2009届新课标物理考点预测(10)
恒定电流
一、考点介绍
本考点高考主要考查以"电路"为核心的三部分内容:一是以部分电路的欧姆定律为中心,考查直流电路的基本概念、伏安法测电阻、电功和电热等问题;二是以闭合电路的欧姆定律为中心,考查电源的作用、闭合电路的功率分配和能量转化的关系、电路的路端电压与电源电动势和内阴天的关系;三是以电路中的电工仪表的使用为中心,考查电学实验中仪器的选取、电表的读数、实物连接、数据处理和误差分析等问题.尤其是电学知识联系实际的问题和探究实验问题是近几年高考考查的热点.
二、高考真题
1.(2008年江苏卷.物理.2)207年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家,以表彰他们发现“巨磁电阻效应”.基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术,被认为是纳米技术的第一次真正应用.在下列有关其它电阻应用的说法中。错误的是
A.热敏电阻可应用于温度测控装置中 B.光敏电阻是一种光电传感器
C.电阻丝可应用于电热设备中 D.电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用。
2.(2008年宁夏卷.理综.15)一个T型电路如图1所示,电路中的电
,
.另有一测试电源,电动势为100V,内阻忽略不计。则
A.当cd端短路时,ab之间的等效电阻是40
B. 当ab端短路时,cd之间的等效电阻是40
C. 当ab两端接通测试电源时, cd两端的电压为80 V
D. 当cd两端接通测试电源时, ab两端的电压为80 V 图1
3.(2008年 广东卷.物理.7)电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图2所示的电路。当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时,下列说法正确的是( )
A.电压表和电流表读数都增大
B.电压表和电流表读数都减小
C.电压表读数增大,电流表读数减小
D.电压表读数减小,电流表读数增大
图2
4.(2007年广东基础卷.物理.15)用电压表检查图3电路中的故障,测得Uad=5.0V,Ued=0V,Ube=0V,Uab=5.0V,则此故障可能是( )
A.L断路 B.R断路 C.R′断路 D.S断路 图3
5.(2008年江苏卷.物理.4)在如图4所示的逻辑电路中,当A端输入电信号”
A.1和0 B.0和
6.(2008年北京卷.理综.23)风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源。风力发电机是将风能(气流的功能)转化为电能的装置,其主要部件包括风轮机、齿轮箱,发电机等。如图5所示.(1)利用总电阻的线路向外输送风力发电机产生的电能。输送功率
,输电电压
,求异线上损失的功率与输送功率的比值;
(2)风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积。
设空气密度为p,气流速度为v,风轮机叶片长度为r。求单位时间内流向风轮机的最大风能Pm;在风速和叶片数确定的情况下,要提高风轮机单位时间接受的风能,简述可采取的措施。
(3)已知风力发电机的输出电功率P与Pm成正比。某风力发电机的风速v
图5
我国某地区风速不低于v2=
7.(2008年宁夏卷.理综.22)图6为一正在测量中的多用电表表盘.
(1)如果是用×10档测量电阻,则读数为
。
(2)如果是用直流10 mA档测量电流,则读数为
mA。
(3)如果是用直流5 V档测量电压,则读数为 V。
图6
8.(32008年山东卷.理综.23)2007年诺贝尔物理学奖授予了两位发现“巨磁电阻”效应的物理学家。材料的电阻随磁场的增加而增大的现象称为磁阻效应,利用这种效应可以测量磁感应强度。若图7为某磁敏电阻在室温下的电阻--磁感应强度特性曲线,
图7
其中RB、RO分别表示有、无磁敏电阻的阻值。为了测量磁感应强度B,需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值RB。请按要求完成下列实验。
(1)设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路,在图8的虚线框内画出实验电路原理图(磁敏电阻及所处磁场已给出,待测磁场磁感应强度大小约为0.6~1.0T,不考虑磁场对电路其它部分的影响)。要求误差较小。
提供的器材如下:
A.磁敏电阻,无磁场时阻值
B.滑动变阻器R,全电阻约
C.电流表,量程2.5mA,内阻约
D.电压表,量程3V,内阻约3k
E.直流电源E,电动势3V,内阻不计 图8
F.开关S,导线若干
(2)正确接线后,将磁敏电阻置入待测磁场中,测量数据如下表:
1
2
3
4
5
6
U(V)
0.00
0.45
0.91
1.50
1.79
2.71
I(mA)
0.00
0.30
0.60
1.00
1.20
1.80
根据上表可求出磁敏电阻的测量值RB=
,结合图1可知待测磁场的磁感
应强度B= T。
(3)试结合图1简要回答,磁感应强度B在0~0.2T和0.4~1.0T范围内磁敏电阻阻值的变化规律有何不同?
