优化探究（新课标）2017届高三物理一轮复习 第7章 恒定电流（课件+试题）（打包12套）.zip

1电流 电阻 电功 电功率[随堂反馈]1．安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核的运动可等效为环形电流．设电荷量为 e 的电子以速率 v 绕原子核沿顺时针方向做半径为 r 的匀速圆周运动．关于该环形电流的说法正确的是( )A．电流为 ，电流的方向为顺时针ve2π rB．电流为 ，电流的方向为顺时针verC．电流为 ，电流的方向为逆时针ve2π rD．电流为 ，电流的方向为逆时针ver解析：电流 I＝ ＝ ＝ ，方向与电子运动的方向相反，即沿逆时针方向，C 正确．qt e2π rv ve2π r答案：C2．(2016·湖南怀化联考)如图所示， a、 b、 c 为不同材料做成的电阻， b 与 a 的长度相等，横截面积是 a 的两倍； c 与 a 的横截面积相等，长度是 a 的两倍．当开关闭合后，三个理想电压表的示数关系是 U1∶ U2∶ U3＝1∶1∶2.关于这三种材料的电阻率 ρ a、 ρ b、 ρ c，下列说法中正确的是( )A． ρ a是 ρ b的 2 倍 B． ρ a是 ρ c的 2 倍C． ρ b是 ρ c的 2 倍 D． ρ c是 ρ a的 2 倍解析：设 a 的长度为 L，截面积为 S，因为 R＝ ，而 R＝ ρ ，所以 ＝ ，即 ＝1，UI LS RaRb U1U2ρ aLSρ bL2S故 ρ b＝2 ρ a；同理 ＝ ＝ ，所以 ＝ ，故 ρ a＝ ρ c，由上述可知 ρ b＝2 ρ c，C 正RaRc U1U3 12ρ aLSρ c2LS 12确．答案：C3.(2016·孝感统考)某一导体的伏安特性曲线如图中 AB(曲线)所示，关于导体的电阻，以下说法正确的是( )2A． B 点的电阻为 12 ΩB． B 点的电阻为 40 ΩC．工作状态从 A 变化到了 B 时，导体的电阻因温度的影响改变了 1 ΩD．工作状态从 A 变化到了 B 时，导体的电阻因温度的影响改变了 9 Ω解析：根据电阻的定义式可以求出 A、 B 两点的电阻分别为 RA＝ Ω＝30 Ω， RB＝ 30.1 60.15Ω＝40 Ω，所以 Δ R＝ RB－ RA＝10 Ω，故 B 正确，A、C、D 错误．答案：B4.(2016·武汉调研)如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机 M 和电热丝 R 构成．当闭合开关 S1、S 2后，电动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出．已知电吹风的额定电压为 220 V，吹冷风时的功率为 120 W，吹热风时的功率为 1 000 W．关于该电吹风，下列说法正确的是( )A．电热丝的电阻为 55 ΩB．电动机线圈的电阻为 Ω1 2103C．当电吹风吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为 1 000 JD．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为 1 000 J解析：电吹风吹热风时电热丝消耗的功率为 P＝1 000 W－120 W＝880 W，对电热丝，由P＝ 可得电热丝的电阻为 R＝ ＝ Ω＝55 Ω，选项 A 正确；由于不知道电动机线圈U2R U2P 2202880的发热功率，所以电动机线圈的电阻无法计算，选项 B 错误；当电吹风吹热风时，电热丝每秒消耗的电能为 880 J，选项 C 错误；当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为120 J，选项 D 错误．答案：A5.如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图．电动机内电阻 r＝0.8 Ω，电路中另一电阻 R＝10 Ω，直流电压 U＝160 V，电压表示数 UV＝110 V．试求：3(1)通过电动机的电流；(2)输入电动机的电功率；(3)若电动机以 v＝1 m/s 匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量．( g 取 10 m/s2)解析：(1)由电路中的电压关系可得电阻 R 的分压 UR＝ U－ UV＝(160－110) V＝50 V，流过电阻 R 的电流 IR＝ ＝ A＝5 A，即通过电动机的电流 IM＝ IR＝5 A.URR 5010(2)电动机的分压 UM＝ UV＝110 V，输入电动机的功率 P 电 ＝ IMUM＝550 W.(3)电动机的发热功率 P 热 ＝ I r＝20 W，电动机输出的机械功率 P 出 ＝ P 电 － P 热 ＝530 W，2M又因 P 出 ＝ mgv，所以 m＝ ＝53 kg.P出gv答案：(1)5 A (2)550 W (3)53 kg[课时作业]一、单项选择题1．(2016·山东省名校联考)欧姆不仅发现了欧姆定律，还研究了电阻定律．有一个长方体金属电阻，材料分布均匀，边长分别为 a、 b、 c，且 abc.