登录
1. (2025·苏州模拟)小明观察了市场上的自动测高仪后，设计了以下四个电路(其中$R'$是滑动变阻器，$R$是定值电阻，电源电压恒定)。其中能实现闭合开关后身高越高，电压表示数越大的电路是 (
D
) 答案
1. D
解析
【分析】要选出符合“身高越高，电压表示数越大”的电路，需先明确各电路的连接方式，再结合身高变化时滑动变阻器接入电阻的改变，利用欧姆定律和串联电路的规律分析电压表示数的变化：身高越高，滑片P向上移动，滑动变阻器R'接入电路的电阻会变化，需逐个判断选项是否满足要求。
【解析】
1. 选项A：电路中定值电阻R与滑动变阻器R'的全部电阻串联，总电阻$R_{总}=R+R'$，电源电压恒定，电路电流$I=\frac{U}{R_{总}}$；因R'全部接入，总电阻不变，电流I不变，电压表测R'两端电压，$U'=IR'$，R'阻值不变，故电压表示数不变，不符合要求。
2. 选项B：电路中R与R'串联，电压表测定值电阻R两端电压。身高越高，滑片P上移，R'接入电路的电阻变大，总电阻变大，电流$I=\frac{U}{R+R'}$变小；定值电阻R的电压$U_R=IR$，I变小则$U_R$变小，电压表示数变小，不符合要求。
3. 选项C：电路中R与R'并联，电压表并联在电源两端，测电源电压，电源电压恒定，电压表示数始终不变，不符合要求。
4. 选项D：电路中R与R'串联，电压表测滑动变阻器R'两端电压。身高越高，滑片P上移，R'接入电路的电阻变大，根据串联分压规律，电阻越大分得的电压越大，因此R'两端的电压（电压表示数）变大，符合要求。
【答案】D
【知识点】电路动态分析、欧姆定律、串联分压
【点评】本题结合自动测高仪的实际场景，考查电路动态分析，需明确滑动变阻器接入电阻的变化，结合欧姆定律和串联分压规律判断电压表示数，是电路部分的基础应用题型。
【难度系数】0.5
【解析】
1. 选项A：电路中定值电阻R与滑动变阻器R'的全部电阻串联，总电阻$R_{总}=R+R'$，电源电压恒定，电路电流$I=\frac{U}{R_{总}}$；因R'全部接入，总电阻不变，电流I不变，电压表测R'两端电压，$U'=IR'$，R'阻值不变，故电压表示数不变，不符合要求。
2. 选项B：电路中R与R'串联，电压表测定值电阻R两端电压。身高越高，滑片P上移，R'接入电路的电阻变大，总电阻变大，电流$I=\frac{U}{R+R'}$变小；定值电阻R的电压$U_R=IR$，I变小则$U_R$变小，电压表示数变小，不符合要求。
3. 选项C：电路中R与R'并联，电压表并联在电源两端，测电源电压，电源电压恒定，电压表示数始终不变，不符合要求。
4. 选项D：电路中R与R'串联，电压表测滑动变阻器R'两端电压。身高越高，滑片P上移，R'接入电路的电阻变大，根据串联分压规律，电阻越大分得的电压越大，因此R'两端的电压（电压表示数）变大，符合要求。
【答案】D
【知识点】电路动态分析、欧姆定律、串联分压
【点评】本题结合自动测高仪的实际场景，考查电路动态分析，需明确滑动变阻器接入电阻的变化，结合欧姆定律和串联分压规律判断电压表示数，是电路部分的基础应用题型。
【难度系数】0.5
2. 兴趣小组在跨学科实践活动中设计以下“模拟调光灯”电路，灯泡规格为“3 V 0.5 A”，R 的阻值是 12 Ω。要求：闭合开关调节滑片，灯泡不会被烧坏，亮度能连续调节且能正常发光，符合要求的电路是（
D
）答案
2. D
解析
【分析】
要选出符合要求的电路，需结合灯泡规格（“3V 0.5A”）和电路特点分析：
1. 灯泡正常发光时，两端电压为额定电压3V，电流为额定电流0.5A，需保证电路电流不超过0.5A（灯泡不烧坏），滑动变阻器可调节电阻（亮度连续变化），且灯泡能正常发光。
2. 逐一分析选项：
A：灯泡与滑动变阻器并联，灯泡两端电压恒等于电源3V，亮度无法调节，不符合要求。
B：电源电压3V，串联电路中定值电阻R=12Ω，电路最大电流小于0.5A，灯泡无法达到额定电压，不能正常发光，不符合。
