恒定电流单元测试题解析版.docx
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恒定电流单元测试题解析版
3-1恒定电流单元测试题解析版
一、选择题(1-10为单选题,11-16为多选题)
1.有一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流为Ⅰ,设每单位体积的导线中有n个自由电子,电子的电荷量为q。
此时电子的定向移动速度为v,在Δt时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为( )
A.nvS B.nvΔt C.
D.
[解析] 根据电流的定义式可知,在Δt内通过导线横截面的电荷量Q=IΔt
所以在这段时间内通过的自由电子数为N=
=
,所以C项正确,D项错。
由于自由电子定向移动的速率是v,因此在时间Δt内,位于以横截面S、长l=vΔt的这段导线内的自由电子都能通过横截面(如图)。
这段导线的体积V=Sl=SvΔt,所以Δt内通过横截面S的自由电子数为N=nV=nSvΔt。
选项A、B均错,故选C项。
2.如图所示,a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀电阻丝的伏安特性曲线,下列判断中正确的是( )
A.a代表的电阻丝较粗
B.b代表的电阻丝较粗
C.a代表的电阻丝的阻值小于b代表的电阻丝的阻值
D.图象表示的电阻丝的阻值与电压成正比
3.某用电器与供电电源距离L,线路上的电流为I,若要求线路上的电压降不超过U,已知输电导线的电阻率为ρ,那么,该输电导线的横截面积的最小值是( )
A.
B.
C.
D.
[答案] B
[解析] 由部分
电路欧姆定律有R=
,电阻定律有R=ρ
,联立解得S=
,B正确。
4.如图所示,厚薄均匀的长方体金属片,边长ab=10cm,bc=5cm,当A与B间接入的电压为U时,电流为1A,当C与D间接入的电压为U时,其电流为( )
A.4AB.2AC.0.5AD.0.25ª
[答案] A
[解析] 设矩形金属片的厚度为l,则当AB接入电压U时的电阻RAB=ρ·
;当CD接入电压U时的电阻RCD=ρ·
,故RAB·RCD=(ab)2∶(bc)2=4∶1。
根据欧姆定律I=
得,IAB∶ICD=RCD∶RAB=1∶4,即ICD=4A,选项A正确。
5.如图所示,电解池内有一价离子的电解液,在时间t内通过溶液截面S的正离子数为n1,负离子数为n2设元电荷电荷量为e,则以下说法正确的是( )
A.溶液内电流方向从A到B,电流为n1e/t
B.溶液内电流方向从B到A,电流为n2e/t
C.溶液内正、负离子反方向移动,产生的电流相互抵消
D.溶液内电流方向从A到B,电流为(n1+n2)e/t
6.在如图甲所示的电路中,电源电动势为3.0V,内阻不计,灯L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。
当开关闭合后,下列说法正确的是( )
A.灯泡L1的电流为灯泡L2电流的2倍B.灯泡L1的电阻为7.5Ω
C.灯泡L2消耗的电功率为0.75WD.灯泡L3消耗的电功率为0.30W
7.(2012·泉州五校质检)如图所示的电路中,闭合开关,灯L1、L2正常发光。
由于电路出现故障,突然发现灯L1变亮,灯L2变暗,电流表的读数变小。
根据分析,发生的故障可能是( )
A.R1断路B.R2断路C.R3短路D.R4短路
[答案] A
[解析] 等效电路如图所示,若R1断路,总外电阻变大,总电流减小,路端电压变大,L1两端电压变大,L1变亮;ab部分电路结构没变,电流仍按原比例分配,总电流减小,通过L2、电流表的电流都减小、故A选项正确。
若R2断路,总外电阻变大,总电流减小,ac部分电路结构没变,电流仍按原比例分配,R1、L1中电流都减小,与题意相矛盾,故B选项错。
若R3短路或R4短路,总外电阻减小,总电流增大,A中电流变大,与题意相矛盾,故C、D选项错。
8.(2012·浙江瑞安十校联考)如图所示为测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图象。
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( B )