电流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻阻值最小的是( )解析：根据 R＝ ρ 可知，选项 A 中电阻横截面积最大，长度最小，其电阻最小，故选 A.lS答案：A2．(2016·黄山模拟)铜的摩尔质量为 m，密度为 ρ ，每摩尔铜原子中有 n 个自由电子．今有一根横截面积为 S 的铜导线，当通过的电流为 I 时，电子平均定向移动的速率为( )A．光速 c B．IneSC. D．ρ IneSm mIneSρ解析：由电流表达式 I＝ n′ eSv 可得 v＝ ，其中 n′＝ ＝ ，故 v＝ ，DIn′ eS nm/ρ nρm mIneSρ对．答案：D3.如图所示， a、 b 分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀电阻丝的伏安特性曲线．下列判断中正确的是( )A． a 代表的电阻丝较粗B． b 代表的电阻丝较粗4C． a 电阻丝的阻值小于 b 电阻丝的阻值D．图线表示的电阻丝的阻值与电压成正比解析： b 图线的斜率大，表示电阻小，由电阻定律 R＝ ρ ，可知 b 代表的电阻丝较粗，选lS项 B 正确，A、C 错误；电阻是导体本身的性质，与电阻两端的电压无关，选项 D 错误．答案：B4.(2016·芜湖模拟)在如图所示的电路中， AB 为粗细均匀、长为 L 的电阻丝，以 A、 B 上各点相对 A 点的电压为纵坐标，各点离 A 点的距离 x 为横坐标，则 U 随 x 变化的图线应为下图中的( )解析：根据电阻定律，横坐标为 x 的点与 A 点之间的电阻 R＝ ρ ，这两点间的电压xSU＝ IR＝ Iρ (I、 ρ 、 S 为定值)，故 U 跟 x 成正比例关系，A 正确．xS答案：A5.如图所示，电阻 R 和电动机 M 串联接到电路中，已知电阻 R 跟电动机 M 线圈的电阻相等，开关闭合后，电动机正常工作，设电阻 R 和电动机两端的电压分别为 U1和 U2.经过时间t，电流通过电阻 R 做功为 W1，产生的热量为 Q1；电流通过电动机 M 做功为 W2，产生的热量为 Q2，则有( )A． U1＝ U2， Q1U2， Q1＝ Q2解析：电阻 R 和电动机 M 串联，流过两用电器的电流相同．电阻 R 跟电动机 M 线圈的电阻相等，则由焦耳定律可知两者产生的热量相等，则 Q1＝ Q2.电动机正常工作时为非纯电阻用电器，消耗的电能绝大部分转化为机械能，所以电流通过电动机 M 做的功要大于电流通过电阻 R 做的功，即 W1IR，则 U1110 V， B 灯被烧坏，两灯不能正常发光．对于 B 电路，由于 RA110 V， B 灯被烧坏，两灯不能正常发光．对于 C 电路， B 灯与变阻器并联电阻可能等于 RA，所以可能 UA＝ UB＝110 V，两灯可以正常发光．对于 D 电路，若变阻器的有效电阻等于 A、 B 的并联电阻，则 UA＝ UB＝110 V，两灯可以正常发光．比较 C、D 两个电路，由于 C 电路中变阻器功率为( IA－ IB)×110 V，而 D 电路中变阻器功率为( IA＋ IB)×110 V，所以 C 电路消耗的功率最小，故 C 正确．答案：C8．一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为 220 V 的交流电源上(其内电阻可忽略不计)，均正常工作．用电流表分别测得通过电饭煲的电流是 5.0 A，通过洗衣机电动机的电流是 0.50 A，则下列说法中正确的是( )A．电饭煲的电阻为 44 Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为 440 ΩB．电饭煲消耗的电功率为 1 555 W，洗衣机电动机消耗的电功率为 155.5 WC．1 min 内电饭煲消耗的电能为 6.6×104 J，洗衣机电动机消耗的电能为 6.6×103 JD．电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的 10 倍解析：由于电饭煲是纯电阻元件，所以 R1＝ ＝44 Ω， P1＝ UI1＝1 100 WUI1其在 1 min 内消耗的电能 W1＝ UI1t＝6.6×10 4 J6洗衣机为非纯电阻元件，所以 R2≠ ， P2＝ UI2＝110 WUI2其在 1 min 内消耗的电能 W2＝ UI2t＝6.6×10 3 J其热功率 P 热 ≠ P2，所以电饭煲发热功率不是洗衣机电动机发热功率的 10 倍．答案：C9.(2016·广州模拟)在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路．调节滑动变阻器 R 并控制电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为 0.50 A 和 2.0 V．重新调节 R 并使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为 2.0 A 和 24.0 V，则这台电动机正常运转时输出功率为( )A．32 W B．44 WC．47 W D．