?專題十 恒定電流
考點(diǎn)1　電路的分析與計(jì)算
高考幫·揭秘?zé)狳c(diǎn)考向
1.[2020全國Ⅰ,17,6分]圖(a)所示的電路中,K與L間接一智能電源,用以控制電容器C兩端的電壓UC.如果UC隨時(shí)間t的變化如圖(b)所示,則下列描述電阻R兩端電壓UR隨時(shí)間t變化的圖像中,正確的是(　　)

　　　A　　　　　　　　　　B　　　　　　　　　 　C　　　　　　　　　D
2.[2020江蘇,6,4分,多選]某汽車的電源與啟動(dòng)電機(jī)、車燈連接的簡化電路如圖所示.當(dāng)汽車啟動(dòng)時(shí),開關(guān)S閉合,電機(jī)工作,車燈突然變暗,此時(shí) (　　)
A.車燈的電流變小
B.路端電壓變小
C.電路的總電流變小
D.電源的總功率變大
拓展變式
1.[2017浙江11月選考,12,3分]小明同學(xué)家里部分電器的消耗功率及每天工作時(shí)間如表所示,則這些電器一天消耗的電能約為 (　　)

電器
消耗功率/W
工作時(shí)間/h
電茶壺
2 000
1
空調(diào)
1 200
3
電視機(jī)
100
2
節(jié)能燈
16
4
路由器
9
24

A.6.1×103 W B.6.1×103 J C.2.2×104 W D.2.2×107 J
2.如圖所示,已知電源電動(dòng)勢E=5 V,內(nèi)阻r=2 Ω,定值電阻R1=0.5 Ω,滑動(dòng)變阻器R2的阻值范圍為0~10 Ω.
(1)當(dāng)滑動(dòng)變阻器R2的阻值為多大時(shí),電阻R1消耗的功率最大?最大功率是多少?
(2)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值為多大時(shí),滑動(dòng)變阻器消耗的功率最大?最大功率是多少?
(3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值為多大時(shí),電源的輸出功率最大?最大功率是多少?
3.[2018江蘇,8,4分,多選]如圖所示,電源E對電容器C充電,當(dāng)C兩端電壓達(dá)到80 V時(shí),閃光燈瞬間導(dǎo)通并發(fā)光,C放電.放電后,閃光燈斷開并熄滅,電源再次對C充電.這樣不斷地充電和放電,閃光燈就周期性地發(fā)光.該電路 (　　)
A.充電時(shí),通過R的電流不變
B.若R增大,則充電時(shí)間變長
C.若C增大,則閃光燈閃光一次通過的電荷量增大
D.若E減小為85 V,閃光燈閃光一次通過的電荷量不變
4.2020年12月19日,由嫦娥五號采集的重1 731克的月球樣品正式交接.我國首次地外天體樣品儲存、分析和研究工作拉開序幕.嫦娥五號使用的太陽能電池帆板在有光照時(shí),可以將光能轉(zhuǎn)化為電能,太陽能電池帆板作為電源,其路端電壓與干路電流的關(guān)系如圖所示,則下列說法正確的是 (　　)
A.該電池帆板的電動(dòng)勢為2.80 V
B.隨著外電路電阻增大,其內(nèi)阻逐漸增大
C.外電路阻值為1 kΩ時(shí),電源輸出功率約為3.2 W
D.外電路阻值為1 kΩ時(shí),電源效率約為36%
考點(diǎn)2　實(shí)驗(yàn):測定金屬的電阻率
高考幫·揭秘?zé)狳c(diǎn)考向
1.[2019天津,9(3),8分]現(xiàn)測定長金屬絲的電阻率.
①某次用螺旋測微器測量金屬絲直徑的結(jié)果如圖所示,其讀數(shù)是　　　　mm.?
②利用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)電路,盡量準(zhǔn)確地測量一段金屬絲的電阻.這段金屬絲的電阻Rx約為100 Ω,畫出實(shí)驗(yàn)電路圖,并標(biāo)明器材代號.
電源E(電動(dòng)勢10 V,內(nèi)阻約為10 Ω)
電流表A1(量程0~250 mA,內(nèi)阻R1=5 Ω)
電流表A2(量程0~300 mA,內(nèi)阻約為5 Ω)
滑動(dòng)變阻器R(最大阻值10 Ω,額定電流2 A)
開關(guān)S及導(dǎo)線若干
③某同學(xué)設(shè)計(jì)方案正確,測量得到電流表A1的讀數(shù)為I1,電流表A2的讀數(shù)為I2,則這段金屬絲電阻的計(jì)算式Rx=　　　　.從設(shè)計(jì)原理看,其測量值與真實(shí)值相比　　　　(填“偏大”“偏小”或“相等”).?
2.[2019江蘇,11,10分]某同學(xué)測量一段長度已知的電阻絲的電阻率.實(shí)驗(yàn)操作如下:

