高中物理 第二章 恒定电流测评A 新人教版选修31.docx
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高中物理第二章恒定电流测评A新人教版选修31
2019-2020年高中物理第二章恒定电流测评A新人教版选修3-1
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。
其中第1~5题为单选题;第6~8题为多选题,全部选对得6分,选不全得3分,有选错或不答的得0分)
1.今有甲、乙两个电阻,在相同时间内流过甲的电荷量是乙的2倍,甲、乙两端的电压之比为1∶2,则甲、乙两个电阻阻值的比值为( )
A.1∶2B.1∶3C.1∶4D.1∶5
解析:
由题意可得,=2,,由欧姆定律R=得,,故选项C正确。
答案:
C
2.
如图,低电位报警器由两个基本的门电路与蜂鸣器组成,该报警器只有当输入电压过低时蜂鸣器才会发出警报,其中( )
A.甲是“与”门,乙是“非”门
B.甲是“或”门,乙是“非”门
C.甲是“与”门,乙是“或”门
D.甲是“或”门,乙是“与”门
解析:
高、低电压都可以通过甲,则甲是“或”门。
低电压通过乙后,输出为高电压使蜂鸣器导通发出警报;高电压通过乙后输出为低电压,蜂鸣器不导通,不发出警报,则乙是“非”门,选项B正确。
答案:
B
3.某金属导线的电阻率为ρ,电阻为R,现将它均匀拉长到直径为原来的一半,那么该导线的电阻率和电阻分别变为( )
A.4ρ 4RB.ρ 4R
C.16ρ 16RD.ρ 16R
解析:
电阻率与导体材料和温度有关,将金属导线拉长的前后,电阻率不变。
将金属导线均匀拉长到直径为原来的一半,横截面积变为原来的,长度变为原来的4倍。
由电阻定律知,R’=ρ=ρ·=16ρ=16R,所以选项D正确。
答案:
D
4.电流表的内阻是Rg=200Ω,满刻度电流值是Ig=500μA,现欲把这电流表改装成量程为2.0V的电压表,正确的方法是( )
A.应串联一个0.05Ω的电阻
B.应并联一个0.05Ω的电阻
C.应串联一个3800Ω的电阻
D.应并联一个3800Ω的电阻
解析:
电流表改装成电压表时,应串联一个电阻。
由串联电路的特点有U=Ig(Rg+R),解得,R=3800Ω。
答案:
C
5.有一个电动势为3V、内阻为1Ω的电源。
下列电阻与其连接后,使电阻的功率大于2W,且使该电源的效率大于50%的是( )
A.0.5ΩB.1ΩC.1.5ΩD.2Ω
解析:
由闭合电路欧姆定律得,I=,η=×100%>50%,P=I2R>2W,即()2R>2W,解得,Ω
答案:
C
6.铅蓄电池的电动势为2V,这表示( )
A.电路中每通过1C电荷量,电源把2J的化学能转变为电能
B.蓄电池两极间的电压为2V
C.蓄电池能在1s内将2J的化学能转变成电能
D.蓄电池将化学能转变成电能的本领比一节干电池(电动势为1.5V)的大
答案:
AD
7.
锂电池因能量高、环保无污染而广泛使用在手机等电子产品中。
现用充电器为一手机锂电池充电,等效电路如图所示,充电器电源的输出电压为U,输出电流为I,手机电池的内阻为r,下列说法正确的是( )
A.电能转化为化学能的功率为UI-I2r
B.充电器输出的电功率为UI+I2r
C.电池产生的热功率为I2r
D.充电器的充电效率为×100%
解析:
电能转化为化学能的功率为UI-I2r,充电器输出的电功率为UI,选项A正确,选项B错误;电池产生的热功率为I2r,选项C正确;充电器的充电效率为×100%,选项D错误。
答案:
AC
8.
