2019年高考物理双基突破--恒定电流中基本概念（共2套有解析）与2019年高考物理双基突破--电学设计性实验的处理方法（共2套带解析）

2019 年高考物理双基突破-恒定电流中基本概念（共 2 套有解析）与 2019 年高考物理双基突破-电学设计性实验的处理方法（共 2 套带解析）2019 年高考物理双基突破-恒定电流中基本概念（共 2 套有解析）一、电源、恒定电场1电源（1）定义：电源是不断把负电荷从正极搬运到负极从而维持正负极之间一定电势差的装置。（2）电源的作用：维持电路的两端有一定的电势差。使电路中保持持续电流。2恒定电场（1）定义：由电路中稳定分布的电荷所产生的稳定电场。（2）形成：当电路达到稳定时，导线中电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。（3）特点：任何位置的电场强度都不随时间发生变化。二、恒定电流1电流：（1）概念：电荷的定向移动形成电流。（2）物理意义：反映了电流的强弱程度。（3）符号及 单位：用符号 I 表示，单位是安培，符号为 A。常用的电流单位还有 mA、A，换算关系为： 1A103mA106A。（4）表达式：Iq/t 。Iq/t 是电流的定义式，InqSv 是电流的决定式，故电流的大小与通过导体横截面的电荷量以及通电时间无关。qIt 是求电荷量的重要公式，而公式 Iq/t 求出的是电流在时间 t 内的平均值，对于恒定电流其瞬时值与平均值相等。电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用 Iq/t 时，q 为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。（5）电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，负电荷定向移动的方向为电流的反方向。金属导体中自由移动的电荷是自由电子，故电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。电流虽然有方向但是它遵循代数运算法则，电流不是矢量而是标量。（6）电流的形成条件产生电流条件：导体两端有电压。形成持续电流的条件：导体两端有持续电压。2电流的微观解析（1）电流的微观表达式：题设：“柱体微元”模型模型构建：带电粒子在外加电场的作用下，形成定向移动的粒子流，从中取一圆柱形粒子流作为研究对象，即为“柱体微元”模型。模型特点：带电粒子在外加电场的作用下，形成定向移动的粒子流，从中取一圆柱形粒子流作为研究对象，即为“柱体微元”模型。处理方法：设柱体微元的长度为 L，横截面积为 S，单位体积内的自由电荷数为 n，每个自由电荷的电荷量为 q，电荷定向移动的速率为 v，则柱体微元中的总电荷量为 QnLSq 。电荷通过横截面的时间 t Lv。电流的微观表达式 IQt nqvS 。适用情境：“柱体微元”模型主要解决类流体问题，如微观粒子的定向移动、液体流动、气体流动等问题。（2）电流微观表达式的相关说明从微观上看，电流表达式为 InqSv ，电流由导体中的自由电荷的密度、电荷定向移动的速率、导体的横截面积共同决定。判断某个量与其他量的变化关系，可以根据公式推导出该物理量的表达式.就能看出该物理量与其他量是否有关，以及随其他量的变化如何变化等。电流的微观表达式在金属导体、静电除尘、电视机显像管等问题中都有应用。【题 1】 有一横截面积为 S 的铜导线，流经其中的电流 为 I，设每单位体积的导线中有 n 个自由电子，电子的电荷量为 q。此时电子的定向移动速度为 v，在 t 时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为AnvS BnvtCItq DItSq【答案】C【题 2】 一质量分布均匀的长方体金属导体，在导体的左右两端加一恒定的电压，使导体中产生一恒定电流，其电流的大小为 I。已知金属导体的横截面积是S，导体单位长度的自由电子数为 n，金属内的自由电子的电荷量为 e，自由电子做无规则热运动的速率为 v0，则下列说法中正确的是A自由电子定向移动的速率为 v 0 B自由电子定向移动的速率为 vIneSC自由电子定向移动的速率为真空中的光速 c D自由电子定向移动的速率为 vIne【答案】D【解析】本题考查的是对电流微观表达式 InqSv 的理解，关键是理解 v 和 n的物理意义，式中 n 为单位体积内自由电子数，而本题 n 为单位长度内的自由电子数，t 时间内通过导体某一横截面的自由电子数是长度为 vt 内的自由电子，其数量为 nvt，电荷量 qnvte ，所以电流 Iqtnev，所以 vIne，故选项D 正确。