圖甲
(1)螺旋測微器如圖甲所示.在測量電阻絲直徑時(shí),先將電阻絲輕輕地夾在測砧與測微螺桿之間,再旋動(dòng)　　　　(選填“A”“B”或“C”),直到聽見“喀喀”的聲音,以保證壓力適當(dāng),同時(shí)防止螺旋測微器的損壞.?
(2)選擇電阻絲的　　　　(選填“同一”或“不同”)位置進(jìn)行多次測量,取其平均值作為電阻絲的直徑.?
(3)如圖乙所示,Rx為待測電阻絲.請用筆畫線代替導(dǎo)線,將滑動(dòng)變阻器接入圖丙所示實(shí)物電路中的正確位置.
　　
圖乙 　圖丙
　　　
圖丁
(4)為測量Rx,利用圖乙所示的電路,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器測得5組電壓U1和電流I1的值,作出的U1-I1關(guān)系圖線如圖丁所示.接著,將電壓表改接在a、b兩端,測得5組電壓U2和電流I2的值,數(shù)據(jù)見下表:
U2/V
0.50
1.02
1.54
2.05
2.55
I2/mA
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0

請根據(jù)表中的數(shù)據(jù),在方格紙上作出U2-I2圖線.
(5)由此,可求得電阻絲的Rx=　　　　Ω.根據(jù)電阻定律可得到電阻絲的電阻率.?
拓展變式
1.[2015海南,11,6分]某同學(xué)利用游標(biāo)卡尺和螺旋測微器分別測量一圓柱體工件的直徑和高度,測量結(jié)果如圖(a)和(b)所示.該工件的直徑為　　　cm,高度為　　　mm.?

圖(a)　　　　　　　　　　圖(b)
2.[2018天津,9(3),10分]某同學(xué)用伏安法測定待測電阻Rx的阻值(約為10 kΩ),除了Rx、開關(guān)S、導(dǎo)線外,還有下列器材供選用:
A.電壓表(量程0~1 V,內(nèi)阻約10 kΩ)
B.電壓表(量程0~10 V,內(nèi)阻約100 kΩ)
C.電流表(量程0~1 mA,內(nèi)阻約30 Ω)
D.電流表(量程0~0.6 A,內(nèi)阻約0.05 Ω)
E.電源(電動(dòng)勢1.5 V,額定電流0.5 A,內(nèi)阻不計(jì))
F.電源(電動(dòng)勢12 V,額定電流2 A,內(nèi)阻不計(jì))
G.滑動(dòng)變阻器R0(阻值范圍0~10 Ω,額定電流2 A)
(1)為使測量盡量準(zhǔn)確,電壓表選用　　　　,電流表選用　　　　,電源選用　　　　.(均填器材的字母代號)?
(2)畫出測量Rx阻值的實(shí)驗(yàn)電路圖.
(3)該同學(xué)選擇器材、連接電路和操作均正確,從實(shí)驗(yàn)原理上看,待測電阻測量值會　　　　其真實(shí)值(填“大于”“小于”或“等于”),原因是　　　　　　　　　　　　.?
3.[山東高考]實(shí)驗(yàn)室購買了一捆標(biāo)稱長度為100 m的銅導(dǎo)線,某同學(xué)想通過實(shí)驗(yàn)測定其實(shí)際長度.該同學(xué)首先測得導(dǎo)線橫截面積為 1.0 mm2,查得銅的電阻率為1.7×10-8 Ω·m,再利用圖甲所示電路測出銅導(dǎo)線的電阻Rx,從而確定導(dǎo)線的實(shí)際長度.
可供使用的器材有:
電流表:量程0.6 A,內(nèi)阻約0.2 Ω;
電壓表:量程3 V,內(nèi)阻約9 kΩ;
滑動(dòng)變阻器R1:最大阻值5 Ω;
滑動(dòng)變阻器R2:最大阻值20 Ω;
定值電阻:R0=3 Ω;
電源:電動(dòng)勢6 V,內(nèi)阻可不計(jì);
開關(guān)、導(dǎo)線若干.
回答下列問題:
(1)實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選　　　　(填“R1”或“R2”),閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑片移至　　　　端(填“a”或“b”).?
(2)在圖乙所示的實(shí)物圖中,已正確連接了部分導(dǎo)線,請根據(jù)圖甲電路完成剩余部分的連接.