(4)某同学查阅相关资料时看到了图9所示的磁敏电阻在一定温度下的电阻-磁感应强度特性曲线(关于纵轴对称),由图线可以得到什么结论? 图9
9.(2008年广卷.物理.15)某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性.现在器材:直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表,待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等.
(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻的随温度变化的特性,请你在图10的实物图上连线.
(2)实验的主要步骤: 图10
①正确连接电路,在保温容器中注入适量冷水,接通电源,调节并记录电源输出的电流值;②在保温容器中添加少量热水,待温度稳定后,闭合开关, , ,断开开关;
③重复第②步操作若干次,测得多组数据.
(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值,并据此绘得图10的R-t关系图线,请根据图线写出该热敏电阻的R-t关系式:R= + t(Ω)(保留3位有效数
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10.(2008年上海卷.物理.18)某同学利用图11(a)所示的电路研究灯泡L1(6V,1.5W)、L2(6V,10W)的发光情况(假设灯泡电阻恒定),图11(b)为实物图。
图11
(1)他分别将L1、L2接入图(a)中的虚线框位置,移动滑动变阻器的滑片P,当电压表示数为6V时,发现灯泡均能正常发光。在图(b)中用笔线代替导线将电路连线补充完整。
(2)接着他将L1和L2串联后接入图11(a)中的虚线框位置,移动滑动变阻器的滑片P,当电压表示数为6V时,发现其中一个灯泡亮而另一个灯泡不亮,出现这种现象的原因是_____________________________。
现有如下器材:电源E(6V,内阻不计),灯泡L1(6V,1.5W)、L2(6V,10W),L3(6V,10W),单刀双掷开关S。在图11(c)中设计一个机动车转向灯的控制电路:当单刀双掷开关S与1相接时,信号灯L1亮,右转向灯L2亮而左转向灯L3不亮;当单刀双掷开关S与2相接时,信号灯L1亮,左转向灯L3亮而右转向灯L2不亮。
三、名校试题
1.(山东济南市2009届月考卷.物理.7)如图12左所示是一火警报警器的部分电路示意图,其中R2为半导体热敏材料制成的传感器,其电阻R2随温度t变化的图线如图12右所示。电流表为值班室的显示器,a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时,显示器的电流I和报警器两端的电压U的变化情况是( )
A.I变大,U变大
B.I变大,U变小
C.I变小,U变大
D.I变小,U变小
图12
2.(山东德州市2009届质量检测卷.物理.6)日常生活用的电吹风中有电动机和电热丝,电动机带动风叶转动,电热丝给空气加热,得到热风可将头发吹干。没电动机线圈的电阻为R1,它与电热丝的电阻R2相串联,接到直流电源上,电吹风机两端电压为U,通过的电流为I,消耗的电功率为P,则以下选项正确的是( )
A.IU?P B.IU=P C.P? I2(R1+R2) D.P=I2(R1+R2)
3.(广东省中山一中2008―2009学年第一学期高三第一次统测试卷.物理.9)如图13所示电路中,将三个同样规格的灯泡接入电路中,当将滑动变阻器上的滑动头从开始的中点位置向右移动时,三个灯泡消耗功率的变化情况是( )
A.L1减小 B.L2增大
C.L2减小 D.L3增大 图13
4.(海南省海南中学2009届高三月考卷.物理.10)如图14所示的电路,将两个相同的电流表分别改装成A1(0―
A.A1的指针半偏时,A2的指针也半偏
B.A1的指针还没半偏时,A2的指针已经半偏
C.A1的读数为
D.A1的读数为
5.(江苏省启东中学2008―2009学年度第一学期月考卷.物理.3)如图15所示,某自动控制车间的技术人员设计了一个简单的报警器电路图,满足下列哪个条件,该报警器将发出报警声( )
A.S1断开,S2闭合 B.S1闭合,S2断开
C.S1、S2都断开 D.S1、S2都闭合
图15
6.(广东侨中高三第二次月考卷.物理.12)如图19所示,电路中的电阻R2是光敏电阻,其它电阻的阻值不变。 已知不受光照时,电阻R1∶R2∶R3∶R4=1∶2∶3∶4,电路两端的电压U恒定不变,且左端接电源的正极。若用光照射光敏电阻R2,且逐渐增强照射光的强度至某一值,在此过程中电容器C所带的电荷量的变化情况可能是___________,也可能是______________________。
7.(2009届江苏盐城市高三摸底试题着卷.物理.10)
(1)图20为一正在测量中的多用电表表盘。
①如果是用×10Ω挡测量电阻,则读数为______Ω。
②如果是用直流10mA挡测量电流,则读数为
_____mA。 图17
(2)现有一阻值已知的定值电阻、两个开关、若干根导线和一个电压表,要求设计一个能测定某电源内阻的实验电路。(已知电压表内阻很大,电源内阻与定值电阻相差不大),画出实验电路图。
8.(海南省民族中学2009届高三上学期月考卷.物理.15)用伏安法测定一个待测电阻Rx的阻值(阻值约为200Ω),实验室提供如下器材:
电池组E 电动势3V,内阻不计
电流表A1 量程0―10mA,内阻约为40Ω-60Ω
电流表A2 量程0―500μA,内阻为1kΩ
滑动变阻器R1,阻值范围0―20Ω,额定电流
电阻箱R2,阻值范围0―9999Ω,额定电流
电键S、导线若干
要求实验中应尽可能准确的测量Rx的阻值,请回答下面问题: 图18
上述器材中缺少电压表,需选一只电流表将它改装成电压表进行测量, 请在图18方框中画出测量Rx阻值的电路图,并在图中表明器材代号;
② 实验中将电阻箱R2的阻值调到4000Ω,再调节滑动变阻器R1,两表的示数如图19所示,可读出电流表A1的示数是________mA,电流表A2的示数是_______μA,测得待测电阻Rx的阻值是__________。
9.(江苏南通市2009届基础调研测试卷.物理.14)用电动势为1.5V、内阻为1.0Ω的干电池5节串联,给一个“6.0V 0.6W”的用电器供电.
