高考物理历年高考真题分类汇编J单元电路.docx
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高考物理历年高考真题分类汇编J单元电路
[]J单元 电路
J1 部分电路及其规律
1.2014·豫东、豫北十校联考安培提出了著名的分子电流假说,根据这一假说,电子绕核的运动可等效为环形电流.设电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动,关于该环形电流的说法,正确的是( )
A.电流为,电流的方向为顺时针
B.电流为,电流的方向为顺时针
C.电流为,电流的方向为逆时针
D.电流为,电流的方向为逆时针
1.C [解析]电流I===,方向与电子运动的方向相反,即沿逆时针方向,选项C正确.
10.2014·数理化学科能力竞赛如果人或牲畜站在距离电线的落地点8~10m以内或雷雨天的大树附近,就可能发生触电事故,这种触电叫作跨步电压触电.人受到较高的跨步电压作用时,双脚会抽筋而身体倒地.经验证明,人倒地后电流在体内持续作用2s就会致命.当人发觉跨步电压威胁时,应赶快把双脚并在一起,或尽快用一条腿跳着离开危险区.
跨步电压的示意图如图X139所示,人受到跨步电压作用时,电流沿着人的下身,从脚经腿、胯部又到脚与大地形成通路.若站在湿地上的某人两脚间的距离为0.5m,一只脚的电阻是300Ω,人体躯干内部的电阻为1000Ω,设每米湿地的电阻为100Ω.
(1)若通过躯干的电流为0.1A时,则跨步电压、通过人体和湿地的总电流各为多大?
(2)若人的两脚之间的距离增大为1.0m,通过人体和湿地的总电流不变,则跨步电压和通过人体的电流做功的电功率各为多少?
如果通过躯干的电流达到0.1A至1.0A时就能使心脏进入纤维性颤动而对人体造成伤害甚至导致死亡,那么以上两种情况对人体有危险吗?
图X139
10.
(1)160V 3.3A
(2)310.6V 60.3W 有危险
[解析]
(1)把人体和两脚之间的湿地分别看成一个电阻,则两电阻并联.
人体的电阻
R1=(300×2+1000)Ω=1600Ω
当两脚间的距离为0.5m时,两脚间湿地的电阻
R2=ρ·L1=100×0.5Ω=50Ω
跨步电压
U=I1R1=0.1×1600V=160V
电路中总电阻
R总=
电路中的总电流
I==·(R1+R2)=·(1600+50)A=3.3A.
(2)当两脚间的距离为1.0m时,两脚间湿地的电阻
R′2=ρL′1=100×1.0Ω=100Ω
两脚间的总电阻R′总=
跨步电压U′=I总R′总=3.3×V=310.6V
通过人体的电流做功的电功率为
P==W=60.3W.
通过人体的电流
I2==A=0.19A
综上所述,以上两种情况对人体都有极大的危险.
9.D6E4J10[2014·天津卷]
(1)半径为R的水平圆盘绕过圆心O的竖直轴匀速转动,A为圆盘边缘上一点.在O的正上方有一个可视为质点的小球以初速度v水平抛出,半径OA的方向恰好与v的方向相同,如图所示.若小球与圆盘只碰一次,且落在A点,重力加速度为g,则小球抛出时距O的高度h=________,圆盘转动的角速度大小ω=________.
(2)某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上,将细绳一端拴在小车上,另一端绕过定滑轮,挂上适当的钩码,使小车在钩码的牵引下运动,以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系.此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等.组装的实验装置如图所示.
①若要完成该实验,必需的实验器材还有哪些______________________________.
②实验开始时,他先调节木板上定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与木板平行.他这样做的目的是下列的哪个________(填字母代号).
A.避免小车在运动过程中发生抖动
B.可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰
C.可以保证小车最终能够实现匀速直线运动
D.可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力
③平衡摩擦后,当他用多个钩码牵引小车时,发现小车运动过快,致使打出的纸带上点数较少,难以选到合适的点计算小车的速度.在保证所挂钩码数目不变的条件下,请你利用本实验的器材提出一个解决办法:
______________________.
④他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功,经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些.这一情况可能是下列哪些原因造成的________(填字母代号).
