源将其它能转化为电势能的本领越强
【答案】ABD
【详解】
A.电源外部电流由高电势流向低电势,图中 A 电势高于 B,故外部电流A流向 B,电源内部电流由低电势流向高电势,应是由B流向A,A正确;
B.C至D电势的降低是由于电源内部存在内阻,电流通过内阻时电势降低,B 正确;
C.电势差的叠加需遵循路径方向, U AD 是 A 到 D 的电势差, U CB 是 C 到 B 的电势差,二者叠加不等于 U AB ( U AB 是 A 到 B 的总电势差),故 C 错误;
D.电源的电动势表示将其他能转化为电势能的本领,而 BC、DA 段是电源内部电势升高的部分,其电势升越大,对应电动势越大,即电源转化本领越强, D 正确。
故选ABD。
12.(2026·上海·期中)电子温度计的核心元件是热敏电阻,利用电阻随温度升高而减小的特征可以制作电子温度计。
(1)图甲为热敏电阻的阻值R随温度t变化的曲线。利用其可以制作温控报警器,电路的一部分如图乙所示。图中E为直流电源,电动势为10V,内阻不计,当输出电压达到或超过6V时,便触发报警器(图中未画出)报警,下列说法正确的是( )
A.若要求环境温度低于60℃开始报警,R2应使用热敏电阻,R1的阻值应为0.4kΩ
B.若要求环境温度低于60℃开始报警,R1应使用热敏电阻,R2的阻值应为0.2kΩ
C.若要求环境温度高于60℃开始报警,R2应使用热敏电阻,R1的阻值应为0.4kΩ
D.若要求环境温度高于60℃开始报警,R1应使用热敏电阻,R2的阻值应为1.2kΩ
(2)为了测量电子温度计中电源性质,设计了图丙所示的电路。使滑动变阻器的滑片位置从最右端滑动到最左端,测得电压表随电流表的示数变化的图像如图丁所示。不计电表内阻的影响,求:
(1)定值电阻R0=_________Ω和滑动变阻器的最大阻值Rm=_________Ω。
(2)电源的电动势E=__________V和内阻r=_________Ω。
【答案】(1)D (2) 1 5 3 4
【详解】
(1)AB.由热敏电阻的阻值R随温度t变化的曲线可知,温度越高,热敏电阻的阻值越小。若要求环境温度低于60℃,即热敏电阻阻值大于时开始报警,根据闭合电路欧姆定律,有
根据分压规律,串联电路中,电阻两端电压与其电阻成正比,故R2应使用热敏电阻,输出此时电压
解得,故AB错误;
CD.若要求环境温度高于60℃,即热敏电阻阻值小于时开始报警,R1应使用热敏电阻,
解得,故C错误,D正确。
故选D。
(2)[1]当滑片滑到最左端时,滑动变阻器接入电路的阻值为0,此时回路电流最大,根据欧姆定律结合图丁可得
[2]滑动变阻器滑片在最右端时,接入电路的阻值最大,此时回路电流最小,结合图丁可得
解得
[3] 将滑动变阻器滑片滑到最左端时,有
[4] 根据闭合电路欧姆定律可得
可知图像的斜率的绝对值等于电源内阻,则有
13.(2026·上海宝山·期中)电力是现代社会必不可少的能源。电不仅能作为能源使用,也能用于传递信息。目前,电力、电讯的应用已深入到生活、生产的方方面面。
(1)“用DIS测电源的电动势和内阻”实验电路如图(a):
(1)传感器1应选用______传感器,传感器2应选用______传感器。
(2)正确连接电路,闭合开关移动变阻器滑片,测出多组和的值,并记录。以为纵轴,为横轴,得到如图(b)所示的图线,则电源电动势______V;内阻______Ω。
(3)为测未知电阻,某同学将改接在、之间,原处用导线直接相连,其他部分保持不变。重新实验,得到另一条图像,图线与横轴的交点坐标为,与纵轴的交点坐标为。用、和表示电阻的关系式______。
(2)如图所示,闭合电键后,电压表示数为2V,一段时间后,电阻发生了断路,两表的示数变为6V和1.5A。已知电源电动势,,求:
(1)的阻值;
(2)电源内阻;
(3)断路之前,通过的电流;
(4)的阻值。
【答案】(1) 电压 电流 4.8 0.96
(2)(1)4Ω;(2)2Ω;(3)1A;(4)
【详解】
(1)(1)传感器1并联在电源两端,测路端电压,应选用电压传感器;传感器2串联在干路中,测电流,应选用电流传感器。
(2)由可知,图线纵截距等于电源电动势,;图线斜率的绝对值等于电源内阻,。
(3)改接在、之间后,与电源串联,相当于电源内阻变为,则。图线纵截距,与横轴交点,解得。
(2)(1)断路后,与电压表串联,中电流为零,电压表示数等于路端电压,电流表示数为流过的电流,则。
(2)由闭合电路欧姆定律,得。
(3)断路前,电压表测两端电压,通过的电流。
(4)断路前,设流过的电流为,路端电压,又,联立得,解得,。
与串联,,解得。
14.(2026·上海宝山·期中)力传感器是一种将力信号转变为电信号的电子元件。图中的金属丝是一种“应变片”,它将金属片在力作用下的形变转换成电阻的变化。
(1)金属丝电阻大小的变化遵循了( )
A.欧姆定律 B.焦耳定律 C.楞次定律 D.电阻定律
(2)有一种测量物体重量的电子秤,其电路原理图如图所示,主要由三部分构成:受压板、力传感器R和显示重量的仪表G(实质上是电流表)。不计受压板的质量,已知电流表的测量范围为0~3A,内阻不计;电源电动势为12V,内阻为3Ω:电阻随压力变化的函数式为(和的单位分别是N和Ω)。
(1)当在允许的测量范围内减小时,流过电流表的电流将( )
A.变大 B.不变 C.变小
(2)该秤能测量的最大重量是( )
A.1900N B.1700N C.1600N D.1500N
(3)该秤将电流表的电流刻度转换成重量刻度,则的刻度是______的。(选填“均匀”或者“不均匀”)。
【答案】(1)D (2) C A 不均匀
【详解】
(1)金属丝被拉伸时长度变长、横截面积变小,由电阻定律可知电阻变大;被压缩时长度变短、横截面积变大,电阻变小。金属丝电阻的变化遵循电阻定律,故选D。
(2)(1)由闭合电路欧姆定律,减小时增大,电流变小,故选C。
(2)电流表示数最大为时所测重量最大,,得,由得,故选A。
(3)由得,与不是线性关系,所以重量刻度不均匀。
试卷第1页,共3页
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专题02 电路及其应用
4大高频考点
1. 电流、电阻与电阻定律
2. 欧姆定律与串并联电路
3. 电功、电功率与焦耳定律
4. 闭合电路欧姆定律及其应用
考点1 电流、电阻与电阻定律
1.(2026·上海·期中)下列电路元器件是定值电阻的是( )
