教科版高中物理选修31第二章《直流电路》word章末检测Word格式文档下载.docx
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C.0.26JD.0.28J
答案 C
解析 根据W=UIt可得每秒太阳能电池产生的能量为W=0.6×
0.1×
1J=0.06J,设太阳能每秒照射的能量为Q,则由能的转化和守恒定律得Q×
23%=W,所以Q=0.26J.
3.为了保障行驶安全,一种新型双门电动公交车安装了如下控制装置:
只要有一扇门没有关紧,汽车就不能启动.如果规定,车门关紧时为“1”,未关紧时为“0”;
当输出信号为“1”时,汽车可以正常启动行驶,当输出信号为“0”时,汽车不能启动.能正确表示该控制装置工作原理的逻辑门是( )
A.“与”门B.“或”门
C.“非”门D.“与非”门
答案 A
解析 根据汽车双门都关紧汽车才能启动的情况可知,即两个条件都满足事件才能发生,故能正确表示该控制装置工作原理的逻辑门应该是“与”门.
图1
4.如图1所示,R4是半导体材料制成的热敏电阻,电阻率随温度的升高而减小,这就是一个火警报警器的电路,电流表是安放在值班室的显示器,电源两极之间接一个报警器,当R4所在处出现火情时,显示器的电流I和报警器两端的电压U的变化情况是( )
A.I变大,U变小B.I变大,U变大
C.I变小,U变大D.I变小,U变小
解析 当R4处出现火情时,R4↓→R总↓→I总↑→U外↓→U并↓→IR3↓→I↑.故A项正确.
图2
5.如图2为测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线.用此电源与三个阻值均为3Ω的电阻连接成电路,测得路端电压为4.8V.则该电路可能为( )
解析 根据U-I图像可知E=6V,r=0.5Ω,A图U外=4V,B图中U外=4.8V,C图中:
U外=5.7V,D图中U外=5.4V.
图3
6.电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比.在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图3所示,图中U为路端电压,I为干路电流,a、b为图线上的两点,相应状态下电源的效率分别为ηa、ηb.由图可知ηa、ηb的值分别为( )
A.、B.、C.、D.、
答案 D
解析 电源的效率η=×
100%=×
100%.a点对应的路端电压U为4个格,而电动势E为6个格.因此ηa=;
b点对应的路端电压为2个格,因此ηb=.故D正确.
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分)
图4
7.如图4所示,在一幢居民楼里有各种不同的用电器,如电灯、电视机、洗衣机、微波炉、排油烟机等.停电时,用多用电表测得A、B间的电阻为R;
供电后,设各家用电器全都同时使用时,测得A、B间电压为U,进线电流为I;
经过一段时间t,从总电能表中测得这段时间内消耗的电能为W,则下列表达式用来计算该幢楼居民用电的总功率,其中正确的是( )
A.P=I2RB.P=C.P=IUD.P=
答案 CD
解析 电路消耗的电功率的计算公式P=UI,P=是普遍适用的,而A、B两选项只适用于纯电阻电路,而电视机、洗衣机、微波炉和排油烟机都不是纯电阻,所以A、B错误,C、D正确.
图5
8.某学生做研究串联电路电压特点的实验时,接成如图5所示的电路,接通S后,他将多用电表电压挡的红、黑表笔并联在A、C两点间时,电压表读数为U;
当并联在A、B两点间时,电压表读数也为U;
当并联在B、C两点间时,电压表读数为零,故障的原因可能是( )
A.AB段断路B.BC段断路
C.AB段短路D.BC段短路
答案 AD
解析 由题意可得UAB=UAC=U,说明由A、B分别至电源的线路均已接通.若BC段完好,则AB段断路;
若BC段短路,则AB段可能断路,也可能完好.又由题述得UBC=0,因而可能AB段断路,或BC段短路,也有可能出现两者同时发生的情况.分析时考虑要全面,要把故障的可能原因全部找出来,不要漏掉正确选项.
图6
9.如图6所示,已知电源电动势E=12V,内阻r=1Ω,定值电阻R=2Ω,通过小灯泡的电流为1A,已知小灯泡的电阻为3Ω,小型直流电动机的线圈电阻r′=1Ω,则( )
A.电动机两端的电压1VB.电动机两端的电压6V
C.电动机的输入功率6WD.电动机的输出功率5W
答案 BCD
解析 电动机两端的电压UM=E-I(R+RL+r)=12V-1×
(2+3+1)V=6V,故选项A错误,选项B正确;
电动机的输入功率P=UMI=6×
1W=6W,P出=P-I2r=6W-1W=5W,故选项C、D正确.
图7
10.如图7所示,电源的电动势E=1.5V,内阻r=2Ω,两个定值电阻均为8Ω,平行板电容器的电容C=3×
10-6F,则( )
A.开关断开时两极板间的电压V
B.开关断开时电容器的带电量4×
10-6C
C.开关接通时两极板间的电压1V
D.开关接通时电容器的带电量3×
答案 CD
解析 电容器两极板间的电压等于R2两端电压,开关S断开时,电路中的总电流I==A=0.15A,电容器的极板电压U=IR2=0.15×
8V=1.2V,此时电容器的带电量Q=CU=3×
10-6×
1.2C=3.6×
10-6C,故选项A、B错误;
开关接通时两定值电阻并联,电容器两极板间的电压等于路端电压,电路中的总电流I′==A=A,电容器的极板电压U′=I′R外=×
4V=1V,此时电容器的带电量Q′=CU′=3×
1C=3×
10-6C,故选项C、D正确.
