内容正文:
专题04 静电场 恒定电流
6年真题1年模拟
考点分类
福建考情
命题规律
考点1 静电场中力的性质
2025福建(1题)
·情境:贴近日常生活与生产实际创设命题情境。
·重点:共线的自由电荷的平衡问题。
·趋势:考查深度逐步提升,由浅层识记过渡到分析推理,以实验探究和过程分析为主要考查形式。
考点2 电场强度矢量叠加的几种特殊方法
2026福建(1题)、2024福建(1题)
·情境:贴近日常生活与生产实际创设命题情境。
·重点:电场强度的叠加法则。
·趋势:常与势能等知识板块交叉融合,以实验探究和过程分析为主要考查形式。
考点3 静电场中能的性质
2023福建(1题)、2022福建(1题)、2021福建(1题)
·情境:贴近日常生活与生产实际创设命题情境。
·重点:匀强电场中电势差与电场强度的关系。
·趋势:常与势能等知识板块交叉融合。
考点4 带电粒子在电场中运动的综合问题
2026福建(1题)、2025福建(1题)、2024福建(1题)、2023福建(1题)
·情境:倾向于融入前沿科技与工程应用情境。
·重点:带电物体(计重力)在匀强电场中直线运动、带电粒子在匀强电场中做类抛体运动计算、带电粒子在径向电场中运动。
·趋势:情境化命题逐步加深,考查深度逐步提升,由浅层识记过渡到分析推理。
考点5 电容器的充放电现象
2023福建(1题)
·情境:围绕生活场景展开实验探究型命题。
·重点:观察电容器充、放电现象、电容器的充放电与储能。
·趋势:情境化趋势明显,题干背景日趋丰富,考查深度逐步提升,由浅层识记过渡到分析推理,以实验探究和过程分析为主要考查形式。
考点6 测量金属丝的电阻率
2021福建(1题)
·情境:围绕生活场景展开实验探究型命题。
·重点:测量电阻丝的电阻率。
·趋势:情境化趋势明显,题干背景日趋丰富,考查深度逐步提升,由浅层识记过渡到分析推理,以实验探究和过程分析为主要考查形式。
考点7 测量电源的电动势和内阻
2022福建(1题)
·情境:围绕生活场景展开实验探究型命题。
·重点:利用伏安法测量电源的电动势和内阻。
·趋势:情境化趋势明显,题干背景日趋丰富,考查深度逐步提升,由浅层识记过渡到分析推理,以实验探究和过程分析为主要考查形式。
考点8 测量电阻常用的方法
2025福建(1题)、2024福建(1题)
·情境:围绕生活场景展开实验探究型命题。
·重点:用电阻箱替代电阻测量阻值、伏安法测量未知电阻。
·趋势:情境化趋势明显,题干背景日趋丰富,考查深度逐步提升,由浅层识记过渡到分析推理。
考点1 静电场中力的性质
1.(2025·福建·高考真题)如图,M、N、P是竖直平面内一直角三角形的三个顶点,MN在同一水平线上,。M、N点分别固定有电荷量为、的正点电荷。若一带电小球置于P点时,处于受力平衡状态,则Q1与Q2的比值为 ,除P点外,线段MP上 (填“存在”或“不存在”)该带电小球受力平衡的其他点。
【答案】① ② 不存在
【详解】[1]根据几何关系设,对检验电荷进行受力分析,可得其中,联立解得 [2]如图 根据平衡条件可知检验电荷受到的重力和两点电荷对其的库仑力组成一个封闭的三角形,若在PQ1连线上存在其它点能让同一检验电荷维持平衡状态,此时点电荷对检验电荷的库仑力变大,根据三角形法则可知此时点电荷对检验电荷的库仑力必然增大;由于此时检验电荷与点电荷间的距离在增大,库仑力在减小,故矛盾,假设不成立,故在PQ1连线上不存在其它点能让同一检验电荷维持平衡状态。
考点2 电场强度矢量叠加的几种特殊方法
1.(2026·福建·高考真题)如图,长方形ABCD的四个顶点固定有电荷量均为Q的点电荷,其中A、C点上的点电荷带负电,B、D点上的点电荷带正电。AB和BC的长度分别为2a和。O为长方形中心,长为2a的线段OP与长方形所在平面垂直,M为AB边中点。将一电荷量为q()的点电荷从P点移到M点,电场力对该点电荷所做的功 (填“大于零”“等于零”或“小于零”),该点电荷在M点所受电场力大小为 。(静电力常量为k)
【答案】① 等于零 ②
【详解】[1]因平面OPM在等量异种电荷连线的垂直平分面上,可知该平面上各点电势均为零,即PM两点电势均为零,则将一电荷量为q的点电荷从P点移到M点,电场力对该点电荷所做的功等于零;[2]AB两点电荷在M点的场强均为,方向沿BA方向;CD两点电荷在M点的场强均为,方向均与AB成60°角;则M点的场强为该点电荷在M点所受电场力大小为
2.(2024·福建·高考真题)如图,圆心为点、半径为的圆周上有、、、、、、、八个等分点,点固定有一带电量为()的点电荷,其余各点均固定有带电量为的点电荷。已知静电力常量为,则点的电场强度大小为 。、分别为、的中点,则点的电势 (填“大于”“等于”或“小于”)点的电势;将一带电量为()的点电荷从点沿图中弧线移动到点,电场力对该点电荷所做的总功 (填“大于零”“等于零”或“小于零”)。
【答案】① ② 大于 ③ 大于零
【详解】[1]根据对称性可得点和点、点和点、点和点处的点电荷在点处产生的电场强度矢量和均为0,所以点的电场强度等于点和点处的点电荷在点处产生的电场强度矢量和,由电场叠加原理可得,O点场强大小为[2]电势是标量,取去无穷远处为电势,则点、的电势分别为根据点电荷的电势和对称性可知,,,可得则。[3]将点电荷从M沿MN移动到N点,电势能减小,故电场力对该点电荷所做的总功大于零。
考点3 静电场中能的性质
1.(2022·福建·高考真题)平时我们所处的地球表面,实际上存在场强大小为的电场,可将其视为匀强电场,在地面立一金属杆后空间中的等势面如图所示。空间中存在a、b、c三点,其中a点位于金属杆正上方,b、c等高。则下列说法正确的是( )
A. b、c两点的电势差
B. a点场强大小大于
C. a点场强方向水平向右
D. a点的电势低于c点
【答案】B
【详解】A.由图可知,b、c两点的电势差为故A错误;B.由图可知,a点与相邻两等势面的距离小于,电势差等于,根据可知a点场强大小大于,故B正确;C.根据场强方向垂直于等势面,可知a点的场强方向沿竖直方向,不是水平方向,故C错误;D.由图可知,a点与c点在同一等势面上,电势均为,故D错误。故选B。
2.(2023·福建·高考真题)“场离子显微镜”的金属钨针尖处于球形真空玻璃泡的球心O,玻璃泡内壁有一层均匀导电膜:在钨针和导电膜间加上高电压后,玻璃泡上半部分的电场可视为位于O点处点电荷形成的电场,如图所示。a、b、c、d、O为同一平面上的5个点,abc是一段以O为圆心的圆弧,d为ob的中点。a、d两点场强大小分别为Ea、Ed,o、a、c、d四点电势分别为φo、φa、φc、φd,则φa φd;φa φc,(φo-φa) 2(φo-φd)。(填“大于”“等于”或“小于”)
【答案】① 小于 ② 等于 ③ 小于
【详解】[1]由于沿着电场线方向电势逐渐降低,可知φa < φd[2][3]由题知,在钨针和导电膜间加上高电压后,玻璃泡上半部分的电场可视为位于O点处点电荷形成的电场,则根据点电荷形成的电场的电势分布可知φa = φc且越靠近O场强越强,则od部分的场强均大于db部分的场强,则根据U = Ed,结合微元法可定性判别出φo-φb < 2(φo-φd)而φa = φb则φo-φa < 2(φo-φd)
3.(2021·福建·高考真题)如图(a),同一竖直平面内A、B、M、N四点距O点的距离均为,O为水平连线的中点,M、N在连线的中垂线上。A、B两点分别固定有一点电荷,电荷量均为Q()。以O为原点,竖直向下为正方向建立x轴。若取无穷远处为电势零点,则上的电势随位置x的变化关系如图(b)所示。一电荷量为Q()的小球以一定初动能从M点竖直下落,一段时间后经过N点,其在段运动的加速度大小a随位置x的变化关系如图(c)所示。图中g为重力加速度大小,k为静电力常量。
(1)求小球在M点所受电场力大小。
(2)当小球运动到N点时,恰与一沿x轴负方向运动的不带电绝缘小球发生弹性碰撞。已知与的质量相等,碰撞前、后的动能均为,碰撞时间极短。求碰撞前的动量大小。
(3)现将固定在N点,为保证能运动到N点与之相碰,从M点下落时的初动能须满足什么条件?
【答案】(1);(2);(3)
【详解】
(1)设A到M点的距离为,A点的电荷对小球的库仑力大小为,由库仑定律有 ① 设小球在点所受电场力大小为,由力的合成有 ②联立① ② 式,由几何关系并代入数据得 ③
(2)设O点下方处为点,与的距离为,小球在处所受的库仑力大小为,由库仑定律和力的合成有 ④式中设小球的质量为,小球在点的加速度大小为,由牛顿第二定律有 ⑤由图(c)可知,式中联立④ ⑤ 式并代入数据得 ⑥设的质量为,碰撞前、后的速度分别为,,碰撞前、后的速度分别为,,取竖直向下为正方向。由动量守恒定律和能量守恒定律有 ⑦ ⑧设小球S2碰撞前的动量为,由动量的定义有 ⑨依题意有联立⑥ ⑦ ⑧ ⑨ 式并代入数据,得⑩即碰撞前的动量大小为。
(3)设O点上方处为D点。根据图(c)和对称性可知,在D点所受的电场力大小等于小球的重力大小,方向竖直向上,在此处加速度为0;在D点上方做减速运动,在D点下方做加速运动,为保证能运动到N点与相碰,运动到D点时的速度必须大于零。设M点与D点电势差为,由电势差定义有 ⑪设小球初动能为,运动到D点的动能为,由动能定理有 ⑫ ⑬由对称性,D点与C点电势相等,M点与N点电势相等,依据图(b)所给数据,并联立⑥⑪ ⑫ ⑬式可得 ⑭
考点4 带电粒子在电场中运动的综合问题
1.(2026·福建·高考真题)反射飞行时间质谱仪的核心部件中存在真空无场漂移区和匀强电场反射区,竖直剖面如图所示。某次调试过程中,比荷(电荷量与质量之比)均为K的离子a、b分别以不同速率、从入口O点入射,入射方向与水平方向的夹角均为,经漂移区进入反射区后,在水平向右的电场作用下返回漂移区,最终到达O点正上方的探测屏。已知漂移区长度为L,离子运动轨迹处于与电场方向平行的竖直面内,重力不计。要使离子a、b从O点到探测屏的飞行时间相等,反射区电场强度大小E应调为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【详解】设离子a、b的质量分别为、,电荷量分别为、,根据题意由匀速直线运动规律可知,a在漂移区内的运动时长满足由牛顿运动定律和匀变速直线运动规律可知,a在反射区内运动至电场最深处的时长满足因此(其中)由运动的对称性可知,a在质谱仪内的飞行总时间即同理可得b在质谱仪内的飞行时间根据题意有联立可得故选C。
2.(2025·福建·高考真题)角分辨光电子能谱仪是现代科学研究的先进仪器,其核心装置中有两个同心半球极板。垂直半球底面且过球心O的截面如图所示。极板间存在一径向电场,其等势线为一系列以O为圆心的半圆。电子a以初动能,从入口M点垂直半球底面入射,从N点射出,电子b也从M点垂直半球底面入射,经P点后从Q点射出。两电子的运动轨迹如图所示,已知电子a轨迹为一以O为圆心的半圆,与OP交于H点,H、P两点间的电势差为U,,,电子电荷量大小为,重力不计。则( )
A. P点的电场强度
B. 电子a在H点受到的电场力大小为
C. 电子b在P点动能小于在Q点动能
D. 电子b从M点运动到Q点的过程中,克服电场力所做的功小于2eU
【答案】D
【详解】AB.a粒子入射动能为Ek,根据动能的表达式有粒子恰好做圆周运动,则联立解得根据电场强度的分布可知P点的电场强度小于,故AB错误;C.已知|NQ|=2|HP|,因为HN在同一等势线上,且沿电场方向电势降低,则Q点电势小于P点,电子在电势低处电势能大,则b粒子在Q点电势能大,根据能量守恒可知,b粒子在Q点动能较小,故C错误;D.由电场线密度分布情况可知,沿径向向外电场强度减小,则HP之间平均电场强度大小大于NQ之间的平均电场强度大小,根据可知则b粒子全程的克服电场力做功,故D正确。故选 D。
3.(2024·福建·高考真题)如图,木板A放置在光滑水平桌面上,通过两根相同的水平轻弹簧M、N与桌面上的两个固定挡板相连。小物块B放在A的最左端,通过一条跨过轻质定滑轮的轻绳与带正电的小球C相连,轻绳绝缘且不可伸长,B与滑轮间的绳子与桌面平行。桌面右侧存在一竖直向上的匀强电场,A、B、C均静止,M、N处于原长状态,轻绳处于自然伸直状态。时撤去电场,C向下加速运动,下降后开始匀速运动,C开始做匀速运动瞬间弹簧N的弹性势能为。已知A、B、C的质量分别为、、,小球C的带电量为,重力加速度大小取,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,弹簧始终处在弹性限度内,轻绳与滑轮间的摩擦力不计。
(1)求匀强电场的场强大小;
(2)求A与B间的滑动摩擦因数及C做匀速运动时的速度大小;
(3)若时电场方向改为竖直向下,当B与A即将发生相对滑动瞬间撤去电场,A、B继续向右运动,一段时间后,A从右向左运动。求A第一次从右向左运动过程中最大速度的大小。(整个过程B未与A脱离,C未与地面相碰)
【答案】(1) (2); (3)
【讲解】(1) 撤去电场前,A、B、C均静止,M、N处于原长状态,对A、B整体分析可知,此时绳中拉力为0,对C根据共点力平衡条件有解得
(2) C开始做匀速直线运动后,对C和B根据共点力平衡条件分别有,其中解得C开始匀速运动瞬间,A、B刚好发生相对滑动,此时A、B、C三者速度大小相等,M、N两弹簧的弹性势能相同,C下降的过程中,对A、B、C及弹簧M、N组成的系统,由能量守恒定律有解得
(3) 没有电场时,C开始匀速运动瞬间,A、B刚好发生相对滑动,所以此时A的加速度为零,对A根据共点力平衡有当电场方向改为竖直向下,设B与A即将发生相对滑动时,C下降高度为,对A根据牛顿第二定律可得对B、C根据牛顿第二定律可得撤去电场后,由第(2)问的分析可知A、B在C下降时开始相对滑动,在C下降的过程中,对A、B、C及弹簧M、N组成的系统,由能量守恒定律有此时A的速度是其从左向右运动过程中的最大速度,此后A做简谐运动,所以A第一次从右向左运动过程中的最大速度为联立解得
4.(2023·福建·高考真题)如图(a),一粗糙、绝缘水平面上有两个质量均为m的小滑块A和B,其电荷量分别为和。A右端固定有轻质光滑绝缘细杆和轻质绝缘弹簧,弹簧处于原长状态。整个空间存在水平向右场强大小为E的匀强电场。A、B与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,其大小均为。时,A以初速度向右运动,B处于静止状态。在时刻,A到达位置S,速度为,此时弹簧未与B相碰;在时刻,A的速度达到最大,此时弹簧的弹力大小为;在细杆与B碰前的瞬间,A的速度为,此时。时间内A的图像如图(b)所示,为图线中速度的最小值,、、均为未知量。运动过程中,A、B处在同一直线上,A、B的电荷量始终保持不变,它们之间的库仑力等效为真空中点电荷间的静电力,静电力常量为k;B与弹簧接触瞬间没有机械能损失,弹簧始终在弹性限度内。
