2022年高中物理 第十一章 电路及其应用综合练 新人教版必修第三册.docx

1、综合拔高练五年高考练考点1测量金属丝的电阻率1.(2019江苏单科,11)某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率。实验操作如下:(1)螺旋测微器如图甲所示。在测量电阻丝直径时,先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间,再旋动(选填“A”“B”或“C”),直到听见“喀喀”的声音,以保证压力适当,同时防止螺旋测微器的损坏。甲(2)选择电阻丝的(选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量,取其平均值作为电阻丝的直径。(3)乙图中Rx为待测电阻丝。请用笔画线代替导线,将滑动变阻器接入丙图实物电路中的正确位置。乙丙(4)为测量Rx,利用乙图所示的电路,调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值,作出的U1

2、-I1关系图像如图丁所示。接着,将电压表改接在a、b两端,测得5组电压U2和电流I2的值,数据见下表:U2/V0.501.021.542.052.55I2/mA20.040.060.080.0100.0请根据表中的数据,在方格纸上作出U2-I2图像。丁(5)由此,可求得电阻丝的Rx=。根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率。考点2阻值的测量2.(2021北京节选,16)在“测量金属丝的电阻率”实验中,某同学用电流表和电压表测量一金属丝的电阻。(1)该同学先用欧姆表“1”挡粗测该金属丝的电阻,示数如图1所示,对应的读数是 。图1(2)除电源(电动势3.0 V,内阻不计)、电压表(量程03 V,内阻约3

3、 k)、开关、导线若干外,还提供如下实验器材:A.电流表(量程00.6 A,内阻约0.1 )B.电流表(量程03.0 A,内阻约0.02 )C.滑动变阻器(最大阻值10 ,额定电流2 A)D.滑动变阻器(最大阻值1 k,额定电流0.5 A)为了调节方便、测量准确,实验中电流表应选用,滑动变阻器应选用。(选填实验器材前对应的字母)(3)该同学测量金属丝两端的电压U和通过金属丝的电流I,得到多组数据,并在坐标图上标出,如图2所示。请作出该金属丝的U-I图线,根据图线得出该金属丝电阻R=(结果保留小数点后两位)。图23.(2021广东,12)某小组研究热敏电阻阻值随温度的变化规律。根据实验需要已选用

4、了规格和量程合适的器材。(1)先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势。选择适当倍率的欧姆挡,将两表笔,调节欧姆调零旋钮,使指针指向右边“0 ”处。测量时观察到热敏电阻温度越高,相同倍率下多用电表指针向右偏转角度越大,由此可判断热敏电阻阻值随温度的升高而。(2)再按图连接好电路进行测量。闭合开关S前,将滑动变阻器R1的滑片滑到端(选填“a”或“b”)。将温控室的温度设置为T,电阻箱R0调为某一阻值R01。闭合开关S,调节滑动变阻器R1,使电压表和电流表的指针偏转到某一位置。记录此时电压表和电流表的示数、T和R01。断开开关S。再将电压表与热敏电阻C端间的导线改接到D端,闭合开关S。反复调节

5、R0和R1,使电压表和电流表的示数与上述记录的示数相同。记录此时电阻箱的阻值R02。断开开关S。实验中记录的阻值R01R02(选填“大于”、“小于”或“等于”)。此时热敏电阻阻值RT=。(3)改变温控室的温度,测量不同温度时的热敏电阻阻值,可以得到热敏电阻阻值随温度的变化规律。4.(2018课标,23)一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值,图中R0为标准定值电阻(R0=20.0 );可视为理想电压表;S1为单刀开关,S2为单刀双掷开关;E为电源;R为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验:图(a)图(b)(1)按照实验原理线路图(a),将图(b)中实物连线;(2)将滑动变阻器滑动端