9.(2012·湖北襄阳期中)在研究微型电动机的性能时,应用如图所示的实验电路.当调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.50A和2.0V;重新调节R并使电动机恢复正常运转,此时电流表和电压表的示数分别为2.0A和24.0V。
则这台电动机正常运转时输出功率为( )
A.32W B.44W C.47W D.48W
10.(2012·辽宁沈阳四校协作体)如图所示的电路,闭合开关S,滑动变阻器滑片P向左移动,下列结论正确的是( )
A.电流表读数变小,电压表读数变大
B.小灯泡L变亮C.电容器C上电荷量减小
D.电源的总功率变大
11.(2012·九江模考)如图所示,电阻R1、R2、R3均为定值电阻,R4为滑动变阻器,电路中的电压表和电流表均为理想电表。
当滑动变阻器的滑片向右移动时,下列说法正确的是( )
A.电表A1、V1示数均减小,电表A2、V2示数均增大
B.电源的效率增大
C.电流表A1示数的改变量小于电流表A2示数的改变量
D.电压表V1示数的改变量大于电压表V2示数的改变量
[答案] BC
[解析]将电路简化成如图所示的电路,当滑动变阻器的滑片向右移动时,整个电路的总电阻增大,则干路电流减小,路端电压增大,即电流表A1示数减小,又由于R1、R2为定值电阻,则电压表V1示数减小;而路端电压增大,则电压表V2示数增大,且V2示数的增加量大于V1示数的减小量;对于定值电阻R3,由于电压表V2示数增大,则经过定值电阻R3的电流增大,而干路总电流减小,则通过电阻R4的电流减小,且通过电阻R4的电流的减小量大于干路总电流的减小量,即电流表A1示数的改变量小于电流表A2示数的改变量;电源效率η=
,外电路的总电阻越大,电源效率越高。
12.(2012·苏州调研)在如图甲所示的电路中,L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,当开关S闭合后,电路中的总电流为0.25A,则此时( )
A.L1的电压为L2电压的2倍B.L1消耗的电功率为0.75W
C.L2的电阻为12Ω
D.L1、L2消耗的电功率的比值大于4∶1
[答案] BD
[解析] L1的电流是L2电流的2倍,根据伏安特性曲线可知此时L1和L2的电阻不等,L1的电压与L2的电压不存在2倍关系,A错;由伏安特性曲线可得,开关闭合后L1的电压为3.0V,所以L1消耗的电功率为P=UI=0.25×3W=0.75W,B对,流过L2的电流为0.125A,由伏安特性曲线可读出此时L2电压约为0.3V,再根据欧姆定律R=
计算可得R2约为2.4Ω,C错;根据P=UI计算可得,D对。
13.(2012·长沙名校模考)如图虚线框内为高温超导限流器,它由超导部件和限流电阻并联组成。
超导部件有一个超导临界电流Ic,当通过限流器的电流I>Ic时,将造成超导体失超,从超导态(电阻为零,即R1=0)转变为正常态(一个纯电阻,且R1=3Ω),以此来限制电力系统的故障电流。
已知超导临界电流Ic=1.2A,限流电阻R2=6Ω,小灯泡L上标有“6V 6W”的字样,电源电动势E=8V,内阻r=2Ω。
原来电路正常工作,超导部件处于超导态,灯泡L正常发光,现L突然发生短路,则( )
A.灯泡L短路前通过R2的电流为
A
B.灯泡L短路后超导部件将由超导状态转化为正常态
C.灯泡L短路后通过R1的电流为4AD.灯泡L短路后通过R2的电流为
A
[答案] BD
[解析] 在灯泡短路前,超导部件R1处于超导态,限流电阻R2被短路,通过R2的电流为0,A选项错误;当灯泡短路后,假设超导部件R1仍处于超导态,则通过R1的电流为I=
=4A,此时I>Ic可知假设不成立,超导部件R1由超导状态转为正常态,此时通过R1的电流大小为I1=
×
=
A,通过R2的电流大小为I2=
×
=
A,BD选项正确,C选项错误。
14.(2012·聊城模拟)下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数,不计其自身机械损耗。
若该车在额定状态下以最大运行速度行驶,则( )
自重
40kg
额定电压
48V
载重
75kg
额定电流
12A
最大行驶速度
20km/h
额定输出功率
350W
A.电动机的输入功率为576WB.电动机的内电阻为4Ω
C.该车获得的牵引力为104ND.该车受到的阻力为63N
[答案] AD
[解析] 由P入=P额=U额·I额=576W,A对;由P入-P出=P内=I2r可知r=
