2022-2023学年高中物理 第2章 直流电路章末检测 教科版选修3-1

2022-2023学年高中物理 第2章 直流电路章末检测 教科版选修3-1一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分)1某同学研究重庆南开图书馆新的借阅系统发现，使用饭卡(IC卡)刷卡登记时，所借阅的书还得在消磁系统上消磁(否则出门时会报警)，这样才能成功借阅自己喜欢的书籍，这种逻辑关系属于()A“非”门 B“或”门C“与”门 D“与非”门答案C解析由题意可知，只有两种情况同时满足时，才能完成借书过程，故逻辑关系为“与”的关系2两个小灯泡，分别标有“1 A4 W”和“2 A1 W”的字样，则它们均正常发光时的电阻阻值之比为()A21 B161C41 D116答案B解析由PI2R知R，所以R1R2161.3两根由同种材料制成的均匀电阻丝A、B串联在电路中，A的长度为L，直径为d；B的长度为2L，直径为2d，那么通电后在相同的时间内产生的热量之比为()AQAQB12 BQAQB21CQAQB11 DQAQB41答案B4如图1所示，用甲、乙、丙三个电动势E相同而内电阻r不同的电源，分别给定值电阻R供电已知甲、乙、丙三个电源内阻的大小关系为：r甲r乙r丙，则将R先后接在这三个电源上时的情况相比，下列说法中正确的是()图1A接在甲电源上时，电源的输出电流最大B接在丙电源上时，电源的输出电流最小C接在乙电源上时，电阻R消耗的电功率最大D接在丙电源上时，电阻R消耗的电功率最大答案D解析由题，三个电源的电动势E相等，而内阻r甲r乙r丙，根据闭合电路欧姆定律I得知，接在丙电源上时，电源的输出电流最大故A、B错误；由公式PI2R分析得知，接在丙电源上时，电阻R获得的电功率最大故C错误，D正确5如图2所示，R4是由半导体材料制成的热敏电阻，电阻率随温度的升高而减小，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()图2AI变大，U变小 BI变大，U变大CI变小，U变大 DI变小，U变小答案A解析当R4处出现火情时，R4R总I总U外U并IR3I，故A项正确6电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比在测量电源电动势和内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a、b.由图可知a、b的值分别为()图3A75%、25% B33.3%、66.7%C50%、50% D66.7%、33.3%答案D解析电源的效率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a66.7%；b点对应的路端电压为2个格，因此b33.3%，故D正确二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分)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、抽油烟机等停电时，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()图4API2R BPCPIU DP答案CD解析电路消耗的电功率的计算公式PIU、P是普遍适用的，A、B两选项只适用于纯电阻电路，而电视机、洗衣机、微波炉和抽油烟机都不是纯电阻用电器，所以A、B错误，C、D正确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()图5AAB段断路 BBC段断路CAB段短路 DBC段短路答案AD解析由题意可得UABUACU，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UBC0，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9如图6所示，已知电源电动势E12 V，内阻r1 ，定值电阻R2 ，通过小灯泡的电流为1 A，已知小灯泡的电阻为3 ，小型直流电动机线圈的电阻为1 ，则()图6A电动机两端的电压为1 VB电动机两端的电压为6 VC电动机的输入功率为6 WD电动机的输出功率为5 W答案BCD解析电动机两端的电压UMEI(RRLr)12 V1(231)V6 V，故选项A错误，选项B正确；电动机的输入功率PUMI61 W6 W，P出PI2r6 W1 W5 W，故选项C、D正确10如图7所示，电源的电动势E2 V，内阻r2 ，两个定值电阻均为8 ，平行板电容器的电容C3106 F，则()图7A开关断开时两极板间的电压为 VB开关断开时电容器所带电荷量为4106 CC开关接通时两极板间的电压为 VD开关接通时电容器所带电荷量为4106 C答案CD解析电容器两极板间的电压等于R2两端的电压，开关S断开时，电路中的总电流为I A0.2 A，电容器的两极板间的电压为UIR20.28 V1.6 V，此时电容器所带电荷量为QCU31061.6 C4.8106 C，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，电容器的两极板间的电压UIR外4 