(1)求该用电器的额定电流;
(2)若要使该用电器在额定电压下工作,电路中还需要串联一个阻值多大的电阻?
(提示:串联电池组的电动势等于各个电池的电动势之和;串联电池组的内阻等于各个电池内阻之和.)
10.(江苏如皋市2009届高三一轮复习卷.物理.12)如图20所示,电源电动势E=6V,电源内阻不计.定值电阻R1=2.4kΩ、R2=4.8kΩ.
⑴ 若在ab之间接一个C=100μF的电容器,闭合开关S,
电路稳定后,求电容器上所带的电量;
⑵ 若在ab之间接一个内阻RV = 4.8kΩ的电压表,求电压表的示数.
11.(海南省海南中学2009届高三第四次月考卷.物理.18)图21中电源电动势E=12V,内电阻r=0.5Ω.将一盏额定电压为8V,额定功率为16W的灯泡与一只线圈电阻为0.5Ω的直流电动机并联后和电源相连,灯泡刚好正常发光,通电100min问:
(1)电源提供的能量是多少?
(2)电流对灯泡和电动机所做的功各是多少? 图21
(3)灯丝和电动机线圈产生的热量各是多少?
(4)电动机的效率为多少?
12.(广东华南师大附中2008―2009学年高三综合测试
.物理16.)
如图22所示,电阻
,小灯泡
上标有“3V,1.5W",电源内阻
,滑动变阻器的最大阻值为
(大小未知),当触头
滑动到最上端
时;’安培表的读数为l A,小灯泡
恰好正常发光,求:
(1)滑动变阻器的最大阻值
(2)当触头滑动到最下端
时,求电源的总功率及输出功率。
图22
(一)文字介绍
预测2009年高考对本考点知识的考查,多是通过对电路的分析计算、对电压、电流、电阻等物理量的测量,以考查学生对基本概念、基本定律的理解和掌握。尤其动态直流电路的分析,非纯电阻电路的分析与计算,稳态、动态阻容电路的分析与计算,故障电路的分析与判断,非线性电路的分析与求解,是今高考命题的热点。同时要关注恒定电流中联系实际、联系现代科技的问题;电学实验除掌握伏安法测电阻、测电源有电动势和内阻等基础实验外,要特别注意体现课改理念,考查基本实验方法、过程和技能的探究实验问题.
(二 )考点预测题
四、考点预测
1.在如图23所示的电路中,E为电源电动势,r为电源内阻,R1和R3均为定值电阻,R2为滑动变阻器。当R2的滑动触点在a端时合上开关S,此时三个电表A1.A2和V的示数分别为I1.I2和U。现将R2的滑动触点向b端移动,则三个电表示数的变化情况是( )
A.I1增大,I2不变,U增大
B.I1减小,I2增大,U减小 图23
C.I1增大,I2减小,U增大
D.I1减小,I2不变,U减小
2.在图24中所示电路中,直流发电机E=250V,内阻,电热器组中装有50只完全相同的电热器,每只电热器规格为“200V,1000W”,其他电阻不计,不考虑电热器电阻随温度的变化.问:
(1)当接通几只电热器时,实际使用的电热器都能正常工作?
(2)当接通几只电热器时,发电机输出功率最大?
(3)当接通几只电热器时,电热器组加热物体最快?
(4)当接通几只电热器时,电阻、
上消耗的功率最大?
