2025人教版高中物理必修第三册
综合拔高练
五年高考练
考点1 测量金属丝的电阻率
1.(2023辽宁,12)导电漆是将金属粉末添加于特定树脂原料中制作而成的能导电的喷涂油漆。现有一根用导电漆制成的截面为正方形的细长样品(固态),某同学欲测量其电阻率,设计了如图(a)所示的电路图,实验步骤如下:
a.测得样品截面的边长a=0.20 cm;
b.将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与样品接触,其中甲、乙、丁位置固定,丙可在乙、丁间左右移动;
c.将丙调节至某位置,测量丙和某探针之间的距离L;
d.闭合开关S,调节电阻箱R的阻值,使电流表示数I=0.40 A,读出相应的电压表示数U,断开开关S;
e.改变丙的位置,重复步骤c、d,测量多组L和U,作出U-L图像如图(b)所示,得到直线的斜率k。
回答下列问题:
(1)L是丙到 (填“甲”“乙”或“丁”)的距离;
(2)写出电阻率的表达式ρ= (用k、a、I表示);
(3)根据图像计算出该样品的电阻率ρ= Ω·m(保留两位有效数字)。
2.(2023全国乙,23)一学生小组测量某金属丝(阻值约十几欧姆)的电阻率。现有实验器材:螺旋测微器、米尺、电源E、电压表(内阻非常大)、定值电阻R0(阻值10.0 Ω)、滑动变阻器R、待测金属丝、单刀双掷开关K、开关S、导线若干。图(a)是学生设计的实验电路原理图。完成下列填空:
(1)实验时,先将滑动变阻器R接入电路的电阻调至最大,闭合S。
(2)将K与1端相连,适当减小滑动变阻器R接入电路的电阻,此时电压表读数记为U1,然后将K与2端相连,此时电压表读数记为U2。由此得到流过待测金属丝的电流I= ,金属丝的电阻r= 。(结果均用R0、U1、U2表示)
(3)继续微调R,重复(2)的测量过程,得到多组测量数据,如下表所示:
U1(mV) 0.57 0.71 0.85 1.14 1.43
U2(mV) 0.97 1.21 1.45 1.94 2.43
(4)利用上述数据,得到金属丝的电阻r=14.2 Ω。
(5)用米尺测得金属丝长度L=50.00 cm。用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径,某次测量的示数如图(b)所示,该读数为d= mm。多次测量后,得到直径的平均值恰与d相等。
(6)由以上数据可得,待测金属丝所用材料的电阻率ρ= ×10-7 Ω·m。(保留2位有效数字)
3.(2023广东,12)某兴趣小组设计了测量盐水电导率的实验。所用器材有:电源E(电动势恒定,内阻可忽略);毫安表(量程15 mA,内阻可忽略);电阻R1(阻值500 Ω)、R2(阻值500 Ω)、R3(阻值600 Ω)和R4(阻值200 Ω);开关S1和S2;装有耐腐蚀电极板和温度计的有机玻璃样品池;导线若干。请完成下列实验操作和计算。
(1)电路连接
图(a)为实验原理图。在图(b)的实物图中,已正确连接了部分电路,只有R4一端的导线还未连接,该导线应接到R3的 (填“左”或“右”)端接线柱。
(2)盐水电导率和温度的测量
①测量并记录样品池内壁的长宽高。在样品池中注满待测盐水。
②闭合开关S1, 开关S2,毫安表的示数为10.0 mA,记录此时毫安表的示数。计算得到流过样品池的电流I1为 mA。
③ 开关S2,毫安表的示数为15.0 mA,记录此时毫安表的示数。计算得到流过样品池的电流I2为 mA。
④断开开关S1,测量并记录盐水的温度。
(3)根据上述数据,计算得到样品池两电极板间待测盐水的电阻为 Ω,进而可求得该温度时待测盐水的电导率。
考点2 电阻的测量
4.(2022全国甲,22)某同学要测量微安表内阻,可利用的实验器材有:电源E (电动势1.5 V,内阻很小),电流表(量程10 mA,内阻约10 Ω),微安表(量程100 μA,内阻Rg待测,约1 kΩ),滑动变阻器R(最大阻值10 Ω),定值电阻R0(阻值10 Ω), 开关S,导线若干。
