全国版2022高考物理一轮复习专题九恒定电流2练习含解析

高考 - 1 - / 33 专题九恒定电流 考点 1 电路的分析与计算 1.[2021 某某名校高三联考,多选]如图所示,电路中 R1、R2 是材料相同、上下表面均为正方形 的长方体导体,R1、R2 厚度相同,R1 的上下表面积大于 R2 的上下表面积.闭合开关后,以下判断正 确的是() A.R1 两端的电压小于 R2 两端的电压 B.R1 两端的电压等于 R2 两端的电压 C.R1 的电功率小于 R2 的电功率 D.R1 的电功率等于 R2 的电功率 2.[2021 某某某某毕业班摸底]图示电路中,电源电动势为 E,内阻为 r,且 R1=r,电流表和电压表均 为理想电表.闭合开关 S,让滑动变阻器的滑片 P 由图示位置向右滑动到另一位置,则与 P 滑动前 比较() A.电流表 A 的示数变大 B.电压表 V 的示数变大 C.电容器所带电荷量变小 D.电源的输出功率变小 3.[2021 某某五校高三联考]风扇是夏日必备用品,如图为一电脑连接的迷你风扇的铭牌,由此我 们可以得到的信息是( ) 高考 - 2 - / 33 A.该风扇的内阻为 10 Ω B.该风扇的机械功率为 2.5 W C.若该风扇正常工作,8 小时耗电 0.02 kW·h D.若该风扇被卡住,产生的热功率为 2.5 W 4.[2020,12]图甲表示某金属丝的电阻 R 随摄氏温度 t 变化的情况.把这段金属丝与电池、电流 表串联起来(图乙),用这段金属丝做测温探头,把电流表的刻度改为相应的温度刻度,就得到了一 个简易温度计.下列说法正确的是() A.tA 应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是线性关系 B.tA 应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是非线性关系 C.tB 应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是线性关系 D.tB 应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是非线性关系 5.[2020 某某某某实验中学检测]在图 所示的电路中,A、B、C 分别表示理想电流表或电压表,它们的示数以安或伏为单位.当开关 S 闭合后,A、B、C 三表示数分别为 1、2、3 时,灯 L1、L2 正好均正常发光.已知灯 L1、L2 的额定 功率之比为 3:1,则可判断() A.A、B、C 均为电流表 高考 - 3 - / 33 B.A、B、C 均为电压表 C.B 为电流表,A、C 为电压表 D.B 为电压表,A、C 为电流表 考点 2 实验:测定金属的电阻率 1.[2021 某某某某学情调研,10 分]某同学测量一个由新材料制成的均匀圆柱体的电阻率ρ.他用 刻度尺测得其长度为 50.0 mm,用螺旋测微器测量其直径如图 1 所示.当他用多用电表粗测该 圆柱体的电阻时,发现其阻值较小.为了较精确地测量该圆柱体的电阻,他设计了如图 2 所示的 电路原理图.其中定值电阻阻值为 R0=5.0 Ω,其余器材如下: ①电流表(量程:0~0.6 A,内阻约为 0.2 Ω); ②电压表(量程:0~3 V,内阻约 9 kΩ); ③滑动变阻器(最大阻值 20 Ω); ④电源(电动势 3.0 V,内阻不计); ⑤开关一个、导线若干. (1)由图 1 可读出圆柱体的直径为 mm. (2)图 2 中,在闭合 S 前应将滑动变阻器的滑片移至端(选填“a”或“b”). (3)在图3所示实物图中,已正确连接了部分导线,请根据实验原理图将图3所示的实物图连线补 充完整. (4)实验中将多次测量出来的数据描入了如图 4 所示的坐标系中,请根据所描的点作出 U-I 图像. 求得该圆柱体的电阻 R=Ω(保留两位有效数字),可进一步求得电阻率. 高考 - 4 - / 33 2.[2020 某某某某四模,10 分]有一根由 a、b 两段横截面积相同,材料不同的金属线串接而成的 导线,总长度为 1.0 m,某兴趣小组利用实验探究其电阻的规律. (1)小明用欧姆表测其电阻值,选用“×100”倍率的电阻挡测量时,发现欧姆表指针偏转过大,因 此需选择(填“×10”或“×1k”)倍率的电阻挡,并将红表笔和黑表笔,调节旋钮使指针指到欧姆 零点,再进行测量时示数如图甲所示,读数为Ω. (2)小红用伏安法描绘其伏安特性曲线,选用的器材包括: 电源(电动势 3 V,内阻约 1 Ω) 电流表(内阻约 2 Ω) 电压表(内阻约 30 kΩ) 滑动变阻器 R(0~20 Ω,额定电流 2 A) 开关、导线若干 为使实验尽可能准确,且电压由零开始调节,用笔画线代替导线,将图乙连接成完整电路. (3)小刚将导线与电源、电流表连成图丙所示的电路,电流表和电源的内阻均可忽略.