(1)求时间内,合外力对A所做的功;
(2)求时刻A与B之间的距离;
(3)求时间内,匀强电场对A和B做的总功;
(4)若增大A的初速度,使其到达位置S时的速度为,求细杆与B碰撞前瞬间A的速度。
【答案】(1);(2);(3);(4)
【详解】
(1)时间内根据动能定理可知合外力做的功为(2)由图(b)可知时刻A的加速度为0,此时滑块A所受合外力为0,设此时A与B之间的距离为r0,根据平衡条件有其中联立可得(3)在时刻,A的速度达到最大,此时A所受合力为0,设此时A和B的距离为r1,则有且有,联立解得时间内,匀强电场对A和B做的总功(4)过S后,A、B的加速度相同,则A、B速度的变化相同。设弹簧的初始长度为;A在S位置时,此时刻A、B的距离为,A速度最大时,AB距离为,细杆与B碰撞时,A、B距离为。A以过S时,到B与杆碰撞时,A增加的速度为,则B同样增加速度为,设B与杠相碰时,B向左运动。设B与弹簧相碰到B与杆相碰时,B向左运动。对A根据动能定理有对B有当A以过S时,设B与杆碰撞时,A速度为,则B速度为,设B与杠相碰时,B向左运动。设B与弹簧相碰到B与杆相碰时,B向左运动。对A根据动能定理有对B联立解得
考点5 电容器的充放电现象
1.(2023·福建·高考真题)某同学用图(a)所示的电路观察矩形波频率对电容器充放电的影响。所用器材有:电源、电压传感器、电解电容器C(,),定值电阻R(阻值)、开关S、导线若干。
(1)电解电容器有正、负电极的区别。根据图(a),将图(b)中的实物连线补充完整 ;
(2)设置电源,让电源输出图(c)所示的矩形波,该矩形波的频率为 ;
(3)闭合开关S,一段时间后,通过电压传感器可观测到电容器两端的电压随时间周期性变化,结果如图(d)所示,A、B为实验图线上的两个点。在B点时,电容器处于 状态(填“充电”或“放电”)在 点时(填“A”或“B”),通过电阻R的电流更大;
(4)保持矩形波的峰值电压不变,调节其频率,测得不同频率下电容器两端的电压随时间变化的情况,并在坐标纸上作出电容器上最大电压与频率f关系图像,如图(e)所示。当时电容器所带电荷量的最大值 C(结果保留两位有效数字);
(5)根据实验结果可知,电容器在充放电过程中,其所带的最大电荷量在频率较低时基本不变,而后随着频率的增大逐渐减小。
【答案】① ② ③ 充电 ④ B ⑤
【详解】
(1)[1]根据电路图连接实物图,如图所示 (2)[2]由图(c)可知周期,所以该矩形波的频率为(3)[3][4]由图(d)可知,B点后电容器两端的电压慢慢增大,即电容器处于充电状态;从图中可得出,A点为放电快结束阶段,B点为充电开始阶段,所以在B点时通过电阻R的电流更大。
(4)[5]由图(e)可知当时,电容器此时两端的电压最大值约为根据电容的定义式得此时电容器所带电荷量的最大值为
考点6 测量金属丝的电阻率
1.(2021·福建·高考真题)某实验小组使用多用电表和螺旋测微器测量一长度为电阻丝的电阻率,该电阻丝的电阻值约为,材料未知。实验过程如下:
(1)用螺旋测微器测量该电阻丝的直径,示数如图(a)所示。该电阻丝的直径为 。
(2)对多用电表进行机械调零。
(3)将多用电表的选择开关旋至 倍率的电阻挡(填“”“”“”或“”)。
(4)将黑、红表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指在电阻挡零刻度线。
(5)将黑、红表笔并接在待测电阻丝两端,多用电表的示数如图(b)所示。该电阻丝的电阻值为 。
(6)测量完成之后,将表笔从插孔拔出,并将选择开关旋到“OFF”位置。
(7)实验测得的该电阻丝电阻率为 (结果保留3位有效数字)。
【答案】① 1.414(1.411~1.415均可) ② ③ 160 ④
【详解】
(1)[1]该电阻丝的直径为(3)[2]使用多用电表欧姆挡测电阻时,为了减小误差,应尽可能使指针偏转至刻度盘中央附近,由于该电阻丝的阻值在100~200Ω,而表盘中央刻度在15~20左右 ,所以应选择×10倍率的电阻挡;
(5)[3]15~20之间的分度值为1,所以该电阻丝的电阻值为(7)[4]根据电阻定律有解得该电阻丝的电阻率为
考点7 测量电源的电动势和内阻
1.(2022·福建·高考真题)在测量某电源电动势和内阻时,因为电压表和电流表的影响,不论使用何种接法,都会产生系统误差,为了消除电表内阻造成的系统误差,某实验兴趣小组设计了如图甲实验电路进行测量。已知。
(1)按照图甲所示的电路图,将图乙中的器材实物连线补充完整 。
(2)实验操作步骤如下:
①将滑动变阻器滑到最左端位置
②接法Ⅰ:单刀双掷开关S与1接通,闭合开关,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据的值,断开开关
③将滑动变阻器滑到最左端位置
④接法Ⅱ:单刀双掷开关S与2闭合,闭合开关,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据的值,断开开关
⑤分别作出两种情况所对应的和图像
(3)单刀双掷开关接1时,某次读取电表数据时,电压表指针如图丙所示,此时 V。
(4)根据测得数据,作出和图像如图丁所示,根据图线求得电源电动势 V,内阻 Ω。(结果均保留两位小数)
(5)由图丁可知 (填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)测得的电源内阻更接近真实值。
(6)综合考虑,若只能选择一种接法,应选择 (填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)测量更合适。
【答案】① ② 1.30 ③ 1.80 ④ 2.50 ⑤ 接法Ⅱ ⑥ 接法Ⅱ
【详解】
(1)[1]根据图甲所示的电路图,实物连接如图所示 (3)[2]量程为的电压表分度值为,需要估读到分度值的下一位,由图丙可知电压表读数为(4)[3]当单刀双掷开关接1时,电流表示数为零时,电压表测量准确,故电动势为的纵轴截距,则有[4]当单刀双掷开关接2时,电压表示数为零时,电流表测量准确,由图像可知此时电路电流为,根据闭合电路欧姆定律可知解得内阻为(5)[5]由图丁可知图像的斜率为解得由图丁可知图像的斜率为解得可得故接法Ⅱ测得的电源内阻更接近真实值。
(6)[6]由电路图可知接法Ⅰ的误差来源是电流表的分压,接法Ⅱ的误差来源是电压表的分流,由于电源内阻较小,远小于电压表内阻,结合(5)问分析可知,若只能选择一种接法,应选择接法Ⅱ更合适。
考点8 测量电阻常用的方法
1.(2025·福建·高考真题)(多选)某实验小组基于“等效替代法”设计了如图(a)所示的电路用于电阻测量。使用的器材有:电源E(电动势3V),电流表A(量程30mA),定值电阻(阻值均为),定值电阻(阻值),滑动变阻器(最大阻值,额定电流1.5 A),带标尺的滑动变阻器(最大阻值,额定电流1.5A),选择开关,单刀开关,待测电阻(阻值小于),导线若干。
(1)按照图(a),将图(b)中的实物连线补充完整 ;
(2)将鳄鱼夹a、b短接,滑动变阻器的滑片移至最右端刻度处,打在位置1。接通,调节滑动变阻器,电流表指针指在图(c)所示的位置,记录电流表示数 mA,此示数作为本次实验的电流定标值;
(3)断开、,用鳄鱼夹a、b夹住两端。接通,将依次打在位置1、2,发现电流表示数均小于定标值I;打到位置3时,电流表示数大于定标值I,由此确定的阻值范围为 .(填“0~100”“100~200”“200~300”或“300~400”);
(4)将重新打在位置 (填“1”“2”或“3”),向左调节滑动变阻器的滑片,直到电流表指针重新回到定标值位置,此时的滑片处于刻度处。基于“等效替代法”原理,可得的阻值为 ;
(5)以下因素可能影响测量结果的有________。(多选,填正确答案标号)
A. 电源存在内阻
B. 电流表存在内阻
C. 滑动变阻器读数有偏差
D. 步骤(4)电流表指针未重新回到定标值位置
【答案】(1) (2)16.0 .9 .1 (3)100~200 (4)① 2 ② 145 (5)CD
【讲解】(1) 根据图(a)的实验电路图,需要将实物图中电流表负极、滑动变阻器与和之间用导线连接,如图所示。
(2) 由图(c)可得,电流表量程30mA,最小刻度为1mA,指针指在16mA的位置上,需要估读到下一位,故电流表示数为16.0mA
(3) 通过分析电路及实验步骤,可知“等效替代法”测量原理就是在保证总电路电阻不变,用原电路减小的阻值等效替代待测电阻的阻值,进而测出待测电阻的阻值。接通,开关接1,鳄鱼夹a、b短接,滑动变阻器为最大值,电路中、串联(总电阻为);开关接2,有可得开关接3,有可得可得的阻值范围为
(4) [1]的阻值范围为,应将开关重新打在2的位置上。[2]由电路图可知,开关打在2的位置时,原电路的阻值减小;当向左调节到标尺刻度读数为时,即其接入电路的电阻值减小了时,电流表的示数重新回到定标值I,因此待测电阻等于原电路减小的总电阻,故
(5) AB.由实验原理可知,接入待测电阻后,通过调节使电流表指针重新回到定标值位置,来确保原电路减小的电阻值与相等,因此电源和电流表的内阻对实验没有影响。故AB错误;CD.读数有偏差和电流表指针未重新回到定标值位置都将影响测量结果的准确性。故CD正确。故选CD。
2.(2024·福建·高考真题)某实验小组探究不同电压下红光和蓝光发光元件的电阻变化规律,并设计一款彩光电路。所用器材有:红光和蓝光发光元件各一个、电流表(量程30mA)、电压表(量程3V)、滑动变阻器(最大阻值20Ω,额定电流1A)、5号电池(电动势1.5V)两节、开关、导线若干。
(1)图(a)为发光元件的电阻测量电路图,按图接好电路;
(2)滑动变阻器滑片先置于 (填“a”或“b”)端,再接通开关S,多次改变滑动变阻器滑片的位置,记录对应的电流表示数I和电压表示数U;
(3)某次电流表示数为10.0mA时,电压表示数如图(b)所示,示数为 V,此时发光元件的电阻为 Ω(结果保留3位有效数字);
(4)测得红光和蓝光发光元件的伏安特性曲线如图(c)中的Ⅰ和Ⅱ所示。从曲线可知,电流在1.0~18.0mA范围内,两个发光元件的电阻随电压变化的关系均是: ;
(5)根据所测伏安特性曲线,实验小组设计一款电路,可使红光和蓝光发光元件同时在10.0mA的电流下工作。在图(d)中补充两条导线完成电路设计。
【答案】① a ② 2.82 ③ 282 ④ 电阻随电压增大而减小 ⑤
【详解】
(2)[1]实验电路中滑动变阻器采用分压式接法,为了保护用电器,开关S闭合前应将滑动变阻器的滑片置于a端,使测量部分电路两端电压为0;
(3)[2]电压表量程为3V,分度值为0.1V,所以图(b)所示电压表示数为2.82V;[3]根据欧姆定律可知,发光元件的电阻为(4)[4]根据欧姆定律可知,电流在1.0~18.0mA范围内,两个发光元件的电阻随电压增大而减小;
(5)[5]由图(c)可知,电流为10.0mA时蓝光发光元件的电压大于红光发光元件,因此可将滑动变阻器R2与红光发光元件串联后再与蓝光发光元件并联后接入电路,如图所示
模拟题精选
1.(2027·福建漳州·质量检测)(多选)手机电容式触摸屏的核心部件可简化为平行板电容器。当手指靠近触摸屏时,电容器两极板和手指间的电场线分布如图所示。则( )
A. A点的电势高于B点的电势
B. B点的电场强度大于E点的电场强度
C. 将一电子从A点移到C点,电场力做正功
D. 将一电子从B点移到D点,电子的电势能增大
【答案】BD
【详解】A.沿电场线方向电势逐渐降低。由图可知,A点在B点所处电场线方向的前方,因此A点电势低于B点电势,故A错误。B.电场线的疏密程度反映电场强度的大小。由图可知,B点附近的电场线较密,E点附近的电场线较疏,因此B点的电场强度大于E点的电场强度,故B正确。C.电子带负电,根据电势能公式,电子带负电在电势越低的地方电势能越大,顺着电场线方向电势逐渐降低A点电势高于C点,则电子从A点到C点的过程中电势能增大电场力做负功,故C错误;D.电子带负电,根据电势能公式,电子带负电在电势越低的地方电势能越大,B点电势高于D点,则电子在D点电势能大于在B点电势能,故D正确。故选BD。
2.(2026·福建漳州·质量检测)超级电容器是新能源汽车的核心部件之一。关于电容器充电过程,下列说法正确的是( )
A. 电容器的电容不变
B. 电容器的电容增大
C. 电容器两极板间的电压减小
D. 电容器两极板间的电场强度不变
【答案】A
【详解】A.电容的决定式为,说明电容是电容器的固有属性,仅由极板正对面积S、极板间距d、极板间电介质的介电常数ε决定,与带电量Q、两端电压U无关;电容的定义式为,匀强电场场强与极板电压的关系为。充电过程中电容器的S、d、ε均未发生变化,由电容决定式可知电容大小不变,故A正确B错误;C.充电过程中电容器带电量Q不断增大,C不变,由可知两极板间电压增大,故C错误;D.极板间距d不变,两极板电压U增大,由可知极板间电场强度增大,故D错误。故选A。
3.(2027·福建福州第三中学·模拟预测)(多选)如图所示,一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子以速度v。从MN连线上的P点水平向右射入大小为E、方向竖直向下的匀强电场中。已知MN与水平方向成45°角,粒子的重力可以忽略。则粒子到达MN连线上的某点时( )
A. 所用时间为
B. 速度大小为
C. 与P点的距离为
D. 速度方向与竖直方向的夹角为30°
【答案】AC
【详解】A.粒子在电场中做类平抛运动,水平方向竖直方向由可得故A正确;B.由于故粒子速度大小为故B错误;C.由几何关系可知,到P点的距离为故C正确;D.速度方向与竖直方向的夹角的正切值即故D错误。故选AC。【命题意图】考查带电粒子在电场中做类平抛运动。