A.在接通电源的同时释放了小车
B.小车释放时离打点计时器太近
C.阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉
D.钩码做匀加速运动,钩码重力大于细绳拉力
(3)现要测量一个未知电阻Rx的阻值,除Rx外可用的器材有:
多用电表(仅可使用欧姆挡);
一个电池组E(电动势6V);
一个滑动变阻器R(0~20Ω,额定电流1A);
两个相同的电流表G(内阻Rg=1000Ω,满偏电流Ig=100μA);
两个标准电阻(R1=29000Ω,R2=0.1Ω);
一个电键S、导线若干.
①为了设计电路,先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻,采用“×10”挡,调零后测量该电阻,发现指针偏转非常大,最后几乎紧挨满偏刻度停下来,下列判断和做法正确的是________(填字母代号).
A.这个电阻阻值很小,估计只有几欧姆
B.这个电阻阻值很大,估计有几千欧姆
C.如需进一步测量可换“×1”挡,调零后测量
D.如需进一步测量可换“×1k”挡,调零后测量
②根据粗测的判断,设计一个测量电路,要求测量尽量准确并使电路能耗较小,画出实验电路图,并将各元件字母代码标在该元件的符号旁.
9.
(1)
(n∈N*)
(2)①刻度尺、天平(包括砝码)
②D
③可在小车上加适量的砝码(或钩码)
④CD
(3)①AC
②如图所示
22.J10[2014·山东卷]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:
图甲 图乙
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________(选填“R1”或“R2”),闭合开关S前应将滑片移至________端(选填“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).
22.[答案]
(1)R2 a
(2)如右图所示.
(3)2.30(2.29、2.31均正确).
(4)94(93、95均正确).
[解析]
(1)根据电阻定律估算得铜导线的电阻大约为Rx=ρ=1.7Ω,而R0+Rx=4.7Ω,根据电路图,电压表的量程是3V,电源的电动势为6V,所以滑动变阻器连入电路的电阻最小为4.7Ω.为了多测几组数据,以保证实验结果的准确性,滑动变阻器应选R2.
(2)略.
(3)电压表最小刻度表示0.1V,应该按照估读进行读数,所以读数为2.30V.
(4)因为Rx=-R0=ρ,所以l==94m.
34.J10[2014·广东卷]
(1)某同学设计的可调电源电路如图22(a)所示,R0为保护电阻,P为滑动变阻器的滑片,闭合开关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22(b)所示,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(选填“断路”或“短路”).
(a) (b)
(2)B5某同学根据机械能守恒定律,设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系.
①如图23(a)所示,将轻质弹簧下端固定于铁架台,在上端的托盘中依次增加砝码,测量相应的弹簧长度,部分数据如下表.由数据算得劲度系数k=________N/m.(g取9.80m/s2)
砝码质量(g)
50
100
150
弹簧长度(cm)
8.62
7.63
6.66
②取下弹簧,将其一端固定于气垫导轨左侧,如图23(b)所示;调整导轨,使滑块自由滑动时,通过两个光电门的速度大小________.
③用滑块压缩弹簧,记录弹簧的压缩量x;释放滑块,记录滑块脱离弹簧后的速度v.释放滑块过程中,弹簧的弹性势能转化为________.
④重复③中的操作,得到v与x的关系如图23(c).由图可知,v与x成________关系.由上述实验可得结论:
对同一根弹簧,弹性势能与弹簧的________成正比.
(a) (b)
(c)
34.
(1)①1.30 ②A ③B ④短路 [解析]①据十分之一估读法,应该为1.30V;
②接通电路前,应该使滑片置于A端,用电器上的电压为0,这样才能起到保护外电路的作用;
③要增大外电路电压,需要使滑片滑向B端;
④若电源电路输出端短路,电源电路中没有接入保护电阻,则当滑片滑至B端时,电路就会短路,电源被烧毁.
(2)①50 ②相等 ③滑块的动能 ④正比 压缩量的平方
[解析]根据F1=mg=kΔx1,F2=2mg=kΔx2,有ΔF=F1-F2=kΔx1-kΔx2,则k=N/m=49.5N/m,同理可以求得k′=N/m=50.5N/m,则劲度系数为k==50N/m.
②滑块离开弹簧后做匀速直线运动,故滑块通过两个光电门时的速度相等.
③在该过程中弹簧的弹性势能转化为滑块的动能;
④图线是过原点的倾斜直线,所以v与x成正比;弹性势能转化为动能,即E弹=mv2,即弹性势能与速度平方成正比,则弹性势能与压缩量平方成正比.