闭合电路的电源电动势为E,内阻为r,如图所示,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端时,下列说法中正确的是( )
A.小灯泡L1、L3变亮,L2变暗
B.小灯泡L3变暗,L1、L2变亮
C.电压表V1示数变化量较小
D.电压表V2示数变化量较小
解析:
当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端时,并联电路总电阻减小,总电流I增大,路端电压U减小。
干路电流增大,则L2变亮;与滑动变阻器串联的灯泡L1电流增大,变亮;与滑动变阻器并联的灯泡L3电压U3=U-U2,U减小,U2增大,则U3减小,L3变暗;U1减小,U2增大,而路端电压U=U1+U2减小,所以U1的变化量大于U2的变化量,故选项B、D正确。
答案:
BD
二、实验题(本题共2小题,共18分。
把答案填在题中的横线上)
9.(6分)如图为一正在测量中的多用电表表盘。
(1)如果是用直流10V挡测量电压,则读数为 V。
(2)如果是用直流5mA挡测量电流,则读数为 mA。
(3)如果是用“×100”挡测量电阻,则读数为 Ω。
解析:
(1)用多用电表测直流电压、电流时,需根据第二行刻度读数。
所选挡位最小刻度值为V=0.2V,由于指针指在32.5个最小刻度处,故所测电压U=0.2×32.5V=6.5V。
(2)用直流5mA挡时最小刻度值为mA=0.1mA,故所测电流I=0.1×32.5mA=3.25mA。
(3)用多用电表测电阻时,需根据第一行刻度读数。
由于选用“×100”挡,故所测电阻R=8.0×100Ω=800Ω。
答案:
(1)6.5
(2)3.25 (3)800
10.(12分)有一个小灯泡上标有“4V 2W”的字样,现在要用伏安法描绘这个灯泡的I-U图线。
现有下列器材供选用:
A.电压表(0~5V,内阻10kΩ)
B.电压表(0~15V,内阻20kΩ)
C.电流表(0~3A,内阻1Ω)
D.电流表(0~0.6A,内阻0.4Ω)
E.滑动变阻器(10Ω,2A)
F.滑动变阻器(500Ω,1A)
G.学生电源(直流6V)、开关、导线若干
(1)实验时,选用图甲而不选用图乙的电路图来完成实验,请说明理由:
。
(2)实验中电压表应选用 ,电流表应选用 ,滑动变阻器应选用 。
(用序号字母表示)
(3)把图中所示的实验器材用实线连接成实物电路图。
解析:
(1)因实验目的是要描绘小灯泡的伏安特性曲线,需要多次改变小灯泡两端的电压,采用甲图所示的分压式电路,电压可以从零开始调节,且能方便地测多组数据。
(2)因小灯泡额定电压为4V,则应选0~5V的电压表A,而舍弃0~15V的电压表B,因为15V的量程太大,读数误差大。
小灯泡的额定电流I=0.5A,则电流表选D。
滑动变阻器F的最大阻值远大于小灯泡的电阻8Ω,调节不方便,故舍去。
(3)小灯泡电阻为电流表内阻的=20倍,电压表内阻是小灯泡的=1250倍,故电流表采用外接法。
答案:
(1)描绘灯泡的I-U图线所测数据需从零开始,并要多取几组数据
(2)A D E
(3)如图所示
三、解答题(本题共3小题,共34分。
解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
11.
(10分)在如图所示的电路中,R1是由某金属氧化物制成的导体棒,实验证明通过它的电流I和它两端电压U遵循I=kU3的规律(式中k=0.2A/V3),R2、R3是普通电阻,遵循欧姆定律,R3=20Ω,按图示电路连接后,接在一个两端电压为6.0V的电源上,闭合开关S后,电流表的示数为0.25A。
求R2的阻值是多少?
解析:
R3两端的电压U3=IR3=0.25×20V=5.0V
则R1、R2并联部分的电压U1=6.0V-5.0V=1.0V
由I=kU3得,R1中的电流I1=k=0.2×1.0A=0.2A
所以R2中的电流I2=I-I1=0.25A-0.2A=0.05A
则R2=Ω=20Ω。
答案:
20Ω
12.