图24
3.图25为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变,且对温度很敏感)的I―U关系曲线图。
在图26电路中,电源电压恒为9V,电流表读数为70mA,定值电阻R1=250Ω。由热敏电阻的 图25 图26
I―U关系曲线可知,热敏电阻两端的电压为 V;电阻R2的阻值为 Ω。
4. 把晶体二极管D和电阻R串联起来,连接成如图27(a)的电路,电源的电动势E=5.0V,内阻不计,二极管两端电压U与其中的电流I的关系曲线(伏安特性曲线)如图27(b),但为简单起见,可近似地看作直线,直线与横轴的交点EO=1V
(见(b)图中的虚线),即二极管上所加电压U<EO时电流为零,U>EO时,I和U为线性关系,此二极管消耗的电功率超过4.0W时将被烧坏.试问:(1)电阻R最小要多大才不致烧坏二极管?
(2)在保证不致烧坏二极管的条件下R值为多大时,输入给R的功率为最大?此功率最大值等于多少瓦?
5.汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗,如图28所示,在打开车灯的情况下,电动机未启动时电流表读数为
车灯的电功率降低了( )
A.35.8 W B.43.2 W C.48.2 W D.76.8 W
6.如图29所示,电阻R1=20Ω,电动机绕线电阻R2=10Ω,当电键S断开时,电流表的示数是I1=
A.I=
C.P=15W D.P<15W
7.如图30所示,已知电源内阻不计。为使电容器的带电量增大,可采取以下那些方法:
A.增大R1 B.增大R2
C.增大R3 D.减小R1 图30
8.如图31所示,已知R1=30Ω,R2=15Ω,R3=20Ω,AB间电压U=6V,A端为正C=2μF,为使电容器带电量达到Q =2×10-
图31
9.在图32所示电路的三根导线中,有一根是断的,电源、电阻器R1、R2及另外两根导线都是好的,为了查出断导线,某学生想先将万用表的红表笔连接在电源的正极a,再将黑表笔分别连电阻器R1的b端和R2的c端,并观察万用表指针的示数,在下列选档中,符合操作规程的是:
A.直流10V挡. B.直流
C.直流2.5V挡. D.欧姆挡。
10.如图33所示的电路中,闭合开关,灯
、
正常发光.由于电路出现故障,突然发现灯
变亮,灯
变暗,电流表的示数变小,根据分析,发生的故障可能是( )
(A)
断路 (B)
断路
(C)短路 (D)
短路
图33
11.环保汽车将为2008年奥运会场馆服务。某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车,总质量。当它在水平路面上以v=
(1)求驱动电机的输入功率;
(2)若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机,求汽车所受阻力与车重的比值(g取
(3)设想改用太阳能电池给该车供电,其他条件不变,求所需的太阳能电池板的最小面积。
已知太阳辐射的总功率,太阳到地球的距离
,太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗,该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%。
12.家用电热灭蚊器电热部分的主要器件是PCT元件,PCT元件是由钛酸钡等导体材料制成的电阻器,其电阻率ρ与温度t的关系如图34所示.由于这种特性,PCT元件具有发热、控温双重功能.对此,以下判断中正确的是( )
A.通电后,其电功率先增大后减小
B.通电后,其电功率先减小后增大
C.当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在t1或t2不变
D.当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在t1至t2间的某一值不变 图34
13.电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器,他们一般具有加热和保温功能,其工作原理大致相同。图35①为某种电热式电器的简化电路图,主要远件有电阻丝R1、R2和自动开关S。
(1)当自动开关 S闭合和断开时,用电器 分别处于什么状态?
(2)用电器由照明电路供电(U=220V ),设加热时用电器的电功率为400W,保温时用电器的电动功率为40W,则R1和R2分虽为多大?
图35
(3)若将图①中的自动开关S换成理想的晶体二极管D,如图35②所示,其它条件不变,求该用电器工作1小时消耗的电能。
14.如图36所示是一种悬球式加速度仪,它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度,m是一个金属球,它系在金属丝的下端,金属丝的上端悬挂在O点,AB是一根长为l的电阻丝,其阻值为R。金属丝与电阻丝接触良好,摩擦不计,电阻丝的中点C焊接一根导线。从O点引出一根导线,两线之间
接入一个电压表V(金属丝和导线电阻不计),图中虚
线OC与AB相垂直,且OC=h,电阻丝AB接在电压
为U的直流稳压电源上,整个装置固定在列车中使A
B沿着车前进的方向,列车静止时金属丝呈竖直方向, 图36
从电压表的读数变化可以测出加速度的大小。
(1)当列车向右做匀加速运动时,试写出加速度a与电压表读数U的对应关系,以便重新刻制电压表表面使它成为直读加速度数值的加速度计。
(2)为什么C点设置在电阻丝AB的中间?对电压表的选择应有什么特殊要求? 图36
15. 用以下器材测量一待测电阻的阻值。器材(代号)与规格如下:
电流表A1(量程250mA,内阻r1为5Ω);
标准电流表A2(量程300mA,内阻r2约为5Ω);
待测电阻R1(阻值约为100Ω),滑动变阻器R2(最大阻值10Ω);
电源E(电动势约为10V,内阻约为1Ω),单刀单掷开关S,导线若干。
(1)要求方法简捷,并能测多组数据,画出实验电路原理图,并标明每个器材的代号。
(2)实验中,需要直接测量的物理量是 ,用测的量表示待测电阻R1的阻值的计算公式是R1= 。两端的电压为
16.测量电源B的电动势E及内阻r(E约为4.5V,r约为1.5Ω)
器材:量程3V的理想电压表V,量程
① 画出实验电路原理图.图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出.