电流表的一 端接在导线上的某一点,用刻度尺测得接点与导线左端的距离 x,由电流表测得电流 I,计算导线 高考 - 5 - / 33 连入电路的电阻 R,作出 R-x 的关系图像如图丁所示,则导线 a 的电阻为Ω,导线 a 的电阻率(填 “大于”“等于”或“小于”)导线 b 的电阻率,要测量导线 a 的电阻率,还需要的测量仪器是. 考点 3 实验:描绘小电珠的伏安特性曲线 1.[2021 某某某某五校高三联考,6 分]LED 被公认为 21 世纪“绿色照明”,具有“高节能”“寿 命长”“多变幻”“利环保”“高新尖”等特点,LED 通用照明成为最具市场潜力的行业热点.LED 绿色照明技术已经真正走进了我们的生活.某实验小组要精确测定额定电压为 3 V 的 LED 灯正 常工作时的电阻,已知该灯正常工作时的电阻大约为 450 Ω.实验室提供的器材有: A.电流表 (量程为 15 mA,内阻 r1 约为 3 Ω,读数记为 I1) B.电流表 (量程为 5 mA,内阻 r2=10 Ω,读数记为 I2) C.电压表 (量程为 15 V,内阻 RV=15 kΩ,读数记为 U) D.定值电阻 R1=790 Ω E.定值电阻 R2=1 790 Ω F.滑动变阻器 R3(0~20 Ω) G.滑动变阻器 R4(0~2 000 Ω) H.蓄电池 E(电动势为 10 V,内阻很小),开关 S 一个 (1)如图所示是某同学设计的实验电路图,请你帮他选择合适的器材,电表 1 应选,电表 2 应选,定 值电阻应选,滑动变阻器应选.(这四空均填写器材前的字母代号) 高考 - 6 - / 33 (2)测量该 LED 灯电阻的表达式为 Rx=(用字母表示).实验时,不断改变滑动变阻器的阻值,当电 表 2 的示数达到时,其对应的结果为该 LED 灯正常工作时的电阻. 2.[9 分]某学习小组欲描绘一个标有“3 V0.9 W”的小灯泡的伏安特性曲线.实验室中有以下器 材可供选用: A.两个一样的电压表 (量程为 2 V,内阻约为 2 kΩ); B.电压表 (量程 15 V,内阻未知); C.电流表 (量程 0.4 A,内阻约为 0.2 Ω); D.电流表 (量程 3 A,内阻约 0.1 Ω); E.滑动变阻器 R(最大阻值 10 Ω,允许通过的最大电流为 2 A); F.滑动变阻器 R1(最大阻值 50 Ω,允许通过的最大电流为 5 A); G.电源(电动势 E=6 V,内阻不计); H.开关一个和导线若干. 选择合适的器材,并测绘小灯泡的伏安特性曲线,要求记录多组实验数据,误差尽可能小. (1)某同学选择器材后,画出了如图甲所示的电路图,请指出他的两处设计错误: ①; ②. 高考 - 7 - / 33 图甲图乙 (2)为了达到实验要求,请选择合适的实验器材,在图乙的虚线框中画出实验电路图,并标出所选 择器材符号. (3)在正确选择器材并连接好电路后,某同学调节滑动变阻器进行多次测量并在表中记录了电流 表和一个电压表的读数,请在图丙的坐标纸内画出小灯泡的伏安特性曲线. U/V 0.15 0.30 0.60 0.90 1.05 1.20 1.35 1.50 I/A 0.13 0 0.18 0 0.22 0 0.24 5 0.25 5 0.25 9 0.26 5 0.27 0 (4)根据(3)中作出的小灯泡的伏安特性曲线,可知小灯泡两端的电压为 2 V 时的电阻为Ω(结果 保留两位有效数字). (5)若某元件的伏安特性曲线如图丁所示,则该伏安特性曲线与小灯泡的伏安特性曲线有何异同 点? 相同点:. 不同点:. 图丙图丁 3.[2019 某某 4 月选考,18,5 分]小明想测额定电压为 2.5 V 的小灯泡在不同电压下的电功率, 设计了如图 1 所示的电路. 高考 - 8 - / 33 图 1 图 2 (1)在实验过程中,调节滑片 P,电压表和电流表均有示数但总是调不到零,其原因是的导线没有 连接好(图中用数字标记的小圆点表示接线点,空格中请填写图中的数字,如“7 点至 8 点”); (2)正确连好电路,闭合开关,调节滑片 P,当电压表的示数达到额定电压时,电流表的指针如图 2 所示,则电流为 A,此时小灯泡的功率为 W; (3)做完实验后,小明发现在实验报告上漏写了电压为 1.00 V 时通过小灯泡的电流,但在草稿纸 上记录了下列数据,你认为最有可能的是. A.0.08 AB.0.12 AC.0.20 A 考点 4 实验:测定电源电动势和内阻 1.