高中物理恒定电流.docx

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高中物理恒定电流

恒定电流

1．（2014·上海高考）将阻值随温度升高而减小的热敏电阻Ⅰ和Ⅱ串联，接在不计内阻的稳压电源两端。

开始时Ⅰ和Ⅱ阻值相等，保持Ⅰ温度不变，冷却或加热Ⅱ，则Ⅱ的电功率在（　　）

A．加热时变大，冷却时变小

B．加热时变小，冷却时变大

C．加热或冷却时都变小

D．加热或冷却时都变大

解析：

选C　将温度不变的热敏电阻等效成电源的内阻，初始时两者阻值相同，所以此时“电源”的输出功率最大，即热敏电阻Ⅱ的电功率最大，无论将其冷却还是加热，其消耗的电功率均减小，C项正确。

2.（2014·上海高考）如图，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r。

将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔV1、ΔV2、ΔV3，理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI，则（　　）

A．A的示数增大B．V2的示数增大

C．ΔV3与ΔI的比值大于rD．ΔV1大于ΔV2

解析：

选ACD　此电路为串联电路，将滑片向下滑动，电路中的总电阻减小，总电流增大；电流表的示数增大，A项正确；电源的内阻分压增大，所以路端电压减小，即V2的示数减小，B项错误；电压表V1测量的是定值电阻两端的电压，ΔV1＝ΔI·R，ΔV2＝ΔI·r，由于R>r，所以ΔV1大于ΔV2，D项正确；将定值电阻等效为电源的内阻，

＝R＋r，C项正确。

3．（2013·安徽理综）用图示的电路可以测量电阻的阻值。

图中Rx是待测电阻，R0是定值电阻，Ⓖ是灵敏度很高的电流表，MN是一段均匀的电阻丝。

闭合开关，改变滑动头P的位置，当通过电流表Ⓖ的电流为零时，测得MP＝l1，PN＝l2，则Rx的阻值为（　　）

A.

R0B.

R0

C.

R0D.

R0

解析：

选C　本题考查测量电阻和电路动态分析的方法，意在考查考生对串、并联电路的规律和闭合电路的欧姆定律的理解。

当灵敏电流表的电流为零时，有

＝

，可得Rx＝

R0。

4．（2014·海南高考）用伏安法测量一电池的内阻。

已知该待测电池的电动势E约为9V，内阻约数十欧，允许输出的最大电流为50mA，可选用的实验器材有：

电压表V1（量程5V）；电压表V2（量程10V）；

电流表A1（量程50mA）；电流表A2（量程100mA）；

滑动变阻器R（最大电阻300Ω）；

定值电阻R1（阻值为200Ω，额定功率为

W）；定值电阻R2（阻值为200Ω，额定功率为1W）；

开关S；导线若干。

测量数据如坐标纸上UI图线所示。

（1）在虚线方框内画出合理的电路原理图，并标明所选器材的符号。

（2）在设计的电路中，选择定值电阻的根据是___________________________________。

（3）由UI图线求得待测电池的内阻为________Ω。

（4）在你设计的实验电路中，产生系统误差的主要原因是

________________________________________________________________________。

解析：

（1）电路原理图如图甲所示。

（给出图乙也正确。

）

甲　　　　　　　　　　　　乙

（2）定值电阻在电路中消耗的功率会超过

W,R2的功率满足实验要求。

（3）51.0（在49.0～53.0范围内的均正确）。

（4）忽略了电压表的分流（此答案对应于图甲）或：

忽略了电流表的分压（此答案对应于图乙）。

答案：

见解析

5．（2014·山东高考）实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度。

该同学首先测得导线横截面积为1.0mm2，查得铜的电阻率为1.7×10－8Ω·m，再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx，从而确定导线的实际长度。

