广东省佛山市顺德区李兆基中学2024-2025学年高二上学期10月阶段段考物理试题
一、单选题(30分,每小题3分)
1.(2024高二上·顺德月考)通过某段圆柱形导体的电流大小为I,该导体中单位长度的自由电荷数为N,每个自由电荷带电量均为q。则导体中自由电荷定向移动速度v的大小为( )
A. B. C. D.
2.(2024高二上·顺德月考)灵敏电流表的内阻Rg=9Ω,满偏电流Ig=100mA,要把它改装成一个量程为1A的电流表,需要给它( )
A.并联一个1Ω的电阻 B.串联一个1Ω的电阻
C.并联一个0.9Ω的电阻 D.串联一个0.9Ω的电阻
3.(2024高二上·顺德月考)把六个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路,调节变阻器使灯泡正常发光,甲、乙两电路所消耗的功率分别用P甲和P乙表示,则下列结论中正确的是( )
A.P甲=P乙 B.P乙=3P甲 C.P甲=3P乙 D.P乙>3P甲
4.(2024高二上·顺德月考)如图所示为“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”的电路.、、、是四条不同的金属导体,、、与相比,分别只有一个因素不同:与长度不同,与横截面积不同,与材料不同.下列操作正确的是( )
A.开关闭合前,移动滑片使滑动变阻器的阻值最小
B.研究电阻与长度的关系时,需分别测量、两条导体两端的电压值
C.研究电阻与横截面积的关系时,需分别测量、两条导体两端的电压值
D.研究电阻与材料的关系时,需分别测量、
5.(2024高二上·顺德月考)图为探究外电压、内电压和电动势关系的实验装置。这种电池的正负极板(分别为A、B)为二氧化铅及铅,电解液为稀硫酸。关于这一实验装置分析,下列说法正确的是( )
A.电压表正极与a相连
B.电压表的测量值大于电路的外电压
C.电压表的测量值不会大于电压表的测量值
D.电压表和测得的示数之和接近于一定值
6.(2024高二上·顺德月考)如图所示,直线A为电源的U-I图线,曲线B为灯泡电阻的U-I图线。用该电源和小灯泡组成闭合电路时( )
A.电源的输出功率为4W,电路的总功率为18W
B.电源的输出功率为4W,电源内阻为
C.电源的输出功率为4W,电源的效率为33%
D.电源的输出功率为4W,电源的效率为67%
7.(2024高二上·顺德月考)如图所示,电源电动势为E,内电阻为r,两电压表可看作是理想电表,当闭合开关,将滑动变阻器的触片由右端向左滑动时,下列说法中正确的是( )
A.小灯泡L1、L2均变暗
B.小灯泡L1变亮,V1表的读数变大
C.小灯泡L2变亮,V2表的读数不变
D.小灯泡L1变暗,V1表的读数变小
8.(2024高二上·顺德月考)将一电源、定值电阻及电阻箱连成如图甲所示的闭合回路,闭合开关后调节电阻箱的阻值,测得电阻箱功率与电阻箱读数变化关系曲线如图乙所示,则下列说法中正确的是( )
A.该电源电动势为9V
B.该电源内阻为1Ω
C.R的功率最大时,电路中的电流为2A
D.R的功率最大时,两端的电压为4V
9.(2024高二上·顺德月考)近年来,机器人逐渐走入我们的生活。如图所示,某科技小组在研究机器人内部直流电动机的性能时,发现当电动机两端电压为U1、通过的电流为I1时,电动机没有转动。当电动机两端电压为U2、通过的电流为I2时,电动机正常转动。则这台电动机正常工作时的输出功率为( )
A. B.
C. D.
10.(2024高二上·顺德月考)用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻的实验中,根据某次实验记录数据画出的U-I图像如图所示,下列关于这个图像的说法中正确的是( )
A.纵轴截距表示待测电池的电动势,即E=3.0 V
B.横轴截距表示短路电流,即I短=0.6 A
C.根据r=,计算出待测电池内阻为5 Ω
D.根据r=,计算出待测电池内电阻为0.5 Ω
二、多选题(25分,每小题5分,选对选不全得3分)
11.(2024高二上·顺德月考)如图为一块手机电池的文字说明,下列说法正确的是( )
A.该电池的容量为,能存储的最大电能为1.8kJ
B.该电池的电动势为3.6V
C.该电池在工作时的电流为500mA
D.若电池以10mA的电流工作,可用50h
12.(2024高二上·顺德月考)有一种手电筒和台式电子钟都是使用1节干电池工作的将新电池装在手电筒中,使用较长时间后,当手电筒的小灯泡只能发出微弱的光而不能正常使用时,把电池取出来,用电压表测其两端电压,电压表示数略小于把这节旧电池装在台式电子钟内仍能使电子钟正常工作则下列说法中正确的是( )
A.旧电池的电动势比新电池的电动势小了许多
B.旧电池的内电阻比新电池的内电阻大很多
C.台式电子钟的额定电压一定比手电筒小灯泡的额定电压小
D.台式电子钟正常工作时的电流一定比手电筒正常工作时的电流小
13.(2024高二上·顺德月考)某同学研究白炽灯得到某白炽灯的伏安特性曲线如图所示。图像上点与原点的连线与横轴成角,点的切线与横轴成角,下列说法正确的是( )
A.白炽灯的电阻随电压的增大而增大
B.在点,白炽灯的电功率可表示为
C.在点,白炽灯的电阻可表示为点切线斜率的倒数
D.测量出角的大小,可知点电阻
14.(2024高二上·顺德月考)如图所示,电路中电源的电动势为E,内阻为r,定值电阻,L为小灯泡,C为电容器,V1、V2、A均为理想电表,闭合开关,小灯泡能正常发光。现将滑动变阻器的滑片向右滑动一小段距离,滑动前后电压表V1、V2变化量的绝对值分别为、,电流表A示数变化量的绝对值为,则( )
A.灯泡亮度逐渐变暗
B.电源输出功率增加
C.保持不变,将会增加
D.滑动滑片的过程中,电容器中电量减小
15.(2024高二上·顺德月考)如图电路是将滑动变阻器作分压器用的电路,C、D为分压器的输入端,A、B为分压器的输出端,把变阻器的滑动片P放在变阻器正中间,下列判断中正确的是( )
A.空载时输出电压为
B.当接上负载R时,输出电压为
C.负载电阻R的阻值越小,越接近
D.接上负载R,滑动片P向上滑动,可实现
三、实验题
16.(2024高二上·顺德月考)在“测定金属丝电阻率”的实验中需要测出其长度L、直径d和电阻R。某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ,步骤如下:
(1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图甲所示,由图可知其长度L= mm;
(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示,由图可知其直径d= mm;
(3)若用图丙测金属丝的电阻,则测量结果将比真实值 ;(填“偏大”或“偏小”)
(4)用电压表和电流表测金属丝的电压和电流时读数如图所示,则电压表的读数为 V,电流表的读数为 A。
(5)当金属丝两端电压为U时,通过合金丝的电流为I;测得合金丝的长度为L,直径为d,请根据这些物理量写出求该合金电阻率的表达式= 。
17.(2024高二上·顺德月考)某同学想测量一个阻值大约为20Ω的电阻,有下列器材:
A.电流表A1(量程,内阻约12Ω);
B.电流表A2(量程,内阻约0.12Ω);
C.电压表V1(量程,内阻约3kΩ);
D.电压表V2(量程,内阻约15kΩ);
E.滑动变阻器R1(,允许最大电流2.0A);
F.滑动变阻器R2(,允许最大电流0.5A);
G.定值电阻R(30Ω,允许最大电流1.0A);
H.电源E(电动势3V,内阻可忽略不计);
I.一个开关和导线若干;
J.螺旋测微器,游标卡尺。
(1)为了能测量多组数据,在以上备选器材中,电流表应选用 ,电压表应选用 ,滑动变阻器应选用 (填写器材前的字母代号)。
(2)请在虚线框中画出测量电阻Rx的实验电路图 。
18.(2024高二上·顺德月考)为测定一节新干电池的电动势和内电阻(已知该干电池的内电阻相当小,额定电流为,可供选择的器材有:
A.电压表(量程,内阻为
B,电压表(量程,内阻为
C.电流表(量程,内阻约为
D.电流表(量程,内阻约为
E.滑动变阻器(最大电阻,额定电流
F.滑动变阻器(最大电阻,额定电流
G.定值电阻
H.电键、导线若干
(1)要使减小实验误差且操作方便,电压表应该选择 ,电流表应该选择 ,滑动变阻器应该选择 (填字母代号);
