微专题八 等效法（讲义）-2025年高考物理二轮复习讲练测（新高考通）含解析

微专题八等效法（讲义）-2025年高考物理二轮复习讲练测（新高考通用）含解析微专题八等效法（讲义）-2025年高考物理二轮复习讲练测（新高考通用）含解析微专题八等效法目录TOC\o"1-3"\h\u01考情透视·目标导航 2 3 4 4一、等效电场 4二、等效重力场 4三、等效电源 4四、等效替代法测电阻 5五、变压器中的等效电阻 5六、单摆公式中的等效摆长和加速度 6 7 9考向一等效电场 9考向二等效重力场 9考向三等效电源 11考向四等效替代法测电阻 12考向五变压器中的等效电阻 13考向六单摆公式中的等效摆长和加速度 14命题统计命题要点2024年2023年2022年热考角度等效法2022湖南卷T2命题规律从近三年高考试题来看，等效法的考查不是太频繁，只在2022年在变压器中考查过等效电阻。考向预测预计在2025年高考中，会以选择题的形式考查变压器中中的等效电阻问题；或者在电学实验题中考查等效替代法测电阻。命题情景多以典型的电场、电学实验或者变压器为命题背景常用方法等效法等效法等效电场等效法等效电场等效重力场单摆公式中的等效摆长和加速度变压器问题中的等效电阻等效替代法测电阻等效电源一、等效电场一个无限大的金属板与一个点电荷之间的空间电场分布与等量异种电荷之间的电场分布类似。二、等效重力场先求出重力与电场力的合力,将这个合力视为一个等效重力,将a=F合三、等效电源1.串联等效电源：如图所示，当电路中的电源和一个定值电阻串联时，我们可以将电源和该定值电阻等效为一个新的电源。设电源电动势为E，内阻r，定值电阻为R0，等效新电源电动势为E1，等效内阻为r1。当MN间外电路断路时，MN两点间电压等于新电源电动势，则E1=E0，电源与定值电阻串联，则r1=r+R02.并联等效电源：如图所示，当电路中的电源和一个定值电阻并联时，我们可以将电源和该定值电阻等效为一个新的电源。设电源电动势为E，内阻r，定值电阻为R0，等效新电源电动势为E2，等效内阻为r2。当MN间外电路断路时，MN两点间电压，即电路中R0两点间电压，等于新电源电动势，则MN间外电路断路时，原电源直接对定值电阻R0供电，则，即得。将电源与定值电阻看为一个整体，新电源的等效内阻即为电源内阻与定值电阻并联后的总电阻，则四、等效替代法测电阻等效替代法可以很精确(测量原理上不存在误差)地将一个未知电阻的阻值测量出来,主要有以下两种设置方法。1.电流等效替代①按如图电路图连接好电路,并将电阻箱R0的阻值调至最大,滑动变阻器的滑片P置于a端。②闭合开关S1、S2,调节滑片P,使电流表指针指在适当的位置,记下此时电流表的示数I。③断开开关S2,再闭合开关S3,保持滑动变阻器滑片P位置不变,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I。④此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效,即Rx=R0。2.电压等效替代该方法的实验步骤如下:①按如图电路图连好电路,并将电阻箱R0的阻值调至最大,滑动变阻器的滑片P置于a端。②闭合开关S1、S2,调节滑片P,使电压表指针指在适当的位置,记下此时电压表的示数U。③断开开关S2,再闭合开关S3,保持滑动变阻器滑片P位置不变,调节电阻箱,使电压表的示数仍为U。④此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效,即Rx=R0。五、变压器中的等效电阻设变压器的原线圈和副线圈匝数分别是n1和n2，电流分别是I1和I2，电压分别为U1和U2，副线圈的总负载为R，则：所以U为理想交变电源电压，RL1可等效为理想交变电源的内阻，可理解为等效电路的外电阻。六、单摆公式中的等效摆长和加速度1.常见三种情况单摆的等效摆长l等效＝lsinα做垂直纸面的小角度摆动l等效＝lsinα＋l垂直纸面摆动l等效＝l纸面内摆动左侧：l等效＝l右侧：l等效＝eq\f(2,3)l纸面内摆动T＝πeq\r(\f(l,g))＋πeq\r(\f(2l,3g))2.