【点睛】本题考查了串、联电路的特点和欧姆定律的灵活运用,难点是滑动变阻器滑片P从最右端→中间→左端总电阻变化情况的判断.
8.现有一欧姆表,其内部电源电动势为1.5V,电流表满偏电流为10mA.该欧姆表使用了一段时间后电源电动势降为1.2V,并且经欧姆调零后,测得某电阻Rx的阻值读数为120Ω,则Rx的实际电阻为多少
A:
154ΩB:
120ΩC:
96ΩD:
72Ω
【答案】C
【解析】设欧姆表的内阻为R中:
,当测量值为120Ω时的电流值为:
;调零后内阻为
,则电动势为E′=1.2V,电流值为
时的电阻值为R测,则
,解得R测=96Ω.故选C.
【点睛】本题考查欧姆表的原理及测安法测电阻的基本原理,注意根据闭合电路欧姆定律即可求解.
9.如图所示,虚线是带电粒子在电场中运动的径迹,不考虑重力和空气阻力,粒子在由电场中的A点运动到B点的过程中,以下判断正确的是( )
A.粒子带正电
B.粒子在A点受到的电场力的大小比在B点受到的大
C.粒子在A点的动能比在B点的动能大
D.粒子在A点的电势能比在B点的电势能大
【答案】BC
【解析】A、物体做曲线运动时,受到的合力的方向指向轨迹弯曲的内侧,由此可知,该粒子受到的电场力的方向逆着电场线向左,所以粒子带负电,故A错误;B、电场线密的地方电场的强度大,电场线疏的地方电场的强度小,A点的电场线密,场强大,所以粒子在A点时受到的电场力的大小比在B点受到的大,故B正确;C、D、粒子在由电场中的A点运动到B点的过程中,电场力方向与速度方向的夹角为钝角,电场力对粒子做负功,粒子的动能减小,电势能增加,所以粒子在A点的动能比在B点的动能大,粒子在A点的电势能比在B点的电势能小,C正确,D错误;故选BC.
【点睛】对于本题关键是根据粒子运动轨迹来判定电场力方向,由曲线运动条件可知合力偏向曲线内侧,运用力学知识来研究粒子在电场中运动的问题.
10.两个大小相同的小球带有同种电荷,质量分别为m1和m2,带电量分别为q1和q2,用绝缘细线悬挂后,因静电力而使两悬线张开,分别与铅垂线方向成夹角α1和α2,且两球静止时同处一水平线上,若α1=α2,则下述结论正确的是( )
A.q1不一定等于q2B.一定满足
C.m1一定等于m2D.必然同时满足q1=q2,m1=m2
【答案】AC
【解析】题中电荷电量可能不同,也可能相同,但各自所受的电场力F大小却相同,方向相反.由于α1=α2,它们与竖直线所成的角度相等,且两球同处一水平线上,所以根据共点力平衡条件可确定F=m1tanα1=m2tanα2,则m1=m2,它们的质量一定相等.故AC正确,BD错误.
故选:
AC.
点睛:
本题中库仑力是两个小球联系的纽带,由平衡条件分别找出两个小球的质量与库仑力关系是解题的关键。
11.如图所示电路,已知电源电动势为E,内阻为r,R0为固定电阻,当滑动变阻器R的触头向下移动时,下列论述正确的是( )
A.灯泡L一定变亮B.电流表的示数变大
C.电压表的示数变小D.R0消耗的功率变小
【答案】AD
【解析】试题分析:
当R的滑动触点向下滑移动时,R变大,外电路总电阻变大,则由闭合电路欧姆定律知,总电流变小,路端电压变大,则电压表读数变大.灯泡L的电压变大,则灯L一定变亮.电路中并联部分电压变大,通过L的电流变大,而总电流减小,则电流表A的读数减小,R0消耗的功率变小.故ABD正确,C错误.故选C。
考点:
电路的动态分析
【名师点睛】此题是关于电路的动态分析问题;关键是搞清电路的结构,先分析变化的电阻的阻值变化情况,然后分析整个电路的电阻变化,再分析整个电路的电流计路端电压的变化,最后回到电路的各个部分,所谓的“局部-整体-局部”的分析思路.
