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高考试题汇编恒定电流
2014年高考物理真题分类汇编:
恒定电流
2.[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.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.
(2014上海)18.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△V1、△V2、△V3,理想电流表
示数变化量的绝对值△I,则()
(A)A的示数增大(B)V2的示数增大
(C)△V3与△I的比值大于r(D)△V1大于△V2
18.ACD [解析]本题考查闭合电路欧姆定律和串、并联电路的特点,滑片向下滑动,连入电路中的电阻R变减小,由I=E/(R+R变+r),A表示数增大,故A正确;V2表测量的是电源的输出电压U2=E-Ir减小,故B错误;U3=E-Ir-IR,则有△V3=△I×(R+r),△V3与△I的比值等于R+r,大于r,故C正确。
△V2=△I×r,△V1=△I×R,又因为题目告知R>r,得△V1大于△V2,故D正确,
22.[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________(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.
6.(19分)[2014·重庆卷]
(1)某照明电路出现故障,其电路如题6图1所示,该电路用标称值为12V的蓄电池为电源,导线及其接触完好.
题6图1
维修人员使用已调好的多用电表直流50V挡检测故障,他将黑表笔接在c点,用红表笔分别探测电路的a、b点.
①断开开关,红表笔接a点时多用电表指示如题6图2所示,读数为________V,说明________正常(选填“蓄电池”或“保险丝”或“开关”或“小灯”).
题6图2
②红表笔接b点,断开开关时,表针不偏转,闭合开关后,多用电表指示仍然和题6图2相同,可判定发生故障的器件是________(选填“蓄电池”或“保险”或“开关”或“小灯”).
6.[答案]
(1)①11.5(11.2~11.8之间的值均可) 蓄电池 ②小灯
[解析]
(1)本题考查多用电表的读数、电路的故障分析.用多用电表的电压挡分析故障时,电压表有示数说明电源和电压表等组成了闭合回路,可能与电压表并联的部分电路发生故障,而与电压表串联部分未发生故障,若无示数则正好相反.根据这个原理,a、c间接上电压表,断开开关,表针偏转,说明蓄电池正常,a,b间接上电压表,断开开关,表针不偏转,说明小灯发生故障,闭合开关后表针偏转,说明开关和保险丝正常.
23.[2014·新课标全国卷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999.9Ω),电阻R0(阻值为3.0Ω),电阻R1(阻值为3.0Ω),电流表A(量程为200mA,内阻为RA=6.0Ω),开关S.
图(a)
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和电阻值箱相应的阻值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
I-1/A-1
6.99
8.00
②
10.0
11.0
11.9
13.0
图(b)
图(c)
(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-1Ω-1,截距b=________A-1.
(4)根据图线求得电源电动势E=________V,内阻r=________Ω.
23.
(1)
=
R+
(2)0.110 9.09 (3)1.0(或在0.96~1.04)之间,6.0(或在5.9~6.1之间) (4)3.0(或在2.7~3.3之间),1.0(或在0.6~1.4之间)
[解析]本题考查了测量电源电动势和内电阻的实验.
(1)根据闭合电路欧姆定律有
E=
(R+R0+r)+IRA.
代入数据,化简得
=
R+
.
(2)电流表每小格表示4mA,因此电流表读数是0.110A,倒数是9.09A-1.
(3)根据坐标纸上给出的点,画出一条直线,得出斜率k=1.0A-1·Ω-1,截距b=6.0A-1.
(4)斜率k=
,因此E=3.0V,截距b=
,因此r=
-5=1.0Ω.
22.(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.
21.[2014·安徽卷]Ⅱ.其同学为了测量一个量程为3V的电压表的内阻,进行了如下实验.
(1)他先用多用表进行了正确的测量,测量时指针位置如图1所示,得出电压表的内阻为3.00×103Ω,此时电压表的指针也偏转了.已知多用表欧姆档表盘中央刻度值为“15”,表内电池电动势为1.5V,则电压表的示数应为________V(结果保留两位有效数字)
图1 图2
(2)为了更准确地测量该电压表的内阻RV,该同学设计了图2所示的电路图,实验步骤如下:
A.断开开关S,按图2连接好电路;
B.把滑动变阻器R的滑片P滑到b端;
C.将电阻箱R0的阻值调到零;
D.闭合开关S;
E.移动滑动变阻器R的滑片P的位置,使电压表的指针指到3V位置;
F.保持滑动变阻器R的滑片P位置不变,调节电阻箱R0的阻值使电压表指针指到1.5V位置,读出此时电阻箱R0的阻值,此值即为电压表内阻RV的测量值;
G.断开开关S.
实验中可供选择的实验器材有:
a.待测电压表
b.滑动变阻器:
最大阻值2000Ω
c.滑动变阻器:
最大阻值10Ω
d.电阻箱:
最大阻值9999.9Ω,阻值最小改变量为0.1Ω
e.电阻箱:
最大阻值999.9Ω,阻值最小改变量为0.1Ω
f.电池组:
电动势约6V,内阻可忽略
g.开关,导线若干
按照这位同学设计的实验方法,回答下列问题:
①要使测量更精确,除了选用电池组、导线、开关和待测电压表外,还应从提供的滑动变阻器中选用________(填“b”或“c”),电阻箱中选用________(填“d”或“e”)
②电压表内阻RV的测量值R测和真实值R真相比,R测________R真(填“>”或“<”);若RV越大,则
越________(填“大”或“小”).