(2)图中的电路图应选择_____。
A. B.
C. D.
(3)实验测得9组数据,已标在如图的坐标中,从图中可得电池电动势 V(结果保留两位小数),内阻 (结果保留两位有效数字)。
19.(2024高二上·顺德月考)在练习使用多用电表的实验中:
(1)某同学连接的电路如图甲所示:若旋转选择开关,使尖端对准直流电压挡,闭合电键,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)若S为选择开关,Q为欧姆挡调零旋钮,欧姆表的中央刻度为40。现在要用它测量一阻值约为的电阻,下面提供了测量过程中一系列可能的操作,请你选出尽可能准确地测定阻值的各项操作,并且将它们按合理的顺序填写在后面横线上的空白处:
A.旋动S,使其尖端对准欧姆挡
B.旋动S,使其尖端对准欧姆挡
C.旋动S,使其尖端对准欧姆挡
D.旋动S,使其尖端对准欧姆挡
E.旋动S,使其尖端对准
F.将两表笔分别接在的两端,读出的阻值,随后即断开
G.两表笔短接,调节Q,使指针对准欧姆表刻度盘上的0,随后断开。
所选操作及其顺序为(用字母代号填写):
(3)实验小组成员先采用多用电表粗测某电阻。在已经完成机械调零的情形下,当用挡时发现指针偏转角度过小,应该换用 (选填“”或“”挡,进行一系列正确操作后,指针静止时位置如图乙所示,其读数为
(4)用多用电表欧姆挡测试三只晶体二极管,其结果依次如图甲、乙、丙所示。由图可知,图中 的二极管是好的,该二极管的正极是 端。
四、解答题(16分)
20.(2024高二上·顺德月考)汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗,如图所示,在打开车灯的情况下,电动机未启动时电流表读数为10A,电动机启动时电流表读数为33A,若电源电动势为12.5V,内阻为0.1Ω,电动机绕组的电阻0.2Ω,电流表内阻不计,求:
(1)车灯的电阻值;
(2)电动机启动时流过车灯的电流以及电动机的输出功率;
(3)因电动机启动,车灯的电功率降低了多少?
答案解析部分
1.【答案】A
【知识点】电流、电源的概念
【解析】【解答】在时间t内通过导体横截面的自由电荷总电量Q为
电流强度的定义
解得
故答案为:A。
【分析】先找出时间t内通过横截面的总电量Q(利用单位长度电荷数、移动速度、时间的关系推导),再代入电流定义式,通过化简计算就能解出自由电荷定向移动速度v 。
2.【答案】A
【知识点】表头的改装
【解析】【解答】改装成电流表要并联分流,并联阻值: ,
故答案为:A.
【分析】利用电表改装可以判别需要并联电阻;结合欧姆定律可以求出并联上的电阻大小。
3.【答案】C
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】设灯泡正常发光时的电流为I,对于甲图,电路的总的电流为3I,此时甲的总功率的大小为
P甲=U 3I
对于乙图,电流的总电流的大小就为I,此时乙的总功率的大小为
P乙=U I
所以
P甲=3P乙
故答案为:C。
【分析】1. 串并联电流特点:并联电路干路电流是支路电流之和(甲图3灯并联,总电流3 );串联电路电流处处相等(乙图3灯串联,总电流 )。
2. 功率公式:总功率 ,代入总电流与电压,计算两电路功率并比较。
4.【答案】B
【知识点】研究影响导体电阻的因素
【解析】【解答】A. 由图可知滑线变阻器是限流式接法,开关闭合前,必须移动滑片使滑动变阻器的阻值最大.故A错误;
B、a、b的长度不同,研究电阻与长度的关系时,需分别测量a、b两条导体两端的电压,电压大,电阻大,可知电阻与长度的关系,故B正确.
C、c与a横截面积不同,研究电阻与横截面积的关系时,需分别测量a、c两条导体两端的电压值,而不是测量b、c电压,故C错误.
D、d与a材料不同,研究电阻与材料的关系时,需分别测量a、d两条导体两端的电压值,而不是c、d电压值,故D错误.
故答案为:B
【分析】控制变量法:探究电阻与某一因素(长度、横截面积、材料 )关系时,要保证其他因素相同,只改变这一个因素;再结合串联电路(电流相同,电压与电阻成正比 ),通过电压比较判断电阻与该因素的关系,同时注意滑动变阻器限流接法的安全操作(闭合开关前调最大阻值 )。
5.【答案】D
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】ABD.电压表V1和V2分别测量电路中的内电压和外电压,在电源的外部,电流方向从电源的正极流向负极,而电源的内部,电流方向由电源的负极流向正极,电压表V1测量内电压,则电压表V1正极与b相连。电压表V1和V2测得的示数之和为电源电动势应接近于一定值,故AB错误,D正确;
C.根据串联电路,电阻分到电压跟阻值成正比,因为不知道内外电阻阻值,所以电压表V1的测量值有可能会大于电压表V2的测量值,故C错误。
故答案为:D。
【分析】1. 电压表测量对象: 测内电压, 测外电压,结合电源内外电流方向判断接线柱。
2. 电动势关系:内外电压和等于电动势(定值 )。
3. 大小比较:内外电压由内阻、外阻分配,因阻值未知,大小关系不确定。
6.【答案】D
【知识点】电功率和电功;电源电动势及内阻;闭合电路的欧姆定律
【解析】【解答】A.电源的U-I图线与灯泡电阻的U-I图线的交点表示灯泡在此电路中的实际工作点,因此可知灯泡此时的电压为2V,电流为2A,灯泡的电阻为
因此电路的输出功率为
P=UI=4W
电源的总功率为
故A错误;
B.根据闭合电路欧姆定律
电源的U-I图线与U轴的交点为电源电动势,因此
图像的斜率绝对值为内阻,因此
故B错误;
CD.电源的效率为
故C错误,D正确。
故答案为:D。
【分析】A:两图线交点确定电路工作电压、电流,用于计算功率。
B:从电源 \(U - I\) 图线找电动势 E(截距)和内阻 r(斜率)。
CD:输出功率是外电路(灯泡)功率,总功率是电源消耗功率,效率为输出与总功率比值。
7.【答案】D
【知识点】电路动态分析
【解析】【解答】由图可知,电压表V1测量路端电压,而电压表V2测量L2的电压,当滑动变阻器的触片由右端向左滑动时,电阻变小,则总电阻变小,根据
可知干路电流变大,根据
路端电压变小,电压表V1读数变小;L2两端的电压
变大,则L2上的电压变大,即V2读数变大,则L2变亮,L1上电压
变小,则L1变暗。
故答案为:D。
【分析】滑动变阻器电阻变化,引起总电阻变化;总电阻变化,用闭合电路欧姆定律推导总电流、路端电压变化;总电流、路端电压变化,再推导各用电器的电压、电流、亮度变化。
8.【答案】B
【知识点】功率及其计算;电路动态分析
【解析】【解答】A.电阻箱的电功率最大的时候,电阻箱的电压为
根据串联分压可得
代入数据解得电源电动势为,故A错误;
B.根据电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线,当电阻箱的电阻等于电源内阻加R0之和时,即
电阻箱消耗的电功率最大,已知