J2 闭合电路的欧姆定律
2.I7J7[2014·天津卷]如图所示,电路中R1、R2均为可变电阻,电源内阻不能忽略,平行板电容器C的极板水平放置.闭合开关S,电路达到稳定时,带电油滴悬浮在两板之间静止不动.如果仅改变下列某一个条件,油滴仍能静止不动的是( )
A.增大R1的阻值
B.增大R2的阻值
C.增大两板间的距离
D.断开开关S
2.2014·上海虹口一模某同学从电子市场购买了一款手机电池板,如图X131所示,他根据电池板上的标识做出了下列判断,则正确的是( )
图X131
A.该电池的电动势为4.2V
B.该电池的电动势为3.7V
C.该电池一次可以提供的最大电能为8.4×103J
D.该电池一次可以提供的最大电能为2.664×104J
2.BD [解析]该电池的电动势为3.7V,选项B正确;该电池一次可以提供的最大电能为3.7V×2000mA·h=2.664×104J,选项D正确.
图X132
3.2014·浙江东阳中学月考图X132为汽车的蓄电池、车灯(电阻不变)与启动电动机组成的电路,蓄电池的内阻为0.05Ω.电流表和电压表均为理想电表,只接通S1时,电流表的示数为10A,电压表的示数为12V.再接通S2,启动电动机工作时,电流表的示数变为8A,则此时通过启动电动机的电流是( )
A.2AB.8A
C.50AD.58A
3.C [解析]只接通S1时,由闭合电路的欧姆定律得E=U+Ir=12V+10×0.05V=12.5V,R灯==Ω=1.2Ω.再接通S2后,通过启动电动机的电流为I电动机=-I′=A-8A=50A,选项C正确.
4.[2014·天津卷]如图X133所示,电路中R1、R2均为可变电阻,电源内阻不能忽略,平行板电容器C的极板水平放置.闭合开关S,电路达到稳定时,带电油滴悬浮在两板之间静止不动.如果仅改变下列某一个条件,油滴仍能静止不动的是( )
图X133 2014·天津卷第2题
A.增大R1的阻值B.增大R2的阻值
C.增大两板间的距离D.断开开关S
2.B [解析]本题考查含有电容器的动态电路及受力平衡等知识点,为了保证带电油滴悬浮在两板之间静止不动,就要使电容器两板之间的场强E不变.电路稳定后,和电容器相串联的电阻对电容器两端的电压不产生影响,而增大R1的阻值将使电容器两端的电压增大,根据E=可知,E增大,故A错误;增大R2的阻值,电容器两端的电压不变,E不变,故B正确;增大两板间的距离,E减小,故C错误;断开开关S,电容器两端的电压发生改变,D错误.
图X134
5.2014·武汉11月调考为了保证行车安全和乘客身体健康,动车上装有烟雾报警装置,其原理如图X134所示.M为烟雾传感器,其阻值RM随着烟雾浓度的改变而变化,电阻R为可变电阻.当车厢内有人抽烟时,烟雾的浓度增大,导致警报装置S两端的电压增大,发出警报.下列说法正确的是( )
A.RM随烟雾浓度的增大而增大
B.RM随烟雾浓度的增大而减小
C.若要提高报警灵敏度可增大R
D.若要提高报警灵敏度可减小R
图X135
5.BC [解析]有人抽烟时,烟雾的浓度增大,S两端的电压U=IRS增大,说明干路的电流I增大,传感器的电阻减小,选项B正确;增大R,传感器的电阻变化引起总电阻的变化更明显,可提高报警灵敏度,选项C正确.
6.2014·湖北八市三月联考在如图X135所示电路中,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向下滑动时,四个理想电表的示数都发生变化,电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示,电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示.下列判断正确的是( )
A.|ΔU1|<|ΔU2|,|ΔU2|>|ΔU3|
B.||不变,变小
C.||变大,变大
D.变大,变大
6.A [解析]当滑动变阻器的滑片P向下滑动时,电阻R2变大,电路的总电阻变大,由闭合电路的欧姆定律可知,干路的电流I=变小,路端电压U3变大,且=r保持一定,U3=U1+U2,而U1=IR1减小,则|ΔU2|>|ΔU3|,|ΔU1|<|ΔU2|,选项A正确,选项D错误;定值电阻R1==,选项B错误;电阻R2=变大,r+R1=不变,选项C错误.