A. B. C. D.
2.(2026·上海徐汇·期中)某实验小组利用如图所示的电路测量金属丝的电阻率(图中表示待测金属丝的电阻)。
(1)连接好电路后,开关S闭合前滑动变阻器的滑片应滑至______________。(选填“左端”或“右端”);
(2)用刻度尺测得被测金属丝接入电路的长度为l,螺旋测微器测得金属丝的直径为d,某次电流表和电压表示数分别为I和U,则______________。则被测金属丝的电阻率为______________。(用题中所给物理量的字母表示)
3.(2026·上海·期中)在______力的作用下,导体内的自由电荷发生定向移动,从而形成电流。一段横截面积为s的金属导体,单位长度包含的自由电子数目是n,已知元电荷为e,当金属导体通以大小为I的电流时,自由电子定向移动的速率为______。
4.(2026·上海·期中)在“测定金属的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm。用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某次测量结果如图1所示,其读数应为______mm。该小组的同学在坐标纸上建立坐标系,并描绘出图线如图2,由图线得到金属丝的阻值______本空保留两位有效数字)。根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为______(填选项前的符号)。
A.
B.
C.
D.
5.(2026·上海·期中)“测量金属丝的电阻率”实验的电路如图所示。实验过程中:
(1)用______测量金属丝长度,用______测量金属丝的直径(均选填“刻度尺”、“螺旋测微器”),为减少误差进行多次测量求平均值,得到金属丝长度L和直径d。
(2)闭合开关S前,滑动变阻器滑动片滑到______端(选填“a”或“b”)。闭合开关,测量多组数据,画出图,图线的斜率就表示金属丝的阻值R。由此可知金属丝的电阻率为______(用L、d、R表示)。
6.(2026·上海·期中)用伏安法测金属丝的电阻,实验所用器材为:电池组(电压为3V,内阻不计)、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。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。由数据可知,选用的是图中的_____(_选填“甲”或“乙”)图。图丙是测量的实验器材实物图,图中已连接了部分导线。请根据图甲、乙所选的电路图,补充完成图丙中实物间的连线。______
次数
1
2
3
4
5
6
7.(2026·上海·期中)夜晚的上海灯光璀璨,想实现这些照明效果,需要使用各种各样的电路元器件。
(1)(多选)对于欧姆定律、电阻定律、焦耳定律的理解,下列说法中正确的是( )
A.由,通过电阻的电流跟它两端的电压成正比,跟它的电阻成反比
B.由,导体的电阻跟它两端的电压成正比,跟通过它的电流成反比
C.由,对于温度一定的某种金属来说,它的电阻率跟导线的横截面积成正比
D.由,对任意电路,电流流过时放的热,与电流的平方、电阻、通电时间均成正比
(2)关于电动势、内电压、外电压,正确的理解是( )
A.外电压就是路端电压,内电压就是电源两极间的电压
B.同一电源接入不同的电路,电动势就会发生变化
C.电源断开时外电压的大小等于电动势的大小
D.电动势公式中与电压中W一样的,都是电场力做的功
(3)如图所示电路,在滑动变阻器的滑片P向上端a滑动过程中,电压表、电流表的示数变化情况为( )
A.两电表示数都增大 B.两电表示数都减小
C.电压表示数减小,电流表示数增大 D.电压表示数增大,电流表示数减小
(4)如图,电源电动势为15V、内阻为1Ω,定值电阻、的阻值分别为2Ω、6Ω,开关闭合后,电动机M恰好正常工作。已知电动机额定电压U为6V,电阻为1Ω,则求:
(1)电动机正常工作时产生机械功的功率为多少;
(2)此时电源的效率为多少。
8.(2026·上海·期中)测量微小器件的电阻
在科学研究中,经常需要测量较小尺寸器件的电阻。对于这类微小器件,可以通过微纳加工方式测量其阻值。如图是微纳加工时的俯视图,A、B、C、D是4个大金属电极,导电性能良好,电阻可以忽略。中间P为待测微小器件,近似可以看作均匀材质的长方体,长、宽和厚度分别为a、b、c(其中c为样品厚度)。金属电极和待测元件均放置在绝缘的化学胶上。在待测器件P和大金属电极之间镀上金属可以让两者之间导电。
(1)现在需要在电极A和P之间镀上一根“导线”,采用如甲图所示的装置。金属离子发射器发出带正电的金属离子,同时在待测样品之间加入上下、前后两组偏转电场,带电粒子打在待测样品周围被胶粘住,从而形成需要的“导线”。设不加电场时,正电离子恰好打到样品P中心位置处。现需要形成一根从P样品左侧中点到A电极的“导线”,且“导线”形成顺序从P到A(如乙图所示),则图甲中上下极板间的电场强度应该如何变化___________。前后极板间的电场强度应该如何变化___________。
(2)下图甲是微纳加工完成的电路图(金属电极和镀金导线电阻均可忽略),A、D电极分别接与样品P左、右侧面的中心点连接,B、C电极分别与样品P上、下面中心点相连。此时在A、D两端加稳定电压,测得通过样品P的电流为。
(1)样品P的电阻率为多少?