[生产生活实践问题情境——水果电池][9 分]某实验小组自制三个水果电池并将其串联起来 (如图甲所示,总电动势约为 4.5 V),利用如下器材设计了如图乙所示的电路,先测量未知电阻阻 值,再利用图丙所示电路测量水果电池的电动势及内阻.实验室提供的器材有: 电流表 A1(量程 0~15 mA,内阻为 r1=10 Ω); 电流表 A2(量程 0~100 mA,内阻为 r2=1.5 Ω); 定值电阻 R1(阻值 R1=90 Ω); 定值电阻 R2(阻值 R2=190 Ω); 滑动变阻器 R3(阻值 X 围 0~30 Ω); 电阻箱 R4(阻值 X 围 0~99.99 Ω); 待测电阻 Rx(电阻约 55 Ω); 开关 S,导线若干. 高考 - 9 - / 33 (1)图乙中为使测量更准确,电阻 A 应选(填符号),已知此电路设计不会损坏电表,其原因是. (2)实验小组在某次实验中,测得 I1=12 mA,I2=60 mA,则待测电阻 Rx 的阻值为. (3)测水果电池电动势和内阻时,图丙中电阻 B 选择 R4,某实验小组通过处理实验数据,作出了电 阻B的阻值R 与电流表 A2示数的倒数 之间的关系图像,如图丁所示,则水果电池的总电动势为, 总内阻为. 2.[2021 某某某某高三质量监测,10 分]某实验小组的同学利用电流表和电压表测定由两节干 电池串联而成的电池组的电动势和内阻,实验电路如图(a)所示. 现有开关和导线若干,以及如下器材: A.电流表 (量程 0~0.6 A,内阻约为 0.125 Ω) B.电压表 (量程 0~3 V,内阻约为 3 kΩ) C.滑动变阻器(最大阻值 20 Ω) D.滑动变阻器(最大阻值 200 Ω) (1)为了操作方便,减小实验误差,滑动变阻器应选用(选填相应器材前的字母). (2)图(a)中,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应该置于最(选填“左”或“右”)端. (3)图(b)是甲同学根据实验数据绘制的 U-I 图线,根据图线求得被测电池组的电动势 E=V,内阻 r=Ω.(结果均保留到小数点后两位) 高考 - 10 - / 33 (4)该实验中,产生系统误差的主要原因是.图(c)为乙同学作出的伏安特性曲线,其中的实线为根 据测量数据绘制的图线,虚线为在没有系统误差的情况下,通过电源电流与电压表两端电压的关 系的图线,图(c)四幅图中能够正确反映两者关系的是. 3.[2020 某某七校联考,8 分]为测定一电池的电动势和内阻,甲和乙两位同学先后用同一套实验 仪器来测量电池的电动势和内阻,其中 R、R0 分别是电阻箱和定值电阻,R0=2 Ω.实验时甲、乙 分别设计了如图 a 和 b 所示的两个电路,实验记录电阻箱 R 的阻值以及对应电压表的示数 U. 据实验记录的数据作出图 c 和图 d. (1)可以判断图 d 是利用图(填“a”或“b”)电路进行实验所作出的. (2)依据实验数据绘出的 - 图线如图 e 所示,则电源电动势 E= V,内阻 r=Ω.(计算结果均保留 2 位有效数字) 高考 - 11 - / 33 考点 5 实验:练习使用多用电表 1.[2021 某某某某高三阶段训练,10 分]某同学利用多用电表测量电阻.试完成下列测量步骤. (1)检查多用电表的机械零点. (2)将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔,将选择开关拨至电阻测量挡适当的量程处. (3)将红、黑表笔,进行欧姆调零. (4)为了得到准确的测量结果,应让电表指针尽量指向表盘(填“左侧”“右侧”或“中央”). (5)若测二极管的反向电阻,应将表笔接二极管正极,将表笔接二极管负极,读出电表示数. (6)测量完成后,将选择开关拨向位置. 2.[2020 某某六校第一次联考,8 分]如图甲所示为某一电路中的一部分,由于其中的一个电阻发 生了断路,导致整个电路不能正常工作,小明和小亮两位同学利用多用电表进行了以下实验操作, 请根据他们的测量情况,回答相应的问题. 高考 - 12 - / 33 (1)小明首先在 P、Q 间接上一直流电源,P 接电源正极,多用电表的选择开关置于“直流电压 2.5 V”挡位,红表笔接 P,黑表笔接 Q,稳定后电表指针在表盘上的位置如图乙所示,则 P、Q 之间的 电压是 V. (2)小明又将红表笔接 P,黑表笔接 M,若多用电表示数与 P、Q 之间的电压完全相同,则可以确定 必定是发生了断路. (3)小亮同学在该部分电路不接电源的情况下,将多用电表选择开关置于欧姆挡倍率“×10”的 挡位,调零后红表笔接 P,黑表笔接 M,电表指针在表盘上的位置如图丙所示,由于多用电表最上 面的刻度线被磨损得很严重,无法直接读取数据,他进一步观察发现,此时指针恰好位于表盘 0~15 Ω之间的正中位置,其中 15 Ω的位置是多用电表指针半偏时所指的位置,则此时多用电 表所测的阻值是Ω,小亮据此确定电阻 R2 没有断路,你认为他的判断是(填“正确”或“错误”) 的. 