C：电路无定值电阻，仅滑动变阻器，当滑动变阻器阻值过小时，电路电流超过0.5A，会烧坏灯泡，不符合。
D：电源9V，灯泡、定值电阻R、滑动变阻器R'串联，可通过调节R'改变电流，实现亮度连续调节；且电路最小电流对应灯泡额定电流，不会烧坏灯泡，能让灯泡正常发光，符合要求。
【解析】
已知灯泡额定电压$U_L=3V$，额定电流$I_L=0.5A$，定值电阻$R=12Ω$，需满足三个条件：灯泡不烧坏、亮度连续调节、能正常发光。
选项A：灯泡与$R'$并联，灯泡两端电压始终为3V，亮度无法调节，排除。
选项B：电源电压3V，串联电路总电阻$R_{总}=R+R'≥12Ω$，电流$I=\frac{3V}{R_{总}}≤0.25A＜0.5A$，灯泡无法正常发光，排除。
选项C：电路无定值电阻，仅$R'$，当$R'$阻值过小时，电流$I=\frac{9V}{R_L+R'}＞0.5A$（$R_L=\frac{3V}{0.5A}=6Ω$），会烧坏灯泡，排除。
选项D：串联电路，灯泡正常发光时电流$I=I_L=0.5A$，总电阻$R_{总}=\frac{9V}{0.5A}=18Ω$；$R_L=6Ω$，则$R+R'=18Ω-6Ω=12Ω$，与$R=12Ω$匹配。调节$R'$可改变电流，实现亮度连续调节；电路最小总电阻为$R_L+R=18Ω$，电流最大为0.5A，不会烧坏灯泡，符合要求。
【答案】
D
【知识点】
串联电路特点、欧姆定律应用、电路设计
【点评】
本题结合灯泡额定参数，通过分析串联电路的电流、电压、电阻关系，判断电路是否满足亮度调节、灯泡正常发光及不烧坏的要求，需掌握电路分析的基本方法。
【难度系数】
0.5
要选出符合要求的电路，需结合灯泡规格（“3V 0.5A”）和电路特点分析：
1. 灯泡正常发光时，两端电压为额定电压3V，电流为额定电流0.5A，需保证电路电流不超过0.5A（灯泡不烧坏），滑动变阻器可调节电阻（亮度连续变化），且灯泡能正常发光。
2. 逐一分析选项：
A：灯泡与滑动变阻器并联，灯泡两端电压恒等于电源3V，亮度无法调节，不符合要求。
B：电源电压3V，串联电路中定值电阻R=12Ω，电路最大电流小于0.5A，灯泡无法达到额定电压，不能正常发光，不符合。
C：电路无定值电阻，仅滑动变阻器，当滑动变阻器阻值过小时，电路电流超过0.5A，会烧坏灯泡，不符合。
D：电源9V，灯泡、定值电阻R、滑动变阻器R'串联，可通过调节R'改变电流，实现亮度连续调节；且电路最小电流对应灯泡额定电流，不会烧坏灯泡，能让灯泡正常发光，符合要求。
【解析】
已知灯泡额定电压$U_L=3V$，额定电流$I_L=0.5A$，定值电阻$R=12Ω$，需满足三个条件：灯泡不烧坏、亮度连续调节、能正常发光。
选项A：灯泡与$R'$并联，灯泡两端电压始终为3V，亮度无法调节，排除。
选项B：电源电压3V，串联电路总电阻$R_{总}=R+R'≥12Ω$，电流$I=\frac{3V}{R_{总}}≤0.25A＜0.5A$，灯泡无法正常发光，排除。
选项C：电路无定值电阻，仅$R'$，当$R'$阻值过小时，电流$I=\frac{9V}{R_L+R'}＞0.5A$（$R_L=\frac{3V}{0.5A}=6Ω$），会烧坏灯泡，排除。
选项D：串联电路，灯泡正常发光时电流$I=I_L=0.5A$，总电阻$R_{总}=\frac{9V}{0.5A}=18Ω$；$R_L=6Ω$，则$R+R'=18Ω-6Ω=12Ω$，与$R=12Ω$匹配。调节$R'$可改变电流，实现亮度连续调节；电路最小总电阻为$R_L+R=18Ω$，电流最大为0.5A，不会烧坏灯泡，符合要求。
【答案】
D
【知识点】
串联电路特点、欧姆定律应用、电路设计
【点评】
本题结合灯泡额定参数，通过分析串联电路的电流、电压、电阻关系，判断电路是否满足亮度调节、灯泡正常发光及不烧坏的要求，需掌握电路分析的基本方法。
【难度系数】
0.5
3. 如图甲，$R_G$是光敏电阻，$R$是阻值为10 kΩ的定值电阻，电源电压$U=9\ \mathrm{V}$。光敏电阻$R_G$的阻值与光的照度(光照越强，照度越大，单位为Lux)关系如图乙，当照度增大时，$R_G$的阻值将
