2018-2019学年高中物理 第二章 恒定电流单元质量评估 新人教版选修3-1.doc

第二章 恒定电流单元质量评估(90分钟100分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。其中18小题为单选题，912小题为多选题)1.有一额定电压为6 V、额定功率约为1 W的小灯泡，某同学为了测出其正常工作时的电阻，先用欧姆表直接测小灯泡的电阻，通过正常操作，他观察到的应该是图中的()【解析】选D。由P=U2R得，正常工作时小灯泡的电阻R=U2P=621 =36 ，直接用欧姆表测量时，由于电压较低，灯丝温度较低，测得的电阻值比正常工作时的电阻值要小，故选项D正确。2.在电灯正常发光时，并联一只电炉，结果灯变暗了，这是因为()A.电路的总电阻变大，总电流变小B.电炉的分压作用，使电灯电压变小C.电灯中原来电流一部分流进电炉D.输电线电压损失变大，电灯电压变小【解析】选D。并联电路后，电路的总电阻变小，由闭合电路欧姆定律知，电路的总电流变大，输电线电压损失变大。3.手机已是我们生活中普遍的通信工具，如图所示是某公司生产的一块手机电池外壳上的文字说明，由此可知此电池的电动势和待机状态下平均工作电流分别是()A.4.2 V14.58 mAB.4.2 V700 mAC.3.7 V14.58 mAD.3.7 V700 mA【解析】选C。 由铭牌可读出电池的电动势是3.7 V，又电池的总容量为700 mAh，待机时间为48小时。由q=It可求得I=14.58 mA。4.一根长为L、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为，棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为()A.mv22eLB.mv2SneC.nevD.evSL【解题指南】解答本题时应从以下两点进行分析：(1)电流的微观表达式为I=qt=enSLt=enSv。(2)导体内的电场强度可应用E=Ud计算。【解析】选C。由电流的定义可以计算出流过金属棒中的电流I=qt=enSLt=enSv，金属棒的电阻R=LS，则金属棒内的电场强度E=IRL=nev，C正确。5.如图所示为灯泡L1“220 V100 W”和L2“220 V60 W”的伏安特性曲线(I-U图线)，根据该图线可以确定L1、L2两灯串联接在220 V的电源上时，两灯泡的实际功率之比大约为()A.12B.35C.53D.13【解析】选D。设两灯串联接在220 V的电源上时的电流和电压分别为I1、I2和U1、U2，则根据串联电路的特点得：I1=I2，U1+U2=220 V。由图并结合I1=I2和U1+U2=220 V，可查得当I1=I20.245 A时，U155 V、U2165 V，所以两灯泡的实际功率之比大约为P1P2=U1I1U2I2=U1U255165=13，故选项D正确。6.甲、乙两根保险丝均为同种材料制成，直径分别是d1=0.5 mm和d2=1 mm，熔断电流分别为2.0 A和6.0 A。把以上两根保险丝各取等长一段并联后再接入电路中，允许通过的最大电流是()A.6.0 AB.7.5 AC.10.0 AD.8.0 A【解析】选B。因甲、乙两保险丝等长，由R=，知R1R2=4。当R1、R2并联时，令I1=2.0 A，则由I1R1=I2R2得I2=8.0 A6.0 A，故I1不能取2.0 A；令I2=6.0 A，则由I1R1=I2R2得I1=1.5 A2.0 A，故两者并联时，整个电路允许通过的最大电流为I=I1+I2=(1.5+6.0) A=7.5 A。故选项B正确。7.利用如图所示的电路可测出电压表的内阻，电源的内阻可以忽略，R为电阻箱。当R取不同阻值时，电压表均对应不同读数U。多次改变电阻箱的阻值，所得到的1U-R图象为图中的()【解析】选A。设电压表的内阻为RV，则电压表的读数应为U=IRV=ERVRV+R，可得1U=1E+RERV，因E、RV为定值，故图象应为A。8.在如图所示的电路中，闭合开关S，电动机M转动起来后，将滑动变阻器的滑动触头向左移动时，电动机中产生的电热功率P随电压表测得的电压U和电流表测得的电流I而变化的情况是(电动机线圈的电阻可以认为是不变的)A.P跟电流I的平方成正比B.P跟电压U的平方成正比C.P跟电压U与电流I的乘积成正比D.P跟电压U与电流I的比值成正比【解析】选A。电动机是非纯电阻，电动机中产生的电热功率P跟电流I的平方成正比；由于欧姆定律不适用于非纯电阻电路，所以PU2R，即P跟电压U的平方不成正比；电压U与电流I的乘积是电动机的输入功率，不是电动机中产生的电热功率，故选项A正确。