12.如图所示的电路中,在竖直放置的平行板电容器的金属板内侧表面系一绝缘细线,细线下端系一带电小球,带电小球静止时绝缘细线与金属板的夹角为θ;R1为电阻箱,R2为滑动变阻器,R3为定值电阻.闭合开关S,此时R2的滑片在正中间,电流表和电压表的示数分别为I和U.已知电源电动势E和内阻r一定,电表均为理想电表.以下说法正确的是( )
A.保持R2不变,增大阻值R1则夹角θ变大
B.小球带正电,将R2的滑片向左端滑动过程中会有电流流过R2
C.增大R1,则I读数变小,U读数变小
D.减小R1,则U的变化量的绝对值与I的变化量的绝对值的比值不变
【答案】AD
【解析】A、增大R1的阻值,即增大R1的电压,即电容器的电压变大,由
可知电场强度增大,则平衡时小球的偏角变大,故A正确。
B、电容器板间电场方向水平向右,小球受到的电场力也水平向右,所以小球带正电.将R2的滑片向左端滑动过程中,电容器的电压不变,带电量不变,没有电流通过R2,故B错误.C、增大R1,电路中电流减小,路端电压增大,则I读数变小,U读数变大,故C错误.D、根据闭合电路欧姆定律得:
U=E-Ir,得
,保持不变,即减小R1,则U的变化量的绝对值与I的变化量的绝对值的比值不变.故D正确.故选AD.
【点睛】解决本题的关键抓住电源的电动势和内阻不变,利用闭合电路欧姆定律进行动态分析.要明确与电容器串联的电阻,在电路稳定时相当于导线.
二、实验题(共16分,13题8分,14题8分,每空2分,电路图2分)
13.为测定一电阻约为10Ω,额定电流为0.4A的电阻器的电阻,现准备有下列器材:
(A)电源E:
内阻不计的6V;
(B)电流表A1:
量程为0~3A、内阻约为0.06Ω;
(C)电流表A2:
量程为0~0.6A、内阻约为0.3Ω;
(D)电压表V1:
量程为0~15V、内阻约为50KΩ;
(E)电压表V2:
量程0~5V、内阻约为10KΩ;
(F)滑动变阻器R1:
量程为0~10Ω;
(G)滑动变阻器R2:
量程为0~1500Ω;
(H)电键S和导线若干。
(1)实验中要求通过待测电阻的电流能从0起逐渐增大,为尽可能较精确地测出该电阻的阻值,并且调节方便,应用的电流表为________,电压表为_______,滑动变阻器为________(填器材符号)
(2)画出符合要求的电路图_____.
【答案】
(1).A2;
(2).V2;(3).R1;(4).
【解析】
(1)由于电阻器R的额定电流即最大电流为0.4A,故电流表选择A2(量程为0~0.6A、内阻约为0.3Ω).由
,故电压表选择V2(量程0~5V、内阻约为10KΩ)实验中要求通过待测电阻的电流能从0起逐渐增大,变阻器可采用分压式,为方便调节,变阻器选小电阻可选择R1(0~10Ω).
(2)因为
,
,则
,故为减小测量误差,电流表应采用外接法.故符合要求的电路图如图所示:
【点睛】对于电阻测量电路的设计,可记住这样的口诀:
“大内偏大,小外偏小”.本题是伏安法测量电阻,从实验原理出发选择器材、设计电路、连接实物图等等,都是实验的基本技能,要加强培训,提高能力.
14.小明同学在一次测量时,电压表(0﹣15V)、电流表(0﹣0.6A)的示数如图所示.
(1)则电压值为____V,电流值为_____A;
大明同学用如图甲所示的器材和电路测量电源电动势和内电阻。
(2)实验中移动滑动变阻器触头,读出电压表V1和V2的多组数据U1、U2,并描绘出了U1-U2的图像,如图乙所示,图中直线斜率为k,与横轴的截距为a,则电源的电动势E=______,内阻r=_______;(用k、a、R0表示)
【答案】
(1).9.0;
(2).0.33;(3).
;(4).
【解析】
(1)电压表的量程为15V,精确度为0.5V,估读在0.1V,结果为9.0V;电流表的量程为0.6A,精确度为0.02A,估读在0.01A,结果为0.33A.
(2)由闭合电路欧姆定律可知,
变形得:
,则有:
;
,解得
,
.
【点睛】本题考查测量电动势和内电阻的实验方法,关键在明确根据闭合电路欧姆定律得出对应的表达式,再分析图象的意义,求得电动势和内电阻.
三、计算题(共36分,15题8分,16题8分,17题10分,18题10分)
15.带有等量异号电荷,相距9cm的平行板A和B之间有一个匀强电场.电场强度E=1×104V/m,方向向下.电场中C点距B板3cm,D点距A板2cm.
(1)C、D两点哪点电势高?
两点的电势差UCD等于多少?