第3题 第4题
变小
。小芳将量程为0～3 V的电压表接入图甲电路，将其改装成照度表，为使光的照度增大时电压表的示数也增大，则该电压表应并联在定值电阻R
两端，能够测量的最大照度为1.2
Lux。改装完成后，若小芳将电源换为电压可调电源(调节范围是12～15 V)，且将$R$换为可调电阻(调节范围是5～20 kΩ)，则该装置所能测量的最大照度为1.4
Lux。第3题 第4题
答案
3. 变小 定值电阻R 1.2 1.4
解析
【分析】
首先观察图乙，照度增大时光敏电阻$R_G$的阻值变化规律；结合串联电路特点，分析电压表示数随照度变化的关系，确定电压表的并联位置；再利用串联电路电压、电流规律，结合电压表量程，推导最大照度对应的$R_G$阻值，最后从图乙读取对应照度。
【解析】
1. 由图乙可知，横坐标照度增大时，纵坐标$R_G$的数值减小，因此当照度增大时，$R_G$的阻值变小。
2. 电路中$R$与$R_G$串联，照度增大→$R_G$阻值变小→总电阻变小→电路电流$I$变大，定值电阻$R$的电压$U_R=IR$变大，要使电压表示数随照度增大而增大，电压表应并联在定值电阻$R$两端。
3. 电压表量程为0～3V，即$R$两端最大电压$U_{Rmax}=3V$，电源电压$U=9V$，此时$R_G$两端电压$U_G=9V-3V=6V$；电路电流$I=\frac{U_{Rmax}}{R}=\frac{3V}{10kΩ}=0.3mA$，则$R_G=\frac{U_G}{I}=\frac{6V}{0.3mA}=20kΩ$；查图乙，$R_G=20kΩ$对应照度为1.2Lux。
4. 电源可调范围12～15V，$R$可调范围5～20kΩ，要测最大照度（即$R_G$最小），需满足$R$两端最大电压3V，此时$U_R=3V$，电流$I=\frac{3V}{R}$；总电压$U_{总}=I(R+R_G)=\frac{3V}{R}(R+R_G)$。取最小电源电压12V、最小定值电阻5kΩ，代入得：$12V=\frac{3V}{5kΩ}(5kΩ+R_G)$，解得$R_G=15kΩ$；查图乙，$R_G=15kΩ$对应照度为1.4Lux。
【答案】
变小 定值电阻R 1.2 1.4
【知识点】
串联电路电压规律、欧姆定律、光敏电阻特性
【点评】
本题结合光敏电阻的特性，综合考查串联电路规律和欧姆定律的应用，需准确分析电路变化与电表示数的关系，关键是找到最大照度对应的$R_G$阻值，再结合图像读取对应照度，逻辑推导要求较高。
【难度系数】
0.5
首先观察图乙，照度增大时光敏电阻$R_G$的阻值变化规律；结合串联电路特点，分析电压表示数随照度变化的关系，确定电压表的并联位置；再利用串联电路电压、电流规律，结合电压表量程，推导最大照度对应的$R_G$阻值，最后从图乙读取对应照度。
【解析】
1. 由图乙可知，横坐标照度增大时，纵坐标$R_G$的数值减小，因此当照度增大时，$R_G$的阻值变小。
2. 电路中$R$与$R_G$串联，照度增大→$R_G$阻值变小→总电阻变小→电路电流$I$变大，定值电阻$R$的电压$U_R=IR$变大，要使电压表示数随照度增大而增大，电压表应并联在定值电阻$R$两端。
3. 电压表量程为0～3V，即$R$两端最大电压$U_{Rmax}=3V$，电源电压$U=9V$，此时$R_G$两端电压$U_G=9V-3V=6V$；电路电流$I=\frac{U_{Rmax}}{R}=\frac{3V}{10kΩ}=0.3mA$，则$R_G=\frac{U_G}{I}=\frac{6V}{0.3mA}=20kΩ$；查图乙，$R_G=20kΩ$对应照度为1.2Lux。