(1)将图中所示的器材符号连线,画出实验电路原理图;
(2)某次测量中,微安表的示数为90.0 μA,电流表的示数为9.00 mA,由此计算出微安表内阻Rg= Ω。
5.(2023海南,15)用如图甲所示的电路测量一个量程为100 μA、内阻约为2 000 Ω的微安表头的内阻,所用电源的电动势约为12 V,有两个电阻箱可选,R1(0~9 999.9 Ω),R2(0~99 999.9 Ω)
(1)RM应选 ,RN应选 ;
(2)根据电路图甲,请把实物图乙连线补充完整;
(3)下列操作顺序合理排列是: ;
①将滑动变阻器滑片P移至最左端,将RN调至最大值;
②闭合开关S2,调节RM,使微安表半偏,并读出RM的阻值;
③断开S2,闭合S1,调节滑片P至某位置再调节RN使表头满偏;
④断开S1、S2,拆除导线,整理好器材
(4)如图丙是RM调节后的面板,则待测表头的内阻为 ,该测量值 (填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
(5)将该微安表改装成量程为2 V的电压表后,某次测量指针指在图丁所示位置,则待测电压为 V。
(6)某次半偏法测量表头内阻的实验中,S2断开,电表满偏时读出RN的值,在滑片P不变的情况下,S2闭合后调节电阻箱RM,使电表半偏时读出RM,若认为OP间电压不变,则微安表内阻为 (用RM、RN表示)。
考点3 研究小灯泡的伏安特性曲线
6.(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 Ω)、电流表(量程300 mA,内阻0.27 Ω)、定值电阻R0、滑动变阻器R1(阻值0~20 Ω)、电阻箱R2(最大阻值9 999.9 Ω)、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:
(1)有3个阻值分别为10 Ω、20 Ω、30 Ω的定值电阻可供选择,为了描绘小灯泡电流在0~300 mA的U-I曲线,R0应选取阻值为 Ω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 Ω(保留1位有效数字);
(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 Ω。然后调节滑动变阻器R1,测得数据如下表所示:
U/mV 24.0 46.0 76.0 110.0 128.0
I/mA 140.0 160.0 180.0 200.0 220.0
U/mV 152.0 184.0 216.0 250.0 /
I/mA 240.0 260.0 280.0 300.0 /
(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)。
考点4 电表的改装与校准
7.(2022辽宁,11)某同学要将一小量程电流表(满偏电流为250 μA,内阻为1.2 kΩ)改装成有两个量程的电流表,设计电路如图(a)所示,其中定值电阻R1=40 Ω,R2=360 Ω。
(1)当开关S接A端时,该电流表的量程为0~ mA;
(2)当开关S接B端时,该电流表的量程比接A端时 (填“大”或“小”);
(3)该同学选用量程合适的电压表(内阻未知)和此改装电表测量未知电阻Rx的阻值,设计了图(b)中的两个电路,不考虑实验操作中的偶然误差,则利用 (填“甲”或“乙”)电路可修正由电表内阻引起的实验误差。
考点5 多用电表的使用
