高考模拟集训8 13页

一、选择题 1. [2019·全国卷Ⅱ]阻值相等的四个电阻、电容器 C 及电池 E(内阻 可忽略)连接成如图所示电路。开关 S 断开且电流稳定时，C 所带的电 荷量为 Q1；闭合开关 S，电流再次稳定后，C 所带的电荷量为 Q2。 Q1 与 Q2 的比值为( ) A.2 5 B.1 2 C.3 5 D.2 3 答案 C 解析 由于电池的内阻可以忽略，所以路端电压 U 不变。当开关 S 断开且电流稳定时，可等效为图甲所示，所以 C 两端的电压和与其 并联的电阻两端的电压相等，根据串并联电路中电压的分配关系可 知，电容器两端的电压为 U1＝U 5 ；闭合开关 S，电流再次稳定后，可 等效为图乙所示电路，同理可知，C 两端的电压为 U2＝U 3 ，根据 Q＝ UC，所以 Q1 与 Q2 的比值为Q1 Q2 ＝U1 U2 ＝3 5 ，故 C 正确。 2. [2019·天津高考]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。闭合电键 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．断开电键 S 答案 B 解析 设油滴质量为 m，电荷量为 q，两板间距离为 d，当其静 止时，有 UC d q＝UR1 d q＝mg；由题图知，增大 R1，UR1 增大，油滴将向 上加速，A 错误；增大 R2，油滴受力不变，仍保持静止，B 正确；由 E＝U d 知，增大 d，U 不变时，E 减小，油滴将向下加速，C 错误；断 开电键 S，电容器将通过 R1、R2 放电，两板间场强变小，油滴将向下 加速，D 错误。 3. [2019·江苏高考](多选)如图所示的电路中，电源电动势为 12 V， 内阻为 2 Ω，四个电阻的阻值已在图中标出。闭合开关 S，下列说法 正确的有( ) A.路端电压为 10 V B.电源的总功率为 10 W C.a、b 间电压的大小为 5 V D.a、b 间用导线连接后，电路的总电流为 1 A 答案 AC 解析 外电路总电阻为 10 Ω，根据闭合电路的欧姆定律 I＝ E R＋r ＝1 A，所以路端电压为 10 V，A 项正确；电源的总功率为 P 总＝EI ＝12 W，B 项错误；两支路电阻相等，支路电流为 0.5 A，a 右侧电阻 两端电压为 15×0.5 V＝7.5 V，φa＝2.5 V，b 右侧电阻两端电压为 5×0.5 V＝2.5 V，φb＝7.5 V，所以 Uab＝2.5 V－7.5 V＝－5 V，C 项 正确；a、b 间用导线连接后，电路总电阻为5×15 5＋15 ×2 Ω＋2 Ω＝9.5 Ω， 电路的总电流不是 1 A，D 项错误。 4.[2019·北京高考]某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动 势和内阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合。为使实验结 果尽可能准确，最不可取的一组器材是( ) A.一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器 B.一个伏特表和多个定值电阻 C.一个安培表和一个电阻箱 D.两个安培表和一个滑动变阻器 答案 D 解析 如图甲所示，根据闭合电路欧姆定律可得 E＝U＋Ir，可测 量多组 U、I 数据列式求解，A 不符合题意；如图乙，根据欧姆定律 可得 E＝U R(r＋R)，测量多组 U、R 数据可求解，B 不符合题意；如图 丙，根据欧姆定律可得 E＝I(R＋r)，可测量多组 I、R 数据列式求解， C 不符合题意；D 中两个安培表和一个滑动变阻器，由于不知道滑动 变阻器电阻，故无法测定干电池的电动势和内阻，D 符合题意。 二、非选择题 5.[2019·全国卷Ⅱ]某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表 (量程为 100 μA，内阻大约为 2500 Ω)的内阻。可使用的器材有：两个 滑动变阻器 R1、R2(其中一个阻值为 20 Ω，另一个阻值为 2019 Ω)； 电阻箱 Rz(最大阻值为 99999.9 Ω)；电源 E(电动势约为 1.5 V)；单刀 开关 S1 和 S2。C、D 分别为两个滑动变阻器的滑片。 (1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线。 图(a) 图(b) (2)完成下列填空： ①R1 的阻值为________Ω(填“20”或“2019”)。 ②为了保护微安表，开始时将 R1 的滑片 C 滑到接近图(a)中滑动 变阻器的________端(填“左”或“右”)对应的位置；将 R2 的滑片 D 置于中间位置附近。 ③将电阻箱 Rz 的阻值置于 2500.0 Ω，接通 S1。将 R1 的滑片置于 适当位置，再反复调节 R2 的滑片 D 的位置。