高中物理必修3物理 全册全单元精选试卷综合测试(Word版 含答案)(1)

高中物理必修3物理 全册全单元精选试卷综合测试（Word 版 含答案）(1)
一、必修第3册 静电场及其应用解答题易错题培优（难）
1．(1)科学家发现，除了类似太阳系的恒星-行星系统，还存在许多双星系统，通过对它们的研究，使我们对宇宙有了较深刻的认识．双星系统是由两个星体构成，其中每个星体的线度（直径）都远小于两星体间的距离，一般双星系统距离其他星体很远，可以当做孤立系统处理．已知某双星系统中每个星体的质量都是M 0，两者相距L ，它们正围绕两者连线的中点做匀速圆周运动，引力常量为G ． 求： ①该双星系统中星体的加速度大小a ； ②该双星系统的运动周期T ．
(2)微观世界与宏观世界往往存在奇妙的相似性．对于氢原子模型，因为原子核的质量远大于电子质量，可以忽略原子核的运动，形成类似天文学中的恒星-行星系统，记为模型Ⅰ．另一种模型认为氢原子的核外电子并非绕核旋转，而是类似天文学中的双星系统，核外电子和原子核依靠库仑力作用使它们同时绕彼此连线上某一点做匀速圆周运动，记为模型Ⅱ．已知核外电子的质量为m ，氢原子核的质量为M ，二者相距为r ，静电力常量为k ，电子和氢原子核的电荷量大小均为e ．
①模型Ⅰ、Ⅱ中系统的总动能分别用E k Ⅰ、 E k Ⅱ表示，请推理分析，比较E k Ⅰ、 E k Ⅱ的大小关系；
②模型Ⅰ、Ⅱ中核外电子做匀速圆周运动的周期分别用T Ⅰ、T Ⅱ表示，通常情况下氢原子的研究采用模型Ⅰ的方案，请从周期的角度分析这样简化处理的合理性．
【答案】(1) ①02GM a L = ②2T = (2) ①2
k k II =2ke E E r =Ⅰ ②T T ⅠⅡ
为M >>m ，可得T Ⅰ≈T Ⅱ，所以采用模型Ⅰ更简单方便． 【解析】 【详解】
(1)①根据万有引力定律和牛顿第二定律有：2
002GM M a L
=
解得0
2
GM a L =
②由运动学公式可知，224π2
L
a T =⋅
解得2T =(2)①模型Ⅰ中，设电子绕原子核的速度为v ，对于电子绕核的运动，根据库仑定律和牛顿
第二定律有22
2ke mv r r
=
解得：2
2k 122ke E mv r
==Ⅰ
模型Ⅱ中，设电子和原子核的速度分别为v 1、v 2，电子的运动半径为r 1，原子核的运动半
径为r2．根据库仑定律和牛顿第二定律
对电子有：
2
2
1
2
1
mv
ke
r r
=，解得
2
2
k111
2
1
=
22
ke
E mv r
r
=
对于原子核有：
2
2
2
2
2
=
Mv
ke
r r
，解得
2
2
k222
2
1
=
22
ke
E Mv r
r
=
系统的总动能：E kⅡ=E k1+ E k2=()
22
12
2
22
ke ke
r r
r r
+=
即在这两种模型中，系统的总动能相等．
②模型Ⅰ中，根据库仑定律和牛顿第二定律有
22
22
4π
ke
m r
r T
=
Ⅰ
，解得
23
2
2
4πmr
T
ke
=
Ⅰ
模型Ⅱ中，电子和原子核的周期相同，均为TⅡ
根据库仑定律和牛顿第二定律
对电子有
22
1
22
4π
ke
m r
r T
=⋅
Ⅱ
，解得
22
122
4π
ke T
r
r m
=Ⅱ
对原子核有
22
2
22
4π
ke
M r
r T
=⋅
Ⅱ
，解得
22
222
4π
ke T
r
r M
=Ⅱ
因r1+r2=r，可解得：()
23
2
2
4πmMr
T
ke M m
=
+
Ⅱ
所以有
T M m
T M
+
=
Ⅰ
Ⅱ
因为M>>m，可得TⅠ≈TⅡ，所以采用模型Ⅰ更简单方便．
2．如图所示，在光滑绝缘水平面上，质量为m的均匀绝缘棒AB长为L、带有正电，电量为Q且均匀分布．在水平面上O点右侧有匀强电场，场强大小为E，其方向为水平向左，BO距离为x0，若棒在水平向右的大小为QE/4的恒力作用下由静止开始运动．求：
（1）棒的B端进入电场L/8时的加速度大小和方向；
（2）棒在运动过程中的最大动能．
（3）棒的最大电势能．（设O点处电势为零）
【答案】（1）/8
qE m ,向右（2）
()
48
qE L
x+（3）0
(2)
6
qE x L
+
【解析】
【分析】
【详解】
（1）根据牛顿第二定律，得
48QE L QE ma L -⋅＝解得 8QE
a m
＝，方向向右． （2）设当棒进入电场x 时，其动能达到最大，则此时棒受力平衡，有
4QE QE x L ⋅＝ 解得1
4
x L = 由动能定理得：
()00044()()4
2442448
K o QE QE
L
QE
QE L QE L E W x x x x x ＝＝
＝＝+
⨯∑+-+-+⨯
（3）棒减速到零时，棒可能全部进入电场，也可能不能全部进入电场，设恰能全部进入电场， 则有：()0
042
QE QE
x L L +-＝， 得 x 0=L ；()42