6、置于适当的位置,闭合S1;(3)将开关S2掷于1端,改变滑动变阻器滑动端的位置,记下此时电压表的示数U1;然后将S2掷于2端,记下此时电压表的示数U2;(4)待测电阻阻值的表达式Rx=(用R0、U1、U2表示);(5)重复步骤(3),得到如下数据:12345U1/V0.250.300.360.400.44U2/V0.861.031.221.361.49U2U13.443.433.393.403.39(6)利用上述5次测量所得U2U1的平均值,求得Rx=。(保留1位小数)考点3电表的改装与校准5.(2019课标,23)某同学要将一量程为250 A的微安表改装为量程为20 mA的电流表。该同学测得

7、微安表内阻为1 200 ,经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接,进行改装。然后利用一标准毫安表,根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。图(a)图(b)(1)根据图(a)和题给条件,将图(b)中的实物连线。(2)当标准毫安表的示数为16.0 mA时,微安表的指针位置如图(c)所示。由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值,而是。(填正确答案标号)图(c)A.18 mAB.21 mAC.25 mAD.28 mA(3)产生上述问题的原因可能是。(填正确答案标号)A.微安表内阻测量错误,实际内阻大于1 200 B.微安表内阻测量错误,实际内阻小于1 200 C.R值

8、计算错误,接入的电阻偏小D.R值计算错误,接入的电阻偏大(4)要达到预期目的,无论测得的内阻值是否正确,都不必重新测量,只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可,其中k=。6.(2018课标,22)某同学组装一个多用电表。可选用的器材有:微安表头(量程100 A,内阻 900 );电阻箱R1(阻值范围0999.9 );电阻箱R2(阻值范围099 999.9 );导线若干。要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表,在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡。回答下列问题:(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2,其中*为

9、公共接线柱,a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱。(2)电阻箱的阻值应取R1= ,R2= 。(保留到个位)考点4研究小灯泡的伏安特性曲线7.(2021全国甲,23)某同学用图(a)所示电路探究小灯泡的伏安特性,所用器材有:小灯泡(额定电压2.5 V,额定电流0.3 A)、电压表(量程300 mV,内阻300 )、电流表(量程300 mA,内阻0.27 )、定值电阻R0、滑动变阻器R1(阻值020 )、电阻箱R2(最大阻值9 999.9 )、电源E(电动势6 V,内阻不计)、开关S、导线若干。完成下列填空:图(a)(1)有3个阻值分别为10 、20 、30 的定值电阻可供选择,为了描绘小灯泡电流在

10、0300 mA的U-I曲线,R0应选取阻值为的定值电阻;(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于变阻器的(填“a”或“b”)端;(3)在流过电流表的电流较小时,将电阻箱R2的阻值置零,改变滑动变阻器滑片的位置,读取电压表和电流表的示数U、I,结果如图(b)所示。当流过电流表的电流为10 mA时,小灯泡的电阻为(保留1位有效数字);图(b)(4)为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3 V,该同学经计算知,应将R2的阻值调整为 。然后调节滑动变阻器R1,测得数据如下表所示:U/mV24.046.076.0110.0128.0I/mA140.0160.0180.0200.0220.0U/mV

11、152.0184.0216.0250.0/I/mA240.0260.0280.0300.0/(5)由图(b)和上表可知,随流过小灯泡电流的增加,其灯丝的电阻(填“增大”“减小”或“不变”);(6)该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为160 mA,可得此时小灯泡电功率P1=W(保留2位有效数字);当流过电流表的电流为300 mA时,小灯泡的电功率为P2,则P2/P1=(保留至整数)。三年模拟练应用实践1.(2021江苏横林高级中学期末)如图所示的电解液接入电路后,在t时间内有n1个一价正离子由A向B方向通过溶液内截面S,有n2个一价负离子由B向A方向通过溶液内截面S,e为元电荷,则关