可供使用的器材有：

电流表：

量程0.6A，内阻约0.2Ω；

电压表：

量程3V，内阻约9kΩ；

滑动变阻器R1：

最大阻值5Ω；

滑动变阻器R2：

最大阻值20Ω；

定值电阻：

R0＝3Ω；

电源：

电动势6V，内阻可不计；

开关、导线若干。

回答下列问题：

（1）实验中滑动变阻器应选________（填“R1”或“R2”），闭合开关S前应将滑片移至________端（填“a”或“b”）。

（2）在实物图中，已正确连接了部分导线，请根据图甲电路完成剩余部分的连接。

（3）调节滑动变阻器，当电流表的读数为0.50A时，电压表示数如图乙所示，读数为________V。

（4）导线实际长度为________m（保留2位有效数字）。

解析：

（1）根据电阻定律可求得这部分铜导线的电阻大约为1.7Ω，加上保护电阻约为4.7Ω，作为限流用的滑动变阻器如果用R1，当调到最大时电路中的电流要大于电流表量程的一半，则测量数据较少，因此滑动变阻器要选用R2。

开始时作为限流用的滑动变阻器接入电路的电阻应为最大值，故滑片应移至a端。

（2）结合电路图补充连接实物图如图所示。

（3）根据题图乙和电压表的量程可读得电压表的示数为2.30V。

（4）根据电阻定律由以上数据可以求得导线的实际长度为94m。

答案：

（1）R2　a

（2）如图所示

（3）2.30（2.29、2.31均正确）

（4）94（93、95均正确）

6．（2014·广东高考）某同学设计的可调电源电路如图（a）所示，R0为保护电阻，P为滑动变阻器的滑片，闭合电键S。

①用电压表测量A、B两端的电压；将电压表调零，选择0～3V挡，示数如图（b），电压值为________V。

②在接通外电路之前，为了保证外电路的安全，滑片P应先置于________端。

③要使输出电压U变大，滑片P应向________端滑动。

④若电源电路中不接入R0，则在使用过程中，存在________的风险（填“断路”或“短路”）。

解析：

①由k＝

＝

N/m＝50N/m；②要调整气垫导轨水平，使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度相等；③根据机械能守恒定律，释放滑块后，弹簧的弹性势能转化为滑块的动能；④由题图可知，x与v成正比，即v＝kx，由Ep＝Ek＝

mv2＝

mk2x2，因此弹簧的弹性势能与弹簧的压缩量的平方成正比。

答案：

①1.30　②A　③B　④短路

7．（2014·江苏高考）同学通过实验测量一种合金的电阻率。

（1）用螺旋测微器测量合金丝的直径。

为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧如图1所示的部件________（选填“A”、“B”、“C”或“D”）。

从图1中的示数可读出合金丝的直径为________mm。

（2）如图2所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格已在图中标出。

合上开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化。

由此可以推断：

电路中________（选填图中表示接线柱的数字）之间出现了________（选填“短路”或“断路”）。

图1　　　　　　　图2

（3）在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和电流表的示数分别为2.23V和38mA，由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7Ω。

为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应作怎样的改进？

请写出两条建议。

解析：

（1）读数前先旋紧B，示数为0.01mm×41.0＝0.410mm。

（2）电压表的示数接近电源的电动势，电流表的示数很小，说明电压表串联在电路中，由此推断：

合金丝没有接入电路中，即电路中的7、9之间出现了断路。

（3）由于电流表内阻约0.3Ω，可将电流表改为内接；多次测量求平均值，可以让测量误差更小；或者用UI图像的斜率求出电阻。

答案：

（1）B　0.410　

（2）7、9　断路

（3）电流表改为内接；测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值。

（或测量多组电流和电压值，用图像法求电阻值）

8．（2014·浙江高考）小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣，于是用伏安法测量其电阻值。

（1）图1是部分连接好的实物电路图，请用电流表外接法完成接线并在图1中画出。

（2）小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性，并将得到的电流、电压数据描到UI图上，如图2所示。