48 W解析：当电动机停止转动时，此时电动机相当于一个纯电阻，所以由题中的两表读数可以计算出电动机的内阻为 r＝ ，代入数据得 r＝4 Ω，重新调节 R 并使电动机恢复正常运转，UI根据题中的两表读数，计算出电动机的输出功率为 P＝ UI－ I2r，代入数据解得 P＝32 W，B、C、D 错误，A 正确．答案：A二、多项选择题10．下列说法正确的是( )A．根据 R＝ 可知，加在电阻两端的电压变为原来的 2 倍时，导体的电阻也变为原来的 2UI倍B．不考虑温度对阻值的影响，通过导体的电流及加在两端的电压改变时导体的电阻不变C．根据 ρ ＝ 可知，导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积 RS 成正比，与导体的RSl长度 l 成反比D．导体的电阻率与导体的长度 l、横截面积 S、导体的电阻 R 皆无关解析：导体的电阻由导体本身的性质决定，与是否有电压无关，公式 R＝ 只是提供了一种UI计算电阻的方法，故 A 错误，B 正确．电阻率由组成导体的材料和温度决定，与导体的长度、横截面积无关，故 C 错误，D 正确．答案：BD三、非选择题11．如图所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器， P、 Q 为电极，设 a＝1 m， b＝0.2 7m， c＝0.1 m，当里面注满某电解液，且 P、 Q 加上电压后，其 U－ I 图线如图乙所示，当U＝10 V 时，求电解液的电阻率 ρ .解析：由题图乙可求得当 U＝10 V 时，电解液的电阻为R＝ ＝ Ω＝2 000 ΩUI 105×10－ 3由题图甲可知电解液长为 l＝ a＝1 m截面积为 S＝ bc＝0.02 m 2结合电阻定律 R＝ ρ 得lSρ ＝ ＝ Ω·m＝40 Ω·m.RSl 2 000×0.021答案：40 Ω·m12．一台小型电动机在 3 V 电压下工作，用此电动机提升所受重力为 4 N 的物体时，通过它的电流是 0.2 A．在 30 s 内可使该物体被匀速提升 3 m．若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，求：(1)电动机的输入功率；(2)在提升重物的 30 s 内，电动机线圈所产生的热量；(3)线圈的电阻．解析：(1)电动机输入功率 P 入 ＝ IU＝0.2×3 W＝0.6 W.(2)电动机提升重物的机械功率P 机 ＝ Fv＝ Gv＝ G· ＝4× W＝0.4 W.ht 330根据能量关系 P 入 ＝ P 机 ＋ PQ，得发热的功率 PQ＝ P 入 － P 机 ＝(0.6－0.4) W＝0.2 W.产生的热量 Q＝ PQt＝0.2×30 J＝6 J.(3)根据焦耳定律 Q＝ I2Rt，得线圈电阻 R＝5 Ω.答案：(1)0.6 W (2)6 J (3)5 Ω1电路 闭合电路欧姆定律[随堂反馈]1．一电池外电路断开时的路端电压为 3 V，接上 8 Ω 的负载后路端电压降为 2.4 V，则可以判定电池的电动势 E 和内阻 r 为( )A． E＝2.4 V， r＝1 Ω B． E＝3 V， r＝2 ΩC． E＝2.4 V， r＝2 Ω D． E＝3 V， r＝1 Ω解析：当外电路断路时， I＝0， U 外 ＝ E＝3 V，接上 8 Ω 负载时， I′＝ ＝ A＝0.3 U外 ′R 2.48A，则 r＝ ＝ ＝ Ω＝2 Ω.U内I′ E－ U外 ′I′ 3－ 2.40.3答案：B2．(2016·合肥一模)在图甲所示的电路中，电流表 A1的指针指满刻度，电流表 A2的指针指满刻度的 处；图乙中，A 2的指针指满刻度，A 1的指针指满刻度的 处．已知 A1的电阻为23 130.45 Ω，则 A2的电阻为( )A．0.1 Ω B．0.15 ΩC．0.3 Ω D．0.6 Ω解析：设电流表 A1、A 2的满偏电流分别为 I1、 I2；由题意知，当电流表串联时： I1＝ I223当电流表并联时： I2R2＝ I1R113由于 R1＝0.45 Ω解得 R2＝0.1 Ω.答案：A3．(多选)(2016·武汉高三调研)在如图所示的电路中 L1、L 2、L 3是 3 只小电灯， R 是滑动变阻器，开始时，它的滑片 P 位于中点位置．当 S 闭合时，3 只小电灯都发光．现使滑动变阻器的滑片 P 向右移动时，则小电灯 L1、L 2、L 3的变化情况( )A．L 1变亮 B．L 2变亮C．L 3变暗 D．L 1、L 2、L 3均变亮2解析：当滑动变阻器的滑片向右移动时，变阻器的有效电阻变大，导致外电路的总电阻增大．由闭合电路的欧姆定律 I＝ 知，总电流减小，路端电压 U＝ E－ Ir 将增大．因此，ER＋ r通过 L1灯的电流变小，L 1灯变暗． U＝ UL1＋ UFG，得 L2灯两端的电压变大，L 2灯变亮．而IL1＝ IL2＋ IL3，通过 L1灯的电流 IL1变小，通过 L2灯的电流 IL2变大，则通过 L3灯的电流IL3变小，L 3灯变暗．由以上分析可知，选项 B、C 正确．答案：BC4．(多选)(2016·北京海淀检测)一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为 U，额定电流为 I，线圈电阻为 R，将它接在电动势为 E、内阻为 r 的直流电源的两极间，电动机恰好能正常工作，则( )A．