上海南汇第二中学物理电与磁专题练习（解析版）一、三物理电与磁易错压轴题（难）1．小明学会了测小灯泡的功率后，在老师的启发下，进一步思考：电流一定时，小灯泡功率跟电阻有什么关系呢？于是他利用如图所示的电路，选用分别标有“1.5 V 0.25 A”“2.5 V 0.3 A”和“3.8 V 0.3 A”字样的小灯泡L1、L2、L3，测出它们在电流相同时的电阻和功率，来探究小灯泡功率与电阻的关系．(1)他将灯L1接入图甲电路，请你用笔画线代替导线，帮他将实物电路连接完整．______(2)闭合开关后，他调节滑动变阻器的滑片P，使通过灯L1的电流为0.2 A，再测出L1两端的电压，此时电压表示数如图乙所示，然后计算出此时灯L1的电阻为______Ω，实际功率是____ W．(3)换上灯L2，闭合开关，为保持电流为0.2 A不变，应将滑片P向________(选填“左”或“右”)端移动；再测出L2两端的电压，算出L2的电阻和功率．换上灯L3，做第三次实验，并将实验数据记录在下表中．(4)请根据实验数据，在图丙中作出小灯泡功率与电阻关系的图象．______(5)分析图象可得结论：在电流一定时，小灯泡的实际功率与电阻成________关系．(6)小波认为：为了控制实验条件，小明每次实验要换灯泡还要调节滑动变阻器，这样的操作不够简便．对此你可以如何改进？____．【答案】答案见解析 4 0.16 左答案见解析正比将L1、L2、L3串联在同一电路中，使电流不变【解析】【分析】【详解】(1)如图(2)电压表使用的0～3V，分度值为0.1V，电压为0.8V，电流为0.2A，所以L1电阻为R1=UI=0.840.2VA=Ω，实际功率P实=UI=0.16W；(3) 换上灯L2，电阻增大，总电阻增大，电路电流减小，电流表的示数将变小；要使电路电流增大到0.2A，要减小电路总电阻，滑动变阻器的滑片向左端移动；(4)(5)分析图像可知图线是一条过原点的直线，可知，电流一定时，功率和电阻成正比．（6）实验目的是小灯泡功率与电阻的关系，根据控制变量法，要保证电流不变，则可以将L1、L2、L3串联在同一电路中，分别测各自两端电压即可．【点睛】本题题干很长，给学生的心理压力很大，并且本题涉及到的知识点多，而且和数学联系起来，增大了试题的难度，并且用实验探究功率和电阻关系的题目比较少见，学生不熟悉，更增大了习题的难度．2．某学校课外科技兴趣小组在物理老师的指导下设计了一个实验装置如图所示，用来探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”，它是由电源、滑动变阻器、开关、带铁芯的螺线管（线圈电阻忽略不计）和自制的针式刻度板组成，通过观察指针偏转角度的大小，来判断电磁铁磁性的强弱．用竹片削制的指针下方加装固定一物体E，导线a与接线柱2相连．制定计划与设计实验（1）为了使指针在受磁场力的作用在能绕O点转动，需在E处加装___________（选填“铜块”、“铝块”或“铁块”），加装物体后，为了确保指针能正确指示且具有一定的灵敏度，老师在O点转轴处涂抹润滑油，目的是___________，使指针转动更灵活．（2）按图所示连接好电路，闭合开关．调节变阻器滑片P到某一位置，记下此时指针偏转的角度，保持滑片P位置不变，导线a改为与接线柱1相连，可以探究电磁铁磁性强弱与___________的关系；保持接线方式不变，移动变阻器滑片P，可以探究电磁铁磁性强弱与___________的关系；进行实验与收集证据（3）保持滑片P位置不变，导线a改为与接线柱1相连时，闭合开关后，指针偏转的角度将会___________；当滑动变阻器的滑片P向左滑动时，指针偏转的角度将会___________（选填“增大”、“不变”或“减小”）；评估交流（4）细心观察的小锋同学发现在实验过程中该自制装置的指针均向右偏转，只是偏转角度不同，该同学向老师提出能否让指针向左偏转，老师马上将一块小磁铁换装在如图的E 处，且让磁铁的右端为___________极，闭合开关后，同学们发现指针果然向左偏转．