等效重力加速度情况一：摆球除受重力和拉力外还受其他力，但其他力不沿半径方向，这种情况下g为等效重力加速度。①在竖直向下的电场中的单摆：等效的“重力加速度”为，单摆周期：②在竖直方向的加速下降（失重）电梯中的单摆：等效的“重力加速度”为，单摆周期：③在竖直方向的加速上升（超重）电梯中的单摆：等效的“重力加速度”为，单摆周期：情况一等效重力加速度的求解步骤：①分析摆球的受力，确定摆球相对静止的位置（即平衡位置）。②计算摆球的视重F。（即平衡位置的拉力）③利用，求出等效重力加速度。情况二：摆球除受重力和拉力外还受其他力，但其他力只沿半径方向，而沿振动方向无分力，这种情况下加速度不变，依然为重力加速度，单摆的周期不变。1．（2022·湖南·高考真题）如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头P1初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻R1的阻值为R，滑动变阻器R2的最大阻值为9R，滑片P2初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U，理想电流表A的示数为I。下列说法正确的是（）A．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I减小，U不变B．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率增大C．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增大D．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率减小【技巧点拨】（1）理想变压器原线圈有电阻时，原线圈和副线圈包括副线圈中的电阻，可以等效为一个电阻；（2）根据闭合电路中输出功率的关系做出动态判断。2．（2021·浙江·高考真题）小李在实验室测量一电阻Rx的阻值。（1）因电表内阻未知，用如图1所示的电路来判定电流表该内接还是外接。正确连线后，合上开关S，将滑动变阻器的滑片P移至合适位置。单刀双掷开关K掷到1，电压表的读数，电流表的示数如图2所示，其读数A；将K掷到2，电压表和电流表的读数分别为，。由此可知应采用电流表（填“内”或“外”）接法。（2）完成上述实验后，小李进一步尝试用其它方法进行实验：①器材间连线如图3所示，请在虚线框中画出对应的电路图；②先将单刀双掷开关掷到左边，记录电流表读数，再将单刀双掷开关挪到右边，调节电阻箱的阻值，使电流表的读数与前一次尽量相同，电阻箱的示数如图3所示。则待测电阻。此方法（填“有”或“无”）明显的实验误差，其理由是。【技巧点拨】（1）根据电压表和电流表示数变化的是否明显，判断用内接还是外接；（2）两次实验中电路电流相同，待测电阻阻值可以做等效替代。考向一等效电场3．（2024·云南·期末测试）已知一个无限大的金属板与一个点电荷之间的空间电场分布与等量异种电荷之间的电场分布类似，即金属板表面各处的电场强度方向与板面垂直。如图所示MN为无限大的不带电的金属平板，且与大地连接。现将一个电荷量为的点电荷置于板的右侧，图中a、b、c、d是以点电荷为圆心的圆上的四个点，四点的连线构成一内接正方形，其中ab连线与金属板垂直。则下列说法正确的是（）

A．点电场强度与点电场强度相同B．点电场强度与点电场强度相同C．点电势等于点电势D．将试探电荷从点沿直线ad移到点的过程中，试探电荷电势能始终保持不变8．（2024·辽宁·一模）如图所示，无限大平行金属板水平放置且接地，金属板上表面涂上绝缘层，一个带正电的点电荷P固定在金属板正上方，该电荷与金属板间形成的电场与等量异种点电荷连线的中垂线一侧的电场分布相同。将一个带正电的带电粒子Q（其电量足够小，不影响点电荷P与金属板的场）从P与金属板垂直连线中点的a点沿直线移到板上b点，再沿直线移到板上c点，则此过程（）A．从a到c，Q的电势能一直减小 B．从a到c，Q的电势能先减小后不变C．从a到c，Q受到的电场力先减小后不变 D．Q在a点受到的电场力大于P对Q的库仑力考向二等效重力场5．（2025·云南昭通·模拟预测）如图甲所示为一种“自动旋转电玩小球”玩具模型的简化图。内侧半径为的光滑绝缘轨道竖直固定放置，轨道内部存在与轨道平面平行的匀强电场（方向未知）。轨道内侧有一质量为，带电量为的五彩小球从轨道最低点以某一初速度启动，在轨道平面内沿逆时针方向恰好能做完整的圆周运动。运动过程中，小球与轨道圆心的连线与方向的夹角记为，乙图所示为小球在运动过程中的电势能随角度的变化情况，已知重力加速度为，则（）