8.(多选题)(2023全国乙,20)黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱,接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻,在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源。测得接线柱之间的电压U12=3.0 V,U23=2.5 V,U34=-1.5 V。符合上述测量结果的可能接法是 ( )
A.电源接在1、4之间,R接在1、3之间
B.电源接在1、4之间,R接在2、4之间
C.电源接在1、3之间,R接在1、4之间
D.电源接在1、3之间,R接在2、4之间
9.(2021福建,11)某实验小组使用多用电表和螺旋测微器测量一长度为80.00 cm电阻丝的电阻率,该电阻丝的电阻值约为100~200 Ω,材料未知。实验过程如下:
(1)用螺旋测微器测量该电阻丝的直径,示数如图(a)所示。该电阻丝的直径为 mm。
(2)对多用电表进行机械调零。
(3)将多用电表的选择开关旋至 倍率的电阻挡(填“×1”“×10”“×100”或“×1 k”)。
(4)将黑、红表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指在电阻挡零刻度线。
(5)将黑、红表笔并接在待测电阻丝两端,多用电表的示数如图(b)所示。该电阻丝的电阻值为 Ω。
(6)测量完成之后,将表笔从插孔拔出,并将选择开关旋到“OFF”位置。
(7)实验测得的该电阻丝电阻率为 Ω·m(结果保留3位有效数字)。
三年模拟练
应用实践
1.(2024山东烟台期末)某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中,为了能让质子轰击肿瘤并杀死癌细胞,首先要实现质子的高速运动,该过程需要一种被称作“粒子加速器”的装置来实现。来自质子源的质子(初速度为零),经粒子加速器加速后,形成细柱形的质子流。某次治疗时,所形成的质子流的等效电流为I,则此时加速器的加速电压U为(已知该细柱形的质子流横截面积为S,单位体积的质子数为n,质子的质量为m,其电荷量为e)( )
A.
C.
2.(2024江苏连云港期中)对于常温下一根阻值为R的均匀金属丝,其伏安特性曲线如图所示,下列说法中正确的是( )
A.常温下,若将金属丝均匀拉长为原来的10倍,则电阻变为10R
B.常温下,若将金属丝从中点对折起来,电阻变为R
C.给金属丝加上的电压从零开始逐渐增大,金属丝的电阻增大
D.该金属材料的电阻率随温度的升高而减小
3.(多选题)(2024山东菏泽期中)某课外实验兴趣小组的同学用如图甲所示的电路,将电流表G改装成电压表V1,改装后的电压表通过控制开关的闭合和断开有两个量程,并设计了如图乙所示的电路对改装后的电压表进行校对,V为标准表。校对过程中发现,改装后的电压表的示数总稍小于标准电压表的示数,该小组采取了相应措施进行调整,则如下判断和调整措施正确的是( )
A.开关闭合时,改装后的电压表的量程大
B.开关断开时,改装后的电压表的量程大
C.在R1两端并联一个阻值远大于R1的电阻进行调整
D.在R1两端并联一个阻值远小于R1的电阻进行调整
4.(多选题)(2024湖南长沙期末)利用如图所示的电路测量电阻R两端的电压,测量时,移动滑动变阻器的滑片P,使其依次置于a、b、c、d、e五点(各点间距相同,且a、e两点为滑动变阻器的两个端点),将电压表的示数记录在表中。经过检查,发现电路中的滑动变阻器在某处发生了断路,则滑片P在d、e之间的某一点时,电压表的示数可能为( )
P的位置 a b c d e
V的示数(V) 12.00 6.00 4.00 3.00 12.00
A.1.80 V B.2.70 V C.5.40 V D.7.20 V
5.(2024河南郑州模拟)“黑盒子”表面有a、b、c三个接线柱,盒内总共有两个电子元件,每两个接线柱之间只可能连接一个元件。为了探明盒内元件的种类及连接方式,某位同学用多用电表进行了如下探测:
第一步:用电压挡,对任意两接线柱正、反向测量,指针不发生偏转;
第二步:用电阻“×100”挡,对任意两个接线柱正、反向测量,指针偏转情况如图甲所示。
(1)第一步测量结果表明盒内 。
(2)图乙给出了图甲(1)和图甲(2)中欧姆表指针所处的位置,其对应的阻值是 Ω,图丙给出了图甲(3)中欧姆表指针所处的位置,其对应的阻值是 Ω。
(3)请在图丁的接线柱间,用电路图符号画出盒内的元件及连接情况。
6.(2024广东深圳期末)某实验小组利用如图所示电路,用两种方法测量光敏电阻的阻值,并研究光敏电阻的阻值随光照强度的变化规律,实验中用到的电流表、电压表量程合适,滑动变阻器、电阻箱阻值范围足够大,实验操作步骤如下:
(1)调整光控室的光照强度为某一定值,将单刀双掷开关S2扳到1,电阻箱的阻值调到最大,闭合开关S1之前,将滑动变阻器的滑片滑到 (选填“a”或“b”)端。
(2)方法一:调节滑动变阻器的滑片,使电流表的指针大角度偏转到某个示数I0;将单刀双掷开关S2扳到2,保持滑片位置不变,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I0,记录此时电阻箱的示数R0,则在该光照强度下,光敏电阻的阻值为 。(用题中所给物理量符号表示)
方法二:将开关S2扳到1,调节滑动变阻器的滑片到某一位置,记录此时的电压表和电流表的示数分别为U、I,则此时光敏电阻阻值的测量值为 ,该测量值与真实值相比 (选填“偏大”或“偏小”)。若已知电流表的内电阻为RA,则光敏电阻阻值的真实值为 。(用题中所给物理量符号表示)
通过两种方法测量不同光照强度下光敏电阻的阻值,即可进一步得到光敏电阻的阻值随光照强度变化的规律。
7.(2024湖南长沙期末)超导是当今材料科学研究的热点,例如钇钡铜氧(YBCO)超导线材。该线材在温度为94 K时,将呈现超导特征,但常温下,仍然为一般导体。某同学在实验室找到一根用该种材料制成的弹性导电绳,想测量其在室温下的电阻率。实验过程如下:
如图(a)所示,导电绳的一端固定,另一端作为拉伸端,两端分别用带有金属夹A、B的导线接入如图(b)所示的电路中。先闭合开关S1、S2,调节R,使电压表和电流表的指针偏转到合适的位置,记录两表的示数U0和I0。
(1)然后断开开关S2,电流表的示数 (选填“变大”或“变小”),电压表的示数 (选填“变大”或“变小”),调节滑动变阻器R的滑片,使电流表示数为I0,记下此时电压表示数U1以及A、B间弹性导电绳的长度L1和其横截面积S1,则此时导电绳的电阻Rx= (结果用含U0、U1和I0的式子表示)。
(2)某次用螺旋测微器测量导电绳直径如图(c)所示,由图可知其直径D= mm。
(3)多次拉伸导电绳,每次都测量并记录A、B间导电绳的长度L和导电绳横截面积S,调节滑动变阻器R的滑片的位置,使电流表的示数为I0,记下此时的电压表示数U,绘制如图(d)所示的图像。已知图线的斜率为k、纵轴截距为d,若不考虑电流表的内阻,则弹性导电绳的电阻率ρ= 。(结果用含k或d的式子表示)
(4)若考虑电流表的内阻,则(3)中的电阻率的测量值 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
迁移创新
8.(2024北京海淀中关村中学期中)经典电磁理论认为:当金属导体两端电压稳定后,导体中产生恒定电场,这种恒定电场的性质与静电场相同。由于恒定电场的作用,导体内自由电子定向移动的速率增加,而运动过程中会与导体内不动的粒子发生碰撞从而减速,可认为自由电子定向移动的平均速率不随时间变化。金属电阻反映的是定向移动的自由电子与不动的粒子的碰撞。假设碰撞后自由电子定向移动的速度变为零,碰撞时间不计。某种金属中单位体积内的自由电子数量为n,自由电子的质量为m,带电荷量为e。现取由该种金属制成的长为L、横截面积为S的圆柱形金属导体,如图所示,在其两端加上恒定电压U,自由电子连续两次与不动的粒子碰撞的时间间隔平均值为t0。