7.2014·合肥一模如图X136所示的电路中,GMR为一个磁敏电阻,它的阻值随所处空间磁场的增强而增大,电源的内阻不可忽略.闭合开关S1和S2后,当滑片P向右滑动时,则( )
图X136
A.L1、L2都变暗B.L1、L2都变亮
C.L1变暗,L2变亮D.L1变亮,L2变暗
7.D [解析]滑片P向右滑动时,滑动变阻器连入电路的阻值变大,左侧电路中的电流变小,电磁铁的磁性变弱,GMR的阻值减小,右侧电路的总电阻变小,干路电流I变大.路端电压U=E-Ir变小,L2变暗;通过L2的电流变小,通过L1的电流I1=I-I2变大,L1变亮,选项D正确.
8.2014·佛山一模如图X137所示的电路,R1、R2是两个定值电阻,R′是滑动变阻器,L为小灯泡,电源的内阻为r.开关S闭合后,当滑动变阻器的滑片P向上移动时,则( )
A.电压表的示数变大B.小灯泡变亮
C.电容器处于充电状态D.电源的总功率变大
8.AC [解析]当滑动变阻器的滑片P向上移动时,电阻R′变大,电路的总电阻变大,干路的电流I变小,小灯泡变暗,路端电压U=E-Ir变大,选项A正确,选项B错误;电容器两端的电压变大,处于充电状态,选项C正确;电源的总功率P=EI随电流I的减小而减小,选项D错误.
9.2014·石家庄联考如图X138所示,电源的电动势E=10V,内阻r=1Ω,电容器的电容C=40μF,电阻R1=R2=4Ω,R3=5Ω.接通开关S,待电路稳定后,求:
(1)理想电压表V的示数;
(2)电容器所带的电荷量.
图X138
9.
(1)5V
(2)1.6×10-4C
[解析]
(1)接通开关S,待电路稳定后,电路等效为R1和R3串联,由闭合电路的欧姆定律,有
I==1A
R3两端的电压为
U3=IR3=5V
即理想电压表V的示数为5V.
(2)电容器两端的电压等于R1两端的电压
U1=IR1=4V
电容器所带的电荷量Q=CU1=1.6×10-4C.
11.A1,C2,D2,D4,E2,J2,K2,K3[2014·四川卷]如图所示,水平放置的不带电的平行金属板p和b相距h,与图示电路相连,金属板厚度不计,忽略边缘效应.p板上表面光滑,涂有绝缘层,其上O点右侧相距h处有小孔K;b板上有小孔T,且O、T在同一条竖直线上,图示平面为竖直平面.质量为m、电荷量为-q(q>0)的静止粒子被发射装置(图中未画出)从O点发射,沿p板上表面运动时间t后到达K孔,不与板碰撞地进入两板之间.粒子视为质点,在图示平面内运动,电荷量保持不变,不计空气阻力,重力加速度大小为g.
(1)求发射装置对粒子做的功;
(2)电路中的直流电源内阻为r,开关S接“1”位置时,进入板间的粒子落在b板上的A点,A点与过K孔竖直线的距离为l.此后将开关S接“2”位置,求阻值为R的电阻中的电流强度;
(3)若选用恰当直流电源,电路中开关S接“1”位置,使进入板间的粒子受力平衡,此时在板间某区域加上方向垂直于图面的、磁感应强度大小合适的匀强磁场(磁感应强度B只能在0~Bm=范围内选取),使粒子恰好从b板的T孔飞出,求粒子飞出时速度方向与b板板面的夹角的所有可能值(可用反三角函数表示).
J3 电路综合问题
11.2014·洛阳名校联考如图X1310所示的电路,电源的电动势E=28V,内阻r=2Ω,电阻R1=12Ω,R2=R4=4Ω,R3=8Ω,C为平行板电容器,其电容C=3.0pF,虚线到两极板的距离相等,极板长L=0.20m,两极板的间距d=1.0×10-2m.
(1)若开关S处于断开状态,则将其闭合后,流过R4的电荷量为多少?