A．匀强电场的方向水平向右B．电场强度的大小为C．小球运动过程中动能的最小值为D．小球运动过程中对轨道压力的最大值为6．（2024·黑龙江·三模）如图所示，倾角为（的斜面末端连接一段水平轨道后与竖直的光滑绝缘半圆轨道平滑连接，O为圆心，A、B为竖直直径的上、下两端点。现有一质量为、带电荷量为的小球（可视为质点），以大小为的初速度从斜面上某点以垂直斜面方向向上抛出，小球恰好从半圆轨道的最高点A无碰撞飞入半圆轨道。已知整个空间存在水平向右的匀强电场，电场强度大小为，重力加速度g取10m/s²，，下列说法正确的是（）A．小球在A点的速度大小为2.25m/sB．小球从抛出到A点的运动是类平抛运动C．小球第一次在半圆轨道上滑行过程中，可能会在某处脱离半圆轨道D．小球第一次在半圆轨道上滑行过程中对轨道的最大压力大小为24N考向三等效电源7．（2024·山西·期末）如图甲所示的电路中，将滑动变阻器的滑片由a端向b端移动，用两个电表分别测量电压和电流，得到部分图像如图乙所示，两电表均为理想电表，则（）A．电源的电动势为9VB．电源的内阻为4ΩC．滑动变阻器的总阻值为10ΩD．当电压表示数为5.0V时，消耗的功率最大。8．（2024·山东·期末）如图甲所示的一黑箱装置、盒内有电源、电阻等元件，a、b为黑箱的两个输出端（1）为了探测黑箱，某同学进行了以下测量A．用多用电表的电压挡测量a、b间的输出电压B．用多用电表的电阻挡测量a、b间的电阻你认为这个同学以上测量中有不妥的有（选填字母）；（2）含有电源的黑箱相当于一个“等效电源”，a、b是等效电源的两极，为了测定这个等效电源的电动势和内阻，该同学设计了如图乙所示的电路，调节电阻箱的阻值，记录下电压表和电流表的示数，并在如图所示的方格纸上建立U-I坐标，根据实验数据画出了坐标点，如图所示，并由图求出等效电源的内阻r’=Ω；由于电压表有分流的作用，采用此测量电路，测得的等效电源的内阻，与真实值相比（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；（3）现探明黑箱中的电源和电阻如图丙所示，探出电阻R1=1.5Ω、R2=2Ω；推算出黑箱内电源的电动势E=V，内阻r=Ω考向四等效替代法测电阻9．（2024·全国·模拟预测）某兴趣小组设计实验测量灵敏电流计G的内阻和电池的电动势和内阻，实验电路如图所示，定值电阻阻值已知。（1）测量灵敏电流计G的内阻的实验过程如下：①开始实验，将开关拨向1，再将开关闭合，记录电流表A的示数为I；将开关断开，然后将开关拨向2后，再将开关闭合，调节电阻箱R，使得电流表示数仍为I；②记下此时电阻箱的示数，则灵敏电流计的内阻（用题中所给符号表示）。（2）测量电池的电动势和内阻的实验过程如下：①开始实验，将开关按向2后，再将开关闭合，调节电阻箱R，得到多组阻值R和电流表示数I，并画出图像，如图所示，已知斜率为k，纵轴截距为b，可得电源电动势，内阻（用题目已知的符号表示）。②本实验中，电动势的测量值（选填“大于”、“小于”或“等于”）真实值，内阻的测量值（选填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。10．（2023·河北唐山·二模）某同学利用实验室现有器材，设计了一个测量电阻阻值的实验。测量电路如图所示，实验器材如下：电池组E（电动势为，内阻较小、可忽略不计）；电压表V1（量程为，内阻为）；电压表V2（量程为，内阻为）；定值电阻（阻值为）；滑动变阻器（最大阻值为）；待测电阻；单刀单掷开关，单刀双掷开关，导线若干。