=1.6Ω,B错;当F牵=f阻时有最大速度,即P出=f阻·vmax,f阻=63N,D对;C错。
15.(2012·沈阳模拟)如图所示,一直流电动机与阻值R=9Ω的电阻串联在电源上,电源电动势E=30V,内阻r=1Ω,用理想电压表测出电动机两端电压U=10V,已知电动机线圈电阻RM=1Ω,则下列说法中正确的是( )
A.通过电动机的电流为10A
B.电动机的输入功率为20W
C.电动机的热功率为4W
D.电动机的输出功率为16W
[答案] BCD
[解析] 由E=30V,电动机两端电压10V可得R和电源内阻上分担电压为20V,则I=
A=2A,故A错;电动机输入功率P=UI=10V×2A=20W,故B正确;P热=I2RM=4×1W=4W,故C正确;P输出=P-P热=20W-4W=16W,故D正确。
16.(2012·海南琼海一模)如图所示,电动势为E、内阻为r的电池与定值电阻R0、滑动变阻器R串联,已知R0=r,滑动变阻器的最大阻值是2r。
当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时,下列说法中正确的是( )
A.电路中的电流变大
B.电源的输出功率先变大后变小
C.滑动变阻器消耗的功率变小
D.定值电阻R0上消耗的功率先变大后变小
[答案] AC
[解析] 当r内=R外时,电源输出功率最大;当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时,外电路电阻减小,当滑片位于b端时,电源的输出功率最大,选项A对而B错;当把定值电阻R0看做电源内阻时,当滑动变阻器的滑片P位于a端时,滑动变阻器消耗的功率最大,由a端向b端滑动时,滑动变阻器消耗的功率变小,选项C对;此过程中,由P=I2R0知,定值电阻R0上消耗的功率变大。
选项D错。
21.在电场方向水平向右的匀强电场中,一带电小球从A点竖直向上抛出,其运动的轨迹如图所示。
小球运动的轨迹上A、B两点在同一水平线上,M为轨迹的最高点。
小球抛出时的动能为8.0J,在M点的动能为6.0J,不计空气的阻力。
求:
(1)小球水平位移x1与x2的比值;
(2)小球落到B点时的动能EkB;
(3)小球从A点运动到B点的过程中最小动能Ekmin。
[答案]
(1)1∶3
(2)32J (3)
J
[解析]
(1)如图所示,带电小球在水平方向上受电场力的作用做初速度为零的匀加速直线,竖直方向上只受重力作用做竖直上抛运动,故从A到M和M到B的时间相等,则x1∶x2=1∶3
(2)小球从A到M,水平方向上电场力做功W电=6J,则由能量守恒可知,小球运动到B点时的动能为
EkB=Ek0+4W电=32J
(3)由于合运动与分运动具有等时性,设小球所受的电场力为F,重力为G,则有:
⇒
⇒
=
由图可知,tanθ=
=
⇒sinθ=
则小球从A运动到B的过程中速度最小时速度一定与等效G′垂直,故Ekmin=
m(v0sinθ)2=
J
3-1恒定电流单元测试题答题卷
班级学号姓名总分
一、选择题
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17、在如图所示的电路中,R1=2Ω,R2=R3=4Ω,当电键K接a时,R2上消耗的电功率为4W,当电键K接b时,电压表示数为4.5V,试求:
(1)电键K接a时,通过电源的电流和电源两端的电压;
(2)电源的电动势和内电阻;
(3)当电键K接c时,通过R2的电流。
[答案]
(1)1A 4V
(2)6V 2Ω (3)0.5A
[解析]
(1)K接a时,R1被短路,外电阻为R2,根据电功率公式P=I2R可得通过电源电流
I2=
=1A
再根据P=
电源两端电压U1=
=4V
(2)K接a时,有E=U1+I1r
K接b时,R1和R2串联,R外=R1+R2=6Ω
通过电源电流I2=
=0.75A
这时有:
E=U2+I2r
解得:
E=6V,r=2Ω
(3)当K接c时,R2、R3并联,
R23=
=2Ω
R总=R1+r+R23=6Ω
总电流I3=E/R总=1A
通过R2的电流I′=
I3=0.5A
18.如图所示,电源内阻r=1Ω,R1=2Ω,R2=6Ω,灯L上标有“3V 1.5W”的字样,当滑动变阻器R3的滑片P移到最右端时,电流表示数为1A,灯L恰能正常发光。
(1)求电源的电动势;
(2)求当P移到最左端时,电流表的示数;
(3)当滑动变阻器的Pb段电阻多大时,变阻器R3上消耗的功率最大?