最终使得接通 S2 前后， 微安表的示数保持不变，这说明 S2 接通前 B 与 D 所在位置的电势 ________(填“相等”或“不相等”)。 ④将电阻箱 Rz 和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将 Rz 的阻值置于 2601.0 Ω时，在接通 S2 前后，微安表的示数也保持不 变。待测微安表的内阻为________Ω(结果保留到个位)。 (3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议： ____________________________________________________________ __________________________________________________________。 答案 (1)图见解析 (2)①20 ②左 ③相等 ④2550 (3)调节 R1 上的分压，尽可能使微安表接近满量程 解析 (1)根据原理图(a)，将图(b)中的实物连线如图所示。 (2)①滑动变阻器 R1 在实验中为控制电路，且为分压接法，应选 最大阻值较小的滑动变阻器，故 R1 的阻值为 20 Ω。 ②为了保护微安表，S1 闭合时，微安表上的电压为零，故开始时 应将 R1 的滑片 C 滑到滑动变阻器的左端。 ③接通 S2 前后，微安表的示数保持不变，说明 S2 闭合后，没有 电流流过 S2，故 B、D 两点的电势相等。 ④实验过程中，由于测量电路，即由 Rz、 、R2 组成的电路的阻 值很大，可认为测量电路两端的电压不变，故 与 Rz 互换后通过 R2、 Rz 和 的电流不变，电路如图所示。 甲 乙 由于 B、D 两点的电势相等，对于图甲，I1RμA＝I2R′ I1Rz1＝I2R，即RμA Rz1 ＝R′ R 对于图乙，I1Rz2＝I2R′ I1RμA＝I2R，即Rz2 RμA ＝R′ R 所以RμA Rz1 ＝Rz2 RμA 所以 RμA＝ Rz1Rz2＝ 2500×2601 Ω＝2550 Ω。 (3)提高测微安表内阻的精度，可减小系统误差，如调节 R1 上的 分压，尽可能使微安表接近满量程。 6.[2019·山东高考]实验室购买了一捆标称长度为 100 m 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 1.0 mm2，查得铜的电阻率为 1.7×10－8 Ω·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： 电流表：量程 0.6 A，内阻约 0.2 Ω； 电压表：量程 3 V，内阻约 9 kΩ； 滑动变阻器 R1：最大阻值 5 Ω； 滑动变阻器 R2：最大阻值 20 Ω； 定值电阻：R0＝3 Ω； 电源：电动势 6 V，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________(填“R1”或“R2”)，闭合开关 S 前应将滑片移至________(填“a”或“b”)端。 (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 0.50 A 时，电压表示数如 图乙所示，读数为________V。 (4)导线实际长度为________m(保留两位有效数字)。 答案 (1)R2 a (2)图见解析 (3)2.30(2.29、2.31 均正确) (4)94(93、95 均正确) 解析 (1)因控制电路是限流式接法，而测量电路总电阻在 3.0 Ω 以上，为使测量电路有较大的调节范围，滑动变阻器应选用总阻值较 大的 R2。为了保证开关闭合时电路的安全，应使滑动变阻器接入电路 中的阻值最大，即开关闭合前滑片应置于 a 端。 (2)连线如图所示。 (3)由图乙知该电压表的分度值为 0.1 V，故按“十分之一”估读 法可知测量结果为 2.30 V。 (4)测量电路的总电阻 R0＋Rx＝U I ＝4.60 Ω，故 Rx＝1.60 Ω。由 Rx ＝ρl S 可得 l＝RxS ρ ，代入数据可得 L≈94 m。 7.[2019·全国卷Ⅰ]某同学研究小灯泡的伏安特性。所使用的器材 有：小灯泡 L(额定电压 3.8 V，额定电流 0.32 A)；电压表 (量程 3 V， 内阻 3 kΩ)；电流表 (量程 0.5 A，内阻 0.5 Ω)；固定电阻 R0(阻值 1000 Ω)；滑动变阻器 R(阻值 0～9.0 Ω)；电源 E(电动势 5 V，内阻不计)； 开关 S；导线若干。 (1)实验要求能够实现在 0～3.8 V 的范围内对小灯泡的电压进行 测量，画出实验电路原理图。 (2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示。 图(a) 图(b) 由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻__________(填 “增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率________(填“增 大”“不变”或“减小”)。 (3)用另一电源 E0(电动势 4 V，内阻 1.00 Ω)和题给器材连接成图(b) 所示的电路，调节滑动变阻器 R 的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。 闭合开关 S，在 R 的变化范围内，小灯泡的最小功率为__________W， 最大功率为________W。(结果均保留两位小数) 答案 (1)如图所示 (2)增大 增大 (3)0.39 1.17 解析 (1)小灯泡的电压要求从 0 开始调节，滑动变阻器采用分压 式接法，小灯泡的额定电压超出电压表的量程，电压表需与 R0 串联 后接在小灯泡两端。电路图如图所示。 (2)IU 图象中随着电流的增大，图线的斜率变小，小灯泡的电阻 增大。根据电阻定律 R＝ρL S ，得灯丝的电阻率增大。 (3)当 R＝0 时，电源路端电压与电流的关系图象如图线甲所示。 此时小灯泡功率有最大值。 当 R＝9 Ω时，将 R 看作电源内阻，则等效电源内阻为 10 Ω，其 路端电压与电流的关系图象如图线乙所示。此时小灯泡功率有最小 值。 取图线甲与小灯泡伏安特性曲线交点： U1＝3.66 V，I1＝0.319 A， 小灯泡的最大功率 P1＝U1I1≈1.17 W。 取图线乙与小灯泡伏安特性曲线交点： U2＝1.77 V，I2＝0.222 A， 小灯泡的最小功率 P2＝U2I2≈0.39 W。 8.[2019·福建高考]某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功 率大小，实验器材如图甲所示，现已完成部分导线的连接。 (1)实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示 数从零开始逐渐增大，请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线 图中完成余下导线的连接； (2)某次测量，电流表指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为 ________A； (3)该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示，根据图线判断，将 ________只相同的小电珠并联后，直接与电动势为 3 V、内阻为 1 Ω 的电源组成闭合回路，可使小电珠的总功率最大，其总功率的值约为 ________W(保留两位小数)。 答案 (1)如图所示 (2)0.44 (3)4 2.25(2.22～2.28 均对) 解析 (1)根据题意，实验电路为分压电路，电流表外接，按照电 流流向即可完成连线，在连线时要注意电表的极性，并注意接线要连 到接线柱上。 (2)因为电流表的精度是 0.02 A，所以读数为 22×0.02 A＝0.44 A。 (3)当电源的内阻与外阻相同时，小电珠的总功率最大，即当总电 流 I＝E 2r ＝1.5 A，路端电压为 U＝1.5 V 时，小电珠的总功率最大，从 题图丙中可知 U＝1.5 V 时，通过每个小电珠的电流为 I0≈0.38 A，所 以有 n＝ I I0 ＝4，总功率约为 P＝IU≈1.5×1.5 W＝2.25 W。 9.[2019·天津高考]某同学想要描绘标有“3.8 V,0.3 A”字样小灯泡 L 的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整。可供该 同学选用的器材除开关、导线外，还有： 电压表 V1(量程 0～3 V，内阻等于 3 kΩ) 电压表 V2(量程 0～15 V，内阻等于 15 kΩ) 电流表 A1(量程 0～200 mA，内阻等于 10 Ω) 电流表 A2(量程 0～3 A，内阻等于 0.1 Ω) 滑动变阻器 R1(0～10 Ω，额定电流 2 A) 滑动变阻器 R2(0～1 kΩ，额定电流 0.5 A) 定值电阻 R3(阻值等于 1 Ω) 定值电阻 R4(阻值等于 10 Ω) 定值电阻 R5(阻值等于 1 kΩ) 电源 E(E＝6 V，内阻不计) (1)请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号 旁。 (2)该同学描绘出的 IU 图象应是下图中的________。 答案 (1)如图所示 (2)B 解析 (1)用电压表 V1 和定值电阻 R5 串联，可改装成量程为 U＝ Ug rg (rg＋R5)＝3 3(3＋1) V＝4 V 的电压表；用量程为 200 mA 的电流表 A1 与定值电阻 R4 并联可改装为量程为 I＝Ig＋Igrg R4 ＝0.2 A＋0.2×10 10 A ＝0.4 A 的电流表。