（1）断开开关，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大的一端，按照电路图连接电路。闭合开关，单刀双掷开关接1，移动滑动变阻器的滑片，使电压表指针指在满刻度的处。该同学选择的电压表为（选填“V1”或“V2”）；此时滑动变阻器接入电路的阻值应为。（2）保持滑动变阻器的阻值不变，单刀双掷开关接2，电压表指针指在满刻度的处，则的测量值为。（3）本实验中，未考虑电池组的内阻，这对的测量值（选填“有”或“无”）影响。考向五变压器中的等效电阻11．（2024·河南·模拟预测）如图所示的变压器电路中，原、副线圈的匝数比为1∶3，在a、b两端加正弦式交流电，两个电阻的阻值分别为R0和R，当开关S闭合时，电阻R消耗的功率为P，断开开关S，电阻R消耗的功率为0.5P，则R0和R的关系正确的是（）

A． B． C． D．12．（2024·湖南·模拟预测）如图所示，某理想变压器接在电压有效值恒为360V的正弦交流电源两端，原、副线圈的匝数之比n1:n2=3:1，定值电阻R0=90Ω，R1=20Ω，滑动变阻器最大阻值R=40Ω，电流表为理想电表。初始时滑动变阻器的滑片P位于滑动变阻器的中点，将滑片P向上缓慢滑至a点的过程中，下列说法正确的是（）A．P在中点时通过R0的电流为2A B．交流电源的输出功率最小为720WC．定值电阻R0消耗的电功率逐渐增大 D．副线圈负载消耗的电功率逐渐减小考向六单摆公式中的等效摆长和加速度13．（2024·浙江·模拟预测）如图所示为一个“杆线摆”，可以绕着悬挂轴OO'摆动，轻杆与悬挂轴OO'垂直且杆长为1.25m，其摆球的运动轨迹被约束在一个倾斜的平面内，相当于单摆在斜面上来回摆动，静止时轻杆与重垂线的细线夹角为α，当小球受到垂直纸面方向的扰动时则做微小摆动，（）A．若α=30°，小球静止在平衡位置时，杆和线的合力沿杆的方向B．若α=60°，小球摆动到平衡位置时，受到的合力竖直向上C．若α=30°，小球摆动时的“等效重力加速度”为5m/s2D．若α=60°，小球做微小摆动的周期为πs14．（2023·江苏扬州·三模）如图所示，“杆线摆”可以绕着固定轴来回摆动。摆球的运动轨迹被约束在一个倾斜的平面内，这相当于单摆在光滑斜面上来回摆动。轻杆水平，杆和线长均为L，重力加速度为g，摆角很小时，“杆线摆”的周期为（）

A． B．C． D．微专题八等效法目录TOC\o"1-3"\h\u01考情透视·目标导航 2 3 4 4一、等效电场 4二、等效重力场 4三、等效电源 4四、等效替代法测电阻 5五、变压器中的等效电阻 6六、单摆公式中的等效摆长和加速度 6 7 10考向一等效电场 10考向二等效重力场 11考向三等效电源 14考向四等效替代法测电阻 18考向五变压器中的等效电阻 21考向六单摆公式中的等效摆长和加速度 23命题统计命题要点2024年2023年2022年热考角度等效法2022湖南卷T2命题规律从近三年高考试题来看，等效法的考查不是太频繁，只在2022年在变压器中考查过等效电阻。考向预测预计在2025年高考中，会以选择题的形式考查变压器中中的等效电阻问题；或者在电学实验题中考查等效替代法测电阻。命题情景多以典型的电场、电学实验或者变压器为命题背景常用方法等效法等效法等效法等效电场等效重力场单摆公式中的等效摆长和加速度变压器问题中的等效电阻等效替代法测电阻等效电源一、等效电场一个无限大的金属板与一个点电荷之间的空间电场分布与等量异种电荷之间的电场分布类似。二、等效重力场先求出重力与电场力的合力,将这个合力视为一个等效重力,将a=F合三、等效电源1.串联等效电源：如图所示，当电路中的电源和一个定值电阻串联时，我们可以将电源和该定值电阻等效为一个新的电源。设电源电动势为E，内阻r，定值电阻为R0，等效新电源电动势为E1，等效内阻为r1。当MN间外电路断路时，MN两点间电压等于新电源电动势，则E1=E0，电源与定值电阻串联，则r1=r+R02.并联等效电源：如图所示，当电路中的电源和一个定值电阻并联时，我们可以将电源和该定值电阻等效为一个新的电源。设电源电动势为E，内阻r，定值电阻为R0，等效新电源电动势为E2，等效内阻为r2。当MN间外电路断路时，MN两点间电压，即电路中R0两点间电压，等于新电源电动势，则MN间外电路断路时，原电源直接对定值电阻R0供电，则，即得。