最大值多大?
[答案]
(1)6V
(2)2A (3)2Ω 2W
[解析]
(1)电源的电动势E=UL+IR1+Ir=3V+1×2V+1×1V=6V。
(2)当P移到最左端时,由闭合电路欧姆定律,I=
=2A。
(3)灯L电阻RL=
=6Ω
设滑动变阻器的Pb段电阻为R3,R3与RL并联等效电阻
R3L=
由闭合电路欧姆定律,I=
,又
U3=IR3L,
所以P3=
=
=
=
当R3=2Ω时变阻器R3上消耗的功率最大,且最大值为2W。
19.(2012·西安名校三检)如图所示的电路中,电阻R1=6Ω,R2=3Ω,R4=18Ω,R3为滑动变阻器,A、B为变阻器两个端点,滑动触头P在B端时,电流表的读数为2.5A,电源的输出功率为28.125W,电源总功率为33.75W。
(1)求电源电动势和内电阻;
(2)当滑动触头P处在R3的中点时,电流表的读数为0.9A,则R3的阻值是多少?
[答案]
(1)9V 2Ω
(2)18Ω
[解析]
(1)当滑动触头P处在B端时,R3和R4均被短路,电路如图甲所示。
根据并联电路的分流原理,通过R1的电流
I1=
I2=
×2.5A=1.25A
干路中电流I=I1+I2=1.25A+2.5A=3.75A
又因P总=P出+I2r,即33.75W=28.125W+(3.75A)2r
解得r=0.4Ω外电阻R=
=2Ω
电源电动势E=IR+Ir=9V
(2)当触头处在R3的中点时,电路如图乙所示,变阻器R3的上半部分被短路,由于两并联支路上的电压相等得
(
+R2)I2′=R1I1′又I1′R1=E-(I2′+I1′)r
解得I1′=1.35A,Rx=9Ω所以R3=2Rx=18Ω
20.(2012·浙江五校联考)A、B是水平放置的平行板电容器,当A、B两板直接接到电源两极时,一电子从A板由静止飞到B板时的速度为v0,电源内阻r=1Ω,R1=4Ω,现若按图示连接,当开关S闭合时,电子从A板由静止飞到B板的过程中,通过两板的中点C的速度为
v0,当开关S断开时,电子从A板由静止飞向B板经C点时的速度为
v0,求R2和R3的阻值。
[答案] R2=10Ω R3=10Ω
[解析] 当A、B两板直接接到电源两极时,电子从A运动到B,由动能定理得,eE=
mv
,当开关S闭合时,电子从A运动到C,由动能定理得,eU=
m(
)2,
当开关S断开时,电子从A运动到C,由动能定理得,eU′=
m(
v0)2
可得U=
E,U′=
E
当开关S断开时,电容器C两端的电压为:
UC′=2U′=
E
而E=UC′+
(R1+r),解得:
R3=10Ω
即当开关S闭合时,电容器C两端的电压为:
UC=2U=
E,而E=UC+(
+
)(R1+r),解得:
R2=10Ω。
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- 恒定 电流 单元测试 题解