4.(2026·福建三明第一中学·模拟预测)如图甲所示,a、b位于两个等量同种正电荷的连线上,O为连线的中点,且a、b到O的距离相等;如图乙所示,两根相互平行的长直导线垂直纸面通过M、N两点,c、d位于MN的连线上,为MN连线的中点,且c、d到的距离相等,两导线中通有等大同向的恒定电流,下列说法正确的是( )
A. O点电势比a点的高
B. a、b点的电场强度相同
C. 导线M、N相互吸引
D. c、d点的磁感应强度大小相等,方向相同
【答案】C
【详解】A.沿电场线电势降低,根据等量同种点电荷电场的分布规律可知,O点电势比a点的低,故A错误;B.根据等量同种点电荷电场的分布规律,结合对称性可知,a、b点的电场强度大小相等,方向相反,则场强不相同,故B错误;C.根据安培定则可知,电流M在N位置的磁感应强度方向向下,根据左手定则可知,N所受安培力方向向左,根据牛顿第三定律可知,N对M的安培力方向向右,即导线 M、N相互吸引,故C正确;D.根据对称性可知,M在c、d产生的磁感应强度大小分别与N在d、c产生的磁感应强度大小相等,根据安培定则可知,M在c、d产生的磁感应强度方向均垂直于MN连线向下,N在c、d产生的磁感应强度方向均垂直于MN连线向上,根据磁场叠加可知,c、d点的磁感应强度大小相等,方向相反,故D错误。故选C。
5.(2026·福建莆田·适应性练习)如图所示,、、、点为棱长为的正四面体的四个顶点,、、三点各固定一电荷量为的点电荷,为三角形的几何中心。已知静电力常量为,下列说法正确的是( )
A. 点电势小于点电势
B. 试探电荷从点移到电场力做正功
C. 点场强大小为
D. 点场强方向沿方向
【答案】C
【详解】CD.根据点电荷场强公式是三个点电荷在O点场强的叠加,大小为根据几何知识,有联立可得O点场强大小为,电场强度的方向沿方向,故C正确,D错误;A.由CD选项分析可知,电场强度的方向沿方向,所以点电势高于点电势,故A错误;B.点电势高于点电势,可知试探电荷从点移到电场力做负功,故B错误。故选C。
6.(2026·福建三明·二模)(多选)某电场的等势面分布如图所示,相邻等势面之间的电势差均为1V,部分等势面的电势已标明,下列说法正确的是( )
A. b点的电场强度大于c点的电场强度
B. 将电子放在a点,其受到的电场力方向向左
C. 若质子在c点有3eV的动能,可能无法运动到d点
D. 质子在a点的电势能大于在c点的电势能
【答案】AC
【详解】A.相邻等势面电势差相同时,等势面越密集,电场强度越大。由图可知,b点的等势面比c点更密集,因此b点电场强度大于c点,A正确;B.电场线垂直于等势面,由高电势指向低电势,因此a点的电场方向向左;电子带负电,电场力方向与电场方向相反,因此电子受到的电场力方向向右,B错误;C.相邻等势面电势差为,c点电势为2V,d点电势为5V。从c点到d点电势升高,质子带正电,从c到d电势能增加。质子在c点动能为,到达d点时动能减为0,但质子的初速度方向不一定朝向d点,因此存在无法到达d点的可能,C正确;D.质子带正电,电势能满足电势能与电势成正比。a点电势,c点电势,所以因此质子在a点的电势能小于在c点的电势能,D错误。故选AC。
7.(2026·福建宁德·质量检测)如图所示,相距为的、两点分别固定电荷量均为的正点电荷,为连线的中点。一质量为、电荷量为的带电粒子恰能以的速度,绕点在垂直于的平面内做匀速圆周运动。已知静电力常量为,重力忽略不计。下列说法正确的是( )
A. 粒子运动轨迹上各点的电场强度相同
B. 粒子运动轨迹上各点的电势不相等
C. 粒子做匀速圆周运动的半径为
D. 若粒子速度减小,粒子将做离心运动
【答案】C
【详解】A.电场强度是矢量,粒子运动轨迹上不同位置的电场强度方向不同,因此各点电场强度不同,故A错误;B.粒子运动轨迹上任意一点到两个正点电荷、的距离都相等,两点电荷在带电粒子运动轨迹上产生的电势相同,故B错误;C.设粒子做匀速圆周运动的半径为,对受力分析两个正电荷对粒子的库仑力的沿方向分量抵消,指向圆心的合力为 该合力提供向心力代入题目给出的得 解得故C正确;D.若粒子速度减小,粒子所需向心力减小,库仑合力大于所需向心力,粒子将做近心运动,不是离心运动,故D错误;故选C。
8.(2026·福建福州·二模)如图,极板足够长的平行板电容器水平放置,电容器与一直流电源相连。闭合开关,一带正电小球以一定的初速度从两个极板中央水平射入。关于小球在电场中运动时的加速度大小、速度大小、动能和机械能随运动时间的变化关系图像,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】A.小球在平行板电容器中运动时,受到恒定电场力和重力的作用,故加速度恒定,而图像中加速度随时间减小,故A错误;B.若小球受到的重力与电场力大小不相等,小球做类平抛运动,水平分速度恒定,竖直分速度合速度不是的一次函数,因此图像不可能是倾斜直线,故B错误;C.由动能定理得:是的二次函数,图像为开口向上、斜率逐渐增大的抛物线,与选项C一致,故C正确;D.机械能变化等于电场力做功,因此机械能是的二次函数,图像应为曲线,不是倾斜直线,故D错误。故选C。
9.(2026·福建厦门·二模)如图所示,边长为10cm的正方体处于匀强电场中,已知A、B、C、四点的电势分别为11V、10V、11V、9V,则该匀强电场的电场强度大小为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【详解】已知,,设的中点为M,则M点的电势且,设的中点为N,则N点的电势B、M、N三点的电势均为,则平面BMN为等势面,由几何关系,可知平面BMN即为平面。已知正方体边长,由几何关系,可得顶点到该等势面的垂直距离顶点到该等势面的电势差则该匀强电场的电场强度大小为故选D。
10.(2026·福建·学情自测)(多选)如图所示,边长为10 cm的正三角形处在匀强电场中,三角形平面与电场平行,、两点将边三等分,、两点将边三等分;将一个电子从点移到点和从点移到点电场力做功相同。已知点电势为1 V,点电势为4 V,则下列判断正确的是( )
A. 点电势和点电势一样高
B. 点电势为 V
C. 电子从到电场力做功为 eV
D. 匀强电场的电场强度大小为
【答案】AD
【详解】 根据,电子从和做功相等,说明,即 匀强电场中沿直线电势均匀变化,三等分,,,每段电势差为 可得。又三等分,是第一个三等分点,故联立解得,即,为等势线。A.是第二个三等分点,,与相等,故A正确;B.计算得,不是,故B错误;C.电子做功,不是,故C错误;D.AB为等势线,电场垂直,正三角形边长,到的沿电场距离,电势差根据场强,可得 ,故D正确。故选 AD。
11.(2026·福建泉州·三模)如图,在等边三角形顶点、、上各放置一个相同的点电荷,、、是该三角形的角平分线,图示点在上,已知点场强为零,则在、、上与点场强大小相等的位置除点外共有( )
A. 2处
B. 3处
C. 4处
D. 5处
【答案】B
【详解】电场叠加与对称性分析:三个相同点电荷放置在等边三角形顶点,根据电场叠加原理: 三角形角平分线的交点(中心)处,三个电荷产生的场强大小相等、互成,矢量合场强为零,满足场强大小与P点(P点合场强为零)相等的要求,且中心在三条角平分线上。对称位置分析: 题目中P点位于的中心与对边之间,因三角形结构对称,同理可得:在、的中心与对边之间,各存在一个合场强为零的点,和P点位置对称。计数:除已知的P点外,符合要求的位置共3处(中心、上的点、上的点)。故选B。
12.(2026·福建龙岩·适应性练习)如图所示,边长为L的正方形ABCD在竖直平面内,同一水平线上的A、C两点分别固定一个电荷量为Q的正点电荷。将质量为m、电荷量为的小球从B点静止释放。已知静电力常量为k,重力加速度为g,忽略空气阻力和带电小球对原电场的影响。则B点的场强大小为 ,小球运动到D点的动能等于 。
【答案】① ②
【详解】[1]根据矢量的叠加可得B点的场强大小为[2]根据对称性可知点的电势和点的电势相等,则小球从到过程中电场力做功为零,根据几何关系可得根据动能定理可得可得小球运动到D点的动能为
13.(2026·福建福州·二模)场致发射显微镜能够用来分析样品的原子排列。其核心结构如图,金属针与荧光膜之间加上高电压,针尖电势比荧光膜高,形成辐射状电场。电场中、两点的场强大小 (选填“>”“ <”或“=”)。在泡内充以少量氦气,氦原子碰到针尖时会形成电荷量为的氦离子,然后向荧光膜运动。氦离子从针尖到荧光膜的过程中,电势能 (选填“增加”或“减少”) eV。
【答案】① > ② 减少 ③
【详解】[1]根据电场线的疏密程度可知电场中、两点的场强大小;[2][3]氦离子从针尖到荧光膜的过程中,电场力做功为根据可知电势能减少。
14.(2026·厦门外国语学校·适应性考试)小明同学根据图1的电路连接器材来“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”。实验时多次改变合金丝接入电路的长度、调节滑动变阻器的阻值,使电流表的读数达到某一相同值时记录电压表的示数,从而得到多个的值,并作出图像,如图2所示。
(1)在实验中使用的是 (选填“”或“”)的滑动变阻器。
(2)在某次测量时,电压表的指针位置如图3所示,量程为3V,则读数 。
(3)已知合金丝的横截面积为,则其电阻率为 (结果保留2位有效数字)。
(4)本实验中,电流表的内阻对合金丝电阻率的测量结果 (选填“有”或“无”)影响。
【答案】(1) (2)1.31 .32 (3) (4)无
【讲解】(1) 实验中需要多次改变合金丝接入电路的长度并调节滑动变阻器,使电流表的读数达到某一相同值;根据图2可知,合金丝对应的在至之间变化,为了方便调节电流并使电流表读数稳定在某一合适数值,滑动变阻器的最大阻值不宜过大,应选择与待测电阻阻值相近、量程为的滑动变阻器。
(2) 电压表选择的量程为,此时对应表盘下排的刻度,由图读得电压为
(3) 根据欧姆定律和电阻定律,电压表测量的电压与电流的比值满足因此图像的斜率由图2可知,图线的斜率解得金属丝的电阻率
(4) 根据关系式可知,电流表的内阻作为常数项仅影响图像在纵轴上的截距,而合金丝的电阻率是通过图像的斜率计算得出的,所以电流表的内阻对合金丝电阻率的测量结果无影响。
15.(2027·福建漳州·质量检测)某实验小组用如图甲所示电路测量微安表(量程,内阻约)的内阻。可供选择的主要器材有:
电源(电动势约);电阻箱();电阻箱();滑动变阻器();滑动变阻器()。
(1)滑动变阻器应选用 (填器材代号);
(2)按图甲电路,将图乙中实物连线补充完整 ;
(3)实验步骤:
①将变阻器滑片移至最左端,将调至最大值;
②断开,闭合,调节和,使微安表满偏;
③的位置 (填“左移”、“右移”或“保持不动”),闭合,调节使微安表半偏,读出的阻值;
④断开开关,整理器材。
(4)若调节后面板如图丙所示,则待测微安表内阻为 Ω。
【答案】(1) (2) (3)保持不动 (4)
【讲解】(1) 微安表的内阻约为,滑动变阻器采用分压式接法,为了调节方便,应满足滑动变阻器最大阻值远小于负载电阻,故滑动变阻器应选用。
(2) 根据电路图连接的实物连线如图所示
(3) 根据半偏法测电阻的原理,闭合开关调节时,应保证通过的电流几乎不变,故滑片P的位置应保持不动。
(4) 由图丙可知,的接入电阻为根据半偏法测电阻的原理,微安表内阻的测量值
16.(2026·福建·学情自测)某同学要测量金属丝的电阻率,设计了如图甲所示的电路。图中是金属丝,为线夹,电压表V(量程为,内阻约)、电流表(量程为,内阻约),电阻箱(阻值范围为)。电源电动势为,测得金属丝的直径为。
(1)闭合开关前将电阻箱接入电路的电阻调到最大,线夹移至点,闭合开关,调节电阻箱,使电流表的指针偏转较大,这时电流表的指针所指的位置如图乙所示,则这时干路中的电流 ;记录这时电压表的示数,测出、间的距离;
(2)多次改变线夹的位置重复实验,每次实验调节电阻箱使电流表的示数均为,记录每次电压表的示数,测出每次间的距离;作出图像,得到图像的斜率为,则金属丝的电阻率 ;
(3)本次实验由于 (填“电压表分流”或“电流表分压”)使测得的电阻率比实际值 (填“大”或“小”)。
【答案】(1)0.50 (2) (3)① 电压表分流 ② 小
【讲解】(1) 电流表的每一个小格为0.02A,故电流表的示数
(2) 根据欧姆定律有根据电阻定律有联立解得则图像的斜率为解得
(3) [1][2]由于电压表分流,使测得的电流偏大,因此使测得的电阻率比实际值小。
17.(2026·福建漳州·质量检测)某实验小组利用如图甲所示的电路测量电阻丝的电阻率,电阻丝阻值约为20 Ω。带有刻度尺的木板上固定有接线柱和,将电阻丝拉直后固定在a、b之间。在电阻丝上夹一小金属夹,移动金属夹可改变电阻丝接入电路的长度。提供的器材还有:
电池组E(电动势3.0 V,内阻约1 Ω);
电流表A(量程0~100 mA,内阻约5 Ω);
电阻箱R(0~999.9 Ω);
开关、导线若干。
实验步骤如下:
A.用螺旋测微器在电阻丝上同一位置多次测量直径,算出其平均值;
B.按图甲连接电路;
C.将电阻箱阻值调至较大;
D.将金属夹夹在电阻丝某位置,闭合开关,调节电阻箱阻值使电流表满偏,断开开关,记录电阻箱阻值和接入电路的电阻丝长度;
E.改变金属夹位置,重复步骤D,记录多组、;
F.断开开关,整理器材。
回答下列问题:
(1)步骤A的操作明显不妥,正确的操作是:用螺旋测微器在电阻丝的 多次测量直径。
(2)某次测量电阻丝直径时,螺旋测微器示数如图乙所示,该读数为 mm。
(3)根据实验数据绘出图线如图丙所示,图线斜率的绝对值为,在轴上的截距为,测得电阻丝直径为。则
①电阻率的表达式 (用、表示)。
②结合题中器材参数还可求得 (填正确答案标号)。
A.电池组内阻 B.电流表内阻 C.电池组内阻与电流表内阻之和
(4)本实验中,电池组内阻对电阻率的测量结果 (填“有”或“无”)影响。
【答案】(1)不同位置 (2)0.730 .731 .732.7330.734 (3)① ② C (4)无
【讲解】(1) 步骤A正确的操作是:用螺旋测微器在电阻丝的不同位置多次测量直径。
(2) 螺旋测微器读数为0.5mm+0.01mm×23.2=0.732mm
(3) ①[1]由电路可知可得由题意可知解得②[2]由题意可知可知,因电流表满偏电流I和电源电动势E已知,则还可以求得电池组内阻与电流表内阻之和,故选C。