将电源与定值电阻看为一个整体，新电源的等效内阻即为电源内阻与定值电阻并联后的总电阻，则四、等效替代法测电阻等效替代法可以很精确(测量原理上不存在误差)地将一个未知电阻的阻值测量出来,主要有以下两种设置方法。1.电流等效替代①按如图电路图连接好电路,并将电阻箱R0的阻值调至最大,滑动变阻器的滑片P置于a端。②闭合开关S1、S2,调节滑片P,使电流表指针指在适当的位置,记下此时电流表的示数I。③断开开关S2,再闭合开关S3,保持滑动变阻器滑片P位置不变,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I。④此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效,即Rx=R0。2.电压等效替代该方法的实验步骤如下:①按如图电路图连好电路,并将电阻箱R0的阻值调至最大,滑动变阻器的滑片P置于a端。②闭合开关S1、S2,调节滑片P,使电压表指针指在适当的位置,记下此时电压表的示数U。③断开开关S2,再闭合开关S3,保持滑动变阻器滑片P位置不变,调节电阻箱,使电压表的示数仍为U。④此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效,即Rx=R0。五、变压器中的等效电阻设变压器的原线圈和副线圈匝数分别是n1和n2，电流分别是I1和I2，电压分别为U1和U2，副线圈的总负载为R，则：所以U为理想交变电源电压，RL1可等效为理想交变电源的内阻，可理解为等效电路的外电阻。六、单摆公式中的等效摆长和加速度1.常见三种情况单摆的等效摆长l等效＝lsinα做垂直纸面的小角度摆动l等效＝lsinα＋l垂直纸面摆动l等效＝l纸面内摆动左侧：l等效＝l右侧：l等效＝eq\f(2,3)l纸面内摆动T＝πeq\r(\f(l,g))＋πeq\r(\f(2l,3g))2.等效重力加速度情况一：摆球除受重力和拉力外还受其他力，但其他力不沿半径方向，这种情况下g为等效重力加速度。①在竖直向下的电场中的单摆：等效的“重力加速度”为，单摆周期：②在竖直方向的加速下降（失重）电梯中的单摆：等效的“重力加速度”为，单摆周期：③在竖直方向的加速上升（超重）电梯中的单摆：等效的“重力加速度”为，单摆周期：情况一等效重力加速度的求解步骤：①分析摆球的受力，确定摆球相对静止的位置（即平衡位置）。②计算摆球的视重F。（即平衡位置的拉力）③利用，求出等效重力加速度。情况二：摆球除受重力和拉力外还受其他力，但其他力只沿半径方向，而沿振动方向无分力，这种情况下加速度不变，依然为重力加速度，单摆的周期不变。1．（2022·湖南·高考真题）如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头P1初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻R1的阻值为R，滑动变阻器R2的最大阻值为9R，滑片P2初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U，理想电流表A的示数为I。下列说法正确的是（）A．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I减小，U不变B．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率增大C．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增大D．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率减小【答案】B【详解】AB．由题意可知，原副线圈的匝数比为，则副线圈的电流为，根据欧姆定律可得副线圈的电压有效值为则变压器原线圈的电压有效值为设输入交流电的电压有效值为，则可得保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，不断变大，根据欧姆定律可知变压器原线圈的电压有效值变大，输入电压有效值不变，则两端的电压不断变小，则电压表示数变小，原线圈的电压电流都变大，则功率变大，根据原副线圈的功率相等，可知消耗的功率增大，故B正确，A错误；CD．