(2)设待测元件电阻率为,、端停止加电压,改为在两端加稳定电压,则此时通过样品P的电流是多少?(最终答案请用本小问中的进行表示)
(3)若某次镀金过程中出现失误,将本该接在间的金属镀在了电极B、D之间(如图乙),此时只在两端间加电压,设待测元件电阻率为,则通过该较细样品P(其中)的电流应为多少?(最终答案请用本小问中的进行表示)
(3)现有一批厚度不同的样品(即不同)。多次通过下方甲图加工方式(与前一小问图甲中加工方式相同)加工这批微小器件,并在、端施加电压后测量流过待测器件的电流。请在下方乙图中画出这批电阻的阻值与样品厚度关系的曲线,并说明原因。
考点2 欧姆定律与串并联电路
1.(2026·上海·期中)下图为多用电表内部结构图,旋钮S拨至4时测量的物理量是______。A、B表笔中______是红表笔。旋钮S拨到______位置时,测量的是电流。旋钮拨到______位置时,可以作为量程较小的电压表。
2.(2026·上海徐汇·期中)如图所示的电路接在电源的两端,已知定值电阻的阻值分别为、、,则电路中总电阻为______________;流经电阻和电流之比为:______________。
3.(2026·上海·期中)热敏电阻按温度分为正温度系数电器(PTC)和负温度系数电阻器(NTC)两类。正温度系数电阻(PTC)在温度升高时电阻值增大,负温度系数电阻器(NTC)在温度升高时电阻值减小,热敏电阻的这种特性,常常应用在控制电路中、如图1所示为这两种热敏电阻的图像。
(1)如图1中曲线I所示,说明该热敏电阻是________热敏电阻。(A:PTC,B:NTC)
(2)如图1中曲线I中,电压为4.0V时,该元件的功率为________;曲线II中,电压从4.0V增大到8.0V过程中,该元件的电阻改变了________。(均保留2位有效数字)
(3)某同学搭建一套基于某热敏电阻的火灾报警系统,其电路图如图2所示。请根据此电路图将如图3所示的实物图连接完整____。
(4)已知热敏电阻的阻值随温度的变化规律如图4所示。电源电动势为,内阻不计,通过报警器的电流达到就会报警。若要求环境温度达到60℃时,该装置能自动报警,则应先将开关S与电阻箱连接,将其阻值设置为________,然后将滑动变阻器的阻值从最大逐渐减小,直至报警器开始报警,此时________,之后保持阻值不变,将开关与热敏电阻连接即可。若要使该装置在更低的温度下报警,只需将滑动变阻器的阻值________(A:调大,B:调小)即可。
4.(2026·上海·期中)(多选)如图所示,,,,A、B两端接在输出电压恒定的电源上,则( )
A.S断开时,与两端的电压之比为
B.S闭合时,通过与的电流之比为
C.S闭合时,与两端的电压之比为
D.在S断开与闭合两种情况下,电阻两端的电压之比为
5.(2026·上海杨浦·期中)手机
智能手机具有独立的操作系统,功能强大实用性高。
(1)目前智能手机普遍采用电容触摸屏。当手指接触到电容屏时,手指和手机屏幕中的某个夹层形成一个电容器,引起接触点所在传感线路的电流变化,下列说法正确的是( )
A.使用绝缘笔在电容触摸屏上也能进行触控操作
B.手指压力变大时,由于手指与屏的夹层工作面距离变小,电容变大
C.手指与接触屏的接触面积变化时,电容不变
D.手指与屏的接触面积变大时,电容变小
(2)图中为手机闪光灯图线的一部分虚线PQ为图线在P点处的切线,当小灯泡两端的电压为2.0V时,它的电阻约为________。
(3)我国空间站自建成以来,成绩斐然。空间站在轨运行时,每天的用电量约为,这些能量来自于我国自主研制的大型柔性太阳能电池翼,其展开面积达,发电功率高达19kW,其中“”是________(填物理量名称)的单位,太阳能电池翼每天至少工作________h才能满足每天的用电量。利用转化后的电能为手机充电时,手机相当于________(选填“电源”或“用电器”)。
(4)图甲是某智能汽车的仪表盘,仪表盘上的LED指示灯是由锗、硅这类材料制成的,图乙为车载充电线,可供三部手机同时充电,充电时三部手机的连接方式是________联。图丙中试电笔的氖管发光,说明所测的孔连接的是________线;当试电笔正常工作时,通过的微弱电流不会对身体造成伤害,但是我国家庭用电电压通常是________V,远高于人体安全电压,因此对家庭用电故障检测时,要熟知操作注意事项,做好防护措施。
(5)小彭研发了一款新型手机保护壳,当手机坠落时,接触地面瞬间手机壳有8个触角会瞬间弹出来,起到缓冲作用。某次实验中,总质量为m的手机从距离地面h的高度跌落,平摔在地面上,保护壳撞击地面的时间为,此后手机保持静止。不计空气阻力,重力加速度为g,则( )
A.保护壳使得手机撞击地面的时间缩短
B.保护亮的缓冲作用是减小了手机落地过程的动量变化率
C.手机从开始掉落到恰好静止的过程中重力冲量的大小为
D.手机从开始掉落到恰好静止的过程中地面对手机的平均作用力为
6.(2026·上海·期中)电阻的作用
电阻按阻值特性可分固定电阻、可调电阻和敏感电阻,选用不同的电阻可实现我们对电路的控制要求。
(1)如图,两个截面不同、长度相等的均匀铜棒接在电路中,两端的电压分别为U1、U2,则( )
A.通过两棒的电流不相等 B.细棒两端电压U1等于粗棒两端电压U2
C.细棒内场强E1小于粗棒内部场强E2 D.两棒的自由电子定向移动的平均速率v1>v2
(2)如图所示是流过一个小灯泡的电流随其两端电压变化的关系图,不考虑灯丝体积的变化,根据小灯泡的伏安特性曲线可判定,下列说法中正确的是( )
A.当小灯泡两端电压为4V时,其灯丝阻值为20Ω
B.当小灯泡两端电压为1V时,其灯丝阻值为5.0Ω
C.小灯泡灯丝的电阻率随着灯丝温度的升高而减小
D.欧姆定律适用于此小灯泡