(4) 由上述分析可知,本实验中,电池组内阻对电阻率的测量结果无影响。
18.(2027·福建福州第三中学·模拟预测)小刘同学要测量一个未知电阻:
(1)他首先用多用电表的电阻挡粗测该电阻,将选择开关置于×10挡,发现指针偏转角度过小,则选择开关应置于 (选填“×1”或“×100”)挡,选择好合适挡位后,小刘应重新进行 (选填“欧姆”或“机械”)调零,重测电阻后,指针指示如图1所示,该电阻为 Ω。
(2)然后用伏安法测量该电阻。实验室有以下器材可供选择:
电流表A1(量程0~2 mA,内阻为10 Ω);
电流表A2(量程0~5 mA,内阻约5 Ω);
电源E(电动势约3 V,内阻可忽略);
定值电阻R(1490 Ω,允许最大电流1.0 A);
滑动变阻器R1(0~1 Ω,允许最大电流2.0 A);
滑动变阻器R2(0~10 Ω,允许最大电流1.0 A);
滑动变阻器R3(0~1000 Ω,允许最大电流0.5 A);
开关S一个,导线若干。
小刘设计了如图2所示的电路进行测量,则滑动变阻器选择 (选填“R1”“R2”或“R3”),闭合开关前滑动变阻器滑片应处在最 (选填“左边”“右边”),某次测量时,电流表A1的读数为1.80 mA,电流表A2的读数为3.40 mA,则待测电阻为 Ω。
【答案】(1)① ×100 ② 欧姆 ③ 1600 (2)① ② 左边 ③ 1687.5
【讲解】(1) [1]多用电表电阻挡指针偏转角度过小,说明被测电阻阻值很大,需要换用更大倍率的挡位,因此从×10挡换为×100挡;[2]每次更换欧姆挡的挡位后,都必须重新进行欧姆调零,机械调零仅在使用多用电表前进行一次,换挡无需重复操作。[3]电阻读数:图1中欧姆挡刻度指向16,结合所选×100倍率,待测电阻为
(2) [1]电路图中滑动变阻器采用的是分压式接法,为了调节方便,优先选阻值小的,如果选择滑动变阻器,则最大电流,超过其允许的最大值,所以滑动变阻器选择R2。[2]闭合开关前,为了让测量支路的初始电压为0,保护电路元件,滑片应处在左边,此时测量支路被短路,初始输出电压为0。[3]和定值电阻串联相当于一个改装电压表,其两端总电压为根据并联电路规律,流过的电流为因此待测电阻
19.(2026·福州第一中学·学情自测)在科艺节上,老师表演了一个“魔术”:如图甲,在没有底的空塑料瓶上固定着一块易拉罐铝片和一根铁锯条,将它们分别与静电起电机的正、负极相连。在塑料瓶里放置点燃的蚊香,很快瓶里烟雾缭绕;摇动起电机后,顿时瓶内变得清澈透明。图乙为瓶内俯视图,其中、、为瓶内电场中同一条电场线上的三个点,且。则起电机摇动时 ;点的电场强度 点的电场强度;带负电的烟尘在点的电势能 在点的电势能。(均填“大于”、“等于”或“小于”)
【答案】① 小于 ② 小于 ③ 小于
【详解】[1]从a点到c点处并不是匀强电场,电场线会从铝片到锯条逐渐密集。因此ac间的电势差要小于bc间电势差的二倍;[2]在b点处的电场线会更密集,因此a点的电场强度小于b点;[3]带负电的烟尘离负极越近电势能越大,因此在b点的电势能小于在c点的电势能。
20.(2026·福建三明第一中学·模拟预测)车辆运输中若存在超载现象,将带来安全隐患。由普通水泥和导电材料混合制成的导电水泥,可以用于监测道路超载问题。某小组对此进行探究。
(1)选择一块均匀的长方体导电水泥块样品,用多用电表粗测其电阻。将多用电表选择开关旋转到“ ”挡,正确操作后,指针位置如图1所示,则读数为 。
(2)进一步提高实验精度,使用伏安法测量水泥块电阻,电源E电动势,内阻可忽略,电压表量程,内阻约 ,电流表量程,内阻约。实验中要求滑动变阻器采用分压接法,在图2中完成余下导线的连接 。
(3)如图2,测量水泥块的长为a,宽为b,高为c。用伏安法测得水泥块电阻为R,则电阻率 (用R、a、b、c表示)。
(4)测得不同压力F下的电阻R,算出对应的电阻率,作出图像如图3所示。
(5)基于以上结论,设计压力报警系统,电路如图4所示。报警器在两端电压大于或等于 时启动,为水泥块,为滑动变阻器,当的滑片处于某位置,上压力大于或等于时,报警器启动。报警器应并联在 两端(填“”或“”)。
(6)若电源E使用时间过长,电动势变小,上压力大于或等于时,报警器启动,则 (填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】① 8000 ② ③ ④ ⑤ 大于
【详解】
(1)[1]多用电表选择开关旋转到“ ”挡,故根据图1可知读数为;
(2)[2]长方体导电水泥块样品的电阻,故采用电流表内接法;实验中要求滑动变阻器采用分压接法,故连接实物图如图 (3)[3]根据电阻定律可知
(5)[4]根据图3可知压力越大电阻率越小,即电阻越小;回路中电流增加,电压增加,电压减小,而报警器在两端电压大于或等于 时启动,故应将报警器并联在两端;
(6)[5]电源电动势E减小,要使报警器启动,即两端电压要仍为3V,根据串联分压有可知E减小需要R1更小,又因为F越大R1越小,可知F1需要大于F0。
21.(2026·福建厦门·二模)小福同学通过实验测量一电源的电动势和内阻可供使用的器材有:
待测电源(电动势E约2V)
电压表V(量程,内阻约为)
电流表A(量程,内阻约为)
滑动变阻器R
开关S
(1)为使电动势和内阻的测量结果都尽可能准确,小福同学将以上器材组成如图甲所示的电路,请在图中用笔画线代替导线,将实物电路补充完整 。
(2)正确连接电路后,调节滑动变阻器滑片,记录多组电压表和电流表的示数,并根据实验数据作出图像,如图乙所示。根据图线求得电动势 V,内阻 。(结果均保留两位有效数字)
(3)由于电表的内阻不能忽略,导致电源的电动势与内阻的测量值与真实值之间存在误差,本次实验中,根据实验数据作出的图线用实线表示,真实的路端电压随干路电流变化图线用虚线表示,则下列图像正确的是________。
A. B.
C. D.
(4)现有两个相同规格的小灯泡和,此种灯泡的特性曲线如图丙所示,将它们并联后与本次实验所用电源串联,如图丁所示,则灯泡的实际功率约为 W(结果保留两位有效数字)。
【答案】(1) (2)① 2.1 ② 4.2 (3)C (4)0.11
【讲解】(1) 根据图乙,判断电源内阻较小,电路连接如下图
(2) [1][2]根据结合图乙的直线斜率及截距可知电动势内阻。
(3) 由于电压表的分流作用,电流表示数小于通过电源的电流,但是短路电流不变故选C。
(4) 设通过、的电流均为I,由闭合电路欧姆定律有即做出图像,如图所示 与灯泡伏安特性曲线交点为(0.6V,0.18A)即为工作状态下的电压和电流,功率
22.(2026·福建泉州·三模)某同学为了测量一微安表G的内阻并扩大其量程,实验室提供如下器材:数字式多用电表A(电压挡内阻视为无穷大),滑动变阻器,电阻箱,两节干电池,开关与导线若干。
(1)该同学使用数字式多用电表检测干电池,以下操作正确的是
A.用直流电压挡测量电池两极间的电压得到电动势
B.用欧姆挡测量电池两极间的电阻得到电池内阻
(2)如图甲为数字多用电表的插孔面板,该同学设计了图乙所示的电路,将数字多用电表A调至直流电流挡,黑表笔插在图甲中的公共端孔,则红表笔应插在图甲中 孔(填“”“”或“”);
(3)用笔画线代替导线,根据图乙将图丙中的实物图连接完整;
(4)将的阻值调至最大,合上开关,调节使G的指针偏转到满刻度,记下此时A的示数,合上开关,反复调节和的阻值,使A的示数仍为,使G的指针偏转到满刻度的一半,此时的示数为;
(5)仅从实验设计原理看,用上述方法得到的G内阻的测量值 真实值(填“大于”“等于”或“小于”);
(6)若要将G的量程扩大为,结合实验测得的结果,须在G上并联的分流电阻 (用、、表示)。
【答案】① A ② A ③ ④ 等于 ⑤
【详解】[1] 多用电表的电压挡测量电源两极间的输出电压是可以的,近似等于电源电动势,但多用电表不能用电阻挡直接测含电源电路的电阻。故选A。[2]多用电表调整至直流电流挡,多用电表的两个表笔应分别插入AD两个插孔;黑表笔插在图甲中的公共端孔,则红表笔应插在图甲中A孔;[3] 根据图乙将图丙中的实物图连接完整,如图所示 [4] 由题意可知电流计G的满偏电流为,闭合开关后使A的示数为,电流计G的示数为,说明通过的电流也为,与电流计G并联电压相同,所以由上述分析可知所测量的电流计内阻没有系统误差,即用上述方法得到的G内阻的测量值等于真实值;[5]欲将电流表G的量程扩大为Ⅰ,则电流表G满偏时通过所并联电阻的电流为,而G两端的电压为,故所并联的电阻为
23.(2026·福建龙岩·适应性练习)某实验小组用如图甲所示的电路测量定值电阻的阻值。所用器材如下:干电池、电流表、定值电阻、电阻箱R、待测电阻、开关、导线等。
(1)闭合开关前,应把电阻箱的阻值调到 (填“最大”或“最小”);
(2)闭合开关、,调节电阻箱阻值,读出电流表示数,再断开开关,读出电流表示数;
(3)改变电阻箱的阻值R,测得多组、值,以为纵轴,以R为横轴建立直角坐标系,画出图像如图乙中①所示,其斜率为,则图像可能是图乙中的 (填“②”“③”或“④”),已知两图线纵截距分别为和,则待测电阻 。(用“k、、”表示)
(4)考虑电流表和电源内阻的影响,本实验中定值电阻测量值 真实值(填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】① 最大 ② ③ ③ ④ 等于
【详解】
(1)[1]为了保护电路,闭合开关前,应把电阻箱的阻值调到最大;
(3)[2][3]当闭合时,被短路,根据闭合电路欧姆定律可得整理得对应图线① ,斜率截距当断开时,接入电路,根据闭合电路欧姆定律可得整理得可知图像和图像斜率相同,即图像可能是图乙中的③ ;对应图线③ ,截距联立得
(4)[4]根据可知考虑电流表和电源内阻的影响,本实验中定值电阻测量值等于真实值。
24.(2026·福建莆田·适应性练习)某物理实验小组利用实验室器材测量一段康铜金属丝的电阻率。
(1)用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径,算出平均值;用刻度尺测量金属丝接入电路的长度。
(2)该实验小组采用图甲所示电路图进行实验,为输出电压可调且稳定的直流电源。将电源输出电压调至,闭合开关,调节电阻箱的阻值,当的示数时,电压表的指针如图乙所示,其读数 。根据上述数据,可计算得金属丝的电阻 (保留3位有效数字)。
(3)根据公式 (用、、、表示)可计算出该金属丝的电阻率。
(4)在图甲的电路中,由于电压表内阻并非无穷大,会导致的测量值 (填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
(5)另一实验小组设计了图丙所示的改进电路进行测量。闭合开关与,调节电阻箱,当灵敏电流计的示数为零时,记下电阻箱的阻值,则金属丝的电阻为 (用、、表示)。
【答案】① 2.60 ② 1.30 ③ ④ 小于 ⑤
【详解】
(2)[1]电压表的读数2.60V。[2]金属丝的电阻
(3)[3]根据公式,可得
(4)[4]在图甲的电路中,由于电压表内阻并非无穷大,可知Ix偏大,根据,会导致的测量值小于真实值。
(5)[5]当灵敏电流计示数为零时,Rx两端电势差等于干电池电动势E,则R1两端电压为U-E,由串联电流相等规律整理得
25.(2026·福建·适应性练习)某实验小组自制了一台氧气流量计,其结构如图甲所示,氧气从进气口进入腔体冲击应变片,应变片发生形变,阻值随之变化。应变片接在图乙所示的电路中,其中电源电动势,定值电阻,,应变片的阻值随氧气流量变化的关系如图丙所示。闭合开关S,当流量变化时,、两点间的电压会随之改变。在、间接入电压传感器,利用电压传感器的示数可算出流量。电源内阻不计,电压传感器的内阻可视为无穷大。
(1)按照图乙,将图丁中的实物连线补充完整 。
(2)当氧气流量时, mV。
(3)当氧气流量时,、两点的电势关系为 (填“”“<”或“”)。
(4)当电压传感器的示数为4mV时,氧气流量 。
(5)当环境温度升高时,应变片阻值增大,该变化会导致氧气流量的测量值 (填“偏大”或“偏小”)。为减小因温度升高带来的误差,可采用的方法是 (写出一种方法)。
【答案】(1) (2)0 (3) (4) (5)① 偏大 ② 适当增大的阻值
【讲解】(1)
(2) 时,由丙图知,又则上下两支路根据串联电路的分压原理,则有则
(3) 当氧气流量时,由丙图知增大则分到的电压减小,减小,而不变,故
(4) 取电源负极为零电势点, 对下面支路由欧姆定律又联立解得由图丙得氧气流量
(5) [1]当环境温度升高时,应变片阻值增大,由图丙会导致氧气流量的测量值偏大[2]为减小因温度升高带来的误差,可采用的方法是适当增大的阻值
26.(2026·福建宁德·质量检测)某实验小组用图甲所示的电路测量西红柿电池的电动势和内阻。所用器材如下:西红柿电池、电阻箱、多用电表挡(阻值为)、开关、导线等。他们用图甲中电路测量西红柿电池的电动势和内阻。
(1)闭合开关前,应先把电阻箱的阻值调到 (选填“最大”或“最小”)。
(2)某次测量,多用电表指针偏转如图乙所示,其读数为 mA。
(3)结合多次测量所得数据,画出关系图线,如图丙所示。由图线求得电源的电动势 ,内阻 。
(4)若某同学误将图甲中的多用电表当成理想电表,结合图丙中的数据计算得到电源的电动势和内阻分别为和,由此产生的相对误差分别为: , 。
【答案】(1)最大 (2)0.149 .147 .148 (3)① 0.63 .64 .65 ② 2325 (4)① ② 12.9%
.0%
.1%
【讲解】(1) 闭合开关前,为保护电路,应先把电阻箱的阻值调到最大,使初始电流最小。
(2) 多用电表0.5mA,则最小分度值为0.01mA,可知读数保留到千分位,则根据图乙可知读数为。
(3) [1][2]根据闭合电路欧姆定律有整理得可知图像斜率、纵截距分别为根据图丙可知联立解得
(4) [1][2]多用电表当成理想电表,则有可知图像斜率、纵截距分别为又因为联立解得可知,
27.(2026·福建·适应性练习)如图,两半径近似相等的光滑绝缘环形挡板固定在光滑水平面内,组成一圆心为、半径为的圆形轨道。、为轨道上两点,为的中点,点在延长线上、与点距离为,且。在点固定一电荷量为的负点电荷,在点固定一电荷量为的正点电荷。一带正电小球在轨道内做匀速圆周运动,经过点时对内、外侧挡板均无压力。已知小球质量为、电荷量为q,小球可视为质点且运动过程中电荷量保持不变,静电力常量为。求:
(1)、两处的电荷产生的电场在点的合场强大小;
(2)小球做匀速圆周运动的速度大小;
(3)小球经过点时对挡板压力的大小和方向。
【答案】(1) (2) (3)大小为,方向沿方向
【讲解】(1) 处的电荷在点产生的方向沿方向,大小为处的电荷在点产生的方向沿方向,大小为、两处的电荷产生的电场在点的合场强大小
(2) 小球经过A点时,小球所受库仑力的合力提供向心力,有求得
(3) 由数学知识可知,,,,小球经过B点时,M处的点电荷对小球的库仑力沿半径方向的分力与挡板对小球支持力的合力提供向心力,有求得根据牛顿第三定律可知,小球经过点时对挡板压力大小方向沿方向。
28.(2026·福建泉州·三模)如图,在真空室中有一水平正对放置的平行板电容器,其电容为,两板长度均为,板间距离为,上板接地,初始不带电。现有大量质量均为、电量均相同的带正电小油滴,以相同的初速度持续不断地从两板正中间沿水平射入,第1滴油滴落在距下板左端处的点,第31滴油滴正好落到下板的正中央点。已知重力加速度大小为,设落到下板油滴的电量被板全部吸收,在两板间形成匀强电场,不考虑油滴间的相互作用。求:
(1)油滴的初速度大小;
(2)第31滴油滴在板间运动的加速度大小;
(3)每一滴油滴的带电量。
【答案】(1) (2) (3)
【讲解】(1) 第1滴油滴射入时,电容器不带电,板间无电场,油滴仅受重力做平抛运动。竖直方向下落距离为,由得水平方向位移为,由代入得:
(2) 第31滴油滴做类平抛运动,水平方向匀速运动,落到下板正中央时水平位移由代入得:竖直方向位移仍为,由代入得: 即:
(3) 第31滴射入时,已有30滴油滴落到下板,电容器总带电量由电容定义得板间电压板间电场强度对第31滴油滴受力分析:电场力向上,重力向下,由牛顿第二定律:代入、、 整理得 即
29.(2026·福建·模拟测试)小福同学了解到智能穿戴设备中常用到压阻应变片元件,当改变对压阻应变片的压力大小时,其阻值发生变化,这种效应称为“压阻效应”。现用如图甲所示的电路研究某压阻应变片的压阻效应,已知电流表、毫安表内阻均忽略不计,定值电阻,电源的电动势、内阻忽略不计。
(1)闭合开关S,给电阻施加压力F,测得电流表示数如图乙所示,读数为 A,毫安表示数为,则此时的阻值大小为 。
(2)给电阻加上不同的压力F,记录不同压力F下对应的值,并绘制图像如图丙所示。
(3)该同学为制作简易压力表,设计了如图丁所示电路,直接在毫安表表盘上对应电流位置处标上压力大小,所用电源的电动势、内阻忽略不计。
①调节图丁中的电阻箱,发现当压力大小时,毫安表的读数为,则可将刻度处标注为。保持阻值不变,则毫安表的刻度处应该标注的压力大小 N,其余刻度均按此方法进行标注。
②若该装置使用较长时间后,电源内阻增大,不可被忽略,使用时根据表盘刻度得到的压力F的测量值与真实值相比 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】① 0.30 ② 1000 ③ 10 ④ 偏小
【详解】
(1)根据读数可得电流表示数为。
(2)此时的阻值大小。
(3)① 当压力大小时,毫安表的读数为,根据图丙可知此时压阻应变片,由可得当毫安表的读数为时,,解得根据图丙可知此时压力大小为。②,若直流电源内阻增大变为不可忽略,上式变为则达到相同电流时的实际值偏小,F的实际值比根据标注得到的测量值大,因此根据标注读出的测量值偏小,故填“偏小”。
30.(2026·福建福州·二模)磁敏电阻是一种基于磁阻效应的电阻元件,可用于磁感应强度测量。某磁敏电阻的阻值随磁感应强度的变化规律如图甲所示,某小组利用其特性设计了一款磁感应强度大小测量仪,电路图如图乙所示,提供的器材有:
A.磁敏电阻(工作范围为)
B.电源(电动势为3V,内阻不计)
C.电流表(量程为3.0mA,内阻不计)
D.电阻箱(最大阻值为)
E.定值电阻(阻值为)
F.定值电阻(阻值为)
G.开关,导线若干
(1)按照图乙所示连接实验电路 ,定值电阻应选 (选填“”或“”)
(2)按下列步骤标注表盘:
①闭合开关,然后将开关向端闭合,将电阻箱调为 ,标记电流表此时指针对应的刻度线为1.5T;
②逐步减小电阻箱的阻值,依据图甲规律,将电流表的“电流”刻度线标记为对应的“磁感应强度”值;
③将开关向端闭合,测量仪即可正常使用。
(3)用标注好的磁场测量仪进行测量,若电流表的指针指在如图丙所示的位置,记录电流表示数为 mA,则此时对应磁感应强度为 T(结果保留两位有效数字)。
【答案】(1)① ② (2)1300.0 Ԕ (3)① 2.00 ② 1.0
【讲解】(1) [1]按照图乙所示连接实验电路如图所示: [2]当磁感应强度为零时,磁敏电阻的阻值为为了保护电流表,定值电阻R的最小阻值为故定值电阻应选。
(2) 由图甲可知,当将电阻箱调为时,标记电流表此时指针对应的刻度线为1.5T。
(3) [1][2]由图丙可知,电流表的示数为,此时磁敏电阻的阻值为由图甲可知待测磁场的磁感应强度为1.0T。
31.(2026·福建厦门·适应性练习)如图所示,等量异种点电荷分别固定在同一水平线上间距为的、两点处,其中处点电荷带正电,点为、连线中点,点、、分别位于、、正下方处。一长为的轻质绝缘细杆一端固定一质量为、电荷量为()的带电小球,另一端位于点,轻杆可绕点在所在竖直平面内自由转动。小球从点由静止释放,到达点的速度大小与到达最低点的速度大小相等,取点电势为零,不计空气阻力及一切摩擦,重力加速度为,求:
(1)小球到达点时的速度大小;
(2)等量异种点电荷形成的电场中点的电势;
(3)已知等量异种点电荷所带电荷量大小均为,静电力常量为,求带电小球运动到点时轻杆对小球的作用力大小。
【答案】(1) (2) (3)
【讲解】(1) 根据等量异种点电荷的电势分布特征可知、两点电势均为零,小球从到只有重力做功,由动能定理得解得
(2) 小球到达点和点的速度大小相等,即点电势为零,由动能定理有解得因解得
(3) 根据等量异种点电荷电场对称性可知小球从到,由动能定理有解得由牛顿第二定律可知,小球到达位置时沿杆方向合力满足小球在位置时沿杆方向的合力为零,其中处点电荷对小球的库仑力沿竖直方向,不影响沿杆方向受力;故处点电荷对小球库仑力沿杆方向分量与轻杆对小球作用力等大反向,满足其中,联立解得轻杆对小球的作用力大小
32.(2026·福建上杭县第一中学·质量检测)某学习小组把铜片和锌片相隔约1cm插入一个苹果中,制成了一个苹果电池。为了测量该苹果电池的电动势E和内阻r,他们进行了以下实验操作:
(1)先用多用电表的“直流电压2.5V”挡粗测苹果电池的电动势,如图甲所示,则多用电表的读数为 V(保留2位有效数字)。若考虑系统误差,则该苹果电池的电动势E应 (选填“大于”“等于”或“小于”)测量值。
(2)为验证上述判断,大家想尽可能准确测量出苹果电池的电动势和内阻,他们选用以下器材进一步实验。
A.电阻箱(最大阻值为9999.9Ω);
B.DIS数字电压传感器(内阻可视为无穷大);
C.DIS数据采集器;
D.笔记本电脑;
E.导线和开关。
具体实验步骤如下:
①将该苹果电池与实验器材按图乙所示电路连接;
②调节电阻箱阻值,闭合开关,待示数稳定后,记录电阻箱的阻值R和数字电压传感器显示的数值U后立即断开开关;
③每次将电阻箱的阻值减小1000Ω,重复以上实验步骤,测量出R值和U值,计算出相应的和并记录数据;
④根据数据,绘制出关系图线如图丙中线a所示。
(3)根据实验数据绘制的图线a可得该苹果电池的电动势为 ,内阻为 (结果均保留2位有效数字)。
(4)若用普通的磁电式电压表代替数字电压传感器进行实验,得到的图线可能是图丙中的 (选填“b”“c”或“d”),请说明你做出判断的理由: 。
【答案】① 0.85 ② 大于 ③ 1.0V ④ 7.8kΩ ⑤ b ⑥ 若用普通的磁电式电压表代替数字电压传感器进行实验,则有可得。即图像的斜率不变,纵截距变大,则得到的图像可能是图丙中的b
【详解】[1]最小分度为5,由,得电表的读数为0.85V[2]因电压表的电阻不是无穷大,用电压表测电源电动势时电路中有电流,在电源内阻上有电压降,路端电压小于电源电动势,故电池的电动势E大于测量值[3] [4]由闭合电路的欧姆定律,得,斜率电池的电动势为1.0V,内阻为 [5][6] 若用普通的磁电式电压表(要考虑其分流作用)代替数字电压传感器进行实验,则有可得。即图像的斜率不变,纵截距变大,则得到的图像可能是图丙中的b
试卷第1页,共3页
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专题04 静电场 恒定电流
6年真题1年模拟
考点分类
福建考情
命题规律
考点1 静电场中力的性质
2025福建(1题)
·情境:贴近日常生活与生产实际创设命题情境。
·重点:共线的自由电荷的平衡问题。
·趋势:考查深度逐步提升,由浅层识记过渡到分析推理,以实验探究和过程分析为主要考查形式。
考点2 电场强度矢量叠加的几种特殊方法
2026福建(1题)、2024福建(1题)
·情境:贴近日常生活与生产实际创设命题情境。
·重点:电场强度的叠加法则。
·趋势:常与势能等知识板块交叉融合,以实验探究和过程分析为主要考查形式。
考点3 静电场中能的性质
2023福建(1题)、2022福建(1题)、2021福建(1题)
·情境:贴近日常生活与生产实际创设命题情境。
·重点:匀强电场中电势差与电场强度的关系。
·趋势:常与势能等知识板块交叉融合。
考点4 带电粒子在电场中运动的综合问题
2026福建(1题)、2025福建(1题)、2024福建(1题)、2023福建(1题)
·情境:倾向于融入前沿科技与工程应用情境。
·重点:带电物体(计重力)在匀强电场中直线运动、带电粒子在匀强电场中做类抛体运动计算、带电粒子在径向电场中运动。
·趋势:情境化命题逐步加深,考查深度逐步提升,由浅层识记过渡到分析推理。
考点5 电容器的充放电现象
2023福建(1题)
·情境:围绕生活场景展开实验探究型命题。
·重点:观察电容器充、放电现象、电容器的充放电与储能。
·趋势:情境化趋势明显,题干背景日趋丰富,考查深度逐步提升,由浅层识记过渡到分析推理,以实验探究和过程分析为主要考查形式。
考点6 测量金属丝的电阻率
2021福建(1题)
·情境:围绕生活场景展开实验探究型命题。
·重点:测量电阻丝的电阻率。
·趋势:情境化趋势明显,题干背景日趋丰富,考查深度逐步提升,由浅层识记过渡到分析推理,以实验探究和过程分析为主要考查形式。
考点7 测量电源的电动势和内阻
2022福建(1题)
·情境:围绕生活场景展开实验探究型命题。
·重点:利用伏安法测量电源的电动势和内阻。
·趋势:情境化趋势明显,题干背景日趋丰富,考查深度逐步提升,由浅层识记过渡到分析推理,以实验探究和过程分析为主要考查形式。
考点8 测量电阻常用的方法
2025福建(1题)、2024福建(1题)
·情境:围绕生活场景展开实验探究型命题。
·重点:用电阻箱替代电阻测量阻值、伏安法测量未知电阻。
·趋势:情境化趋势明显,题干背景日趋丰富,考查深度逐步提升,由浅层识记过渡到分析推理。
考点1 静电场中力的性质
1.(2025·福建·高考真题)如图,M、N、P是竖直平面内一直角三角形的三个顶点,MN在同一水平线上,。M、N点分别固定有电荷量为、的正点电荷。若一带电小球置于P点时,处于受力平衡状态,则Q1与Q2的比值为 ,除P点外,线段MP上 (填“存在”或“不存在”)该带电小球受力平衡的其他点。
考点2 电场强度矢量叠加的几种特殊方法
1.(2026·福建·高考真题)如图,长方形ABCD的四个顶点固定有电荷量均为Q的点电荷,其中A、C点上的点电荷带负电,B、D点上的点电荷带正电。AB和BC的长度分别为2a和。O为长方形中心,长为2a的线段OP与长方形所在平面垂直,M为AB边中点。将一电荷量为q()的点电荷从P点移到M点,电场力对该点电荷所做的功 (填“大于零”“等于零”或“小于零”),该点电荷在M点所受电场力大小为 。(静电力常量为k)
2.(2024·福建·高考真题)如图,圆心为点、半径为的圆周上有、、、、、、、八个等分点,点固定有一带电量为()的点电荷,其余各点均固定有带电量为的点电荷。已知静电力常量为,则点的电场强度大小为 。、分别为、的中点,则点的电势 (填“大于”“等于”或“小于”)点的电势;将一带电量为()的点电荷从点沿图中弧线移动到点,电场力对该点电荷所做的总功 (填“大于零”“等于零”或“小于零”)。
考点3 静电场中能的性质
1.(2022·福建·高考真题)平时我们所处的地球表面,实际上存在场强大小为的电场,可将其视为匀强电场,在地面立一金属杆后空间中的等势面如图所示。空间中存在a、b、c三点,其中a点位于金属杆正上方,b、c等高。则下列说法正确的是( )
A. b、c两点的电势差
B. a点场强大小大于
C. a点场强方向水平向右
D. a点的电势低于c点
2.(2023·福建·高考真题)“场离子显微镜”的金属钨针尖处于球形真空玻璃泡的球心O,玻璃泡内壁有一层均匀导电膜:在钨针和导电膜间加上高电压后,玻璃泡上半部分的电场可视为位于O点处点电荷形成的电场,如图所示。a、b、c、d、O为同一平面上的5个点,abc是一段以O为圆心的圆弧,d为ob的中点。a、d两点场强大小分别为Ea、Ed,o、a、c、d四点电势分别为φo、φa、φc、φd,则φa φd;φa φc,(φo-φa) 2(φo-φd)。(填“大于”“等于”或“小于”)
3.(2021·福建·高考真题)如图(a),同一竖直平面内A、B、M、N四点距O点的距离均为,O为水平连线的中点,M、N在连线的中垂线上。A、B两点分别固定有一点电荷,电荷量均为Q()。以O为原点,竖直向下为正方向建立x轴。若取无穷远处为电势零点,则上的电势随位置x的变化关系如图(b)所示。一电荷量为Q()的小球以一定初动能从M点竖直下落,一段时间后经过N点,其在段运动的加速度大小a随位置x的变化关系如图(c)所示。图中g为重力加速度大小,k为静电力常量。
(1)求小球在M点所受电场力大小。
(2)当小球运动到N点时,恰与一沿x轴负方向运动的不带电绝缘小球发生弹性碰撞。已知与的质量相等,碰撞前、后的动能均为,碰撞时间极短。求碰撞前的动量大小。
(3)现将固定在N点,为保证能运动到N点与之相碰,从M点下落时的初动能须满足什么条件?
