2019-2020学年人教版高二物理(选修3-1)期末备考专题10 实验:测定电源电动势及内阻(解析版)
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第一章:静电场 章末检测(90分钟 100分)一、选择题(共12小题,每小题5分,共60分,在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项符合题目要求,有的小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得5分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)1.A 、B 、C 三点在同一直线上,AB ∶BC =1∶2,B 点位于A 、C 之间,在B 处固定一电荷量为Q 的点电荷.当在A 处放一电荷量为+q 的点电荷时,它所受到的静电力为F ;移去A 处电荷,在C 处放一电荷量为-2q 的点电荷,其所受静电力为( )A .-F /2B .F /2C .-FD .F解析:如图所示,设B 处的点电荷带电荷量为正,AB =r ,则BC =2r ,根据库仑定律F =kQq r 2,F ′=kQ ·2q(2r )2,可得F ′=F2,故选项B 正确.答案:B2.已知均匀带电球体在球的外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同.如图所示,半径为R 的球体上均匀分布着电荷量为Q 的电荷,在过球心O 的直线上有A 、B 两个点,O 和B 、B 和A 间的距离均为R .现以OB 为直径在球内挖一球形空腔,若静电力常量为k ,球的体积公式为V =43πr 3,则A 点处场强的大小为( )A .5kQ 36R 2B .7kQ 36R 2C .7kQ 32R 2D .3kQ 16R 2解析:把球形空腔补全,掌握均匀带电球体在A 处产生的电场强度为E 1=k Q4R 2,把球形空腔看作均匀带电体,在A 处产生的电场强度为E 2=k 4Q9R 2,根据叠加原理可知,图示的带电体在A 处产生的电场强度大小为E =E 1-E 2=7kQ36R 2,故B 选项正确.答案:B3.把质量为m 的正点电荷q ,在电场中由静止释放,在它运动过程中如果不计重力,下列说法正确的是( )A .点电荷运动轨迹必与电场线重合B .点电荷的速度方向,必与所在点的电场线的切线方向一致C .点电荷的加速度方向,必与所在点的电场线的切线方向一致D .点电荷的受力方向,必与所在点的电场线的切线方向一致解析:正点电荷q 由静止释放,如果电场线为直线,点电荷将沿电场线运动,但电场线如果是曲线,点电荷一定不沿电场线运动(因为如果沿电场线运动,其速度方向与受力方向重合,不符合曲线运动的条件),故A 选项不正确;由于点电荷做曲线运动时,其速度方向与电场力方向不再一致(初始时刻除外),故B 选项不正确;而正的点电荷的加速度方向,也即点电荷所受电场力方向必与该点场强方向一致,即与所在点的电场线的切线方向一致,故C 、D 两项正确.答案:CD4.如图所示,带箭头的直线是某一电场中的一条电场线,在这条线上有A 、B 两点,用E A 、E B 表示A 、B 两处的场强大小,则( )A .A 、B 两点的场强方向相同B .电场线从A 指向B ,所以E A >E BC.A、B同在一条电场线上,且电场线是直线,所以E A=E BD.不知A、B附近的电场线分布状况,不能确定E A、E B的大小解析:根据电场线的物理意义,线上各点的切线方向表示该点的场强方向.因题中的电场线是直线,所以A、B两点的场强方向相同,都沿着电场线向右.电场线的疏密程度反映了场强的大小,但由于题中仅画出一条电场线,不知道A、B附近电场线的分布情况,所以无法确定是E A>E B、E A<E B还是E A=E B.例如,如果该电场线是正点电荷电场中的一条,则E A>E B;如果是负点电荷电场中的一条电场线,则E A<E B;如果是带电平行板间的一条电场线,则E A=E B.答案:AD5.如图所示,在等量异种电荷形成的电场中,画一正方形ABCD,对角线AC与两点电荷连线重合,两对角线交点O恰为电荷连线的中点.下列说法中正确的是()A.A点的电场强度等于C点的电场强度B.B、D两点的电场强度及电势均相同C.一电子由B点沿B→C→D路径移至D点,电势能先增大后减小D.一电子由C点沿C→O→A路径移至A点,电场力对其先做负功后做正功解析:等量异种电荷形成的电场中,A、C两点关于O点对称,电场强度大小相等,方向相同,故A选项正确;根据对称性可知,B、D两点的电场强度和电势均相同,故B选项正确;根据电场线的分布情况可知,位置B和D的电势相同,均大于位置C的电势,负电荷在电势高的地方电势能小,故电子沿B→C→D 路径移至D点,电势能先增大后减小,C选项正确;同理,位置C、O、A的电势逐渐升高,负电荷沿C→O→A 路径移至A点,电势能逐渐减小,电场力对其做正功,D选项错误.答案:ABC6.两个等量异种电荷的连线的垂直平分线上有a、b、c三点,如图所示,下列说法正确的是()A.a、b两点的场强方向相同,b点场强比a点大B.a点电势比b点高C.a、b、c三点和无穷远处等电势D.一个电子在a点无初速度释放,则它将在c点两侧往复振动解析:画出等量异种电荷电场线和等势线的分布图,中垂线上场强方向相同,但是b点场强比a点大,A选项正确;中垂线上电势相等,与无穷远处等势,B选项错误,C选项正确;一个电子在a点受到的电场方向垂直于垂直平分线向左,无初速度释放后,将向左下方运动,不可能到达c点,D选项错误.答案:AC7.如图所示,虚线为一静电场中的等势面1、2、3、4,相邻等势面间的电势差相等,其中等势面3的电势为0.一带正电的点电荷仅在静电力的作用下沿图中实线从a点运动到b点,经过a、b两点时粒子的动能分别为5 eV和26 eV.当这一点电荷运动到某一位置c时,其电势能变为-5 eV.下列说法正确的是()A.粒子从a点运动到b点的过程中电场力做负功B.粒子在a点的电势能小于其在b点的电势能C.粒子在c点时的动能为24 eVD.a、b点的电势关系为φa>φb解析:粒子从a点运动到b点的过程中动能增加,电场力做正功,A选项错误;只有电场力做功,动能和电势能之和保持不变,即粒子从a点运动到b点的过程中电势能减小,B选项错误;相邻的等势面之间的电势差相等,粒子在等势面3的电势为0,动能为19 eV,总能量为19 eV,粒子在c点时的电势能为-5 eV,则动能为24 eV ,C 选项正确;正电荷在电势高的地方电势能大,粒子在a 点的电势大,a 点的电势能大,a 、b 点的电势关系为φa >φb ,故D 选项正确.答案:CD8.如图所示,将平行板电容器接在电池组两极间,两极间的带电尘埃恰好静止.若将两极板缓慢错开一些,其他条件不变,则( )A .电容器带电荷量不变B .电源中将有电流从正极流出C .尘埃仍静止D .电流计中将有电流,电流方向b →a解析:电容器与电池组连接,其电压不变,带电尘埃静止,静电力与重力平衡,qE =mg .两极板错开时场强不变,故C 正确;因电容减小,由Q =CU 知,电荷量Q 减小,电容放电,电流方向a →b ,A 、B 、D 错.答案:C9.如图所示是真空中A 、B 两板间的匀强电场,一电子由A 板无初速度释放运动到B 板,设电子在前一半时间内和后一半时间内的位移分别为s 1和s 2,在前一半位移和后一半位移所经历的时间分别是t 1和t 2,下面选项正确的是( )A .s 1∶s 2=1∶4,t 1∶t 2=2∶1B .s 1∶s 2=1∶3,t 1∶t 2=2∶1C .s 1∶s 2=1∶4,t 1∶t 2=1∶(2-1)D .s 1∶s 2=1∶3,t 1∶t 2=1∶(2-1)解析:s 1=12at 2,s 2=12a (2t )2-12at 2=32at 2,s 1∶s 2=1∶3,x =12at 21,t 1=2x a ,2x =12at ′2,t 2=t ′-t 1=4xa-2xa ,t 1∶t 2=1∶(2-1).故D 正确. 答案:D10.光滑水平面上有一边长为L 的正方形区域处在电场强度为E 的匀强电场中,电场方向与正方形一边平行.一质量为m 、带电量为q 的小球由某一边的中点,以垂直于该边的水平速度v 0进入该正方形区域.当小球再次运动到该正方形区域的边缘时,具有的动能可能为( )A .12m v 20B .12m v 20-qELC .12m v 20+23qEL D .12m v 20+14qEL 解析:电场方向未知,可能平行于AD 向右,根据动能定理得qEL =12m v 2-12m v 20,解得末动能12m v 2=12m v 2+qEL ;电场方向可能平行于AD 向左,小球减速运动到CD 边得12m v 2=12m v 20-qEL ,B 选项正确;如果小球先减速到零再加速返回AB 边,末动能为12m v 20,A 选项正确;电场方向可能平行于AB 向下或向上,如果运动到BC 边或是AD 边,末动能12m v 2=12m v 20-qE L 2,如果运动到对边CD ,末动能大于12m v 20,小于12m v 20-qE L2,C选项错误,D 选项正确.答案:ABD11.如图所示,地面上某区域存在着竖直向下的匀强电场,一个质量为m 的带负电的小球以水平方向的初速度v 0由O 点射入该区域,刚好通过竖直平面中的P 点,已知连线OP 与初速度方向的夹角为45°,则此带电小球通过P 点时的动能为( )A .m v 20B .12m v 20C .2m v 20D .52m v20解析:小球受到重力和电场力作用做类平抛运动,位移与竖直方向夹角为45°,根据速度夹角正切与位移夹角正切的关系,tan θ=2tan45°=2,即小球到达P 点的速度为5v 0,动能为52m v 20,故D 选项正确.答案:D12.如图所示,平行金属板内有一匀强电场,一带电粒子以平行于金属板的初速度v 0从板间某点射入电场,不计粒子受的重力,当入射动能为E k 时,此带电粒子从场中射出的动能恰好为2E k .如果入射速度方向不变,初动能变为2E k ,那么带电粒子射出的动能为( )A .54E kB .32E kC .52E kD .3E k解析:带电粒子在平行板电场中做类平抛运动,当入射动能为E k 时,水平方向L =v 0t ,竖直方向d 1=qE2m t 2,联立解得d 1=qE 2m ⎝⎛⎭⎫L v 02=qEL 24mE k ,根据动能定理得qEd 1=2E k -E k =E k ;当入射动能为2E k 时,同理得d 2=qEL 28mE k=d 12,根据动能定理得qEd 2=E k ′-2E k ;联立上式解得:E k ′=2E k +qE d 12=52E k ,故C 选项正确,ABD 选项错误.答案:C三、论述·计算题(共4小题,共40分。