可得,故B正确;
C.R的功率最大时,有
解得电路中的电流为I=1.5A,故C错误;
D.R的功率最大时,两端的电压为,故D错误。
故答案为:B。
【分析】1. 功率极值条件:外阻等于等效内阻( )时,电阻箱功率最大,据此求内阻。
2. 电动势计算:用功率最大时的电流、总电阻,结合闭合电路欧姆定律求电动势。
3. 电流与电压:通过功率公式、欧姆定律,计算电流和定值电阻两端电压。
9.【答案】B
【知识点】焦耳定律;功率及其计算
【解析】【解答】电动机内阻为
这台电动机正常工作时的输出功率为
解得
故答案为:B。
【分析】不转时:电动机相当于电阻,用欧姆定律求内阻;转动时:电能分两部分(机械能 + 内能),总功率减热功率得输出功率。
10.【答案】A
【知识点】电源电动势及内阻;闭合电路的欧姆定律
【解析】【解答】A. 图像中,纵轴截距对应“”(断路)时的路端电压,根据闭合电路欧姆定律,断路时路端电压等于电动势,由图知截距为 ,故 ,故A正确;
B.短路电流是“路端电压 ”时的电流,而图像横轴截距对应 时的电流,并非短路电流,B错误;
CD.U-I图像的斜率的绝对值表示电池内电阻,故
故CD错误。
故答案为:A。
【分析】理解 图像物理意义 :
纵截距:对应断路状态,路端电压 = 电动势;
横轴截距:不是短路电流(短路时 ),而是特定路端电压下的电流;
斜率:绝对值为内阻( )。
11.【答案】B,D
【知识点】电源电动势及内阻
【解析】【解答】A.电池容量,先把容量单位换算成库仑
电能
( 是电动势 )
代入得
不是,A错误;
B.该电池的电动势为3.6V;故B正确;
C.该电池的容量为,在工作时的电流不一定为500mA,C错误;
D.该电池的容量为,根据,可知,若电池以10mA的电流工作,可用50h,D正确。
故答案为:BD。
【分析】明确电池参数的物理含义 :
电动势:电池标注的电压值( ),是将其他形式能转化为电能的本领;
容量( ):是总电荷量,可通过 换算、计算工作时间;
电能计算: ,需将容量换算为库仑( )。
12.【答案】B,D
【知识点】电源电动势及内阻;闭合电路的欧姆定律
【解析】【解答】A.一节干电池的电动势应该为,现在直接通过电压表示数略小于,可知,电动势几乎不变,故A错误;
B.一节干电池已经用了较长时间,使用时小灯泡只能发出很微弱的光,除电动势降低之外,电池的内阻增大,若比灯泡的电阻还大,则输出电压很小故B正确;
C.台式电子钟能正常工作是由于它的内阻比电池的内阻大得多,所以输出电压较高,从而能工作,所以台式电子钟的额定电压一定比手电筒小灯泡的额定电压大,故C错误;
D.由于电子钟的电阻较大,所以正常工作的电流较小,故D正确;
故答案为:BD.
【分析】A:干电池电动势理论值,旧电池电压表示数略小于,说明电动势几乎不变 。
B:旧电池使手电筒灯泡发光微弱,是因内阻增大,分电压多,路端电压小 。
C:台式电子钟能正常工作,是其电阻大,路端电压能满足工作,并非额定电压比手电筒灯泡额定电压大,实际是电子钟工作时路端电压能达标。
D:电子钟电阻大,由(近似为电动势,为电子钟电阻 ),可知其正常工作电流小 。
13.【答案】A,B
【知识点】电功率和电功;线性元件和非线性元件的伏安特性曲线
【解析】【解答】A.由图示可知,随电压增大,通过白炽灯的电流增大,电流和电压的比值减小,白炽灯的电阻变大,故A正确;
B.在A点,白炽灯的电功率,故B正确;
C.在A点,白炽灯的电阻,故在A点,白炽灯的电阻可表示为A点割线斜率的倒数,而不是A点切线斜率的倒数,故C错误;
D.由于纵坐标与横坐标的标度可能不同,所以不能用计算电阻,故D错误。
故答案为:AB。
【分析】A: 图像斜率 减小,则 增大。
B:直接用 。
C:电阻是“点与原点连线的斜率倒数”,非切线斜率倒数。
D:纵、横轴标度可能不同,不能用 计算电阻。
14.【答案】B,D
【知识点】电功率和电功;含容电路分析;闭合电路的欧姆定律;电路动态分析
【解析】【解答】A.根据题意可知,滑片向右滑动,滑动变阻器连入电路的阻值变小,则总电阻变小,由闭合回路欧姆定律可知,总电流变大,则灯泡逐渐变亮,故A错误;
B.根据题意可知,电源输出功率为
可得,当时,即电源内阻等于外电路电阻时,电源的输出功率最大,由题意可知,外电路电阻一直大于内阻且在变小,则电源输出功率增加,故B正确;
C.根据题意,由欧姆定律可得
可知
由闭合回路欧姆定律有
可知,则在滑片滑动过程中,,都保持不变,故C错误;
D.滑片向右滑动变阻器连入电路的阻值变小,总电阻变小,电流变大,定值电阻分的电压增大,而路端电压是减小的。则电容器两端的电压减小,由得电荷量也在减小,故D正确。
故答案为:BD。
【分析】动态电路:滑片移动,则电阻电流功率都会改变(判断灯泡亮度 )。
输出功率:外阻与内阻的关系(外阻大于内阻且减小,输出功率增大 )。
变化量比值:利用欧姆定律,电压变化量与电流变化量的比值等于定值电阻或电源内阻(比值不变 )。
电容器电量:电压变化,则电量变化(路端电压、定值电阻电压共同影响 )。
15.【答案】B,D
【知识点】欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】A.设滑动变阻器总电阻R0,空载时,变阻器下部分电阻为
输出电压为
故A错误;
BCD.当接上负载R时,负载与变阻器下部分电阻并联,有
输出电压为
当负载电阻R的阻值越小,并联电阻越小,输出电压也越小。UAB越远离,接上负载R,滑动片P向上滑动,变大,并联电阻变大,UAB变大,可实现,故BD正确,C错误。
故答案为:BD。
【分析】空载情况:利用分压原理,根据滑片位置确定电阻比例,判断输出电压 。
带负载情况:并联电阻会改变分压,并联电阻变小,输出电压降低 。
负载变化:负载越小,并联电阻越小,输出电压偏离目标值越远 。
滑片调节:上滑滑片增大下半部分电阻,补偿并联带来的电压损失,恢复目标分压 。
16.【答案】50.50;;偏小;2.60;0.52;
【知识点】电阻定律;刻度尺、游标卡尺及螺旋测微器的使用;导体电阻率的测量;电压表、电流表欧姆表等电表的读数
【解析】【解答】(1)由图甲所示可知,其长度为
。
故答案为:50.50
(2)由图乙螺旋测微器可知,其直径为
考虑到偶然误差均可。
故答案为:
(3)图丙为电流表外接,由于电压表的分流作用,使得流过电阻的电流小于电流表的示数,则电阻测量结果将比真实值偏小。
故答案为:偏小
(4)电压表的最小分度为0.1V,由图可知,电压表读数为2.60V;
电流表的最小分度为0.02A,由图可知,电流表读数为0.52A。
故答案为:2.60;0.52
(5)根据电阻定律有
,
联立解得
故答案为:
【分析】1. 仪器读数:游标卡尺(主尺+游标尺 )、螺旋测微器(固定+可动 )、电表(分度值+指针 )。
2. 误差分析:电流表外接,则电压表分流,电阻测量值偏小。
3. 电阻率推导:电阻定律( )+ 欧姆定律( )+ 面积公式( )联立。