考点4 带电粒子在电场中运动的综合问题
1.(2026·福建·高考真题)反射飞行时间质谱仪的核心部件中存在真空无场漂移区和匀强电场反射区,竖直剖面如图所示。某次调试过程中,比荷(电荷量与质量之比)均为K的离子a、b分别以不同速率、从入口O点入射,入射方向与水平方向的夹角均为,经漂移区进入反射区后,在水平向右的电场作用下返回漂移区,最终到达O点正上方的探测屏。已知漂移区长度为L,离子运动轨迹处于与电场方向平行的竖直面内,重力不计。要使离子a、b从O点到探测屏的飞行时间相等,反射区电场强度大小E应调为( )
A.
B.
C.
D.
2.(2025·福建·高考真题)角分辨光电子能谱仪是现代科学研究的先进仪器,其核心装置中有两个同心半球极板。垂直半球底面且过球心O的截面如图所示。极板间存在一径向电场,其等势线为一系列以O为圆心的半圆。电子a以初动能,从入口M点垂直半球底面入射,从N点射出,电子b也从M点垂直半球底面入射,经P点后从Q点射出。两电子的运动轨迹如图所示,已知电子a轨迹为一以O为圆心的半圆,与OP交于H点,H、P两点间的电势差为U,,,电子电荷量大小为,重力不计。则( )
A. P点的电场强度
B. 电子a在H点受到的电场力大小为
C. 电子b在P点动能小于在Q点动能
D. 电子b从M点运动到Q点的过程中,克服电场力所做的功小于2eU
3.(2024·福建·高考真题)如图,木板A放置在光滑水平桌面上,通过两根相同的水平轻弹簧M、N与桌面上的两个固定挡板相连。小物块B放在A的最左端,通过一条跨过轻质定滑轮的轻绳与带正电的小球C相连,轻绳绝缘且不可伸长,B与滑轮间的绳子与桌面平行。桌面右侧存在一竖直向上的匀强电场,A、B、C均静止,M、N处于原长状态,轻绳处于自然伸直状态。时撤去电场,C向下加速运动,下降后开始匀速运动,C开始做匀速运动瞬间弹簧N的弹性势能为。已知A、B、C的质量分别为、、,小球C的带电量为,重力加速度大小取,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,弹簧始终处在弹性限度内,轻绳与滑轮间的摩擦力不计。
(1)求匀强电场的场强大小;
(2)求A与B间的滑动摩擦因数及C做匀速运动时的速度大小;
(3)若时电场方向改为竖直向下,当B与A即将发生相对滑动瞬间撤去电场,A、B继续向右运动,一段时间后,A从右向左运动。求A第一次从右向左运动过程中最大速度的大小。(整个过程B未与A脱离,C未与地面相碰)
4.(2023·福建·高考真题)如图(a),一粗糙、绝缘水平面上有两个质量均为m的小滑块A和B,其电荷量分别为和。A右端固定有轻质光滑绝缘细杆和轻质绝缘弹簧,弹簧处于原长状态。整个空间存在水平向右场强大小为E的匀强电场。A、B与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,其大小均为。时,A以初速度向右运动,B处于静止状态。在时刻,A到达位置S,速度为,此时弹簧未与B相碰;在时刻,A的速度达到最大,此时弹簧的弹力大小为;在细杆与B碰前的瞬间,A的速度为,此时。时间内A的图像如图(b)所示,为图线中速度的最小值,、、均为未知量。运动过程中,A、B处在同一直线上,A、B的电荷量始终保持不变,它们之间的库仑力等效为真空中点电荷间的静电力,静电力常量为k;B与弹簧接触瞬间没有机械能损失,弹簧始终在弹性限度内。
(1)求时间内,合外力对A所做的功;
(2)求时刻A与B之间的距离;
(3)求时间内,匀强电场对A和B做的总功;
(4)若增大A的初速度,使其到达位置S时的速度为,求细杆与B碰撞前瞬间A的速度。
考点5 电容器的充放电现象
1.(2023·福建·高考真题)某同学用图(a)所示的电路观察矩形波频率对电容器充放电的影响。所用器材有:电源、电压传感器、电解电容器C(,),定值电阻R(阻值)、开关S、导线若干。
(1)电解电容器有正、负电极的区别。根据图(a),将图(b)中的实物连线补充完整 ;
(2)设置电源,让电源输出图(c)所示的矩形波,该矩形波的频率为 ;
(3)闭合开关S,一段时间后,通过电压传感器可观测到电容器两端的电压随时间周期性变化,结果如图(d)所示,A、B为实验图线上的两个点。在B点时,电容器处于 状态(填“充电”或“放电”)在 点时(填“A”或“B”),通过电阻R的电流更大;
(4)保持矩形波的峰值电压不变,调节其频率,测得不同频率下电容器两端的电压随时间变化的情况,并在坐标纸上作出电容器上最大电压与频率f关系图像,如图(e)所示。当时电容器所带电荷量的最大值 C(结果保留两位有效数字);
(5)根据实验结果可知,电容器在充放电过程中,其所带的最大电荷量在频率较低时基本不变,而后随着频率的增大逐渐减小。
考点6 测量金属丝的电阻率
1.(2021·福建·高考真题)某实验小组使用多用电表和螺旋测微器测量一长度为电阻丝的电阻率,该电阻丝的电阻值约为,材料未知。实验过程如下:
(1)用螺旋测微器测量该电阻丝的直径,示数如图(a)所示。该电阻丝的直径为 。
(2)对多用电表进行机械调零。
(3)将多用电表的选择开关旋至 倍率的电阻挡(填“”“”“”或“”)。
(4)将黑、红表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指在电阻挡零刻度线。
(5)将黑、红表笔并接在待测电阻丝两端,多用电表的示数如图(b)所示。该电阻丝的电阻值为 。
(6)测量完成之后,将表笔从插孔拔出,并将选择开关旋到“OFF”位置。
(7)实验测得的该电阻丝电阻率为 (结果保留3位有效数字)。
考点7 测量电源的电动势和内阻
1.(2022·福建·高考真题)在测量某电源电动势和内阻时,因为电压表和电流表的影响,不论使用何种接法,都会产生系统误差,为了消除电表内阻造成的系统误差,某实验兴趣小组设计了如图甲实验电路进行测量。已知。
(1)按照图甲所示的电路图,将图乙中的器材实物连线补充完整 。
(2)实验操作步骤如下:
①将滑动变阻器滑到最左端位置
②接法Ⅰ:单刀双掷开关S与1接通,闭合开关,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据的值,断开开关
③将滑动变阻器滑到最左端位置
④接法Ⅱ:单刀双掷开关S与2闭合,闭合开关,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据的值,断开开关
⑤分别作出两种情况所对应的和图像
(3)单刀双掷开关接1时,某次读取电表数据时,电压表指针如图丙所示,此时 V。
(4)根据测得数据,作出和图像如图丁所示,根据图线求得电源电动势 V,内阻 Ω。(结果均保留两位小数)
(5)由图丁可知 (填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)测得的电源内阻更接近真实值。
(6)综合考虑,若只能选择一种接法,应选择 (填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)测量更合适。
考点8 测量电阻常用的方法
1.(2025·福建·高考真题)(多选)某实验小组基于“等效替代法”设计了如图(a)所示的电路用于电阻测量。使用的器材有:电源E(电动势3V),电流表A(量程30mA),定值电阻(阻值均为),定值电阻(阻值),滑动变阻器(最大阻值,额定电流1.5 A),带标尺的滑动变阻器(最大阻值,额定电流1.5A),选择开关,单刀开关,待测电阻(阻值小于),导线若干。
(1)按照图(a),将图(b)中的实物连线补充完整 ;
(2)将鳄鱼夹a、b短接,滑动变阻器的滑片移至最右端刻度处,打在位置1。接通,调节滑动变阻器,电流表指针指在图(c)所示的位置,记录电流表示数 mA,此示数作为本次实验的电流定标值;
(3)断开、,用鳄鱼夹a、b夹住两端。接通,将依次打在位置1、2,发现电流表示数均小于定标值I;打到位置3时,电流表示数大于定标值I,由此确定的阻值范围为 .(填“0~100”“100~200”“200~300”或“300~400”);
(4)将重新打在位置 (填“1”“2”或“3”),向左调节滑动变阻器的滑片,直到电流表指针重新回到定标值位置,此时的滑片处于刻度处。基于“等效替代法”原理,可得的阻值为 ;
(5)以下因素可能影响测量结果的有________。(多选,填正确答案标号)
A. 电源存在内阻
B. 电流表存在内阻
C. 滑动变阻器读数有偏差
D. 步骤(4)电流表指针未重新回到定标值位置
2.(2024·福建·高考真题)某实验小组探究不同电压下红光和蓝光发光元件的电阻变化规律,并设计一款彩光电路。所用器材有:红光和蓝光发光元件各一个、电流表(量程30mA)、电压表(量程3V)、滑动变阻器(最大阻值20Ω,额定电流1A)、5号电池(电动势1.5V)两节、开关、导线若干。
(1)图(a)为发光元件的电阻测量电路图,按图接好电路;
(2)滑动变阻器滑片先置于 (填“a”或“b”)端,再接通开关S,多次改变滑动变阻器滑片的位置,记录对应的电流表示数I和电压表示数U;
(3)某次电流表示数为10.0mA时,电压表示数如图(b)所示,示数为 V,此时发光元件的电阻为 Ω(结果保留3位有效数字);
(4)测得红光和蓝光发光元件的伏安特性曲线如图(c)中的Ⅰ和Ⅱ所示。从曲线可知,电流在1.0~18.0mA范围内,两个发光元件的电阻随电压变化的关系均是: ;
(5)根据所测伏安特性曲线,实验小组设计一款电路,可使红光和蓝光发光元件同时在10.0mA的电流下工作。在图(d)中补充两条导线完成电路设计。
模拟题精选
1.(2027·福建漳州·质量检测)(多选)手机电容式触摸屏的核心部件可简化为平行板电容器。当手指靠近触摸屏时,电容器两极板和手指间的电场线分布如图所示。则( )
A. A点的电势高于B点的电势
B. B点的电场强度大于E点的电场强度
C. 将一电子从A点移到C点,电场力做正功
D. 将一电子从B点移到D点,电子的电势能增大
2.(2026·福建漳州·质量检测)超级电容器是新能源汽车的核心部件之一。关于电容器充电过程,下列说法正确的是( )
A. 电容器的电容不变
B. 电容器的电容增大
C. 电容器两极板间的电压减小
D. 电容器两极板间的电场强度不变
3.(2027·福建福州第三中学·模拟预测)(多选)如图所示,一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子以速度v。从MN连线上的P点水平向右射入大小为E、方向竖直向下的匀强电场中。已知MN与水平方向成45°角,粒子的重力可以忽略。则粒子到达MN连线上的某点时( )
A. 所用时间为
B. 速度大小为
C. 与P点的距离为
D. 速度方向与竖直方向的夹角为30°
4.(2026·福建三明第一中学·模拟预测)如图甲所示,a、b位于两个等量同种正电荷的连线上,O为连线的中点,且a、b到O的距离相等;如图乙所示,两根相互平行的长直导线垂直纸面通过M、N两点,c、d位于MN的连线上,为MN连线的中点,且c、d到的距离相等,两导线中通有等大同向的恒定电流,下列说法正确的是( )
A. O点电势比a点的高
B. a、b点的电场强度相同
C. 导线M、N相互吸引
D. c、d点的磁感应强度大小相等,方向相同
5.(2026·福建莆田·适应性练习)如图所示,、、、点为棱长为的正四面体的四个顶点,、、三点各固定一电荷量为的点电荷,为三角形的几何中心。已知静电力常量为,下列说法正确的是( )
A. 点电势小于点电势
B. 试探电荷从点移到电场力做正功
C. 点场强大小为
D. 点场强方向沿方向
6.(2026·福建三明·二模)(多选)某电场的等势面分布如图所示,相邻等势面之间的电势差均为1V,部分等势面的电势已标明,下列说法正确的是( )
A. b点的电场强度大于c点的电场强度
B. 将电子放在a点,其受到的电场力方向向左
C. 若质子在c点有3eV的动能,可能无法运动到d点
D. 质子在a点的电势能大于在c点的电势能
7.(2026·福建宁德·质量检测)如图所示,相距为的、两点分别固定电荷量均为的正点电荷,为连线的中点。一质量为、电荷量为的带电粒子恰能以的速度,绕点在垂直于的平面内做匀速圆周运动。已知静电力常量为,重力忽略不计。下列说法正确的是( )
A. 粒子运动轨迹上各点的电场强度相同
B. 粒子运动轨迹上各点的电势不相等
C. 粒子做匀速圆周运动的半径为
D. 若粒子速度减小,粒子将做离心运动
8.(2026·福建福州·二模)如图,极板足够长的平行板电容器水平放置,电容器与一直流电源相连。闭合开关,一带正电小球以一定的初速度从两个极板中央水平射入。关于小球在电场中运动时的加速度大小、速度大小、动能和机械能随运动时间的变化关系图像,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
9.(2026·福建厦门·二模)如图所示,边长为10cm的正方体处于匀强电场中,已知A、B、C、四点的电势分别为11V、10V、11V、9V,则该匀强电场的电场强度大小为( )
A.