一、选择题(共 4 小题,24 分) 1.如图所示,电源电动势为 E,内阻为 r.开关 S 闭合后,将滑动变阻器的滑片向下滑动,理想电压表 V1、V2 的示数分别为 U1、U2,示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2,理想电流表 A1、A2 的示 数分别为 I1、I2,示数变化量的绝对值为ΔI1、ΔI2,则下列说法正确的是( ) A.电流表 A2 示数 I2 减小 B.电压表 V2 示数 U2 增大 C.ΔU1 小于ΔU2 高考 - 13 - / 33 D. 和 都变小 2.[2020 某某 1 月选考,6]小明在一根细橡胶管中灌满食盐水,两端用粗铜丝塞住管口,形成一段 封闭的盐水柱.他将此盐水柱接到电源两端,电源电动势和内阻恒定.握住盐水柱两端将它水平 均匀拉伸到原长的 1.2 倍,若忽略温度对电阻率的影响,则此盐水柱( ) A.通过的电流增大 B.两端的电压增大 C.阻值增大为原来的 1.2 倍 D.电功率增大为原来的 1.44 倍 3.[2020 统考]如图所示,其中电流表 的量程为 0.6 A,表盘均匀划分为 30 个小格,每一小格表 示 0.02 A;R1的阻值等于电流表内阻的 ;R2 的阻值等于电流表内阻的 4 倍.若用电流表 的表盘 刻度表示流过接线柱 1 的电流值,则下列分析正确的是() A.将接线柱 1、2 接入电路时,每一小格表示 0.04 A B.将接线柱 1、2 接入电路时,每一小格表示 0.02 A C.将接线柱 1、3 接入电路时,每一小格表示 0.06 A D.将接线柱 1、3 接入电路时,每一小格表示 0.01 A 4.[2021 某某某某高三调研,多选]在图示电路中,电源内阻不可忽略,R1、R2 为定值电阻, 为灵 敏电流计, 为理想电压表,平行板电容器两极板水平.开关 S 闭合后,位于电容器两板间的带电 油滴恰好静止.现将滑动变阻器的滑片 P 向上移动,则以下说法正确的是() 高考 - 14 - / 33 A.油滴向上运动 B. 示数减小 C. 中有从 b 到 a 的电流 D.R1 消耗功率增大 二、非选择题(共 8 小题,68 分) 5.[2021 某某某某重点中学检测,6 分]新冠疫情期间,额温枪被大量应用于排查高温患者,额温枪 的原理是通过传感器接收红外线得出感应温度数据.超超同学为了研究额温枪中某导电材料的 导电规律,她用该种导电材料制作成电阻较小的元件 Z 做实验,测量元件 Z 中的电流随两端电压 从零逐渐增大过程中的变化规律. (1)她应选用下图中所示的电路进行实验. A B C D (2)影响物质材料电阻率的因素很多,一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大,而半导体材 料的电阻率与之相反,随温度的升高而减小.由(1)中所选电路测得元件 Z 的电压与电流关系作 出元件 Z 的 I-U 图线如图 a.根据 Z 的 I-U 图线可判断元件 Z 是(填“金属材料”或“半导体材 料”). 高考 - 15 - / 33 (3)超超同学为了进一步验证额温枪测量温度的准确性,设计了图 b 所示电路,已知电源电动势 E=1.5 V,内阻忽略不计,R0=15 Ω,热敏电阻的阻值与温度的关系如图 c 所示,则: ①温度越高,电压表示数( 填“越大”或“越小”); ②闭合开关后,发现电压表示数为 0.45 V, 则热敏电阻此时的温度为℃(保留一位小数). 图 a 图 b 图 c 6.[开放题][8分]用下列器材测量电流表 的电阻r1:要求测量尽量准确,能够使电路中各表的读 数控制在量程 X 围内,并且大于量程的 . 器材 规格 待测电流表 量程 800 μA 内阻约为 500 Ω 电流表 量程 10 mA 内阻 r2=40 Ω 电压表 量程 15 V 内阻约 10 kΩ 电源 E 电动势 1.5 V 内阻不计 滑动变阻器 R 最大电阻 10 Ω 两个定值电阻 R1=50 Ω R2=500 Ω 开关 K 导线若干 高考 - 16 - / 33 评价下面四个电路设计:认为符合要求的,写出 r1 的表达式,并说明所用符号的物理意义.认为不 符合要求的,写出理由. (A) (B) (C) (D) 7.[9 分]举世瞩目的嫦娥四号,其能源供给方式实现了新的科技突破.它采用同位素温差发电与 热电综合利用技术相结合的方式供能.图甲中探测器两侧 X 开的是光伏发电板,光伏发电板在外 太空将光能转化为电能. 