QE QEL
L L ε+＝
＝ 当x 0＜L ，棒不能全部进入电场，设进入电场x
根据动能定理得()00 004
2
xQE
QE L x x x +
+-
-＝
解之得：x
则0 (4F QE W x ε+＝＝
当x 0＞L ，棒能全部进入电场，设进入电场x ()()0
042
QE QE
x x L QE x L +---＝ 得：023
x L
x +＝ 则()()000242 4436
QE x L x L QE QE x x ε+++⋅＝
＝＝
3．如图所示，水平地面上方分布着水平向右的匀强电场，一“L ”形的光滑绝缘硬质管竖直固定在匀强电场中，管的水平部分长L 1=0.2m ，管的水平部分离水平地面的距离为h =5.0m ，竖直部分长为L 2=0.1m ．一带正电的小球从管口A 由静止释放，小球与管间摩擦不计且小球通过管的弯曲部分（长度极短可不计）时没有能量损失，小球受到的电场力大小为重力的一半．（g =10m/s 2）求：
（1）小球运动到管口B时的速度v B大小；
（2）小球着地点与管口B的水平距离s．
【答案】（1）2.0m/s；（2）4.5m．
【解析】
【分析】
【详解】
（1）在小球从A运动到B的过程中，对小球由动能定理得：
1
2
mv B2－0=mgL2+F电L1①由于小球在电场中受到的静电力大小为重力的一半，即
F电=1
2
mg②
代入数据得：
v B=2.0m/s；③
小球运动到管口B时的速度大小为2.0m/s；
（2）小球离开B点后，设水平方向的加速度为a，位移为s，在空中运动的时间为t，水平方向有：
a=g/2 ④
s=v0t+1
2
at2⑤
竖直方向有：
h=1
2
gt2⑥
由③～⑥式，并代入数据可得：
s=4.5m
4．如图所示,一根长为l的不可伸长的细丝线一端固定于O点,另一端系住一个质量为m的带电小球.将此装置放在水平向右的匀强电场E中,待小球稳定后,细丝线与竖直方向夹角为α.求:
(1)小球带什么电,电荷量为多少?
(2)剪断绳子后小球做什么运动？
【答案】(1)正电，
tan
mg
q
E
α
= (2)做初速度是零的匀加速直线运动
【解析】
【详解】
（1）对小球进行受力分析：由于小球所受电场力水平向右，E的方向水平向右，所以小球带正电．小球受力如图所示，有：qE=mgtanα
即：
tan
mg
q
E
α
=
（2）剪断细绳后，小球受重力和电场力，其合力方向沿细绳方向斜向下，则小球将沿细绳的方向做初速度是零的匀加速直线运动．
5．如图所示，小球的质量为0.1kg
m=，带电量为5
1.010C
q-
=⨯，悬挂小球的绝缘丝线与竖直方向成30
θ=︒时，小球恰好在水平向右的匀强电场中静止不动．问：
（1）小球的带电性质；
（2）电场强度E的大小；
（3）若剪断丝线，求小球的加速度大小．
【答案】（1）小球带正电（2）4
5.7710N/C
E=⨯（3）2
11.54m/s
a=
【解析】
【详解】
（1）对小球进行受力分析，如图；由电场力的方向可确定小球带正电；
（2）根据共点力平衡条件，有qE=mgtan300
解得：04
5
3
1
303
=/ 5.7710/
10
mgtan
E N C N C
q-
≈⨯
＝
（3）当线断丝线后，小球的合力为
30
mg
F
cos
＝
由牛顿第二定律，则有：
22
/11.54/
cos303
F g
a m s m s
m
==
＝＝
小球将做初速度为零，加速度的方向沿着线的反向，大小为11.54m/s2，匀加速直线运动．【点睛】
本题关键是对小球受力分析，明确带电小球受电场力、细线的拉力和重力，根据共点力平衡条件及牛顿第二定律列示求解．
6．如图，绝缘细杆AB倾角为α，在杆上B点处固定有一电荷量为Q的正电荷．现将带正电的小球由距B点竖直高度为H的A点处无初速释放，小球下滑过程中电荷量不变．己知小球的质量为m、电荷量为q．不计小球与细杆间的摩擦，整个装置处在真空中．静电力常量为k，重力加速度为g．求：
（1）正电荷Q在A处产生的场强大小；
（2）小球刚释放时的加速度大小；
（3）若A、B间的距离足够大，小球动能最大时球与B点间的距离．
【答案】(1) 2
2
sin
A
Q
E k
H
α
=(2)
2
2
sin
sin
kQq
a g
mH
α
α
=- (3)
sin
kQq
R
mgα
=
【解析】
【详解】
(I)根据
2
Q
E k
r
=
又因为
sin
H
r
α
=
所以
2
2
sin
A
Q
E k
H
α
=
(2)根据牛顿第二定律
sin
mg F ma
α-=
根据库仑定律
Qq
F k
r
=
解得
22
sin sin kQq a g mH
α
α=- (3)当小球受到的合力为零，即加速度为零时，动能最大 设此时小球与B 点间的距离为R ,则
2
sin kQq
mg R α=
解得
sin kQq
R mg α
=
答案：(1) 2