(3)“电测井”技术,用钻头在地上钻孔,在钻孔中进行电特性测量,可以反映地下的有关情况。一钻孔如图所示,其形状为圆柱状,半径r=10cm,设里面充满某浓度均匀的盐水,其电阻率ρ=0.314Ω·m,现在钻孔的上表面和底部加上电压,测得U=60V,I=50mA,则该钻孔的深度h约为( )
A.120m B.130m C.140m D.150m
(4)已知磁敏电阻在无磁场时电阻很小,有磁场时电阻变大,并且磁场越强电阻值越大。为探测有无磁场,利用磁敏电阻作为传感器设计了如图所示电路,电源的电动势E和内阻r不变。在没有磁场时调节变阻器R使电灯L正常发光。若探测装置从无磁场区进入强磁场区,则( )
A.电流表的示数增大 B.电灯L变暗
C.磁敏电阻两端的电压增大 D.电源的内电压变大
(5)如图所示,已知U=12V,变阻器的总阻值R1=100Ω,负载电阻R2=50Ω,变阻器滑动端P在AB的中点上,当电键K断开时,电压表的读数_________V,当电键K闭合时,电压表的读数_________V。
(6)将标有“110V、40W”白炽灯L1和标有“110V、100W”白炽灯L2,与一只滑动变阻器(0~300Ω)组合起来在220V的线路上,请你设计一个能使L1、L2都正常发光而且最省电(即消耗的电功率最小)的电路。
(1)试画出你设计的电路图;
(2)求出滑动变阻器使用部分的阻值。
7.(2026·上海·期中)白炽灯与电动机串联接入电路,两者均正常工作,白炽灯的电阻为,两端电压为,流过的电流为;电动机的内电阻为,两端电压为,流过的电流为。则( )
A. B. C. D.
8.(2026·上海·期中)实验
(1)关于使用多用电表:
①在使用数字式多用电表测电压时,将______插入电压插孔,______插入公共插孔;
②将______转至(直流)电压挡,根据待测值选择合适的量程;测量时若液晶屏显示“OL”或最高位显示“1”等字样,则代表量程选择______。使用完毕后,功能旋钮应旋至______挡,或者旋至______高压挡,并关闭电源。长期不使用还应取出电池。
(2)如图为伏打电池示意图,由于化学反应,在A、B两电极附近产生了很薄的两个带电接触层a、b。
①沿电流方向绕电路一周,非静电力做功的区域是( )。
A.R B.b C.r D.a
②在如图所示回路的各区域内,电势升高的总和等于电源的______。
(3)“用DIS测定电源的电动势和内阻”的实验电路如图(a)所示,其中为定值电阻,R为滑动变阻器。
①器材A是______传感器。
②测得电源的路端电压U与电流I的关系图线如图(b)所示,则电源电动势______V,内阻______。
③某同学用电流传感器和电阻箱与电源组成如图(c)所示的电路,改变电阻箱的阻值R,得到不同的电流I,由实验数据做出图线,若该图线的斜率为k,则电源电动势为______;该同学没有采用测两组数据、解方程组求电动势和内阻的方法,原因是______。
9.(2026·上海·期中)有一块材质均匀的半圆形金属片,如图所示,从不同方向测量其电阻,、之比为________。
考点3 电功、电功率与焦耳定律
1.(2026·上海浦东·期中)如图,输入电压,灯泡L标有“3V、6W”字样,M为电动机。当灯泡正常发光时,电动机的输入功率为( )
A.6W B.10W C.16W D.22W
2.(2026·上海·期中)电流与电路
欧姆对导线中的电流进行了研究。他猜测导线中两点之间的电流正比于它们之间的其种驱动力(即现在所称的电势差),还证明了电阻与导体的长度和横截面积的关系。1841年英国皇家学会授予其最高荣誉——科普利金牌。
(1)对于欧姆定律、电阻定律、焦耳定律的理解,下列说法中正确的是( )
A.由,通过电阻的电流跟它两端的电压成正比,跟它的电阻成反比
B.由,导体的电阻跟它两端的电压成正比,跟通过它的电流成反比
C.由,对于温度一定的某种金属来说,它的电阻率跟导线的横截面积成正比
D.由,对任意电路,电流流过时放的热,与电流的平方、电阻、通电时间均成正比
(2)一台电动机额定电压是220V,线圈电阻为0.5Ω,电动机在正常工作时通过的电流为32A,则电动机在运转20min的过程中,消耗的电能为__________J,其中有__________J电能转化为热能浪费掉了(保留三位有效数字)
(3)在显像管的电子枪中,从炽热的金属丝中不断放出的电子进入电压为U的加速电场,设其初速度为零,经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束,已知电子的电荷量为e、质量为m,则在刚射出加速电场时,求:
①每个电子的速率
②一小段长为的电子束内的电子个数;
③如果加速场是匀强电场,试求加速场内距灯丝L处和4L处一小段内电子数之比。
3.(2026·上海·期中)如图所示的电路中,电源的电动势,内阻,小灯泡L的额定电压为2V,额定功率为2W,开关S闭合时小灯泡L正常发光,电动机M正常工作,此时电动机的输出功率与电动机消耗的电功率之比为,下列说法正确的是( )
A.通过灯泡的电流为6A B.电源内阻上消耗的功率为2W
C.电动机的输出功率为2.5W D.电动机的线圈电阻为
4.(2026·上海·期中)一台小型电动机在以锂离子电池为电源的的电压下工作,通过的电流是。该电动机能在内把的物体匀速提升。不计各处摩擦,g取,则可以求出电动机输入电功率为________、输出机械功率为________、电动机的效率为________及电动机线圈的电阻为________。
5.(2026·上海徐汇·期中)电路
为了能在导体两端间维持一个稳定的电势差以产生稳定的电流,科学家探寻了很长时间。直到1800年,意大利物理学家伏特(Volta)发明了伏打电池才出现突破,为了纪念伏打在电学中的贡献,把电压的单位命名为伏特。由电源、用电器和导线等组成的完整回路叫做闭合电路或者全电路。