(1)求金属导体中自由电子定向移动时受到的静电力大小;
(2)求金属导体中的电流I;
(3)电阻的定义式为R=,电阻定律R=ρ是由实验得出的。事实上,不同途径认识的物理量之间存在着深刻的本质联系,请从电阻的定义式出发,推导金属导体的电阻定律,并分析影响电阻率ρ的因素。
答案与分层梯度式解析
综合拔高练
五年高考练
1.答案 (1)乙 (2) (3)6.5×10-5(6.4×10-5~6.6×10-5)
解析 (1)电压表测乙、丙之间样品两端的电压,由U-L图像可知,该图线过坐标原点,则L是丙到乙的距离。(2)由欧姆定律和电阻定律得R=,则U=L,则图线斜率k=,解得ρ=。(3)由图像得斜率k≈6.5 V/m,则ρ= Ω·m=6.5×10-5 Ω·m。
2.答案 (2) (5)0.150 (6)5.0
图形剖析
从图中可获得的信息如下:
解析 (2)R0两端的电压为U2-U1,流过待测金属丝的电流与流过R0的电流相同,则I=,金属丝的电阻r=。
(5)d=15.0×0.01 mm=0.150 mm。
(6)由电阻定律知r=ρ,因此ρ= Ω·m=5.0×10-7 Ω·m。
3.答案 (1)右 (2)②断开 40.0 ③闭合 60.0 (3)100
解析 (1)根据图(a)电路可知,R3和R4是并联关系,则R4右端的导线应接到R3的右端接线柱。
(2)②闭合开关S1,断开开关S2,毫安表的示数为10.0 mA,则通过电阻R4的电流I4==30.0 mA,根据电路图可知,流过样品池的电流I1=I3+I4=40.0 mA。
③闭合开关S2,毫安表的示数为15.0 mA,则流过R4的电流I4'==45.0 mA,流过样品池的电流I2=I3'+I4'=60.0 mA。
(3)设待测盐水的电阻为R0,根据欧姆定律,开关S2断开时,电源电压U=I1
开关S2闭合时,电源电压U=I2
联立并代入数据解得R0=100 Ω。
4.答案 (1)图见解析 (2)990
解析 (1)因为电流表的内阻未知,定值电阻不可能用来改装电压表,要得到待测微安表两端的电压,只能将G与定值电阻并联,用U=R0(I-Ig)求得;滑动变阻器最大阻值为10 Ω,远小于待测微安表的内阻,为了测量多组数据,滑动变阻器应采用分压式接法,则电路图如图所示。
(2)根据电路图可知,·R0
则Rg==990 Ω
5.答案 (1)R1 R2
(2)图见解析
(3)①③②④ (4)1 998.0 Ω 小于 (5)1.28 (6)
解析 (1)根据半偏法的测量原理可知,电路中RM与RμA应相当,当闭合S2之后,通过RN的电流应基本不变,就需要RN较大,以减小并联RM对滑动变阻器左方分得电压的影响。故RM应选R1,RN应选R2。
(2)实物图连线如图所示。
(3)第一步:闭合开关S1前,需要调节滑动变阻器滑片P,使微安表和RN两端总电压为0,即滑片P移至最左端,RN调至最大值。第二步:只闭合S1,调节滑片P和RN连入电路的阻值,使微安表达到满偏。第三步:保证滑片P不动,RN连入电路的阻值不变,闭合S2,调节RM,使微安表半偏。最后一步:断开所有开关,拆导线,整理器材。正确的操作顺序是①③②④。
(4)读出的RM即是微安表的内阻,大小为1 998.0 Ω。当闭合S2后,电路示意图如图所示,RM和微安表并联后的阻值小于微安表内阻,则流过RN的电流大于闭合前的电流,则流过RM的电流大于,故RM
(6)根据半偏法原理可得,闭合S2前后认为OP间电压不变,即有I(RμA+RN)=·RμA,解得RμA=。
6.答案 (1)10 (2)a (3)0.7 (4)2 700.0
(5)增大 (6)0.074 10