2sin A Q E k H α=(2)22
sin sin kQq a g mH
αα=- (3)sin kQq R mg α=
二、必修第3册 静电场中的能量解答题易错题培优（难）
7．如图所示，水平面上有相距02m L =的两物体A 和B ，滑块A 的质量为2m ，电荷量为+q ，B 是质量为m 的不带电的绝缘金属滑块．空间存在有水平向左的匀强电场，场强为
0.4mg
E q
=
．已知A 与水平面间的动摩擦因数10.1μ=，B 与水平面间的动摩擦因数20.4μ=，A 与B 的碰撞为弹性正碰，且总电荷量始终不变（g 取10m/s 2）．试求：
（1）A 第一次与B 碰前的速度0v 的大小； （2）A 第二次与B 碰前的速度大小； （3）A 、B 停止运动时，B 的总位移x ． 【答案】（1）2m/s （2）2
m/s 3
（3）2m 【解析】 【分析】 【详解】
（1）从A 开始运动到与B 碰撞过程，由动能定理：
201001222
EqL mgL mv μ-⋅=
⋅ 解得：v 0=2m/s
（2）AB 碰撞过程，由动量守恒和能量守恒可得：
01222mv mv mv =+
22201211122222
mv mv mv ⋅=⋅+ 解得：12m/s 3v =
28
m/s 3
v =（另一组解舍掉） 两物体碰撞后电量均分，均为q/2，则B 的加速度：
22
21
22m/s 2B E q mg
qE a g m m
μμ⋅-==-=- ， A 的加速度：
111
220
24A E q mg
qE a g m m
μμ⋅-⋅==-= 即B 做匀减速运动，A 做匀速运动；A 第二次与B 碰前的速度大小为12
m/s 3
v =； （3）B 做减速运动直到停止的位移：
2
21216m 23
B v x a ==
AB 第二次碰撞时：
1122222mv mv mv =+
22211222111
22222
mv mv mv ⋅=⋅+ 解得：
12112m/s 39v v == ，2212488
m/s=m/s 393
v v ==
B 再次停止时的位移2222416m 23
B v x a =
= 同理可得，第三次碰撞时，
12132322mv mv mv =+
222121323111
22222
mv mv mv ⋅=⋅+ 可得131212m/s 327v v =
=，23123488
m/s m/s 3273
v v === B 第3次停止时的位移2223616
m 23
B v x a =
= 同理推理可得，第n 次碰撞，碰撞AB 的速度分别为：
11n-112m/s 33n n v v ==（)，2n 1n-1)48m/s 33
n
v v ==（
B第n次停止时的位移:
2
2
n2
16
m
23
n
n
B
v
x
a
==
则A、B停止运动时，B的总位移
123
2462
2
++
16161616
m m+m+m
3333
1
=2(1-)m
3
n
n
n
x x x x x
=+⋅⋅⋅+
=+⋅⋅⋅+
当n取无穷大时， A、B停止运动时，B的总位移2m
x=．
8．如图甲所示，极板A、B间电压为U0，极板C、D间距为d，荧光屏到C、D板右端的距离等于C、D板的板长．A板O处的放射源连续无初速地释放质量为m、电荷量为+q的粒子，经电场加速后，沿极板C、D的中心线射向荧光屏（荧光屏足够大且与中心线垂直），当C、D板间未加电压时，粒子通过两板间的时间为t0；当C、D板间加上图乙所示电压（图中电压U1已知）时，粒子均能从C、D两板间飞出，不计粒子的重力及相互间的作用．求：
（1）C、D板的长度L；
（2）粒子从C、D板间飞出时垂直于极板方向偏移的最大距离；
（3）粒子打在荧光屏上区域的长度．
【答案】（1）0
2qU
L t
m
=2）
2
10
2
qU t
y
md
=（3）
2
10
3
2
qU t
s s
md
∆==
【解析】
试题分析：（1）粒子在A、B板间有2
00
1
2
qU mv
=
在C、D板间有00
L v t
=
解得：0
2qU
L t
m
=
（2）粒子从nt0（n=0、2、4……）时刻进入C、D间，偏移距离最大
粒子做类平抛运动
偏移距离2
1
2
y at
=
加速度
1
qU a md
=
得：2
10
2qU t y md
=
（3）粒子在C 、D 间偏转距离最大时打在荧光屏上距中心线最远ZXXK] 出C 、D 板偏转角0
tan y v v θ=
0y v at =
打在荧光屏上距中心线最远距离tan s y L θ=+
荧光屏上区域长度2
10
32qU t s s md
∆==
考点：带电粒子在匀强电场中的运动
【名师点睛】此题是带电粒子在匀强电场中的运动问题；关键是知道粒子在水平及竖直方向的运动规律和特点，结合平抛运动的规律解答．