② 实验中,当电流表读数为I1时,电压表读数为U1;当电流表读数为I2时,电压表读数为U2.则可以求出E=__________________,r=____________________.(用I1、I2、U1、U2及R表示)
17.一直流电压表,量程为1 V,内阻为1000Ω。现将一阻值为5000~7000Ω之间的固定电阻R1与此电压表串联,以扩大电压表的量程。为求得扩大后量程的准确值,再给定一直流电源(电动势E为6~7 V,内阻可忽略不计),一阻值R2=2000Ω的固定电阻,两个单刀开关S1、S2及若干导线。
(1)为达到上述目的,将图37连成一个完整的实验电路图。
图37
(2)连线完成以后,当S1与S2均闭合时,电压表的示数为0.90 V;当S1闭合,S2断开时,电压表的示数为0.70 V。由此可以计算出改装后电压表的量程为 V,电源电动势为 V。
高考真题
1.【解析】考查基本物理常识。热敏电阻的原理是通过已知某电阻的电阻值与温度的函数关系,测得该热敏电阻的值即可获取温度,从而应用于温度测控装置中,A说法正确;光敏电阻是将光信号与电信号进行转换的传感器,B说法正确;电阻丝通过电流会产生热效应,可应用于电热设备中,C说法正确;电阻对直流和交流均起到阻碍的作用,D说法错误
【答案】ABC
2.【解析】本题考查电路的串并联知识。当cd端短路时,R2与R3并联电阻为30Ω后与R1串联,ab间等效电阻为40Ω,A对;若ab端短路时,R1与R2并联电阻为8Ω后与R3串联,cd间等效电阻为128Ω,B错;但ab两端接通测试电源时,电阻R2未接入电路,cd两端的电压即为R3的电压,为Ucd = ×100V=80V,C对;但cd两端接通测试电源时,电阻R1未接入电路,ab两端电压即为R3的电压,为Uab = ×100V=25V,D错。
【答案】AC
3.【解析】当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时,R的电阻增大,所以总电阻增大,总电流减小,路端电压增大,所以电压表的读数增大;又因与电流表串联的电阻恒定,当其支路的电压增大时,电流也增大,所以电流表的读数也增大,故选项A正确
【答案】A
4.【解析】说明bcd与电源之间和a与电源之间的元件和导线是完好的,只能是R断路。所以选项B正确。
【答案】B
5.【解析】正确认识门电路的符号,“&”为或门,“
【答案】C
6.【解析】(1)导线上损失的功率为P=I2R=(
损失的功率与输送功率的比值
(2)(2)风垂直流向风轮机时,提供的风能功率最大.