3三种速率的比较电子定向移动的速率 电子热运动的速率 电流传导速率物理意义 电流是自由电荷定向移动形成的，I neSv，其中 v 就是电子定向移动速率，其大小与导体两端的电压及导体本身的因素有关。 构成导体的电子在永不停息地做无规律运动，由于热运动向各个方向的机会相等，故不能形成电流。温度越高，电子 热运动的平均速率越大。 闭合开关瞬间，电路中各处以真空中光速建立恒定电场，在恒定电场作用下，电路中各处自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流。大 小 一般数量级为 105m/s 常温下其数量级为 105m/s 恒为3108m/s【特别提醒】电流的形成是电子在速率很大的无规则热运动上附加一个速率很小的定向移动，电路闭合时，瞬间在系统中形成电场，使导体中所有自由电荷同时定向移动，并不是电荷瞬间从电源运动到用电器。公式 范围 字母含义 公式含义定义 Iqt一切电路 q 为时间 t 内通过导体横截面的电荷量 I 与 q、t 无关，I 与 q/t 值相等微观 InqSv 一切电路 n 为导体单位体积内自由电荷数；q 为每个自由电荷电荷量；S 为导体横截面积；v 为电荷定向移动速率。 微观量 n、q、S、v 决定 I 的大小决定 IUR金属、电解液 U 为导体两端的电压，R 为导体本身的电阻 IU，I1R【题 3】 （多选）关于电流，下列说法中正确的是A导线内自由电子定向移动速率远小于电流的传导速率B电子热运动的速率越大，电流越大C电流是一个矢量，其方向就是正电荷定向移动的方向D在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位【答案】AD【题 4】 （多选）横截面积为 S 的导线中通有电流 I，已知导线每单位体积中有n 个自由电子，每个自由电子的电荷量是 e，自由电子定向移动的速率是 v，则在时间 t 内通过导线横截面的电子数是AnSvt Bnvt CIte DItSe【答案】AC【解析】根据电流的定义式可知，在 t 内通过导线横截面的电荷量qIt，在这段时间内通过的自由电子数为 Nqe Ite自由电子定向移动的速率是 v，因此在时间 t 内，位于以横截面为底、长lvt 的这段导线内的自由电子都能通过横截面，如图所示，这段导线的体积VSl Svt，所以 t 内通过横截面的自由电子数为 NnVnSvt。综上可知，A、C 正确。3电动势和电压的区别与联系电压 U 电动势 E物理意义 电场力做功，电能转化为其他形式的能 非静电力做功，其他形式的能转化为电能定义式 U Wq，W 为电场力做的功EWq，W 为非静电力做的功单位 伏特 V 伏特 V联系 EU 内U 外电动势等于电源未接入电路时两极间的电势差【特别提醒】（1）电动势 EW 非 q 与 UWq 及电场强度 EFq 等均采用比值定义法。（2）电压 U 计算时考虑正、负，而电动势 E 只能是正值。【题 8】 关于电压与电动势的说法中正确的是A电压与电动势的单位都是伏特，所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法B电动势就是电池两极的电压C电动势公式 EWq 中的 W 与电压 UWq 中的 W 是一样的，都是电场力做的功D电动势与电压从能量转化的角度来说有本质的区别【答案】D四、电源的内阻及电池的容量1电源的内阻：电源的内部也是由导体组成的，所以也有电阻，这个电阻叫做电源的内阻。2电池的容量：（1）定义：电池放电时能输出的总电荷量，通常以安培时 Ah 或毫安时mAh 作单位。（2）特点：电池的容量与放电状态有关，同样的电池，小电流、间断性放电要比大电流、连续放电的容量大。（3）公式 EWq 是电动势的定义式而不是决定式，E 的大小与 W 和 q 无关，是由电源自身的性质决定的，电动势不同，表示将其他形式的能转化为电能的本领不同，例如：蓄电池的电动势为 2V，表明在蓄电池内移送 1C 的电荷时，可以将 2J 的化学能转化为电能。【题 9】 在炎热的夏天我们可以经常看到，有的小朋友的太阳帽前有一小风扇，该小风扇与一小型的太阳能电池板相接，对其供电。