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= Ω-0.27 Ω≈11.4 Ω,可见R0的阻值不能大于11.4 Ω,应选取10 Ω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==0.7 Ω。
(4)电压表的最大测量值Ug=0.3 V,Rg=300 Ω,则Ig==1×10-3 A,改装后电压表的最大测量值U=3 V,R2=-Rg=2 700.0 Ω。
(5)由题图(b)可知随着小灯泡中的电流增加,R=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P1≈0.074 W,P2=0.75 W,≈10。
7.答案 (1)1 (2)大 (3)乙
解析 (1)当开关S接A端时,定值电阻R1、R2串联后和电流表并联,等效电路图如图甲所示,电流表两端的电压和两定值电阻串联电路两端的电压相同,IgRg=(I-Ig)(R1+R2),解得I=1 mA,即此时量程为0~1 mA。
(2)当开关S接B端时,电流表和R2串联后和R1并联,等效电路图如图乙所示,此时电流表所在支路的最大电压Ug'=Ig(Rg+R2)>Ug,R1所在支路的电流IR'=,电流表可测量的最大电流比开关S接在A端时大。
(3)题图乙所示的电路图中,改装电表能精确地测量通过未知电阻Rx的电流,也能用电压表的示数减去改装电表所分得的电压,得到Rx两端的精确电压值,故题图乙所示的电路能修正由电表内阻引起的实验误差。
8.CD 若电源接在1、4之间,则编号为1、2、3、4的四个接线柱中相邻两个接线柱之间的电压要么都为正,要么都为负,不可能出现题中有正有负的情况,所以A、B错误;若电源接在1、3之间,R接在1、4之间,画出等效电路图如图甲,分析可知符合题述,C正确;若电源接在1、3之间,R接在2、4之间,画出等效电路图如图乙,分析可知符合题述,D正确。
小题巧解
无论电路结构如何,电源一定是接在电势差最大的两接线柱之间,由题可求得U14=4 V,U13=5.5 V,U24=1 V,则电源一定接在1、3之间,本题为多选,故选C、D。
9.答案 (1)1.414 (3)×10 (5)160 (7)3.14×10-4
解析 (1)该电阻丝的直径为d=1 mm+41.4×0.01 mm=1.414 mm;
(3)使用多用电表欧姆挡测电阻时,为了减小误差,应尽可能使指针偏转至刻度盘中央附近,由于该电阻丝的阻值约为100~200 Ω,而表盘中央刻度为15,所以应选择×10倍率的电阻挡;
(5)该电阻丝的电阻值为R=16×10 Ω=160 Ω;
(7)根据电阻定律有R=ρ,解得该电阻丝的电阻率为ρ=≈3.14×10-4 Ω·m。
三年模拟练
1.A 2.C 3.BC 4.BD
1.A 根据动能定理有eU=mv2,可得v=,根据电流的微观表达式有I=neSv,解得U=,选A。
2.C 常温下,若将金属丝均匀拉长为原来的10倍,由于金属丝体积不变,知横截面积减小为原来的0.1,电阻率不变,根据电阻定律,可知其电阻变为100R,A错误;常温下,若将金属丝从中点对折起来,长度变为原来的一半,横截面积变为原来的2倍,故电阻变为R,B错误;给金属丝加上的电压从零开始逐渐增大,由图可知,的比值变大,即金属丝的电阻值变大,由于横截面积和长度均不变,根据电阻定律可知金属丝的电阻率变大,所以该金属材料的电阻率随温度的升高而增大,C正确,D错误。
3.BC 由串并联电路的相关知识可知,闭合开关时,电压表V1的最大测量值为U2=Ig,断开开关时,电压表V1的最大测量值为U1=Ig(R1+rg),知开关断开时,改装后的电压表的量程较大,A错误,B正确;改装后的电压表示数总是偏小,即实际流过表头的电流偏小,表头分得的电压偏小,即分压电阻偏大,只需让分压电阻减小一点,可在分压电阻R1两端并联一个阻值远大于R1的电阻进行调整,故C正确,D错误。