(2)如果令B板接地(即电势φB=0),则C和D的电势φC和φD各是多少?
(3)如果令A板接地,则φC和φD各是多少?
【答案】
(1)Ucd=400v;
(2)
(3)
【解析】
(1)沿着电场线电势降低,故D点的电势大于C点的电势;
UCD=-EdCD=-1×104V/m×0.04m=-400V
(2)如果令B板接地(即电势φB=0)
则:
φC=UCB=EdCB=1×104V/m×0.03m=300V
φD=UDB=EdDB=1×104V/m×0.07m=700V
(3)如果令A板接地,则:
φC=UCA=-EdCA=-1×104V/m×0.06m=-600V
φD=UDA=-EdDA=-1×104V/m×0.02m=-200V
【点睛】本题考察的是电势、电势差、匀强电场中E与U的关系、电场力做功公式等内容,在应用这些公式时,要特别注意所有公式中的物理量都包含有正、负号.还要注意的是U=Ed中的d是沿着场强方向的距离,不是两点间的距离.
16.现有电动势1.5V,内阻1.0Ω的电池多节,准备用多节这样的电池串联起来对一个“9.0V9W”的纯电阻用电器供电,以保证用电器在额定状态下工作。
问:
最少用多少节这种电池?
电路是否还需要一个定值电阻R0做分压作用,如需要则R0为多大?
(提示:
串联电池组的电动势等于各个电池的电动势之和;串联电池组的内阻等于各个电池内阻之和)
【答案】最少需要18节这样的电池
【解析】通过用电器的电流I=P/U=9W/9V=1A
设至少需要n节电池,串联的分压电阻为R0,因为路端电压必须大于(或等于)用电器的额定电压,即nE0–nIr0≥U,
得到n≥18,可见n取整数的最小值为18.
这时路端电压U'=18E0-I×18r0=9V
则不需要定值电阻来分压了
即不需要定值电阻来分压,最少需要18节这样的电池
【点睛】本题首先要搞清题意,知道串联电池组总电动势和总内阻与每个电池的关系,其次熟练应用闭合电路欧姆定律.
17.如图,一根长L=3m的光滑绝缘细直杆MN,竖直固定在场强为E=1.6×105N/C、与水平方向成θ=30°角的倾斜向上的匀强电场中。
杆的下端M固定一个带电小球A,电荷量Q=+5×10-6C;另一带电小球B穿在杆上可自由滑动,电荷量q=+2.0×10一6C,质量m=2.0×10一2kg。
现将小球B从杆的上端N由静止释放。
(静电力常量k=9.0×109N·m2/C2,取g=10m/s2)
(l)小球B开始运动时的加速度为多大?
(2)小球B从N端运动到速度最大时,匀强电场对小球B做了多少功?
【答案】
(1)
;
(2)W-0.24J;
【解析】
(1)开始运动时小球B受重力、库仑力、杆的弹力和电场力,沿杆方向运动
由牛顿第二定律得:
解得:
代入数据解得:
a=1.5m/s2
(2)小球B速度最大时合力为零,即
解得:
代入数据解得h1=1.5m
匀强电场对小球B所做的功W=-qEh1sinθ=-0.24J
18.如图所示,平行放置的金属板A、B间电压为U0,中心各有一个小孔P、Q,平行放置的金属板C、D板长和板间距均为L,足够长的粒子接收屏M与D板夹角为
。
现从P点处有质量为m、带电量为+q的粒子放出(粒子的初速度可忽略不计)。
经加速后从Q点射出,贴着C板并平行C板射入C、D电场(平行金属板外电场忽略不计,重力不计,
,
)
(1)粒子经加速后从Q点射出速度大小v;
(2)若在进入C、D间电场后好恰从D板边缘飞出,则C、D间电压U1为多少?
(3)调节C、D间电压(大小)使进入电场的粒子,不能打在粒子接收屏M上,则C、D间电压U2的取值范围?
【答案】
(1)
;
(2)
;(3)
或
【解析】试题分析:
(1)粒子的加速,由动能定理:
解得:
(2)粒子在偏转电场中由水平方向做匀速直线运动得
竖直方向上做匀加速直线运动
竖直方向上位移
求得:
(3)若粒子飞出C、D间电场则飞出时竖直方向上速度
速度偏转角
由题意可知
解得:
若粒子没有飞出电场也不能打到粒子接收屏M
此时可知
综上:
可知
或
考点:
带电粒子在电场中的运动
【名师点睛】本题关键是分析带电粒子的运动情况,确定出临界条件,运用牛顿第二定律和运动学规律结合进行求解。