经测量该电池能产生的电动势为 E0.6V ，则关于该电池的描述正确的是A单位时间内可把 0.6J 的太阳能转化为电能B通过 1C 电荷量该电池能把 0.6J 的太阳能转 化为电能C该电池把其他形式能转化为电能的本领比一节 7 号电池的本领大得多D把该电池接入闭合电路后，电动势减小【答案】B【题 10】 将电动势为 3.0V 的电源接入电路中，测得电源两极间的电压为2.4V，当电路中有 6C 的电荷流过时，求：（1）有多少其他形式的能转化为电能。（2）外电路中有多少电能转化为其他形式的能。（3）内电路中有多少电能转化为其他形式的能。【答案】（1）18J （2）14.4J（3）3.6J【解析】由电动势的定义可知， 在电源内部中非静电力每移送 1C 电荷，有 3J其他形式的能转化为电能。也可认为在电源中，非静电力移送电荷做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能；在电路中，电场力移送电荷做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。（1）WEq36J18J 电源中共有 18J 其他形式的能转化为电能。（2）W1U1q2.46J 14.4 J 外电路中共有 14.4J 电能转化为其他形式的能。（3）内电压 U2EU13V 2.4V 0.6VW2U2q0.66J3.6J 内电路中共有 3.6J 电能转化为其他形式的能。也可由能量守恒求出：W2WW13.6J。点评：电源和电路都是实现能的转化的装置，做功是完成转化方式的量度。五、电功1定义：电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压 U、通过的电流I、通电时间 t 三者的乘积。2表达式：WqUU I t。3单位：国际单位为焦耳 J。常用千瓦时 kWh，亦称“度”，1 度3.6106焦耳。4物理意义：反映电能转化为其他形式能的多少。5对电功的理解（1）从力的角度，电流做功的实质是电场力对电荷做功。（2）从能的角度，电流做功是电能转化为其他形式能的过程，电功的大小量度着电能的转化，它标志着电能转化为其他形式的能。六、电功率1概念：电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫做电功率。2表达式：P WtUI。3单位：瓦特，符号 W。4物理意义：表示电流做功的快慢。5用电器的额定功率和实际功率（1）额定功率：用电器长期正常工作时的最大功率，也就是用电器加上额定电压（或通以额定电流）时消耗的电功率。（2）实际功率：用电器实际工作时消耗的电功率。为了保证用电器不被损坏，要求实际功率不能大于其额定功率。6串、并联电路中电功率的分析与计算（1）串联电路功率关系：各部分电路电流相同，根据 PI2R，各电阻上的电功率与电阻成正比，总功率等于各部分功率之和。（2）并联电路功率关系：各支路电压相同，根据 P ，各支路电阻上的电功率与电阻成反比，总 功率等于各部分功率之和。（3）结论：无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率等于各电阻消耗的功率之和。【题 11】 额定电压都是 110V，额定功率 PA100W，PB40W 的电灯两盏，若接在电压是 220V 的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最 小的电路是下图中的哪一个【答案】C对于 A 电路，由于 RA110V，B 灯被烧毁，两灯不能正常发光。对于 B 电路，由于 RBRA，A 灯又并联变阻器，并联电阻要小于 RB，所以UBU 并，B 灯烧毁。对于 C 电路，B 灯与变阻器并联电阻可能等于 RA，所以可能UAUB110V，两灯可以正常发光。比较 C、D 两个电路，由于 C 电路中变阻器功率为（IAIB）110，而 D 电路中变阻器功率为（IAIB）110，所以 C 电路消耗电功率最小。【题 12】 把 6 个相同电灯接成如图甲、乙所示两电路，调节变阻器，两组电灯均能正常发光。