2023版高考物理一轮复习第七章恒定电流真题集训章末验收

PAGEPAGEPAGE8第七章恒定电流命题点一：伏安特性曲线1．(2022·全国卷)电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比。在测电源电动势和内阻的实验中得到的实验图线如下图，图中U为路端电压，I为干路电流，a、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为ηa、ηb。由图可知ηa、ηb的值分别为()A.eq\f(3,4)、eq\f(1,4) B.eq\f(1,3)、eq\f(2,3)C.eq\f(1,2)、eq\f(1,2) D.eq\f(2,3)、eq\f(1,3)解析：选D电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比，即η＝eq\f(P外,P总)＝eq\f(IU,IE)＝eq\f(U,E)，E为电源的总电压(即电动势)。在U­I图像中，纵轴截距表示电动势，根据图像可知Ua＝eq\f(2,3)E，Ub＝eq\f(1,3)E，那么ηa＝eq\f(2,3)，ηb＝eq\f(1,3)。所以A、B、C错误，D正确。命题点二：测定金属的电阻率2．(2022·全国卷)用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻RT，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的。某同学将RT和两个适当的固定电阻R1、R2连成图甲虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻RL的阻值随RT所处环境温度的变化近似为线性的，且具有适宜的阻值范围。为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下RL的阻值，测量电路如图甲所示，图中的电压表内阻很大。RL的测量结果如下表所示。温度t(℃)30．040．050．060．070．080．090．0RL阻值(Ω)54．351．548．344．741．437．934．7答复以下问题：(1)根据图甲所示的电路，在图乙所示的实物图上连线。(2)为了检验RL与t之间近似为线性关系，在图丙上作RL­t关系图线。(3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图丁、戊所示。电流表的读数为____________，电压表的读数为__________。此时等效电阻RL的阻值为__________；热敏电阻所处环境的温度约为__________。解析：(1)根据电路图连接电路，电路图如下图。(2)根据数据描出点，连接成直线，图像如下图。(3)根据电表示数可知，电流大小为I＝eq\f(23,30)×150mA＝115mA，电压大小为U＝eq\f(50.0,60)×6V＝5.00V，由局部电路欧姆定律得等效电阻的阻值RL＝eq\f(5.00,115×10－3)Ω＝43.5Ω，对照RL­t图像找出相应的温度约为64.0℃。答案：(1)(2)见解析图(3)115mA5.00V43.5Ω64.0℃命题点三：电表内阻的测量及电表的改装3．(2022·全国卷Ⅰ)图甲为某同学改装和校准毫安表的电路图，其中虚线框内是毫安表的改装电路。甲乙(1)毫安表表头的内阻为100Ω，满偏电流为1mA；R1和R2为阻值固定的电阻。假设使用a和b两个接线柱，电表量程为3mA；假设使用a和c两个接线柱，电表量程为10mA。由题给条件和数据，可以求出R1＝________Ω，R2＝________Ω。(2)现用一量程为3mA、内阻为150Ω的标准电流表eq\o\ac(○,A)对改装电表的3mA挡进行校准，校准时需选取的刻度为0.5mA、1.0mA、1.5mA、2.0mA、2.5mA、3.0mA。电池的电动势为1.5V，内阻忽略不计；定值电阻R0有两种规格，阻值分别为300Ω和1000Ω；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为750Ω和3000Ω。那么R0应选用阻值为________Ω的电阻，R应选用最大阻值为________Ω的滑动变阻器。(3)假设电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大，利用图乙的电路可以判断出损坏的电阻。图乙中的R′为保护电阻，虚线框内未画出的电路即为图甲虚线框内的电路。那么图中的d点应和接线柱________(填“b〞或“c〞)相连。判断依据是：_____________________________________________________________________________________________。解析：(1)设使用a和b两接线柱时，电表量程为I1，使用a和c两接线柱时，电表量程为I2，那么使用a和b时：eq\f(IgRg,R1＋R2)＋Ig＝I1①使用a和c时：eq\f(Ig(Rg＋R2),R1)＋Ig＝I2②由①②两式得R1＝15Ω，R2＝35Ω。(2)校准时电路中的总电阻的最小值为R小＝eq\f(1.5,3.0×10－3)Ω＝500Ω，总电阻的最大值为R大＝eq\f(1.5,0.5×10－3)Ω＝3000Ω，故R0选300Ω的，R选用最大阻值为3000Ω的滑动变阻器。(3)d接b时，R1和R2串联，不管是R1还是R2损坏，电表都有示数且示数相同，故应将d接c。根据d接c时的电路连接情况可知：闭合开关，假设电表指针偏转，那么损坏的电阻是R1；假设电表指针不动，那么损坏的电阻是R2。答案：(1)1535(2)3003000(3)c闭合开关时，假设电表指针偏转，那么损坏的电阻是R1；假设电表指针不动，那么损坏的电阻是R24．(2022·全国卷Ⅱ)电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍。某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：待测电压表eq\o\ac(○,V)(量程3V，内阻约为3000Ω)，电阻箱R0(最大阻值为99999.9Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值100Ω，额定电流2A)，电源E(电动势6V，内阻不计)，开关两个，导线假设干。(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一局部，将电路图补充完整。(2)根据设计的电路，写出实验步骤：_________________________________________________________________________________________________________________。(3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV′，与电压表内阻的真实值RV相比，RV′________RV(填“＞〞“＝〞或“＜〞)，主要理由是_____________________________。解析：(1)因滑动变阻器阻值较小，所以选择滑动变阻器的分压接法。实验电路如下图。(2)移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小；闭合开关S1、S2，调节R1，使电压表的指针满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开S2，调节电阻箱R0，使电压表的指针半偏；读取电阻箱所示的电阻值，此即为测得的电压表内阻。(3)断开S2，调节电阻箱使电压表成半偏状态，电压表所在支路总电阻增大，分得的电压也增大；此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压，故RV′＞RV(其他合理说法同样给分)。答案：见解析命题点四：测定电源的电动势和内阻5．(2022·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(最大阻值为999.9Ω)，电阻R0(阻值为3.0Ω)，电阻R1(阻值为3.0Ω)，电流表Ⓐ(量程为200mA，内阻为RA＝6.0Ω)，开关S。实验步骤如下：①将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S；②屡次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R；③以eq\f(1,I)为纵坐标，R为横坐标，作eq\f(1,I)­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。答复以下问题：(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻，那么eq\f(1,I)与R的关系式为___________________。(2)实验得到的局部数据如下表所示，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/Ω1.02.03.04.05.06.07.0I/A0.1430.125①0.1000.0910.0840.077eq\f(1,I)/A－16.998.00②10.011.011.913.0乙丙(3)在图丙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－1·Ω－1，截距b＝________A－1。(4)根据图线求得电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。解析：(1)根据闭合电路欧姆定律，可得E＝I＋eq\f(IRA,R1)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(R＋r＋R0＋\f(R1RA,R1＋RA)))，可得eq\f(1,I)＝eq\f(R1＋RA,R1E)R＋eq\f(R1＋RA,R1E)R0＋r＋eq\f(R1RA,R1＋RA)。(2)根据电流表读数原理可得：其读数为0.110A，其倒数为9.09A－1。(3)根据图线可知，斜率k＝1.0A－1·Ω－1，截距b＝6.0A－1。(4)根据图线，eq\f(R1＋RA,R1E)＝1.0A－1·Ω－1，电动势E＝3.0V，eq\f(R1＋RA,R1E)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(R0＋r＋\f(R1RA,R1＋RA)))＝6.0A－1，内阻r＝1.0Ω。答案：(1)eq\f(1,I)＝eq\f(RA＋R1,ER1)R＋eq\f(1,E)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(RA＋\f(RA＋R1,R1)(r＋R0)))或写成eq\f(1,I)＝eq\f(3.0,E)R＋eq\f(3.0,E)(5.0＋r)(2)①0.110②9.09(3)如下图1.06.0(4)3.01.0命题点五：练习使用多用电表6．(2022·全国卷Ⅰ)某学生实验小组利用图(a)所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1k〞挡内部电路的总电阻。使用的器材有：多用电表；电压表：量程5V，内阻十几千欧；滑动变阻器：最大阻值5kΩ；导线假设干。答复以下问题：(1)将多用电表挡位调到电阻“×1k〞挡，再将红表笔和黑表笔，调零点。(2)将图(a)中多用电表的红表笔和(填“1”或“2(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图(b)所示，这时电压表的示数如图(c)所示，多用电表和电压表的读数分别为kΩ和V。(4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零。此时多用电表和电压表的读数分别为12.0kΩ和4.00V。从测量数据可知，电压表的内阻为________kΩ。(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图(d)所示。根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为V，电阻“×1k〞挡内部电路的总电阻为kΩ。解析：(1)使用多用电表测电阻时，换挡后需重新进行欧姆调零，故应将两表笔短接进行调零。(2)电流应从多用电表的红表笔流入、黑表笔流出，故红表笔应接“1”(3)从图(b)可以看出指针指向欧姆挡15.0位置，电阻挡为“×1k〞，故读数为15.0kΩ；由于电压表量程为5V，指针所指位置为3.60，故读数为3.60V。(4)当滑动变阻器连入电路中的电阻为零时，多用电表读数即为电压表内阻，所以电压表内阻为12.0kΩ。(5)设多用电表内电池的电动势为E、多用电表内阻为R，由第(3)、(4)问可知