21Ⅱ.J8、J10
(1)1.0V
(2)①cd②>小
[解析]Ⅱ.本题考查多用电表的欧姆档的原理、电路与使用方法等知识点,考查对半偏法测电压表内阻实验的理解能力、仪器选择能力与系统误差的分析能力.
(1)已知电压表的内阻RV=3.0×103Ω,由于欧姆表的内阻等于中值电阻,所以欧姆表的内阻r=1.5×103Ω,根据分压关系可得电压表示数为1.0V.
(2)①根据分压电路的滑动变阻器的阻值小,测量支路的电阻变化对其所分得的电压影响小,因此滑动变阻器选择c,由于电压表的内阻约为3.0×103Ω,故电阻箱选择d.
②由于电阻箱串联接入测量支路,测量支路电阻增加,造成测量支路的电压大于3.0V,电阻箱两端的电压大于1.5V,因此R测>R真.RV越大,测量支路电阻越大,测量支路的电压越接近3.0V,电阻箱的电压越接近1.5V,因此R测越接近R真,相对误差越小。
21.[2014·北京卷]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”).
甲 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UI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
图2
(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________.
A B C D
图3
21.
(1)甲
(2)B C
(3)略
(4)1.50(1.49~1.51) 0.83(0.81~0.85) (5)C
[解析]第
(1)问考查电流表的内外接法;第
(2)问考查仪器的选择;第(3)问考查作图,数据处理;第(4)问考查图像;第(5)问考查输出功率.
(1)根据U=E-Ir测量电源电动势和内阻时,需要测出多组对应的路端电压U和干路电流I,电压表和电流表内阻影响会造成实验误差.电源内阻较小,所以电流表分压影响较大,因此应选择甲电路.
(3)略.
(4)根据UI图像,电源的电动势等于纵轴的截距,内阻为斜率的绝对值.
(5)电源输出功率P=UI=U
=-
U2+
U,PU图像为开口向下的二次函数,应选C.
23.[2014·全国卷]现要测量某电源的电动势和内阻.可利用的器材有:
电流表A,内阻为1.00Ω;电压表V;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.
(1)按图(a)在实物图(b)中画出连线,并标出导线1和其P端.
图(a)
图(b)
(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
图(c)
(3)根据UI图线求出电源的电动势E=________V,内阻r=________Ω.(保留2位有效数字)
23.
(1)连接如图所示.
(2)UI图线略.
(3)2.90(在2.89~2.91之间均给分) 1.03(在0.93~1.13之间均给分)
[解析]本题考查电源电动势和内电阻的测量.
(1)实物连线要注意连接主干电路,最后再连接电压表.
(2)根据坐标纸上描出的各点,连接成一条直线,尽量使得各点对称分布在直线两旁.
(3)图像直线纵轴截距表示电源电动势,斜率绝对值表示电源内电阻.
19.[2014·福建卷Ⅰ]
(1)某同学测定一金属杆的长度和直径,示数如图甲、乙所示,则该金属杆的长度和直径分别为________cm和________mm.
(2)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G改装的电流表A,V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G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,应并联一只阻值为________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;
甲
乙
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V读数
U/V
5.26
5.16
5.04
4.94
4.83
4.71
4.59
4.46
改装表A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
19.[答案]
(1)60.10 4.20
(2)①1.0 ②如图所示
③1.66 充分利用已测得的数据 ④CD
[解析]金属杆的长度通过毫米刻度尺读出来,毫米刻度尺读数时要读到最小刻度的下一位,即要有估读数位,如图甲所示,读数为60.10cm,其中最后一个“0”为估读数;金属杆的直径通过游标卡尺读出来,游标卡尺的读数是主尺读数加上游标尺的读数,注意没有估读,如图乙所示,读数为:
4mm+10×0.02mm=4.20mm.
[解析]①由串、并联电路的特点可得:
R1=
=
Ω=1.0Ω;
②从电源正极出发,沿电流的流向依次连线,注意电流要由两电表的正接线柱流入,由负接线柱流出;
③E-U=I(r内+R0),则-ΔU=ΔI(r内+R0),所以(r内+R0)=-
=
=
=
=
=
=5.66Ω,所以r内=5.66Ω-R0=1.66Ω,逐差法处理实验数据的优点是可以充分利用已测得的数据,减小实验误差;
④电压表的读数等于路端电压,所以电压表内阻对测量结果没有影响,选项A错误;滑动变阻器用来改变路端电压,对测量结果没有影响,选项B错误;若R1的实际阻值偏小,则电流表的实际量程偏大,电流表的读数比实际值偏小,电池组的内阻测量值偏大,选项C正确;R0的实际阻值偏大时,电池组的实际内阻比测量值偏小,选项D正确.
34.[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)
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.
10.[2014·江苏卷]某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,读数前应先旋紧题101图所示的部件________(选填“A”“B”“C”或“D”).从图中的示数可读出合金丝的直径为________mm.
(2)题102图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”).
(题101图)
(题102图)
(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,对实验应做怎样的改进?
请写出两条建议.
10.[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)
[解析]
(1)读数前应先旋紧B,螺旋测微器的读数为
0mm+0.01mm×41.0=0.410mm.
(2)因为电压表有读数,说明除7、9之间的电路都应畅通,且是串联电路,由于电压表内阻比较大,因此通过电压表、电流表的电流比较小,滑动变阻器滑片的移动对两电表示数的影响较小.则7、9之间的电路可能接触不良,形成断路.
(3)由于
=
Ω=30Ω,Rx>
,即
>
,宜采用电流表内接法;通过多次测量求平均值或图像法可提高实验的精确度.
22.[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=
=94
[2014·四川卷]
(2)下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
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