17.【答案】A;C;E;
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】(1)根据题意可知,电源电压为3V,故电压表选择0~3V,选C;由于待测电阻约为20Ω,定值电阻为30Ω,则电路中最大电流约为60mA,电流表选择0~50mA,故选A;滑动变阻器应选择接近电路中总电阻的,由于滑动变阻器R2的阻值太大,因此选择R1,故选E。
故答案为:A;C;E
(2)由于
故应采用电流表外接法;由于滑动变阻器的最大电阻比待测电阻要小得多,为了保证测量范围尽可能大一些,滑动变阻器应选择分压式接法,电路图如图所示
【分析】(1)电压表匹配电源电压;电流表匹配最大电流;分压接法需选小阻值(R1,E ),方便多组数据测量。
(2)通过“内外接判断条件”(测 ),确定电流表外接;滑动变阻器分压式,保证电压调节范围大。
18.【答案】(1)B;D;F
(2)D
(3)1.50;0.14
【知识点】闭合电路的欧姆定律;电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)一节干电池的电动势约为1.5V,则电压表选3V量程,故选B;应用伏安法测一节干电池电动势与内阻时,最大电流约为零点几安培,则电流表选择0.8A量程,故选D;干电池内阻很小,为了使得电压表示数变化明显,滑动变阻器应选阻值较小,故选F。
故答案为:B;D;F
(2)本实验采用限流接法即可,将定值电阻与电源串联以增大等效内阻,因等效内阻较小,故应采用相对电源的外接法,故电路图应选择D。
故答案为:D
(3)根据闭合电路欧姆定律
从图中可得
解得
故答案为:1.50;0.14
【分析】(1)电表量程匹配电动势、电流;滑动变阻器选小阻值使电压变化明显。
(2)串联定值电阻增大等效内阻,电流表外接减小误差。
(3)U - I 图像纵截距为电动势,斜率为等效内阻,减去得电源内阻。
(1)[1]一节干电池的电动势约为1.5V,则电压表选3V量程,故选B。
[2]应用伏安法测一节干电池电动势与内阻时,最大电流约为零点几安培,则电流表选择0.8A量程,故选D。
[3]干电池内阻很小,为了使得电压表示数变化明显,滑动变阻器应选阻值较小,故选F;
(2)本实验采用限流接法即可,将定值电阻与电源串联以增大等效内阻,因等效内阻较小,故应采用相对电源的外接法,故电路图应选择D。
(3)[1][2]根据闭合电路欧姆定律
从图中可得
解得
19.【答案】(1)
(2)CGFE
(3)×100;1000
(4)乙;a
【知识点】电压表、电流表欧姆表等电表的读数;练习使用多用电表
【解析】【解答】(1)若旋转选择开关,使尖端对准直流电压挡,闭合电键,并将滑动变阻器的滑片移至最左端,滑动变阻器接入电路阻值为0,此时测得的是两端的电压。
故答案为:
(2)若S为选择开关,Q为欧姆挡调零旋钮,欧姆表的中央刻度为40。现在要用它测量一阻值约为的电阻,根据
可知应旋动S,使其尖端对准欧姆挡×10;两表笔短接,调节Q,使指针对准欧姆表刻度盘上的0,随后断开;将两表笔分别接在R的两端,读出R的阻值,随后即断开;旋动S,使其尖端对准OFF,则所选操作及其顺序为:CGFE。
故答案为:CGFE
(3)当用×10挡时发现指针偏转角度过小,说明待测电阻较大,则应该换用×100挡;进行一系列正确操作后,指针静止时位置如图乙所示,其读数为
故答案为:×100;1000
(4)二极管的特性是正向电阻很小,反向电阻极大,由图可知,图中乙的二极管是好的。由于使用多用电表欧姆挡时,电流由黑表笔流出,从红表笔流入,图乙中电流由流向时二极管的电阻很小,故二极管的正极是端。
故答案为:乙;a
【分析】(1)并联对象=测量对象(滑片左端电阻为0,直接测 )。
(2)中值刻度匹配量程(指针近中值,误差小 ),操作“选挡,调零,测量,关机”。
(3)指针偏转小,电阻大,换高量程,读数=刻度×量程。
(4)单向导电性(正反向电阻差异大,好;电流流入端为正极 )。
(1)若旋转选择开关,使尖端对准直流电压挡,闭合电键,并将滑动变阻器的滑片移至最左端,滑动变阻器接入电路阻值为0,此时测得的是两端的电压。
(2)若S为选择开关,Q为欧姆挡调零旋钮,欧姆表的中央刻度为40。现在要用它测量一阻值约为的电阻,根据
可知应旋动S,使其尖端对准欧姆挡×10;两表笔短接,调节Q,使指针对准欧姆表刻度盘上的0,随后断开;将两表笔分别接在R的两端,读出R的阻值,随后即断开;旋动S,使其尖端对准OFF。则所选操作及其顺序为:CGFE。
(3)[1][2]当用×10挡时发现指针偏转角度过小,说明待测电阻较大,则应该换用×100挡,进行一系列正确操作后,指针静止时位置如图乙所示,其读数为
(4)[1][2]二极管的特性是正向电阻很小,反向电阻极大,由图可知,图中乙的二极管是好的。由于使用多用电表欧姆挡时,电流由黑表笔流出,从红表笔流入,图乙中电流由流向时二极管的电阻很小,故二极管的正极是端。
20.【答案】(1)解:电动机未启动时车灯两端的电压
由部分电路欧姆定律有
解得
(2)解:电动机启动时车灯两端的电压
根据部分电路欧姆定律有
流过电动机的电流为
电动机的输出功率
。
(3)解:电动机启动时车灯的电功率
电动机未启动时车灯的电功率
车灯的电功率降低
【知识点】焦耳定律;电功率和电功;闭合电路的欧姆定律
【解析】【分析】(1)利用电动机未启动时的串联电路(车灯 + 电源内阻),通过电动势、电流、内阻算车灯电压,再用欧姆定律求电阻。
(2)先算启动时车灯电压(总电动势 - 内阻分压),用欧姆定律求车灯电流;再通过总电流减车灯电流得电机电流,结合电机电压(等于车灯电压)、内阻,用“电机总功率(电压×电流)减内阻发热功率()”算输出功率。
(3)分别计算电动机启动前后车灯的功率(电压×电流),作差得降低值 。
广东省佛山市顺德区李兆基中学2024-2025学年高二上学期10月阶段段考物理试题
一、单选题(30分,每小题3分)
1.(2024高二上·顺德月考)通过某段圆柱形导体的电流大小为I,该导体中单位长度的自由电荷数为N,每个自由电荷带电量均为q。则导体中自由电荷定向移动速度v的大小为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【知识点】电流、电源的概念
【解析】【解答】在时间t内通过导体横截面的自由电荷总电量Q为
电流强度的定义
解得
故答案为:A。
【分析】先找出时间t内通过横截面的总电量Q(利用单位长度电荷数、移动速度、时间的关系推导),再代入电流定义式,通过化简计算就能解出自由电荷定向移动速度v 。
2.(2024高二上·顺德月考)灵敏电流表的内阻Rg=9Ω,满偏电流Ig=100mA,要把它改装成一个量程为1A的电流表,需要给它( )
A.并联一个1Ω的电阻 B.串联一个1Ω的电阻
C.并联一个0.9Ω的电阻 D.串联一个0.9Ω的电阻
【答案】A
【知识点】表头的改装
【解析】【解答】改装成电流表要并联分流,并联阻值: ,
故答案为:A.