圖甲　　 圖乙　 　　　圖丙
(3)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,當(dāng)電流表的讀數(shù)為0.50 A時(shí),電壓表示數(shù)如圖丙所示,讀數(shù)為　　V.?
(4)導(dǎo)線實(shí)際長度為　　　　m(保留2位有效數(shù)字).?
4.[2018浙江下半年選考,18,5分]為了比較精確地測定阻值未知的定值電阻Rx,小明設(shè)計(jì)了如圖1所示的電路.
(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),閉合開關(guān)S,滑動(dòng)變阻器的滑片滑至合適位置保持不變,將c點(diǎn)先后與a、b點(diǎn)連接,發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)變化較大,電流表示數(shù)基本不變,則測量時(shí)應(yīng)將c點(diǎn)接　　　　(選填“a點(diǎn)”或“b點(diǎn)”),按此連接測量,測量結(jié)果　　　　(選填“小于”“等于”或“大于”)Rx的真實(shí)值.?
(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的6組數(shù)據(jù),在圖2中描點(diǎn),作出了2條圖線.你認(rèn)為正確的是　　　(選填“①”或“②”),并由圖線求出電阻Rx=　　　Ω.(保留2位有效數(shù)字)?

圖1

圖2
5.[2020四川德陽高三診斷考試]測量電流表G1的內(nèi)阻r1的電路如圖甲所示.供選擇的儀器如下:

A.待測電流表G1(0~1 mA,內(nèi)阻約為200 Ω);
B.電流表G2(0~6 mA,內(nèi)阻約為50 Ω);
C.定值電阻R1(300 Ω);
D.定值電阻R2(50 Ω);
E.滑動(dòng)變阻器R3(0~500 Ω);
F.滑動(dòng)變阻器R4(0~10 Ω);
G.干電池(1.5 V);
H.開關(guān)S及導(dǎo)線若干.
(1)定值電阻應(yīng)選　　　　,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選　　　　.(均填器材前對應(yīng)的字母序號)?
(2)補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)步驟:
①按電路圖連接電路,　;?
②閉合開關(guān)S,移動(dòng)滑動(dòng)觸頭至某一位置,記錄G1、G2的讀數(shù)I1、I2;
③多次移動(dòng)滑動(dòng)觸頭,記錄相應(yīng)的G1、G2的讀數(shù)I1、I2;
④以I2為縱坐標(biāo),I1為橫坐標(biāo),在圖乙中作出相應(yīng)圖線.
(3)根據(jù)I2-I1圖線的斜率k及定值電阻,寫出待測電流表內(nèi)阻的表達(dá)式:　　　　　　　　(用題中所給字母表示).?
6.[2016海南,12,9分]某同學(xué)改裝和校準(zhǔn)電壓表的電路圖如圖所示,圖中虛線框內(nèi)是電壓表的改裝電路.

(1)已知表頭G滿偏電流為100 μA,表頭上標(biāo)記的內(nèi)阻值為900 Ω.R1、R2和R3是定值電阻.利用R1和表頭構(gòu)成1 mA的電流表,然后再將其改裝為兩個(gè)量程的電壓表.若使用a、b兩個(gè)接線柱,電壓表的量程為1 V;若使用a、c兩個(gè)接線柱,電壓表的量程為3 V,則根據(jù)題給條件,定值電阻的阻值應(yīng)選R1=　　　　Ω,R2=　　　　Ω,R3=　　　　Ω.?
(2)用量程為3 V,內(nèi)阻為2 500 Ω的標(biāo)準(zhǔn)電壓表對改裝表3 V擋的不同刻度進(jìn)行校準(zhǔn).所用電池的電動(dòng)勢E為5 V;滑動(dòng)變阻器R有兩種規(guī)格,最大阻值分別為50 Ω和5 kΩ.為方便實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)電壓,圖中R應(yīng)選用最大阻值為　　　　Ω的滑動(dòng)變阻器.?
(3)校準(zhǔn)時(shí),在閉合開關(guān)S前,滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P應(yīng)靠近　　　　(填“M”或“N”)端.?
(4)若由于表頭G上標(biāo)記的內(nèi)阻值不準(zhǔn),造成改裝后電壓表的讀數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)偏小,則表頭G內(nèi)阻的真實(shí)值　　　　(填“大于”或“小于”)900 Ω.?
7.[2016全國Ⅱ,23,9分]某同學(xué)利用圖(a)所示電路測量量程為2.5 V的電壓表的內(nèi)阻(內(nèi)阻為數(shù)千歐姆),可供選擇的器材有:電阻箱R(最大阻值99 999.9 Ω),滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值50 Ω),滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值5 kΩ),直流電源E(電動(dòng)勢3 V),開關(guān)1個(gè),導(dǎo)線若干.
實(shí)驗(yàn)步驟如下:
①按電路原理圖(a)連接線路;
②將電阻箱阻值調(diào)節(jié)為0,將滑動(dòng)變阻器的滑片移到與圖(a)中最左端所對應(yīng)的位置,閉合開關(guān)S;
③調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使電壓表滿偏;
④保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變,調(diào)節(jié)電阻箱阻值,使電壓表的示數(shù)為2.00 V,記下電阻箱的阻值.
回答下列問題:
(1)實(shí)驗(yàn)中選擇滑動(dòng)變阻器　　　　(填“R1”或“R2”).?
(2)根據(jù)圖(a)所示電路將圖(b)中實(shí)物圖連線.