(10分)如图所示,电源电动势E=10V,内阻r=1Ω,电容器的电容C=40μF,电阻R1=R2=4Ω,R3=5Ω。
接通开关S,待电路稳定后,求:
(1)理想电压表V的示数;
(2)电容器带的电荷量。
解析:
(1)接通开关S,待电路稳定后,电路等效为R1和R3串联,由闭合电路欧姆定律可得,电流I==1A
R3两端电压U3=IR3=5V,即理想电压表的读数为5V。
(2)由于R2中没有电流,电容器两端电压等于R1两端电压,R1两端电压U1=IR1=4V
电容器带的电荷量Q=CU1=1.6×10-4C。
答案:
(1)5V
(2)1.6×10-4C
13.
(14分)如图所示为一汽车的远程车灯电路中的蓄电池总功率随电流变化的图象,已知蓄电池瞬间短路时的电流为14A。
求:
(1)该蓄电池的电动势E和内阻r;
(2)车头两个远程车灯的铭牌上标有“12V,12W”字样,若两灯并联接在蓄电池两端,则两灯消耗的总电功率为多少?
解析:
(1)由题图可知瞬间短路时总功率P=196W,由P=I短E可得,E=14V
由P=r可得,r=1Ω。
(2)一个车灯的电阻R灯==12Ω
两个并联的电阻R并==6Ω
电路中的总电流I==2A
两灯总电功率P总=I2R并=24W。
答案:
(1)14V 1Ω
(2)24W
2019-2020年高中物理第二章恒定电流测评B新人教版选修3-1
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。
其中第1~7题为单选题;第8题为多选题,全部选对得6分,选不全得3分,有选错或不答的得0分)
1.(xx·上海单科)当电阻两端加上某一稳定电压时,通过该电阻的电荷量为0.3C,消耗的电能为0.9J。
为在相同时间内使0.6C的电荷量通过该电阻,在其两端需加的电压和消耗的电能分别是( )
A.3V,1.8JB.3V,3.6J
C.6V,1.8JD.6V,3.6J
解析:
由q=It可知,相同时间通过的电荷量为原来的2倍,则电流为原来的2倍。
由U=IR可知电压为原来的2倍。
由W=qU可知原来的电压为U=3V,故电阻两端现在所加电压为6V,消耗的电能为3.6J,选项D正确。
答案:
D
2.(xx·浙江理综)功率为10W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60W的白炽灯相当。
根据国家节能战略,xx年前普通白炽灯应被淘汰。
假设每户家庭有2只60W的白炽灯,均用10W的LED灯替代,估算出全国一年节省的电能最接近( )
A.8×108kW·hB.8×1010kW·h
C.8×1011kW·hD.8×1013kW·h
解析:
用2只各为10W的LED灯代替白炽灯,节省功率2×(60-10)W=0.1kW,设白炽灯每天点亮5小时,则一天节省0.1kW×5h=0.5kW·h,一年365天,全国近14亿人口,约4亿个家庭,则这4亿个家庭一年节省4×108×365×0.5kW·h=7.3×1010kW·h,最接近B选项。
答案:
B
3.(xx·安徽理综)用如图所示的电路可以测量电阻的阻值。
图中Rx是待测电阻,R0是定值电阻,G是灵敏度很高的电流表,MN是一段均匀的电阻丝。
闭合开关,改变滑片P的位置,当通过电流表G的电流为零时,测得MP=l1,PN=l2,则Rx的阻值为( )
A.R0B.R0
C.R0D.R0
解析:
设MN两端电压为U,电阻丝单位长度的电阻为R,当通过电流表G的电流为零时,等效电路图如图所示。
所以Rx=R0,C项正确。
答案:
C
4.(xx·课标全国)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.
