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章末检测一、选择题1.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,2016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.8108kWhB.81010kWhC.81011kWhD.81013kWh答案B假设每户每天只亮灯5个小时,每户每年节电E=2(60-10)10-35365kWh=182.5kWh。假设每户有3口人,全国有4亿户左右。节电总值为E总=4108182.5kWh=7.31010kWh,故B正确。2.如图所示,C为两极板水平放置的平行板电容器,闭合开关S,当滑动变阻器R1、R2的滑片处于各自的中点位置时,悬在电容器C两极板间的带电尘埃P恰好处于静止状态。要使尘埃P向下加速运动,下列方法中可行的是()A.把R2的滑片向左移动B.把R2的滑片向右移动C.把R1的滑片向左移动D.把开关S断开答案A尘埃P处于静止状态,则重力与电场力平衡。若尘埃向下加速运动,则电场力减小,电容器两极板间的电压减小,故向左移动R2的滑片可以实现这种变化,A正确、B错。由于稳定时R1支路无电流,故无论如何移动R1的滑片,电容器两极板间的电压都不会改变,故尘埃仍平衡,C错误。断开开关S,电容器两极板间电压增大,极板间场强增大,尘埃所受电场力增大,其向上加速运动,故D错。3.如图所示,一直流电动机与阻值R=9的电阻串联在电源上,电源电动势E=30V,内阻r=1,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=1,则下列说法中错误的是()A.通过电动机的电流为10AB.电动机的输入功率为20WC.电动机的热功率为4WD.电动机的输出功率为16W答案A由E=30V,电动机两端电压U=10V,可得R和电源内阻上分担的电压为20V,则I=209+1A=2A,故A错;电动机输入功率P=UI=10V2A=20W,故B正确;P热=I2RM=41W=4W,故C正确;P输出=P-P热=20W-4W=16W,故D正确。4.(多选)通常一次闪电过程历时约0.20.3s,它由若干个相继发生的闪击构成。每个闪击持续时间仅4080s,电荷转移主要发生在第一个闪击过程中。在某一次闪电前云、地之间的电势差约为1.0109V,云、地间距离约为1km;第一个闪击过程中云、地间转移的电荷量约为6C,闪击持续时间约为60s。假定闪电前云、地间的电场是均匀的。根据以上数据,下列判断正确的是()A.闪电电流的瞬时值可达到1105AB.整个闪电过程的平均功率约为11014WC.闪电前云、地间的电场强度约为1106V/mD.整个闪电过程向外释放的能量约为6106J答案AC由电流的定义式I=Qt知I=66010-6A=1105A,A正确;整个过程的平均功率P=Wt=qUt=61.01090.2W=31010W(t代0.2或0.3),B错误;由E=Ud=1.01091103V/m=1106V/m,C正确;整个闪电过程向外释放的能量为电场力做的功W=qU=6109J,D错。5.如图所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r。当可变电阻的滑片P向b移动时,电压表V1的读数U1与电压表V2的读数U2的变化情况是()A.U1变大,U2变小B.U1变大,U2变大C.U1变小,U2变小D.U1变小,U2变大答案A当滑片P向b移动时,电路中总电阻变大,由闭合电路欧姆定律可知电路中总电流I变小,由欧姆定律得U2=IR变小,再由闭合电路欧姆定律得U1=E-Ir变大,故本题应选A。6.某一电源的路端电压与电流的关系和电阻R1、R2的电压与电流的关系如图所示。用此电源和电阻R1、R2组成电路。R1、R2可以同时接入电路,也可以单独接入电路。为使电源输出功率最大,可采用的接法是()A.将R1单独接到电源两端B.将R2单独接到电源两端C.将R1、R2串联后接到电源两端D.将R1、R2并联后接到电源两端答案A由题意知电源的电动势E=3V,内阻r=0.5,R1=0.5,R2=1,由电源的输出功率特点可知A对。二、非选择题7.小亮同学为研究某电学元件(最大电压不超过2.5V,最大电流不超过0.55A)的伏安特性曲线,在实验室找到了下列实验器材:A.电压表(量程是03V,内阻是6k)B.电压表(量程是015V,内阻是30k)C.电流表(量程是00.6A,内阻是0.5)D.电流表(量程是03A,内阻是0.1)E.滑动变阻器(阻值范围05),额定电流为0.6AF.滑动变阻器(阻值范围0100),额定电流为0.6A直流电源(电动势E=3V,内阻不计)开关、导线若干。