在图中，由电流表外接法得到的数据点是用________（填“○”或“×”）表示的。

（3）请你选择一组数据点，在图2上用作图法作图，并求出这段铅笔芯的电阻为________Ω。

解析：

由图像可知用“○”表示的数据点测得的电阻比较大，说明电流表内接，所以电流表外接对应的数据点用“×”表示。

连线作图如图2所示，由图像斜率可知用“×”连线R＝1.2Ω；用“○”连线R＝1.6Ω。

答案：

（1）如图1所示　

（2）×　（3）如图2所示；用“×”表示的数据连线时：

1.2（1.1～1.3均可）；用“○”表示的数据连线时：

1.6（1.5～1.7均可）

9．（2014·四川高考）右图是测量阻值约几十欧的未知电阻Rx的原理图，图中R0是保护电阻（10Ω），R1是电阻箱（0～99.9Ω），R是滑动变阻器，A1和A2是电流表，E是电源（电动势10V，内阻很小）。

在保证安全和满足要求的情况下，使测量范围尽可能大。

实验具体步骤如下：

（i）连接好电路，将滑动变阻器R调到最大；

（ii）闭合S，从最大值开始调节电阻箱R1，先调R1为适当值，再调节滑动变阻器R，使A1示数I1＝0.15A，记下此时电阻箱的阻值R1和A2的示数I2；

（iii）重复步骤（ii），再测量6组R1和I2值；

（iv）将实验测得的7组数据在坐标纸上描点。

根据实验回答以下问题：

①现有四只供选用的电流表：

A．电流表（0～3mA，内阻为2.0Ω）

B．电流表（0～3mA，内阻未知）

C．电流表（0～0.3A，内阻为5.0Ω）

D．电流表（0～0.3A，内阻未知）

A1应选用________，A2应选用________。

②测得一组R1和I2值后，调整电阻箱R1，使其阻值变小，要使A1示数I1＝0.15A，应让滑动变阻器R接入电路的阻值________（选填“不变”、“变大”或“变小”）。

③在坐标纸上画出R1与I2的关系图。

④根据以上实验得出Rx＝________Ω。

解析：

①该实验测Rx电阻的原理为并联电路两支路电压相等，即（Rx＋r2）I2＝（R0＋R1＋r1）I1，其中r1、r2分别为A1、A2两表的内阻。

又因为Rx的阻值约几十欧，与R0＋R1在同一数量级，A1示数为I1＝0.15A，表示电流表A1只能从C、D中选择，A2电流数量级与A1相同。

由测量原理可知：

（Rx＋r2）I2＝（R0＋R1＋r1）I1，因Rx未知，故r2阻值应已知，故A1选D，A2选C。

②因A1示数I1＝0.15A不变，R1变小，（R0＋R1＋r1）I1变小，滑动变阻器所分电压变大，R应变大。

③该图线为一条直线，离线较远的一组数据为错误数据，应舍去，其他点应对称分布在直线两侧。

④由实验原理得：

（R0＋R1＋r1）I1＝（Rx＋r2）I2

其中R0＝10Ω，r2＝5Ω，I1＝0.15A，从图线上选择两组R1、I2代入不同数值可解得Rx约为31Ω。

答案：

①D　C　②变大　③关系图线如图所示　④31

10.（2014·上海高考）在“用DIS测电源的电动势和内阻”的实验中

（1）将待测电池组、滑动变阻器、电流传感器、电压传感器、定值电阻、电键及若干导线连接成电路如图（a）所示。

图中未接导线的A端应接在________点（选填：

“B”、“C”、“D”或“E”）。

（2）实验得到的UI关系如图（b）中的直线Ⅰ所示，则电池组的电动势为________V，内电阻阻值为________Ω。

（3）为了测量定值电阻的阻值，应在图（a）中将“A”端重新连接到________点（选填：

“B”、“C”、“D”或“E”），所得到的UI关系如图（b）中的直线Ⅱ所示，则定值电阻的阻值为________Ω。

解析：

（1）根据实验电路可知电流传感器串联在了电路中，另一个是电压传感器应该并联在电路中测量电路的路端电压，所以A端应该连接在C处。

（2）根据闭合电路的欧姆定律：

U＝E－Ir，图线的斜率表示内阻：

r＝

＝

＝2Ω，截距表示电动势，即E＝2.8V。

（3）为了测量定值电阻的阻值，应将定值电阻等效为电源的内阻，电压传感器应该并联在滑动变阻器两端，所以A端应接在D端；定值电阻的阻值为：

R＝

－r＝

－2＝3Ω。

答案：

（1）C　

（2）2.8　2　（3）D　3

11．（2014·全国卷Ⅰ）利用如图（a）所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的实验器材有：