(2)若开关S断开时,有一个带电微粒沿虚线方向以v0=2.0m/s的初速度射入平行板电容器的两极板间,带电微粒刚好沿虚线匀速运动,问:
当开关S闭合后,此带电微粒以相同的初速度沿虚线方向射入两极板间,能否从极板间射出?
(要求写出计算和分析过程,g取10m/s2)
图X1310
11.
(1)6.0×10-2C
(2)不能
[解析]
(1)S断开时,电阻R3两端电压
U3==16V
S闭合后,外电路的总电阻R==6Ω
路端电压U==21V
电阻R3两端的电压U′3=U=14V
流过R4的电荷量ΔQ=CU3-CU′3=6.0×10-12C.
(2)设带电微粒的质量为m,带电荷量为q,当开关S断开时有=mg
当开关S闭合后,设带电微粒的加速度为a,则
mg-=ma
假设带电微粒能从极板间射出,则水平方向t=
竖直方向y=at2
由以上各式得y=6.25×10-3m>
故带电微粒不能从极板间射出.
J4 实验:
描绘小电珠的伏安特性曲线
22.J4[2014·浙江卷]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.
第22题图1
(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U-I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________(选填“○”或“×”)表示的.
第22题图2
(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.
22.[答案]
(1)如图所示
第22题图1
第22题图2
(2)“×”
(3)作图见第22题图2用“×”连线R=(1.1~1.3)Ω;用“○”连线R=(1.5~1.7)Ω
[解析]
(1)由图2中的电压、电流数据从零开始可知滑动变阻器采用分压式,电压表选择量程3V,电流表采用外接法.
(2)外接法由于电压表分流,测得的电阻比内接法测得的要小,故电流表外接法得到的数据点是用“×”表示的.
(3)用“×”数据点连直线,斜率为铅笔芯的电阻,考虑误差因素,R=(1.1~1.3)Ω,用“○”数据点连直线,同理得R=(1.5~1.7)Ω.
22.J4(6分)[2014·新课标Ⅱ卷]
在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx的阻值约为200Ω,电压表V的内阻约为2kΩ,电流表A的内阻约为10Ω,测量电路中电流表的连接方式如图(a)或图(b)所示,
结果由公式Rx=计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表的示数.若将图(a)和图(b)中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2,则______(选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值,且测量值Rx1________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值,测量值Rx2______(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值.
22.[答案]Rx1 大于 小于
[解析]==10,==20,故<=10,应该采用电流表内接法,即图(a)接法.由“大内偏大,小外偏小”的结论可知电流表内接时测量值Rx1大于真实值,外接时,测量值Rx2小于真实值.
1.2014·深圳一模在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,某同学连接了如图X151甲所示的实物电路图.闭合开关,发现灯泡不亮,电流表的示数为零.
甲 乙
图X151
(1)他借助多用电表检查小灯泡.先断开开关,把多用电表的选择开关旋到“×1Ω”挡,再进行__________调零;又将红、黑表笔分别接触①②接线柱,多用电表的表盘如图乙所示,说明小灯泡正常,此时灯丝的电阻为__________Ω.
(2)他将多用电表的选择开关旋于某直流电压挡,将红、黑表笔分别接触②③接线柱,闭合开关,发现电压表的示数约等于电源的电动势,说明②③接线柱间的导线出现了______(选填“断路”或“短路”).
(3)故障排除后,为了使电流表的示数从零开始,要在__________接线柱间(选填“①④”或“③④”)再连接一根导线,并在闭合开关前把滑动变阻器的滑片置于最________端(选填“左”和“右”).
1.
(1)欧姆 6.0Ω
(2)断路 (3)③④ 左
[解析]
(1)多用电表测电阻时应先进行欧姆调零;多用电表的表盘的读数为6.0Ω.
(2)电压表的示数约等于电源电动势,说明电压表直接接在开路的电源上,②③接线柱间的导线出现了断路.
(3)为了使电流表的示数从零开始,滑动变阻器要采用分压式,要在“③④”接线柱间再连接一根导线;初始时刻输出的电压最小,滑片应置于最左端.
J5 实验:
测定金属的电阻率
2.2014·广州四校联考现在要测量一段电阻丝的电阻率ρ,其阻值Rx≈0.5Ω,允许通过的最大电流为0.5A.现有如下器材可供选择:
电流表A(量程0.6A,内阻约为0.6Ω)
电压表V(量程3V,内
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