《静电场》同步检测卷1.下列实验中,找到电荷间相互作用规律的实验是( ) A.库仑扭秤实验 B.卡文迪许实验C.密立根油滴实验D.奥斯特电流磁效应实验2.如图,把一带正电的小球a 放在光滑绝缘面上,欲使球a 能静止在斜面上,需在MN 间放一带电小球b ,则b 应( )A.带负电,放在A 点B.带正电,放在B 点C.带负电,放在C 点D.带正电,放在C 点3.如图,水平直线表示电场中的一条电场线,A 、B 为电场线上的两点.一负点电荷仅在电场力作用下,从静止开始由A 向B 做匀加速运动.则电场强度( )A.逐渐增大,方向向左B.逐渐增大,方向向右C.保持不变,方向向左D.保持不变,方向向右4.下列图像中,实线表示电场线,虚线表示带电粒子运动的轨迹,带电粒子只受电场力的作用,运动过程中电势能逐渐减小,它运动到b 处时的运动方向与受力方向可能的是( )A. B. C. D.5.已知均匀带电的无穷大平面在真空中激发电场的场强大小2σε,其中σ为平面上单位面积所带的电荷量,0ε为常量。
如图所示的平行板电容器,极板正对面积为S ,其间为真空,带电量为Q 。
不计边缘效应时,极板可看作无穷大导体板,则极板间的电场强度大小和两极板间相互的静电引力大小分别为( )A.200Q QS Sεε和 B.2002Q QS Sεε和C.20022Q QS Sεε和D.2002Q QS Sεε和6.图示为一个半径为R的均匀带电圆环,取环面中心O为原点,以垂直于环面的轴线为x轴,P到O点的距离为2R,质量为m,带负电且电荷量为q的小球从轴上P点由静止释放,小球运动到Q点时受力为零,Q点在O点上方R处,下列说法正确的是( )A.P点电势比Q点电势低B.P点电场比Q点场强大C.P Q、两点的电势差为mgRqD.Q点的场强大小等于mgq7.如图所示,A B C、、是平行纸面的匀强电场中的三点,它们之间的距离均为L,电荷量9110q C-=⨯的正电荷由A点移动到C点,电场力做功81410JW-=⨯,该电荷由C点移动到B点,电场力做功2W=,若B点电势为零,则下列说法正确的是()A.C点电势为4VB.A点电势为4VC.匀强电场的方向由A点垂直指向BCD.匀强电场的方向由A点指向B点8.如图所示,一带电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场E中,在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹。
期末综合测试卷对应学生用书P93本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。
满分100分,考试时间90分钟。
第Ⅰ卷(选择题,共48分)一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分。
第1~8题只有一个选项符合要求,第9~12题有多项符合要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)1.指南针是我国古代四大发明之一。
关于指南针,下列说法正确的是() A.指南针可以仅具有一个磁极B.指南针能够指向南北,说明地球具有磁场C.指南针的指向不会受到附近铁块的干扰D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线,导线通电时指南针不偏转答案B解析指南针为一具有磁性的物体,有两个磁极,A错误;指南针能指南北,说明指南针受到地磁场的作用,地球具有磁场,B正确;当有铁块存在时,指南针会与铁块产生相互作用的磁力,故指向受到干扰,C错误;指南针正上方的通电导线会产生磁场,与地磁场共同作用于指南针,故指南针可能会发生偏转,D 错误。
2.如图所示,用细橡皮筋悬吊一轻质线圈,置于一固定直导线上方,线圈可以自由运动。
当给两者通以图示电流时,线圈将()A.靠近直导线,两者仍在同一竖直平面内B.远离直导线,两者仍在同一竖直平面内C.靠近直导线,同时旋转90°D.远离直导线,同时旋转90°答案A解析用右手螺旋定则可以判断导线上方磁场方向向外,用左手定则判断线圈左侧受到的安培力向左,右侧受到的安培力向右,二者大小相等、方向相反,线圈水平方向合力为零;线圈下侧受到的安培力向下,上侧安培力向上,但是线圈下侧磁感应强度大,安培力大,因此线圈受到安培力的合力方向向下,线圈将靠近直导线,但两者仍在同一竖直平面内,故A项正确。
3.有一个带正电荷的粒子,沿垂直于电场的方向射入带电平行板的匀强电场,粒子飞出电场后的动能为E k。
当在带电平行板间再加入一个垂直纸面向里的如图所示的匀强磁场后,粒子飞出电场后的动能为E k′,磁场力做功为W,则下列判断正确的是()A.E k<E k′,W=0 B.E k>E k′,W=0C.E k=E k′,W=0 D.E k>E k′,W>0答案B解析磁场力即洛伦兹力,不做功,故W=0,D错误;有磁场时,带正电的粒子受到向上的洛伦兹力的作用使其所受的电场力做正功减少,故B项正确。
电阻测量类实验专题1.为探究小灯泡L的伏安特性,连好如图所示的电路后闭合开关,通过移动变阻器的滑片,使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大,直到小灯泡正常发光,由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的UI图象应是()A B C D2.(多选)在“测定金属的电阻率”的实验中,以下操作中错误的是()A.用米尺测量金属丝的全长,且测量三次,算出其平均值,然后再将金属丝接入电路中B.用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径,算出其平均值C.用伏安法测电阻时,采用电流表内接法,多次测量后算出平均值D.实验中应保持金属丝的温度不变3.(1)如图甲、乙所示的两把游标卡尺,它们的游标尺分别为9 mm长10等分、19 mm长20等分,则读数依次为________mm、________mm。
甲乙(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图所示,则金属丝的直径是________mm。
4.如图所示为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电路图,已知小灯泡额定电压为2.5 V。
(1)完成下列实验步骤:①闭合开关前,调节滑动变阻器的滑片,______________________________________________________________________;②闭合开关后,逐渐移动变阻器的滑片,_____________________________________________________________________;③断开开关,……根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线。
(2)在虚线框中画出与实物电路相应的电路图。
5.现在要测量一段电阻丝的电阻率ρ,电阻丝的阻值R x≈0.5 Ω,允许通过的最大电流为0.5 A。
现提供如下器材:A BC D(2)实验中滑动变阻器应该选择________(选填“R1”或“R2”),并采用________接法。
(3)根据你在(1)、(2)中的选择,在图中完成实验电路的连接。
第二章:恒定电流 章末检测(60分钟 100分)一、选择题(共12小题,每小题5分,共60分,在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项符合题目要求,有的小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得5分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)1.当外电路电阻分别为8 Ω和2 Ω时,单位时间外电路放出的热量正好相等,则电源的内阻为( )A .1 ΩB .2 ΩC .4 ΩD .8 Ω2.两个小灯泡,分别标有“1 A 4 W ”和“2 A 1 W ”的字样,则它们均正常发光时的电阻阻值之比为( )A.2∶1B.16∶1C.4∶1D.1∶163.(双选)锂电池因能量高环保无污染而广泛使用在手机等电子产品中.现用充电器为一手机锂电流充电,等效电路如图所示,充电器电源的输出电压为U ,输出电流为I ,手机电流的内阻为r ,下列说法正确的是( )A .电能转化为化学能的功率为UI -I 2rB .充电器输出的电功率为UI +I 2rC .电池产生的热功率为I 2rD .充电器的充电效率为IrU×100%4.用欧姆表“×10”挡测量一个电阻的阻值,调零后测量时,发现指针的偏转角很小,下列说法中正确的是( )A .这个电阻值很小B .这个电阻值很大C .为了把电阻测量得更准确些,应换用“×1”挡,重新调零后再测量D .为了把电阻测量得更准确些,应换用“×100”挡后直接测量5. 如图所示的电路中,电源电动势为6 V ,当开关S 接通后,灯泡L 1和L 2都不亮,用电压表测得各部分电压是U ab =6 V ,U ad =0,U cd =6 V ,由此可判定( )A.L 1和L 2的灯丝都烧断了B.L 1的灯丝烧断了C.L 2的灯丝烧断了D.变阻器R 断路6.如图,E 为内阻不能忽略的电池,R 1、R 2、R 3为定值电阻,S 0、S 为开关,与分别为理想电压表与理想电流表.初始时S 0与S 均闭合,现将S 断开,则( )A.的读数变大,的读数变小 B.的读数变小,的读数变大C.的读数变小,的读数变小D.的读数变大,的读数变大7.在如图所示的电路中,开关S闭合后,由于电阻元件发生短路或断路故障,电压表和电流表的读数都增大,则可能出现了下列哪种故障()A.R1短路B.R2短路C.R3短路D.R1断路8.某一电源的路端电压与电流的关系和电阻R1、R2的电压与电流的关系图如图所示.用此电源和电阻R1、R2组成电路.R1、R2可以同时接入电路,也可以单独接入电路.为使电源输出功率最大,可采用的接法是()A.将R1、R2串联后接到电源两端B.将R1、R2并联后接到电源两端C.将R1单独接到电源两端D.将R2单独接到电源两端9.如图所示,把两个相同的灯泡分别接在甲、乙两个电路中,甲电路两端的电压为8 V,乙电路两端的电压为14 V.调节变阻器R1和R2使两灯都正常发光,此时变阻器消耗的功率分别为P1和P2.则下列关系中正确的是()A.P1>P2B.P1<P2C.P1=P2D.无法确定10.如图所示,平行板电容器两极板间带电质点P原处于静止状态,不考虑电流表和电压表对电路的影响,当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时,则()A.电压表读数减小B.电流表读数减小C.质点P将向上运动D.R3上消耗的功率减小11.某学生做研究串联电路电压特点的实验时,接成如图所示的电路,接通S后,他将多用电表电压挡的红、黑表笔并联在A、C两点间时,电压表读数为U;当并联在A、B两点间时,电压表读数也为U;当并联在B、C两点间时,电压表读数为零,故障的原因可能是()A.AB段断路B.BC段断路C.AB段短路D.BC段短路12.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 VB.电源的总功率为10 WC.a、b间电压的大小为5 VD.a、b间用导线连接后,电路的总电流为1 A二、实验·计算题(共4小题,共40分。