9．如图所示，在直角坐标系xoy 的第一象限中，存在竖直向下的匀强电场，电场强度大小为4E 0，虚线是电场的理想边界线，虚线右端与x 轴的交点为A ，A 点坐标为（L 、0），虚线与x 轴所围成的空间内没有电场；在第二象限存在水平向右的匀强电场．电场强度大小
为E 0．()M L L -、和()0N L -、
两点的连线上有一个产生粒子的发生器装置，产生质量均为m ，电荷量均为q 静止的带正电的粒子，不计粒子的重力和粒子之间的相互作用，且整个装置处于真空中．已知从MN 上静止释放的所有粒子，最后都能到达A 点：
（1）若粒子从M 点由静止开始运动，进入第一象限后始终在电场中运动并恰好到达A 点，求到达A 点的速度大小；
（2）若粒子从MN 上的中点由静止开始运动，求该粒子从释放点运动到A 点的时间； （3）求第一象限的电场边界线（图中虚线）方程． 【答案】（1）010qE L v m
=2）0322mL t qE =3）22()y Lx x L =-(0)x L ≤≤
【解析】
试题分析：（1）由动能定理：200142qE L qE L mv +=
，得：010qE L
v m
= （2）分析水平方向的运动：粒子先匀加速位移L ，再匀速位移L 到第一象限的速度
2
0012qE L mv =
，匀加速时间102L t v =，匀速时间20L t v =，则总时间120
322mL t t t qE =+=
（3）设粒子从MN 线上某点由静止释放，经第一象限电场边界交点(,)Q x y ，后做匀速直线运动到A 点，在第一象限做类平抛运动，水平：0x v t =，竖直方向：2
12
h at =
反向延长AQ 与水平位移交点为其中点，还有以下几何关系：2
01()22
x a v y
x L x
=
-， 且2
02v a L ='，
003/4/qE m a a qE m
'== 推出边界方程：22
()y Lx x L
=
-(0)x L ≤≤ 考点：本题考查了带电粒子在电场中的运动、类平抛运动、运动的分解、动能定理.
10．如图所示，从电子枪射出的电子束（初速度不计）经电压U 1=2000V 加速后，从一对金属板Y 和Y′正中间平行金属板射入，电子束穿过两板空隙后最终垂直打在荧光屏上的O 点．若现在用一输出电压为U 2=160V 的稳压电源与金属板YY′连接，在YY′间产生匀强电场，使得电子束发生偏转．若取电子质量为9×10﹣31kg ，YY′两板间距d=2．4cm ，板长l=6．0cm ，板的末端到荧光屏的距离L=12cm ．整个装置处于真空中，不考虑重力的影响，试回答以下问题：
（1）电子束射入金属板YY′时速度为多大？
（2）加上电压U 2后电子束打到荧光屏上的位置到O 点的距离为多少？
（3）如果两金属板YY′间的距离d 可以随意调节（保证电子束仍从两板正中间射入），其他条件都不变，试求电子束打到荧光屏上的位置到O 点距离的取值范围． 【答案】（1）2．67×107m/s ；（2）15mm ；（3）0～30mm ． 【解析】 【分析】 【详解】
（1）根据动能定理，设电子在加速电极作用下获得速度为v 0， 有2
1012
U e mv =
，
解得：1
2U e
v
m
=…①
代入数据解得：77
8
10/ 2.6710/
3
v m s m s
=⨯≈⨯；
（2）电子穿过偏转电极过程中，在沿初速度方向做匀速直线运动有l=v0t…②
在沿电场方向受力为F=Eq…③
根据匀强电场性质U2=Ed…④
根据牛顿第二定律F=ma…⑤
根据匀变速直线运动规律，在出偏转电场时其在电场方向位移为[来2
1
2
y at
=…⑥
根据①﹣⑥式可推得：
2
2
1
4
U l
y
dU
=…⑦
此时在电场方向上的分速度为：v y=at…⑧
出电场后电子做直线运动最终打在荧光屏上，距离O点的距离设为y´，根据几何关系及①⑦⑧可得
()
2
1
2
2
´
4
U l l L
l L
y y
l dU
+
+
==…⑨
将数据代入⑦式可得y=3mm＜
2
d
，所以此时电子可以射出偏转电场
于是将数据代入⑨式可得y′=15mm
（3）d越小则偏转电场越强，电子的偏转也越厉害，但是同时两板间距缩小电子更容易打在极板上，
所以电子的偏转应有最大值，且临界条件为电子刚好擦YY´极板而出．即：
2
d
y
=…⑩
联立⑦式代入数据可解得此时：y=6mm，
继续代入⑨式可得此时：y′=30mm，
所以电子束打到荧光屏上的位置到O点距离的取值范围为0～30mm；
11．如图所示，在E＝1.0×103 V/m的竖直匀强电场中，有一光滑半圆形绝缘轨道QPN与一水平绝缘轨道MN在N点平滑相接，半圆形轨道平面与电场线平行，其半径R＝0.5m，N 为半圆形轨道最低点，P为QN圆弧的中点，一带负电q＝1.0×10－3 C的小滑块质量m＝0.1kg，与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.5，位于N点右侧M处，NM的距离长1m。