设甲、乙两电路消耗的电功率分别为 P1、P2，则AP13P2 BP13P2 CP13P2 D3P1P2【答案】B【题 13】 一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压 220 V 的交流电源上（其内电阻可忽略不计），均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是 5.0 A，通过洗衣机电动机的电流是 0.50 A，则下列说法中正确的是A电饭煲的电阻为 44 ，洗衣机电动机线圈的电阻为 440 B电饭煲消耗的电功率为 1 555 W，洗衣机电动机消耗的电功率为 155.5 WC1 min 内电饭煲消耗的电能为 6.6104 J，洗衣机电动机消耗的电能为6.6103 JD电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的 10 倍【答案】C【解析】一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为 220 V 的电源上，电饭煲可视为纯电阻，电饭煲的电阻为 RU/I44 ，洗衣机主要元件是电动机，不能利用欧姆定律计算线圈的电阻，选项 A 错误；电饭煲消耗的电功率为PUI2205 W1 100 W，洗衣机电动机消耗的电功率为 PUI 110 W，选项 B 错误； 1 min 内电饭煲消耗的电能为 Pt1 100 W60 s6.6104 J，洗衣机电动机消耗的电能为 Pt110 W60 s6.6103 J，选项 C 正确。电饭煲发热功率是 I2R5244 W1 100 W，根据题述不能计算出洗衣机电动机内阻和发热功率，选项 D 错误。2019 年高考物理双基突破-电学设计性实验的处理方法（共 2 套带解析）1在 “描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除了标有“6 V 1.5 W”的小灯泡、导线和开关外，还有：A直流电源 6 V（内阻不计）B直流电流表 03 A（内阻 0.1 以下）C直流电流表 0300 mA（内阻约为 5 ）D直流电压表 015 V（内阻约为 15 k）E滑动变阻器“10 2 A”F滑动变阻器“1 k 0.5 A”实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能多测几次。（1）实验中电流表应选用_，滑动变阻器应选用_ 。（均用序号表示）（2）试按要求在虚线框（图甲）中画出电路图。（3）根据电路图将图乙中所示器材连成实验电路。【答案】（1）C E （2）（3）如图所示（2）小灯泡内阻较小，故电流表采用外接法， 小灯泡两端的电压要求从零开始调节，故滑动变阻器采用分压式接法。2某研究性学习小组为探究小灯泡灯丝电阻与温度的关系，设计并完成了有关的实验，以下是实验中可供选用的器材。A待测小灯泡（额定功率 6 W，额定电流 0.5 A）B电流表（量程 00.6 A，内阻 0.1 ）C电压表（量程 05 V，内阻约 5 k）D电压表（量程 015 V，内阻约 15 k）E滑动变阻器 （最大阻值 50 ）F滑动变阻器（最大阻值 1 k）G直流电源（电动势 15 V，内阻可忽略）H开关一个，导线若干实验中调节滑动变阻器，小灯泡两端电压可以从零至额定电压范围内变化，从而测出小灯泡在不同电压下的电流。（1）实验中为较准确测量、方便调节，电压表应选用_，滑动变阻器应选用_（填写仪器符号）。（2）请在虚线框中画出为完成上述实验而设计的合理的电路图。（3）如图所示是该研究小组测得小灯泡的 IU 关系图线。由图线可知，小灯泡灯丝电阻随温度的升高而_（填“增大”“减小”或“不变”）；当小灯泡两端所加电压为 6 V 时，其灯丝电阻值约为_。（保留两位有效数字）（4）若不考虑电表内阻的影响，得到的是上面的 IU 关系图线。但由于电表存在内阻，实际测得的伏安特性曲线比上面的 I U 关系图线位置偏_（选填“高”或“低”）。【答案】（1）D E （2 ）见解析图（3）增大 15 （4）高12 V，所以电压表 应选 D；为方便实验操作，滑动变阻器应选 E。（2）滑动变阻器用分压接法，同时因灯泡内阻较小，故电流表采用外接法。原理图如图所示：（3）由题图所示图像可知，随灯泡两端电压增大，通过灯泡的电流增大，电压与电流的比值增大，灯泡电阻增大；由题图所示图像可知，灯泡两端电压为 6 V 时，通过灯泡的电流为 0.40 A，则灯泡电阻 RUI60.40 15 。