第10节实验:测定电池的电动势和内阻1.知道伏安法测量电源电动势和内阻的实验原理,进一步理解电源路端电压随电流变化的关系。
2.学会根据图象合理外推进行数据处理的方法。
3.尝试进行电源电动势和内电阻测量误差的分析,了解测量中减小误差的办法。
一、实验原理(伏安法)如图所示电路中,E=U+Ir,只要测出U、I的两组数据,就可以列出两个关于E、r的方程,从而解出E、r。
二、实验器材电池、开关、滑动变阻器、电压表、电流表、导线。
三、实验步骤1.确定电流表、电压表的量程,按图连接好电路,并将滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值最大的一端。
2.闭合开关S,接通电路,将滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动,从电流表有明显读数开始,记录一组电流表、电压表读数。
3.用同样的方法,依次记录多组U、I值。
4.断开开关S,拆除电路。
5.用公式法或图象法求出电动势和内电阻。
课堂任务测量过程·获取数据仔细观察下列图片,认真参与“师生互动”。
活动1:本实验的研究对象是什么?研究什么?提示:本实验的研究对象是电源,要测出它的电动势和内阻。
活动2:本实验的原理图是上图中的哪个?为什么不选另一个图?提示:本实验的原理图是图甲。
尽管图甲的接法也存在误差,但是图乙测出的内阻是电源的内阻和电流表的内阻之和,而这两个内阻一般说来大小不相上下,则测出的结果没有实际价值。
活动3:本实验要获得的是什么数据?测两组数据够吗?提示:要通过电压表、电流表获得外电压和电路的电流这两个数据。
根据实验原理,两组数据就可以解出E、r,但误差可能很大。
为了减小误差,只有两组数据还不够,还应该调节滑动变阻器获得多组数据。
活动4:本实验中有哪些注意事项?提示:(1)为使电池的路端电压有明显变化,应选取内阻较大的旧干电池。
(2)为了减小电压表分流带来的误差,应选内阻较大的电压表。
(3)实验中不能将电流调得过大,且读数要快,读完后立即切断电源,防止干电池大电流放电时内阻r的明显变化。
2019年—2020年人教版高二物理选修3-1期末测试卷(一)一、单选择题(每小题3分,共30分)1.关于元电荷下列说法错误的是( )A.所有带电体的电荷量大小一定等于元电荷的整数倍B.元电荷的值通常取作e =1.60×10-19C C.元电荷实际上是指电子和质子本身D.电荷量e 的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的2.电场线分布如图昕示,电场中a ,b 两点的电场强度大小分别为已知a E 和b E ,电势分别为a ϕ和b ϕ,则( )A .a b E E >,a b ϕϕ>B .a b E E >,a b ϕϕ<C .a b E E <,a b ϕϕ>D .a bE E <,a b ϕϕ<3.如图所示,在一条直线上有两个相距0.4 m 的点电荷A 、B,A 带电荷量为+Q ,B 带电荷量为-9Q.现引入第三个点电荷C ,恰好使三个点电荷均在库仑力的作用下处于平衡状态(假设三个点电荷只受库仑力作用),则C 的带电性质及位置应为( ) A .正,B 的右边0.4 m 处B .正, B 的左边0.2 m 处C .负,A 的左边0.2m 处D .负,A 的右边0.2 m 处4.如图所示的电路中,电阻R=2Ω.断开S 后,电压表的读数为3V ;闭合S 后,电压表的读数为2V ,则电源的内阻r 为( )A .1ΩB .2ΩC .3ΩD .4Ω5.关于电功和电热的计算,下列说法正确的是( )A .如果是纯电阻电路,电热可用公式W = I 2Rt 计算,但不能用公式W = UIt 计算B .如果是纯电阻电路,电功可用公式W = UIt 计算,也可用公式W = I 2Rt 计算 C .如果不是纯电阻电路,电功只能用公式W = I 2Rt 计算D .如果不是纯电阻电路,电热可用公式W = I 2Rt 计算,也可用公式W = UIt 计算 6.一段导线abcde 位于磁感应强度大小为B 的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。
实验:测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)一、实验目的1.练习伏安法测电阻,并测出金属丝的电阻率。
2.练习使用螺旋测微器。
二、实验原理1.实验测定金属电阻率的理论依据是电阻定律。
2.金属丝的电阻值可以用伏安法测出。
3.金属丝的长度应用毫米刻度尺测定,金属丝的直径可以用螺旋测微器测定。
4.螺旋测微器的读数规则测量值=固定刻度整毫米数(+半毫米数)+可动刻度读数(含估读)×0.01 mm。
三、实验电路电流表仍然外接,而滑动变阻器一般采用限流式接法即可,如图所示。
四、实验器材毫米刻度尺、螺旋测微器、直流电流表、直流电压表、滑动变阻器(0~50 Ω)、电池组、开关、导线、待测金属丝等。
五、实验步骤1.用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度l,反复测量三次,并记录。
2.用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次,并记录。
测量次数123平均值金属丝长l/m金属丝直径d/m3.4.电路经检查确认无误后,闭合开关S。
改变滑动变阻器滑动触头的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,记入记录表格内,断开开关S。
测量次数123电阻平均值电压U/V电流I/A电阻R x/Ω5.六、数据处理1.金属丝直径的测量(1)特别注意半刻度是否露出。
(2)因螺旋测微器的精确度为0.01 mm,可动刻度上对齐的格数需要估读,所以,若以毫米为单位的话,最后一位应出现在小数点后的第三位上。
(3)把三个不同位置的测量结果求平均值作为直径d。
2.金属丝长度的测量(1)应测量接入电路中的有效长度。
(也要估读)(2)把3次测量结果求平均值作为长度l。
3.电阻R的测量(1)平均值法:可以用每次测量的U、I分别计算出电阻,再求出电阻的平均值,作为测量结果。
(2)图像法:可建立U-I坐标系,将测量的对应U、I值描点作出图像,利用图像斜率来求出电阻值R。
4.电阻率的计算将测得的R、l、d的值,代入电阻率计算公式ρ=RSl=πd2R4l中,计算出金属导线的电阻率。
4串联电路和并联电路记一记串联电路和并联电路知识体系2个电路——串联电路和并联电路2个电表——电压表、电流表及改装辨一辨1.串联电路两端的总电压一定比某一导体两端的电压大.(√)2.并联电路干路上的电流一定比通过某一导体的电流大.(√) 3.电路中电阻的个数越多,电路的总电阻越大.(×)4.将小量程电流表改装成电压表需要并联一个电阻.(×)5.在电路中的任何一个位置串联一个电阻时,电路中的总电阻一定变大.(√)6.若将分压电阻串联在电流表上改装成电压表后,增大了原电流表的满偏电压.(×)7.若将分流电阻并联在电流表两端改装成电流表后,分流电阻和电流表两端的电压相等.(√)想一想1.将一定阻值的电阻连接在电路中,是否连入的电阻越多,总阻值越大?提示:不是.电路的总电阻不仅跟接入的电阻数量有关,还跟连接方式有关:电联的电阻越多,总电阻越大,而并联的电阻越多,总电阻却是越少的.2.在电表的改装中,若改装电流表的量程越大,是否通过表头的电流越大?提示:不是.改装电流表的量程越大,与表头并联的分流电阻越小,通过分流电阻的电流越大,■偏时通过表头的电流是一定的,与电流表的量程大小无关.3.若将用相同表头改装的量程不同的电压表串联后接入电路中,两电压表指针的偏转角和示数情况如何?提示:由电压表的改装原理知,它们串联使用时流过两表表头的电流是一样的,故其指针的偏转角相同,量程大的示数大.思考感悟:练一练1.[2019·湖北孝感一中期中考试]如图所示的电路电源电压为U =8 V,两定值电阻的阻值R1∶R2=3∶5,电容大小为C=200 μF,当电路接通一段时间后,电容器所带的电荷量为() A.1×10-3 C B.6×10-3 CC.6×10-4 C D.1.6×10-3 C答案:A2.[2019·湖北随州曾都一中高二检测]四个相同的灯泡按如图所示连接,关于四个灯泡的亮度,下列结论中正确的是()A.A灯、B灯一样亮,C灯次之,D灯最暗B.A灯最亮,C灯次之,B与D灯最暗且亮度相同C.A灯最亮,B与C灯一样亮,D灯最暗D.A与B灯一样亮,C与D灯一样亮,但比A与B灯暗些答案:B3.[2019·山东青岛二中月考]有一未知电阻R x,为较准确地测出其阻值,先后用图①、②两种电路进行测试,利用图①测得数据为“2.7 V,5.0 mA”,利用图②测得数据为“2.8 V,4.0 mA”,那么,该电阻测得值较准确的数值及它比真实值偏大或偏小的情况是()A.5 600 Ω,偏大B.5 600 Ω,偏小C.700 Ω,偏小D.700 Ω,偏大答案:D4.[2019·湖北夷陵中学月考]两个定值电阻R1、R2串联接在12 V的直流电源上,有人把一个内阻不是远大于R1、R2的电压表接在R1的两端,如图所示,电压表示数为8 V,如果把它改接在R2的两端,则电压表的示数将()A.小于4 V B.等于4 VC.大于4 V而小于8 V D.等于或大于8 V答案:A要点一对串、并联电路的理解1.(多选)如图所示的电路中,通过电阻R1的电流I1是()A.UR1 B.U1R1C.U2R2 D.U1R1+R2解析:由串联电路各处电流相等和欧姆定律知I1=U1R1=I2=U2R2=UR1+R2.所以B、C两项正确.答案:BC2.(多选)下列说法正确的是()A.一个电阻和一根无电阻的理想导线并联,总电阻为零B.并联电路任一支路的电阻都大于电路的总电阻C.并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变),则总电阻也增大D.