（6）你认为该装置中指针的偏转角度大小可能还与___________有关（写出一个即可）．【答案】铁块减小摩擦线圈匝数电流大小增大减小 N 铁芯大小；通电螺线管（或电磁铁）与指针间的距离；指针质量（或重）．【解析】（1）磁铁可以吸引铁块，不吸引铜、铝物质，故需要加装铁块；在O点转轴处涂抹润滑油可以使接触面变光滑，减小了摩擦；（2）①保持滑片P位置不变，也就是电流不变，导线a改为与接线柱1相连，增加了线圈匝数，因此可以探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系；②保持接线方式不变，也就是线圈匝数不变，移动变阻器滑片P，可以改变电流，因此可以探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系；（3）①保持滑片P位置不变，即电流不变，导线a改为与接线柱1相连时，线圈匝数增多闭合开关后，电磁铁磁性增强，指针偏转的角度将会增大；②当滑动变阻器的滑片P向左滑动时，接入电路电阻增大，电流减小，磁性减弱，所以指针偏转的角度将会减小；（4）由图中通电线圈电流流入方向，利用右手螺旋定则可以判断出通电线圈左端为N极，右端为S极，在E出放小磁铁让磁铁的右端为N极、左端为S极时，通电线圈右端S极与小磁铁左端为S极就会相互排斥，指针就会向左偏转；（5）该装置中指针的偏转角度大小要受磁力大小、竹片削制的指针质量、电磁铁距离指针的距离等因素影响，所以可以改变铁芯的大小来改变磁性，也可以改变竹片削制的指针质量，这样摆动起来更轻松．3．某次旅游，密闭大巴内坐满了游客，司机忘了打开换气设备，时间一久，车内二氧化碳浓度上升，令人头晕脑胀．为此，小明设计了车载自动换气设备（一）小明找来二氧化碳气敏电阻R x，其电阻值与空气中二氧化碳浓度关系如表格所示，其中二氧化碳浓度为0时，R x阻值模糊不清，他对该电阻阻值进行测量小明把空气通过氢氧化钠溶液，得到二氧化碳浓度为0的空气，并收集于集气瓶中，再将R x置于其中（1）图甲电源电压恒为6V，请以笔画导线完成电路图剩余部分的连接．要求，滑片P向B 端移动时，电压表、电流表的示数都变大．（___）（2）开关S闭合前，滑片P应移至_____（选填“A”或“B”）端．（3）闭合开关S，发现电流表无示数，电压表有示数．电路某一故障可能为_____．A、S断路B、R'断路C、R x短路D、R x断路（4）排除故障后，移动滑片P，电压表、电流表示数如图乙所示，二氧化碳为0时，R x的阻值为_____Ω（5）请在丙图中画出R x阻值与空气中二氧化碳浓度的关系图象．（___）（二）小明利用电磁继电器设计车载自动换气设备，如图丁所示，控制电路，恒为6V的蓄电池，开关S，定值电阻R0，二氧化碳气敏电阻R x，电磁继电器的线圈电阻不计，线圈电流大0.1A时衔铁被吸下，线圈电流小于0.1A衔铁被弹回，受控电路包括，恒为24V的蓄电池，额定电压均为24V的绿灯、红灯、换气扇．（6）请以笔画线完成电路连接，要求：闭合开关S，周围空气中二氧化碳浓度小于8%时，绿灯亮；大于8%时，红灯亮且换气扇正常工作．（___）（7）定值电阻R0的阻值应为_____Ω．【答案】A D3535【解析】【分析】（1）由图乙确定两表的量程，根据要求滑片P向B端移动时，电压表、电流表的示数变大确定变阻器的连接与电压表的连接；（2）为保护电路，开关S闭合前，滑片P应移至阻值最大处；（3）若电流表示数为0，说明电路可能断路；电压表有示数，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电阻断路了；（4）分别图中电压表大量程和电流表小量程读数，根据欧姆定律求电阻；（5）根据描点作图；（6）将控制电路串联起来；根据电流大于0.1A，电磁铁将衔铁吸下，红灯亮且换气扇正常工作，同时绿灯断开不亮；当电流小于0.1A，绿灯亮：故红灯亮与换气扇并联，根据衔铁吸下时与下触点接触，电流小于0.1A时与上触点接触，按要求连接工作电路；（7）由图2可知，当周围空气中二氧化碳浓度为8%时，气敏电阻大小为R′X＝25欧姆，根据欧姆定律和电阻的串联求出定值电阻的大小．