小滑块现以初速度v0向左运动，恰能通过圆轨道的最高点Q点，已知g=10 m/s2，试求：
(1) 小滑块离开Q 点时的速度Q v 的大小？ (2) 小滑块离开Q 点后，落在MN 轨道何处？ (3) 小滑块的初速度v 0的大小？ 【答案】(1)10m/s (2)1m (3) 70m/s 【解析】 【详解】
(1)小滑块在Q 点受力有：
mg ＋qE ＝2Q v m
R
，
解得：10Q v =m/s (2)通过Q 点后做类平抛：
20F a m
==合m/s 2
21
22
y R at ==，
Q x v t =，
解得：x =1m
(3)小滑块从M 到Q 点过程中，由动能定理得:
－mg ·
2R －qE ·2R －μ(mg ＋qE )x ＝12
mv Q 2－2
012mv
联立方程组，解得：v 0＝70m/s.
12．如图平行金属板长为L ，一个带电为 + q ，质量为m 的粒子以某一初速度紧贴上板垂直射入电场，刚好从下板边缘以速度v 射出，末速度v 恰与下板成30°角，粒子重力不计．求：
（1）粒子进入电场的初速度大小v 0； （2）两极间距离d . （3）两极的电势差U .
【答案】（1）32v （2）3L
6
（3）2
8mv q
【解析】 【详解】
（1）由速度关系得初速度：
003
cos30v v v ==
（2）带电粒子在电场中做类平抛运动，在水平方向有：
L=v 0t
在竖直方向有：
d =0sin 302
v t
解得
3L d =
（3）由动能定理：
2201122
Uq mv mv =
- 解得
28mv U q
=
三、必修第3册 电路及其应用实验题易错题培优（难）
13．实验室有一烧坏的双量程电压表，两量程分别是3V 和15V ，其内部电路如图甲所示，R 1、R 2标注的阻值分别为2.9kΩ和14.9kΩ，经检测表头G 和电阻R 2已烧坏，电阻R 1完好，一课外活动小组想要修复这个电压表，他们在实验室找到两个表头，外形都与原表头G 相同，已知表头G 1的满偏电流为1 mA ，内阻为50Ω；表头G 2的满偏电流为0.5mA ，内阻为100Ω，还有六个定值电阻R 3=50Ω，R 4=150Ω，R 5=200Ω，R 6=3kΩ，R 7=12kΩ，R 8=15kΩ，若在保留R 1的情况下，对电压表进行修复，根据所给条件回答下列问题：
(1)原表头G 的满偏电流流I =________mA ，内阻r =________Ω；
(2)由于实验室没有14.9kΩ的电阻来替换R 2，为了修复这个电压表，课外活动小组对电压表电路进行了改装，改装后的电路图如图乙所示，则电阻R x 应选用_______(填题中所给器材符号)；
(3)在图乙中虚线框内补齐修复后的双量程电压表的电路图(标出所选用的相应器材符号)。