并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变),则总电阻减小答案:ABC3.(多选)电阻R1、R2、R3串联在电路中.已知R1=10 Ω、R2=5 Ω,R1两端的电压为6 V,R2两端的电压为12 V,则() A.电路中的电流为0.6 AB.电阻R2的阻值为20 ΩC.三只电阻两端的总电压为21 VD.电阻R3两端的电压为4 V解析:电路中的电流I=U1R1=610A=0.6 A,A项正确;R2阻值为R2=U2I=120.6Ω,B项正确;三只电阻两端的总电压U=I(R1+R2+R3)=21 V,C项正确;电阻R3两端的电压U3=IR3=0.6×5 V=3 V,D项错误.答案:ABC4.由四个电阻连接成的电路如图所示.R1=8 Ω,R2=4 Ω,R3=6 Ω,R4=3 Ω.(1)求a、d之间的总电阻;(2)如果把42 V的电压加在a、d两端,则通过每个电阻的电流是多少?解析:(1)题图可知R cd=R3R4R3+R4=6×36+3Ω=2 Ω.故R ad=R1+R2+R cd=8 Ω+4 Ω+2 Ω=14 Ω.(2)由欧姆定律知I=UR ad=4214A=3 A,即为通过R1、R2的电流.设通过R3、R4的电流分别为I3、I4,则由并联电路电压相等,得I3R4=I4R4,又I3+I4=3 A,解得I3=1 A,I4=2 A.答案:见解析要点二电表的改装与计算5.图中的甲、乙两个电路,都是由一个灵敏电流计G和一个变阻器R组成,它们之中一个是测电压的电压表,另一个是测电流的电流表,那么以下结论中正确的是()A.甲图中是电流表,R增大时量程增大B.甲图中是电流表,R增大时量程减小C.乙图中是电压表,R增大时量程减小D.上述说法都不对解析:甲图中R与电流计G并联起分流作用为电流表,其量程I=Ig+U gR,所以R增大时量程减小,A项错误,B项正确,D项错误;乙图中R与电流计G串联起分压作用为电压表,其量程U=U g+I g·R,R增大时量程增大,C项错误.答案:B6.有一电流表G,内阻R g=10 Ω,满偏电流I g=3 mA.(1)要把它改装成量程为0~3 V的电压表,应串联一个多大的电阻?改装后电压表的内阻是多大?(2)要把它改装成量程为0~0.6 A的电流表,需要并联一个多大的电阻?改装后电流表的内阻是多大?解析:(1)由题意知电流表G的满偏电压U g=I g R g=0.03 V改装成量程为0~3 V的电压表,当达到满偏时,分压电阻R的分压U R=U-U g=2.97 V所以分压电阻R=U RI g=2.970.003Ω=990 Ω改装后电压表的内阻R V=R g+R=1 000 Ω.(2)改装成量程为0~0.6 A的电流表,当达到满偏时,分流电阻R′的分流I R′=I-I g=0.597 A所以分流电阻R′=U gI R′≈0.05 Ω改装后电流表的内阻R A=R g R′R g+R′≈0.05 Ω答案:见解析7.如图所示,有一个表头G,满偏电流I g=1 mA,内阻R g =100 Ω,用它改装为有5 V和50 V两种量程的电压表,R1、R2的阻值各为多大?解析:当公共端与5 V端接入被测电路时,量程为U1=5 V;当公共端与50 V端接入被测电路时,量程为U2=50 V.由串联电路的电压分配关系可知R1=U1I g-R g=(51×10-3-100) Ω=4 900 Ω=4.9 kΩR2=U2I g-R g=(51×10-3-100) Ω=49 900 Ω=49.9 kΩ答案:4.9 kΩ49.9 kΩ基础达标1.有三个电阻,R1=2 Ω,R2=3 Ω,R3=4 Ω,现把它们并联起来接入电路,则通过它们的电流之比I1∶I2∶I3是()A.6∶4∶3B.3∶4∶6C.2∶3∶4 D.4∶3∶2解析:因为三个电阻两端电压满足I1R1=I2R2=I3R3,又R1∶R2∶R3=2∶3∶4,所以I1∶I2∶I3=6∶4∶3,A项正确.答案:A2.如图所示的电路接在电源的两端,已知定值电阻的阻值分别为R1=2 Ω、R2=4 Ω、R3=11 Ω,则流过三个定值电阻的电流之比为()A.1∶2∶3 B.3∶2∶1C.2∶1∶3 D.3∶1∶2解析:因为R1∶R2=1∶2,且两电阻并联,两端的电压相等,所以I1∶I2=2∶1,干路电流等于各支路电流之和,则通过R3的电流为I3=I1+I2,那么通过电阻R1、R2、R3的电流之比为2∶1∶3,C项正确.答案:C3.三个电阻器按照如图所示的电路连接,其阻值之比为R1∶R2∶R3=1∶3∶6,则电路工作时,通过三个电阻器R1、R2、R3上的电流之比I1∶I2∶I3为()A.6∶3∶1 B.1∶3∶6C.6∶2∶1 D.3∶2∶1解析:R2与R3并联,两电阻中电流之比等于电阻的反比,则I2∶I3=6∶3=2∶1;R1中电流等于R2和R3中电流之和,故电流之比应为3∶2∶1.答案:D4.如图所示,3个完全相同的电阻接在电路中,则它们的电压之比为( )A .1∶1∶1B .1∶2∶2C .1∶4∶4D .2∶1∶1解析:R 2、R 3并联电阻为R 12,再根据串联电路分得电压与电阻成正比知U 1∶U 2∶U 3=2∶1∶1,D 项正确.答案:D5.将一个阻值为几千欧的电阻R 1和一个阻值为千分之几欧的电阻R 2串联起来,则总电阻( )A .很接近R 1而略大于R 1B .很接近R 1而略小于R 1C .很接近R 2而略大于R 2D .很接近R 2而略小于R 2解析:两电阻串联后的总电阻比两电阻的电阻值都要大,但更接近于大电阻,故A 项正确.答案:A6.三个阻值相同的电阻,它们的额定电压均为8 V ,现将其中两个电阻并联后再与第三个电阻串联,这个电路允许加的总电压的最大值为( )A .8 VB .10 VC .12 VD .16 V解析:第三个电阻两端的电压为并联部分两端电压的2倍,若让并联部分的电阻正常工作,则加在第三个电阻两端的电压就超过其额定电压,所以让第三个电阻正常工作,此时电路允许加的总电压有最大值.设三个电阻的阻值都是R ,额定电压为U ,则并联部分电阻两端的实际电压为U 2,则电路允许的总电压的最大值为U +U 2=8 V +4 V =12 V .答案:C7.两电阻R 1、R 2的电流I 和电压U 的关系如图所示,以下正确的是( )A.R1>R2B.R1和R2串联后的总电阻的I-U图线应在区域ⅢC.R1=R2D.R1和R2并联后的总电阻的I-U图线应在区域Ⅱ解析:I-U图线的斜率为电阻的倒数,所以R1<R2,A、C两项错误;串联后的总电阻大于任一个分电阻,所以串联后总电阻的I-U图线应在区域Ⅲ,并联后总电阻小于任一个分电阻,所以并联后总电阻的I-U图线在区域Ⅰ,故B项正确、D项错误.答案:B8.如图所示电路,滑动变阻器R1的总阻值是200 Ω,定值电阻R2的阻值是300 Ω,电源电压是6 V,且保持不变,内阻忽略不计,当滑动变阻器的滑片P由a点滑到b点时,电压表的变化是()A.2.4~6 V B.3.6~6 VC.6~3.6 V D.6~2.4 V解析:由电路图可知,电阻R1、R2串联;由U=IR可知:电流不变时,滑片P到b之间的电阻越大,电压表的示数越大;当滑动变阻器的滑片P在a点时,电压表的示数最大,此时电压表测量电源的电压,即U最大=6 V;当滑动变阻器的滑片P在b点时,电压表的示数最小,此时电路中的电流I=UR总=6500A=0.012 A,电压表的示数U最小=IR2=0.012 A×300 Ω=3.6 V.所以,滑动变阻器的滑片P由a滑到b时,电压表的变化是6~3.6 V.C 项正确.答案:C9.(多选)实验室中常用滑动变阻器来调节电流的大小,有时用一个不方便,须用两个阻值不同的滑动变阻器,一个做粗调(被调节的电流变化大),一个做微调(被调节的电流变化小).使用时连接方式可以是串联,也可以是并联,如图所示,则()A.串联时,阻值大的变阻器做微调B.串联时,阻值大的变阻器做粗调C.并联时,阻值大的变阻器做微调D.并联时,阻值大的变阻器做粗调解析:当两者串联时,电阻越大,对电路总电阻的影响越大,根据欧姆定律I=UR可得,电阻大的对电流的影响较大,故阻值大的滑动变阻器做粗调,B项正确,A项错误;当两者并联时,并联电阻接近阻值小的那个电阻,所以小电阻对电路的影响大,故阻值大的滑动为阻器做微调,阻值小的滑动变阻器做粗调,C项正确,D项错误.答案:BC10.电流表的内阻是R g=200 Ω,满刻度电流值是I g=500 μA,现欲把这个电流表改装成量程为1.0 V的电压表,正确的方法是()A.应串联一个0.1 Ω的电阻B.应并联一个0.1 Ω的电阻C.应串联一个1 800 Ω的电阻D.应并联一个1 800 Ω的电阻解析:把电流表改装成电压表需串联一个电阻R,改装后,U=I g(R g+R)解得R=UI g-R g=(1.0500×10-6-200) Ω=1 800 Ω即应串联一个1 800 Ω的电阻,故C项正确.答案:C11.一电流表由电流计G和电阻R并联而成,如图所示,在校准时发现此电流表的读数总比准确值稍小些,采用下列措施可使读数变准确的是()A.在R上串联一比R小得多的电阻B.在R上串联一比R大得多的电阻C.在R上并联一比R小得多的电阻D.在R上并联一比R大得多的电阻解析:读数总比准确值偏小,说明流过表头的电流偏小,并联电阻稍小了些,要使电流表读数准确,应使并联电阻稍大些,故要串联一个很小的电阻,因此A项正确.答案:A12.[2019·山东日照一中期中考试]用两个相同的小量程电流表,分别改装成了两个量程不同的大量程电流表A1、A2,若把A1、A2分别采用并联或串联的方式接入电路,如图所示,则闭合开关后,下列有关电流表的示数和电流表指针偏转角度的说法正确的是()A.图甲中的A1、A2的示数相同B.图甲中的A1、A2的指针偏角相同C.图乙中的A1、A2的示数和指针偏角都不同D.图乙中的A1、A2的指针偏角相同解析:题图甲中的A1、A2并联,表头的电压相等,电流相等,指针偏转的角度相同,量程不同的电流表示数不同,故A项错误,B项正确;题图乙中的A1、A2串联,A1、A2的示数相同,由于量程不同,内阻不同,两电流表两端的电压不同,流过表头的电流不同,指针偏转的角度不同,故C、D两项错误.答案:B能力达标13.在如图所示的电路中,定值电阻R1=2 Ω、R2=3 Ω,滑动变阻器的最大阻值为R=5 Ω,电流表的内阻不计.如果电路两端接有U=6.3 V的电压,试分析当滑片P由最上端向下滑动到最下端的过程中,电流表示数的变化范围.解析:设P、a间电阻为R a,则混联电路总电阻:R总=(R1+R a)(R2+R-R a)(R1+R a)+(R2+R-R a)=(2 Ω+R a)(8 Ω-R a)10 Ω上式中分子里两个因式之和为定值,则:当2 Ω+R a=8 Ω-R a,R a=3 Ω时R总max=2.5 ΩI min=UR总max=2.52 A当R a=0时,R总=1.6 ΩI1=UR总=3.94 A当R a=5 Ω时,R总=2.1 ΩI2=UR总=3 A故当滑片P由最上端向下滑动到最下端的过程中,电流表示数从3.94 A减小到2.52 A再增大到3 A.答案:电流表示数从3.94 A减小到2.52 A再增大到3 A14.如图所示,电阻R1=10 Ω,R2=3 Ω,R3=6 Ω,R4=4 Ω,电压U=24 V,问:(1)若在a、b间接入一个内阻很大的电压表,它的读数是多少?(2)如果在a、b间接入一个内阻很小的电流表,它的读数是多少?解析:(1)在a、b间接入一个内阻很大的电压表,相当于a、b间断路,电压表测量的是R2和R3上的电压之和,其等效电路如图甲所示.R3、R4串联又与R1并联,其等效电阻为R134=R1(R3+R4)R1+R3+R4=5ΩR134与R2串联,由串联电路分压原理知U2U134=R2R134,又U2+U134=U,则U2=38U=9 V,U134=58U=15 V由于R3与R4串联,根据串联电路分压原理知U3=R3R3+R4U134=9 V(2)a、b间接入内阻很小的电流表,这时a、b间相当于短路,电流表测量的是经R4和R3的电汉和,其等效电路如图乙所示.I4=UR4=6 A另一支路等效电阻为R123=R1+R2R3R2+R3=12 Ω该支路电流I1=UR123=2 A流过R3的电流I3=R2R2+R3I1≈0.67 A所以电流表的读数为I ab=I3+I4≈6.67 A 答案:(1)18 V(2)6.67 A。
