2021年新高考真题物理汇编10 电路与电能（解析版）

专题10电路及其应用

I..（2021高考江苏物理卷）有研究发现，某神经细胞传递信号时，离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜

电流，若将该细胞膜视为IxlO-'F的电容器，在2ms内细胞膜两侧的电势差从-70mV变为30mV,则该

过程中跨膜电流的平均值为（）

A.1.5X10-7AB.2X10-7AC.3.5X10-7AD.5X10-7A

【参考答案】D

【命题意图】本题考查电容、电流定义及其相关知识点。

【解题思路】电势差从-70mV变为30mV,即△U=100mV,由电容定义C=Q/U可知，C=AQ/AU,AQ=C

△U=lX1O-8XO.1C=1X10-9C,电流I=ZiQ/t=5X10「A,选项D正确。

2.（6分）（2021新高考福建）

某实验小组使用多用电表和螺旋测微器测量一长度为80-00cm电阻丝的电阻率，该电阻丝的电阻值约为

100-200Q，材料未知,实验过程如下:

图（b）

(1)用螺旋测微器测量该电阻丝的直径,示数如图（a）所示.该电阻丝的直径为mm

(2)对多用电表进行机械调零.

(3)将多用电表的选择开关旋至倍率的电阻挡（填“、1”“乂10”“*100”或“n乐”）.

(4)将黑、红表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在电阻挡零刻度线.

（5）将黑、红表笔并接在待测电阻丝两端，多用电表的示数如图（b）所示.该电阻丝的电阻值为Q.

（6）测量完成之后，将表笔从插孔拔出，并将选择开关旋至『'OFF”位置.

（7）实验测得的该电阻丝电阻率为Q-m（结果保留3位有效数字）.

【参考答案】.（I）1.414

(3)xlO

(5)160

-4

(7)3.14X10

【关键能力：】实验探究能力。

【解题思路】（1）根据螺旋测微器读数规则，该电阻丝的直径为d=lmm+0.414mm=1.414mm。

（3）根据中值电阻为“15”，测量电阻值约为100~200C的电阻，要使指针指在中值电阻附近，应该将多

用电表的选择开关旋至X10倍率的电阻挡。

（5）根据多用电表欧姆档读数规则，该电阻丝的电阻值为16XI0Q=160Q.