12、于通过该截面的电流,以下说法正确的是()A.当n1=n2时电流大小为零B.当n1n2时,电流方向从AB,电流为I=(n1-n2)etC.当n1”“”或“=”)真实值;若被测电阻Rx约为10 ,选用图(选填“甲”或“乙”)所示电路误差会小些。甲乙(2)无论用图甲还是图乙所示电路测量,都不可避免地会产生由电表内阻引起的误差。某学习小组设计了以下的实验方案,以消除电表内阻引起的系统误差。该方案利用题图丙所示电路进行测量,主要实验步骤如下:依照图丙的电路图将图丁的实物连线补充完整;将开关S2接1,闭合开关S1,调节滑动变阻器R1和R2,使电表指针接近满偏,但不超过量程,记录此时电压表和电流表的示数U1

13、、I1;保持滑动变阻器R1和R2不变,将开关S2接2,闭合开关S1,记录此时电压表和电流表的示数U2、I2;实验结果Rx=;丙丁5.(2021河北衡水中学联考)市场上销售的铜质电线电缆产品中,部分存在导体电阻不合格问题,质检部门检验发现不合格的原因有两个,一个是铜材质量不合格,使用了再生铜或含杂质很多的铜;再一个就是铜材质量可能合格,但横截面积较小。某兴趣小组想应用所学的知识来检测实验室中一捆铜电线的电阻率是否合格。小组成员经查阅得知,纯铜的电阻率为1.810-8 m。现取横截面积约为1 mm2、长度为100 m(真实长度)的铜电线进行实验,测量其电阻率,实验室现有的器材如下:A.电源(电压约

14、为5 V);B.待测长度为100 m的铜电线,横截面积约1 mm2;C.电压表 V1(量程为03 V,内阻约为0.5 k);D.电压表 V2(量程为05 V,内阻约为3 k);E.电阻箱R(阻值范围0999.9 );F.定值电阻R0=1 ;G.开关、导线若干。甲乙丙(1)小组成员先用螺旋测微器测量该铜电线的直径d,如图甲所示,则d=mm。(2)小组设计的测量电路如图乙所示,则P是,N是。(填器材名称及对应符号)(3)通过实验作出的图像如图丙所示,则这捆铜电线的电阻率=(结果保留三位有效数字);从铜电线自身角度考虑,你认为出现这种情况的可能原因是:。(4)本实验中铜电线的电阻率测量值(填“大于”

15、“等于”或“小于”)真实值,原因是。迁移创新6.(2021广东华南师大附中联考)冬春季节降水量少,广东沿海附近江河水位降低,涨潮时海水倒灌,出现所谓的“咸湖”现象,因此沿海地区城市自来水的离子浓度增高,水质受到影响。为了研究“咸湖”出现的规律,某同学设计了一个检测河水电阻率的实验。他在一根均匀的长玻璃管两端装上两个橡胶塞和铂电极,如图1所示,两电极相距L=0.314 m,其间充满待测的河水,安装前他用如图2所示的游标卡尺测量玻璃管的内径,结果如图3所示。他还选用了以下仪器:量程015 V、内阻约300 k的电压表;量程0300 A、内阻约为50 的电流表;最大阻值1 k的滑动变阻器;电压E=1

16、2 V的电池;开关一只以及导线若干。图4中包括坐标为(0,0)的点在内的8个点表示他测得的8组电流I、电压U的值。根据以上材料完成以下问题。图1图2图3图4图5(1)测量玻璃管的内径时,应将图2中游标卡尺的A、B、C三部分中的与玻璃管内壁接触(填代号)。(2)玻璃管的内径d=mm。(3)图5中的实物仪器有一部分已连线,将其他部分连接成能测出图4数据的实物连线图。(4)河水的电阻率=(保留两位有效数字)。答案全解全析综合拔高练五年高考练1.答案(1)C(2)不同(3)见图1(4)见图2(5)23.5(23.0 24.0都算对)图1图2解析(1)为防止测砧与测微螺杆对电阻丝产生的压力过大,应该旋动