2019-2020学年度上学期高中物理选修3-1期末复习试题考试时间:120分钟 试卷满分:150分第Ⅰ卷(选择题)一、单选题:本题共15小题,每小题2分,共30分。
在每个小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求。
1.关于电场强度有下列说法,其中正确的是( )A .电场中某点的电场强度在数值上等于单位电荷在该点所受的电场力B .电场强度的方向总是跟电场力的方向一致C .在点电荷Q 附近的任意一点,如果没有把试探电荷q 放进去,则这一点的强度为零D .根据公式qFE =可知,电场强度跟电场力成正比,跟放入电场中的电荷的电量成反比 2.如图所示,把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中,导体处于静电平衡时,下列说法正确的是( )A .当开关S 断开时,导体左端带正电,右端带负电B .当开关S 闭合时,导体左端带负电,右端带正电C .当开关S 断开时,A 、B 两点场强相等,且都为零D .当开关S 闭合时,A 点电势高于B 点电势3.如图所示为两个等量点电荷的电场线,图中A 点和B 点、C 点和D 点皆关于两电荷连线的中点O 对称,若将一电荷放在此电场中,则以下说法正确的是( ) A .电荷在O 点受力最大B .电荷沿直线由A 到B 的过程中,电场力先增大后减小C .电荷沿直线由A 到B 的过程中,电势能一定先增大后减小D .电荷沿直线由C 到D 的过程中,电场力先增大后减小 4.平行板电容器的电容dk SC r πε4=.若要使平行板电容器的电容减小,下列操作可行的是( ) A .减小极板的正对面积 B .减小极板的距离 C .增大电介质的相对介电常数D .增大电容器的带电量5.如图所示,一条绝缘细线,上端固定,下端拴一个电荷量为q 的带电小球,将它置于一匀强电场中,电场强度大小为E ,方向水平向右.当细线离开竖直位置的偏角为α时,小球处于平衡状态,则小球的质量为( ) A .αtan g qEB .g qE αtanC .αsin g qED .αcos g qE6.如图所示,虚线a 、b 、c 代表电场中的三条电场线,实线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P 、R 、Q 是这条轨迹上的三点,由此可知( ) A .带电粒子在R 点时的加速度小于在Q 点时的加速度 B .带电粒子在P 点时的电势能比在Q 点时的电势能大C .带电粒子在R 点时的动能与电势能之和比在Q 点时的小,比在P 点时的大D .带电粒子在R 点时的速度大于在Q 点时的速度7.如图所示,一个电量为+Q 的点电荷甲,固定在绝缘水平面上的O 点,另一个电量为-q 、质量为m 的点电荷乙从A 点以初速度v 0.沿它们的连线向甲运动,到B 点时速度最小且为v ,已知静电力常量为k ,点电荷乙与水平面的动摩擦因数为μ,AB 间距离为L ,则以下说法不正确...的是( ) A .OB 间的距离为mgkQqμ B .从A 到B 的过程中,电场力对点电荷乙做的功为222121mv mv mgL W -+=μ C .从A 到B 的过程中,电场力对点电荷乙做的功为2022121mv mv mgL W -+=μD .从A 到B 的过程中,乙的电势能减少8.如图所示,电路中电源的电动势为E ,内电阻为r ,开关S 闭合后,当滑动变阻器R 的滑片P 向右移动的过程中,三盏规格相同的小灯泡L 1、L 2、L 3的亮度变化情况是( ) A .灯L 1、L 2变亮,灯L 3变暗 B .灯L 2、L 3变亮,灯L 1变暗 C .灯L 1、L 3变暗,灯L 2变亮D .灯L 2、L 3变暗,灯L 1变亮9.如图所示,把一条导线平行地放在磁针的上方附近,当电流通过导线时,磁针会发生偏转.首先观察到这个实验现象的物理学家是( ) A .奥斯特 B .爱因斯坦C .伽利略D .牛顿10.如图所示的圆形金属线框竖直放置,线框中通有顺时针方向的电流,在与线框同一平面的右侧放一小磁针,则小磁针静止时N 极所指的方向是(忽略地磁场)( ) A .水平向左 B .水平向右C .垂直于线框所在的平面向外D .垂直于线框所在的平面向里11.如图所示,某区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B .匝数为n 、边长为L 的正方形线圈恰好有一半在磁场内,线圈平面与磁场方向垂直.则穿过此线圈的磁通量为( ) A .2BLB .21BL 2C .21nBL 2 D .nBL 212.如图所示,一根有质量的金属棒MN ,两端用细软导线连接后悬挂于a 、b 两点.棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中,棒中通有电流,方向从M 流向N ,此时悬线上有拉力,为了使拉力等于零,可以( ) A .适当减小磁感应强度 B .使磁场反向 C .适当增大电流强度 D .使电流反向13.质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具.它的构造原理如图所示,粒子源S 发出两种带正电的同位素粒子甲、乙,速度都很小,可忽略不计.粒子经过电场加速后垂直进入有界匀强磁场,最终打到底片上,测得甲、乙两粒子打在底片上的点到入射点的距离之比为3:2,则甲、乙两粒子的质量之比是( ) A .2:3 B .2:3C .3:2D .9∶414.如图所示,两匀强磁场方向相同,以虚线MN 为理想边界,磁感应强度分别为B 1、B 2.今有一个质量为m 、电荷量为e 的电子从MN 上的P 点沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场B 1中,其运动轨迹是如图所示的“心”形图线.则以下说法正确的是( ) A .电子的运动轨迹沿PENCMDP 方向B .电子运动一周回到P 所用时间为14eB mT π= C .B 1=4B 2 D .B 2=2B 115.如图,半径为R 的圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场,半径OC 与OB 夹角为60°.一电子以速率v 从A 点沿直径AB 方向射入磁场,从C 点射出.电子质量为m 、电荷量为e ,不计电子重力,下列说法正确的是( ) A .磁场方向垂直纸面向里 B .磁感应强度大小为eRmv33 C .电子在磁场中的运动时间为vR332π D .若电子速率变为3v,仍要从C 点射出,磁感应强度大小应变为原来的3倍二、多选题:本题共8小题,每小题4分,共32分。
第一章:静电场章末检测(偏难)(90分钟100分)一、选择题(共12小题,每小题5分,共60分,在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项符合题目要求,有的小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得5分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)1.两个质量分别是m1、m2的小球,各用丝线悬挂在同一点,当两球分别带同种电荷,且电荷量分别为q1、q2时,两丝线张开一定的角度θ1、θ2,如图所示,此时两个小球处于同一水平面上,则下列说法正确的是()A.若m1>m2,则θ1>θ2 B.若m1=m2,则θ1=θ2C.若m1<m2,则θ1>θ2 D.若q1=q2,则θ1=θ22.相隔很远、均匀带电+q、-q的大平板在靠近平板处的匀强电场电场线如图a所示,电场强度大小均为E.将两板靠近,根据一直线上电场的叠加,得到电场线如图b所示,则此时两板的相互作用力大小为()A.0B.qEC.2qE D.与两板间距有关3.如图甲所示为某一点电荷Q产生的电场中的一条电场线,A、B为电场线上的两点,一电子以某一速度沿电场线由A运动到B的过程中,其速度—时间图象如图乙所示,则下列叙述正确的是()A.电场线方向由B指向A B.场强大小E A>E BC.Q可能为负电荷,也可能为正电荷D.Q在A的左侧且为负电荷4.如图所示,A、B是真空中的两个等量异种点电荷,M、N、O是AB连线的垂线上的点,且AO>OB.一带负电的试探点电荷仅受电场力作用,运动轨迹如图中实线所示,M、N为轨迹和垂线的交点,设M、N两点的场强大小分别E M、E N,电势分别为φM、φN,取无穷远为零电势.下列说法中正确的是()A.点电荷A一定带正电B.E M小于E NC.φM>φND.该试探点电荷在M处的电势能小于N处的电势能5.如图所示,光滑绝缘细管与水平面成30°角,在管的上方P点固定一个点电荷+Q,P点与细管在同一竖直平面内,管的顶端A与P点连线水平.电荷量为-q的小球(小球直径略小于细管内径)从管中A处由静止开始沿管向下运动,在A处时小球的加速度为A.图中PB⊥AC,B是AC的中点,不考虑小球电荷量对电场的影响.则在+Q形成的电场中()A.A点的电势高于B点的电势B.B点的电场强度大小是A点的4倍C.小球从A到C的过程中电势能先减小后增大D.小球运动到C处的加速度为g-a6.将带电荷量为6×10-6 C的负电荷从电场中A点移到B点,克服电场力做3×10-5 J的功,再将电荷从B点移到C点,电场力做了1.2×10-5 J的功,则关于A、B、C三点的电势φA、φB、φC,以下关系正确的是()A.