【详解】（1）用伏安法测电阻大小，电流表要串联在电路中，由图乙可知，电压表选用大量程，电流表选用小量程，因要求滑片P向B端移动时，电流表的示数变大，则电路中的电阻变小，即滑动变阻器连入电路中的电阻变小，故滑片以右电阻丝连入电路中，根据欧姆定律的变形公式U＝IR，待测电阻的电压变大，由串联电路的电压规律，电压表示数变小，故电压表并联在待测电阻的两端，如下图1所示：（2）开关S闭合前，滑片P应移至阴性阻值最大处，即A端；（3）闭合开关S，发现电流表无示数，电压表有示数．电路某一故障可能为R x断路，选D；（4）图中电压表选用大量程，分度值为0.5V，示数为为3.5V；电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.1A，由欧姆定律，待测电阻：R X＝3.5=350.1U VI A=Ω；（5）由表中数据，在坐标系中确定对应的点，用平滑的曲线连接起来，如下图2所示所示：（6）闭合开关S，因周围空气中二氧化碳浓度越大，气敏电阻越小，当大于8%时，电阻小于某一值，电流大于0.1A，电磁铁将衔铁吸下，红灯亮且换气扇正常工作，同时绿灯断开不亮；当周围空气中二氧化碳浓度小于8%时，电阻大于某一值，电流小于0.1A，绿灯亮；将控制电路与电源串联起来；电流小于0.1A时，上触点与衔铁接触，绿灯与电源连接，绿灯亮；电流流大于电0.1A时，磁铁将衔铁吸下，下触点与衔铁接触，上触点与衔铁分离，红灯与换气扇并联，红灯亮且换气扇正常工作，绿灯断路；电路连接如下所示：（7）由图2可知，当周围空气中二氧化碳浓度为8%时，气敏电阻大小为R′X＝25欧姆，电路中电流I＝0.1A，根据欧姆定律和电阻的串联规律，R0＝UI﹣R′X＝60.1VA﹣25Ω＝35Ω；【点睛】本题考查测电阻的电路连接、注意事项、故障分析、电表读数、电阻计算，同时也考查了电磁继电器的运用及电路的连接，并汲及运用图象解决问题的思想，综合性强，难度较大．4．瑞瑞同学有-辆玩具电动车，在行驶的过程中，车上的小动物可以自由旋转，这种功能是由两个电动机带动的，如图所示是该玩具电动车的简化电路图．目前该车某一处出现了故障：通电后玩具电动车只能行驶，上面的动物不能旋转．对此，瑞瑞同学提出了猜想：[猜想与假设](1)可能是旋转开关有故障；(2)可能是旋转定时器有故障；(3)可能是________有故障．瑞瑞同学利用一只电压表来判断故障的位置．[进行实验]（1）将玩具电动车装上四只新干电池，闭合旋转开关和旋转定时器；（2）将电压表一端接在d点不动，另一端依次接在a点、b点和c点，观察电压表示数． [分析与论证]（1）如果另一端接在点时电压表有示数，接在点时无示数，说明旋转开关________（选填“断路”、“短路”或“正常”）；（2）如果另一端分别接在、点时，电压表都有示数，然后改接到点，发现电压表仍然有示数，且，说明________和________正常，________有故障．[交流评估]瑞瑞将他的检修方法与小明和小华进行了交流．（1）小明说，在[进行实验]的第（2）步，只用一根导线连接、，就可以判断旋转电动机是否断路，方法是：如果旋转电动机________，就表明它是好的．（2）小华说，在[进行实验]的（2）第步，也可以用电流表检测旋转开关和旋转定时器是否损坏，方法是：将电流表接、，如果旋转电动机仍不转，表明旋转开关可能是________（好的/坏的）；再将电流表接、，判断旋转定时器的好坏；但绝对不能将电流表接到、之间，否则有可能________．【答案】旋转电动机断路旋转开关旋转定时器旋转电动机转动好的短路【解析】【分析】（1）由题知，通电后玩具电动车只能行驶，而上面的动物不能旋转，说明行驶电动机所在的支路没有问题，问题在旋转电动机所在的支路。