B.
C.
D.
10.(2026·福建·学情自测)(多选)如图所示,边长为10 cm的正三角形处在匀强电场中,三角形平面与电场平行,、两点将边三等分,、两点将边三等分;将一个电子从点移到点和从点移到点电场力做功相同。已知点电势为1 V,点电势为4 V,则下列判断正确的是( )
A. 点电势和点电势一样高
B. 点电势为 V
C. 电子从到电场力做功为 eV
D. 匀强电场的电场强度大小为
11.(2026·福建泉州·三模)如图,在等边三角形顶点、、上各放置一个相同的点电荷,、、是该三角形的角平分线,图示点在上,已知点场强为零,则在、、上与点场强大小相等的位置除点外共有( )
A. 2处
B. 3处
C. 4处
D. 5处
12.(2026·福建龙岩·适应性练习)如图所示,边长为L的正方形ABCD在竖直平面内,同一水平线上的A、C两点分别固定一个电荷量为Q的正点电荷。将质量为m、电荷量为的小球从B点静止释放。已知静电力常量为k,重力加速度为g,忽略空气阻力和带电小球对原电场的影响。则B点的场强大小为 ,小球运动到D点的动能等于 。
13.(2026·福建福州·二模)场致发射显微镜能够用来分析样品的原子排列。其核心结构如图,金属针与荧光膜之间加上高电压,针尖电势比荧光膜高,形成辐射状电场。电场中、两点的场强大小 (选填“>”“ <”或“=”)。在泡内充以少量氦气,氦原子碰到针尖时会形成电荷量为的氦离子,然后向荧光膜运动。氦离子从针尖到荧光膜的过程中,电势能 (选填“增加”或“减少”) eV。
14.(2026·厦门外国语学校·适应性考试)小明同学根据图1的电路连接器材来“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”。实验时多次改变合金丝接入电路的长度、调节滑动变阻器的阻值,使电流表的读数达到某一相同值时记录电压表的示数,从而得到多个的值,并作出图像,如图2所示。
(1)在实验中使用的是 (选填“”或“”)的滑动变阻器。
(2)在某次测量时,电压表的指针位置如图3所示,量程为3V,则读数 。
(3)已知合金丝的横截面积为,则其电阻率为 (结果保留2位有效数字)。
(4)本实验中,电流表的内阻对合金丝电阻率的测量结果 (选填“有”或“无”)影响。
15.(2027·福建漳州·质量检测)某实验小组用如图甲所示电路测量微安表(量程,内阻约)的内阻。可供选择的主要器材有:
电源(电动势约);电阻箱();电阻箱();滑动变阻器();滑动变阻器()。
(1)滑动变阻器应选用 (填器材代号);
(2)按图甲电路,将图乙中实物连线补充完整 ;
(3)实验步骤:
①将变阻器滑片移至最左端,将调至最大值;
②断开,闭合,调节和,使微安表满偏;
③的位置 (填“左移”、“右移”或“保持不动”),闭合,调节使微安表半偏,读出的阻值;
④断开开关,整理器材。
(4)若调节后面板如图丙所示,则待测微安表内阻为 Ω。
16.(2026·福建·学情自测)某同学要测量金属丝的电阻率,设计了如图甲所示的电路。图中是金属丝,为线夹,电压表V(量程为,内阻约)、电流表(量程为,内阻约),电阻箱(阻值范围为)。电源电动势为,测得金属丝的直径为。
(1)闭合开关前将电阻箱接入电路的电阻调到最大,线夹移至点,闭合开关,调节电阻箱,使电流表的指针偏转较大,这时电流表的指针所指的位置如图乙所示,则这时干路中的电流 ;记录这时电压表的示数,测出、间的距离;
(2)多次改变线夹的位置重复实验,每次实验调节电阻箱使电流表的示数均为,记录每次电压表的示数,测出每次间的距离;作出图像,得到图像的斜率为,则金属丝的电阻率 ;
(3)本次实验由于 (填“电压表分流”或“电流表分压”)使测得的电阻率比实际值 (填“大”或“小”)。
17.(2026·福建漳州·质量检测)某实验小组利用如图甲所示的电路测量电阻丝的电阻率,电阻丝阻值约为20 Ω。带有刻度尺的木板上固定有接线柱和,将电阻丝拉直后固定在a、b之间。在电阻丝上夹一小金属夹,移动金属夹可改变电阻丝接入电路的长度。提供的器材还有:
电池组E(电动势3.0 V,内阻约1 Ω);
电流表A(量程0~100 mA,内阻约5 Ω);
电阻箱R(0~999.9 Ω);
开关、导线若干。
实验步骤如下:
A.用螺旋测微器在电阻丝上同一位置多次测量直径,算出其平均值;
B.按图甲连接电路;
C.将电阻箱阻值调至较大;
D.将金属夹夹在电阻丝某位置,闭合开关,调节电阻箱阻值使电流表满偏,断开开关,记录电阻箱阻值和接入电路的电阻丝长度;
E.改变金属夹位置,重复步骤D,记录多组、;
F.断开开关,整理器材。
回答下列问题:
(1)步骤A的操作明显不妥,正确的操作是:用螺旋测微器在电阻丝的 多次测量直径。
(2)某次测量电阻丝直径时,螺旋测微器示数如图乙所示,该读数为 mm。
(3)根据实验数据绘出图线如图丙所示,图线斜率的绝对值为,在轴上的截距为,测得电阻丝直径为。则
①电阻率的表达式 (用、表示)。
②结合题中器材参数还可求得 (填正确答案标号)。
A.电池组内阻 B.电流表内阻 C.电池组内阻与电流表内阻之和
(4)本实验中,电池组内阻对电阻率的测量结果 (填“有”或“无”)影响。
18.(2027·福建福州第三中学·模拟预测)小刘同学要测量一个未知电阻:
(1)他首先用多用电表的电阻挡粗测该电阻,将选择开关置于×10挡,发现指针偏转角度过小,则选择开关应置于 (选填“×1”或“×100”)挡,选择好合适挡位后,小刘应重新进行 (选填“欧姆”或“机械”)调零,重测电阻后,指针指示如图1所示,该电阻为 Ω。
(2)然后用伏安法测量该电阻。实验室有以下器材可供选择:
电流表A1(量程0~2 mA,内阻为10 Ω);
电流表A2(量程0~5 mA,内阻约5 Ω);
电源E(电动势约3 V,内阻可忽略);
定值电阻R(1490 Ω,允许最大电流1.0 A);
滑动变阻器R1(0~1 Ω,允许最大电流2.0 A);
滑动变阻器R2(0~10 Ω,允许最大电流1.0 A);
滑动变阻器R3(0~1000 Ω,允许最大电流0.5 A);
开关S一个,导线若干。
小刘设计了如图2所示的电路进行测量,则滑动变阻器选择 (选填“R1”“R2”或“R3”),闭合开关前滑动变阻器滑片应处在最 (选填“左边”“右边”),某次测量时,电流表A1的读数为1.80 mA,电流表A2的读数为3.40 mA,则待测电阻为 Ω。
19.(2026·福州第一中学·学情自测)在科艺节上,老师表演了一个“魔术”:如图甲,在没有底的空塑料瓶上固定着一块易拉罐铝片和一根铁锯条,将它们分别与静电起电机的正、负极相连。在塑料瓶里放置点燃的蚊香,很快瓶里烟雾缭绕;摇动起电机后,顿时瓶内变得清澈透明。图乙为瓶内俯视图,其中、、为瓶内电场中同一条电场线上的三个点,且。则起电机摇动时 ;点的电场强度 点的电场强度;带负电的烟尘在点的电势能 在点的电势能。(均填“大于”、“等于”或“小于”)
20.(2026·福建三明第一中学·模拟预测)车辆运输中若存在超载现象,将带来安全隐患。由普通水泥和导电材料混合制成的导电水泥,可以用于监测道路超载问题。某小组对此进行探究。
(1)选择一块均匀的长方体导电水泥块样品,用多用电表粗测其电阻。将多用电表选择开关旋转到“ ”挡,正确操作后,指针位置如图1所示,则读数为 。
(2)进一步提高实验精度,使用伏安法测量水泥块电阻,电源E电动势,内阻可忽略,电压表量程,内阻约 ,电流表量程,内阻约。实验中要求滑动变阻器采用分压接法,在图2中完成余下导线的连接 。
(3)如图2,测量水泥块的长为a,宽为b,高为c。用伏安法测得水泥块电阻为R,则电阻率 (用R、a、b、c表示)。
(4)测得不同压力F下的电阻R,算出对应的电阻率,作出图像如图3所示。
(5)基于以上结论,设计压力报警系统,电路如图4所示。报警器在两端电压大于或等于 时启动,为水泥块,为滑动变阻器,当的滑片处于某位置,上压力大于或等于时,报警器启动。报警器应并联在 两端(填“”或“”)。
(6)若电源E使用时间过长,电动势变小,上压力大于或等于时,报警器启动,则 (填“大于”“小于”或“等于”)。
21.(2026·福建厦门·二模)小福同学通过实验测量一电源的电动势和内阻可供使用的器材有:
待测电源(电动势E约2V)
电压表V(量程,内阻约为)
电流表A(量程,内阻约为)
滑动变阻器R
开关S
(1)为使电动势和内阻的测量结果都尽可能准确,小福同学将以上器材组成如图甲所示的电路,请在图中用笔画线代替导线,将实物电路补充完整 。
(2)正确连接电路后,调节滑动变阻器滑片,记录多组电压表和电流表的示数,并根据实验数据作出图像,如图乙所示。根据图线求得电动势 V,内阻 。(结果均保留两位有效数字)
(3)由于电表的内阻不能忽略,导致电源的电动势与内阻的测量值与真实值之间存在误差,本次实验中,根据实验数据作出的图线用实线表示,真实的路端电压随干路电流变化图线用虚线表示,则下列图像正确的是________。