φA>φB>φC B.φB>φA>φCC.φC>φA>φB D.φA>φC>φB7.欧洲核子研究中心于2008年9月启动了大型强子对撞机,如图(甲)所示,将一束质子流注入长27 km 的对撞机隧道,使其加速后相撞,创造出与宇宙大爆炸之后万亿分之一秒时的状态相类似的条件,为研究宇宙起源和各种基本粒子特性提供强有力的手段.设n个金属圆筒沿轴线排成一串,各筒相间地连到正负极周期性变化的电源上,图(乙)所示为其简化示意图.质子束以一定的初速度v0沿轴线射入圆筒实现加速,则()A.质子在每个圆筒内都做加速运动B.质子只在圆筒间的缝隙处做加速运动C.质子穿过每个圆筒时,电源的正负极要改变D.每个筒长度都是相等的8.有一束正离子,以相同速率从同一位置进入带电平行板电容器的匀强电场中,所有离子运动轨迹一样,说明所有离子()A.具有相同的质量B.具有相同的电荷量C.具有相同的比荷(即qm) D.属于同一元素同位素9.如图所示,质量相等的两个带电液滴q1和q2从水平方向的匀强电场中O点自由释放后,分别抵达B、C两点,若AB=BC,则它们的带电荷量之比q1∶q2等于()A.1∶2B.2∶1C.1∶2D.2∶110.如图所示,有三个质量相等,分别带正电、负电和不带电的小球,从平行板电场中的P点以相同的初速度垂直于电场线方向进入电场,它们分别落到A、B、C三点()A.落到A点的小球带正电,落到B点的小球不带电B.三小球在电场中运动的时间相等C.三小球到达正极板时动能关系是E k A>E k B>E k CD.三小球在电场中运动的加速度关系是a A>a B>a C11.如图所示,一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中,在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹.M和N是轨迹上的两点,其中M点在轨迹的最右点.不计重力,下列表述正确的是()A.粒子在M点的速率最大B.粒子所受电场力沿电场方向C.粒子在电场中的加速度不变D.粒子在电场中的电势能始终在增加12.示波管是示波器的核心部件,它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成,如图所示.如果在荧光屏上P 点出现亮斑,那么示波管中的()A.极板X应带正电B.极板X′应带正电C.极板Y应带正电D.极板Y′应带正电三、论述·计算题(共4小题,共40分。
第一学期人教版高二物理选修31《实验》专题复习训练含答案1.(2019·新课标全国卷Ⅰ)利用如图甲所示电路,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(量程为200 mA,内阻为R A =6.0Ω),开关S。
实验步骤以下:①将电阻箱阻值调到最大,闭合开关S;②多次调治电阻箱,记下电流表的示数I 和电阻箱相应的阻值R;③以1I1为纵坐标,R 为横坐标,作R图线(用直线拟合);I④求出直线的斜率k 和在纵轴上的截距b。
回答以下问题:(1)分别用E 和r 表示电源的电动势和内阻,则1 与R 的关系式为。
I(2)实验获取的部分数据以下表所示,其中电阻R =3.0Ω时电流表的示数如图乙所示,读出数据,完成下表。
答:①,②。
R/ 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 ΩI/ 0.1 0.1 ①0.1 0.0 0.0 0.0A 43 25 00 91 84 77I-1/ ②10.6.9 8.0 11. 11. 13.A-19 0 0 0 9 0(3)在图丙的坐标纸大将所缺数据点补充完满并作图,依照图线求得斜率第1页/共9页k= A-1Ω-1,截距b= A-1。
(4)依照图线求得电源电动势E= V,内阻r= Ω。
2.(2019·广东高考)某同学设计的可调电源电路如图甲所示,R0 为保护电阻,P 为滑动变阻器的滑片,闭合电键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,示数如图乙,电压值为V。
②在接通外电路从前,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(选填“断路”或“短路”)的风险。
3.(2019·新课标全国卷Ⅱ)在伏安法测电阻的实验中,待测电阻R x 约为200Ω,电压表的内阻约为2kΩ,电流表的内阻约为10Ω,测量电路中电流表的连接方式如图甲或图乙所示,结果由公式R x= U计算得出,式中U 与I 分I别为电压表和电流表的示数。
(精心整理,诚意制作)广东广雅阳江分校20xx-20xx 学年第一学期高二物理期末复习提升练习电学实验1.在探究磁场产生电流的条件时,做了下面实验(下右图):由线圈,电流表构成的闭 合回路。
条形磁铁提供磁场。
请填写观察到现象:由这个实验可以得出磁场产生电流的条件是: 。
2.(I )为了探究“感应电流产生的条件”,甲同学将电池组、滑线变阻器、带铁芯的线圈A 、线圈B 、电流计及开关如图连接. 经乙同学检查后发现甲同学接线有错误,应该导线是 _________(用导线两端的字母符号表示)。
如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,那么合上电键后可能出现的情况有:将原线圈迅速插入副线圈时,灵敏电流计指针将________。
(填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”)原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器触头迅速向左拉时,灵敏电流计指针___________。
(填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”)3.如图所示是研究电磁感应现象实验所需的器材,用实线将带有铁芯的线圈A 、电源、滑动变阻器和开关连接成原线圈回路,将小量程电流表和线圈B 连接成副线圈回路。
并列举出在实验中改变副线圈回路磁通量,使副线圈回路产生感应电流的三种方式:(1)___________________________;(2)___________________________;(3)___________________________。
4.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,现除了有一个标有“5 V,2.5 W”的小灯泡、导线和开关外,还有:A .直流电源(电动势约为5 V ,内阻可不计)B .直流电流表(量程0~3 A ,内阻约为0.1 Ω)C .直流电流表(量程0~600 mA ,内阻约为5 Ω)D .直流电压表(量程0~15 V ,内阻约为15 kΩ)E .直流电压表(量程0~5 V ,内阻约为10 kΩ)F .滑动变阻器(最大阻值10 Ω,允许通过的最大电流为2A)实验过程 电流表的指针(填偏转或不偏转) 条形磁铁插入线圈过程 条形磁铁静止在线圈中 条形磁铁从线圈中抽出过程G.滑动变阻器(最大阻值1 kΩ,允许通过的最大电流为0.5 A)实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据.(1)实验中电流表应选用________,电压表应选用________,滑动变阻器应选用________(均用序号字母表示).(2)请按要求将图中所示的器材连成实验电路.(3)某同学通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如图所示.现把实验中使用的小灯泡接到如图所示的电路中,其中电源电动势E=6 V,内阻r=1 Ω,定值电阻R=9Ω,此时灯泡的实际功率为________W(结果保留两位有效数字)5.(共18分)小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而变大,某同学利用实验探究这一现象。
第二章:恒定电流 章末检测(60分钟 100分)一、选择题(共12小题,每小题5分,共60分,在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项符合题目要求,有的小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得5分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)1.当外电路电阻分别为8 Ω和2 Ω时,单位时间外电路放出的热量正好相等,则电源的内阻为( ) A .1 Ω B .2 Ω C .4 Ω D .8 Ω答案:C2.两个小灯泡,分别标有“1 A 4 W ”和“2 A 1 W ”的字样,则它们均正常发光时的电阻阻值之比为( )A.2∶1B.16∶1C.4∶1D.1∶16答案 B解析 由P =I 2R 知:R =P I 2,所以R 1∶R 2=41∶14=16∶1.3.(双选)锂电池因能量高环保无污染而广泛使用在手机等电子产品中.现用充电器为一手机锂电流充电,等效电路如图所示,充电器电源的输出电压为U ,输出电流为I ,手机电流的内阻为r ,下列说法正确的是( )A .电能转化为化学能的功率为UI -I 2r B .充电器输出的电功率为UI +I 2r C .电池产生的热功率为I 2rD .充电器的充电效率为IrU×100%解析:充电器将电能转化为锂电池的化学能和电池产生的热能,即UIt =E 化+I 2rt ,充电器输出的电功率为UI ,电池产生的热功率为I 2r ,据此可知,电能转化为化学能的功率为 UI -I 2r ,充电器的充电效率为1-IrU ×100%,所以只有选项A 、C 正确.答案:AC4.用欧姆表“×10”挡测量一个电阻的阻值,调零后测量时,发现指针的偏转角很小,下列说法中正确的是( )A .这个电阻值很小B .这个电阻值很大C .为了把电阻测量得更准确些,应换用“×1”挡,重新调零后再测量D .为了把电阻测量得更准确些,应换用“×100”挡后直接测量答案:B5. 如图所示的电路中,电源电动势为6 V ,当开关S 接通后,灯泡L 1和L 2都不亮,用电压表测得各部分电压是U ab =6 V ,U ad =0,U cd =6 V ,由此可判定( )A.L 1和L 2的灯丝都烧断了B.L 1的灯丝烧断了C.L 2的灯丝烧断了D.变阻器R 断路 答案C解析由题干条件可知,电路中有的地方有电压,说明电源是有电压的.由U ab=6 V和U ad=0可知外电路上bcd段有断点;由U cd=6 V可知外电路上c L2d段有断点,即L2的灯丝烧断了,而且除L2外,灯L1和变阻器R都没有断路,否则也不存在U cd=6 V.6.