【分析】利用电表改装可以判别需要并联电阻;结合欧姆定律可以求出并联上的电阻大小。
3.(2024高二上·顺德月考)把六个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路,调节变阻器使灯泡正常发光,甲、乙两电路所消耗的功率分别用P甲和P乙表示,则下列结论中正确的是( )
A.P甲=P乙 B.P乙=3P甲 C.P甲=3P乙 D.P乙>3P甲
【答案】C
【知识点】电功率和电功
【解析】【解答】设灯泡正常发光时的电流为I,对于甲图,电路的总的电流为3I,此时甲的总功率的大小为
P甲=U 3I
对于乙图,电流的总电流的大小就为I,此时乙的总功率的大小为
P乙=U I
所以
P甲=3P乙
故答案为:C。
【分析】1. 串并联电流特点:并联电路干路电流是支路电流之和(甲图3灯并联,总电流3 );串联电路电流处处相等(乙图3灯串联,总电流 )。
2. 功率公式:总功率 ,代入总电流与电压,计算两电路功率并比较。
4.(2024高二上·顺德月考)如图所示为“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”的电路.、、、是四条不同的金属导体,、、与相比,分别只有一个因素不同:与长度不同,与横截面积不同,与材料不同.下列操作正确的是( )
A.开关闭合前,移动滑片使滑动变阻器的阻值最小
B.研究电阻与长度的关系时,需分别测量、两条导体两端的电压值
C.研究电阻与横截面积的关系时,需分别测量、两条导体两端的电压值
D.研究电阻与材料的关系时,需分别测量、
【答案】B
【知识点】研究影响导体电阻的因素
【解析】【解答】A. 由图可知滑线变阻器是限流式接法,开关闭合前,必须移动滑片使滑动变阻器的阻值最大.故A错误;
B、a、b的长度不同,研究电阻与长度的关系时,需分别测量a、b两条导体两端的电压,电压大,电阻大,可知电阻与长度的关系,故B正确.
C、c与a横截面积不同,研究电阻与横截面积的关系时,需分别测量a、c两条导体两端的电压值,而不是测量b、c电压,故C错误.
D、d与a材料不同,研究电阻与材料的关系时,需分别测量a、d两条导体两端的电压值,而不是c、d电压值,故D错误.
故答案为:B
【分析】控制变量法:探究电阻与某一因素(长度、横截面积、材料 )关系时,要保证其他因素相同,只改变这一个因素;再结合串联电路(电流相同,电压与电阻成正比 ),通过电压比较判断电阻与该因素的关系,同时注意滑动变阻器限流接法的安全操作(闭合开关前调最大阻值 )。
5.(2024高二上·顺德月考)图为探究外电压、内电压和电动势关系的实验装置。这种电池的正负极板(分别为A、B)为二氧化铅及铅,电解液为稀硫酸。关于这一实验装置分析,下列说法正确的是( )
A.电压表正极与a相连
B.电压表的测量值大于电路的外电压
C.电压表的测量值不会大于电压表的测量值
D.电压表和测得的示数之和接近于一定值
【答案】D
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】ABD.电压表V1和V2分别测量电路中的内电压和外电压,在电源的外部,电流方向从电源的正极流向负极,而电源的内部,电流方向由电源的负极流向正极,电压表V1测量内电压,则电压表V1正极与b相连。电压表V1和V2测得的示数之和为电源电动势应接近于一定值,故AB错误,D正确;
C.根据串联电路,电阻分到电压跟阻值成正比,因为不知道内外电阻阻值,所以电压表V1的测量值有可能会大于电压表V2的测量值,故C错误。
故答案为:D。
【分析】1. 电压表测量对象: 测内电压, 测外电压,结合电源内外电流方向判断接线柱。
2. 电动势关系:内外电压和等于电动势(定值 )。
3. 大小比较:内外电压由内阻、外阻分配,因阻值未知,大小关系不确定。
6.(2024高二上·顺德月考)如图所示,直线A为电源的U-I图线,曲线B为灯泡电阻的U-I图线。用该电源和小灯泡组成闭合电路时( )
A.电源的输出功率为4W,电路的总功率为18W
B.电源的输出功率为4W,电源内阻为
C.电源的输出功率为4W,电源的效率为33%
D.电源的输出功率为4W,电源的效率为67%
【答案】D
【知识点】电功率和电功;电源电动势及内阻;闭合电路的欧姆定律
【解析】【解答】A.电源的U-I图线与灯泡电阻的U-I图线的交点表示灯泡在此电路中的实际工作点,因此可知灯泡此时的电压为2V,电流为2A,灯泡的电阻为
因此电路的输出功率为
P=UI=4W
电源的总功率为
故A错误;
B.根据闭合电路欧姆定律
电源的U-I图线与U轴的交点为电源电动势,因此
图像的斜率绝对值为内阻,因此
故B错误;
CD.电源的效率为
故C错误,D正确。
故答案为:D。
【分析】A:两图线交点确定电路工作电压、电流,用于计算功率。
B:从电源 \(U - I\) 图线找电动势 E(截距)和内阻 r(斜率)。
CD:输出功率是外电路(灯泡)功率,总功率是电源消耗功率,效率为输出与总功率比值。
7.(2024高二上·顺德月考)如图所示,电源电动势为E,内电阻为r,两电压表可看作是理想电表,当闭合开关,将滑动变阻器的触片由右端向左滑动时,下列说法中正确的是( )
A.小灯泡L1、L2均变暗
B.小灯泡L1变亮,V1表的读数变大
C.小灯泡L2变亮,V2表的读数不变
D.小灯泡L1变暗,V1表的读数变小
【答案】D
【知识点】电路动态分析
【解析】【解答】由图可知,电压表V1测量路端电压,而电压表V2测量L2的电压,当滑动变阻器的触片由右端向左滑动时,电阻变小,则总电阻变小,根据
可知干路电流变大,根据
路端电压变小,电压表V1读数变小;L2两端的电压