三、实验题(本题共2小题,共15分)
11.(6分)某直流电动机M转动时的U-I图像如图8甲所示,该同学利用图乙的实验电路研究电动机的转动情况,电路中使用恒压电源,R1=15Ω,R2是滑动变阻器,电流表A是理想电流表,实验操作步骤如下:
图8
(1)闭合开关S2前,调节滑动变阻器,使其滑动触头应在________端.(选填“左”或“右”)
(2)先闭合开关S1,开关S2保持断开,此时电流表的示数为0.6A,则恒压电源输出电压为________V.
(3)再闭合开关S2,然后缓慢调节滑动变阻器使电动机恰好转动起来,此时电流表的示数为1.8A,直流电动机M实际消耗的电功率为________W,滑动变阻器接入电路中的阻值为________Ω.(取两位有效数值)
答案
(1)左
(2)9 (3)3.8 4.8
解析
(1)闭合开关S2前,调节滑动变阻器使其接入电路中的阻值最大,则滑动触头应在左端.
(2)恒压电源输出电压U=I1R1=0.6×
15V=9V
(3)通过直流电动机M电流I2=I-I1=1.8A-0.6A=1.2A,根据甲图可知此时直流电动机M的电压为UM=3.2V,U2=U-UM=9V-3.2V=5.8V,则直流电动机M实际消耗的电功率为P=UMI2=3.2×
1.2W=3.8W,滑动变阻器接入电路中的阻值为R==Ω=4.8Ω.
12.(9分)用伏安法测量一个定值电阻的电阻值,现有的器材规格如下:
A.待测电阻Rx(大约100Ω)
B.直流毫安表A1(量程0~10mA,内阻约100Ω)
C.直流毫安表A2(量程0~40mA,内阻约40Ω)
D.直流电压表V1(量程0~3V,内阻约5kΩ)
E.直流电压表V2(量程0~15V,内阻约15kΩ)
F.直流电源(输出电压4V,内阻不计)
G.滑动变阻器R(阻值范围0~50Ω,允许最大电流1A)
H.开关一个、导线若干
(1)根据器材的规格和实验要求,为使实验结果更加准确,直流毫安表应选______,直流电压表应选________.
(2)在方框内画出实验电路图,要求电压和电流的变化范围尽可能大一些.
(3)用铅笔按电路图将实物图连线.
图9
答案
(1)C D
(2)电路图见解析 (3)实物图见解析
解析
(1)由于直流电源的电动势为4V,待测电阻Rx阻值约100Ω,故通过Rx的最大电流约为40mA,所以直流毫安表应选C;
直流电压表若选15V量程,则读数误差较大,故应选D.
(2)由于要求电压和电流的变化范围尽可能大一些,所以滑动变阻器采用分压式接法;
由于==50>==2.5,故电流表采用外接法.电路图如图:
(3)根据电路图,实物图连线如图:
四、计算题(本题共4小题,共45分)
13.(10分)如图10甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100Ω,R2阻值未知,R3为一滑动变阻器.当其滑片P从左端滑至右端时,测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图像如图乙所示,其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的.求:
图10
(1)电源的电动势和内阻;
(2)定值电阻R2的阻值;
(3)滑动变阻器的最大阻值.
答案
(1)20V 20Ω
(2)5Ω (3)300Ω
解析
(1)将乙图中AB线延长,交U轴于20V处,交I轴于1.0A处,所以电源的电动势为E=20V,内阻r==20Ω.
(2)当P滑到R3的右端时,电路参数对应乙图中的B点,即U2=4V、I2=0.8A,
得R2==5Ω.
(3)当P滑到R3的左端时,由乙图知此时U外=16V,I总=0.2A,所以R外==80Ω.
因为R外=+R2,所以滑动变阻器的最大阻值为:
R3=300Ω.
图11
14.(10分)如图11所示的电路中,电源的电动势E=12V,内阻未知,R1=8Ω,R2=1.5Ω,L为规格“3V,3W”的灯泡,开关S断开时,灯泡恰好正常发光.(不考虑温度对灯泡电阻的影响)试求:
(1)灯泡的额定电流和灯丝电阻;
(2)电源的内阻;
(3)开关S闭合时,灯泡实际消耗的功率.
答案
(1)1A 3Ω
(2)1Ω (3)0.48W
解析
(1)灯泡的额定电流I0==A=1A
灯丝电阻RL==Ω=3Ω
(2)断开S时,灯L正常发光,即I1=I0,根据闭合电路欧姆定律E=I0(R1+RL+r)
得r=-(R1+RL)=[-(8+3)]Ω=1Ω
(3)闭合S时,设外电路总电阻为R外
R外=+R1=9Ω
干路电流为I总==1.2A
灯两端的电压UL=I总·
=1.2V
灯的实际功率P==0.48W
15.(12分)在如图12甲所示的电路中,电阻R1和R2都是纯电阻,它们的伏安特性曲线分别如图乙中Oa、Ob所示.电源的电动势E=7.0V,内阻忽略不计.
图12
(1)调节滑动变阻器R3,使电阻R1和R2消耗的电功率恰好相等,求此时电阻R1和R2阻值为多大?
R3接入电路的阻值为多大?
(2)调节滑动变阻器R3,使R3=0,这时电阻R1和R2消耗的电功率各是多少?
答案
(1)1000Ω 1000Ω 800Ω
(2)1.05×
10-2W 1.4×
10-2W
解析
(1)R1、R2和R3串联,电流相等,当电阻R1和电阻R2消耗的电功率相等时,由伏安特性曲线可知
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