如图,E为内阻不能忽略的电池,R1、R2、R3为定值电阻,S0、S为开关,与分别为理想电压表与理想电流表.初始时S0与S均闭合,现将S断开,则()A.的读数变大,的读数变小B.的读数变小,的读数变大C.的读数变小,的读数变小D.的读数变大,的读数变大答案 D7.在如图所示的电路中,开关S闭合后,由于电阻元件发生短路或断路故障,电压表和电流表的读数都增大,则可能出现了下列哪种故障()A.R1短路B.R2短路C.R3短路D.R1断路答案 A解析若R1短路,则外部电路的电阻只有R3,故总电阻减小,总电流变大,电流表的示数变大,电压表的示数变大,A对;若R2短路,电流表的示数为零,故B错;若R3短路,电压表的示数为零,故C错;若R1断路,电流表的示数为零,D错.8.某一电源的路端电压与电流的关系和电阻R1、R2的电压与电流的关系图如图所示.用此电源和电阻R1、R2组成电路.R1、R2可以同时接入电路,也可以单独接入电路.为使电源输出功率最大,可采用的接法是()A.将R1、R2串联后接到电源两端B.将R1、R2并联后接到电源两端C.将R1单独接到电源两端D.将R2单独接到电源两端答案 C解析由图可知,R1=0.5 Ω,R2=1 Ω,电源内阻r=0.5 Ω,电源的输出功率随外电阻的变化而变化,当R外=r时,电源的输出功率最大,因而R1单独接到电源两端时,电源输出功率最大.9.如图所示,把两个相同的灯泡分别接在甲、乙两个电路中,甲电路两端的电压为8 V,乙电路两端的电压为14 V.调节变阻器R1和R2使两灯都正常发光,此时变阻器消耗的功率分别为P1和P2.则下列关系中正确的是()A.P1>P2B.P1<P2C.P1=P2D.无法确定答案A解析设灯泡的额定电流为I0,额定电压为U0,则P1=(8-U0)·2I0=16I0-2U0I0,P2=(14-2U0)·I0=14I0-2U0I0,所以P1>P2,故选项A正确.10.如图所示,平行板电容器两极板间带电质点P原处于静止状态,不考虑电流表和电压表对电路的影响,当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时,则()A.电压表读数减小B.电流表读数减小C.质点P将向上运动D.R3上消耗的功率减小答案AD解析根据电路图,电阻R2与滑动变阻器R4接入电路的部分串联后,再与R3组成并联电路,最后并联部分再与电阻R1串联接入电源两端,电压表测量滑动变阻器R4接入电路部分的电压,电流表测量流过电阻R2的电流,电容器两极板间的电压等于并联部分的电压,当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时,变阻器接入电路的电阻变小,并联部分的电阻R并减小,干路电流I增大,并联部分电压U并=E-I(r+R1)减小,所以电容器两极板间的电压减小,极板间场强减小,电场力小于重力,质点P向下运动,选项C错误;电阻R3两端电压减小,流过R3的电流I3减小,R3上消耗的功率P3=I23R3减小,选项D正确;流过R3的电流I3减小,流过R2的电流I2=I-I3增大,所以电流表读数增大,选项B错误;流过R2的电流I2增大,R2两端的电压U2=I2R2增大,而并联部分的电压U并减小,所以,滑动变阻器R4接入电路部分的电压U4=U并-U2减小,电压表读数减小,选项A正确.11.某学生做研究串联电路电压特点的实验时,接成如图所示的电路,接通S后,他将多用电表电压挡的红、黑表笔并联在A、C两点间时,电压表读数为U;当并联在A、B两点间时,电压表读数也为U;当并联在B、C两点间时,电压表读数为零,故障的原因可能是()A.AB段断路B.BC段断路C.AB段短路D.BC段短路答案AD解析由题意可得U AB=U AC=U,说明由A、B分别至电源的线路均已接通.若BC段完好,则AB段断路;若BC段短路,则AB段可能断路,也可能完好.又由题述得U BC=0,因而可能AB段断路,或BC段短路,也有可能出现两者同时发生的情况.分析时考虑要全面,要把故障的可能原因全部找出来,不要漏掉正确选项.12.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 VB.电源的总功率为10 WC.a、b间电压的大小为5 VD.a、b间用导线连接后,电路的总电流为1 A答案AC解析外电路的总电阻R=20×2020+20Ω=10 Ω,总电流I=ER+r=1 A,则路端电压U=IR=10 V,A对;电源的总功率P总=EI=12 W,B错;a、b间电压大小为|U ab|=0.5×15 V-0.5×5 V=5 V,C项对;a、b 间用导线连接后,外电路的总电阻为R′=2×5×155+15Ω=7.5 Ω,电路中的总电流I=ER′+r≈1.26 A,D项错误.二、实验·计算题(共4小题,共40分。
2019-2020学年人教版高二物理(选修3-1)期末备考:重点、难点、热点突破专题09 实验:测电阻类实验主题一关于电阻的测量1.电压表和电流表的内、外接法(1)两种接法比较内接法外接法电路图误差原因电流表分压U测=U x+U A电压表分流I测=I x+I V电阻测量值R测=U测I测=R x+R A>R x测量值大于真实值R测=U测I测=R x R VR x+R V<R x测量值小于真实值适用条件R A≪R x R V≫R x适用于测量大阻值电阻小阻值电阻(2)两种电路的选择①阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若R x较小,宜采用电流表外接法;若R x较大,宜采用电流表内接法.简单概括为“大内偏大,小外偏小”.②临界值计算法:R x<R V R A时,用电流表外接法;R x>R V R A时,用电流表内接法.③实验试探法:按图所示接好电路,让连接电压表的导线P先后与a、b处接触一下,如果电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大,则可采用电流表外接法;如果电流表的示数有较大的变化,而电压表的示数变化不大,则可采用电流表内接法.2.滑动变阻器两种连接方式(1)滑动变阻器两种接法的对比限流接法分压接法对比说明电路图串、并联关系不同负载R上电压调节范围(不计电源内阻)RER+R0≤U≤E 0≤U≤E 分压电路调节范围大负载R上电流调节范围(不计电源内阻)ER+R0≤I≤ER0≤I≤ER分压电路调节范围大闭合S前触头位置b端a端都是为保护电路元件(2)滑动变阻器必须接成分压电路的几种情况:①要求电压表能从零开始读数;②当待测电阻R x≫R(滑动变阻器的最大阻值)时;③若采用限流式接法,电路中的最小电流仍超过电路中电表、电阻允许的最大电流.(3)滑动变阻器的最大阻值和用电器的阻值差不多且要求电压不从零开始变化,通常情况下,由于限流式结构简单、耗能少,优先使用限流式.【例1】用内阻为3 000 Ω的电压表和内阻为10 Ω的电流表测电阻,在图15甲、乙两种情况下,电压表的示数都是60 V,电流表的示数都是0.2 A,则R1的测量值为______ Ω,真实值是________ Ω,R2的测量值为________ Ω,真实值是________ Ω.【例2】某同学用伏安法测定待测电阻R x 的阻值(约为10 kΩ),除了R x 、开关S 、导线外,还有下列器材供选用:A .电压表(量程0~1 V ,内阻约10 kΩ)B .电压表(量程0~10 V ,内阻约100 kΩ)C .电流表(量程0~1 mA ,内阻约30 Ω)D .电流表(量程0~0.6 A ,内阻约0.05 Ω)E .电源(电动势1.5 V ,额定电流0.5 A ,内阻不计)F .电源(电动势 12 V ,额定电流2 A ,内阻不计)G .滑动变阻器R 0(阻值范围0~10 Ω,额定电流2 A)(1)为使测量尽量准确,电压表选用________,电流表选用________,电源选用________.(均填器材的字母代号)(2)在虚线框内画出测量R x 阻值的实验电路图.(3)该同学选择器材、连接电路和操作均正确,从实验原理上看,待测电阻测量值会________其真实值(填“大于”“小于”或“等于”),原因是_______________________________.主题二 描绘小灯泡的伏安特性曲线1.用电流表测出流过小灯泡的电流,用电压表测出小灯泡两端的电压,测出多组(U ,I )值,在I -U 坐标系中描出各对应点,用一条平滑的曲线将这些点连接起来。
选修3-1第2章章末测试一、选择题(共8小题)1.(2018·浙江省嘉兴市第一中学高二期末考试)智能手机耗电量大,移动充电宝应运而生,它是能直接给移动设备充电的储能装置。
充电宝的转化率是指电源放电总量占电源容量的比值,一般在0.60-0.70之间(包括移动电源和被充电池的线路板、接头和连线的损耗)。
如图为某一款移动充电宝,其参数见下表,则A.充电宝充电时将化学能转化为电能B.该充电宝最多能储存能量为1.8×105JC.该充电宝电量从零到完全充满电的时间约为3hD.该充电宝给电量为零、容量为2000mAh的手机充电,则理论上能充满5次2.(2018·浙江教育绿色评价联盟高考适应性试卷)智能手机耗电量大,移动充电宝应运而生,它是能直接给移动设备充电的储能装置。
充电宝的转化率是指电源放电总量占电源容量的比值,一般在0.60-0.70 之间(包括移动电源和被充电池的线路板、接头和连线的损耗)。
如图为某一款移动充电宝,其参数见下表,下列说法正确的是A.充电宝充电时将电能转化为内能B.该充电宝最多能储存能量为83.610JC.该充电宝电量从零到完全满电的时间约为2 hD.该充电宝给电量为零,容量为3 000 mAh 的手机充电,则理论上能充满4 次3.(2019年4月浙江选考)电动机与小电珠串联接人电路,电动机正常工作时,小电珠的电阻为R1,两端电压为U1,流过的电流为I1;电动机的内电阻为R2,两端电压为U2,流过的电流为12。
则A. B.C. D.4.(多选)(2019·济南模拟)如图所示电路中,电源电动势为E、内阻为r,R1、R2为定值电阻,L为小灯泡,R3为光敏电阻。
当光照减弱时,R3阻值增大,则A.电压表的示数增大B.R2中电流增大C.L的功率减小D.路端电压增大5.用两只完全相同的灵敏电流表分别改装成一只电流表和一只电压表。
将它们串联起来接入电路中,如图所示,此时A.两只电表的指针偏转角相同B.两只电表的指针都不偏转C.电流表指针的偏转角小于电压表指针的偏转角D.电流表指针的偏转角大于电压表指针的偏转角6.(2019·石家庄模拟)如图所示的电路中,闭合开关S ,灯泡L 1和L 2均正常发光。