变大,则L2上的电压变大,即V2读数变大,则L2变亮,L1上电压
变小,则L1变暗。
故答案为:D。
【分析】滑动变阻器电阻变化,引起总电阻变化;总电阻变化,用闭合电路欧姆定律推导总电流、路端电压变化;总电流、路端电压变化,再推导各用电器的电压、电流、亮度变化。
8.(2024高二上·顺德月考)将一电源、定值电阻及电阻箱连成如图甲所示的闭合回路,闭合开关后调节电阻箱的阻值,测得电阻箱功率与电阻箱读数变化关系曲线如图乙所示,则下列说法中正确的是( )
A.该电源电动势为9V
B.该电源内阻为1Ω
C.R的功率最大时,电路中的电流为2A
D.R的功率最大时,两端的电压为4V
【答案】B
【知识点】功率及其计算;电路动态分析
【解析】【解答】A.电阻箱的电功率最大的时候,电阻箱的电压为
根据串联分压可得
代入数据解得电源电动势为,故A错误;
B.根据电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线,当电阻箱的电阻等于电源内阻加R0之和时,即
电阻箱消耗的电功率最大,已知
可得,故B正确;
C.R的功率最大时,有
解得电路中的电流为I=1.5A,故C错误;
D.R的功率最大时,两端的电压为,故D错误。
故答案为:B。
【分析】1. 功率极值条件:外阻等于等效内阻( )时,电阻箱功率最大,据此求内阻。
2. 电动势计算:用功率最大时的电流、总电阻,结合闭合电路欧姆定律求电动势。
3. 电流与电压:通过功率公式、欧姆定律,计算电流和定值电阻两端电压。
9.(2024高二上·顺德月考)近年来,机器人逐渐走入我们的生活。如图所示,某科技小组在研究机器人内部直流电动机的性能时,发现当电动机两端电压为U1、通过的电流为I1时,电动机没有转动。当电动机两端电压为U2、通过的电流为I2时,电动机正常转动。则这台电动机正常工作时的输出功率为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【知识点】焦耳定律;功率及其计算
【解析】【解答】电动机内阻为
这台电动机正常工作时的输出功率为
解得
故答案为:B。
【分析】不转时:电动机相当于电阻,用欧姆定律求内阻;转动时:电能分两部分(机械能 + 内能),总功率减热功率得输出功率。
10.(2024高二上·顺德月考)用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻的实验中,根据某次实验记录数据画出的U-I图像如图所示,下列关于这个图像的说法中正确的是( )
A.纵轴截距表示待测电池的电动势,即E=3.0 V
B.横轴截距表示短路电流,即I短=0.6 A
C.根据r=,计算出待测电池内阻为5 Ω
D.根据r=,计算出待测电池内电阻为0.5 Ω
【答案】A
【知识点】电源电动势及内阻;闭合电路的欧姆定律
【解析】【解答】A. 图像中,纵轴截距对应“”(断路)时的路端电压,根据闭合电路欧姆定律,断路时路端电压等于电动势,由图知截距为 ,故 ,故A正确;
B.短路电流是“路端电压 ”时的电流,而图像横轴截距对应 时的电流,并非短路电流,B错误;
CD.U-I图像的斜率的绝对值表示电池内电阻,故
故CD错误。
故答案为:A。
【分析】理解 图像物理意义 :
纵截距:对应断路状态,路端电压 = 电动势;
横轴截距:不是短路电流(短路时 ),而是特定路端电压下的电流;
斜率:绝对值为内阻( )。
二、多选题(25分,每小题5分,选对选不全得3分)
11.(2024高二上·顺德月考)如图为一块手机电池的文字说明,下列说法正确的是( )
A.该电池的容量为,能存储的最大电能为1.8kJ
B.该电池的电动势为3.6V
C.该电池在工作时的电流为500mA
D.若电池以10mA的电流工作,可用50h
【答案】B,D
【知识点】电源电动势及内阻
【解析】【解答】A.电池容量,先把容量单位换算成库仑
电能
( 是电动势 )
代入得
不是,A错误;
B.该电池的电动势为3.6V;故B正确;
C.该电池的容量为,在工作时的电流不一定为500mA,C错误;
D.该电池的容量为,根据,可知,若电池以10mA的电流工作,可用50h,D正确。
故答案为:BD。
【分析】明确电池参数的物理含义 :
电动势:电池标注的电压值( ),是将其他形式能转化为电能的本领;
容量( ):是总电荷量,可通过 换算、计算工作时间;
电能计算: ,需将容量换算为库仑( )。
12.(2024高二上·顺德月考)有一种手电筒和台式电子钟都是使用1节干电池工作的将新电池装在手电筒中,使用较长时间后,当手电筒的小灯泡只能发出微弱的光而不能正常使用时,把电池取出来,用电压表测其两端电压,电压表示数略小于把这节旧电池装在台式电子钟内仍能使电子钟正常工作则下列说法中正确的是( )
A.旧电池的电动势比新电池的电动势小了许多
B.旧电池的内电阻比新电池的内电阻大很多
C.台式电子钟的额定电压一定比手电筒小灯泡的额定电压小
D.台式电子钟正常工作时的电流一定比手电筒正常工作时的电流小
【答案】B,D
【知识点】电源电动势及内阻;闭合电路的欧姆定律
【解析】【解答】A.一节干电池的电动势应该为,现在直接通过电压表示数略小于,可知,电动势几乎不变,故A错误;
B.一节干电池已经用了较长时间,使用时小灯泡只能发出很微弱的光,除电动势降低之外,电池的内阻增大,若比灯泡的电阻还大,则输出电压很小故B正确;
C.台式电子钟能正常工作是由于它的内阻比电池的内阻大得多,所以输出电压较高,从而能工作,所以台式电子钟的额定电压一定比手电筒小灯泡的额定电压大,故C错误;
D.由于电子钟的电阻较大,所以正常工作的电流较小,故D正确;
故答案为:BD.