某同学利用图乙所示的电路探究某光伏电池的路端电压 U 与电流 I 的关系,图中定值电阻 R0=5 Ω,设相同光照强度下光伏电池的电动势不变,电压表、电流表均可视为理想电表. 高考 - 17 - / 33 (1)实验一:用一定强度的光照射该电池,闭合开关 S,调节滑动变阻器 R 的阻值,通过测量得到该 电池的 U-I 图线如图丁中的曲线 a.由此可知,该电源内阻是否为固定值?(填“是”或“否”). 某时刻电压表示数如图丙所示,读数为 V,由图丁可知,此时电源内阻为Ω. 实验二:减小实验一中的光照强度,重复实验,测得 U-I 图线如图丁中的曲线 b. (2)在实验一中,当滑动变阻器的电阻为某值时路端电压为 2.0 V,则在实验二中滑动变阻器仍为 该值时,滑动变阻器消耗的电功率为 W(计算结果保留两位有效数字). 8.[2020某某,15,10分]在测量定值电阻阻值的实验中,提供的实验器材如下:电压表V1(量程3 V, 内阻 r1=3.0 kΩ),电压表 V2(量程 5 V,内阻 r2=5.0 kΩ),滑动变阻器 R(额定电流 1.5 A,最大阻值 100 Ω),待测定值电阻 Rx,电源 E(电动势 6.0 V,内阻不计),单刀开关 S,导线若干. 回答下列问题: (1)实验中滑动变阻器应采用接法(填“限流”或“分压”). (2)将虚线框中的电路原理图补充完整. (3)根据下表中的实验数据(U1、U2 分别为电压表 V1﹑V2 的示数),在图(a)给出的坐标纸上补齐 数据点,并绘制 U2-U1 图像. 测量次 数 1 2 3 4 5 U1/V 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 U2/V 1.61 2.41 3.21 4.02 4.82 高考 - 18 - / 33 图(a) (4)由 U2-U1 图像得到待测定值电阻的阻值 Rx=Ω(结果保留三位有效数字). (5)完成上述实验后,若要继续采用该实验原理测定另一个定值电阻Ry(阻值约为700 Ω)的阻值, 在不额外增加器材的前提下,要某某验精度尽可能高,请在图(b)的虚线框内画出你改进的电路 图. 图(b) 9.[新情境][8 分]充电宝是给手机及时充电的一种重要工具.可将充电宝视为跟蓄电池和干电池 一样的可移动直流电源.一同学想测量某充电宝在充满电后的电动势(约 5 V)和内阻,实验室还 提供了如下器材: A.量程是 3 A,内阻约为 0.2 Ω的电流表; B.量程是 6 V,内阻约为 6 kΩ的电压表; C.量程是 15 V,内阻约为 30 kΩ的电压表; D.阻值为 0~1 kΩ,额定电流为 0.5 A 的滑动变阻器; E.阻值为 0~10 Ω,额定电流为 3 A 的滑动变阻器; F.阻值为 2.5 Ω的定值电阻; 高考 - 19 - / 33 G.阻值为 20 Ω的定值电阻; H.开关 S 一个,导线若干. 图甲 (1)实验中滑动变阻器应选用.(选填相应器材前的字母) (2)根据所给器材,该同学设计了如图甲所示的电路,其中 R0 应选择(选填相应器材前的字母),它 在电路中的作用是. (3)该同学记录的 8 组数据如表中所示,请在图乙的坐标纸上画出该充电宝的 U-I 图线.由图线可 知该充电宝的电动势 E=V,内阻 r=Ω.(保留到小数点后 2 位) 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 电流 I/A 0.17 0.31 0.66 0.93 1.18 1.37 1.63 1.89 电压 U/V 5.05 5.03 5.00 4.97 4.94 4.92 4.89 4.86 图乙 高考 - 20 - / 33 10.[2020 某某五校第二次联考,8 分]某物理兴趣小组欲用图示电路将电流表改装成欧姆表,使 欧姆表的中央刻度为 15,倍率为“×1”.实验室提供的器材有: A.一节 1.5 V 干电池 E(内阻不计); B.电流表 (量程 0~100 mA,内阻为 2.5 Ω); C.电流表 (量程 0~0.6 A,内阻为 0.2 Ω); D.滑动变阻器 R1(0~30 Ω); E.滑动变阻器 R2(0~3 kΩ); F.一对表笔及导线若干. (1)图中 a 为(填“红”或“黑”)表笔. (2)电流表应选用(填“B”或“C”),滑动变阻器应选用(填“D”或“E”). (3)在正确选用器材的情况下,正确连接好实验电路,并正确操作,若电流表满偏电流为 Ig,则电阻 刻度盘上原 Ig 处应标上“”(填写具体数值). 11.