9.如图所示，电源的内阻不可忽略，已知R1为半导体热敏电阻，R2为锰铜合金制成的可变电阻。当发现灯泡L的亮度逐渐变暗时，可能的原因是()A.R1的温度逐渐降低B.R1受到可见光的照射C.R2的阻值逐渐增大D.R2的阻值逐渐减小【解析】选A、D。当温度降低时，R1的阻值增大，外电阻变大，总电流变小，路端电压变大，I2变大，则I1变小，L与R1串联，则灯L变暗，故选项A正确；R1受到可见光照射，温度升高，阻值降低，同理可得，灯L变亮，故选项B错误；若R2的阻值逐渐增大时，外电阻变大，路端电压变大，R1阻值不变，灯L变亮，故选项C错误；若R2的阻值减小时，外电阻变小，路端电压变小，灯L变暗，故选项D正确。10.如图所示电路，电源电动势为E，内电阻为零，外接电路中的电阻R1=10 ，电动机的内阻R2=10 。当开关打开时，电流表的示数是1 A，当开关合上后，电动机转动起来，电流表A的示数I和外电路消耗的电功率P应是()A.I=2 AB.I2 AC.P=20 WD.P20 W【解析】选B、D。由于电源内阻为零，故电源电动势E=U=I1R1=110 V=10 V。电动机是非纯电阻电路，当开关合上后，流过电动机的电流IMUR2=1010 A=1 A，故流过电流表的电流I=IM+I12 A，故选项A错，选项B对；外电路消耗的功率P=UIR1，故电压表读数必增大，即U2.0 V；若电源的内阻rR外时，可视电源为恒流电源，则U外最大为Umax=R2R1U1=2.5 V，故U2.5 V，故选项B、C正确。12.如图所示的电路中，电源电动势为12 V，内阻为2 ，四个电阻的阻值已在图中标出。闭合开关S，下列说法正确的有A.路端电压为10 VB.电源的总功率为10 WC.a、b间电压的大小为5 VD.a、b间用导线连接后，电路的总电流为1 A【解题指南】(1)闭合电路的欧姆定律：I=ER+r。(2)电流总是从高电势流向低电势。(3)电源向整个电路提供的总电功率P总=EI，随电流变化而变化。【解析】选A、C。外电路总电阻为10 ，根据闭合电路的欧姆定律I=ER+r=1 A，所以路端电压为10 V，A项正确；电源的总功率为P总=EI=12 W，B项错误；a右侧电阻两端电压为150.5 V=7.5 V，b右侧电阻两端电压为50.5 V=2.5 V，所以Uab=-(7.5 V-2.5 V)=-5 V，C项正确；a、b间用导线连接后，电路总电阻为5155+152 +2 =9.5 ，电路的总电流不是1 A，D项错误。二、实验题(本题共2小题，共15分)13.(7分)有一小灯泡，标有“10 V2 W”的字样，现用如图甲所示的电路测定它在不同电压下的实际功率与电压间的关系。实验中需要测定通过小灯泡的电流和它两端的电压。现备有下列器材：A.直流电源(电动势12 V，内电阻不计)B.直流电流表(量程0.6 A，内阻约为0.1 )C.直流电流表(量程300 mA，内阻约为5 )D.直流电压表(量程15 V，内阻约为15 k)E.滑动变阻器(最大电阻10 ，额定电流2 A)F.滑动变阻器(最大电阻1 k，额定电流0.5 A)G.开关，导线若干。(1)为了尽可能提高实验精度，实验中所选电流表为_，所选滑动变阻器为_。(只填所列选项前的字母)(2)图甲中电压表未接入电路的一端应接于_(选填“a”或“b”)点。(3)根据完善后的电路图，将图乙中所给实物连成实验电路。【解析】(1)因为待测电阻大约为R=U2P=1022 =50 ，为了测量准确，滑动变阻器采用最大阻值为10 的滑动变阻器，所以滑动变阻器选择E。灯泡的额定电流I=210 A=0.2 A，所以电流表选择C测量比较准确。(2)因为待测电阻远小于电压表的内阻，属于小电阻，所以电流表采用外接法，电压表未接入电路的一端应接于b。(3)根据电源电动势的大小来选择电压表的量程；根据通过待测电阻的最大电流来选择电流表的量程；由于滑动变阻器的全电阻远小于待测电阻的阻值，所以滑动变阻器应采用分压式接法，通过待测电阻阻值与电流表内阻和电压表内阻的比较，确定电流表的内外接。画出电路图如图所示。答案：(1)CE(2)b(3)见解析图14.(8分)在用电压表和电流表测电池的电动势和内阻的实验中，所用电压表和电流表的内阻分别为1 k和0.1 ，图为实验原理图及所需器件图。(1)在图中画出连线，将器件按原理图连接成实物电路。(2)一位同学记录的6组数据见表，试根据这些数据在图中画出U-I图象，根据图象读出电池的电动势E=_ V，求出电池的内阻r=_。