待测电源，电阻箱R（最大阻值为999.9Ω），电阻R0（阻值为3.0Ω），电阻R1（阻值为3.0Ω），电流表Ⓐ（量程为200mA，内阻为RA＝6.0Ω），开关S。

实验步骤如下：

①将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S；

②多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R；

③以

为纵坐标，R为横坐标，作

R图线（用直线拟合）；

④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。

回答下列问题：

（1）分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则

与R的关系式为________。

（2）实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻R＝3.0Ω时电流表的示数如图（b）所示，读出数据，完成下表。

答：

①________；②________。

R/Ω

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

I/A

0.143

0.125

①

0.100

0.091

0.084

0.077

/A－1

6.99

8.00

②

10.0

11.0

11.9

13.0

（3）在图（c）的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，根据图线求得斜率k＝________A－1·Ω－1，截距b＝________A－1。

（4）根据图线求得电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。

解析：

（1）根据闭合电路欧姆定律，可得E＝

，可得

＝

R＋

。

（2）根据电流表读数原理可得：

其读数为0.110A，其倒数为9.09A－1。

（3）根据图线可知，斜率k＝1.0A－1Ω－1，截距b＝6.0A－1。

（4）根据图线，

＝1.0A－1·Ω－1，电动势E＝3.0V，

＝6.0A－1，内阻r＝1.0Ω。

答案：

（1）

＝

R＋

或写成

＝

R＋

（5.0＋r）

（2）①0.110　②9.09

（3）如图所示　1.0　6.0

（4）3.0　1.0

12．（2014·大纲卷）现要测量某电源的电动势和内阻。

可利用的器材有：

电流表○，内阻为1.00Ω；电压表○；阻值未知的定值电阻R1、R2、R3、R4、R5；开关S；一端连有鳄鱼夹P的导线1，其他导线若干。

某同学设计的测量电路如图（a）所示。

图（a）

（1）按图（a）在实物图（b）中画出连线，并标出导线1和其P端。

（2）测量时，改变鳄鱼夹P所夹的位置，使R1、R2、R3、R4、R5依次串入电路，记录对应的电压表的示数U和电流表的示数I。

数据如下表所示。

根据表中数据，在图（c）中的坐标纸上将所缺数据点补充完整，并画出UI图线。

I（mA）

193

153

111

69

30

U（V）

2.51

2.59

2.68

2.76

2.84

（3）根据UI图线求出电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。

（保留2位小数）

解析：

（1）根据实验原理图进行实物图连线，如图所示。

（2）根据所给数据，描点连线，如图所示。

（3）在UI图像中，图线与纵轴的交点坐标等于电源的电动势，即E＝2.90V；图线的斜率大小等于电源的内阻和电流表内阻之和，则r＝1.03Ω

答案：

（1）如图所示

（2）如图所示

（3）2.90　1.03

13．（2014·北京高考）利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。

要求尽量减小实验误差。

（1）应该选择的实验电路是图1中的________（选填“甲”或“乙”）。

图1

（2）现有电流表（0～0.6A）、开关和导线若干，以及以下器材：

A．电压表（0～15V）

B．电压表（0～3V）

C．滑动变阻器（0～50Ω）

D．滑动变阻器（0～500Ω）

实验中电压表应选用________；滑动变阻器应选用________。

（选填相应器材前的字母）