________
【答案】1 100 7R
【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1][2]由图示电路图可知，电压表量程：
I g （r g +R 1）=3V ， I g （r g +R 2）=15V ，
代入数据解得：
I g =1mA ，r g =100Ω；
(2) (3)[3][4]由于原表头的满偏电流为1mA ，所以应用电流表G 1，又因为表头内阻为
100Ω，故应将G 1和定值电阻R 3串联，即图乙中虚线框内补齐修复后的双量程电压表的电
路图如图所示：
量程为15V 时有
131()g x U I R R r R =+++，
即
12k x R =Ω，
故应选用R 7。

14．育才中学科技小组的小明同学自行设计了一个地磅，其原理如图1所示．设电源两端电压U 恒为定值，R 0为定值电阻，滑动变阻器的总电阻为R 、总长度为L ， 滑动触头与托盘固联，开始时触头位于变阻器最上端A ，并能随轻弹簧一起上下滑动．已知滑动变阻器的电阻与其接入电路的长度成正比；当对地磅施加压力F 时，弹簧的长度会缩短L ． 请回答：
（1）定值电阻R0的作用是________．
（2）电流表的示数与待测物体质量m之间的关系式为________；此地磅的刻度特点是
________．
（3）有同学建议小明将原理图改为图2所示，你认为这样改________（填“好”或“不好”）. （4）请你在图2的基础上，在图3的方框里画出你改进后的电路图，这样的好处是什么？
【答案】（1）分压限流，保护电路元件作用；（2）
(L)R
U
mgL
R
FL
-+；不均匀
（3）不好（4）这样的好处是电压与质量成正比，反应质量的刻度线均匀．
【解析】
（1）当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路中的电流最大，电流表有烧坏的可能，则定值电阻R0的作用是保护电路；
（2）滑动变阻器的电阻与其接入电路的长度成正比；当对地磅施加压力F时，弹簧的长度会缩短l．
当质量为m的物体放在地磅上时，弹簧形变量为l′，有
F mg
l l
=
'
，即此时的弹簧缩短了
mgl
l
F
'=，设此时滑动变阻器的阻值为R′，则
R R
L L l
'
=
-'
所以11
l mgl
R R R
L FL
（）（）
'
'=-=-，
根据欧姆定律可知，此时电路中的电流为
(1)
U U
I
mgl
R R R R
FL
==
'+-+
由表达式可知，电流表的示数与物体的质量不成正比，所以造成刻度盘上的刻度不均匀；
（
3）电压表的示数为滑动变阻器的电压，等于电源电压减去定值电阻R 0的电压． 故
00
(1)U
U U IR U R mgl
R R FL
'=-=-
-+， 由表达式可知，电压表的示数与物体的质量不成正比，所以造成刻度盘上的刻度不均匀，故这样改仍然不好； （4）改进的电路如图所示，
滑片的移动不能改变接入电路中电阻的大小，但可以改变电压表所测部分的电阻， 设地磅上放上质量为m 的物体时弹簧缩短量为l″，则l″= mg F
l 此时变阻器根据电压表并联部分的电阻R″=
l L
"R ， 根据欧姆定律，此时电路中的总电流为I=0
U
R R +， 所电压表的示数为()000()()mg l
U l U mgRU
F U IR R R R R L R R L R R FL
"'="===+++， 由表达式可以看出，电压与质量成正比，反应质量的刻度线均匀．
点睛：本题以地磅为背景考查了重力公式和串联电路的特点、欧姆定律的应用；关键：一是根据弹力的大小跟弹簧伸长或缩短的长度关系得出压力，二是根据滑动变阻器的长度和总电阻得出放物体时接入电路中电阻的大小，三是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等．
15．某小组同学改装电压表时，在实验室找到如下实验器材： A ．电压表V 1：量程为2.5V ，内阻几千欧； B ．电流表A 1：量程为5mA ，内阻约为10Ω； C ．电流表A 2：量程为1A ，内阻0.5Ω左右； D ．电阻箱R 1：阻值范围0~999.9Ω； E ．滑动变阻器R 2：阻值范围0~10Ω； F ．滑动变阻器R 3：阻值范图0~5000Ω； G ．电源：电动势E =5V ，内阻r =0.5Ω； H ．开关、导线若干。