3某同学通过实验描绘一个标有“3 V，0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线，现有电源（电动势 6 V，内阻不计）、电流表 A0（ 0500 A，内阻 1 000 ）、定值电阻 R、开关和导线若干，其他可供选用的器材如下：A电流表（0250 mA，内阻约为 5 ）B电流表（00.6 A，内阻约为 0.2 ）C滑动变阻器（010 ，额定电流 1.0 A）D滑动变阻器（050 ，额定电流 0.2 A）（1）为了测定小灯泡上的电压，可以将电流表 A0 串联定值电阻的阻值R_，将其改装成一个量程为 3.0 V 的电压表。（2）为减小测量误差并便于操作，实验中电流表应选用_，滑动变阻器应选用_。（选填器材前的字母）（3）如图甲是实验器材的实物图，图中已连接了部分导线，请补充完成图甲中实物间的连线。（4）某同学在实验中测出 9 组对应的数据，已在图乙坐标中描出相应的点，请在图中作出小灯泡的伏安特性曲线，如果将这个小灯泡接到电动势为 3.0 V、内阻为 5.0 的电源两端，小灯泡消耗的功率是_ W（结果保留两位有效数字）。【答案】（1）5 000 （2）A C （3 ）见解析图 （4 ）见解析图 0.35（0.340.36 均正确）（3）需要电压从零开始，故采用滑动变阻器的分压接法，电流表的内阻和小灯泡的内阻相接近，故采用电流表的外接法，如图所示。（4）伏安特性曲线如图所示。在同一坐标系内作出电源的 UI 图像；两图像的交点坐标值是该电源给灯泡供电时灯泡两端电压与通过灯泡的电流，由交点可知，U2.2 V，I0.16 A，故 PUI 0.35 W。4有一个小电珠上标有“4 V 2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个电珠的IU 图线。有下列器材供选用：A电压表（05 V，内阻 10 k）B电压表（010 V，内阻 20 k）C电流表（0 0.3 A，内阻 1 ）D电流表（00.6 A，内阻 0.4 ）E滑动变阻器（5 ，1 A）F滑动变阻器（500 ，0.2 A）（1）实验中电压表应选用_，电流表应选用_。（用序号字母表 示）（2）为使实验误差尽量减小，要求电压从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器应选用_。（用序号字母表示）（3）请在虚线框内画出满足实验要求的电路图，并把下图中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图。【答案】（1）A D （2）E （3 ）见解析图（2）由题意可知，电压从零开始变化，并要求多测几组数据，故只能采用滑动变阻器分压接法，而分压接法中应选总阻值小的滑动变阻器，故选 E。（3）小电珠内阻 RU2P8 ，电压表内阻远大于小电珠内阻，应采用电流表外接法，故电路图和实物连接图如图所示。5某同学想要描绘标有“3.8 V，0.3 A”字样小灯泡 L 的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整。可供该同学选用的器材除开关、导线外，还有：电压表 V1（量程 03 V，内阻等于 3 k）电压表 V2（量程 015 V，内阻等于 15 k）电流表 A1（量程 0200 mA，内阻等于 10 ）电流表 A2（量程 03 A，内阻等于 0.1 ）滑动变阻器 R1（0 10 ，额定电流 2 A）滑动变阻器 R2（0 1 k，额定电流 0.5 A）定值电阻 R3（阻值等于 1 ）定值电阻 R4（阻值等于 10 ）定值电阻 R5（阻值等于 1 k）电源 E（E6 V，内阻不计）（1）请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。（2）该同学描绘出的 IU 图像应是下图中的_。【答案】（1）见解析图 （2）B（1）电路图如图所示，滑动变阻器的选择：R2 的阻值太大，调节不灵敏，故选 R1。与电流表 A1 并联的电阻：由于 A1 的内阻为 10 ，若选 R4 为并联电阻，则量程为 00.4 A，若并 联阻值过小，电流表读数偏小，读数欠精确。 与电压表串联的电阻：分压电阻的阻值应该与电压表 V1 的内阻具有可比性，故选择 R5 作为分压电阻，此时量程为 04 V。（2）灯丝的电阻率随温度的升高而增大，其阻值也随温度的升高而增大，则 I-U 图线的斜率应越来越小，图 B 正确。