V V，此时电容器所带的电荷量QCU3106 C4106 C，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UI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(无内阻)，R115 ，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0.6 A，则恒压电源的输出电压为_ 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1.8 A，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_(计算结果均保留两位有效数字)答案(1)左(2)9(3)3.84.8 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)恒压电源的输出电压UI1R10.615 V9 V.(3)通过直流电动机M的电流I2II11.8 A0.6 A1.2 A，根据题图甲可知此时直流电动机M的电压为UM3.2 V，U2UUM9 V3.2 V5.8 V，则直流电动机M实际消耗的电功率为PUMI23.21.2 W3.8 W，滑动变阻器接入电路中的阻值为R 4.8 .12(9分)某同学要测量一电压表的内阻，所备器材如下：A待测电压表V(量程3 V，内阻未知)B定值电阻R0(阻值2 k)C电池组E(电动势略小于3 V，内阻忽略不计)D多用电表E开关S1、S2，导线若干(1)该同学想利用多用电表粗测电压表的内阻，请将以下主要操作步骤补充完整：.对多用电表进行机械调零.将选择开关拨到“1 k”的欧姆挡上.将红黑表笔短接，进行欧姆调零.将图9甲中多用电表和电压表连接，其中红表笔应接电压表的_极(选填“正”或“负”).正确连接后，发现指针偏转较大，换用“100”的欧姆挡，应先_，再次测量，多用电表刻度盘上的指针位置如图乙所示，测量结果是_图9(2)为了更精确测量此电压表的内阻，该同学设计了如图丙所示的实验电路图，请在图丁上用笔画线代替导线进行实物连接该同学首先闭合S1，读电压表示数U1；再闭合S2，读电压表示数U2，则电压表内阻RV_(用U1、U2、R0表示)答案(1).负.欧姆调零3 000 (2)见解析图R0解析(1)根据多用电表的工作原理可知，红表笔与电源的负极相连，黑表笔与电源的正极相连，所以为保证电压表指针正向偏转，应将多用电表的红表笔接电压表的负极；当改变不同倍率的欧姆挡后，由于欧姆表内阻发生了变化，因此在测量之前必须进行欧姆调零这项操作；多用电表刻度盘上的指针位置如题图乙所示，测量结果是3 000 .(2)如图所示，只闭合S1时，电压表与电阻串联，当S1和S2都闭合时，电压表测电源的电动势(因电源内阻忽略不计)，因串联电路中总电压等于各分电压之和，U2(R0RV)，则电压表内阻RVR0.四、计算题(本题共3小题，共45分)13(15分)如图10甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1100 ，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)20 V20 (2)5 (3)300 解析(1)将题图乙中AB线延长，交U轴于20 V处，交I轴于1.0 A处，所以电源的电动势为E20 V，内阻r20 .(2)当P滑到R3的右端时，电路参数对应题图乙中的B点，即U24 V、I20.8 A，得R25 .(3)当P滑到R3的左端时，电路参数对应题图乙中的A点，即U外16 V，I总0.2 A，所以R外80 .因为R外R2，所以滑动变阻器的最大阻值为R3300 .14(15分)如图11所示的电路中，电源的电动势E12 V，内阻未知，R18 ，R21.5 ，L为规格“3 V3 W”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：图11(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)1 A3 (2)1 (3)0.48 W解析(1)灯泡的额定电流I0 A1 A灯丝电阻RL 3 (2)断开S时，灯L正常发光，即I1I0，根据闭合电路欧姆定律EI0(R1RLr)得r(R1RL)(83) 1 (3)闭合S时，设外电路总电阻为R外R外R19 干路电流为I总1.2 A灯泡两端的电压ULI总1.2 V灯泡实际消耗的功率P0.48 W15(15分)一台电风扇，内阻为20 ，接上220 V电压后，消耗的功率为66 W求：(1)电风扇正常工作时通过风扇电动机的电流；(2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率和内能的功率以及电动机的效率答案(1)0.3 A(2)64.2 W1.8 W97.3%解析(1)由P入IU得I A0.3 A(2)电风扇正常工作时转化为内能的功率P内I2r0.3220 W1.8 W电风扇正常工作时转化为机械能的功率P机P入P内66 W1.8 W64.2 W电风扇正常工作时电动机的效率100%100%97.3%