(1)如图为伏打电池示意图,由于化学反应,在A、B两电极附近产生了很薄的两个带电接触层a、b。内电阻为r,外电阻为R。在如图所示回路的各区域内,电势升高的区域是________,电势升高的总和等于________。
(2)如图所示,直线a为电源的U—I图线,直线b为电阻R的U—I图线,用该电源和该电阻组成闭合电路时,电源的输出功率是________W,电源内电阻的发热功率是________W。
(3)如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为R,L1和L2为相同的灯泡,每个灯泡的电阻和定值电阻的阻值均为R,电压表为理想电表,S为单刀双掷开关,当开关由1位置打到2位置时( )
A.电压表读数将变小 B.L1将变亮,L2将变暗
C.L1将变暗,L2将变亮 D.电源输出功率变大
(4)如图所示的电路中,电源电动势为12V,内阻r=1Ω,灯泡L上标有“6V、12W”字样,电动机内阻RM=0.5Ω。闭合电键后,灯泡恰好正常发光,电动机也恰好正常工作,电源的输出功率为___________W,电动机的效率为____________。
(5)某型号手机使用的电池如图,有关数据如下表,其中的“mA·h”是物理量___________的单位;请估算这种电池可储存的最大电能是___________J。
配件介绍
锂电池
功能规格
BLD-3B 780mAh 3.7V
适用型号
2100/3200/3300/6220/6610/7210/7250/7250i
商品颜色
白色
商品包装
简装
(6)(1)利用电流传感器与电压传感器“测电源电动势和内电阻”的实验电路如图(a)所示。传感器B是___________传感器,电阻R0起到的作用是___________
(2)某次实验,改变滑动变阻器的触点,记录下多组电压值U和电流值I,通过软件绘制的U-I关系如图(b)所示,通过选择“一次函数”拟合获得“”的实验结果。由此可知电源的电动势E=___________V,内阻___________Ω;
(3)根据实验测得的U、I数据,若令,,则由计算机拟合得出的y-x图线如图(c)所示,则图线最高点A点的纵坐标y=__________W(结果保留3位有效数字)。
6.(2026·上海·期中)电路是电器元件中组成电流路径的各种装置和电源的总称。家庭电路一般由两根进户线、电能表、闸刀开关(现一般为空气开关)、漏电保护器、保险设备、用电器、插座、导线、开关等组成。
(1)关于家庭电路和安全用电,下列说法正确的是( )
A.开关应该接在火线和用电器之间
B.断路器“跳闸”一定是出现了短路
C.电器着火时,应该迅速浇水灭火
D.有金属外壳的用电器,金属外壳不能接地
(2)一浴霸的额定功率P=1.2kW、额定电压U=220V。则如果浴霸连续正常工作1小时,消耗( )
A.2.64×105度电
B.1.2×103度电
C.1.2度电
D.4.32×106度电
(3)实验室利用如图所示电路对某型号电池进行测量。调节滑动变阻器,当电流表示数I1=1A时,电压表示数U1=3V;当电流表示数I2=2A时,电压表示数为U2=1.5V,则电池电动势为____V,内阻为____Ω。
(4)在电池内部,电子运动的方向为____(选填:A、“从正极到负极”或B、“从负极到正极”);非静电力对电子做____功(选填:A、“正”或B、“负”)。
7.(2026·上海·期中)电路的应用
(1)一只家用电熨斗的电路结构如图所示,改变开关内部接线方式可以使电熨斗处于断开状态和获得低、中、高三个不同的温度挡,下图是它的四种不同连线方式,其中能获得高挡温度的连接方式是( )
A. B.
C. D.
(2)丙同学研究扫地机器人,某扫地机器人额定功率为,额定电流为,正常工作时电机输出功率为,则扫地机器人正常工作时的效率为________,额定电压为________,电机的电阻为________。
(3)如图为某电子秤的电路图,为理想电源,为定值电阻。当称重物时,滑片向下端滑动,连入电路的电阻和电流表的示数将分别( )
A.变大、变小 B.变大、变小 C.变小、变大 D.变小、变小
(4)为了限制电网的短路电流、减少短路电流对电网的冲击、隔断电网短路电流的传播,“超导限流器”这种电力设备应运而生。图(a)为“35kV/90MW”()超导限流器接入电网的示意图,它的电阻随电流变化关系如图(b)所示。当电路中的电流为时,电路中用电器消耗的功率是________MW。
8.(2026·上海·期中)静电的防护和应用
(1)下列各选项属于静电防护的是( )
A.复印机复印文件 B.高楼顶层安装避雷针
C.车间里进行静电喷漆 D.燃气灶上的电子点火器点火
(2)某款喷墨打印机的简化结构如图所示。
①若该打印机待机电流为,若每天待机10h,每年消耗的电能约为________(结果保留2位有效数字)。
②该打印机墨盒发出质量为的微小墨滴,经带电室后所带电荷量由输入信号控制。随后以一定的初速度进入长为、间距为、电压为的带电平行金属板,金属板右端与纸的距离为。不计空气阻力、忽略墨滴所受重力和偏转电场的边缘效应。下列操作中能使纸上的文字尺寸放大的是( )
A.仅增大 B.仅增大 C.仅增大 D.仅增大
(3)某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。如图所示,来自质子源的质子(初速度为零),经加速电压为的加速器加速后,形成细柱形的质子流。已知细柱形的质子流横截面积为S,其等效电流为;质子的质量为,其电荷量为。那么这束质子流内单位体积的质子数是( )
