2023版高考物理一輪復習第七章恒定電流真題集訓章末驗收

PAGEPAGEPAGE8第七章恒定電流命題點一：伏安特性曲線1．(2022·全國卷)電源的效率η定義為外電路電阻消耗的功率與電源的總功率之比。在測電源電動勢和內(nèi)阻的實驗中得到的實驗圖線如下圖，圖中U為路端電壓，I為干路電流，a、b為圖線上的兩點，相應狀態(tài)下電源的效率分別為ηa、ηb。由圖可知ηa、ηb的值分別為()A.eq\f(3,4)、eq\f(1,4) B.eq\f(1,3)、eq\f(2,3)C.eq\f(1,2)、eq\f(1,2) D.eq\f(2,3)、eq\f(1,3)解析：選D電源的效率η定義為外電路電阻消耗的功率與電源的總功率之比，即η＝eq\f(P外,P總)＝eq\f(IU,IE)＝eq\f(U,E)，E為電源的總電壓(即電動勢)。在U-I圖像中，縱軸截距表示電動勢，根據(jù)圖像可知Ua＝eq\f(2,3)E，Ub＝eq\f(1,3)E，那么ηa＝eq\f(2,3)，ηb＝eq\f(1,3)。所以A、B、C錯誤，D正確。命題點二：測定金屬的電阻率2．(2022·全國卷)用對溫度敏感的半導體材料制成的某熱敏電阻RT，在給定溫度范圍內(nèi)，其阻值隨溫度的變化是非線性的。某同學將RT和兩個適當?shù)墓潭娮鑂1、R2連成圖甲虛線框內(nèi)所示的電路，以使該電路的等效電阻RL的阻值隨RT所處環(huán)境溫度的變化近似為線性的，且具有適宜的阻值范圍。為了驗證這個設計，他采用伏安法測量在不同溫度下RL的阻值，測量電路如圖甲所示，圖中的電壓表內(nèi)阻很大。RL的測量結果如下表所示。溫度t(℃)30．040．050．060．070．080．090．0RL阻值(Ω)54．351．548．344．741．437．934．7答復以下問題：(1)根據(jù)圖甲所示的電路，在圖乙所示的實物圖上連線。(2)為了檢驗RL與t之間近似為線性關系，在圖丙上作RL-t關系圖線。(3)在某一溫度下，電路中的電流表、電壓表的示數(shù)如圖丁、戊所示。電流表的讀數(shù)為____________，電壓表的讀數(shù)為__________。此時等效電阻RL的阻值為__________；熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為__________。解析：(1)根據(jù)電路圖連接電路，電路圖如下圖。(2)根據(jù)數(shù)據(jù)描出點，連接成直線，圖像如下圖。(3)根據(jù)電表示數(shù)可知，電流大小為I＝eq\f(23,30)×150mA＝115mA，電壓大小為U＝eq\f(50.0,60)×6V＝5.00V，由局部電路歐姆定律得等效電阻的阻值RL＝eq\f(5.00,115×10－3)Ω＝43.5Ω，對照RL-t圖像找出相應的溫度約為64.0℃。答案：(1)(2)見解析圖(3)115mA5.00V43.5Ω64.0℃命題點三：電表內(nèi)阻的測量及電表的改裝3．(2022·全國卷Ⅰ)圖甲為某同學改裝和校準毫安表的電路圖，其中虛線框內(nèi)是毫安表的改裝電路。甲乙(1)毫安表表頭的內(nèi)阻為100Ω，滿偏電流為1mA；R1和R2為阻值固定的電阻。假設使用a和b兩個接線柱，電表量程為3mA；假設使用a和c兩個接線柱，電表量程為10mA。由題給條件和數(shù)據(jù)，可以求出R1＝________Ω，R2＝________Ω。(2)現(xiàn)用一量程為3mA、內(nèi)阻為150Ω的標準電流表eq\o\ac(○,A)對改裝電表的3mA擋進行校準，校準時需選取的刻度為0.5mA、1.0mA、1.5mA、2.0mA、2.5mA、3.0mA。電池的電動勢為1.5V，內(nèi)阻忽略不計；定值電阻R0有兩種規(guī)格，阻值分別為300Ω和1000Ω；滑動變阻器R有兩種規(guī)格，最大阻值分別為750Ω和3000Ω。那么R0應選用阻值為________Ω的電阻，R應選用最大阻值為________Ω的滑動變阻器。(3)假設電阻R1和R2中有一個因損壞而阻值變?yōu)闊o窮大，利用圖乙的電路可以判斷出損壞的電阻。圖乙中的R′為保護電阻，虛線框內(nèi)未畫出的電路即為圖甲虛線框內(nèi)的電路。那么圖中的d點應和接線柱________(填“b〞或“c〞)相連。判斷依據(jù)是：_____________________________________________________________________________________________。解析：(1)設使用a和b兩接線柱時，電表量程為I1，使用a和c兩接線柱時，電表量程為I2，那么使用a和b時：eq\f(IgRg,R1＋R2)＋Ig＝I1①使用a和c時：eq\f(Ig(Rg＋R2),R1)＋Ig＝I2②由①②兩式得R1＝15Ω，R2＝35Ω。(2)校準時電路中的總電阻的最小值為R?。絜q\f(1.5,3.0×10－3)Ω＝500Ω，總電阻的最大值為R大＝eq\f(1.5,0.5×10－3)Ω＝3000Ω，故R0選300Ω的，R選用最大阻值為3000Ω的滑動變阻器。(3)d接b時，R1和R2串聯(lián)，不管是R1還是R2損壞，電表都有示數(shù)且示數(shù)相同，故應將d接c。根據(jù)d接c時的電路連接情況可知：閉合開關，假設電表指針偏轉(zhuǎn)，那么損壞的電阻是R1；假設電表指針不動，那么損壞的電阻是R2。答案：(1)1535(2)3003000(3)c閉合開關時，假設電表指針偏轉(zhuǎn)，那么損壞的電阻是R1；假設電表指針不動，那么損壞的電阻是R24．(2022·全國卷Ⅱ)電壓表滿偏時通過該表的電流是半偏時通過該表電流的兩倍。某同學利用這一事實測量電壓表的內(nèi)阻(半偏法)，實驗室提供的器材如下：待測電壓表eq\o\ac(○,V)(量程3V，內(nèi)阻約為3000Ω)，電阻箱R0(最大阻值為99999.9Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值100Ω，額定電流2A)，電源E(電動勢6V，內(nèi)阻不計)，開關兩個，導線假設干。(1)虛線框內(nèi)為該同學設計的測量電壓表內(nèi)阻的電路圖的一局部，將電路圖補充完整。(2)根據(jù)設計的電路，寫出實驗步驟：_________________________________________________________________________________________________________________。