A. B.
C. D.
(4)现有两个相同规格的小灯泡和,此种灯泡的特性曲线如图丙所示,将它们并联后与本次实验所用电源串联,如图丁所示,则灯泡的实际功率约为 W(结果保留两位有效数字)。
22.(2026·福建泉州·三模)某同学为了测量一微安表G的内阻并扩大其量程,实验室提供如下器材:数字式多用电表A(电压挡内阻视为无穷大),滑动变阻器,电阻箱,两节干电池,开关与导线若干。
(1)该同学使用数字式多用电表检测干电池,以下操作正确的是
A.用直流电压挡测量电池两极间的电压得到电动势
B.用欧姆挡测量电池两极间的电阻得到电池内阻
(2)如图甲为数字多用电表的插孔面板,该同学设计了图乙所示的电路,将数字多用电表A调至直流电流挡,黑表笔插在图甲中的公共端孔,则红表笔应插在图甲中 孔(填“”“”或“”);
(3)用笔画线代替导线,根据图乙将图丙中的实物图连接完整;
(4)将的阻值调至最大,合上开关,调节使G的指针偏转到满刻度,记下此时A的示数,合上开关,反复调节和的阻值,使A的示数仍为,使G的指针偏转到满刻度的一半,此时的示数为;
(5)仅从实验设计原理看,用上述方法得到的G内阻的测量值 真实值(填“大于”“等于”或“小于”);
(6)若要将G的量程扩大为,结合实验测得的结果,须在G上并联的分流电阻 (用、、表示)。
23.(2026·福建龙岩·适应性练习)某实验小组用如图甲所示的电路测量定值电阻的阻值。所用器材如下:干电池、电流表、定值电阻、电阻箱R、待测电阻、开关、导线等。
(1)闭合开关前,应把电阻箱的阻值调到 (填“最大”或“最小”);
(2)闭合开关、,调节电阻箱阻值,读出电流表示数,再断开开关,读出电流表示数;
(3)改变电阻箱的阻值R,测得多组、值,以为纵轴,以R为横轴建立直角坐标系,画出图像如图乙中①所示,其斜率为,则图像可能是图乙中的 (填“②”“③”或“④”),已知两图线纵截距分别为和,则待测电阻 。(用“k、、”表示)
(4)考虑电流表和电源内阻的影响,本实验中定值电阻测量值 真实值(填“大于”“小于”或“等于”)。
24.(2026·福建莆田·适应性练习)某物理实验小组利用实验室器材测量一段康铜金属丝的电阻率。
(1)用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径,算出平均值;用刻度尺测量金属丝接入电路的长度。
(2)该实验小组采用图甲所示电路图进行实验,为输出电压可调且稳定的直流电源。将电源输出电压调至,闭合开关,调节电阻箱的阻值,当的示数时,电压表的指针如图乙所示,其读数 。根据上述数据,可计算得金属丝的电阻 (保留3位有效数字)。
(3)根据公式 (用、、、表示)可计算出该金属丝的电阻率。
(4)在图甲的电路中,由于电压表内阻并非无穷大,会导致的测量值 (填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
(5)另一实验小组设计了图丙所示的改进电路进行测量。闭合开关与,调节电阻箱,当灵敏电流计的示数为零时,记下电阻箱的阻值,则金属丝的电阻为 (用、、表示)。
25.(2026·福建·适应性练习)某实验小组自制了一台氧气流量计,其结构如图甲所示,氧气从进气口进入腔体冲击应变片,应变片发生形变,阻值随之变化。应变片接在图乙所示的电路中,其中电源电动势,定值电阻,,应变片的阻值随氧气流量变化的关系如图丙所示。闭合开关S,当流量变化时,、两点间的电压会随之改变。在、间接入电压传感器,利用电压传感器的示数可算出流量。电源内阻不计,电压传感器的内阻可视为无穷大。
(1)按照图乙,将图丁中的实物连线补充完整 。
(2)当氧气流量时, mV。
(3)当氧气流量时,、两点的电势关系为 (填“”“<”或“”)。
(4)当电压传感器的示数为4mV时,氧气流量 。
(5)当环境温度升高时,应变片阻值增大,该变化会导致氧气流量的测量值 (填“偏大”或“偏小”)。为减小因温度升高带来的误差,可采用的方法是 (写出一种方法)。
26.(2026·福建宁德·质量检测)某实验小组用图甲所示的电路测量西红柿电池的电动势和内阻。所用器材如下:西红柿电池、电阻箱、多用电表挡(阻值为)、开关、导线等。他们用图甲中电路测量西红柿电池的电动势和内阻。
(1)闭合开关前,应先把电阻箱的阻值调到 (选填“最大”或“最小”)。
(2)某次测量,多用电表指针偏转如图乙所示,其读数为 mA。
(3)结合多次测量所得数据,画出关系图线,如图丙所示。由图线求得电源的电动势 ,内阻 。
(4)若某同学误将图甲中的多用电表当成理想电表,结合图丙中的数据计算得到电源的电动势和内阻分别为和,由此产生的相对误差分别为: , 。
27.(2026·福建·适应性练习)如图,两半径近似相等的光滑绝缘环形挡板固定在光滑水平面内,组成一圆心为、半径为的圆形轨道。、为轨道上两点,为的中点,点在延长线上、与点距离为,且。在点固定一电荷量为的负点电荷,在点固定一电荷量为的正点电荷。一带正电小球在轨道内做匀速圆周运动,经过点时对内、外侧挡板均无压力。已知小球质量为、电荷量为q,小球可视为质点且运动过程中电荷量保持不变,静电力常量为。求:
(1)、两处的电荷产生的电场在点的合场强大小;
(2)小球做匀速圆周运动的速度大小;
(3)小球经过点时对挡板压力的大小和方向。
28.(2026·福建泉州·三模)如图,在真空室中有一水平正对放置的平行板电容器,其电容为,两板长度均为,板间距离为,上板接地,初始不带电。现有大量质量均为、电量均相同的带正电小油滴,以相同的初速度持续不断地从两板正中间沿水平射入,第1滴油滴落在距下板左端处的点,第31滴油滴正好落到下板的正中央点。已知重力加速度大小为,设落到下板油滴的电量被板全部吸收,在两板间形成匀强电场,不考虑油滴间的相互作用。求:
(1)油滴的初速度大小;
(2)第31滴油滴在板间运动的加速度大小;
(3)每一滴油滴的带电量。
29.(2026·福建·模拟测试)小福同学了解到智能穿戴设备中常用到压阻应变片元件,当改变对压阻应变片的压力大小时,其阻值发生变化,这种效应称为“压阻效应”。现用如图甲所示的电路研究某压阻应变片的压阻效应,已知电流表、毫安表内阻均忽略不计,定值电阻,电源的电动势、内阻忽略不计。
(1)闭合开关S,给电阻施加压力F,测得电流表示数如图乙所示,读数为 A,毫安表示数为,则此时的阻值大小为 。
(2)给电阻加上不同的压力F,记录不同压力F下对应的值,并绘制图像如图丙所示。
(3)该同学为制作简易压力表,设计了如图丁所示电路,直接在毫安表表盘上对应电流位置处标上压力大小,所用电源的电动势、内阻忽略不计。
①调节图丁中的电阻箱,发现当压力大小时,毫安表的读数为,则可将刻度处标注为。保持阻值不变,则毫安表的刻度处应该标注的压力大小 N,其余刻度均按此方法进行标注。
②若该装置使用较长时间后,电源内阻增大,不可被忽略,使用时根据表盘刻度得到的压力F的测量值与真实值相比 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
30.(2026·福建福州·二模)磁敏电阻是一种基于磁阻效应的电阻元件,可用于磁感应强度测量。某磁敏电阻的阻值随磁感应强度的变化规律如图甲所示,某小组利用其特性设计了一款磁感应强度大小测量仪,电路图如图乙所示,提供的器材有:
A.磁敏电阻(工作范围为)
B.电源(电动势为3V,内阻不计)
C.电流表(量程为3.0mA,内阻不计)
D.电阻箱(最大阻值为)
E.定值电阻(阻值为)
F.定值电阻(阻值为)
G.开关,导线若干
(1)按照图乙所示连接实验电路 ,定值电阻应选 (选填“”或“”)
(2)按下列步骤标注表盘:
①闭合开关,然后将开关向端闭合,将电阻箱调为 ,标记电流表此时指针对应的刻度线为1.5T;
②逐步减小电阻箱的阻值,依据图甲规律,将电流表的“电流”刻度线标记为对应的“磁感应强度”值;
③将开关向端闭合,测量仪即可正常使用。
(3)用标注好的磁场测量仪进行测量,若电流表的指针指在如图丙所示的位置,记录电流表示数为 mA,则此时对应磁感应强度为 T(结果保留两位有效数字)。
31.(2026·福建厦门·适应性练习)如图所示,等量异种点电荷分别固定在同一水平线上间距为的、两点处,其中处点电荷带正电,点为、连线中点,点、、分别位于、、正下方处。一长为的轻质绝缘细杆一端固定一质量为、电荷量为()的带电小球,另一端位于点,轻杆可绕点在所在竖直平面内自由转动。小球从点由静止释放,到达点的速度大小与到达最低点的速度大小相等,取点电势为零,不计空气阻力及一切摩擦,重力加速度为,求:
(1)小球到达点时的速度大小;
(2)等量异种点电荷形成的电场中点的电势;
(3)已知等量异种点电荷所带电荷量大小均为,静电力常量为,求带电小球运动到点时轻杆对小球的作用力大小。
32.(2026·福建上杭县第一中学·质量检测)某学习小组把铜片和锌片相隔约1cm插入一个苹果中,制成了一个苹果电池。为了测量该苹果电池的电动势E和内阻r,他们进行了以下实验操作:
(1)先用多用电表的“直流电压2.5V”挡粗测苹果电池的电动势,如图甲所示,则多用电表的读数为 V(保留2位有效数字)。若考虑系统误差,则该苹果电池的电动势E应 (选填“大于”“等于”或“小于”)测量值。
(2)为验证上述判断,大家想尽可能准确测量出苹果电池的电动势和内阻,他们选用以下器材进一步实验。
A.电阻箱(最大阻值为9999.9Ω);
B.DIS数字电压传感器(内阻可视为无穷大);
C.DIS数据采集器;
D.笔记本电脑;
E.导线和开关。
具体实验步骤如下:
①将该苹果电池与实验器材按图乙所示电路连接;
②调节电阻箱阻值,闭合开关,待示数稳定后,记录电阻箱的阻值R和数字电压传感器显示的数值U后立即断开开关;
③每次将电阻箱的阻值减小1000Ω,重复以上实验步骤,测量出R值和U值,计算出相应的和并记录数据;
④根据数据,绘制出关系图线如图丙中线a所示。
(3)根据实验数据绘制的图线a可得该苹果电池的电动势为 ,内阻为 (结果均保留2位有效数字)。
(4)若用普通的磁电式电压表代替数字电压传感器进行实验,得到的图线可能是图丙中的 (选填“b”“c”或“d”),请说明你做出判断的理由: 。
试卷第1页,共3页
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专题04静电场恒定电流
考点1静电场中力的性质
1.【答案】①▣
②不存在
考点2电场强度矢量叠加的几种特殊方法
7kQq
1.【答案】①等于零
②
4a1
2kQ
2.【答案】①
②大于
③大于零
考点3静电场中能的性质
1.【答案】B
2.【答案】①小于
②等于
③小于
3【答案】1),(28kg口:(3)E,>13-8□
考点4带电粒子在电场中运动的综合问题
1.【答案】C
2.【答案】D
3.【答案】(1)2×10N/C
②05:ns
(3)
2mls▣
3
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4.【答案】(1)
2n-2n听.2u:)8肥,41+o
考点5电容器的充放电现象
40
电压
电源
传感器
1.【答案】①
②
③充
电
④B⑤1.8×105
考点6测量金属丝的电阻率
1.【答案】①1.414(1.411~1.415均可)
②×10
③160
④3.14×104
©
考点7测量电源的电动势和内阻
So
1.【答案】①
Ro
②1.30③1.80④
2.50⑤接法Ⅱ
⑥接法Ⅱ
219
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考点8测量电阻常用的方法
1.【答案】(1)
(2)16.0.9.1(3)
100~200(4)①2②145(5)CD
右
(2)由图(c)可得,电流表量程30nA,最小刻度为
1mA,指针指在16mA的位置上,需要估读到下一位,故电流表示数为16.0nA
(3)通过分析电路及实验步骤,可知“等效替代法”测量原理就是在保证总电路电阻不变,用原电路减小
的阻值等效替代待测电阻的阻值,进而测出待测电阻的阻值。接通S2,开关S1接1,鳄鱼夹a、b短接,滑
动变阻器R为最大值,电路中R1、R2、R3、R6串联(总电阻为4002);开关S1接2,有
Rx+R2+R3+R6>R1+R2+R3+R6可得Rx>R开关S1接3,有Rx+R3+R<R1+R2+R3+R可得
R,<R1+R2可得Rx的阻值范围为100~2002
④[山R,的阻值范围为100~200Q应将开关s,重新打在2的位置上。[2]由电路图可知,开关打在2的位
置时,原电路的阻值减小1002;当R向左调节到标尺刻度读数为552时,即其接入电路的电阻值减小了
1002-552=452时,电流表的示数重新回到定标值1,因此待测电阻Rx等于原电路减小的总电阻,故
Rx=1452
(⑤)AB.由实验原理可知,接入待测电阻Rx后,通过调节R6使电流表指针重新回到定标值位置,来确保
原电路减小的电阻值与Rx相等,因此电源和电流表的内阻对实验没有影响。故AB错误;CD.R6读数有
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偏差和电流表指针未重新回到定标值位置都将影响Rx测量结果的准确性。故CD正确。故选CD。
2.【答案】①a
②2.82
③282
④电阻随电压增大而减小
⑤
红
R
一年模拟练测园
模拟题精选
1.【答案】BD
2.【答案】A
3.【答案】AC
4.【答案】C
5.【答案】c
6.【答案】AC
7.【答案】c
8.【答案】c
9.【答案】D
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10.【答案】AD
11.【答案】B
12【答案】①□
②mg▣
13.【答案】①>
②减少
③5×103
14.【答案】(1)0~202
(2)1.31.32
(3)9.0×107
(4)
无
R2
15.【答案】(1)
(2)
(3)保持不
动
(4)1998.1
S2 RM
(3)根据半偏法测电阻的原理,闭合开关调节
时,应保证通过
R的电流几乎不变,故滑片P的位置应保持不动。
(4)由图丙可知,RM的接入电阻为RM=1×10002+9×1002+9×102+8×12+1×0.12=1998.12
根据半偏法测电阻的原理,微安表内阻的测量值R4=RM=1998.12
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IIO (
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(T)【嵩品】TZ
士
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⑦
0008①【嵩号】0Z
D
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士v③
士V⑦
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00I×①(T)【茗号】8T
(五)
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Puy
①(8)
EL'OEEL 'ZEL'IEL'OEL'O (
甚回业(T)【嵩品】2T
oIt
⑦
44¥平角①(8)
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0S0(T)【嵩品】9I
举皇重素与裤
U03XXXZ·MMM
@右更
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U=E-Ir
(2)[1][2]根据
结合图乙的直线斜率及截距可知电动势
b=E=2.1v内阻,=|k=|0-2.=4.20
0.5-0
(3)由于电压表的分流作用,电流表示数小于通过电源的电流,但是短路电流不变故选C。
(4)设通过L1、L2的电流均为I,由闭合电路欧姆定律有U=E-2Ir即U=2.1-8.4I做出U-I图像,如
↑I/A
0.5
0.4
0.2
图所示
3
UN与灯泡伏安特性曲线交点为(0.6V,0.18A)即为工作状态下
的电压和电流,功率P=0.6V×0.18A≈0.11W
22.【答案】①A
②A
③
④等
于
⑤I1R
I-I
23.【答案】①最大
②③
③
b2-b1
k
④等于
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24.【答案】①2.60
②1.30
③πDR
④小于
⑤ER1
4L
U-E
电压传感器
R
>
2
25.【答案】(1)
E
S
(2)0(3)
(4)
(5)①偏大
②适当增大R2的阻值
R3
电压传感器
Q=0
R1=R2=2972R3=R4
(2)
时,由丙图知
,又
则上下两支路根据串联
电路的分压原理,则有pA=0.4VQB=0.4V则UAB=pA-pB=0
(3)当氧气流量Q=4L/min时,由丙图知R1=3092增大则R2分到的电压减小,9减小,而pA不变,故
9A>9B
E
④取电源负极为零电势点,UAB=pA9g=0.4V-0a=4mV对下面支路由欧姆定律L,FR,+R,又
9B=I2R2联立解得R1=3032由图丙得氧气流量Q=2L/min
(⑤)[1]当环境温度升高时,应变片R阻值增大,由图丙会导致氧气流量Q的测量值偏大[2]为减小因温度升
高带来的误差,可采用的方法是适当增大R2的阻值
26.【答案】(1)最大
(2)0.149.147.148
(3)①0.63.64.65
②
2325
(4)①0%
②12.9%
.0%
819
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1%
kQq
27.【答案】(1)
6kQ
(2)▣
(3)大小为
6-2,
方向沿O一B方
R
向
G
28.【答案】(1)v0=3
(2)a-gg
(3)q=V▣
29.【答案】①0.30
②1000
③10
④偏小
S2
R2
电池
30.【答案】(1)①
S
R
②
(2)1300.0
X
(3)①2.00②1.0
31.【答案】(1)2叵
(2)-mgl
(3)
2kQ9□
9
32.【答案】①0.85
②大于
③1.0V
④7.8k2
⑤b
⑥若用普
通的磁电式电压表代替数字电压传感器进行实验,则有E=U+巴+V可得=上×1++一”。
R Ry
UER E ER
11
即UR
图像的斜率不变,纵截距变大,则得到的图像可能是图丙中的b
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