电动机消耗的总功率为 UIB．电动机消耗的热功率为U2RC．电源的输出功率为 EID．电源的效率为 1－IrE解析：电动机不是纯电阻用电器，电动机消耗的总功率为 UI，选项 A 正确；电动机消耗的热功率为 I2R，选项 B 错误；电源的输出功率为 UI，选项 C 错误；电源的效率为＝ ，选项 D 正确．UE E－ IrE答案：AD5.(2015·高考山东卷)如图甲所示的电路中，恒流源可为电路提供恒定电流 I0， R 为定值电阻，电流表、电压表均可视为理想电表．某同学利用该电路研究滑动变阻器 RL消耗的电功率．改变 RL的阻值，记录多组电流、电压的数值，得到如图乙所示的 U－ I 关系图线．回答下列问题：(1)滑动触头向下移动时，电压表示数________．(选填“增大”或“减小”)(2)I0＝________A.3(3)RL消耗的最大功率为________W．(保留一位有效数字)解析：(1)当滑动触头向下移动时， RL减小，但因为是恒流源，因此 I0保持不变．根据 ＋UR＝ I0，可知 U 减小．URL(2)当 RL＝0 时， IL最大，此时 U＝0， IR＝0， I0＝ IL＝1.00 A.(3)由图象可知， U＝ U0－ kI＝20－20 I， P＝ UI＝20 I－20 I2，当 I＝0.5 A 时，最大功率Pmax＝ UI＝5 W.答案：(1)减小 (2)1.00(0.98、0.99、1.00 均正确) (3)5[课时作业]一、单项选择题1．在闭合电路中，关于电源的电动势、内电压、外电压的关系应是( )A．如果外电压增大，则内电压增大，电源电动势也会随之增大B．如果外电压减小，内阻不变，内电压也就不变，电源电动势也随外电压减小C．如果外电压不变，则内电压减小时，电源电动势也随内电压减小D．如果外电压增大，则内电压减小，电源电动势始终为二者之和，保持恒定解析：由闭合电路欧姆定律知 E＝ U＋ Ur＝ U＋ Ir，可见电动势等于内电压和外电压之和，电动势是不变的，故选项 D 正确，A、B、C 错误．答案：D2．电源的效率 η 定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比．在测电源电动势和内阻的实验中得到的实验图线如图所示，图中 U 为路端电压， I 为干路电流， a、 b 为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为 η a、 η b.由图可知， η a、 η b的值分别为( )A. ， B．，34 14 13 23C. ， D．，12 12 23 13解析：电源的效率 η ＝ ×100%＝ ×100%.a 点对应的路端电压 U 为 4 个格，而电动势 EUIEI UE为 6 个格，因此 η a＝ ； b 点对应的路端电压为 2 个格，因此 η b＝ ，故 D 正确．23 13答案：D3．如图所示，直线 A 为某电源的 U－ I 图线，曲线 B 为某小灯泡的 U－ I 图线．用该电源和小灯泡组成闭合电路时，电源的输出功率和电源的总功率分别是( )4A．4 W,8 W B．2 W,4 WC．2 W,3 W D．4 W,6 W解析：用该电源和小灯泡组成闭合电路时，电源的输出功率是 UI＝2×2 W＝4 W，电源的总功率是 EI＝3×2 W＝6 W，选项 D 正确．答案：D4.(2016·湖北八校联考)在如图所示的电路中，开关 S 闭合后，由于电阻元件发生短路或断路故障，某时刻电压表和电流表的读数都增大，则可能出现了下列哪种故障( )A． R1短路 B． R2短路C． R3短路 D． R1断路解析：若电路正常，则电流表测量流过 R1的支路电流，电压表测量 R3两端的电压．若 R1短路，则 R2被短路，外电路只有电阻 R3接在电源两端，电流表测量干路电流，电压表测量路端电压，两表示数均增大，A 正确．若 R2短路，则 R1被短路，电流表示数为零，B 错误．若 R3短路，则电压表示数为零，C 错误．若 R1断路，则电流表示数为零，D 错误．答案：A5．两电源电动势分别为 E1、 E2(E1E2)，内阻分别为 r1、 r2.当这两个电源分别和一阻值为R 的电阻连接时，电源输出功率相等．若将 R 减小为 R′，电源输出功率分别为 P1、 P2，则( )A． r1r2， P1P2C． r1P2 D． r1r2， P1r2，当电动势为 E1的电源接 R′时， P1＝ U1I1；当电动势为 E2的电源接 R′时， P2＝ U2I2.由于 U1rbB． IaIbC． R0接到 a 电源上，电源的输出功率较大，但电源的效率较低D． R0接到 b 电源上，电源的输出功率较小，电源的效率较低解析：在电源路端电压与电流的关系图象中斜率表示电源内阻， rarb，A 正确．在图象中作出定值电阻 R0的伏安特性曲线，与电源的伏安特性曲线的交点表示电路工作点，IaIb，B 正确．由图象及 η ＝ ×100%可知， R0接图到 a 电源上，电源的输出功率较大，RR＋ r但电源的效率较低， R0接到 b 电源上，电源的输出功率较小，但电源的效率较高，C 正确，D 错误．答案：ABC8．在如图所示的电路中，电源电动势为 E、内阻为 r， C 为电容器， R0为定值电阻， R 为滑动变阻器．