圖(b)
(3)實(shí)驗(yàn)步驟④中記錄的電阻箱阻值為630.0 Ω,若認(rèn)為調(diào)節(jié)電阻箱時(shí)滑動(dòng)變阻器上的分壓不變.計(jì)算可得電壓表的內(nèi)阻為　　　　Ω(結(jié)果保留到個(gè)位).?
(4)如果此電壓表是由一個(gè)表頭和電阻串聯(lián)構(gòu)成的,可推斷該表頭的滿刻度電流為　　　　(填正確答案標(biāo)號).?　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.100 μA　　B.250 μA　　C.500 μA　　D.1 mA
考點(diǎn)3　實(shí)驗(yàn):描繪小電珠的伏安特性曲線
高考幫·揭秘?zé)狳c(diǎn)考向
[2020江蘇,10,8分]某同學(xué)描繪一種電子元件的I-U關(guān)系圖像,采用的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖甲所示,為電壓表,為電流表,E為電源(電動(dòng)勢約6 V),R為滑動(dòng)變阻器(最大阻值20 Ω),R0為定值電阻,S為開關(guān).
(1)請用筆畫線代替導(dǎo)線,將圖乙所示的實(shí)物電路連接完整.

圖甲　　　　　　　　　　　　　圖乙
(2)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,記錄電壓表和電流表的示數(shù)如下表:
電壓U/V
0.000
0.250
0.500
0.650
0.700
0.725
0.750
電流I/mA
0.00
0.10
0.25
0.60
1.70
4.30
7.50

圖丙
請根據(jù)表中的數(shù)據(jù),在方格紙上作出該元件的I-U圖線.
(3)根據(jù)作出的I-U圖線可知,該元件是　　　　(選填“線性”或“非線性”)元件.?
(4)在上述測量中,如果用導(dǎo)線代替電路中的定值電阻R0,會導(dǎo)致的兩個(gè)后果是　　　　.?
A.電壓和電流的測量誤差增大
B.可能因電流過大燒壞待測元件
C.滑動(dòng)變阻器允許的調(diào)節(jié)范圍變小
D.待測元件兩端電壓的可調(diào)節(jié)范圍變小
拓展變式
1.[2020全國Ⅱ,23,10分]某同學(xué)要研究一小燈泡L(3.6 V,0.30 A)的伏安特性.所用器材有:電流表A1(量程200 mA,內(nèi)阻Rg1=10.0 Ω)、電流表A2(量程500 mA,內(nèi)阻Rg2=1.0 Ω)、定值電阻R0(阻值R0=10.0 Ω)、滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值10 Ω)、電源E(電動(dòng)勢4.5 V,內(nèi)阻很小)、開關(guān)S和若干導(dǎo)線.該同學(xué)設(shè)計(jì)的電路如圖(a)所示.

(1)根據(jù)圖(a),在圖(b)的實(shí)物圖中畫出連線.
(2)若I1、I2分別為流過電流表A1和A2的電流,利用I1、I2、Rg1和R0寫出:小燈泡兩端的電壓U=　　　　,流過小燈泡的電流I=　　　　.為保證小燈泡的安全,I1不能超過　　　mA.?
(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使開關(guān)閉合后兩電流表的示數(shù)為零.逐次改變滑動(dòng)變阻器滑片位置并讀取相應(yīng)的I1和I2.所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在下表中給出.

I1/mA
32
55
85
125
144
173
I2/mA
171
229
299
379
424
470

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可算得,當(dāng)I1=173 mA時(shí),燈絲電阻R=　　　　Ω(保留1位小數(shù)).?
(4)如果用另一個(gè)電阻替代定值電阻R0,其他不變,為了能夠測量完整的伏安特性曲線,所用電阻的阻值不能小于　　　　Ω(保留1位小數(shù)).?
2.[2021浙江紹興診斷性測試](1)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)中:
(i)為完成實(shí)驗(yàn),在圖甲提供的實(shí)驗(yàn)器材中,除了①②⑥⑨以外,還需要　　　　(填圖中序號),共需要　　　　根導(dǎo)線;?

圖甲　　　　　　　　　　　　圖乙
(ii)小燈泡的規(guī)格是“2.5 V,0.75 W”,某次測量時(shí)電流表和電壓表的示數(shù)如圖乙所示,則電流I=　　　A,電壓U=　V.?
(2)在學(xué)習(xí)了伏安法測電阻后,小明用電流表內(nèi)接法和外接法分別測量了同一個(gè)定值電阻的電流、電壓,并將得到的數(shù)據(jù)描繪到U-I圖上,如圖丙所示.