单位时间内垂直流向叶片旋转面积的气体质量为pvS,S=r2
风能的最大功率可表示为
P风=
采取措施合理,如增加风轮机叶片长度,安装调向装置保持风轮机正面迎风等。
(3)按题意,风力发电机的输出功率为P2=kW=160 kW
最小年发电量约为W=P2t=160×5000 kW?h=8×105kW?h
【答案】(1) (2)
(3)8×105kW?h
7.【解析】欧姆档在最上面的一排数据读取,读数为6×10Ω=60Ω;电流档测量读取中间的三排数据的最底下一排数据,读数为7.18mA; 图6
同样直流电压档测量读取中间的三排数据的中间一排数据较好,读数为35.9×0.1V=3.59V
【答案】(1)60Ω (2)7.18mA (3)3.59V
8.【解析】(1)当B=0.6T时,磁敏电阻阻值约为6×150Ω=900Ω,当B=1.0T时,磁敏电阻阻值约为11×150Ω=1650Ω.由于滑动变阻器全电阻20Ω比磁敏电阻的阻值小得多,故滑动变阻器选择分压式接法;由于,所以电流表应内接。电路图如图6所示。
(2)方法一:根据表中数据可以求得磁敏电阻的阻值分别为:,
,
,
,
,
故电阻的测量值为(1500-1503Ω都算正确。)
由于,从图1中可以读出B=0.9T
方法二:作出表中的数据作出U-I图象,图象的斜率即为电阻(略)。
(3)在0~0.2T范围,图线为曲线,故磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化(或非均匀变化);在0.4~1.0T范围内,图线为直线,故磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化(或均匀变化);
(4)从图3中可以看出,当加磁感应强度大小相等、方向相反的磁场时,磁敏电阻的阻值相等,故磁敏电阻的阻值与磁场方向无关。
本题以最新的科技成果为背景,考查了电学实验的设计能力和实验数据的处理能力.从新材料、新情景中舍弃无关因素,会看到这是一个考查伏安法测电阻的电路设计问题,及如何根据测得的U、I值求电阻。第(3)、(4)问则考查考生思维的灵敏度和创新能力.总之本题是一道以能力立意为主,充分体现新课程标准的三维目标,考查学生的创新能力、获取新知识的能力、建模能力的一道好题。
【答案】(1) B=0.9T (2)B=0.9T (3)磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化(或均匀变化);
9.【解析】(1)如图所示
(2)②读取温度计示数,读取电压表示数
(3)根据就可解出不同温度下热敏电阻的阻值,
并利用图线得出图线的斜率。在图象上取两点,当℃时,
,当
℃时,
图象的斜率为
,将图线延长,交于原点,说明
℃时的电阻为100
,故
关系式为
。
【答案】 (1)图略 (2)记录电压表电压值、温度计数值 (3)R=100+0.395 t
10.【解析】((1)如图所示
(2)由于RL1比RL2小得多,灯泡L2分得的电压很小,虽然有电流渡过,但功率很小,不能发光。
(3)L2分得的电压很小,虽然有电流渡过,
但功率很小,不能发光。如图c所示
【答案】(1)如图b(2)L2分得的电压很小,
虽然有电流渡过,但功率很小,不能发光。
(3)功率很小,不能发光。
名校试题
1.【解析】当传感器R2所在处出现火情时,
温度升高,R2电阻减小,总电流变大,R1上电压变大,R3电压变小,故电流表示数I变小;路端电压U变小。故D正确。
【答案】D
2.【解析】由电功率的定义式得IU=P,所以选项B正确;因电吹风中有电动机,有一部公电能转化为机械能,所以选项C也正确。
【答案】BC
3.【解析】当滑动变阻器上的滑动头从开始的中点位置向右移动时,总电阻减小,总电流增大,所以选项D正确;L1所在支路电阻增大,电流减小,所以选项A对;同理选项D也正确
【答案】ABD
4.【解析】因为A1(0―
【答案】AD
5.【解析】当 S1闭合,S2断开,该报警器将发出警报声,所以选项B正确
【答案】B
6.【解析】在直流电路中电容相当于断路,R1与R2串联,R3与R4串联,两部分再并联。电路中在R1、R2上的电压降与在R3、R4上的电压降相等,即U1+U2=U3+U4,且U1∶U2=R1∶R2,U3∶U4=R3∶R4,所以不用光照射时电容器上极板的电势高于下极板的电势。当用光照射时,光敏电阻R2的阻值减小,此时电容器上极板的电势可能仍高于下极板的电势,但电势差减小,所以,电容C的电荷量可能会减小。随照射光的强度的增加,当光敏电阻的阻值减小到一定值后,电势差减小到零。照射光再增强时电容器下极板的电势将高于上极板,此时电容器上极板先带正电,后来带负电。即电容器上的电荷先被中和,后再充电,电容C的电荷量的变化情况也可能是先减小后增大。
【答案】减小;先减小后增大
7.【解析】(1)欧姆档在最上面的一排数据读取,读数为22×10Ω=220Ω;电流档测量读取中间的三排数据的最底下一排数据,读数为3.9mA;
(2)设计电路如图所示
【答案】 (1)1220Ω 23.9 mA
(2)见图
8.【解析】(1)电路如图所示 电流表改装成电压表,
串联电阻(电阻箱)可以完成。由于电流的表A1的内
阻相对待测电阻Rx很小,且大小不确定,采用电流表
外接法。滑动变阻器R1的最大阻值很小,电压的调
节能力有限,采用分压式接法。
(2)6.4mA ;240μA;195Ω
由图可知,电流表A1的示数是6.4mA ,电流表
A2的示数是240μA。
测得待测电阻=195Ω。
【答案】(1)串联电阻(电阻箱)可以完成;(2)见图24 (3)195Ω
9.【解析】(1)额定电流
解得
(2)设5节电池串联,总电动势为E,总内阻为r;串联的电阻阻值为R,其两端电压为U,则
又
代入数据解得 R=10Ω
【答案】(1) (2)R=10Ω
10.【解析】⑴设电容器上的电压为Uc.