=

，

=

，两式联立解得：E=9.00V，R=15.0kΩ。答案：(1)短接(2)1(3)15.03.60(4)12.0(5)9.0015.07．(2022·全国卷Ⅱ)某同学用量程为1mA、内阻为120Ω的表头按图甲所示电路改装成量程分别为1V和1A的多用电表。图中R1和R2为定值电阻，S为开关。答复以下问题：(1)根据图甲所示的电路，在图乙所示的实物图上连线。(2)开关S闭合时，多用电表用于测量________(填“电流〞“电压或〞电阻“)；开关S断开时，多用电表用于测量________(填“电流〞“电压〞或“电阻〞)。(3)表笔A应为________色(填“红〞或“黑〞)。(4)定值电阻的阻值R1＝________Ω，R2＝________Ω。(结果取3位有效数字)解析：(2)开关S闭合时，电阻R1与电流表并联，多用电表用于测量电流。开关S断开时，电阻R2与电流表串联，多用电表用于测量电压。(3)根据电流应从电流表或电压表的正接线柱进，从负接线柱出，即从表笔A出，表笔A应为黑色，表笔B应为红色。(4)开关S断开时，由串联电路知识，Ig(R2＋Rg)＝U，解得R2＝880Ω；开关S闭合时，由并联电路知识，Ig(R2＋Rg)＝(I－Ig)R1，解得R1＝1.00Ω。答案：(1)连线如下图(2)电流电压(3)黑(4)1.00880命题点六：其他电学设计实验8．(2022·全国卷)图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小，并判定其方向。所用局部器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；R为电阻箱；eq\o\ac(○,A)为电流表；S为开关。此外还有细沙、天平、米尺和假设干轻质导线。(1)在图中画线连接成实验电路图。(2)完成以下主要实验步骤中的填空：①按图接线。②保持开关S断开，在托盘内参加适量细沙，使D处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量m1。③闭合开