圖丙
(i)其中“×”組數(shù)據(jù)對應(yīng)滑動(dòng)變阻器的　　　　(填“分壓”或“限流”)接法;?
(ii)在圖中,由電流表外接法得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)是用　　　　(填“·”或“×”)表示的.?
考點(diǎn)4　實(shí)驗(yàn):測定電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻
高考幫·揭秘?zé)狳c(diǎn)考向
1.[2020天津,9(2),6分]某實(shí)驗(yàn)小組選用以下器材測定電池組的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,要求測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確.
電壓表(量程0~3 V,內(nèi)阻約為3 kΩ)
電流表(量程0~0.6 A,內(nèi)阻約為1 Ω)
滑動(dòng)變阻器(0~20 Ω,額定電流1 A)
待測電池組(電動(dòng)勢約為3 V,內(nèi)阻約為1 Ω)
開關(guān)、導(dǎo)線若干
①該小組連接的實(shí)物電路如圖甲所示,經(jīng)仔細(xì)檢查,發(fā)現(xiàn)電路中有一條導(dǎo)線連接不當(dāng),這條導(dǎo)線對應(yīng)的編號是　　　　.?
圖甲 　 圖乙
②改正這條導(dǎo)線的連接后開始實(shí)驗(yàn),閉合開關(guān)前,滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)置于滑動(dòng)變阻器的　　　　端(填“a”或者“b”).?
③實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí),電流表讀數(shù)變化明顯但電壓表讀數(shù)變化不明顯.為了解決這個(gè)問題,在電池組負(fù)極和開關(guān)之間串聯(lián)一個(gè)阻值為5 Ω的電阻,之后該小組得到了幾組電壓表讀數(shù)U和對應(yīng)的電流表讀數(shù)I,并作出U-I圖像,如圖乙所示.根據(jù)圖像可知,電池組的電動(dòng)勢為　　　　V,內(nèi)阻為　　　　Ω.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)?
2.[2020北京,16,9分]用圖1所示的甲、乙兩種方法測量某電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻(約為1 Ω).其中R為電阻箱,電流表的內(nèi)電阻約為0.1 Ω,電壓表的內(nèi)電阻約為3 kΩ.

(1)利用圖1中甲圖實(shí)驗(yàn)電路測電源的電動(dòng)勢E和內(nèi)電阻r,所測量的實(shí)際是圖2中虛線框所示“等效電源”的電動(dòng)勢E'和內(nèi)電阻r'.若電流表內(nèi)電阻用RA表示,請你用E、r和RA表示出E'、r',并簡要說明理由.
(2)某同學(xué)利用圖像分析甲、乙兩種方法中

圖3
由電表內(nèi)電阻引起的實(shí)驗(yàn)誤差.在圖3中,實(shí)線是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(甲:U=IR,乙:I=)描點(diǎn)作圖得到的U-I圖像;虛線是該電源的路端電壓U隨電流I變化的U-I圖像(沒有電表內(nèi)電阻影響的理想情況).在圖3中,對應(yīng)甲電路分析的U-I圖像是:　　　　;對應(yīng)乙電路分析的U-I圖像是:　　　　.?
(3)綜合上述分析,為了減小由電表內(nèi)電阻引起的實(shí)驗(yàn)誤差,本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇圖1中的　　　　(填“甲”或“乙”).?
拓展變式
1.[2020浙江7月選考,18,7分]某同學(xué)分別用圖1甲和圖1乙的電路測量同一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻.
(1)請?jiān)谔摼€框中畫出圖1乙的電路圖;

甲　　　　　　　　　　 乙
圖1

(2)某次測量時(shí)電流表和電壓表的示數(shù)如圖2所示,則電流I=　　　　A,電壓U=　　　V;?
(3)實(shí)驗(yàn)得到如圖3所示的兩條直線,圖中直線Ⅰ對應(yīng)電路是圖1　　　　(選填“甲”或“乙”);?
(4)該電池的電動(dòng)勢E=　 　　V(保留三位有效數(shù)字),內(nèi)阻r=　 　　Ω(保留兩位有效數(shù)字).?