开关闭合后，灯泡 L 能正常发光；当滑动变阻器的滑片向右移动后，下列说法中正确的是( )6A．灯泡 L 变暗B．电容器 C 的带电荷量将增大C． R0两端的电压减小D．电源的总功率变小，但电源的输出功率一定变大解析：当滑动变阻器的滑片向右移动时，变阻器的电阻增大，外电阻增大，电路中电流减小，灯泡 L 变暗，选项 A 正确；内电压减小，路端电压增大，根据 Q＝ CU 知电容器带电荷量将增大，选项 B 正确；电路稳定后， R0中无电流，故 R0两端电压为零，选项 C 错误；根据 P 总 ＝ EI 知， P 总 减小，但 r 和 R 外 大小关系未知，所以 P 输出 的变化情况无法判断，选项D 错误．答案：AB9.直流电路如图所示，在滑动变阻器的滑片 P 向右移动时，电源的( )A．总功率一定减小B．效率一定增大C．内部损耗功率一定减小D．输出功率一定先增大后减小解析：滑片 P 向右移动时外电路电阻 R 外 增大，由闭合电路欧姆定律知总电流减小，由 P 总＝ EI 可得 P 总 减小，故选项 A 正确．根据 η ＝ ＝ 可知选项 B 正确．由 P 损R外R外 ＋ r 11＋ r/R外＝ I2r 可知选项 C 正确．因不知道 R 外 的初始值与 r 的关系，所以无法判断 P 输出 的变化情况，选项 D 错误．答案：ABC10．如图所示，电源电动势 E＝3 V，小灯泡 L 标有“2 V,0.4 W”，开关 S 接 1，当变阻器调到 R＝4 Ω 时，小灯泡 L 正常发光．现将开关 S 接 2，小灯泡 L 和电动机 M 均正常工作，则( )A．电源内阻为 1 ΩB．电动机的内阻为 4 Ω7C．电动机正常工作电压为 1 VD．电源效率约为 93.3%解析：小灯泡的额定电流为 I＝ ＝ A＝0.2 A，电阻为 RL＝ ＝ Ω＝10 Ω.当接 1PU 0.42 U2P 220.4时 E＝ I(RL＋ R＋ r)，代入数据解得 r＝1 Ω，故选项 A 正确；当接 2 时灯泡正常发光，流过的电流为 I＝0.2 A，电源内电压为 U＝ Ir＝0.2×1 V＝0.2 V，故电动机电压为 U 动＝ E－ UL－ U＝(3－2－0.2)V＝0.8 V，故电阻 R ＝ Ω＝4 Ω，故选项 B、C 错误；U动I 0.80.2电源的效率 η ＝ ＝ ×100%≈93.3%，选项 D 正确．EI－ I2rEI 3×0.2－ 0.22×13×0.2答案：AD三、非选择题11.如图所示，电源电动势 E＝10 V，内阻 r＝1 Ω， R1＝3 Ω， R2＝6 Ω， C＝30 μF.(1)闭合开关 S，求稳定后通过 R1的电流．(2)然后将开关 S 断开，求电容器两端的电压变化量和流过 R1的总电荷量．(3)如果把 R2换成一个可变电阻，其阻值可以在 0～10 Ω 范围变化，求开关闭合并且电路稳定时， R2消耗的最大电功率．解析：(1)稳定时，电路中的电流 I＝ ＝1 A.Er＋ R1＋ R2(2)S 闭合，电路处于稳定状态时，电容器两端的电压 U＝ IR2＝1×6 V＝6 V，断开后，电容器两端的电压为 10 V，所以 Δ U＝4 V，流过 R1的总电荷量为 Δ Q＝Δ UC＝1.2×10 －4 C.(3)PR2＝ 2R2＝(Er＋ R1＋ R2) E2[R2－  R1＋ r ]2R2 ＋ 4 R1＋ r可见当 R2＝ R1＋ r 时， R2消耗的功率最大， PmR2＝ ＝6.25 W.E24 R1＋ r答案：(1)1 A (2)4 V 1.2×10 －4 C(3)6.25 W12．在如图甲所示的电路中， R1、 R2均为定值电阻，且 R1＝100 Ω， R2阻值未知， R3为一滑动变阻器．当其滑片 P 从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示，其中 A、 B 两点是滑片 P 在变阻器的两个不同端点得到的．求：(1)电源的电动势和内阻；8(2)定值电阻 R2的阻值；(3)滑动变阻器的最大阻值．解析：(1)因为题图乙中 AB 的延长线交 U 轴于 20 V 处，交 I 轴于 1.0 A 处，所以电源的电动势为 E＝20 V，内阻 r＝ ＝20 Ω.EI短(2)当 P 滑到 R3的右端时，电路参数对应题图乙中的 B 点，即 U2＝4 V、 I2＝0.8 A，得R2＝ ＝5 Ω.U2I2(3)当 P 在 R3的左端时，由题图乙知此时 U 外 ＝16 V， I 总 ＝0.2 A所以 R 外 ＝ ＝80 ΩU外I总因为 R 外 ＝ ＋ R2R1R3R1＋ R3所以 R3＝300 Ω答案：(1)20 V 20 Ω (2)5 Ω (3)300 Ω1电学实验基础1．(2015·高考海南卷)某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图甲和乙所示．该工件的直径为________ cm，高度为________ mm.解析：游标卡尺读数＝主尺读数＋游标尺读数：12 mm＋4×0.05 mm＝12.20 mm＝1.220 cm.螺旋测微器读数＝固定刻度＋可动刻度：6.5 mm＋36.2×0.01 mm＝6.862 mm.答案：1.220 6.862(6.861～6.863 均正确)2．分别读出下表中的电压表和电流表的示数，并填在表格中.