电容器的带电量 解得: Q=4×10-
⑵设电压表与R2并联后电阻为R并
则电压表上的电压为: 解得:
=3V
【答案】(1)Q=4×10-=3V
11.【解析】(1)灯泡两端电压等于电源端电压,且U=ε-Ir,则总电流I=
电源提供的能量:E=Iεt=8×12×100×60=5.76×105J.
(2)通过灯泡的电流I1=16/8=
W1=Pt=16×100×60=0.96×105J
通过电动机的电流I2=8-2=
电流对电动机所做的功W2= I2Ut=6×8×600=2.88×105J
(3)灯丝产生的热量Q1=W1=0.96×105J,
电动机线圈产生的热量Q2=I22r’t=62×0.5×600=0.108×105J
(4)电动机的效率:η=%=96.3%
【答案】(1)5.76×105J (2)2.88×105J (3)0.108×105J (4)96.3%
12.【解析】(1)当触头滑动到最上端
时,流过小灯泡
的电流为:
流过滑动变阻嚣的电者呐:
故:
(2)电源电动势为:
当触头,滑动到最下端
时,滑动交阻嚣和小灯泡均被短路.电路中总电流为:
故电源的总功率为:
输出功率为:
【答案】(1) (2)
,
考点预测题
1.【解析】由图可知、
并联后再与
串联,
测通过
的电流
,
测通过
的电流
,V测路端电压U。现将R2的滑动触点向b端移动,
阻值减小,电路总电阴减小,则总电流I增大;根据闭合电路欧姆定律知路端是压U=E-Ir,所以电压表示数U减小;
两端电压
,而
,
增大,所以
减小,则
减小,而I=
+
,所以
增大。故选项B正确.
【答案】B
2.【解析】每只电热器的电阻为
每只电热器的额定电流为
(1)每只电热器正常工作,必须使电热器两端的实际电压等于额定电压200V,因此干路电流为 ,而每只电热器的额定电流为
只.
(2)要使电源使出功率最大,须使外电阻等于内电阻,由此可知电热器总电阻为,故
只。
(3)要使用电器组加热物体最快,必须使其总电阻为,所以
只.
(4)要使、
是消耗的功率最大,必须使通过它们的电流最大,即当50只电热器全接通时,可满足要求,即
只.
【答案】 (1)2只 (2)40只 (3)8只 (4)50只
3.【解析】由电压和R1的阻值可知通过R1的电流I1=36mA,则通过热敏电阻的电流为I2=34mA。由I―U关系曲线可知,热敏电阻两端的电压为5.2V。则R2的电压为3.8V,R2的阻值为111.6.
【答案】3.8V111.6
4.【解析】依题意,由图32(b)可得二极管电流和电压的关系为:I=2U-2 ①
又二极管的功率:P=UI≤4W
将①代入②得:U2-U-2≤0 解得:U≤2V
代入①得:I≤
由闭合电路欧姆定律 E=U+IR 得 R≥1.5Ω
输入给R的功率PR=(E-U)I=(E―U)(2U-2)=-2U2+12U-10=-2(U-3)+8
可见PR随U按抛物线规律变化,其开口向下,最大值时 U=3V,故要使R的功率最大,其电压只能是二极管不被烧坏的最大电压U=2V。这样R=1.5Ω PR的最大值PR=(E-U)I=6W
【答案】(1)R≥1.5Ω (2)6W
5.【解析】假设r为电源内阻,R为车灯电阻,I为没有启动电动机时流过电流表的电流。在没有启动电动机时,满足闭合电路欧姆定律,r+R=,得
。
此时车灯功率为:P=。 启动电动机后,流过电流表的电流
,此时车灯两端的电压为:
,所以此时车灯功率为P
=
电动机启动后车灯轼率减少了,故正确选项为B。
【答案】B
6.【解析】当电键S断开时,电动机没有通电,欧姆定律成立,所以电路两端的电压U=I1R1=10V;当电键合上后,电动机转动起来,电路两端的电压U=10V,通过电动机的电流应满足UI2>I22R2,所以I2<
【答案】BD
7.【解析】由于稳定后电容器相当于断路,因此R3上无电流,电容器相当于和R2并联。只有增大R2或减小R1才能增大电容器C两端的电压,从而增大其带电量。改变R3不能改变电容器的带电量。因此选BD。
【答案】BD
8.【解析】由于R1 和R2串联分压,可知R1两端电压一定为4V,
由电容器的电容知:为使C的带电量为2×10-6C,其两端电压必须为1V,
所以R3的电压可以为3V或5V。因此R4应调节到20Ω或4Ω.两次电容器上极板分别带负电和正电。还可以得出:当R4由20Ω逐渐减小的到4Ω的全过程中,通过图中P点的电荷量应该是4×10
【答案】调节到20Ω或4Ω
9.【解析】根据题给条件,首先判定不能选用欧姆挡,因为使用欧姆挡时,被测元件必须与外电路断开。先考虑电压挡,将黑表笔接在b端,如果指针偏转,说明R1与电源连接的导线断了,此时所测的数据应是电源的电动势6V。基于这一点,C不能选,否则会烧毁万用表;如果指针不偏转,说明R1与电源连接的导线是好的,而R1与R2之间导线和R2与电源间导线其中之一是坏的,再把黑表笔接c点,如果指针偏转,说明R1与R2之间导线是断的,否则说明R2与电源间导线是断的,A项正确。再考虑电流表,如果黑表笔接在b端,指针偏转有示数则说明R1与电源连接的导线是断的,此时指示数I=E/(R1+R2)=
【答案】A
10.【解析】画出原电路的等效电路图如图所示.