设原副线圈的匝数比为，同理可得则整理可得保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，不断变大，则变小，对由欧姆定律可知可知不断变小，根据原副线圈的功率相等可知消耗的功率整理可得可知时，消耗的功率有最大值，可知消耗的功率先增大，后减小，故CD错误。故选B。【技巧点拨】（1）理想变压器原线圈有电阻时，原线圈和副线圈包括副线圈中的电阻，可以等效为一个电阻；（2）根据闭合电路中输出功率的关系做出动态判断。2．（2021·浙江·高考真题）小李在实验室测量一电阻Rx的阻值。（1）因电表内阻未知，用如图1所示的电路来判定电流表该内接还是外接。正确连线后，合上开关S，将滑动变阻器的滑片P移至合适位置。单刀双掷开关K掷到1，电压表的读数，电流表的示数如图2所示，其读数A；将K掷到2，电压表和电流表的读数分别为，。由此可知应采用电流表（填“内”或“外”）接法。（2）完成上述实验后，小李进一步尝试用其它方法进行实验：①器材间连线如图3所示，请在虚线框中画出对应的电路图；②先将单刀双掷开关掷到左边，记录电流表读数，再将单刀双掷开关挪到右边，调节电阻箱的阻值，使电流表的读数与前一次尽量相同，电阻箱的示数如图3所示。则待测电阻。此方法（填“有”或“无”）明显的实验误差，其理由是。【答案】0.34见解析外5有电阻箱的最小分度与待测电阻比较接近（或其它合理解释）【详解】（1）[1]由电流表的表盘可知电流大小为0.34A[2]电压表的百分比变化为电流表的百分比变化为因此可知电压表的示数变化更明显，说明电流表的分压更严重，因此不能让电流表分压，采用外接法（2）①[3]电路图如图②[4]两次实验中电路电流相同，因此可有可得读数可得[5][6]电阻箱的最小分度和待测阻值阻值接近，这样测得的阻值不够精确，如待测电阻阻值为5.4Ω，则实验只能测得其为，误差较大。【技巧点拨】（1）根据电压表和电流表示数变化的是否明显，判断用内接还是外接；（2）两次实验中电路电流相同，待测电阻阻值可以做等效替代。考向一等效电场3．（2024·云南·期末测试）已知一个无限大的金属板与一个点电荷之间的空间电场分布与等量异种电荷之间的电场分布类似，即金属板表面各处的电场强度方向与板面垂直。如图所示MN为无限大的不带电的金属平板，且与大地连接。现将一个电荷量为的点电荷置于板的右侧，图中a、b、c、d是以点电荷为圆心的圆上的四个点，四点的连线构成一内接正方形，其中ab连线与金属板垂直。则下列说法正确的是（）

A．点电场强度与点电场强度相同B．点电场强度与点电场强度相同C．点电势等于点电势D．将试探电荷从点沿直线ad移到点的过程中，试探电荷电势能始终保持不变【答案】C【详解】A．根据对称性可知，点电场强度与点电场强度大小相同，方向不同，故A错误；B．根据对称性可知，点电场强度与点电场强度大小相同，方向不同，故B错误；C．根据对称性以及电场线的分布可知，点电势等于点电势，故C正确；D．将正试探电荷从点沿直线ad移到点的过程中，先靠近正点电荷，后远离正点电荷，故试探电荷电势能先增大后减小，故D错误。故选C。8．（2024·辽宁·一模）如图所示，无限大平行金属板水平放置且接地，金属板上表面涂上绝缘层，一个带正电的点电荷P固定在金属板正上方，该电荷与金属板间形成的电场与等量异种点电荷连线的中垂线一侧的电场分布相同。将一个带正电的带电粒子Q（其电量足够小，不影响点电荷P与金属板的场）从P与金属板垂直连线中点的a点沿直线移到板上b点，再沿直线移到板上c点，则此过程（）A．从a到c，Q的电势能一直减小 B．从a到c，Q的电势能先减小后不变C．从a到c，Q受到的电场力先减小后不变 D．Q在a点受到的电场力大于P对Q的库仑力【答案】BD【详解】ABC．由于静电感应，金属板为等势面，固定的点电荷P与板间的电场为等量异种点电荷电场的一半，因此从a到b的电场强度越来越小，电势越来越低，带正电的带电粒子在此过程中，受到的电场力越来越小，且电场力做正功，则电势能减小；从b到c的电场线变稀疏，则电场强度继续减小，但由于此过程在等势面上运动，则电势不变，因此电场力减小，但电势能不变，故AC错误，B正确；D．