【分析】A:干电池电动势理论值,旧电池电压表示数略小于,说明电动势几乎不变 。
B:旧电池使手电筒灯泡发光微弱,是因内阻增大,分电压多,路端电压小 。
C:台式电子钟能正常工作,是其电阻大,路端电压能满足工作,并非额定电压比手电筒灯泡额定电压大,实际是电子钟工作时路端电压能达标。
D:电子钟电阻大,由(近似为电动势,为电子钟电阻 ),可知其正常工作电流小 。
13.(2024高二上·顺德月考)某同学研究白炽灯得到某白炽灯的伏安特性曲线如图所示。图像上点与原点的连线与横轴成角,点的切线与横轴成角,下列说法正确的是( )
A.白炽灯的电阻随电压的增大而增大
B.在点,白炽灯的电功率可表示为
C.在点,白炽灯的电阻可表示为点切线斜率的倒数
D.测量出角的大小,可知点电阻
【答案】A,B
【知识点】电功率和电功;线性元件和非线性元件的伏安特性曲线
【解析】【解答】A.由图示可知,随电压增大,通过白炽灯的电流增大,电流和电压的比值减小,白炽灯的电阻变大,故A正确;
B.在A点,白炽灯的电功率,故B正确;
C.在A点,白炽灯的电阻,故在A点,白炽灯的电阻可表示为A点割线斜率的倒数,而不是A点切线斜率的倒数,故C错误;
D.由于纵坐标与横坐标的标度可能不同,所以不能用计算电阻,故D错误。
故答案为:AB。
【分析】A: 图像斜率 减小,则 增大。
B:直接用 。
C:电阻是“点与原点连线的斜率倒数”,非切线斜率倒数。
D:纵、横轴标度可能不同,不能用 计算电阻。
14.(2024高二上·顺德月考)如图所示,电路中电源的电动势为E,内阻为r,定值电阻,L为小灯泡,C为电容器,V1、V2、A均为理想电表,闭合开关,小灯泡能正常发光。现将滑动变阻器的滑片向右滑动一小段距离,滑动前后电压表V1、V2变化量的绝对值分别为、,电流表A示数变化量的绝对值为,则( )
A.灯泡亮度逐渐变暗
B.电源输出功率增加
C.保持不变,将会增加
D.滑动滑片的过程中,电容器中电量减小
【答案】B,D
【知识点】电功率和电功;含容电路分析;闭合电路的欧姆定律;电路动态分析
【解析】【解答】A.根据题意可知,滑片向右滑动,滑动变阻器连入电路的阻值变小,则总电阻变小,由闭合回路欧姆定律可知,总电流变大,则灯泡逐渐变亮,故A错误;
B.根据题意可知,电源输出功率为
可得,当时,即电源内阻等于外电路电阻时,电源的输出功率最大,由题意可知,外电路电阻一直大于内阻且在变小,则电源输出功率增加,故B正确;
C.根据题意,由欧姆定律可得
可知
由闭合回路欧姆定律有
可知,则在滑片滑动过程中,,都保持不变,故C错误;
D.滑片向右滑动变阻器连入电路的阻值变小,总电阻变小,电流变大,定值电阻分的电压增大,而路端电压是减小的。则电容器两端的电压减小,由得电荷量也在减小,故D正确。
故答案为:BD。
【分析】动态电路:滑片移动,则电阻电流功率都会改变(判断灯泡亮度 )。
输出功率:外阻与内阻的关系(外阻大于内阻且减小,输出功率增大 )。
变化量比值:利用欧姆定律,电压变化量与电流变化量的比值等于定值电阻或电源内阻(比值不变 )。
电容器电量:电压变化,则电量变化(路端电压、定值电阻电压共同影响 )。
15.(2024高二上·顺德月考)如图电路是将滑动变阻器作分压器用的电路,C、D为分压器的输入端,A、B为分压器的输出端,把变阻器的滑动片P放在变阻器正中间,下列判断中正确的是( )
A.空载时输出电压为
B.当接上负载R时,输出电压为
C.负载电阻R的阻值越小,越接近
D.接上负载R,滑动片P向上滑动,可实现
【答案】B,D
【知识点】欧姆定律的内容、表达式及简单应用
【解析】【解答】A.设滑动变阻器总电阻R0,空载时,变阻器下部分电阻为
输出电压为
故A错误;
BCD.当接上负载R时,负载与变阻器下部分电阻并联,有
输出电压为
当负载电阻R的阻值越小,并联电阻越小,输出电压也越小。UAB越远离,接上负载R,滑动片P向上滑动,变大,并联电阻变大,UAB变大,可实现,故BD正确,C错误。
故答案为:BD。
【分析】空载情况:利用分压原理,根据滑片位置确定电阻比例,判断输出电压 。
带负载情况:并联电阻会改变分压,并联电阻变小,输出电压降低 。
负载变化:负载越小,并联电阻越小,输出电压偏离目标值越远 。
滑片调节:上滑滑片增大下半部分电阻,补偿并联带来的电压损失,恢复目标分压 。
三、实验题
16.(2024高二上·顺德月考)在“测定金属丝电阻率”的实验中需要测出其长度L、直径d和电阻R。某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ,步骤如下:
(1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图甲所示,由图可知其长度L= mm;
(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示,由图可知其直径d= mm;
(3)若用图丙测金属丝的电阻,则测量结果将比真实值 ;(填“偏大”或“偏小”)
(4)用电压表和电流表测金属丝的电压和电流时读数如图所示,则电压表的读数为 V,电流表的读数为 A。
(5)当金属丝两端电压为U时,通过合金丝的电流为I;测得合金丝的长度为L,直径为d,请根据这些物理量写出求该合金电阻率的表达式= 。
【答案】50.50;;偏小;2.60;0.52;
【知识点】电阻定律;刻度尺、游标卡尺及螺旋测微器的使用;导体电阻率的测量;电压表、电流表欧姆表等电表的读数
【解析】【解答】(1)由图甲所示可知,其长度为
。
故答案为:50.50
(2)由图乙螺旋测微器可知,其直径为
考虑到偶然误差均可。
故答案为:
(3)图丙为电流表外接,由于电压表的分流作用,使得流过电阻的电流小于电流表的示数,则电阻测量结果将比真实值偏小。
故答案为:偏小
(4)电压表的最小分度为0.1V,由图可知,电压表读数为2.60V;
电流表的最小分度为0.02A,由图可知,电流表读数为0.52A。
故答案为:2.60;0.52
(5)根据电阻定律有
,
联立解得
故答案为:
【分析】1. 仪器读数:游标卡尺(主尺+游标尺 )、螺旋测微器(固定+可动 )、电表(分度值+指针 )。
2. 误差分析:电流表外接,则电压表分流,电阻测量值偏小。
3. 电阻率推导:电阻定律( )+ 欧姆定律( )+ 面积公式( )联立。
17.(2024高二上·顺德月考)某同学想测量一个阻值大约为20Ω的电阻,有下列器材:
A.电流表A1(量程,内阻约12Ω);
B.电流表A2(量程,内阻约0.12Ω);
C.电压表V1(量程,内阻约3kΩ);
D.电压表V2(量程,内阻约15kΩ);
E.滑动变阻器R1(,允许最大电流2.0A);
F.滑动变阻器R2(,允许最大电流0.5A);
G.定值电阻R(30Ω,允许最大电流1.0A);
H.电源E(电动势3V,内阻可忽略不计);
I.一个开关和导线若干;
J.螺旋测微器,游标卡尺。
(1)为了能测量多组数据,在以上备选器材中,电流表应选用 ,电压表应选用 ,滑动变阻器应选用 (填写器材前的字母代号)。
(2)请在虚线框中画出测量电阻Rx的实验电路图 。
【答案】A;C;E;
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】(1)根据题意可知,电源电压为3V,故电压表选择0~3V,选C;由于待测电阻约为20Ω,定值电阻为30Ω,则电路中最大电流约为60mA,电流表选择0~50mA,故选A;滑动变阻器应选择接近电路中总电阻的,由于滑动变阻器R2的阻值太大,因此选择R1,故选E。
故答案为:A;C;E
(2)由于
故应采用电流表外接法;由于滑动变阻器的最大电阻比待测电阻要小得多,为了保证测量范围尽可能大一些,滑动变阻器应选择分压式接法,电路图如图所示
【分析】(1)电压表匹配电源电压;电流表匹配最大电流;分压接法需选小阻值(R1,E ),方便多组数据测量。
(2)通过“内外接判断条件”(测 ),确定电流表外接;滑动变阻器分压式,保证电压调节范围大。
18.(2024高二上·顺德月考)为测定一节新干电池的电动势和内电阻(已知该干电池的内电阻相当小,额定电流为,可供选择的器材有:
A.电压表(量程,内阻为
B,电压表(量程,内阻为
C.电流表(量程,内阻约为
D.电流表(量程,内阻约为
E.滑动变阻器(最大电阻,额定电流
F.滑动变阻器(最大电阻,额定电流
G.定值电阻
H.电键、导线若干
(1)要使减小实验误差且操作方便,电压表应该选择 ,电流表应该选择 ,滑动变阻器应该选择 (填字母代号);