[2020 某某某某监测,10 分]某同学设想利用如图甲所示的实验电路,测量未知电阻 Rx 的阻 值、电流表 A 的内阻和电源(内阻忽略不计)的电动势,实验过程中电流表的读数始终符合实验 要求. (1)为了测量未知电阻 Rx 的阻值,他在闭合开关之前应该将两个电阻箱的阻值调至(填“最大” 或“最小”),然后闭合开关 K1,将 K2 拨至 1 位置,调节 R2,稳定后电流表 A 读数为 I0;接着将开关 K2 拨至 2 位置,保持 R2 不变,调节 R1,当 R1=34.2 Ω时,电流表 A 读数仍为 I0,则该未知电阻的阻 值 Rx=Ω. 高考 - 21 - / 33 图甲 图乙 (2)为了测量电流表 A 的内阻 RA 和电源的电动势 E,他将 R1 的阻值调到某一值,将 R2 的阻值调 到最大,将开关 K2 拨至 2 位置,闭合开关 K1;然后多次调节 R2,并在表格中记录下了各次 R2 的阻 值和对应电流表 A 的读数 I;最后根据记录的数据,画出如图乙所示的图像,根据你所学的知识和 题中所给字母写出该图像对应的函数表达式:;已知 R1=1.5 Ω,利用图像中的数据可求得,电流 表 A 的内阻 RA=Ω,电源的电动势 E=V. 12.[2020 某某某某第一次调研,9 分]用电阻箱、多用电表(当电流表用)、开关和导线测一节干 电池的电动势和内阻. (1)将图(a)的实物连接成可完成实验的电路. (2)完成以下步骤的相关内容: ①将多用电表的选择开关旋转至直流电流 100 mA 挡. ②调节电阻箱,示数如图(b)所示,读得电阻值 R=Ω. ③合上开关,从多用电表上读得数值为 I. ④重复②③,收集多组 R 和 I 的数据. 高考 - 22 - / 33 …… (3)某同学根据他设计的实验以及收集到的数据,作出了如图(c)所示的 R- 图线,由此可知,干电 池的电动势 E=______V(计算结果保留三位有效数字);图像的纵截距的绝对值表示. 答 案 专题九 恒定电流 考点 1 电路的分析与计算 1.BD 设电阻的上下表面边长为 a,厚度为 d,根据 R= 可得 R= = ,则可知电阻与厚度 d 有关, 与上下表面边长无关,因此 R1 的电阻等于 R2 的电阻;R1 与 R2 串联,则通过 R1 和 R2 的电流相等, 由 U=IR 可知,R1 两端的电压等于 R2 两端的电压,故 A 错误,B 正确.二者电阻值相等,由 P=I2R 可知,R1 的电功率等于 R2 的电功率,故 C 错误,D 正确. 2.D 滑动变阻器滑片 P 由图示位置向右滑动,其接入电路的电阻增大,故电路的外电阻 R 增大. 由 I= 可知,电路中的电流减小,故电流表示数减小,A 项错误;由 U1=IR1 可知,电阻 R1 两端电压 减小,电压表示数减小,B 项错误;由 U=E-Ir 可知,路端电压即电容器两端电压增大,由 Q=CU 可 知,电容器所带电荷量增大,C 项错误;由 P 出=( )2R= 可知,内、外电阻相等时,电源的输出 功率最大,结合 R1=r 可知,外电路电阻从大于 r 的某一值开始增大,电源的输出功率不断减小,D 项正确. 高考 - 23 - / 33 3.C 由于风扇接在电路中正常工作时为非纯电阻元件,因此欧姆定律不适用,即不能求出该风 扇的电阻值,A 错误;该风扇正常工作时消耗的电功率为 2.5 W,又有 P 电=P 机械+Pr ,则该风扇的 机械功率应小于 2.5 W,B 错误;该风扇正常工作时,8 小时内消耗的电能为 E 电=P 电 t=2.5×8 W·h=0.02 kW·h,C 正确;由以上可知,风扇的内阻为 r= = ,当风扇被卡住时,风扇的热功率 为 P'r= = = >P 电=2.5 W,D 错误. 4.B tA 对应的电阻小,由闭合电路欧姆定律 I= 可知,对应电路中的电流大,应标在电流较大的 刻度上.由于金属丝电阻随温度变化的关系式为 R=kt+b,结合 I= 得 I= ,故温度与电流是 非线性关系,选项 B 正确. 5.D 由于理想电流表内阻为零,若 A、B、C 均为电流表,两个灯将被短路,均不亮,A 错误.由于理 想电压表内阻无穷大,若 A、B、C 均为电压表,电路中电流为零,两个灯均不亮,与题不符,B 错误.B 为电流表,A、C 为电压表时,两灯串联电流相等,A、C 电压之比为 1:3,则两灯功率之比为 1:3,C 错误;A、C 为电流表,B 为电压表,两灯并联,两灯能同时正常发光,功率之比为 3:1,D 正确. 考点 2 实验:测定金属的电阻率 1.