6LED 发光二极管技术得到广泛应用，下表为某发光二极管的正向电压 U 与正向电流 I 关系的数据。U/V 0.00 2.56 2.71 2.80 2.84 2.87 2.89 2.91 2.99I/mA 0.00 0.03 0.07 0.11 0 .34 0.52 0.75 0.91 3.02（1）根据以上数据，在图甲中画出电压在 2.53.0 V 范围内二极管的 IU 图线。分析图线可知二极管的电阻随 U 变大而_（填“变大”“变小”或“不变”），在该范围内电阻最小约为_ 。（2）某同学用伏安法测电阻的电路验证该二极管的伏安特性曲线，要求二极管的正向电压从 0 开始变化，并使测量误差尽量减小。图乙是实验器材实物图，电压表量程为 3 V，内阻约为 3 k，电流表量程为 5 mA，内阻约为 10 。图中已连接了部分导线，请按实验要求将实物图中的连线补充完整。（3）若此 LED 发光二极管的工作电流为 2 mA，则此发光二极管应与一阻值R_ 的电阻串联后才能与电动势为 3 V、内阻不计的电源相连。【答案】（1）IU 图像见解析 变小 1 000（2）实物连接见解析 （3）20（2）电流表采用内接法，滑动变阻器采用分压式接法，实物图中的连线补充如图乙。（3）由图甲可知，通过二极管的电流 I2 mA 时，二极管两端的电压U2.96 V，根据串并联规律，应串联的电阻为 R32.960.002 20 。7某学习小组的同学拟探究小灯泡 L 的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：小灯泡 L，规格 “2.5 V 0.5 A”；电流表 G1，满偏电流为 1 mA，内阻为 30 ；电流表 G2，满偏电流为 10 mA，内阻为 30 ；电压表 V，量程 3 V，内阻为 9 k；标准电阻 R1，阻值 1 ；标准电阻 R2，阻值 0.05 ；滑动变阻器 R，阻值范围为 010 ；学生电源 E，电动势 6 V，内阻不计；开关 S 及导线若干。学习小组认为要想准确地描绘出小灯泡 L 完整的伏安特性曲线，需要重新改装电流表并设计电路。（1）电流表应该选_，标准电阻应该选_。（2）在虚线框中画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号。【答案】（1）G1 R2 （2）如图所示8某兴趣小组的同学拟探究小灯泡 L 的伏安特性曲线，可供选择的器材如下。小灯泡 L，规格 “4.0 V，0.7 A”；电流表 A1，量程 3 A，内阻约为 0.1 ；电流表 A2，量程 0.6 A，内阻 r20.2 ；电压表 V，量程 3 V，内阻 rV9 k；标准电阻 R1，阻值 1 ；标准电阻 R2，阻值 3 k；滑动变阻器 R，阻值范围 010 ；学生电源 E，电动势 6 V，内阻不计；开关 S 及导线若干。（1）张同学设计了如图甲所示的电路来进行测量，当通过 L 的电流为 0.46 A时，电压表的示数如图乙所示，此时 L 的电阻为_。（2）王同学又设计了如图丙所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在 L 上的电压值是_V。（3）学习小组认为要想更准确地描绘出 L 完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路。请你在王同学的基础上利用所供器材，在图丁所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号。【答案】（1）5 （2）4 （3）如图所示（3）由于电流表 A2 的量程小于小灯泡的额定电流而电流表 A1 的量程太大，则需要扩大 A2 的量程，即选用一个阻值 较小的电阻（ R1）与电流表 A2 并联。本题不能用内接法的原因是改装过后的电压表量程是 4 V，灯泡的额定电压也是 4 V，如果将改装的电流表内接会造成分压，使灯泡无法到达额定电压。9有 一个小灯泡上标有“4.8 V 2 W”的字样，现在测定 小灯泡在不同电压下的电功率，并作出小灯泡的电功率 P 与它两端电压的平方 U2 的关系曲线。有下列器材可供选用：A电压表 V1（03 V，内阻 3 k）B电压表 V2（015 V，内阻 15 k）C电流表 A（00.6 A，内阻约 1 ）D定值电阻 R13 kE定值电阻 R215 kF滑动变阻器 R（10 ，2 A）G学生电源（直流 6 V，内阻不计）H开关、导线若干（1）实验中所用电压表应选用_，定值电阻应选用_。