该同学设计电路并进行实验,通过实验得到如下数据(I和U分别表示电学元件上的电流和电压)。I/A00.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U/V00.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00为提高实验结果的准确程度,电流表选;电压表选;滑动变阻器选。(以上均填写器材代号)请在下面的方框中画出实验电路图;在图(a)中描出该电学元件的伏安特性曲线;图(a)据图(a)中描出的伏安特性曲线可知,该电学元件的电阻随温度而变化的情况为:;把本题中的电学元件接到图(b)所示电路中,图(b)若电源电动势E=2.0V,内阻不计,定值电阻R=5,则此时该电学元件的功率是W。答案CAE如图1所示如图2所示元件电阻随温度升高而增大0.165(0.1400.180均可)解析由实验数据知电压最大为2.00V,电流最大为0.50A,采用分压电路测量,滑动变阻器用阻值范围小的,所以选用C、A、E。见答案。见答案。元件电阻随温度升高而增大(由图可看出)。画出R的伏安特性曲线,R与待测元件串联。电流相同,见答图2,I=0.28A,U=0.59V,P=0.165W。8.某实验小组用下列器材测定干电池的电动势和内阻:灵敏电流计(内阻约为50);电压表(03V,内阻约为100k);电阻箱R1(09999);滑动变阻器R2(0100,1.5A);旧干电池一节;开关、导线若干。(1)先测灵敏电流计的内阻,电路如图甲所示,测得电压表示数为2V,灵敏电流计示数为4mA,电阻箱旋钮位置如图乙所示,则灵敏电流计内阻为。(2)为将灵敏电流计的量程扩大为原来的10倍,该实验小组将电阻箱与灵敏电流计并联,则应将电阻箱R1的阻值调为。(3)用电压表和改装后的灵敏电流计测干电池的电动势和内阻,实验小组设计了如图a、b两种电路,则能够比较准确地完成实验的电路图为。(填“a”或“b”)(4)根据选择好的电路,调节滑动变阻器读出了几组电压表和灵敏电流计的示数,并作出U-IG图像如图丙所示。由作出的U-IG图线求得干电池的电动势E=V,内阻r=。答案(1)45(2)5(3)a(4)1.415.5解析(1)由题图乙可知,电阻箱的阻值为455,而UI=Rg+455,得灵敏电流计内阻Rg=45。(2)由并联电路的特点知,IgRg=(10Ig-Ig)R1,解得R1=5。(3)因灵敏电流计改装后的电阻值确定,为4.5,可将其看做电源内阻的一部分,这样可准确地求得电池内阻,故应选电路图a。(4)由闭合电路欧姆定律知,E=U+10IG(r+4.5),结合图像,图线的截距表示电池的电动势,即E=1.4V;图线的斜率表示10(r+4.5),即10(r+4.5)=1.4V-0.8V3.010-3A,解得r=15.5。9.如图所示,电源电动势E=6V,电源内阻不计。定值电阻R1=2.4k、R2=4.8k。(1)若在a、b之间接一个C=100F的电容器,闭合开关S,电路稳定后,求电容器上所带电荷量。(2)若在a、b之间接一个内阻RV=4.8k的电压表,求电压表的示数。答案(1)410-4C(2)3V解析(1)设电容器上的电压为UCUC=R2R1+R2E电容器的带电荷量Q=CUC解得:Q=410-4C(2)设电压表与R2并联后的总电阻为R并R并=R2RVR2+RVUV=R并R1+R并E解得电压表的示数:UV=3V。10.如图是用直流发电机为保温室中电热器供电的电路图,直流发电机的电动势为250V,内阻为0.50,输电线电阻R1=R2=1.0。保温室中装有若干只完全相同的电热器用来调节室温,每只电热器的额定电压为200V,额定功率为1000W,其他电阻不计,也不考虑电热器电阻随温度的变化。求:(1)为使电热器能正常工作,应接入多少个电热器;(2)在电热器正常工作状态下,直流发电机对保温室供热的效率;(3)保温室内的电热器可能消耗的最大电功率。答案(1)4(2)80%(3)6250W解析(1)设接通n个电热器时,实际使用的电热器都能正常工作,此时干路的电流为I,有I=E-U额r+R1+R2=250-2002.5A=20A电热器的额定电流I额=P额U额=1000200A=5.0An=II额=205.0=4(2)设正常工作时干路电流为I,直流发电机对保温室供热的效率为:=U额IEI=200250100%=80%(3)设电热器消耗的总电功率最大时的电流为I1:P热总=I12R热总I1=Er+R1+R2+R热总P热总=E2(r+R1+R2-R热总)2R热总+4(r+R1+R2)当R热总=r+R1+R2时,电热器消耗的总电功率有最大值Pm=E24(r+R1+R2)=6250W9
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