A. B. C. D.
(4)研究心脏电性质时,人体的体表可以测出与之对应的电势变化,可等效为两等量电荷产生的电场。如图是人体表面的瞬时电势分布图,图中实线为等差等势面,标在等势面上的数值分别表示该等势面的电势,、、、为等势面上的点,、为两电荷连线上对称的两点,、为两电荷连线中垂线上对称的两点,则( )
A.、两点的电场强度相同
B.、两点的电场强度不相同
C.、两点的电势差
D.从到的直线上电场强度先变大后变小
(5)静电喷涂是使雾化了的带负电油漆微粒在静电场的作用下,定向喷向工件,并吸附在工件表面的一种技术,其可简化成如图所示的模型:竖直放置的A、B两块平行金属板间距为,两板间所加电压为,在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪,油漆喷枪的半球形喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒。油漆微粒的质量为、电荷量为,喷出时的初速度为,忽略空气阻力和带电微粒之间的相互作用力。求:
(1)油漆微粒运动至B板可能的最长时间;
(2)若微粒的重力忽略不计,估算喷到B板的油漆区可能的最大面积。
9.(2026·上海·期中)电路
(1)关于金属导体中电流的形成的主要原因,下列说法正确的是( )。
A.是因为“导体中自由电子的热运动”
B.是因为“存在电场时导体中电子有了漂移速度”
C.是因为“带正电的原子实的移动”
D.以上都对
(2)如图所示,一盏电灯接在家庭电路中,当开关S闭合时,电灯不亮,用测电笔分别接触A、B、C、D时,发现A、B、C三点处测电笔的氖管发光,D点处测电笔的氖管不发光,则电路中的故障原因是( )。
A.开关S接触不良 B.灯泡的灯丝断了
C.导线CD间有断路 D.无法确定
(3)如图为电阻①和电阻②的图像,两电阻的阻值分别为和,把两电阻并联后接入电路,通过它们的电流大小分别为和,则( )。
A., B.,
C., D.,
(4)如图所示,A、B两盏电灯的额定电压都为110V,额定功率分别为,。把它们接到220V的电路。下面四种接法中,两灯不可能正常发光的是( )。
A. B.
C. D.
(5)如图所示,图线AB是某电源的路端电压随电流变化的关系图线;OM是固定电阻R两端的电压随电流变化的图线,由图可知( )。
A.该电源的电动势为6V,内阻是
B.固定电阻R的阻值为
C.当该电源只向电阻R供电时,电源的输出功率为8W
D.当该电源只向电阻R供电时,总功率为10W
(6)如图所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r。当可变电阻的滑片P向b点移动时,电压表的读数与电压表的读数的变化情况是( )。
A.变大,变小 B.变大,变大
C.变小,变小 D.变小,变大
(7)图示的电路中,,滑动触头P正好位于滑动变阻器的中点,当P向左滑动时( )
A.电源的路端电压增大 B.消耗的功率增大
C.消耗的功率减小 D.消耗的功率增大
(8)如图甲为某一小灯泡的图线,现将该小灯泡与一个的定值电阻R串联,接在电动势为5V、内阻为的电源两端,电路如图乙所示。闭合电键后通过小灯泡的电流强度为______A此时小灯泡的电功率为______W。
(9)如图所示,电路中定值电阻,,电键S闭合后,电压表的示数为11.4V,电流表的示数为0.20A。电键断开后,电流表的示数变为0.30A。求:
①定值电阻的阻值。
②电源的电动势E和内电阻r。
考点4 闭合电路欧姆定律及其应用
1.(2026·上海浦东·期中)如图(a)所示电路中,改变滑动变阻器阻值,电源的外电压随电流变化的关系如图(b)所示,滑动变阻器的最大阻值为15Ω,定值电阻Ω。其中的作用是______,由图像可知电源内阻为______Ω。
2.(2026·上海浦东·期中)某同学在测电源的电动势和内阻时,根据实验数据画出如图所示的图像,下列说法中正确的是( )
A.可得待测电源的电动势 B.当时,
C.可得待测电源内阻为 D.由横轴截距得短路电流
3.(2026·上海黄浦·期中)如图所示电路中,为可变电阻,和为定值电阻,电源电动势E和内阻r保持不变。当滑动变阻器的滑片向上滑动时,下列判断正确的是( )
A.通过的电流增大 B.通过的电流增大
C.通过的电流增大 D.A、B间的电压减小
4.(2026·上海杨浦·期中)新能源汽车
我们时常看到新能源汽车——电动汽车在路上行驶。新能源汽车具有环保、智能等优势,越来越受人们的青睐。
(1)常用的干电池电动势为1.5V,铅蓄电池电动势为2V。
(1)电动势的高低,反映了电源内________(选填:“静电力”或“非静电力”)做功的本领不同。
(2)如图所示是一节可充电锂电池,其上所标的参数“5000mAh”反映的物理量是________
A.电能 B.电荷量 C.电压 D.电功率
(2)某新能源汽车是由电池向电动机M供电,进而驱动汽车。某兴趣小组在实验室中开展了模拟研究,其实验电路如图所示。测得电源电动势,定值电阻。
(1)若定值电阻消耗功率,此时R两端电压为________V。
(2)当回路中的电流为0.5A时,测得电动机两端电压,可知电动机的输入功率为________W,电池内阻为________。正常工作1分钟,电池内阻产生的热量为________J。
(3)电池作为新能源汽车的“心脏”,其种类和性能对车辆的整体表现及续航里程起着重要作用。某兴趣小组为测量电源电动势E和内阻r,设计了实验电路图,如图所示。根据电压表和电流表所测数据得出图线,则( )
A.定值电阻两端电压为 B.电源电动势的测量值为
C.电压表测的是电源电动势 D.内阻r等于图线的斜率大小
(4)汽车的后挡风玻璃上有一条条细线,这些细线是金属电阻丝。某兴趣小组在实验室中测量某金属丝的电阻率。该小组使用刻度尺测得金属丝长度为L,使用测量工具________可以测得金属丝直径为d,采用伏安法测出金属丝阻值为R,则金属丝的电阻率________。