（均用序号字母填写）（2）为尽量减小实验误差，并要求从零开始多取几组数据，请在虚线框内画出满足实验要求的电路图。（3）利用上述实验电路图测出的电压表读数 UV 与此时小灯泡两端电压 U 的定量关系是_，下面四个图像中可能正确的是_。【答案】（1）A D （2）见解析图 （3）U2UV C（2） 采用分压电路，电流表外接，电路图如图所示。10一只小灯泡，额定功率为 0.75 W，额定电压值已模糊不清。A 小组的同学想测定其额定电压值，于是先用欧姆表测出该灯泡的电阻约为 3 ，然后根据公式计算出该灯泡的额定电压 UPR1.5 V。B 小组同学认为 A 小组测量方法有误，他们利用下面可供选择的器材设计一个电路，测量通过灯泡的电流和它两端的电压，并根据测量数据来绘制灯泡的 UI 图线，进而找到灯泡的额定电压。A电压表 V（量程 3 V，内阻约 3 k）B电流表 A1（量程 1 500 mA，内阻约 0.02 ）C电流表 A2（量程 500 mA，内阻约 0.6 ）D滑动变阻器 R1（0 10 ）E滑动变阻器 R2（0 100 ）F电源 E（电动势 4.0 V，内阻不计）G开关 S 和导线若干H待测灯泡 L（额定功率 0.75 W，额定电压未知）（1）在实验过程中，B 小组的同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，在图甲所给的虚线框中画出实验的电路原理图。上述器材中，电流表选_（选填“A1”或“A2”）；滑动变阻器选 _（选填“R1”或“R2”）。（2）当电压达到 1.23 V 时，发现灯泡亮度很暗，当达到 2.70 V 时，灯泡功率已超过额定功率，便立即断开开关，并将所测数据记录在下面表格中。次数 1 2 3 4 5 6 7U/V 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.70I/mA 80 155 195 227 255 279 310请你根据表中实验数据在图乙中作出灯泡的 UI 图线。（3）由图像得出该灯泡的额定电压应为_ V；显然这一结果大于 1.5 V，究其原因是_。【答案】（1）见解析图 A2 R1 （2）见解析图（3）2.5（2.42.6 均可） 灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻（或灯泡电阻随温度升高而变大）（2）小灯泡的 UI 图像如图 2 所示。（3）小灯泡的功率为 0.75 W；当电压为 2.5 V 时，电流为 0.3 A，此时电功率为：PUI2.50.3 W0.75 W，恰好等于额定功率，故额定电压为 2.5 V；显然这一结果大于 1.5 V，究其原因是灯泡电阻随着温度的升高而升高。11有一根细长而均匀的金属管线样品，横截面如图所示。此金属材料重 12 N，长约为 30 cm ，电阻约为 10 。已知这种金属的电阻率为 ，密度为0。因管内中空部分截面积形状不规则，无法直接测量，请设计一个实验方案，测量中空部分的截面积 S0，现有如下器材可选：A毫米刻度尺B螺旋测微器C电流表（0600 mA，1.0 ）D电流表（03 A，0.1 ）E电压表（03 V，6 k）F滑动变阻器（020 ，0.5 A）G滑动变阻器（ 010 k，2 A）H蓄电池（6 V，0.05 ）I开关一个，带夹子的导线若干（1）除 待测金属管线外，还应选用的器材有_（只填器材前的字母）。（2）在方框中画出你所设计方案的实验电路图，要求尽可能测出多组有关数据，并把所选仪器连成实际测量电路。（3）实验中要测量的物理量有_，计算金属管线内部空间截面积S0 的表达式为 S0_。【答案】（1）ABCEFHI （2）如图所示（3）横截面边长 a、管线长度 L、管线两端电压 U、通过管线的电流 I a2ILU（2）由于要求尽可能测出多组有关数值，故滑动变阻器要采用分压式接法，金属管线电阻较小，因此电流表采用外接法。（3）根据欧姆定律有 RUI，根据电阻定律公式有 RLS ，由此解得SILU。因此要用螺旋测微器测横截面边长 a，用毫米刻度尺测金属管线长度L，用电压表测金属管线两端电压 U，用电流表测通过金属管线的电流 I，因此金属管线内部空间截面积 S0 的表达式为 S0a2ILU。