17、微调旋钮C。(2)为防止电阻丝的粗细不均匀造成对其直径测量的误差,要求在电阻丝上不同位置测量后取其平均值。(3)实物图连接见答案。(4)将表格中数据先在方格纸上描点,再用平滑的直线连接,图见答案。(5)在题图甲电路中U1=I1(Rx+RA+R0),当电压表改接在a、b两端时U2=I2(RA+R0),可见U1-I1图线的斜率k1=Rx+RA+R0,U2-I2图线的斜率k2=RA+R0,故由两图线的斜率可得被测电阻的阻值Rx=k1-k223.5 。2.答案(1)6(2)AC(3)如图所示5.80解析(1)测电阻时多用电表刻度盘示数为6,挡位为“1”,因此读数为61 =6 。(2)电源电动势为3 V

18、,待测金属丝电阻约为6 ,因此电路中最大电流约为0.5 A,故电流表选用A,滑动变阻器选C。(3)根据坐标点作出U-I图,求出直线斜率,得出电阻为 5.80 。3.答案(1)短接减小(2)b大于R01-R02解析(1)多用电表使用前,需进行欧姆调零,调零时需将红黑表笔短接;多用电表表盘最右侧为电阻零刻度线,故当指针向右侧偏转越大时,代表所测电阻越小。(2)对于滑动变阻器的限流式接法,为保护电路,闭合开关前要使其接入电路的阻值最大,故应将滑动变阻器R1的滑片滑到b端。导线接C端时有U=IR01;导线接D端时有U=I(R02+RT)。两次操作中电压表和电流表的示数分别相等,则有R01=R02+RT

19、,故R01大于R02,RT=R01-R02。4.答案(1)图见解析(4)U2U1-1R0(6)48.2解析(1)实物连线如图所示:(4)将开关S2掷于1端,可测得流经R0的电流为U1R0;将开关S2掷于2端,可测得流经R0和Rx的电流为U2R0+Rx。由于可视为理想电压表,对电路没有影响,则两种情况下,电流相等,即U1R0=U2R0+Rx,解得:Rx=U2U1-1R0。(6)根据所给数据,计算U2U1的平均值为3.41,则Rx=(3.41-1)20.0 =48.2 。5.答案(1)连线如图所示(2)C(3)AC(4)9979解析(1)本实验的目的是对电流表进行扩大量程的改装,故应将定值电阻R与

20、微安表并联。实物连线如答案图所示。(2)当标准毫安表示数为16.0 mA时,微安表示数为0.16 mA,故当微安表指针满偏时,测量的电流值应为25 mA,选项C正确。(3)出现上述现象的原因可能有两个:一是并联电阻R偏小;二是微安表内阻测量值偏小。故选A、C。(4)设微安表内阻为R0,满偏电流为I0,改装成量程为I的电流表时并联电阻R=I0I-I0R0,故I=25 mA与I=20 mA对应的并联电阻的关系为R=I-I0I-I0R,代入数值得k=I-I0I-I0=9979。6.答案(1)如图所示(2)1002 910解析将量程为100 A的微安表头改装成量程为1 mA的直流电流表,应并联一个分流

21、电阻,分流电阻的阻值为IgRgI-Ig=100 ,选用R1;再串联一分压电阻可改装成量程为3 V的电压表,分压电阻的阻值为U-IgRgI=3-90010-410-3 =2 910 ,选用R2。7.答案(1)10(2)a(3)0.7(4)2 700.0(5)增大(6)0.07410解析(1)滑片在b端时灯泡两端电压最大,如果小灯泡中流过额定电流,R0与电流表共分压3.5 V,则R0=3.50.3 -0.27 11.4 ,可见R0的阻值不能大于11.4 ,应选取10 的定值电阻。(2)从安全角度考虑,闭合开关前滑片应置于a端。(3)由题图(b)可知,当I=10 mA时,U=7 mV,R=UI=0.