(3)將這種方法測出的電壓表內(nèi)阻記為RV′，與電壓表內(nèi)阻的真實值RV相比，RV′________RV(填“＞〞“＝〞或“＜〞)，主要理由是_____________________________。解析：(1)因滑動變阻器阻值較小，所以選擇滑動變阻器的分壓接法。實驗電路如下圖。(2)移動滑動變阻器的滑片，以保證通電后電壓表所在支路分壓最小；閉合開關S1、S2，調(diào)節(jié)R1，使電壓表的指針滿偏；保持滑動變阻器滑片的位置不變，斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱R0，使電壓表的指針半偏；讀取電阻箱所示的電阻值，此即為測得的電壓表內(nèi)阻。(3)斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱使電壓表成半偏狀態(tài)，電壓表所在支路總電阻增大，分得的電壓也增大；此時R0兩端的電壓大于電壓表的半偏電壓，故RV′＞RV(其他合理說法同樣給分)。答案：見解析命題點四：測定電源的電動勢和內(nèi)阻5．(2022·全國卷Ⅰ)利用如圖甲所示電路，可以測量電源的電動勢和內(nèi)阻，所用的實驗器材有：待測電源，電阻箱R(最大阻值為999.9Ω)，電阻R0(阻值為3.0Ω)，電阻R1(阻值為3.0Ω)，電流表?(量程為200mA，內(nèi)阻為RA＝6.0Ω)，開關S。實驗步驟如下：①將電阻箱阻值調(diào)到最大，閉合開關S；②屢次調(diào)節(jié)電阻箱，記下電流表的示數(shù)I和電阻箱相應的阻值R；③以eq\f(1,I)為縱坐標，R為橫坐標，作eq\f(1,I)-R圖線(用直線擬合)；④求出直線的斜率k和在縱軸上的截距b。答復以下問題：(1)分別用E和r表示電源的電動勢和內(nèi)阻，那么eq\f(1,I)與R的關系式為___________________。(2)實驗得到的局部數(shù)據(jù)如下表所示，其中電阻R＝3.0Ω時電流表的示數(shù)如圖乙所示，讀出數(shù)據(jù)，完成下表。答：①________；②________。R/Ω1.02.03.04.05.06.07.0I/A0.1430.125①0.1000.0910.0840.077eq\f(1,I)/A－16.998.00②10.011.011.913.0乙丙(3)在圖丙的坐標紙上將所缺數(shù)據(jù)點補充完整并作圖，根據(jù)圖線求得斜率k＝________A－1·Ω－1，截距b＝________A－1。(4)根據(jù)圖線求得電源電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω。解析：(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律，可得E＝I＋eq\f(IRA,R1)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(R＋r＋R0＋\f(R1RA,R1＋RA)))，可得eq\f(1,I)＝eq\f(R1＋RA,R1E)R＋eq\f(R1＋RA,R1E)R0＋r＋eq\f(R1RA,R1＋RA)。(2)根據(jù)電流表讀數(shù)原理可得：其讀數(shù)為0.110A，其倒數(shù)為9.09A－1。(3)根據(jù)圖線可知，斜率k＝1.0A－1·Ω－1，截距b＝6.0A－1。(4)根據(jù)圖線，eq\f(R1＋RA,R1E)＝1.0A－1·Ω－1，電動勢E＝3.0V，eq\f(R1＋RA,R1E)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(R0＋r＋\f(R1RA,R1＋RA)))＝6.0A－1，內(nèi)阻r＝1.0Ω。答案：(1)eq\f(1,I)＝eq\f(RA＋R1,ER1)R＋eq\f(1,E)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(RA＋\f(RA＋R1,R1)(r＋R0)))或?qū)懗蒭q\f(1,I)＝eq\f(3.0,E)R＋eq\f(3.0,E)(5.0＋r)(2)①0.110②9.09(3)如下圖1.06.0(4)3.01.0命題點五：練習使用多用電表6．(2022·全國卷Ⅰ)某學生實驗小組利用圖(a)所示電路，測量多用電表內(nèi)電池的電動勢和電阻“×1k〞擋內(nèi)部電路的總電阻。使用的器材有：多用電表；電壓表：量程5V，內(nèi)阻十幾千歐；滑動變阻器：最大阻值5kΩ；導線假設干。答復以下問題：(1)將多用電表擋位調(diào)到電阻“×1k〞擋，再將紅表筆和黑表筆，調(diào)零點。(2)將圖(a)中多用電表的紅表筆和(填“1”或“2(3)將滑動變阻器的滑片調(diào)到適當位置，使多用電表的示數(shù)如圖(b)所示，這時電壓表的示數(shù)如圖(c)所示，多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為kΩ和V。(4)調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零。此時多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為12.0kΩ和4.00V。從測量數(shù)據(jù)可知，電壓表的內(nèi)阻為________kΩ。(5)多用電表電阻擋內(nèi)部電路可等效為由一個無內(nèi)阻的電池、一個理想電流表和一個電阻串聯(lián)而成的電路，如圖(d)所示。根據(jù)前面的實驗數(shù)據(jù)計算可得，此多用電表內(nèi)電池的電動勢為V，電阻“×1k〞擋內(nèi)部電路的總電阻為kΩ。解析：(1)使用多用電表測電阻時，換擋后需重新進行歐姆調(diào)零，故應將兩表筆短接進行調(diào)零。(2)電流應從多用電表的紅表筆流入、黑表筆流出，故紅表筆應接“1”(3)從圖(b)可以看出指針指向歐姆擋15.0位置，電阻擋為“×1k〞，故讀數(shù)為15.0kΩ；由于電壓表量程為5V，指針所指位置為3.60，故讀數(shù)為3.60V。(4)當滑動變阻器連入電路中的電阻為零時，多用電表讀數(shù)即為電壓表內(nèi)阻，所以電壓表內(nèi)阻為12.0kΩ。(5)設多用電表內(nèi)電池的電動勢為E、多用電表內(nèi)阻為R，由第(3)、(4)問可知