I(A)0.120.200.310.320.500.57U( V)1.371.321.241.181.101.05【解析】(1)按照实验原理图将实物图连接起来，如图甲所示。(2)根据U、I数据，在方格纸U-I坐标系上找点描迹。如图乙所示，然后将直线延长，交U轴于U11.45 V，此为电源电动势；交I轴于I0.65 A，注意此时U2=1.00 V，由闭合电路欧姆定律得I=E-U2r，则r=E-U2I=1.45-1.000.65 0.69 。答案：(1)见解析图(2)见解析图1.450.69三、计算题(本题共4小题，共37分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)15.(7分)如图所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6 V和0.4 A；当S断开时，它们的示数各改变0.1 V和0.1 A，求电源的电动势和内阻。【解析】S闭合时，E=U1+I1r，即E=1.6+0.4r(3分)S断开时，E=U2+I2r，因为总电阻变大，电流变小，路端电压变大，即E=1.7+0.3r；得E=2.0 V，r=1 (4分)答案：2.0 V1 16.(9分)(2018柳州高二检测)直流电动机在生产、生活中有着广泛的应用。如图所示，一直流电动机M和电灯L并联之后接在直流电源上，电动机内阻r1=0.5 ，电灯灯丝电阻R=9 (阻值认为保持不变)，电源电动势E=12 V，内阻r=1 ，开关S闭合，电动机正常工作时，电压表读数为9 V。求：(1)流过电源的电流。(2)流过电动机的电流。(3)电动机对外输出的机械功率。【解析】(1)流过电源的电流I=E-Ur=12-91 A=3 A。(3分)(2)流过电灯的电流IL=UR=1 A(2分)流过电动机的电流IM=I-IL=2 A。(2分)(3)电动机对外输出的机械功率P出=IMU-IM2r1=16 W。(2分)答案：(1)3 A(2)2 A(3)16 W17.(9分)如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d=40 cm。电源电动势E=24 V，内阻r=1 ，电阻R=15 。闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0=4 m/s竖直向上射入板间。若小球带电荷量为q=110-2 C，质量为m=210-2 kg，不考虑空气阻力。那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A板？此时，电源的输出功率是多大？(g取10 m/s2)【解析】小球进入板间后，受重力和静电力作用，且到A板时速度为零，设两板间电压为UAB。由动能定理得：-mgd-qUAB=0-12mv02，(2分)解得UAB=8 V(1分)所以滑动变阻器两端电压U滑=UAB=8 V，(1分)设通过滑动变阻器的电流为I，由闭合电路欧姆定律得：I=E-U滑R+r=1 A，(2分)滑动变阻器接入电路的电阻R滑=U滑I=8 。(1分)电源的输出功率P出=I2(R+R滑)=23 W(2分)答案：8 23 W18. (12分)如图所示，图甲为一个电灯两端电压与通过它的电流的变化关系曲线。由图可知，两者不成线性关系，这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化，参考这条曲线回答下列问题(不计电流表内阻，线路提供电压不变)：(1)若把三个这样的电灯串联后，接到电压恒为12 V的电路上，求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻。(2)如图乙所示，将两个这样的电灯并联后再与10 的定值电阻R0串联，接在电压恒为8 V的电路上，求通过电流表的电流值以及每个灯的实际功率。【解析】(1)由于三个电灯完全相同，所以每个电灯两端的电压为UL=123 V=4 V(1分)结合图象可得当UL=4 V时，IL=0.4 A(1分)故每个电灯的电阻为R=ULIL=40.4 =10 (1分)(2)设此时电灯两端的电压为U，流过每个电灯的电流为I，U=U+2IR0代入数据得U=8-20I(2分)在图甲上画出此直线如图所示。(2分)可得到该直线与曲线的交点为(2 V，0.3 A)，即流过电灯的电流为0.3 A，则流过电流表的电流为IA=2I=0.6 A(2分)每个灯的功率为P=UI=20.3 W=0.6 W(3分)答案：(1)0.4 A10 (2)0.6 A0.6 W