圖2

圖3
2.某同學(xué)要用電阻箱和電壓表測量某水果電池組的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,考慮到水果電池組的內(nèi)阻較大,為了提高實(shí)驗(yàn)的精度,需要測量電壓表的內(nèi)阻.實(shí)驗(yàn)室中恰好有一塊零刻度在表盤中央的雙向電壓表,該同學(xué)便充分利用該電壓表,設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路圖,既能實(shí)現(xiàn)對該電壓表內(nèi)阻的測量,又能利用該電壓表完成對水果電池組電動(dòng)勢和內(nèi)阻的測量.該同學(xué)用到的實(shí)驗(yàn)器材有:待測水果電池組(電動(dòng)勢約4 V、內(nèi)阻約50 Ω),雙向電壓表(量程為0~2 V、內(nèi)阻約為2 kΩ),電阻箱(阻值為0~9 999 Ω),滑動(dòng)變阻器(阻值為0~200 Ω),一個(gè)單刀雙擲開關(guān)及若干導(dǎo)線.
(1)該同學(xué)按圖甲所示電路圖連接好電路后,首先測量了電壓表內(nèi)阻.請完善測量電壓表內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)步驟.
①將R1的滑動(dòng)觸片滑至最左端,將開關(guān)S撥向1位置,將電阻箱阻值調(diào)為零;
②調(diào)節(jié)R1的滑動(dòng)觸片,使電壓表示數(shù)達(dá)到滿偏電壓Umax;
③保持R1的滑動(dòng)觸片位置不變,調(diào)節(jié)R2,使電壓表的示數(shù)達(dá)到,讀出電阻箱的阻值,記為R0,則電壓表的內(nèi)阻RV=　　　　.?

(2)若測得電壓表內(nèi)阻為2 kΩ,可分析此測量值　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值.?
(3)接下來測量水果電池組的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,實(shí)驗(yàn)步驟如下:
①將電阻箱阻值調(diào)至最大,將開關(guān)S撥至　　　　(填“1”或“2”)位置,將R1的滑動(dòng)觸片移到最　　　　(填“左”或“右”)端,不再移動(dòng);?
②調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,使電壓表的示數(shù)達(dá)到一合適值,記錄電壓表的示數(shù)U和電阻箱的阻值R;
③重復(fù)步驟②,記錄多組電壓表的示數(shù)和對應(yīng)的電阻箱的阻值.
(4)根據(jù)(3)中記錄的數(shù)據(jù),作出-圖像,如圖乙所示,圖像的縱截距為b,斜率為k,則水果電池組的電動(dòng)勢為　　　　,內(nèi)阻為　　　　.?
3.[2018海南,12,12分]某同學(xué)利用圖(a)中的電路測量電流表的內(nèi)阻RA(約為5 Ω)和直流電源的電動(dòng)勢E (約為10 V). 圖中R1和R2為電阻箱,S1和S2為開關(guān).已知電流表的量程為100 mA,直流電源的內(nèi)阻為r.
(1)斷開S2,閉合S1,調(diào)節(jié)R1的阻值,使?jié)M偏;保持R1的阻值不變,閉合S2,調(diào)節(jié)R2,當(dāng)R2的阻值為4.8 Ω時(shí)的示數(shù)為48.0 mA.忽略S2閉合后電路中總電阻的變化,經(jīng)計(jì)算得RA=　　　　Ω;(保留2位有效數(shù)字)?
(2)保持S1閉合,斷開S2,多次改變R1的阻值,并記錄電流表的相應(yīng)示數(shù).若某次R1的示數(shù)如圖(b)所示,則此次R1的阻值為　　　　Ω;?

圖(a)　　　圖(b)　　　　　圖(c)
(3)利用記錄的R1的阻值和相應(yīng)的電流表示數(shù)I,作出I-1-R1圖線,如圖(c)所示.用電源的電動(dòng)勢E、內(nèi)阻r和電流表內(nèi)阻RA表示I-1隨R1變化的關(guān)系式為I-1=　　　　. 利用圖(c)可求得E=　　　　V. (保留2位有效數(shù)字)?
4.某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路來測量蓄電池的電源電動(dòng)勢和內(nèi)電阻.


U2/V
5.0
4.5
4.0
3.2
3.0
2.5
2.0
U1/V
0.66
1.00
1.33
1.80
2.00
2.32
2.68

(1)定值電阻R1=20 Ω,連接好電路,閉合開關(guān)S,改變滑動(dòng)變阻器滑片位置,發(fā)現(xiàn)電壓表V1有讀數(shù),電壓表V2始終無讀數(shù),經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電路中存在斷路故障,則該故障可能在　　　　(選填“ab”、“bc”或“cd”)兩點(diǎn)間.(已知連接電表的導(dǎo)線都是正常的)?
(2)排除故障后,閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值,記錄多組電壓表的示數(shù)U1、U2,如上表所示,請根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖乙中作出U2-U1圖像.
(3)由U2-U1圖像可知,電源電動(dòng)勢E=　　　　V,內(nèi)阻r=　　　　Ω.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)?
(4)為減小系統(tǒng)誤差,R1可以選擇比上述　　　　(填“較大”、“較小”)一些的阻值.?
考點(diǎn)5　實(shí)驗(yàn):練習(xí)使用多用電表
高考幫·揭秘?zé)狳c(diǎn)考向
[2017全國Ⅲ,23,9分]圖(a)為某同學(xué)組裝完成的簡易多用電表的電路圖.圖中E是電池;R1、R2、R3、R4和R5是固定電阻,R6是可變電阻;表頭○G的滿偏電流為250 μA,內(nèi)阻為480 Ω.虛線方框內(nèi)為換擋開關(guān),A端和B端分別與兩表筆相連.該多用電表有5個(gè)擋位,5個(gè)擋位為:直流電壓1 V擋和5 V 擋,直流電流1 mA擋和2.5 mA擋,歐姆×100擋.