=

，

=

，兩式聯(lián)立解得：E=9.00V，R=15.0kΩ。答案：(1)短接(2)1(3)15.03.60(4)12.0(5)9.0015.07．(2022·全國卷Ⅱ)某同學用量程為1mA、內(nèi)阻為120Ω的表頭按圖甲所示電路改裝成量程分別為1V和1A的多用電表。圖中R1和R2為定值電阻，S為開關。答復以下問題：(1)根據(jù)圖甲所示的電路，在圖乙所示的實物圖上連線。(2)開關S閉合時，多用電表用于測量________(填“電流〞“電壓或〞電阻“)；開關S斷開時，多用電表用于測量________(填“電流〞“電壓〞或“電阻〞)。(3)表筆A應為________色(填“紅〞或“黑〞)。(4)定值電阻的阻值R1＝________Ω，R2＝________Ω。(結果取3位有效數(shù)字)解析：(2)開關S閉合時，電阻R1與電流表并聯(lián)，多用電表用于測量電流。開關S斷開時，電阻R2與電流表串聯(lián)，多用電表用于測量電壓。(3)根據(jù)電流應從電流表或電壓表的正接線柱進，從負接線柱出，即從表筆A出，表筆A應為黑色，表筆B應為紅色。(4)開關S斷開時，由串聯(lián)電路知識，Ig(R2＋Rg)＝U，解得R2＝880Ω；開關S閉合時，由并聯(lián)電路知識，Ig(R2＋Rg)＝(I－Ig)R1，解得R1＝1.00Ω。答案：(1)連線如下圖(2)電流電壓(3)黑(4)1.00880命題點六：其他電學設計實驗8．(2022·全國卷)圖中虛線框內(nèi)存在一沿水平方向、且與紙面垂直的勻強磁場?，F(xiàn)通過測量通電導線在磁場中所受的安培力，來測量磁場的磁感應強度大小，并判定其方向。所用局部器材已在圖中給出，其中D為位于紙面內(nèi)的U形金屬框，其底邊水平，兩側(cè)邊豎直且等長；E為直流電源；R為電阻箱；eq\o\ac(○,A)為電流表；S為開關。此外還有細沙、天平、米尺和假設干輕質(zhì)導線。(1)在圖中畫線連接成實驗電路圖。(2)完成以下主要實驗步驟中的填空：①按圖接線。②保持開關S斷開，在托盤內(nèi)參加適量細沙，使D處于平衡狀態(tài)；然后用天平稱出細沙質(zhì)量m1。③閉合開