(5)电容器在新能源汽车领域中有着重要应用。
(1)现有一电容器标有“100F 2.7V”,该电容器在额定电压下充电完成后所带的电荷量是________。
(2)在“观察电容器的充、放电现象”实验中,电容器充电电流I随时间t变化的图像可能是________
A. B. C. D.
(6)某同学设计的智能停车位计时收费电路如图所示,当汽车进入车位时,会使原磁场发生变化,磁阻传感器所用的材料电阻率减小,电阻值减小,判断的依据是________,安培表的示数增大,判断的依据是________________,电压表的示数减小,判断的依据是________________。
5.(2026·上海·期中)某同学要测量一节干电池的电动势和内阻,实验器材有电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻、电键及导线若干。利用如图(a)所示电路图进行实验,改变滑动变阻器的阻值,根据测出数据画出的图线如图(b)所示,则此干电池的电动势为________,内阻为________。(结果保留两位小数)
6.(2026·上海奉贤·期中)电容器是一种可以储存电荷和电能的装置,用平行板电容器还可以产生匀强电场,常使用于电子仪器中。如图(a)为一个含有电容器、电阻器、二极管、电流传感器、电键K和电源的电路。
(1)(1)图(a)中,初始时电键K闭合,在断开K的瞬间,关于二极管发光的情况正确的是( )
A.红色发光,绿色不发光 B.都发光
C.绿色发光,红色不发光 D.都不发光
(2)电键K断开,电容器放电;其他条件不变,若增大,则放电时间( )
A.不变 B.增加 C.减小
(2)图(a)中,电源电动势,忽略电源内阻和二极管电阻,,最大阻值10Ω。则闭合电键后功率的最大值为______W;此时电容器电压______V。
(3)在图(a)中,保持电键K闭合,完成充电的电容器竖直放置,如图(b),其长为,宽为,金属板间电压为,在两板中间区域加垂直于纸面的匀强磁场。质量为、电量为的带电油滴从板上高处由静止自由下落,并经两板上端中央点进入板间,油滴在点所受的电场力与洛伦兹力恰好平衡,且最后恰好从金属板的下边缘离开。空气阻力不计,忽略平行金属板的边缘效应,重力加速度为,
(1)根据题意判断,磁场方向为______;(选填A.“垂直纸面向内”或B.“垂直纸面向外”)油滴的电性为______。(选填A.“正”、B.“负”或C.“不能确定”)
(2)点的电场强度______;
(3)通过计算求解油滴离开金属板时的动能______。
7.(2026·上海奉贤·期中)随着国家“碳达峰,碳中和”政策的出台,光伏领域成为最热门的领域之一。
(1)一辆用光伏电池驱动的小车,其电路总电阻为,小车受到的阻力大小与其速率之比为。某次运动中电池接收到的光照功率恒为时,小车以速率匀速行驶,通过电池的电流大小为,则电池的光电转化效率______。
(2)光照进半导体材料内激发出自由电荷,在材料内部电场作用下正、负电荷分别往两端积累。若材料内部电场的电场强度与位置的关系如图所示。取点的电势为零,点到点的电势随位置变化的图像可能为( )
A. B. C. D.
(3)一光伏电池在特定光照下的关系如图所示。在这种光照条件下,将总长度为100m、截面积为的金属丝绕制的电阻接在该电池两端时,电阻两端电压为2.10V,则该金属丝的电阻率为______。(保留3位有效数字)
(4)在某一电压区间内,光伏电池可视为一个恒流源(输出电流恒定)。某同学连接了如图所示的两个电路:电路由干电池、阻值为的定值电阻、阻值为的热敏电阻(随温度升高而减小)和小灯连接而成;电路由恒流源、三个阻值分别为、、的定值电阻和阻值为的光敏电阻(随光照强度增大而减小,且其阻值变化范围足够大)连接而成。受到灯L照射。当所处环境温度降低时;
①设电流表示数变化量为,两端电压变化量为,两端电压变化量为,则( )
A., B.,
C., D.,
②设电压表的示数变化量为,电流表的示数变化量为,则______;
③当______时,和的总功率最大。
8.(2026·上海·期中)(多选)将两个直流电源的总功率随外电压U变化的关系图线画在同一坐标系中,如图中的a、b所示。若已知外电路没有发生断路或短路,则下列关于两电源的说法中正确的是( )
A.两电源电动势关系为
B.两电源内阻关系为
C.两电源能提供的最大输出功率相同
D.两电源的总功率相同时,外电路电阻一定不相同
9.(2026·上海·期中)在如图所示电路中,电源电动势E=6V,内阻,电阻,,滑动变阻器的阻值。闭合电键K,当滑动变阻器的滑动触头P由a端向b端滑动时,理想电流表和理想电压表示数变化量的绝对值分别用、表示。则=______。消耗的最小电功率为______W。
10.(2026·上海·期中)电源
人们生活中离不开电源,电源是一种把其他形式能转化为电能的装置,电动势和内阻是电源两个非常重要的物理量。
(1)如图所示,在正常工作的化学电池内部,a点、b点分别位于电极和电解液的接触薄层内,两点的电势高低为______(选填“>”、“<”或“=”)。通过做功,正电荷从a点向A极板运动,______能转化为电能;负电荷从a点向b点移动的过程中,电能转化为______能。
(2)如果把上题所述类比成图(b)中儿童在游乐场玩耍时,重力和滑梯对人做功的情形。图(b)中各点的高度可类比为图(a)中各点的电势,设A、B、a、b四点的高度分别为、、、。则该化学电池的电源电动势大小为______(用、、、表示)。
(3)如图(c)所示电路中,电源电动势E=8V,内阻,。
①若在A、B间接一个理想电压表,其读数是多少?
②若在A、B间接一个理想电流表,其读数是多少?
③图(c)中虚线框内的电路可等效为一个电源,即图(c)可等效为图(d),则等效电源的电动势E及内电阻r分别是多大?