4. 电源可调范围12～15V，$R$可调范围5～20kΩ，要测最大照度（即$R_G$最小），需满足$R$两端最大电压3V，此时$U_R=3V$，电流$I=\frac{3V}{R}$；总电压$U_{总}=I(R+R_G)=\frac{3V}{R}(R+R_G)$。取最小电源电压12V、最小定值电阻5kΩ，代入得：$12V=\frac{3V}{5kΩ}(5kΩ+R_G)$，解得$R_G=15kΩ$；查图乙，$R_G=15kΩ$对应照度为1.4Lux。
【答案】
变小 定值电阻R 1.2 1.4
【知识点】
串联电路电压规律、欧姆定律、光敏电阻特性
【点评】
本题结合光敏电阻的特性，综合考查串联电路规律和欧姆定律的应用，需准确分析电路变化与电表示数的关系，关键是找到最大照度对应的$R_G$阻值，再结合图像读取对应照度，逻辑推导要求较高。
【难度系数】
0.5
4. (2024·大庆)小娜同学在物理实践活动中,设计了如图甲所示的电子质量测量仪。其中,电源电压恒定为4.5 V,R'为粗细均匀的导体棒,阻值随长度均匀变化,总阻值为40 Ω,总长度为20 cm。R是电阻箱,电压表量程为0~3 V,电流表量程为0~0.3 A。金属弹簧上端固定并通过导线与电压表连接,下端通过金属指针与导体棒始终保持良好接触。已知,电路中所用弹簧的弹力F与其伸长量L之间的关系如图乙所示。实验中弹簧的形变始终不超过弹性限度,弹簧及指针质量不计,g取10 N/kg。现闭合开关S,调节R=5 Ω,请回答以下问题:
(1) 不挂重物时,指针恰好指在R'的最上端。此时电压表示数为
(2) 悬挂重物后,电流表的示数
(3) 在保证电路安全的情况下,该电子质量测量仪所能测得物体的最大质量为
(1) 不挂重物时,指针恰好指在R'的最上端。此时电压表示数为
0
V,电流表示数为0.1
A。(2) 悬挂重物后,电流表的示数
不变
(变大/不变/变小)。当弹簧下端悬挂某待测物体时,指针向下移动5 cm,则待测物体质量m=5
kg,电压表示数为1
V。(3) 在保证电路安全的情况下,该电子质量测量仪所能测得物体的最大质量为
15
kg。通过调节电阻箱R的阻值,可以调节该测量仪的量程。如果要增大量程,应该将电阻箱R的阻值调大
(调大/保持不变/调小)。答案
4. (1) 0 0.1 (2) 不变 5 1 (3) 15 调大
解析
【分析】
首先明确电路结构：图甲中电阻箱R与导体棒R'串联，电流表测电路总电流，电压表测R'上端到指针间电阻的电压。（1）不挂重物时，指针在R'最上端，电压表所测电阻为0，据此得电压表示数；根据串联电阻规律和欧姆定律计算电流。（2）悬挂重物后，R'全部接入电路，总电阻不变，电流不变；由图乙得弹簧弹力与伸长量的正比关系，计算伸长5cm时的弹力即物体重力，进而求质量；根据R'的阻值与长度的比例，算出指针下移5cm时电压表的测量电阻，结合电流求电压。（3）电路安全需满足电压表量程限制，先确定最大允许的电压表电压，结合电流算出最大测量电阻，再得最大伸长量，进而求最大质量；要增大量程，需减小电路电流，故调大电阻箱R的阻值。
【解析】
（1）不挂重物时，指针在R'最上端，电压表测量的电阻为0，因此电压表示数为$0V$；
电路总电阻：$R_{总}=R+R'=5Ω+40Ω=45Ω$，
根据欧姆定律，电流表示数：$I=\frac{U}{R_{总}}=\frac{4.5V}{45Ω}=0.1A$。
（2）悬挂重物后，弹簧伸长，指针下移，但R'全部接入电路，总电阻不变，电源电压恒定，由$I=\frac{U}{R_{总}}$可知，电流不变，故电流表示数不变；
由图乙，弹簧弹力F与伸长量L成正比，比例系数$k=\frac{F}{L}=\frac{200N}{20cm}=10N/cm$，当指针下移5cm时，弹簧伸长量$L=5cm$，弹力$F=kL=10N/cm×5cm=50N$，物体重力$G=F=50N$，待测物体质量$m=\frac{G}{g}=\frac{50N}{10N/kg}=5kg$；
R'总长度20cm，总阻值40Ω，故每cm电阻为$\frac{40Ω}{20cm}=2Ω/cm$，指针下移5cm时，电压表所测电阻$R_{上}=5cm×2Ω/cm=10Ω$，电压表示数$U_V=IR_{上}=0.1A×10Ω=1V$。