电表 所选量程 测量值0～3 V0～15 V0～3 A0～0.6 A解析：0～3 V 的最小分度为 0.1 V，读数为 2.17 V；0～15 V 的最小分度为 0.5 V，读数为 10.8 V；0～3 A 的最小分度为 0.1 A，读数为 0. 80 A；0～0.6 A 的最小分度为 0.02 A，读数为 0.16 A.答案：2.17(2.15～2.19 均可) V 10.8(10.6～10.9 均可 ) V 0.80(0.79～0.81 均可) A 0.16 A3．一个未知电阻，无法估计其电阻值，某同学用伏安法测量此电阻，用如图所示甲、乙两种电路各测一次，用图甲测得的数据是 3.0 V,3.0 mA.用图乙测得的数据是 2.9 V，4.0 mA.由此可知，用图____________测得 Rx的误差较小，测量值 Rx＝____________.解析：对比两次测量中电压和电流的变化量，电压的变化量为原电压的 ，电流的变化量130为原电流的 ，说明电压的变化量远小于电流的变化量．因此，电流表分压不明显，即电流13表内阻 RA≪Rx，所以采用图甲测量时误差较小，且 Rx＝ ＝ Ω＝1 000 Ω.UI 3.03.0×10－ 32答案：甲 1 000 Ω4．在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为 20 kΩ，电流表的内阻约为 10 Ω，选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验，读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上，如图所示．(1)根据各点表示的数据描出 I－ U 图线，由此求得该电阻的阻值 Rx＝________ Ω.(保留两位有效数字)(2)在虚线框内画出“伏安法”测量该电阻的部分电路图．解析：(1)图线如图所示Rx＝ ＝2.4×10 3 Ω(2.3×10 3～2.5×10 3 Ω)Δ UΔ I(2)因满足 ＞ ，故采用电流表内接法．RxRA RVRx答案：见解析5．为测量“12 V,5 W”的小灯泡在不同电压下的功率，给定了以下器材：电源：12 V，内阻不计；电流表：量程 0～0.6 A、0～3 A，内阻约为 0.2 Ω；电压表：量程 0～3 V、0～15 V，内阻约为 15 kΩ；滑动变阻器：0～20 Ω，允许最大电流 1 A；开关一个，导线若干．实验要求加在小灯泡上的电压可从零开始调节．(1)以下四个电路图你认为最合适的是________．3(2)在本实验中，电流表的量程可选____________．解析：(1)C 与 D 电路图不符合电压从零开始调节．小灯泡的电阻 RL＝ ＝ Ω＝28.8 U2P 1225Ω， ＝144， ＝520.8，由于 ，故电流表应采用外接法，应选 A.RLRA RVRL RLRARVRL(2)小灯泡的额定电流 I＝ ＝ A≈0.4 A，故电流表量程为 0～0.6 A.PU 512答案：(1)A (2)0～0.6 A6．一只小灯泡标有“3 V,0.6 W”字样，现用下面给出的器材测量该小灯泡正常发光时的电阻．电源电动势为 12 V，内阻为 1 Ω；最大阻值为 5 Ω 的滑动变阻器；电流表的内阻为 1 Ω；电压表的内阻为 10 kΩ；开关一个、导线若干．(1)在设计电路的过程中，为了尽量减小实验误差，电流表应采用________(选填“内接”或“外接”)法．滑动变阻器应采用________(选填“分压式”或“限流式”)接法．(2)在下面的虚线框内画出你所设计的实验电路图(尽量减小实验误差)．解析：因小灯泡正常工作时的电阻约为 RL＝ ＝15 Ω，而电流表、电压表的内阻分别为 1 U2PΩ 和 10 kΩ，满足 RV≫RL，电流表应外接；实验中因小灯泡两端电压只需 3 V，当采用限流式接法时灯泡两端最小电压大于额定电压，所以滑动变阻器应采用分压式接法．答案：(1)外接 分压式 (2)如图所示7．为了测量某待测电阻 Rx的阻值(约为 30 Ω)，有以下一些器材可供选择：电流表 A1(量程 0～50 mA，内阻约 10 Ω)；电流表 A2(量程 0～3 A，内阻约 0.12 Ω)；电压表 V1(量程 0～3 V，内阻很大)；电压表 V2(量程 0～15 V，内阻很大)；4电源 E(电动势约为 3 V，内阻约为 0.2 Ω)；定值电阻 R(20 Ω，允许最大电流 1.0 A)；滑动变阻器 R1(0～10 Ω，允许最大电流 2.0 A)；滑动变阻器 R2(0～1 kΩ，允许最大电流 0.5 A)；单刀单掷开关 S 一个，导线若干．(1)电流表应选________，电压表应选________，滑动变阻器应选________．(填字母代号)(2)请在下面的虚线框内画出测量电阻 Rx的实验电路图．(要求所测量范围尽可能大)(3)某次测量中，电压表示数为 U 时，电流表示数为 I，则计算待测电阻阻值的表达式为Rx＝________.解析：(1)电源电动势约为 3 V，所以电压表选择 V1(量程 0～3 V，内阻很大)；待测电阻Rx的阻值约为 30 Ω，流过 Rx的最大电流为 ＝0.1 A＝100 mA，如果电流表选择3 V30 ΩA2(量程 0～3 A，内阻约 0.12 Ω)，指针偏转很小，测量不准确，所以只能选择 A1(量程0～50 mA，内阻约 10 Ω)；滑动变阻器 R2的全值电阻太大，操作不便，所以滑动变阻器应选 R1(0～10 Ω，允许最大电流 2.0 A)．