解析:
电源效率η=,假设图象中一个小格代表“1”,则电源电动势E=6V,Ua=4V,Ub=2V,则ηa=,ηb=,选项D正确。
答案:
D
5.(xx·天津理综)
如图所示,电路中R1、R2均为可变电阻,电源内阻不能忽略,平行板电容器C的极板水平放置。
闭合开关S,电路达到稳定时,带电油滴悬浮在两板之间静止不动。
如果仅改变下列某一个条件,油滴仍能静止不动的是( )
A.增大R1的阻值B.增大R2的阻值
C.增大两板间的距离D.断开开关S
解析:
由闭合电路欧姆定律可知:
增大R1阻值会使总电阻增大,总电流减小,R1两端电压增大,则电容器两板间电压增大,板间电场强度增大,油滴受静电力增大,油滴向上运动,选项A错误;电路稳定时R2中无电流,R2阻值变化对电路无任何影响,则选项B正确;只增大板间距离d,会使板间电场强度减小,油滴将向下运动,选项C错误;断开开关S,电容器放电,油滴将向下运动,选项D错误。
答案:
B
6.(xx·北京理综)如图所示电路,电源内阻不可忽略。
开关S闭合后,在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中( )
A.电压表与电流表的示数都减小
B.电压表与电流表的示数都增大
C.电压表的示数增大,电流表的示数减小
D.电压表的示数减小,电流表的示数增大
解析:
R0的滑动端向下滑动时,R0的阻值减小,整个电路总电阻减小,由闭合电路欧姆定律I=知,电路中总电流I变大,电源的内电压Ir增大,则外电压U=E-Ir减小,电压表示数减小。
电阻R1两端的电压U1=IR1增大,故电阻R2与R0并联部分的电压U2=U-U1减小,经过电阻R2的电流I2=减小,电流表示数减小。
故选项A正确。
答案:
A
7.(xx·江苏单科)在输液时,药液有时会从针口流出体外,为了及时发现,设计了一种报警装置,电路如图所示。
M是贴在针口处的传感器,接触到药液时其电阻RM发生变化,导致S两端电压U增大,装置发出警报,此时( )
A.RM变大,且R越大,U增大越明显
B.RM变大,且R越小,U增大越明显
C.RM变小,且R越大,U增大越明显
D.RM变小,且R越小,U增大越明显
解析:
根据闭合电路欧姆定律,当RM变小时,电路中电流增大,S两端电压U增大,且R越大,在RM减小时,RM与R的并联电阻值变化越明显,电路中电流变化越明显,S两端电压U增大得也越明显,选项C正确。
答案:
C
8.
(xx·上海单科)直流电路如图所示,在滑动变阻器的滑片P向右移动时,电源的( )
A.总功率一定减小
B.效率一定增大
C.内部损耗功率一定减小
D.输出功率一定先增大后减小
解析:
滑动变阻器的滑片P向右移动时,滑动变阻器连入电路部分的阻值变大,因而电流减小,由P总=IE可知电源的总功率减小,选项A正确。
滑动变阻器连入电路部分阻值变大,路端电压变大,由η=×100%可知电源的效率增大,选项B正确。
内部损耗功率为P内=I2r,电流减小,因而内部损耗功率减小,选项C正确。
电源输出功率为外电阻消耗功率,但外电阻与内阻的大小关系未知,因而不能判断输出功率的变化情况,选项D错误。
答案:
ABC
二、实验题(本题共2小题,共18分。
把答案填在题中的横线上)
9.(8分)(xx·重庆理综)某照明电路出现故障,其电路如图1所示,该电路用标称值为12V的蓄电池为电源,导线及其接触完好。
图1
维修人员使用已调好的多用表直流50V挡检测故障。
他将黑表笔接在c点,用红表笔分别探测电路的a、b点。
(1)断开开关,红表笔接a点时多用表指示如图2所示,读数为 V,说明 (选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)正常。
图2
(2)红表笔接b点,断开开关时,表针不偏转,闭合开关后,多用表指示仍然和图2相同,可判定发生故障的器件是 (选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)。
解析:
(1)根据题意,应按照0~50V刻度线读数,其最小刻度为1V,读数时估读到下一位,则读数为11.5V。
所测电压应为蓄电池的端电压,略小于其标称值,说明蓄电池正常。
(2)断开开关时,表针不偏转,闭合开关后,多用表示数仍为蓄电池的端电压,表明小灯损坏,导致b、c间电路不通。
答案:
(1)11.5(11.2~11.8之间的值均可) 蓄电池
(2)小灯
10.(10分)(xx·天津理综)现要测量一个未知电阻Rx的阻值,除Rx外可用的器材有:
多用电表(仅可使用欧姆挡);
一个电池组E(电动势6V);