（7）电阻丝长度L=80.00cm=0.8000m,横截面积S=nd2/4=1.57x10-6m2。

由电限定律，R=PL/S,解得实验测得的该电阻丝电阻率为B.ldxlOYom。

3.（8分）（2021新高考辽宁卷）某同学将一量程为250UA的微安表改装成量程为L5V的电压表。先将

电阻箱R1与该微安表串联进行改装，然后选用合适的电源E、滑动变阻器R2、定值电阻Rs、开关S和标准

电压表对改装后的电表进行检测，设计电路如图所示。

--------（J）

（1）微安表铭牌标示内阻为0.8kQ,据此计算R1的阻值应为—kQ。按照电路图连接电路，并将R1调

为该阻值。

（2）开关闭合前，R2的滑片应该移动到端。

（3）开关闭合后，调节R2的滑片位置，微安表有示数，但变化不显著，故障原因可能是（填选项

前的字母）。

（4）排除故障后，调节R2的滑片位置，当标准电压表示数为0.60V时，微安表的示数为98UA,此时需要

工填写“增大”或“减小”）R的阻值，以使改装电表的量程达到预期值。

【参考答案】（1）5.2（2）左端（2端）（3）A（4）减小

【解题思路】（1）根据串联电路规律，Ig=U,解得R尸彳=5.2X103Q=5.2kQ。

（2）开关闭合前，&的滑片应该移动到测量电路电压最小处，即幻的滑片应该移动到左端（2端）。

（3）开关闭合后，调节&的滑片位置，微安表有示数，说明电路是通路，但变化不显著，故障原因可能是

1、2间断路。

（4）调节型的滑片位置，当标准电压表示数为0.60V时，微安表的示数为98UA,小于预期值，需要减小

R1的阻值，以使改装电表的量程达到预期值。

4.（10分）（2021新高考北京卷）

在“测量金属丝的电阻率”实验中，某同学用电流表和电压表测量一金属丝的电阻。

（1）该同学先用欧姆表“xl”挡粗测该金属丝的电阻，示数如图1所示，对应的读数是C。

（2）除电源（电动势3.0V,内阻不计）、电压表（量程0~3V,内阻约3k。）、开关、导线若干外，

还提供如下实验器材：

A.电流表（量程0~0.6A,内阻约0.1C）

B.电流表（量程0~3.0A,内阻约0.02。）

C.滑动变阻器（最大阻值10。，额定电流2A）

D.滑动变阻器（最大阻值IkC,额定电流0.5A）

为了调节方便、测量准确，实验中电流表应选用,滑动变阻器应选用。

（选填实验器材前对应的字母）

（3）该同学测量金属丝两端的电压U和通过金属丝的电流/,得到多组数据，并在坐标图上标出，如

图2所示。请作出该金属丝的U-/图线，根据图线得出该金属丝电阻R=Q（结果保留

小数点后两位）。

UN

（4）用电流传感器测量通过定值电阻的电流，电流随时间变化的图线如图3所示。将定值电阻替换为

小灯泡，电流随时间变化的图线如图4所示，请分析说明小灯泡的电流为什么随时间呈现这样的

变化。

0闭合开关）0%（闭合开关）

图3图4

.【参考答案】（10分）

（1）6（2）A；C（3）如答图1；5.80

答图I

（4）刚闭合开关时，灯丝温度较低，电阻较小,电流较大；随着灯丝温度升高，电阻逐渐增大，电流

逐渐减小；当灯丝发热与散热平衡时，温度不变，电阻不变，电流保持不变。

【解题思路】〈1）根据多用电表欧姆档读数规则，电阻测量对应的读数是6Q。

（2）“测量金属丝的电阻率”实验，由I=U/R可知实验中电流表应选用量程0~0.6A的电流表

A,滑动变阻器应选用阻值范围与电阻丝差不多的滑动变阻器Co

（3）用直尺过尽可能多的点作直线作出该金属丝的U-/图线,，金属丝的图线斜率等于

该金属丝电阻R=5.80C。

（4）刚闭合开关时，灯丝温度较低，电阻较小，电流较大；随着灯丝温度升高，电阻逐渐增大，电流

逐渐减小；当灯丝发热与散热平衡时，温度不变，电阻不变，电流保持不变。

5.（9分）（2021新高考湖南卷）

某实验小组需测定电池的电动势和内阻，器材有：一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻（阻

值为&）、一个电流表（内阻为&）、一根均匀电阻丝（电阻丝总阻值大于R。，并配有可在电阻丝上移动

的金属夹）、导线若干。由于缺少刻度尺，无法测量电阻丝长度，但发现桌上有一个圆形时钟表盘。某同学

提出将电阻丝绕在该表盘上，利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度。主要实验步骤如下:

（1）将器材如图（a）连接:

（2）开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的端（填"a"或"b”）；

（3）改变金属夹的位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角。和电流表示数/,得到多

组数据;

（4）整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图（b）所示，图线斜率为左，与纵轴截距为d,设单

位角度对应电阻丝的阻值为石，该电池电动势和内阻可表示为后=，r=（用&、

RA、k、d、6表示）

（5）为进一步确定结果，还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值为。利用现有器材设计实验，在图（c）

方框中画出实验电路图（电阻丝用滑动变阻器符号表示）；

（6）利用测出的彳），可得该电池的电动势和内阻。

【参考答案】（2）b（4）r（/k里-（私+品）。（5）电路如图。

k

【解题思路】本题考查测量电动势和内阻实验、图像法处理实验数据尺及其相关知识点，主

要考查实验探究能力.（2）开关闭合前，金属夹应该夹在电阻丝的b端。

（4）设金属丝单位角度对应的电阻为小则电阻对图（a）所示电路，利用闭合电路欧姆定律,

E=I处+R+r+Ro）=1—+伪b+r+Ro）,变化为与图像相符的函数关系式，,=4.。+冬士巨4.由2=匕

IEEE

解得电动势E=r/k；由此+」+/=d解得『皿-（8+岛）。

Ek

（5）采用伏安法测量电阻丝总电阻R,实验电路图如图所示。得出总电阻R后，金属丝单位角度对应

的电阻为ro=R/3OO.

【方法总结】用图像法处理实验数据，要根据题给电路利用物理规律列出方程，并且把方程变化为与

图像相符的函数关系式。

6.（8分）（2021高考新课程I卷山东卷）热敏电阻是传感器中经常使用的元件，某学习小组要探究一热敏

电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有：

温控装置

—i

—---

图甲

待测热敏电阻冬（实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧）;

电源E（电动势L5V,内阻r约为S5C）；

电阻箱R（阻值范围°~9999.990）；

滑动变阻器“（最大阻值20Q）；

滑动变阻器“（最大阻值2000Q）.

微安表（量程10°NA,内阻等于2500C）；

开关两个，温控装置一套，导线若干.

同学们设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下:

②闭合'、,2,调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏；

③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开,2,调节电阻箱，使微安表指针半偏：

④记录此时的温度和电阻箱的阻值。

回答下列问题：

（1）为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用