(1)4.713(4.711~4.715 均 可 ,2 分 )(2)b(2 分 )(3) 如 图 甲 所 示 (2 分 )(4) 如 图 乙 所 示 (2 分)1.0(0.88~1.1 均可,2 分) 高考 - 24 - / 33 解析:(1)由螺旋测微器的读数规则可知,该圆柱体的直径为 4.5 mm+21.3×0.01 mm=4.713 mm. (2)为了保护实验器材,在开关 S 闭合前,应使滑动变阻器接入电路的电阻最大,所以开关 S 闭合 前应将滑动变阻器的滑片移至 b 端. (3)根据电路图将实物图连线补充完整,如图甲所示. (4)舍掉误差较大的点,将坐标系中其余各点用一条直线连接起来,如图乙所示,则图线的斜率大 小为该电阻 R 与定值电阻 R0 的阻值之和,可得 R=1.0 Ω. 2.(1)“×10”(1 分)短接(1 分)50(1 分)(2)电路图见解析(2 分)(3)9.0(9.0±0.3 均可,2 分)小于(1 分)螺旋测微器(2 分) 解析:(1)指针偏转过大,说明所选电阻挡的倍率太大,换用更小的“×10”挡即可;进行欧姆调零 过程中,需要将红、黑表笔短接;欧姆表读数为表盘示数乘以倍率,所以读数为 5×10 Ω=50 Ω. (2)电压从零开始调节,所以滑动变阻器采用分压式接法接入电路,待测电阻和电表内阻满足 > ,可知电压表的分流较小,所以电流表采用外接法,连接电路如图所示. 高考 - 25 - / 33 (3)根据图像可知 x=0 时,Ra+Rb=48.0 Ω,当 x=0.3 m 时,Rb=39.0 Ω,所以导线 a 的电阻为 Ra=9.0 Ω;根据电阻定律 R=ρ 可知 Ra=9.0 Ω=ρa 、Rb=39.0 Ω=ρb ,可知 ΔU1,选项 C 正确;当滑动变阻器 R 接入电路中的阻值变小时, 变 小,而由前面分析有 =r+R1,所以 不变,选项 D 错误. 2.B 盐水柱水平均匀地拉伸到原长的 1.2 倍,则其横截面积变为原来的 ,由电阻定律 R= 可知, 盐水柱的阻值变为原来的 1.44 倍,C 错误;由闭合电路欧姆定律 I= 可知,通过盐水柱的电流减 小,电源内阻上的分压减小,则盐水柱两端的电压增大,A 错误,B 正确;盐水柱消耗的电功率为 P=I2R= ,显然消耗的电功率不是原来的 1.44 倍,D 错误. 3.C 当接线柱 1、2 接入电路时,电流表 与 R1 并联,根据串、并联规律可知,电流表 满偏时, 流过 R1 的电流为 1.2 A,故量程为 1.2 A+0.6 A=1.8 A,则每一小格表示 0.06 A,故 A、B 错误; 当接线柱 1、3 接入电路时,电流表 与 R1 并联后与 R2 串联,R2 对电流表量程没有影响,因此电 流表的量程仍为 1.8 A,故每一小格仍表示 0.06 A,故 C 正确,D 错误. 4.AC 滑片 P 向上移动,滑动变阻器接入电路中的阻值变大,则电路中的总阻值变大,总电流变小, 由 P=I2R 可知电阻 R1 消耗的功率变小,选项 D 错误.电路中总电流变小,电阻 R1 和电源内阻 r 的分压变小,则 R2 的分压变大,即电压表的示数变大,电容器两端电压变大,故灵敏电流计中有从 b 到 a 的电流,选项 B 错误,C 正确.电容器两端电压变大,两极板中的电场强度变大,带电油滴受 到的向上的电场力变大,油滴会向上运动,选项 A 正确. 5.(1)A(2 分)(2)半导体材料(1 分)(3)①越大(1 分)②40.0(2 分) 解析:(1)元件 Z 电阻较小,故用伏安法测量时,电流表应外接;另外元件 Z 中两端电压要求从零逐 渐增大,故滑动变阻器应采用分压式接法,所以电路图 A 正确. (2)由元件 Z 的 I-U 图线可知,其电阻随电流的增大而减小,而电流越大,温度越高,所以元件 Z 为 半导体材料. 高考 - 30 - / 33 (3)由题图 c 可知,温度越高,热敏电阻阻值越小,电路中的总电阻减小,由欧姆定律可知,电路中电 流越大,R0 两端的电压越大,即电压表示数越大;闭合开关后,电压表示数为 0.45 V,所以电路中电 流 I1= =0.03 A,而热敏电阻两端的电压 UR=E-U1=1.05 V,所以热敏电阻阻值 R= =35 Ω,结 合题图 c 可知,热敏电阻此时的温度为 40.0 ℃. 6.(A)电压表的量程太大,指针偏角太小(2 分). (B)滑动变阻器不能将电流控制在电流表的量程 X 围内(2 分). (C)当 的读数大于量程的 时, 的量程不够(2 分). (D)符合要求,r1 的表达式 r1= ,其中 I1 是电流表 的电流,I2 是电流表 的电流,r2 是电流表 的电阻(2 分). 7.