圖(a)　　　　　　　　　　　　圖(b)
(1)圖(a)中的A端與　　　(填“紅”或“黑”)色表筆相連接.?
(2)關(guān)于R6的使用,下列說法正確的是　　　(填正確答案標(biāo)號).?
A.在使用多用電表之前,調(diào)整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置
B.使用歐姆擋時(shí),先將兩表筆短接,調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置
C.使用電流擋時(shí),調(diào)整R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置
(3)根據(jù)題給條件可得R1+R2=　　　Ω,R4=　　　Ω.?
(4)某次測量時(shí)該多用電表指針位置如圖(b)所示.若此時(shí)B端是與“1”相連的,則多用電表讀數(shù)為　　　;若此時(shí)B端是與“3”相連的,則讀數(shù)為　　　;若此時(shí)B端是與“5”相連的,則讀數(shù)為　　　.(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)?
拓展變式
1.在“練習(xí)使用多用電表”的實(shí)驗(yàn)中:
(1)如圖甲為一正在測量中的多用電表表盤.甲同學(xué)利用多用電表的直流50 mA擋測量電流,則讀數(shù)為　　　　mA.?

(2)乙同學(xué)利用多用電表測量某一只電阻時(shí),他用電阻“×100”擋測量時(shí)發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過小,為了得到比較準(zhǔn)確的測量結(jié)果,請從下列選項(xiàng)中挑出合理的步驟,操作順序?yàn)椤　　　?填寫選項(xiàng)前的字母).?
A.將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×1 k”的位置
B.將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×10 ”的位置
C.將兩表筆分別與被測電阻的兩根引線相接完成測量
D.將兩表筆短接,調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕使指針指向“0 Ω”
(3)丙同學(xué)想設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn),測量多用電表“×1 Ω” 擋的內(nèi)部總電阻和內(nèi)部電源的電動(dòng)勢.指針式多用電表歐姆擋的內(nèi)部電路是由直流電源、調(diào)零電阻和表頭相串聯(lián)而成.給定的器材有:待測多用電表,量程為100 mA的電流表,最大電阻為20 Ω的滑動(dòng)變阻器,鱷魚夾,開關(guān),導(dǎo)線若干. 實(shí)驗(yàn)過程如下.
①實(shí)驗(yàn)前將多用電表調(diào)至“×1 Ω”擋,將紅、黑表筆短接,調(diào)節(jié)旋鈕,使指針指向電阻的零刻度.
②用鱷魚夾將紅、黑表筆固定在圖乙的兩接線柱上,請用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙電路連接完整.
③調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,讀出多用電表示數(shù) R、毫安表示數(shù) I,求出電流倒數(shù),記錄在下面的表格中,請根據(jù)表格數(shù)據(jù)在圖丙的坐標(biāo)系中描點(diǎn)作圖.
R/Ω
4
7
10
14
18
20
I/10-3 A
8.0
67.0
60.0
52.0
45.0
43.0
/A-1
12.8
14.9
16.7
19.2
22.2
23.2


④請通過圖線求出多用電表內(nèi)部電源的電動(dòng)勢為　　　V,內(nèi)部總電阻為　　　　Ω.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)?
⑤電流表存在一定的內(nèi)阻,這對實(shí)驗(yàn)結(jié)果　　　　(填“有影響”或“無影響”).?
2.某興趣小組自制了一個(gè)多量程的歐姆表,其電路圖如圖甲所示.其中電池的電動(dòng)勢E=1.5 V,內(nèi)阻可忽略不計(jì);表頭G的量程Ig=60 μA,內(nèi)阻Rg=2 kΩ,表頭的表盤如圖乙所示.