4.BD 设滑动变阻器的总阻值为R',滑片左侧部分的电阻为x,则右侧部分的电阻为R'-x,按照图示的接法,滑动变阻器接入电路的阻值为R滑=,其中0≤x≤R'。由二次函数的性质可知,当x=,即滑片位于c处时,滑动变阻器接入电路的电阻最大,此时电压表的示数应该最小;但是测量数据却符合串联分压的规律,且滑片在d处时电压表的示数最小,说明滑动变阻器的断点在d、e之间。由电路图及测量数据可知,电阻R和滑动变阻器两端的总电压为12 V,当滑片在b点时,电压表的示数为6 V,说明电阻R的阻值是滑动变阻器总阻值的四分之一。滑片在d、e之间的某一点时,设断点靠近于e点,则电压表的示数将大于URmin=12 V-12 V×=2.4 V,同时小于3 V;设断点靠近于d点,则电压表的示数将大于URmin=12 V-12 V×=6 V,同时小于12 V。故选B、D。
5.答案 (1)不存在电源 (2)1 200 500 (3)图见解析
解析 (1)使用电压挡进行测量,目的是看内部是否有电源,由于指针不发生偏转,因此内部无电源。
(2)题图乙读数为12×100 Ω=1 200 Ω,题图丙读数为5×100 Ω=500 Ω。
(3)使用欧姆挡进行测量时,注意黑表笔是和内部电源的正极相连的,观察题图甲中的(1)(2)可知:在测量b、c之间的电阻时,对两个接线柱进行正反测量,其阻值相同,说明b、c之间接有一个定值电阻;观察题图甲中的(3)(4)可知:在测量a、c之间的电阻时,黑表笔接c时电阻很小,接a时电阻很大,说明a、c之间有二极管,而且c应该接二极管的正极;观察题图甲中的(5)(6)可知:上述判断正确。因此盒内元件及连接情况如图所示。
6.答案 (1)b (2)R0 偏大 -RA
解析 (1)为保证电路中各元件的安全,闭合干路开关之前需先将滑动变阻器的阻值调到最大,故滑片应在b端。
(2)方法一为等效法测电阻,由等效法原理可知,光敏电阻的阻值与电阻箱连入电路的阻值相等,故为R0。
方法二为伏安法测电阻,且为电流表内接法,此时光敏电阻的测量值为,但该结果应为光敏电阻与电流表内阻之和,所以与真实值相比偏大;若求解其真实值,应将该结果中电流表的内阻减去,故而其真实值为-RA。
7.答案 (1)变小 变大 (2)4.700(4.699、4.701也对) (3)k (4)不变
解析 (1)断开开关S2,电路中总电阻增大,可知总电流减小,即电流表的示数变小,滑动变阻器两端电压变小,则电压表的示数变大;开关S2闭合时,根据欧姆定律可得R0=,开关S2断开时,有R0+Rx=,联立解得导电绳的电阻为Rx=。
(2)由题图(c)可知,导电绳的直径为D=4.5 mm+20.0×0.01 mm=4.700 mm。
(3)若不考虑电流表的内阻,则有,可知图像的斜率为电阻率,则有ρ=k。
(4)若考虑电流表的内阻,则有,可知图像的斜率不变,故(3)中的电阻率的测量值不变。
8.答案 (1) (3)见解析
解析 (1)恒定电场的场强为E=
金属导体中自由电子定向移动时受到的静电力大小为F=Ee=
(2)自由电子的加速度为a=
自由电子与不动的粒子碰撞时的速度为v=at0=
自由电子定向移动的平均速度为
金属导体中的电流I=neS
(3)由电阻的定义式可得R=
根据R=ρ可得ρ=
可见影响电阻率的因素有:单位体积内自由电子的数目n、电子在恒定电场中由静止开始加速的平均时间t0。
知识迁移
本题考查电阻及电流的微观意义,要求能准确应用电场的性质,明确电源在导体两端形成恒定电场,并根据电场的性质分析电流和电阻的微观意义,考查学生的建模和知识迁移能力。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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