描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压、电流要求从 零开始取值，因此滑动变阻器用分压式接法；该接法中用小阻值的滑 动变阻器操作方便，故选用滑动变阻器 R1；待测小灯泡的阻值较小， 电流表的阻值不能忽略，因此电流表应该选用外接法，故电路如答案 图。 (2)小灯泡的阻值随温度的升高而增大，故该同学描绘的 IU 图象 应该是 B。 10.[2019·天津高考]某探究性学习小组利用如图所示的电路测量 电池的电动势和内阻。其中电流表 A1 的内阻 r1＝1.0 kΩ，电阻 R1＝ 9.0 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个 R0＝3.0 Ω的电阻。 (1)按图示电路进行连接后，发现 aa′、bb′和 cc′三条导线中， 混进了一条内部断开的导线。为了确定哪一条导线内部是断开的，将 开关 S 闭合，用多用电表的电压挡先测量 a、b′间电压，读数不为零， 再测量 a、a′间电压，若读数不为零，则一定是________导线断开； 若读数为零，则一定是________导线断开。 (2)排除故障后，该小组顺利完成实验。通过多次改变滑动变阻器 触头位置，得到电流表 A1 和 A2 的多组 I1、I2 数据，作出图象如图。 由 I1I2 图象得到电池的电动势 E＝________V，内阻 r＝________Ω。 答案 (1)aa′ bb′ (2)1.4(1.36～1.44 均可) 0.5(0.4～0.6 均可) 解析 (1)a、b′间的电压不为零，说明 a、a′或 b、b′间有一 处导线断开，若 a、a′间电压不为零，说明 aa′导线断开；若 a、a′ 间电压为零，则一定是 bb′导线断开。 (2)在给出的图象中取两个点，读数分别为 I1＝0.12 mA、I2＝60 mA， I1′＝0.07 mA、I2′＝200 mA。 根据闭合电路欧姆定律知： E＝(I1＋I2)(R0＋r)＋I1(r1＋R1)，将上述两组数据代入可得：电动 势 E≈1.4 V，内阻 r≈0.57 Ω。 11.[2019·四川高考]用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。实 验器材：待测电源(电动势约 3 V，内阻约 2 Ω)，保护电阻 R1(阻值 10 Ω)和 R2(阻值 5 Ω)，滑动变阻器 R，电流表 A，电压表 V，开关 S， 导线若干。 实验主要步骤： ①将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关； ②逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数 U 和 相应电流表的示数 I； ③以 U 为纵坐标，I 为横坐标，作 UI 图线(U、I 都用国际单位)； ④求出 UI 图线斜率的绝对值 k 和在横轴上的截距 a。 回答下列问题： (1)电压表最好选用________；电流表最好选用________。 A.电压表(0～3 V，内阻约 15 kΩ) B.电压表(0～3 V，内阻约 3 kΩ) C.电流表(0～200 mA，内阻约 2 Ω) D.电流表(0～30 mA，内阻约 2 Ω) (2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大。两导 线与滑动变阻器接线柱连接情况是________。 A．两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱 B．两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱 C．一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接 在电阻丝左端接线柱 D.一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在 电阻丝右端接线柱 (3)选用 k、a、R1 和 R2 表示待测电源的电动势 E 和内阻 r 的表达 式 E＝________，r＝________，代入数值可得 E 和 r 的测量值。 答案 (1)A C (2)C (3)ka k－R2 解析 (1)本实验误差在于电压表的分流，内阻越大越好，故选 A。 电路中能达到的最大电流 I＝ E R1＋R2＋r ＝ 3 10＋5＋2 A≈176 mA，电 流表最好选 C。 (2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大，说明 电压表两端的电阻变大，滑动变阻器的电阻变大，则两导线与滑动变 阻器接线柱连接情况是一条导线接在滑动变阻器金属杆左端或右端 接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱，选 C。 (3)在 UI 图象中纵截距等于电源的电动势，则 E＝ka；斜率等于 内阻与 R2 的和，故 r＝k－R2。 12.