11.(2026·上海·期中)(多选)如图为一个闭合电路电势高低变化示意图,则下列说法正确的是( )
A.回路中电流在电源外部由流向,电源内部由B流向A
B.C至D电势的降低是由于电源内部存在内阻
C.若AD、CB、AB、CD间电势差分别为、、、,则
D.BC、DA电势跃升越大,表示电源将其它能转化为电势能的本领越强
12.(2026·上海·期中)电子温度计的核心元件是热敏电阻,利用电阻随温度升高而减小的特征可以制作电子温度计。
(1)图甲为热敏电阻的阻值R随温度t变化的曲线。利用其可以制作温控报警器,电路的一部分如图乙所示。图中E为直流电源,电动势为10V,内阻不计,当输出电压达到或超过6V时,便触发报警器(图中未画出)报警,下列说法正确的是( )
A.若要求环境温度低于60℃开始报警,R2应使用热敏电阻,R1的阻值应为0.4kΩ
B.若要求环境温度低于60℃开始报警,R1应使用热敏电阻,R2的阻值应为0.2kΩ
C.若要求环境温度高于60℃开始报警,R2应使用热敏电阻,R1的阻值应为0.4kΩ
D.若要求环境温度高于60℃开始报警,R1应使用热敏电阻,R2的阻值应为1.2kΩ
(2)为了测量电子温度计中电源性质,设计了图丙所示的电路。使滑动变阻器的滑片位置从最右端滑动到最左端,测得电压表随电流表的示数变化的图像如图丁所示。不计电表内阻的影响,求:
(1)定值电阻R0=_________Ω和滑动变阻器的最大阻值Rm=_________Ω。
(2)电源的电动势E=__________V和内阻r=_________Ω。
13.(2026·上海宝山·期中)电力是现代社会必不可少的能源。电不仅能作为能源使用,也能用于传递信息。目前,电力、电讯的应用已深入到生活、生产的方方面面。
(1)“用DIS测电源的电动势和内阻”实验电路如图(a):
(1)传感器1应选用______传感器,传感器2应选用______传感器。
(2)正确连接电路,闭合开关移动变阻器滑片,测出多组和的值,并记录。以为纵轴,为横轴,得到如图(b)所示的图线,则电源电动势______V;内阻______Ω。
(3)为测未知电阻,某同学将改接在、之间,原处用导线直接相连,其他部分保持不变。重新实验,得到另一条图像,图线与横轴的交点坐标为,与纵轴的交点坐标为。用、和表示电阻的关系式______。
(2)如图所示,闭合电键后,电压表示数为2V,一段时间后,电阻发生了断路,两表的示数变为6V和1.5A。已知电源电动势,,求:
(1)的阻值;
(2)电源内阻;
(3)断路之前,通过的电流;
(4)的阻值。
14.(2026·上海宝山·期中)力传感器是一种将力信号转变为电信号的电子元件。图中的金属丝是一种“应变片”,它将金属片在力作用下的形变转换成电阻的变化。
(1)金属丝电阻大小的变化遵循了( )
A.欧姆定律 B.焦耳定律 C.楞次定律 D.电阻定律
(2)有一种测量物体重量的电子秤,其电路原理图如图所示,主要由三部分构成:受压板、力传感器R和显示重量的仪表G(实质上是电流表)。不计受压板的质量,已知电流表的测量范围为0~3A,内阻不计;电源电动势为12V,内阻为3Ω:电阻随压力变化的函数式为(和的单位分别是N和Ω)。
(1)当在允许的测量范围内减小时,流过电流表的电流将( )
A.变大 B.不变 C.变小
(2)该秤能测量的最大重量是( )
A.1900N B.1700N C.1600N D.1500N
(3)该秤将电流表的电流刻度转换成重量刻度,则的刻度是______的。(选填“均匀”或者“不均匀”)。
试卷第1页,共3页
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专题02 电路及其应用
考点1 电流、电阻与电阻定律
1.【答案】D
2.【答案】(1)左端
(2)
3.【答案】 静电力
4.【答案】 (0.295到0.298均可) /7.7/7.6 C
5.【答案】(1) 刻度尺 螺旋测微器
(2) a
6.【答案】 甲
7.【答案】(1)AD
(2)C
(3)D
(4)[1] [2]
8.【答案】(1) 竖直方向加上竖直向上的匀强电场 水平方向加上水平向后的匀强电场
(2)(1);(2);(3)
(3),电阻R与厚度c成反比
考点2 欧姆定律与串并联电路
1.【答案】电阻 A 1或2 5
2.【答案】 /
3.【答案】(1)PTC
(2) 2.0
(3)
(4) 600 400 B:调小
4.【答案】AB
5.【答案】(1)B (2)3.3 (3) 能量 16 用电器 (4) 并联 火 220 (5)BD
6.【答案】(1)D
(2)B
(3)A
(4)C
(5) 6 4
(6);
7.【答案】A
8.【答案】(1) 红表笔 黑表笔 选择开关 过小 OFF 交流电压 (2) BD 电动势 (3) 电压 4.4 1.6 k 实验误差较大
9.【答案】
考点3 电功、电功率与焦耳定律
1.【答案】B
2.【答案】(1)AD
(2)
(3)① ② ③2:1
3.【答案】C
4.【答案】
5.【答案】(1) a、b 电动势 (2) 4 2 (3)A (4) 20 75% (5) 电荷量 10389 (6) 电流 保护电路 2.83 1.03 1.94
6.【答案】(1)A (2)C (3) 4.5 1.5 (4) A A
7.【答案】(1)D
(2)
(3)C
(4)70
8.【答案】(1)B
(2) 26 BCD
(3)D
(4)AD
(5)(1);(2)
9.【答案】(1)B
(2)C
(3)C
(4)A
(5)C
(6)A
(7)BCD
(8) 0.3 0.6
(9)(1);(2),
考点4 闭合电路欧姆定律及其应用
1.【答案】保护电路 7.5
2.【答案】B
3.【答案】B
4.【答案】(1) 非静电力 B
(2) 2 4 4 60
(3)B
(4) 螺旋测微器
(5) C
(6)
5.【答案】1.50V 0.67Ω
6.【答案】(1) A B
(2) 5 5
(3) B C
7.【答案】(1)
(2)C
(3)
(4) B
8.【答案】ACD
9.【答案】6 0.8
10.【答案】(1) > 化学 内
(2)
(3)[1];[2];[3]
11.【答案】ABD
12.【答案】(1)D (2) 1 5 3 4
13.【答案】(1) 电压 电流 4.8 0.96
(2)(1)4Ω;(2)2Ω;(3)1A;(4)
14.【答案】(1)D (2) C A 不均匀
试卷第1页,共3页
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