(1)否(2 分)1.80(2 分)5.0(4.8~5.2 均可,2 分)(2)2.7×10-2(2.5×10-2~2.9×10-2 均可,3 分) 解析:(1)由 U-I 图线的斜率等于电源的内阻,可知电源内阻不是固定值;由题图丙可知,电压表所 选的量程为 3.0 V,而分度值为 0.1 V,则读数为 1.80 V;由题图丁中读出,此时电路中的电流为 220 mA,因电源的电动势为 E=2.90 V,可得此时电源的内阻 r= = Ω=5.0 Ω. (2)在实验一中,当滑动变阻器的电阻为某值时路端电压为 2.0 V,可得此时的电流为 200 mA,则 滑动变阻器的阻值为 R=( -5.0) Ω=5.0 Ω;在实验二中滑动变阻器仍为该值时,外电路电阻为 R 外=R+R0=10 Ω,将外电路电阻的 U-I 图线画在此电源的 U-I 图像中,如图所示.直线与图线 b 的 交 点 的 横 坐 标 为 电 路 此 时 的 工 作 电 流 ,I=74 mA, 则 滑 动 变 阻 器 消 耗 的 电 功 率 为 P=I2R=0.0742×5 W=2.7×10-2 W. 高考 - 31 - / 33 8.(1)分压(2 分)(2)如图甲所示(2 分)(3)如图乙所示(2 分)(4)1.82×103(1.83×103 也可,2 分)(5) 如图丙所示(2 分) 图甲 图乙 图丙 解析:(1)两电压表内阻均已知,且比滑动变阻器的最大阻值大得多.如果滑动变阻器采用限流接 法,滑动变阻器的滑片移动时,电压表的示数不会有较大 X 围的改变,故滑动变阻器只能采用分 压接法. (4)根据实验电路图,则有 Rx= ,变形得 U2= U1,则图线的斜率为 k= ,根据 U2-U1 图像 可得斜率 k= =1.605,则有 1.605= ,代入数据解得 Rx=1.82×103Ω. (5)因待测电阻 Ry(阻值约为 700 Ω)的阻值较小,若仍与电压表 V1 串联,则所分得的电压过小, 计算过程中产生的误差较大,故待测电阻Ry应与其中一个电压表并联,由于电源电动势只有6 V, 为让待测电阻分得较大电压,待测电阻 Ry 应与电压表 V2 并联,再与电压表 V1 串联,故改进后的 电路图如图丙所示. 9.(1)E(1 分) (2)F(1 分)防止滑动变阻器调节过度导致电流表损坏,同时方便测量(2 分)(3)如图 所示(2 分)5.07(1 分) 0.11(1 分) 高考 - 32 - / 33 解析:(1)滑动变阻器 R 用于改变电路中的电流,依照安全性和方便性原则应选 E. (2)R0 作为保护电阻,除了防止滑动变阻器调节过度导致电流表损坏外,还要方便测量,因此不能 选 G,只能选 F. (3)由 E=U+Ir 可知,充电宝的电动势为 E=5.07 V,U-I 图线的斜率大小即为充电宝的内阻大小, 则内阻为 r=0.11 Ω. 10.(1)红(1 分)(2)B(2 分)D(2 分)(3)45(3 分) 解析:(1)根据“红进黑出”可知题图中 a 为红表笔. (2)将电流表改装成中央刻度为 15,倍率为“×1”的欧姆表,即欧姆表的内电阻为 15 Ω,通过的 电流最大值为 Ig= =0.1 A,所以应该选择量程为 0~100 mA 的电流表,即选择 B;为方便测量, 滑动变阻器应该选择阻值 X 围为 0~30 Ω的 D. (3)由闭合电路欧姆定律有 Ig= ,又 R 内=15 Ω,解得 Rx=45 Ω,即原 Ig 处应该标上 45. 11.(1)最大(2 分)34.2(2 分)(2) = R2+ (2 分)0.5(2 分)4(2 分) 解析:(1)在闭合开关之前,为保护电源和电路中的电表,两个电阻箱的电阻都应该调至最大.闭合 开关 K1,将 K2 拨至 1 位置,调节 R2,稳定后电流表读数为 I0;将 K2 拨至 2 位置,保持 R2 阻值不变, 调节 R1,当 R1=34.2 Ω时,电流表读数仍为 I0,说明此时两次电路中电阻相等,即未知电阻的阻值 Rx= R1=34.2 Ω. 高考 - 33 - / 33 (2)将 K2 拨至 2 位置,闭合开关 K1,由闭合电路欧姆定律有 E=I(R1+R2+RA),对照题图乙,可变形 为 = R2+ .由图线斜率 k= = V-1,可得电动势 E=4 V;由图线在纵轴上的截距 =0.5 A-1,又 R1=1.5 Ω,可解得电流表 A 的内阻 RA=0.5 Ω. 12. (1)电路图如图所示(3 分) (2)12(2 分) (3)1.44(1.40~1.44 均可)(2 分) 多用电表在电流挡 时的阻值与干电池的内阻之和(2 分) 解析:(1)若将多用电表当电流表用,这时测干电池的电动势与内阻应采用安阻法,电路图如答图 所示. (2)由题图(b)可知,电阻箱示数是 1×10 Ω+2×1 Ω=12 Ω. (3)采用安阻法测干电池的电动势与内阻时,由闭合电路欧姆定律可知 E=I(r+R),则 R= -r,图线 的斜率等于干电池的电动势,即 E= = V=1.44 V,图像的纵截距表示电路中除电阻箱以外 的总电阻,即干电池内阻与多用电表在电流挡时的阻值之和.