（3）某位同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出U－I图线。

序号

1

2

3

4

5

6

电压U（V）

1.45

1.40

1.30

1.25

1.20

1.10

电流I（A）

0.060

0.120

0.240

0.260

0.360

0.480

（4）根据（3）中所画图线可得出干电池的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω。

（5）实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化。

图3的各示意图中正确反映PU关系的是________。

图3

解析：

（1）测量电源电动势和内阻实验，由于干电池的内阻很小，电流表应内接，所以应该选择的实验电路为甲。

（2）由于干电池的电动势大约为1.5V，所以电压表选择量程为3V的，滑动变阻器选择0～50Ω的。

（3）在图中标出第2组数据后，可以看出，除第4组数据所描点偏离直线较多外，其他5组数据所描点都大致处于一条直线上，用直尺过尽可能多的点作一直线，不在直线上的点尽可能分居直线两侧，得到干电池的伏安特性曲线。

（4）根据闭合电路欧姆定律，E＝U＋Ir，变化为U＝E－Ir。

由此可知，干电池的伏安特性曲线在纵轴的截距数值等于电源电动势，斜率的绝对值等于电源内阻，所以电池的电动势E＝1.5V，内阻r＝0.83Ω。

（5）根据电源最大输出功率的条件，当外电阻等于电源内阻时，电源输出功率最大。

此时电压表示数等于电源电动势的一半，选项C正确。

答案：

（1）甲　

（2）B　C　（3）如图所示

（4）1.50（1.49～1.51）　0.83（0.81～0.85）　（5）C

14．（2014·福建高考）某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻，实验原理如图甲所示，其中，虚线框内为用灵敏电流计

改装的电流表

，

为标准电压表，E为待测电池组，S为开关，R为滑动变阻器，R0是标称值为4.0Ω的定值电阻。

①已知灵敏电流计

的满偏电流Ig＝100μA、内阻rg＝2.0kΩ，若要改装后的电流表满偏电流为200mA，应并联一只________Ω（保留一位小数）的定值电阻R1；

②根据图甲，用笔画线代替导线将图乙连接成完整电路。

③某次实验的数据如下表所示：

测量次数

1

2

3

4

5

6

7

8

电压表

读数U/V

5.26

5.16

5.04

4.94

4.83

4.71

4.59

4.46

改装表

读数I/mA

20

40

60

80

100

120

140

160

该小组借鉴“研究匀变速直线运动”实验中计算加速度的方法（逐差法），计算出电池组的内阻r＝________Ω（保留两位小数）；为减小偶然误差，逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是___________________________________________________________________。

④该小组在前面实验的基础上，为探究图甲电路中各元器件的实际阻值对测量结果的影响，用一已知电动势和内阻的标准电池组，通过上述方法多次测量后发现：

电动势的测量值与已知值几乎相同，但内阻的测量值总是偏大。

若测量过程无误，则内阻测量值总是偏大的原因是________。

（填选项前的字母）

A．电压表内阻的影响

B．滑动变阻器的最大阻值偏小

C．R1的实际阻值比计算值偏小

D．R0的实际阻值比标称值偏大

解析：

①根据并联分流规律可知，Igrg＝（I－Ig）R1，代入解得R1≈1.0Ω。

②连接实物电路图时，注意按照电流的方向依次连接各用电器，最后将电压表和电流计分别并入电路。

③根据电源的伏安特性曲线可知，电源的内阻r＝

－R0，结合逐差法可得，r＋R0＝

÷4＝

≈5.66Ω，所以r≈1.66Ω；逐差法处理实验数据时能够充分利用已测得的数据，以减小实验的偶然误差。

④电动势测量值误差很小，说明电压表分流产生的误差可以忽略不计，而内阻测量值偏大，根据③中计算式可知，其可能原因是R0标称值比实际值小，D项正确；或者通过电源的电流的测量值小于真实值，即与电流计并联的电阻R1的实际值小于计算值，C项正确。

答案：

①1.0　②如图所示　③1.66　充分利用已测得的数据　④CD