由于没有合适的电压表，计划用电流表A 1改装。

(1)先用半偏法测电流表A 1的内阻，电路如图甲所示。

操作过程如下：将R 3调至阻值最大，断开S 2、闭合S 1，调节R 3使电流表A 1的示数为4.00mA ；保持R 3的阻值不变，闭合S 2，调节R 1使电流表A 1的示数为2.00mA ，此时R 1的阻值为10.5Ω。

则电流表A 1的内阻为________Ω；
(2)将电流表A 1改装成量程为5V 的电压表。

把电阻箱的阻值调至________Ω，与电流表A 1串联后即为量程为5V 的电压表；
(3)对改装后的电压表校对，该小组同学从别的地方找到一标准电压表V ，将改装好的电压表（如图乙中虚线框所示）与标准电压表V 并联，接入如图乙所示的电路中，调节R 2，使电流表A 1的示数如图丙所示，则电流表的示数为________ mA ；若改装后的电压表非常准确，则此时电压表的示数为________ V （结果保留两位有效数字）。

【答案】10.5 989.5 2.60 2.6 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]由题意可知，干电路电流不变为
1 4.00mA I =
流过电阻箱的电流
112 4.00mA 2.00mA 2.00mA R I I I =-=-=
根据并联电路特点和欧姆定律得电流表内阻为
1313
2
2.001010.5=
= 2.0010
R g I R R I --⨯⨯⨯Ω=10.5Ω [2]将电流表A 1改装成量程为5V 的电压表，根据串联分压有
33
-551010.5510g g
x g
U I R R I ---⨯⨯=
=⨯Ω=989.5Ω
(3)[3]由图丙可知电流表的示数为2.60mA [4]根据串联电路电压分配关系有
2.60mA 5mA 5V
U
= 解得 2.6V U =
16．在研究金属电阻阻值与温度的关系时，为了能够较准确地测出金属电阻的阻值，设计了如图所示的电路。

除了金属电阻x R外，还提供的实验器材有：学生电源E，灵敏电流计G。

滑动变阻器R、R S，，定值电阻R1、R2，电阻箱R0，开关S，控温装置，导线若干。

①按照电路图连接好电路后，将R0调至适当数值，R的滑片调至最右端。

R S的滑片调至最下端，闭合开关S；
②把R的滑片调至适当位置，调节R0，并逐步减小R S的阻值，直到R S为零时，电流计G 指针不发生偏转，记录R0的阻值和R x的温度；
③多次改变温度，重复实验；
④实验完毕，整理器材。

根据上述实验回答以下问题：
(1)上述②中，电流计G指针不发生偏转时，a点电势_________（选填“大于”“等于”或“小于”）b点电势。

(2)用R0、R1、R2表示R x，R x=_________
(3)本实验中R s的作用为_________
(4)若只考虑系统误差，用该方法测得的R x的阻值_________（选填“大于”“等于”或“小于”）R x的真实值。

【答案】等于10
2
R
R
R保护电流计等于
【解析】
【分析】
【详解】
[1]当电流计阻值不偏转时，没有电流流过电流计，电流计两端电势相等，即a点电势等于b点电势。

[2]电流计指针不偏转，没有电流流过电流计，电桥平衡，由此可知
12
x
R R
R R
=
解得
1
2
x
R
R R
R
=
[3]本实验中R s的作用是保护电流计。