（3）电路安全要求电压表最大电压$U_{Vmax}=3V$，电路电流$I=0.1A$，故最大测量电阻$R_{上max}=\frac{U_{Vmax}}{I}=\frac{3V}{0.1A}=30Ω$，对应伸长量$L_{max}=\frac{30Ω}{2Ω/cm}=15cm$；
由图乙，伸长15cm时弹力$F_{max}=150N$，最大质量$m_{max}=\frac{F_{max}}{g}=\frac{150N}{10N/kg}=15kg$；
要增大量程，需减小电路电流，根据$I=\frac{U}{R+R'}$，应调大电阻箱R的阻值，使总电阻变大，电流变小，允许更大伸长量（更大质量）。
【答案】
(1) 0；0.1 (2) 不变；5；1 (3) 15；调大
【知识点】
欧姆定律、弹力与伸长量关系、串联电路规律
【点评】
本题结合电路知识与弹簧弹力特性，考查欧姆定律的应用，需明确电路结构、弹簧弹力与伸长量的关系，同时注意电表量程限制，综合性较强，需理清各物理量间的联系。
【难度系数】
0.5
首先明确电路结构：图甲中电阻箱R与导体棒R'串联，电流表测电路总电流，电压表测R'上端到指针间电阻的电压。（1）不挂重物时，指针在R'最上端，电压表所测电阻为0，据此得电压表示数；根据串联电阻规律和欧姆定律计算电流。（2）悬挂重物后，R'全部接入电路，总电阻不变，电流不变；由图乙得弹簧弹力与伸长量的正比关系，计算伸长5cm时的弹力即物体重力，进而求质量；根据R'的阻值与长度的比例，算出指针下移5cm时电压表的测量电阻，结合电流求电压。（3）电路安全需满足电压表量程限制，先确定最大允许的电压表电压，结合电流算出最大测量电阻，再得最大伸长量，进而求最大质量；要增大量程，需减小电路电流，故调大电阻箱R的阻值。
【解析】
（1）不挂重物时，指针在R'最上端，电压表测量的电阻为0，因此电压表示数为$0V$；
电路总电阻：$R_{总}=R+R'=5Ω+40Ω=45Ω$，
根据欧姆定律，电流表示数：$I=\frac{U}{R_{总}}=\frac{4.5V}{45Ω}=0.1A$。
（2）悬挂重物后，弹簧伸长，指针下移，但R'全部接入电路，总电阻不变，电源电压恒定，由$I=\frac{U}{R_{总}}$可知，电流不变，故电流表示数不变；
由图乙，弹簧弹力F与伸长量L成正比，比例系数$k=\frac{F}{L}=\frac{200N}{20cm}=10N/cm$，当指针下移5cm时，弹簧伸长量$L=5cm$，弹力$F=kL=10N/cm×5cm=50N$，物体重力$G=F=50N$，待测物体质量$m=\frac{G}{g}=\frac{50N}{10N/kg}=5kg$；
R'总长度20cm，总阻值40Ω，故每cm电阻为$\frac{40Ω}{20cm}=2Ω/cm$，指针下移5cm时，电压表所测电阻$R_{上}=5cm×2Ω/cm=10Ω$，电压表示数$U_V=IR_{上}=0.1A×10Ω=1V$。
（3）电路安全要求电压表最大电压$U_{Vmax}=3V$，电路电流$I=0.1A$，故最大测量电阻$R_{上max}=\frac{U_{Vmax}}{I}=\frac{3V}{0.1A}=30Ω$，对应伸长量$L_{max}=\frac{30Ω}{2Ω/cm}=15cm$；
由图乙，伸长15cm时弹力$F_{max}=150N$，最大质量$m_{max}=\frac{F_{max}}{g}=\frac{150N}{10N/kg}=15kg$；
要增大量程，需减小电路电流，根据$I=\frac{U}{R+R'}$，应调大电阻箱R的阻值，使总电阻变大，电流变小，允许更大伸长量（更大质量）。
【答案】
(1) 0；0.1 (2) 不变；5；1 (3) 15；调大
【知识点】
欧姆定律、弹力与伸长量关系、串联电路规律
【点评】
本题结合电路知识与弹簧弹力特性，考查欧姆定律的应用，需明确电路结构、弹簧弹力与伸长量的关系，同时注意电表量程限制，综合性较强，需理清各物理量间的联系。
【难度系数】
0.5