若
断路,图
增大,根据闭合电路欧姆定律
,得
减小,则
分得的电流变小,即
变暗,电流表的示数变小,又由
可知,可得路端电压增大,而
,
减小,可推得
增大,故
变亮.选项
正确.
【答案】A
11.【解析】(1)驱动电机的输入功率
(2)在匀速行驶时
汽车所受阻力与车重之比 。
(3)当阳光垂直电磁板入射式,所需板面积最小,设其为S,距太阳中心为r的球面面积。
若没有能量的损耗,太阳能电池板接受到的太阳能功率为,则
设太阳能电池板实际接收到的太阳能功率为P,
由于,所以电池板的最小面积
【答案】(1) (2)
(3)
12.【解析】由3知,常温下其电阻较小,通入电流后,随着温度升高,其电阻率先变小,然后迅速增大,其功率先变大后变小,当其产生的热量与放出的热量相等时,温度保持在t1~t2之间的某一值不变,如果温度再升高,电阻率变大,导致电流变小,那么温度随之会降低;如果温度降低,电阻率变小,导致电流变大,温度又会升上去.所以AD正确?
【答案】AD
13.解析】电热式电器在人们的日常生活中有其重要应用,本题以此为背景,主要考查电路图的识别能力与电路计算能力。
(1)S闭合,处于加热状态;S断开,处于保温状态。
(2)由电功率公式得
联立解得
(3)
【答案】(1)处于保温状态。
(2) (3)
h
14. 【解析】(1)设列车加速度为时小球偏离竖直方向的夹角为θ,这时小球受到的合外力为F=mgtanθ,由牛顿第二定律可得列车的加速度为a=gtanθ=g.DC/h
上式即触点D的位移跟加速度的关系式。
从电路部分来看,设此时电压表的读数为U’,根据串联电路的特点,对均匀电阻丝来说有电压与电阻丝长度成正比,即U’/U=RDC/RAB=DC/l DC=l U’/U
由上两式联列得a=gU’l/Uh
上式中g、U、l、h都是常数,表明U’与a正比,可将电压表上的电压读数一一对应成加速度的数值,电压表便改制成了加速度计。
(2)这个装置测得最大加速度的情况是触点由D移到A,这时电压表读数U’=U/2,
所以amax=gl/2h
C点设置在AB中间的好处是:利用这个装置还可以测定列车做匀减速运动时的加速度,这时小球偏向OC线的右方。电压表要零点在中间,且量程大于U/2
【答案】(1) a=gU’l/Uh
(2)可以测定列车做匀减速运动时的加速度
15.【解析】绝大多数考生解答此题,首选的就是伏安法,由于本题没有电压表,因为本题需要运用“电流表算电压”这一创新思维
(1)实验电路如图所示。
(2)A1、A2两电流表的读数I1、I2,所以R1两端的电压为,电流为
,由部分电路欧姆定律得
待测电阻R1的阻值计算公式是
【答案】
16.【解析】此题与教材上的伏安法略有不同,多了一个定值电阻,但其原理还是闭合电路欧姆定律。①实验电路原理图如图1所示
②根据E=U+Ir,可得
联立方程有
此方法测得的电动势和内阻均无系统误差 图44
【答案】
17.【解析】求解电压表扩大后的量程,就要知道与电压表串联的电阻R1大小,本题可以顺着这个思路分析,设计电路。若将R1、R2串联,由电压表的示数及自身电阻可算得电路中的电流,根据两次示数由闭合电路欧姆定律可算出R1和电源的电动势。当S1闭合,S2断开时,电压表的示数变小,知R2被接入了电路。故电路应如图7所示连接。
设电源的电动势为E,先后两次电压表的示数为U1、U2,电压表自身电阻为R0,原先量程为U0,由闭合电路欧姆定律有:
和
,代入已知数据解两式得,E=6.3V, R1=6000Ω。电压表改装后的量程为
【答案】7V E=6.3V