[4]若只考虑系统误差，用该方法测得的R x的阻值等于R x的真实值。

17．某同学利用如图1所示的电路测量一电压表（量程为3V ，内阻约两三千欧）的内阻。

可使用的器材有：待测电压表；两个定值电阻（1600R =Ω，2
3000R ）；两个滑动
变阻器R 3（其中一个最大阻值为10Ω，另一个最大阻值为2000Ω）；电阻箱R 0（只能使用×100挡）；电源E （电动势约为9V ，内阻未知）；单刀开关S 和K ；导线若干。

(1)请根据原理图1，将实物图2连线_________； (2)实验步骤如下：
①为了保护电压表，开关S 闭合前，将滑动变阻器R 3的滑片滑动到接近图1中的滑动变阻器的______端（填“左”或“右”）对应的位置；
②闭合开关S ，保持开关K 断开，适当调节R 3，此时电压表示数如图3所示，读数为_____V ；此后保持R 3不变，多次调节R 0，电压表示数几乎保持不变；
③保持S 闭合和R 3不变，再闭合K ，调节R 0，做出电压表的示数U 随着电阻箱阻值R 0的变化图线，如图4；
(3)根据上述实验步骤，可知选择的滑动变阻器R 3最大阻值为_________Ω； (4)根据图线，计算得电压表的内阻V R =_________Ω。

（保留四位有效数字）
【答案】左 2.20 10 2515~2550
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]．实物连线如图；
(2)①[2]．为了保护电压表，开关S闭合前，将滑动变阻器R3的滑片滑动到接近图1中的滑动变阻器的左端对应的位置；
②[3]．电压表读数为
2.20V；
(3) [4]．闭合开关S，保持开关K断开，适当调节R3，此时电压表示数如图所示；此后保持R3不变，多次调节R0，电压表示数几乎保持不变；以上信息说明与滑动变阻器连接的上部分电路的电阻比滑动变阻器R3的阻值大得多，可知选择的滑动变阻器R3最大阻值为10Ω。

(4)[5]．因保持R3不变，闭合开关K，电压表示数不变，由电桥知识可知
2 013000 600
V
R R
R R
==
由图像可知，当电压表读数为2.20V时，R0=505Ω，解得
R V=2525Ω
18．在“测定金属的电阻率”的实验中，小强同学先用多用电表粗测了一段粗细均匀的电阻丝的阻值（约为5Ω），随后将其固定在带有刻度尺的木板上，准备进一步精确测量其电阻.
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图所示，其读数应为
___________mm.
(2)现有电源（电动势E为3. 0V，内阻不计）、开关和导线若干，以及下列器材：A．电流表（量程0～3A，内阻约0. 025Ω）
B．电流表（量程0～0. 6A，内阻约0. 125Ω）
C．电压表（量程0～3V，内阻约3kΩ）
D．滑动变阻器（0～20Ω，额定电流2A）
E. 滑动变阻器（0～100Ω，额定电流1A）
①为减小误差，且便于操作，在实验中电流表应选___________，滑动变阻器应选
___________（选填器材前的字母）.
②如图甲所示，是测量该电阻丝实验器材的实物图，图中已连接了部分导线，还有两根导线没有连接，请补充完整___________.
③在甲图中，在开关闭合前，滑动变阻器的滑片应当调到最_________（选填“左”或“右”端），闭合开关后，在实验中电压表读数的最小值___________（选填“大于零”或“等于零”）.
④按照上述步骤②正确连接电路的前提下，若不计实验中的偶然误差，则下列说法正确的是___________.
A．电阻测量值偏大，产生系统误差的主要原因是电流表分压
B．电阻测量值偏小，产生系统误差的主要原因是电压表分流
C．若已知电压表的内阻，可计算出待测电阻的真实值
D．若已知电流表的内阻，可计算出待测电阻的真实值
⑤小鹏同学仍用上述电源也设计了一个实验，电路如图乙所示，R为保护电阻，已测出电阻丝的横截面积为S，用一个带有接线柱的小金属夹沿电阻丝滑动，可改变接入电路中电阻丝的长度L，实验中记录了几组不同长度L对应的电流I. 他准备利用图象法处理数据来计算该电阻丝的电阻率.
请分析说明小鹏同学应该做出怎样的线性函数图象，并定性画出该图象，请进一步指出在本实验中电流表的内阻对该电阻丝电阻率的测量结果有无影响__________.
【答案】0.212 B D左大于零 BC
小鹏同学应该做出测量作出1
l
I
—的图象，斜率k
ES
ρ
=，即kES
ρ=，所以电流表的内
阻对该电阻丝电阻率的测量结果没有影响。

【解析】。