Q在a点受到的电场力等于P对Q的库仑力与金属板感应电荷对其的库仑力之和，即Q在a点受到的电场力大于P对Q的库仑力，故D正确。故选BD。考向二等效重力场5．（2025·云南昭通·模拟预测）如图甲所示为一种“自动旋转电玩小球”玩具模型的简化图。内侧半径为的光滑绝缘轨道竖直固定放置，轨道内部存在与轨道平面平行的匀强电场（方向未知）。轨道内侧有一质量为，带电量为的五彩小球从轨道最低点以某一初速度启动，在轨道平面内沿逆时针方向恰好能做完整的圆周运动。运动过程中，小球与轨道圆心的连线与方向的夹角记为，乙图所示为小球在运动过程中的电势能随角度的变化情况，已知重力加速度为，则（）

A．匀强电场的方向水平向右B．电场强度的大小为C．小球运动过程中动能的最小值为D．小球运动过程中对轨道压力的最大值为【答案】C【详解】A．如图所示

设M、N分别为圆环上与圆心O等高的两点，根据乙图，当和时，小球的电势能均为0，则P、Q两点的连线为等势线，当时，小球运动到N点，电势能当时，小球运动到M点，电势能综上所得，电场线的方向由N指向M，即水平向左，A错误；B．小球从N点运动到M点，由动能定理得解得，B错误；C．小球所受电场力则小球所受合力，即小球在圆环内受到的等效重力为，方向与MN成45°角，根据题意，小球运动到“最高点”时动能最小，由牛顿第二定律得解得即，C正确；D．当小球运动到“最低点”时对轨道的压力最大，小球从“最高点”到“最低点”的过程，根据动能定理得小球在“最低点”时，根据牛顿第二定律得联立以上两式，解得，D错误。故选C。6．（2024·黑龙江·三模）如图所示，倾角为（的斜面末端连接一段水平轨道后与竖直的光滑绝缘半圆轨道平滑连接，O为圆心，A、B为竖直直径的上、下两端点。现有一质量为、带电荷量为的小球（可视为质点），以大小为的初速度从斜面上某点以垂直斜面方向向上抛出，小球恰好从半圆轨道的最高点A无碰撞飞入半圆轨道。已知整个空间存在水平向右的匀强电场，电场强度大小为，重力加速度g取10m/s²，，下列说法正确的是（）A．小球在A点的速度大小为2.25m/sB．小球从抛出到A点的运动是类平抛运动C．小球第一次在半圆轨道上滑行过程中，可能会在某处脱离半圆轨道D．小球第一次在半圆轨道上滑行过程中对轨道的最大压力大小为24N【答案】BD【详解】AB．小球受重力和电场力的作用，则合力大小为设F与水平方向夹角为，则解得即F与垂直，故小球做类平抛运动，有几何关系有故A错误，B正确；C．如图所示根据受力情况可知小球运动过程中的等效最低点为C点，小球到C点时对轨道的压力最大，因在A点小球恰好能无碰撞飞入半圆轨道，故小球在A点对轨道的压力为零，小球在从A到C的过程其小球对轨道的压力逐渐增加，所以小球第一次在半圆轨道上滑行过程中不会脱离半圆轨道，故C项错误；D．在A点，根据牛顿第二定律得解得从A到C，对小球由动能定理有根据牛顿第二定律有联立解得根据牛顿第三定律得小球对轨道的最大压力大小为24N，故D项正确。故选BD。考向三等效电源7．（2024·山西·期末）如图甲所示的电路中，将滑动变阻器的滑片由a端向b端移动，用两个电表分别测量电压和电流，得到部分图像如图乙所示，两电表均为理想电表，则（）A．电源的电动势为9VB．电源的内阻为4ΩC．滑动变阻器的总阻值为10ΩD．当电压表示数为5.0V时，消耗的功率最大。【答案】A【详解】C．将图甲所示电路等效为如下图所示电路滑动变阻器的滑片P左侧部分电阻为，右侧部分电阻为，两部分为并联关系，滑片P由a端向b端移动过程中，由零逐渐增大，逐渐减小到零。当时，并联部分的电阻最大，电压表示数最大，由图乙可知此时电压表示数为，电流表示数即流过的电流，由欧姆定律得又，则滑动变阻器的总阻值为故C错误；AB．当时，流过的电流相等，则干路电流由图乙可知则，可得干路电流为由闭合电路欧姆定律得，代入数据解得，故A正确，B错误；D．将看作电源内阻的一部分，则等效电源内阻此时等效电源的输出功率等于滑动变阻器的总功率，当接入电路的总电阻即并联部分的电阻等于时其功率最大。当电压表示数为5.0V时，由B的分析可知则接入电路的电阻为可知消耗的总功率并不是最大，故D错误。故选A。