[2019·重庆高考]某照明电路出现故障，其电路如图 1 所示，该 电路用标称值 12 V 的蓄电池为电源，导线及其接触点完好。维修人 员使用已调好的多用表直流 50 V 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 点时多用表指示如图 2 所示，读数为 ________V，说明________正常(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)。 (2)红表笔接 b 点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用 表指示仍然和图 2 相同，可判定发生故障的器件是________(选填：蓄 电池、保险丝、开关、小灯)。 答案 (1)11.5(11.3～11.7 之间的值均可) 蓄电池 (2)小灯 解析 (1)由题图 2 可知，直流 50 V 挡的最小分度为 1 V，故按“十 分之一”估读法可知读数应为 11.5 V 左右。由于测得的电压基本等于 蓄电池电动势的标称值，说明蓄电池正常，a、c 两点与电源之间是通 路。 (2)红表笔接 b 点，断开开关时，多用表测量的是小灯的电阻，表 针不偏转，说明阻值无穷大，多用表与小灯组成的回路存在断路；两 表笔接 c、b 时测得结果仍等于电源电动势，说明多用表、开关、保 险丝、蓄电池形成了一闭合回路，故只能是小灯发生了断路故障。 13.[2019·全国卷Ⅲ]图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电 路图。图中 E 是电池；R1、R2、R3、R4 和 R5 是固定电阻，R6 是可变 电阻；表头 的满偏电流为 250 μA，内阻为 480 Ω。虚线方框内为换 挡开关，A 端和 B 端分别与两表笔相连。该多用电表有 5 个挡位，5 个挡位为：直流电压 1 V 挡和 5 V 挡，直流电流 1 mA 挡和 2.5 mA 挡， 欧姆×100 Ω挡。 (1)图(a)中的 A 端与________(填“红”或“黑”)色表笔相连接。 (2)关于 R6 的使用，下列说法正确的是________(填正确答案标 号)。 A.在使用多用电表之前，调整 R6 使电表指针指在表盘左端电流 “0”位置 B.使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整 R6 使电表指针指在表盘 右端电阻“0”位置 C.使用电流挡时，调整 R6 使电表指针尽可能指在表盘右端电流最 大位置 (3)根据题给条件可得 R1＋R2＝______Ω，R4＝______Ω。 (4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。若此时 B 端是 与“1”连接的，则多用电表读数为 ；若此时 B 端是与“3”连接 的，则读数为________；若此时 B 端是与“5”连接的，则读数为 ________。(结果均保留三位有效数字) 答案 (1)黑 (2)B (3)160 880 (4)1.47 mA(或 1.48 mA) 1.10 kΩ 2.95 V(或 2.94 V、或 2.96 V 均可) 解析 (1)当 B 端与“3”连接时，内部电源与外部电路形成闭合回 路，电流从 A 端流出，故 A 端与黑色表笔相连接。 (2)在使用多用电表之前，调整指针定位螺丝使电表指针指在表盘 左端电流“0”位置，选项 A 错误；使用欧姆挡时，先将两表笔短接， 调整 R6 使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置，选项 B 正确；使用电 流挡时，电阻 R6 不在闭合电路中，调节无作用，选项 C 错误。 (3)根据题给条件可知：当 B 端与“2”连接时，表头与 R1、R2 组成 的串联电路并联，此时为量程 1 mA 的电流挡，由并联电路两支路电 流与电阻成反比知， Rg R1＋R2 ＝I－Ig Ig ，代入数据，解得 R1＋R2＝160 Ω。 当 B 端与“4”连接时，此时为量程 1 V 的电压挡，表头与 R1、R2 组成的电路总电阻为 120 Ω，流过的最大电流为 1 mA，两端电压为 0.12 V，由串联电路中电压与电阻成正比知：R4 两端电压为 0.88 V， 则 R4 电阻为 880 Ω。 (4)若此时 B 端是与“1”连接的，多用电表作为直流电流表使用， 量程为 2.5 mA，看图中下排刻度线，最小分度为 0.05 mA，按“五分 之一”估读法估读到最小分度的同一位，读数为 1.47 mA，读为 1.48 mA 也正确。若此时 B 端是与“3”连接的，多用电表作为欧姆表使用， 读数为 11×100 Ω＝1.10 kΩ。若此时 B 端是与“5”连接的，多用电表 作为直流电压表使用，量程为 5 V，最小分度为 0.1 V，须估读到最小 分度的下一位，读数为 2.95 V(或 2.94 V、或 2.96 V 均可)。