2019-2020学年人教版高二物理(选修3-1)期末备考:重点、难点、热点突破专题10 实验:测定电源电动势及内阻主题一 伏安法测定电源电动势及内阻1.实验原理 闭合电路欧姆定律. 2.实验器材电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺. 3.实验步骤(1)电流表用0.6 A 的量程,电压表用3 V 的量程,按图连接好电路.(2)把滑动变阻器的滑片移到使阻值最大的一端.(3)闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显示数并记录一组数据(I 1,U 1).用同样的方法再测量几组I 、U 值,填入表格中.(4)断开开关,拆除电路,整理好器材. 4.用实验数据求E 、r 的处理方法(1)列方程求解:由U =E -Ir 得⎩⎪⎨⎪⎧U 1=E -I 1rU 2=E -I 2r,解得E 、r .(2)用作图法处理数据,如图所示.①图线与纵轴交点为E ; ②图线与横轴交点为I 短=Er ;③图线的斜率表示r =|ΔUΔI |.5.注意事项(1)为了使路端电压变化明显,可使用内阻较大的旧电池. (2)电流不要过大,应小于0.5 A ,读数要快.(3)要测出不少于6组的(I ,U )数据,变化范围要大些.(4)若U -I 图线纵轴刻度不从零开始,则图线和横轴的交点不再是短路电流,内阻应根据r =|ΔUΔI |确定.6.误差来源(1)偶然误差:用图象法求E 和r 时作图不准确. (2)系统误差:电压表分流.(3)本实验中测量结果是:E 测<E 真,r 测<r 真.【例1】在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中,所用电流表和电压表的内阻分别为0.1 Ω和1 kΩ,如图为实验原理图及所需器材图.(1)在图中用笔画线代替导线将器件按原理图连接成实验电路. (2)一位同学记录的6组数据见下表: I (A)0.120.200.310.320.500.57U (V) 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05试根据这些数据在图中画出U -I 图象,根据图象读出电池的电动势E =______ V ,求出电池内阻r =______ Ω.【答案】 (1)见解析图甲 (2)见解析图乙 1.46(1.45~1.47) 0.71(0.69~0.73) 【解析】 (1)按照实验原理图将实物图连接起来,如图甲所示.(2)根据U 、I 数据,在U -I 坐标系中找点描迹,如图乙所示,然后连线并将直线延长,交U 轴于U 1=1.46 V ,此即为电源电动势;由闭合电路欧姆定律得r =IU ∆∆=1.37-1.050.57-0.12 Ω≈0.71 Ω. 【例2】在“测定电源的电动势和内阻”的实验中,已连接好部分实验电路。
甲 乙(1)按如图甲所示的实验电路,把图乙中剩余的电路连接起来。
(2)在图乙所示的电路中,为避免烧坏电表,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于________(选填“A ”或“B ”)端。
(3)如图所示是根据实验数据作出的U -I 图象,由图可知,电源的电动势E =________V ,内阻r =________Ω。
【答案】(1)见解析图 (2)B (3)1.5 1.0 【解析】 (1)电路连接如图。
(2)闭合开关前,滑动变阻器接入电路中的阻值应该最大,故滑片应置于B 端。
(3)由图象可知,电源电动势为1.5 V ,内阻r =1.5-1.00.5Ω=1.0 Ω。
主题二 伏阻法与安阻测定电源电动势及内阻1.安阻法:由E =IR +Ir 可知,只要能得到I 、R 的两组数据,列出关于E 、r 的两个方程,就能解出E 、r ,用到的器材有电池、开关、电阻箱、电流表,电路图如图所示.2.伏阻法:由E =U +UR r 知,如果能得到U 、R 的两组数据,列出关于E 、r 的两个方程,就能解出E 、r ,用到的器材是电池、开关、电阻箱、电压表,电路图如图所示.【例3】小刚、小聪和小明所在的小组收集了手机的电池以及从废旧收音机上拆下的电阻、电容、电感线圈等电子器件.现从这些材料中选取两个待测元件进行研究,一是电阻R x (阻值约2 k Ω),二是手机中常用的锂电池(电动势E 的标称值为3.4 V),在操作台上还准备了如下实验器材: A .电压表V (量程4 V ,内阻R V 约10 kΩ)B .电流表A 1(量程100 mA ,内阻R A1约20 Ω)C .电流表A 2(量程2 mA ,内阻R A2约20 Ω)D .滑动变阻器(0~10 Ω,额定电流1 A)E .电阻箱R 0(0~999.9 Ω)F .开关S 一只、导线若干(1)小刚采用伏安法测定R x 的阻值,他使用的电池是待测的锂电池.电流表应选择________,图甲是他连接的部分实验器材,请你用笔画线完成实物连接;他用电压表的读数除以电流表的读数作为R x 的测量值,则测量值________真实值(填“大于”“小于”或“等于”);(2)小聪和小明设计了如图乙所示的电路图测量锂电池的电动势E 和内阻r .①小聪的实验操作是:闭合开关S.调整电阻箱的阻值为R 1时,读出电压表的示数为U 1;调整电阻箱的阻值为R 2时,读出电压表的示数为U 2.根据小聪测出的数据可求得该电池的电动势,其表达式为E =________; ②小明认为用线性图象处理数据更便于分析.他在实验中多次改变电阻箱阻值,获取了多组数据,画出的1U -1R 图象为一条直线(如图丙).由图丙可知该电池的电动势E =________ V 、内阻r =________ Ω.(结果均保留两位有效数字)【答案】 (1)C(或A 2) 见解析图 大于(2)①U 1U 2(R 1-R 2)U 2R 1-U 1R 2②3.3 0.25【解析】 (1)测量R x 的阻值时,滑动变阻器采取分压式接法,由于待测电阻的阻值较大,电流表采取内接法,实物图连线如图所示;通过待测电阻的最大电流为I m =3.42 000A =1.7 mA ,故电流表选取C(或A 2);由于电流表采取内接法,用电压表的读数除以电流表的读数应该为待测电阻与电流表内阻的阻值之和,所以测量值大于真实值.(2)①由闭合电路的欧姆定律可知:E =U 1+U 1R 1r ,E =U 2+U 2R 2r ,联立解得:E =U 1U 2(R 1-R 2)U 2R 1-U 1R 2;②由闭合电路的欧姆定律可知:E =U +U R r ,整理得1U =r E ·1R +1E ,故纵截距1E =0.3,解得E =103 V≈3.3 V ,斜率r E =0.6-0.34.0=340,解得r =0.25 Ω. 【例4】有一特殊电池,它的电动势约为 9 V ,内阻约为40 Ω,已知该电池允许输出的最大电流为50 mA.为了测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图甲所示电路进行实验,图中电流表的内阻R A =5 Ω,R 为电阻箱,阻值范围0~999.9 Ω,R 0为定值电阻,对电源起保护作用.(1)本实验中的R 0应选________(填字母). A .10 Ω B .50 Ω C .150 Ω D .500 Ω(2)该同学接入符合要求的R 0后,闭合开关S ,调整电阻箱的阻值,读取电流表的示数,记录多组数据,作出了如图乙所示的图线,则根据图线可求得该电池的电动势E =______ V ,内阻r =______ Ω. 【答案】 (1)C (2)10 45【解析】 (1)当电阻箱接入电路的阻值为零时,电路中的电流不能超过50 mA ,即电路中电阻的最小值约为180 Ω,除去电源内阻约为40 Ω、图中电流表的内阻R A =5 Ω,C 选项最为合适. (2)由U 外=E -Ir 得I (R 0+R +R A )=E -Ir ,变形得 1I =R 0+R E +r +R A E. 结合题图可得E =10 V ,r =45 Ω.主题三 实验拓展创新【例5】学习了“测量电源的电动势和内阻”后,物理课外活动小组自制了一个西红柿电池组,设计了如图所示的实验电路测定电流表的内阻,并用多种方法测量该电池组的电动势与内阻,请协助完成实验.(1)闭合开关S 1和S 2,调节电阻箱并记录电阻箱的示数R 、电流表(灵敏)的示数I 0和电压表的示数U 0,由此可知电流表的内阻R A 为_________(用上述测量量表示).(2)闭合开关调节R ,读出电流I 和电压U ,并测出多组数据,作出U -I 图线可得出电池组的电动势和内阻,此种办法测量的电动势与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“相等”),内阻的测量值与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“相等”).(3)断开S 1,闭合S 2,仅由多组电流表示数I 和电阻箱的示数R ,运用实验数据作出1I -R 图线为一条倾斜的直线,且该直线的斜率为k ,纵截距为b ,则该电池组的电动势为________,内阻为________(用k 、b 、R A 表示).【答案】 (1)U 0I 0-R (2)偏小 偏小 (3)1k bk -R A【解析】 (1)由部分电路欧姆定律可知R +R A =U 0I 0, 故R A =U 0I 0-R .(2)误差源于电压表的分流作用,根据闭合电路欧姆定律可知: E =U +(I +U R V )r ,变形得到:U =R V R V +r E -R V rR V +r I ,可知斜率为R V r R V +r <r ,截距R VR V +rE <E ,故电动势与内阻的测量值都偏小. (3)由闭合电路欧姆定律可知:E =I (R +R A +r ) 变形得到:1I =1E R +R A +r E,由题意可知k =1E ,b =R A +r E ,故E =1k ,r =bk-R A .【例6】在测量电源的电动势和内阻的实验中,由于所用电压表(视为理想电压表)的量程较小,某同学设计了如图所示的实物电路。
(1)实验时,应先将电阻箱的电阻调到________(选填“最大值”“最小值”或“任意值”)。
(2)改变电阻箱的阻值R ,分别测出阻值R 0=10 Ω的定值电阻两端的电压U 。
下列两组R 的取值方案中,比较合理的方案是________(选填“1”或“2”)。
方案编号电阻箱的阻值R /Ω1 400.0 350.0 300.0 250.0 200.0 280.070.060.050.040.0(3)根据实验数据描点,绘出的1U -R 图象是一条直线。
若直线的斜率为k ,在1U 坐标轴上的截距为b ,则该电源的电动势E =________,内阻r =________。
(用k 、b 和R 0表示) 【答案】(1)最大值 (2)2 (3)1kR 0 bk-R 0【解析】 (1)实验中电阻箱起到改变电路中的总电阻和分压的作用,为了确保仪器的安全,应先将电阻箱的电阻调到最大值。