8．（2024·山东·期末）如图甲所示的一黑箱装置、盒内有电源、电阻等元件，a、b为黑箱的两个输出端（1）为了探测黑箱，某同学进行了以下测量A．用多用电表的电压挡测量a、b间的输出电压B．用多用电表的电阻挡测量a、b间的电阻你认为这个同学以上测量中有不妥的有（选填字母）；（2）含有电源的黑箱相当于一个“等效电源”，a、b是等效电源的两极，为了测定这个等效电源的电动势和内阻，该同学设计了如图乙所示的电路，调节电阻箱的阻值，记录下电压表和电流表的示数，并在如图所示的方格纸上建立U-I坐标，根据实验数据画出了坐标点，如图所示，并由图求出等效电源的内阻r’=Ω；由于电压表有分流的作用，采用此测量电路，测得的等效电源的内阻，与真实值相比（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；（3）现探明黑箱中的电源和电阻如图丙所示，探出电阻R1=1.5Ω、R2=2Ω；推算出黑箱内电源的电动势E=V，内阻r=Ω【答案】B1.0偏小3.00.5【详解】(1)[1]用欧姆挡不能直接测量带电源电路的电阻，故填B。(2)[2]根据电源的U-I图像纵轴的截距表示电源的电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻，可得等效电源的电动势为内阻[3]该实验的系统误差主要是由电压表的分流，导致电流表测量的电流小于通过电源的真实电流；利用等效电源分析，即可将电压表与黑箱看成新的等效电源，则实验中测出的内阻应为原等效电源内阻和电压表内阻并联的等效电阻，所以测得的内阻与真实值相比偏小。(3)[4][5]等效电源的电动势为丙图中ab两端的电压，故等效电源的内阻为丙图中虚线框内的总电阻，故解得，考向四等效替代法测电阻9．（2024·全国·模拟预测）某兴趣小组设计实验测量灵敏电流计G的内阻和电池的电动势和内阻，实验电路如图所示，定值电阻阻值已知。（1）测量灵敏电流计G的内阻的实验过程如下：①开始实验，将开关拨向1，再将开关闭合，记录电流表A的示数为I；将开关断开，然后将开关拨向2后，再将开关闭合，调节电阻箱R，使得电流表示数仍为I；②记下此时电阻箱的示数，则灵敏电流计的内阻（用题中所给符号表示）。（2）测量电池的电动势和内阻的实验过程如下：①开始实验，将开关按向2后，再将开关闭合，调节电阻箱R，得到多组阻值R和电流表示数I，并画出图像，如图所示，已知斜率为k，纵轴截距为b，可得电源电动势，内阻（用题目已知的符号表示）。②本实验中，电动势的测量值（选填“大于”、“小于”或“等于”）真实值，内阻的测量值（选填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。【答案】等于大于【详解】（1）[1]根据题意可知，开关按向1或2时，电流表读数一样，则电阻箱的读数等于灵敏电流计的内阻，即（2）①[2][3]根据题意，由闭合回路欧姆定律有整理可得结合及题意可得，解得，②[4][5]若考虑电流表A的内阻，则有解得，可知，由于电流表A的影响，本实验中，电动势的测量值等于真实值，内阻的测量值大于真实值。10．（2023·河北唐山·二模）某同学利用实验室现有器材，设计了一个测量电阻阻值的实验。测量电路如图所示，实验器材如下：电池组E（电动势为，内阻较小、可忽略不计）；电压表V1（量程为，内阻为）；电压表V2（量程为，内阻为）；定值电阻（阻值为）；滑动变阻器（最大阻值为）；待测电阻；单刀单掷开关，单刀双掷开关，导线若干。

（1）断开开关，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大的一端，按照电路图连接电路。闭合开关，单刀双掷开关接1，移动滑动变阻器的滑片，使电压表指针指在满刻度的处。该同学选择的电压表为（选填“V1”或“V2”）；此时滑动变阻器接入电路的阻值应为。（2）保持滑动变阻器的阻值不变，单刀双掷开关接2，电压表指针指在满刻度的处，则的测量值为。（3）本实验中，未考虑电池组的内阻，这对的测量值（选填“有”或“无”）影响。【答案】V2200020000无【详解】（1）[1][2]单刀双掷开关接1，电压表指针指在满刻度的处，若选