(2)因为实验要求所测量范围尽可能大，所以滑动变阻器应采用分压接法；因为待测电阻Rx的阻值远小于电压表内阻，所以电流表采用外接法；为了使流过电流表的电流不超过其最大量程，即 50 mA，应给待测电阻串联一个定值电阻 R，起保护作用．实验原理图如图所示．(3)根据欧姆定律可得 Rx＝ － R.UI答案：(1)A 1 V 1 R1 (2)图见解析 (3) － RUI1练习使用多用电表1．如图甲为多用电表的示意图，现用它测量一个阻值约为 20 Ω 的电阻，测量步骤如下：(1)调节________，使电表指针停在________(选填“电阻”或“电流”)的“0”刻线处．(2)将选择开关旋转到“Ω”挡的________位置．(选填“×1” “×10”“×100”或“×1 k”)(3)将红、黑表笔分别插入“＋” “－”插孔，并将两表笔短接，调节________，使电表指针对准________的“0”刻线(选填“电阻”或“电流”)．(4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触，若电表读数如图乙所示，该电阻的阻值为________ Ω.(5)测量完毕，将选择开关旋转到“OFF”位置．解析：使用多用电表欧姆挡，先机械调零．中值电阻为 15 Ω，测量 20 Ω 的电阻时，要使用×1 的倍率，然后进行欧姆调零；由刻度盘和倍率可知，测量电阻的阻值为 19.0 Ω.答案：(1)指针定位螺丝 电流 (2)×1 (3)欧姆调零旋钮 电阻 (4)19.02．某同学为了测量一个量程为 3 V 的电压表的内阻，他先用多用表进行了正确的测量，测量时指针位置如图所示，得出电压表的内阻为 3.00×103 Ω，此时电压表的指针也偏转了．已知多用表欧姆挡表盘中央刻度值为“15” ，表内电池电动势为 1.5 V，则电压表的示数应为________V．(结果保留两位有效数字)2解析：由题图知所选用的倍率挡为“×100” ，故在该倍率下多用表欧姆挡的内阻R＝15×100 Ω＝1 500 Ω.由欧姆定律可知电压表的示数为 U＝ RV＝ER＋ RV×3.00×103 V＝1.0 V.1.51.5×103＋ 3.00×103答案：1.0 V3．(2014·高考重庆卷)某照明电路出现故障，其电路如图甲所示，该电路用标称值 12 V的蓄电池为电源，导线及其接触完好．维修人员使用已调好的多用表直流 50 V 挡检测故障．他将黑表笔接在 c 点，用红表笔分别探测电路的 a、 b 点．(1)断开开关，红表笔接 a 点时多用表指示如图乙所示，读数为________V，说明________正常(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)．乙(2)红表笔接 b 点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用表指示仍然和图乙相同，可判定发生故障的器件是________(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)．解析：(1)由题图乙可知，直流 50 V 挡的最小分度为 1 V，故按“十分之一”估读法可知读数应为 11.5 V 左右．由于测得的电压基本等于蓄电池电动势的标称值，说明 a、 c 两点与电源之间是通路，只能是此电路之外的保险丝、开关、小灯中出现了断路故障，但故障的具体位置不能确定．(2)同理可知，两表笔接 c、 b 时测得结果仍等于电源电动势，说明多用表、开关、保险丝、蓄电池形成了一闭合回路，故只能是与多用表并联的小灯发生了断路故障．3答案：(1)11.5(11.2～11.8 之间的值均可) 蓄电池(2)小灯4.在练习使用多用电表的实验中：(1)某同学连接的电路如图所示．①若旋转选择开关，使其尖端对准直流电流挡，此时测得的是通过______的电流；②若断开电路中的开关，旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡，此时测得的是__________的阻值；③若旋转选择开关，使其尖端对准直流电压挡，闭合开关，并将滑动变阻器的滑片移至最左端，此时测得的是________两端的电压．(2)在使用多用电表的欧姆挡测量电阻时，若________．A．双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大B．测量时发现指针偏离中央刻度过大，则必须减小倍率，重新调零后再进行测量C．选择“×10”倍率测量时发现指针位于 20 与 30 正中间，则测量值小于 25 ΩD．欧姆表内的电池使用时间太长，虽能完成调零，但测量值将略偏大解析：(1)③滑动变阻器滑到最左端， R1电阻为零，电压表测得的是 R2两端的电压，即路端电压．(2)双手捏住两表笔金属杆相当于把人体电阻并联进去，测量值将偏小，A 错误．指针偏离中央刻度过大，有可能是偏角过大，应减小倍率；也有可能是偏角过小，应增大倍率，B错误．