(1)①開關(guān)S1撥至“×1 k”擋,將滑動(dòng)變阻器R0滑片調(diào)到最左端.
②將紅、黑表筆短接,此時(shí)表頭的讀數(shù)如圖乙所示,該讀數(shù)為　　　　μA.由此可知,滑動(dòng)變阻器R0的最大阻值為　　　　 kΩ(結(jié)果保留2位有效數(shù)字).?
③調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R0的滑片位置,使電表指針滿偏.
④將被測電阻Rx接在紅、黑表筆之間,此時(shí)電表指針指向20 μA處,則該被測電阻的阻值為　　　　 kΩ(結(jié)果保留2位有效數(shù)字).?
⑤根據(jù)上述原理,將表頭的電流刻度改成與之相對的電阻值刻度,即做成一個(gè)歐姆表.
(2)圖中R3的阻值為　　　 kΩ(結(jié)果保留3位有效數(shù)字).?
(3)電池使用一段時(shí)間后電動(dòng)勢E減小為1.44 V,改裝后的歐姆表仍可以調(diào)零.若某次測量結(jié)果的讀數(shù)為50 kΩ,則該被測電阻的真實(shí)阻值是　　　　 kΩ;若測量結(jié)果的讀數(shù)為25 Ω,則該被測電阻的真實(shí)阻值是　　　　 Ω.(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)?
3.如圖所示,已知黑箱外有A、B、C三個(gè)接線柱,黑箱內(nèi)有一個(gè)定值電阻和一個(gè)二極管,它們的兩端都直接接在接線柱上.用多用電表依次測三個(gè)接線柱間的阻值,結(jié)果如下表所示.請判定黑箱內(nèi)的結(jié)構(gòu).
紅表筆
A
A
B
C
C
B
黑表筆
B
C
C
B
A
A
阻值/Ω
100
150
50
2 000
2 100
100


答 案
專題十 恒定電流
考點(diǎn)1　電路的分析與計(jì)算

1.A　由題圖(b)可知,在0~1 s時(shí)間內(nèi),電容器兩極板之間電壓為零,說明電容器沒有充放電,電路中沒有電流,根據(jù)歐姆定律可知電阻R兩端電壓為零;在1~2 s時(shí)間內(nèi),電容器兩極板之間電壓均勻增大,根據(jù)I1==C,可知電路中有恒定電流對電容器充電,則電阻R兩端電壓也恒定且為=I1R;在2~3 s時(shí)間內(nèi),電容器兩極板之間電壓恒定且不為零,說明電容器帶電荷量不變,電路中沒有電流,電阻R兩端電壓為零;在3~5 s時(shí)間內(nèi),由I2=,Δt2=2Δt1,Δ=I2R可知,Δ=2Δ,又電容器充放電時(shí)電流反向,綜合分析選項(xiàng)A正確.
2.ABD　開關(guān)S閉合,電機(jī)工作,外電路的總電阻減小,由閉合電路歐姆定律可知總電流增大,電源的內(nèi)阻分壓增大,路端電壓減小,則車燈兩端的電壓減小,流過車燈的電流減小,A、B正確,C錯(cuò)誤;由P=EI可知,由于電路的總電流增大,則電源的總功率增大,D正確.

1.D　根據(jù)公式W=Pt及表可知,這些電器一天消耗的電能為W=2 kW·1 h+1.2 kW·3 h+0.1 kW·2 h+0.016 kW·4 h+0.009 kW·24 h=6.08 kW·h,又知1 kW·h=3.6×106 J,可得W≈2.2×107 J,選項(xiàng)D正確.
2.(1)R2=0時(shí),電阻R1消耗的功率最大,最大功率是2 W.
(2)R2=2.5 Ω時(shí),滑動(dòng)變阻器消耗的功率最大,最大功率是2.5 W.
(3)R2=1.5 Ω時(shí),電源的輸出功率最大,最大功率是3.125 W.
解析:(1)定值電阻R1消耗的電功率為P1=I2R1=,可見當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值R2=0時(shí),R1消耗的功率最大,最大功率為P1 max==2 W.
(2)將定值電阻R1看作電源內(nèi)阻的一部分,則電源的等效內(nèi)阻r'=R1+r=2.5 Ω,故當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值R2=r'=2.5 Ω時(shí),滑動(dòng)變阻器消耗的功率最大,最大功率為P2 max==2.5 W.
(3)由電源的輸出功率與外電阻的關(guān)系可知,當(dāng)R1+R2=r,即R2=r-R1=(2-0.5) Ω=1.5 Ω時(shí),電源有最大輸出功率,最大功率為P出max==3.125 W.
3.BCD　充電時(shí),通過R的電流逐漸減小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;若R增大,充電的最大電流減小,電容器充電時(shí)間變長,選項(xiàng)B正確;若C增大,電容器充滿電后所帶的電荷量增多,則閃光燈閃光一次通過的電荷量增大,選項(xiàng)C正確;若E減小為85 V,此時(shí)E仍大于閃光燈導(dǎo)通所需要的電壓,所以電容器充滿電后電壓仍然等于閃光燈導(dǎo)通所需要的電壓,所以閃光燈閃光一次通過的電荷量不變,選項(xiàng)D正確.
4.A　在電源的路端電壓與干路電流的關(guān)系圖像中,圖線與縱軸的交點(diǎn)表示電動(dòng)勢,所以由題圖可知該電池帆板的電動(dòng)勢為2.80 V,A正確.由閉合電路歐姆定律E=U+Ir可知內(nèi)阻r=,取外電路電阻R1>R2,兩電阻的U-I圖線與原圖線(如圖甲所示)分別交于P1、P2,則r1=為E與P1連線的斜率,r2=為E與P2連線的斜率,由分析可知r1

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