一个滑动变阻器R(0~20Ω,额定电流1A);
两个相同的电流表G(内阻Rg=1000Ω,满偏电流Ig=100μA);
两个标准电阻(R1=29000Ω,R2=0.1Ω);
一个开关S、导线若干。
(1)为了设计电路,先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻,采用“×10”挡,调零后测量该电阻,发现指针偏转非常大,最后几乎紧挨满偏刻度停下来,下列判断和做法正确的是 (填字母代号)。
A.这个电阻阻值很小,估计只有几欧姆
B.这个电阻阻值很大,估计有几千欧姆
C.如需进一步测量可换“×1”挡,调零后测量
D.如需进一步测量可换“×1k”挡,调零后测量
(2)根据粗测的判断,设计一个测量电路,要求测量尽量准确并使电路能耗较小,画出实验电路图,并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。
解析:
(1)根据指针偏角很大可知待测电阻阻值很小,应换“×1”挡位,重新调零后测量,所以选项A、C正确。
(2)根据实验目的可知需测量待测电阻的电压、电流,为此需要将其中一个电流表G改装成一个电压表(将电流表G与R1串联,改装后量程为3V),将另一个电流表(将电流表G与R2并联改装成一个电流表,量程为1A),然后用改装后的电表采用“伏安法”测电阻Rx,由于Rx阻值较小,所以采用电流表外接法.滑动变阻器采用“限流式”接法,可使电路能耗较小。
设计电路见答案图。
答案:
(1)AC
(2)如图所示
三、解答题(本题共3小题,共34分。
解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
11.(10分)某同学利用图甲所示装置测定某小电动机的效率。
分别用电压传感器和电流传感器测量电动机的输入电压和输入电流。
当重物匀速上升时用位移传感器测得重物上升的位移与时间的关系图线如图乙所示,而电压传感器的示数为3.30V,电流传感器的示数为0.14A。
重物的质量为0.05kg,g取10m/s2.则该小电动机在2.40s至2.80s时间内的效率为多少?
解析:
电动机的输入功率为P入=UI
由题图乙可知重物匀速上升时的速度为v=
电动机的输出功率为P出=mgv
电动机的效率为η=×100%
联立解得,η=54%。
答案:
54%
12.(10分)(xx·四川理综)四川省“十二五”水利发展规划指出,若按现有供水能力测算,我省供水缺口极大,蓄引提水是目前解决问题的重要手段之一。
某地要把河水抽高20m,进入蓄水池,用一台电动机通过传动效率为80%的皮带,带动效率为60%的离心水泵工作。
工作电压为380V,此时输入电动机的电功率为19kW,电动机的内阻为0.4Ω。
已知水的密度为1×103kg/m3,重力加速度取10m/s2。
求:
(1)电动机内阻消耗的热功率;
(2)将蓄水池蓄入864m3的水需要的时间(不计进、出水口的水流速度)。
解析:
(1)设电动机的电功率为P,则P=UI
设电动机内阻r上消耗的热功率为Pr,则Pr=I2r
代入数据解得,Pr=1×103W。
(2)设蓄水总质量为M,所用抽水时间为t。
已知抽水高度为h,容积为V,水的密度为ρ,则M=ρV
设质量为M的水增加的重力势能为ΔEp,则ΔEp=Mgh
设电动机的输出功率为P0,则P0=P-Pr
根据能量守恒定律得,P0t×60%×80%=ΔEp
代人数据解得,t=2×104s。
答案:
(1)1×103W
(2)2×104s
13.(14分)如图甲所示的电路中,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线如图乙所示,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:
(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。
解析:
(1)题图乙中AB延长线交U轴于20V处,交I轴1.0A处,所以电源的电动势E=20V,内阻r==20Ω。
(2)当P滑到R3的右端时,电路参数对应题图乙中的B点,即U2=4V,I2=0.8A
解得,R2==5Ω。
(3)当P滑到R3的左端时,由题图乙知此时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值为R3=300Ω。
答案:
(1)20V 20Ω
(2)5Ω (3)300Ω
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