由于欧姆表刻度右侧稀左侧密，因此在 20 与 30 正中间应小于 25，但由于是“×10”的倍率，测量值应小于 250 Ω，C 错误．欧姆表内的电池使用时间太长，电池的内阻偏大，使测量电路的电流偏小，测得的电阻值偏大，D 正确．答案：(1)① R1 ② R1和 R2串联 ③ R2(或电源) (2)D5．某同学用量程为 1 mA、内阻为 120 Ω 的表头按图甲所示电路改装成量程分别为 1 V 和1 A 的多用电表．图中 R1和 R2为定值电阻，S 为开关．回答下列问题：(1)根据图甲所示的电路，在图乙所示的实物图上连线．4(2)开关 S 闭合时，多用电表用于测量________(选填“电流” “电压”或“电阻”)；开关S 断开时，多用电表用于测量________(选填“电流” “电压”或“电阻”)．(3)表笔 A 应为________(选填“红”或“黑”)色．(4)定值电阻的阻值 R1＝______ Ω， R2＝______ Ω.(结果取三位有效数字)解析：(1)如图所示．(2)本实验考查的是电表的改装．改装成电压表时要串联电阻，改装成电流表时要并联电阻．根据题图甲所画电路，闭合开关时，电流表与电阻 R1并联，用于测电流；断开开关时，只串联一个电阻 R2，用于测电压．(3)根据表头可知电流应从表笔 B 进，从表笔 A 出，由“红进黑出”可知，表笔 A 应为黑色．(4)断开开关 S 时，多用电表为 1 V 的电压表，则 U＝ Ig(Rg＋ R2)，故 R2＝＝880 Ω；闭合开关 S 时，多用电表为 1 A 的电流表，故1 V－ 1×10－ 3 A×120 Ω1×10－ 3 AR1＝ ＝ ≈1.00 Ω.Ig Rg＋ R2I－ Ig 1 V1 A－ 1×10－ 3 A答案：(1)图见解析 (2)电流 电压 (3)黑 (4)1.00 8806.某学生实验小组利用如图所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻．使用的器材有：多用电表；电压表：量程 5 V，内阻十几千欧；5滑动变阻器：最大阻值 5 kΩ；导线若干．回答下列问题：(1)将多用电表挡位调到电阻“×1 k”挡，再将红表笔和黑表笔________，调零点．(2)将图中多用电表的红表笔和________(选填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端．(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图甲所示，这时电压表的示数如图乙所示．多用电表和电压表的读数分别为________kΩ 和________V.(4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零．此时多用电表和电压表的读数分别为 12.0 kΩ 和 4.00 V．从测量数据可知，电压表的内阻为________kΩ.(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图所示．根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为________V，电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻为________kΩ.解析：(1)欧姆表调零前，需要将两表笔短接．(2)应用多用电表的欧姆挡时，电流从黑表笔流出，所以黑表笔接电压表正极，即黑表笔接2，红表笔接 1.(3)欧姆表选用的倍率是×1 k，欧姆表的读数 15.0×1 k＝15.0 kΩ；电压表量程 5 V，最小分度 0.1 V，读数时需要估读一位，为 3.60 V.(4)当滑动变阻器的阻值为 0 时，欧姆表所测的电阻即为电压表的内阻，所以为 12.0 kΩ.(5)设多用电表内电池的电动势为 E、多用电表内阻为 R，由第(3)、(4)问可知＝ ， ＝ ，两式联立解得 E＝9.00 V， R＝15.0 ER＋ 15.0 kΩ 3.60 V12.0 kΩ ER＋ 12.0 kΩ 4.00 V12.0 kΩkΩ.答案：(1)短接 (2)1 (3)15.0 3.60(3.59～3.61 均可) (4)12.0(5)9.00 15.07．在黑箱内有一由四个阻值相同的电阻构成的串并联电路，黑箱面板上有三个接线柱1、2 和 3.用欧姆表测得 1、2 接线柱之间的电阻为 1 Ω，2、3 接线柱之间的电阻为 1.5 Ω，1、3 接线柱之间的电阻为 2.5 Ω.(1)在虚线框中画出黑箱中的电阻连接方式；6(2)如果将 1、3 接线柱用导线连接起来，1、2 接线柱之间的电阻为________Ω.解析：(1)因为 1、2 接线柱之间的电阻与 2、3 接线柱之间的电阻之和等于 1、3 接线柱之间的电阻，所以 2 为中间的结点，又因为 2、3 接线柱之间的电阻与 1、2 接线柱之间的电阻的差等于 1、2 接线柱之间的电阻的一半，故 2、3 之间有两个电阻并联后再与第三个电阻串联，每个电阻均为 1 Ω，连接方式如图所示．(2)将 1、3 用导线相连后，等效电路如图所示．1、2 之间的等效电阻 R＝0.6 Ω.答案：(1)图见解析 (2)0.6