(2)图中的电路图应选择_____。
A. B.
C. D.
(3)实验测得9组数据,已标在如图的坐标中,从图中可得电池电动势 V(结果保留两位小数),内阻 (结果保留两位有效数字)。
【答案】(1)B;D;F
(2)D
(3)1.50;0.14
【知识点】闭合电路的欧姆定律;电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)一节干电池的电动势约为1.5V,则电压表选3V量程,故选B;应用伏安法测一节干电池电动势与内阻时,最大电流约为零点几安培,则电流表选择0.8A量程,故选D;干电池内阻很小,为了使得电压表示数变化明显,滑动变阻器应选阻值较小,故选F。
故答案为:B;D;F
(2)本实验采用限流接法即可,将定值电阻与电源串联以增大等效内阻,因等效内阻较小,故应采用相对电源的外接法,故电路图应选择D。
故答案为:D
(3)根据闭合电路欧姆定律
从图中可得
解得
故答案为:1.50;0.14
【分析】(1)电表量程匹配电动势、电流;滑动变阻器选小阻值使电压变化明显。
(2)串联定值电阻增大等效内阻,电流表外接减小误差。
(3)U - I 图像纵截距为电动势,斜率为等效内阻,减去得电源内阻。
(1)[1]一节干电池的电动势约为1.5V,则电压表选3V量程,故选B。
[2]应用伏安法测一节干电池电动势与内阻时,最大电流约为零点几安培,则电流表选择0.8A量程,故选D。
[3]干电池内阻很小,为了使得电压表示数变化明显,滑动变阻器应选阻值较小,故选F;
(2)本实验采用限流接法即可,将定值电阻与电源串联以增大等效内阻,因等效内阻较小,故应采用相对电源的外接法,故电路图应选择D。
(3)[1][2]根据闭合电路欧姆定律
从图中可得
解得
19.(2024高二上·顺德月考)在练习使用多用电表的实验中:
(1)某同学连接的电路如图甲所示:若旋转选择开关,使尖端对准直流电压挡,闭合电键,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)若S为选择开关,Q为欧姆挡调零旋钮,欧姆表的中央刻度为40。现在要用它测量一阻值约为的电阻,下面提供了测量过程中一系列可能的操作,请你选出尽可能准确地测定阻值的各项操作,并且将它们按合理的顺序填写在后面横线上的空白处:
A.旋动S,使其尖端对准欧姆挡
B.旋动S,使其尖端对准欧姆挡
C.旋动S,使其尖端对准欧姆挡
D.旋动S,使其尖端对准欧姆挡
E.旋动S,使其尖端对准
F.将两表笔分别接在的两端,读出的阻值,随后即断开
G.两表笔短接,调节Q,使指针对准欧姆表刻度盘上的0,随后断开。
所选操作及其顺序为(用字母代号填写):
(3)实验小组成员先采用多用电表粗测某电阻。在已经完成机械调零的情形下,当用挡时发现指针偏转角度过小,应该换用 (选填“”或“”挡,进行一系列正确操作后,指针静止时位置如图乙所示,其读数为
(4)用多用电表欧姆挡测试三只晶体二极管,其结果依次如图甲、乙、丙所示。由图可知,图中 的二极管是好的,该二极管的正极是 端。
【答案】(1)
(2)CGFE
(3)×100;1000
(4)乙;a
【知识点】电压表、电流表欧姆表等电表的读数;练习使用多用电表
【解析】【解答】(1)若旋转选择开关,使尖端对准直流电压挡,闭合电键,并将滑动变阻器的滑片移至最左端,滑动变阻器接入电路阻值为0,此时测得的是两端的电压。
故答案为:
(2)若S为选择开关,Q为欧姆挡调零旋钮,欧姆表的中央刻度为40。现在要用它测量一阻值约为的电阻,根据
可知应旋动S,使其尖端对准欧姆挡×10;两表笔短接,调节Q,使指针对准欧姆表刻度盘上的0,随后断开;将两表笔分别接在R的两端,读出R的阻值,随后即断开;旋动S,使其尖端对准OFF,则所选操作及其顺序为:CGFE。
故答案为:CGFE
(3)当用×10挡时发现指针偏转角度过小,说明待测电阻较大,则应该换用×100挡;进行一系列正确操作后,指针静止时位置如图乙所示,其读数为
故答案为:×100;1000
(4)二极管的特性是正向电阻很小,反向电阻极大,由图可知,图中乙的二极管是好的。由于使用多用电表欧姆挡时,电流由黑表笔流出,从红表笔流入,图乙中电流由流向时二极管的电阻很小,故二极管的正极是端。
故答案为:乙;a
【分析】(1)并联对象=测量对象(滑片左端电阻为0,直接测 )。
(2)中值刻度匹配量程(指针近中值,误差小 ),操作“选挡,调零,测量,关机”。
(3)指针偏转小,电阻大,换高量程,读数=刻度×量程。
(4)单向导电性(正反向电阻差异大,好;电流流入端为正极 )。
(1)若旋转选择开关,使尖端对准直流电压挡,闭合电键,并将滑动变阻器的滑片移至最左端,滑动变阻器接入电路阻值为0,此时测得的是两端的电压。
(2)若S为选择开关,Q为欧姆挡调零旋钮,欧姆表的中央刻度为40。现在要用它测量一阻值约为的电阻,根据
可知应旋动S,使其尖端对准欧姆挡×10;两表笔短接,调节Q,使指针对准欧姆表刻度盘上的0,随后断开;将两表笔分别接在R的两端,读出R的阻值,随后即断开;旋动S,使其尖端对准OFF。则所选操作及其顺序为:CGFE。
(3)[1][2]当用×10挡时发现指针偏转角度过小,说明待测电阻较大,则应该换用×100挡,进行一系列正确操作后,指针静止时位置如图乙所示,其读数为
(4)[1][2]二极管的特性是正向电阻很小,反向电阻极大,由图可知,图中乙的二极管是好的。由于使用多用电表欧姆挡时,电流由黑表笔流出,从红表笔流入,图乙中电流由流向时二极管的电阻很小,故二极管的正极是端。
四、解答题(16分)
20.(2024高二上·顺德月考)汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗,如图所示,在打开车灯的情况下,电动机未启动时电流表读数为10A,电动机启动时电流表读数为33A,若电源电动势为12.5V,内阻为0.1Ω,电动机绕组的电阻0.2Ω,电流表内阻不计,求:
(1)车灯的电阻值;
(2)电动机启动时流过车灯的电流以及电动机的输出功率;
(3)因电动机启动,车灯的电功率降低了多少?
【答案】(1)解:电动机未启动时车灯两端的电压
由部分电路欧姆定律有
解得
(2)解:电动机启动时车灯两端的电压
根据部分电路欧姆定律有
流过电动机的电流为
电动机的输出功率
。
(3)解:电动机启动时车灯的电功率
电动机未启动时车灯的电功率
车灯的电功率降低
【知识点】焦耳定律;电功率和电功;闭合电路的欧姆定律
【解析】【分析】(1)利用电动机未启动时的串联电路(车灯 + 电源内阻),通过电动势、电流、内阻算车灯电压,再用欧姆定律求电阻。
(2)先算启动时车灯电压(总电动势 - 内阻分压),用欧姆定律求车灯电流;再通过总电流减车灯电流得电机电流,结合电机电压(等于车灯电压)、内阻,用“电机总功率(电压×电流)减内阻发热功率()”算输出功率。
(3)分别计算电动机启动前后车灯的功率(电压×电流),作差得降低值 。