22、7 。(4)电压表的最大测量值Ug=0.3 V,Rg=300 ,则Ig=UgRg=110-3 A,改装后电压表的最大测量值U=3 V,R2=UIg-Rg=2 700.0 。(5)由题图(b)可知随着小灯泡中的电流增加,R=UI增大。(6)由表格数据可知,当I=0.16 A时,U=0.046 V,当I=0.3 A时,U=0.25 V,由于此时表格中的电压为电压表读数,灯泡两端的电压是电压表读数的10倍,则P=10UI,可得P10.074 W,P2=0.75 W,P2P110。三年模拟练1.D电荷的定向移动形成电流,正电荷定向移动的方向是电流方向,负电荷定向移动的方向与电流方向相反,由图示可知,溶

23、液中的正离子从A向B运动,负离子由B向A运动,因此电流方向是AB,电流大小I=qt=(n2+n1)et,选项D正确。2.C由电阻定律R=lS,可得R甲=4a2aa,R乙=a4a2a,故R甲R乙=161,选项C正确。3.答案(1)260(2)C解析(1)欧姆表指针指示刻度为26,选择开关旋到“10”挡,最后读数为1026 =260 。(2)测甲元件时,R正=R反=0.5 k,正反接电阻一样,说明甲元件是电阻;测乙元件时,R正=0.5 k,R反=100 k,正向接时阻值较小,反向接时阻值较大,说明乙元件是晶体二极管;测丙元件时,开始指针偏转到0.5 k,接着读数逐渐增加,最后停在表盘最左端,刚开始

24、时给电容器充电,阻值较小,稳定后阻值很大,说明丙元件是电容器。故选C。4.答案(1)甲(2)图见解析U1I1-U2I2解析(1)题图甲所示电路,电压表分流,电流表示数大于流过待测电阻的电流,所以Rx的测量值比真实值偏小;由于RxRARVRx,可知电流表应采用外接法,故选用甲图;(2)根据电路图连接实物图如图所示。根据欧姆定律可知U1I1=Rx+RA+R2,U2I2=RA+R2,联立可得Rx=U1I1-U2I2。5.答案(1)1.125(1.1231.127均可)(2)电压表 V2电压表 V1(3)2.5810-8 m铜电线使用的是再生铜或含过多杂质的次铜(其他合理答案也可)(4)大于没有考虑到

25、电压表 V1的分流解析(1)铜电线的直径d=1 mm+12.50.01 mm=1.125 mm。(2)P测量的电压大于N测量的电压,故P是电压表 V2,N是电压表 V1。(3)分析电路可知通过铜电线的电流Ix=IR=U1R,Rx=U2-U1Ix=U2-U1U1R=U2U1-1R,整理得U2U1=1+Rx1R,根据题图丙可知斜率k=Rx=7.50-1.002.50 =2.60 ,S=r2=d22=0.994 mm2,=RxSl=2.600.99410-6100 m=2.5810-8 m,故电阻率达不到要求,原因可能是铜电线使用的是再生铜或含过多杂质的次铜。(4)由于没考虑电压表 V1的分流,使测

26、得的铜电线的电阻偏大,由=RxSl知,电阻率的测量值大于真实值。6.答案(1)A(2)5.50(3)图见解析(4)7.6 m解析(1)根据游标卡尺的使用方法可知,测量玻璃管内径时,应用题图2中游标卡尺的A部分与玻璃管的内壁接触。(2)游标卡尺的精度为0.05 mm,读数为d=5 mm+100.05 mm=5.50 mm。(3)在测量水柱的电阻时,滑动变阻器应采用分压式接法,由题给数据可知水柱的电阻远大于电流表内阻,所以电流表应采用内接法,实物连线图如图甲所示。(4)在坐标图中画出U-I图线如图乙所示,由U-I图线可求出水柱的电阻R=UI=8810-5 =1105 ,再根据S=d24及R=LS,可解得=d2R4L=3.14(5.5010-3)2110540.314 m=7.6 m。图甲图乙